Bai 6

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3

Baøi 6: XAÙC ÑÒNH MÖÙC ÑOÄ LÖU HOÙA CUÛA CAO SU I. MỤC ĐÍCH: -Xaùc ñònh möùc ñoä löu hoùa cuûa cao su löu hoùa khoâng ñoän baèng phöông phaùp döïa treân cô tính cuûa cao su löu hoùa qua ñöôøng cong bieán daïng keùo. Lyù thuyeát: -Ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä löu hoaù, ngöôøi ta thöôøng söû duïng hai thoâng soá laø M c vaø N0. M c laø khoái löôïng phaân töû trung bình giöõa 2 noái ngang keá nhau vaø N0 laø soá mol cuûa ñoaïn maïch giöõa 2 noái ngang coù trong 1 gam cao su löu hoaù.Giöõa chuùng coù quan heä laø M c =1/N0 -N0 laø thoâng soá ñaëc tröng cho möùc ñoä löu hoaù cuûa cao su, noùp quyeát ñònh tính chaát ñaøn hoài cuûa cao su. -Thoâng soá M c cuûa cao su löu hoaù coù theå ñöôïc quyeát ñònh baèng caùch ño ñöôøng cong keùo daõn cuûa cao su. -Giaû thieát raèng caùc maïch phaân töû cao su ñeàu bò noái 2 ñaàu, theo lyù thuyeát öùng suaát keùo σ vaø tæ leä daõn daøi cuûa maåu α lieân heä nhau bôûi phöông trình: RTρ σ= (α − α − 2 ) (1) Mc

Vôùi: σ- öùng suaát keùo töùc tæ soá giöõa löïc keùo F vaø tieát dieän chiu keùo ban ñaàu cuûa maåu. α- tæ leä daõn daøi cuûa maåu, α=L/L0, vôùi L vaø L0 laø chieàu daøi khi chòu keùo vaø chieàu daøi ban ñaàu cuûa maåu. R- haèng soá khí lí töôûng T- nhieät ñoä tuyeät ñoái ρ- khoái löôïng rieâng -Ñeå xaùc ñònh M c , veõ ñoà thò σ theo (α - α-2), suy ra heä soá goùc a cuûa ñöôøng thaúng qua goác daïng y=ax.Tính M c theo phöông trình (1) töùc theo heä soá goùc a=RTρ/ M c II. Ñôn pha cheá: (öùng vôùi 100g cao su) Cao su NR

100

ZnO

5

Axit Stearic

2 1

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3 Phoøng laõo ZMB

1

MBT

1.1

DPG

0.4

Löu huyønh

2.5

Trong thí nghieäm naøy ta caân 200 g cau su vôùi ñôn pha cheá nhö treân III. Caùc böôùc tieán haønh thí nghieäm Caùn 200 g cao su cuøng moät luùc, sau khi caùn môùi chia 2 vaø ñem löu hoùa vôùi thôøi gian löu khaùc nhau. (1 maãu 10 phuùt vaø 1 maãu 15 phuùt) Caùn hoãn hôïp cao su theo thöù töï: o Caùn deûo, cho oâm truïc o Cho keõm oxit, axit stearic, phoøng laõo, xuùc tieán vaøo troän ñeàu. o Cho löu huyønh vaøo, caét ñaûo. Caùn ñoåi ñaàu. o Xuaát taám daøy 2,2 – 2,5 mm. Löu hoùa taám phaúng ôû nhieät ñoä 150oC, löïc eùp khuoân laø 40000 lbs vôùi thôøi gian löu hoaù laø 10 phuùt vaø 15 phuùt Caét töø caùc taám phaúng ra caùc maãu quaû taï ñeå ño bieán daïng keùo(moãi taám phaúng ta caét ra 3 maåu quaû taï). Maåu coù beà ngang laø w= 6 mm.Ño beà daày maåu.Tính tieát dieän moåi maåu S=wxe.Ghi daáu 2 vaïch caùch nhau 20 mm treân moåi maåu. Tieán haønh keùo 3 maåu treân maùy keùo.Ghi nhaän giaù trò löïc keùo ôû caùc giaù trò bieán daïng 100%,2005 vaø 300%. Nghóa laø löïc keùo töông öùng khi keùo daõn 2 vaïch 2

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3 treân maåu töø L0=20 mm leân ñeán L=40,60,80 mm töông öùng tæ leä daõn daøi cuûa maåu α=2,3 vaø 4).laáy giaù trò trung bình 3 maåu ño. Khoái löôïng rieâng cuûa cao su löu hoùa: Maãu Pa(g) Pe(g) go(g) ρ=

Pa Pa − ( Pe − g o )

10 phuùt 1.89 1.91 2 0.957

15 phuùt 1.46 1.94 2 0.961

Kích thöôùc maãu: Maãu M1 - 10 phuùt M2 10phuùt M3 - 10 phuùt M4 - 10 phuùt M5 - 10 phuùt M1 - 15 phuùt M2 - 15 phuùt M3 - 15 phuùt M4 - 15 phuùt M5 - 15 phuùt

Beà ngang w (mm)

Beà daøy e (mm)

Dieän tích S (mm2)

6

2.44

14.64

6

2.46

14.76

6

2.36

14.16

6

2.45

14.7

6

2.42

14.52

6

2.37

14.22

6

2.4

14.41

6

2.38

14.28

6

2.26

13.56

6

2.33

13.98

3

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3 Nhoùm chæ choïn 3 maãu löu hoùa 10 phuùt vaø 3 maãu löu hoùa 15 phuùt coù ñoä ñoàng ñeàu nhaát ñem thöû cô tính. Keát quaû nhö sau: IV. Thöû keùo caùc maãu Maãu Dieän tích S (m2) Löïc keùo F (N) taïi α = 2 Löïc keùo F (N) taïi α = 3 Löïc keùo F (N) taïi α = 4 Maãu Dieän tích S (m2) Löïc keùo F (N) taïi α = 2 Löïc keùo F (N) taïi α = 3 Löïc keùo F (N) taïi α= 4

M3 - 10 phuùt 0.0000141 6

Trung bình

0.0000147

M5 - 10 phuùt 0.000014 52

12.7

12.3

12.4

12.47

20.3

21.2

20.3

20.6

30.8

32.8

30.1

31.23

M1 – 15 phuùt 0.0000142 2

M2 – 15 phuùt 0.0000144 1

M5 - 15 phuùt 0.0000139 8

Trung bình

12.3

12.5

12.4

12.4

20.0

20.6

20.7

20.43

29.6

30.6

30.6

30.27

Maãu

Maãu 10 phuùt

M4 - 10 phuùt

σ=F/S (N/m2) 862540.613 1424621.43 8 2159812.17 2

α

α − α −2

2

1.75

3

2.89

4

3.94

4

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3

Maãu 15 phuùt

Ñoà

thò

bieåu

873127.821

2

1.75

1438906.42 2131313.92 6

3

2.89

4

3.94

dieãn

phöông

trình

ñöôøng

thaúng

0

50 00 00

10 00 00 0

15 00 00 0

20 00 00 0

σ = a.(α − α −2 )

0 10 phut

0,5

1 15 phut

1,5

2

2,5

tuyến tính(15 phút)

3

3,5

4

tuyến tính(10 phút)

5

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3 V.Tính heä soá goùc a σ=

RTρ (α − α − 2 ) Mc

Theo phöông phaùp bình phöông cöïc tieåu, phöông trình y = ax,

n

haèng soá a seõ ñöôïc tính: a =

∑ x .y k =1 n

k

∑x k =1

k

. Töø baûng soá lieäu, ta

2 k

tính ñöôïc Maãu löu hoùa 10 phuùt coù a1 = 529526.0231 Maãu löu hoùa 15 phuùt coù a2 = 521745.7035 VI. Tính M c (g/mol) : M c =

RTρ a

Maãu löu hoùa 10 phuùt coù M c = 4507.70934 Maãu löu hoùa 15 phuùt coù M c = 4594.050672 VII. Tính No (mol/g): N o =

1 Mc

Maãu löu hoùa 10 phuùt coù No = 2.2184x10-4 Maãu löu hoùa 15 phuùt coù No = 2.1763x10-4 

Nhaän xeùt:

Theo ñoà thò, ta thaáy maãu löu hoùa 15 phuùt coù ñöôøng bieåu dieãn naèm treân ñöôøng bieåu dieãn maãu löu hoùa 10 phuùt, nghóa laø cuøng moät ñoä daõn daøi α, giaù trò σ maãu löu hoùa 15 phuùt cao hôn so vôùi maãu 10 phuùt. Ñieàu naøy coù theå suy ra maãu löu hoùa 15 phuùt coù khaû naêng khaùng ñöùt cao hôn hay coù theå noùi maãu naøy coù nhieàu noái ngang hôn.

6

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3 Theo tính toaùn, maãu löu hoùa 15 phuùt coù No nhoû hôn, chöùng toû maãu naøy coù nhieàu noái ngang hôn, vì vaäy maãu cao su naøy cöùng hôn maãu löu hoùa 10 phuùt VIII.Traû lôøi caâu hoûi 1. Ñôn vò cuûa caùc ñaïi löôïng trong phöông trình σ=

RTρ (α − α − 2 ) trong heä SI Mc

-

σ (N/m2): öùng suaát keùo

-

α: Tæ leä daõn daøi cuûa maãu

-

R = 8.314 (J.mol-1ñoä-1)

-

T (oK)

-

ρ (g/cm3): khoái löôïng rieâng

-

M c (g/mol)

2. YÙ nghóa thöïc teá cuûa N0 vaø giaù trò cuûa N0 thay ñoåi nhö theá naøo khi möùc ñoä löu hoùa caøng cao. No: laø soá mol cuûa ñoaïn maïch giöõa 2 noái ngang coù trong 1 gam cao su löu hoùa. N0 caøng lôùn thì soá mol ñoaïn maïch caøng nhieàu giöõa 2 noái ngang, nghóa laø löôïng noái ngang seõ ít so vôùi maãu coù No nhoû hôn trong cuøng 1 gam cao su. Vì vaäy, No laø thoâng soá ñaëc tröng cho möùc ñoä löu hoùa cuûa cao su, noù quyeát ñònh tính chaát ñaøn hoài cuûa cao su. No caøng nhoû, möùc ñoä löu hoùa caøng cao, cao su caøng cöùng. No caøng lôùn, möùc ñoä löu hoùa caøng thaáp, cao su caøng meàm deûo.

7

Baùo caùo cao su nhoùm 6.3

8