Thử nghiệm độ bền kéo là phương pháp thông
dụng nhất để đánh giá vật liệu được độn. Điều này có thể thấy từ rất nhiều xuất
bản phân tích về vấn đề này. Phương trình tổng quát nhất là:
trong đó: σc độ bền kéo của vật liệu tổng
hợp; σp độ bền kéo của polymer; ff phần chất
độn; a, b, c, d là các hệ số.
 |
| Vietrubber - Phễu hút cao su silicone |
Những hệ số này quyết định độ bền kéo của
vật liệu tổng hợp tăng hay giảm khi thêm chất độn. Các hằng số này được lựa chọn
để mô tả các đặc trưng trạng thái của chất độn. Ví dụ, hằng số “a” liên quan tới
sự tập trung ứng suất. Hằng số “b” là trị ngẫu nhiên 0.67. Hằng số “c” và “d”
liên quan tới kích thước hạt. Kích thước hạt càng nhỏ, giá trị của những hằng số
này càng lớn. Khi giá trị của 4 hằng số này được biết chính xác hoặc xấp xỉ gần
đúng, có thể dự đoán độ bền kéo của các vật liệu tổng hợp khác nhau. Vì số hạng
cuối cùng trong phương trình là dương nên sự giảm kích thước hạt của chất độn
dẫn đến tăng độ bền kéo. Nhiều biến thể của phương trình trên hoặc các thông số
của nó được dùng để giải thích các dữ liệu thử
nghiệm.
Từ thực nghiệm, các yếu tố sau được cho là
cải thiện độ bền kéo của vật liệu được độn:
1. Kích thước hạt: hạt nano, than đen và
silica hun khói là các ví dụ của kích thước hạt nhỏ đóng góp cho việc tăng độ
bền kéo.
2. Hình dạng hạt: các chất độn dạng sợi tăng
độ bền kéo rất nhiều, ví dụ như sợi aramid trong fluoroelastomer, sợi carbon
trong PP, sợi thủy tinh trong hầu hết các polymer.
3. Tương tác giữa chất độn với mạng lưới
polymer: calcium carbonate chưa xử lý trong PE làm giảm độ bền kéo nhưng sau khi
biến tính phosphate thì độ bền kéo tăng; các hạt thủy tinh có thể giảm hoặc tăng
độ bền kéo phụ thuộc vào sự kết dính ở bề mặt phân cách; sợi polyamide không gia
cường cao su thiên nhiên vì thiếu tác động qua lại giữa chất độn và cao
su.
4. Nồng độ chất độn: độ bền kéo không tuyến
tính với nồng độ chất độn; có một giá trị nồng độ tới hạn xác định mà trên giá
trị này nồng độ chất độn tăng hơn nữa làm giảm độ bền
kéo.
5. Lựa chọn đúng cặp chất độn-polymer: nên
có tương tác giữa chất độn và polymer; tuy nhiên, một số trường hợp tương tác
quá mạnh làm giảm độ bền kéo do tăng độ cứng của vật liệu (như alumino-silicate
với PVAc).
Độ giãn dài luôn tỷ lệ nghịch với độ bền kéo nên tăng độ
bền kéo của vật liệu nhìn chung làm giảm độ giãn dài của nó.
Tham khảo từ tài liệu Handbook of Fillers, George Wypych,
ChemTec, 1999, trang 395 - 402
(vtp-vlab-caosuviet)
 |
| Cao su phụ tùng - Đệm teplon kháng hóa chất |
