Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỞ ĐẦU
Tro bay (fly ash - FA) là những hạt tro rất nhỏ bị cuốn theo khí từ ống
khói của các nhà máy nhiệt điện do đốt nhiên liệu than. Loại phế thải này nếu
không được thu gom, tận dụng sẽ không chỉ là một sự lãng phí lớn mà còn là
một hiểm họa đối với môi trường-nhất là trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ
của các ngành công nghiệp hiện nay. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận
dụng tro bay trong các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đã và đang được các nhà
khoa học, công nghệ trong và ngoài nước quan tâm đặc biệt.
Tro bay có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống kỹ
thuật, các ứng dụng của tro bay được chia thành ba nhóm: ứng dụng công
nghệ thấp, ứng dụng công nghệ trung bình và ứng dụng công nghệ cao. Các
ứng dụng công nghệ thấp như sử dụng tro bay trong san lấp, làm đê kè, vỉa hè
và nền đường, ổn định lớp móng, cải tạo đất,... Các ứng dụng công nghệ trung
bình như sử dụng tro bay trong xi măng, cốt liệu nhẹ, các loại bê tông đúc
sẵn/bê tông đầm lăn, gạch, đá ốp lát,… Các ứng dụng công nghệ cao liên
quan đến việc sử dụng tro bay làm nguyên liệu để thu hồi kim loại, chất độn
cho compozit nền kim loại, compozit nền polyme và làm chất độn cho một số
ứng dụng khác.
Tro bay có thành phần hóa học chính là SiO2 cùng với những ưu điểm
như tỷ trọng thấp, tính chất cơ học cao, bền nhiệt, chống co ngót kích thước,...
tro bay có thể là chất độn gia cường có hiệu quả cho các vật liệu cao su và
chất dẻo. Tro bay có thể thay thế các chất độn gia cường truyền thống như
canxi cacbonat, oxit silic,… hay phối hợp với than đen trong hợp phần cao
su. Việc sử dụng tro bay làm chất chất độn gia cường cho cao su góp phần
giảm giá thành sản phẩm (vì tro bay có giá rất thấp) mà vẫn đảm bảo được
tính chất của vật liệu. Tuy nhiên để tăng khả năng tương tác của tro bay với
cao su, người ta thường phải xử lý, biến tính bề mặt tro bay. Trong trường
hợp này, đối với từng polyme hay cao su được gia cường cần lựa chọn
hợp chất silan cho phù hợp để thực hiện quá trình biến tính bề mặt tro bay.4
Ở nước ta những công trình nghiên cứu nào sử dụng tro bay trong lĩnh
vực cao su hầu như chưa được quan tâm. Trong khi đó, Việt Nam là một
trong những nước sản xuất chế biến cao su thiên nhiên (CSTN) lớn trên thế
giới. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng tro bay làm chất độn gia
cường cho vật liệu cao su và cao su blend” được chọn làm chủ đề cho luận án
tiến sỹ của mình.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là “Đánh giá được khả năng gia cường
của tro bay Phả Lại tới tính chất của vật liệu cao su thiên nhiên (CSTN) và
blend của chúng để từ đó định hướng cho việc ứng dụng tro bay trong ngành
công nghiệp gia công cao su”. Để thực hiện mục tiêu trên, luận án đã thực
hiện các nội dung nghiên cứu chủ yếu sau:
- Nghiên cứu xử lý bề mặt tro bay bằng các hợp chất silan khác nhau,
- Nghiên cứu khả năng gia cường của tro bay (không và đã biến tính)
cho cao su thiên nhiên,
- Nghiên cứu khả năng gia cường của tro bay (không và đã biến tính)
cho một số cao su blend trên cơ sở CSTN,
- Nghiên cứu ứng dụng vật liệu cao su gia cường tro bay để chế tạo sản
phẩm ứng dụng trong thực tế.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm và phân loại tro bay
Trong các nhà máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhiên liệu than đá
phần phế thải rắn tồn tại dưới hai dạng: phần xỉ thu được từ đáy lò và phần tro
gồm các hạt rất mịn bay theo các khí ống khói được thu hồi bằng các hệ thống
thu gom của các nhà máy nhiệt điện.
Trước đây ở châu Âu cũng như ở Vương quốc Anh phần tro này thường
được đánh giá là tro của nhiên liệu đốt đã được nghiền mịn [1]. Nhưng ở Mỹ, loại
tro này được gọi là tro bay bởi vì nó thoát ra cùng với khí ống khói và “bay”
vào trong không khí. Và thuật ngữ tro bay (fly ash) được dùng phổ biến trên
thế giới hiện nay để chỉ phần thải rắn thoát ra cùng các khí ống khói ở các nhà
máy nhiệt điện.
Ở một số nước, tùy vào mục đích sử dụng mà người ta phân loại tro bay
theo các loại khác nhau. Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của thành phố Thượng
Hải, Trung Quốc, tro bay được phân làm hai loại [2] là tro bay có hàm lượng
canxi thấp và tro bay có hàm lượng canxi cao. Tro bay có chứa hàm lượng
canxi 8% hay cao hơn (hay CaO tự do trên 1%) là loại tro bay có hàm lượng
canxi cao. Do đó, CaO trong tro bay hay CaO tự do được sử dụng để phân biệt
tro bay có hàm lượng canxi cao với tro bay hàm lượng canxi thấp. Theo cách
phân biệt này thì tro bay có hàm lượng canxi cao có màu hơi vàng trong khi đó
tro bay có hàm lượng canxi thấp có màu hơi xám.
Theo cách phân loại của Canada, tro bay được chia làm ba loại [3]:
Loại F: Hàm lượng CaO ít hơn 8%
Loại CI: Hàm lượng CaO lớn hơn 8% nhưng ít hơn 20%
Loại C: Hàm lượng CaO lớn hơn 20%
Trên thế giới hiện nay, thường phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM
C618. Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà
tro bay được phân làm hai loại là loại C và loại F [4]
Từ các kết quả các ảnh SEM cho thấy ở cùng hàm lượng 30 pkl, đối với
mẫu blend có tro bay không biến tính bề mặt, các hạt tro bay nổi trên nền cao
su, bề mặt tro bay trơn nhẵn dẫn đến tương tác giữa tro bay và nền cao su
không tốt. Khi tro bay biến tính bề mặt (FA3S) bằng Si69, bề mặt gianh giới
giữa hạt tro bay và nền cao su không có hiện tượng phân tách pha, điều này
chứng tỏ tro bay biến tính bề mặt đã tương tác tốt với nền cao su. Do vậy, ở
hàm lượng 30 pkl tro bay biến tính bề mặt, blend CSTN/SBR có tính chất cơ
học tốt nhất. Tuy nhiên cũng là tro bay biến tính bề mặt, khi hàm lượng tro
bay cao (60 pkl), trên bề mặt gãy của mẫu vật liệu có một số hạt tro bay tương
tác với nền cao su không tốt. Điều này có thể giải thích là do hàm lượng tro
bay lớn hơn hàm lượng tối ưu nên chúng có xu hướng kết tụ với nhau dẫn tới
làm giảm khả năng tương tác giữa chất độn với nền cao su.
3.4.3.2. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của blend CSTN/SBR/FA
Trên cơ sở các kết quả về tính lưu biến và tính chất cơ học của cao su
blend CSTN/SBR với tro bay. Một số mẫu tiêu biểu được chọn để đánh giá
khả năng bền nhiệt của vật liệu, dưới đây là các kết quả phân tích TGA của
các mẫu vật liệu.
Nhận xét 5:
- Đối với cao su blend CSTN/SBR (80/20), nồng độ Si69 dùng để biến
tính bề mặt tro bay là 3%, ở nồng độ này chất độn tro bay tương tác tốt với nền
cao su dẫn đến tính chất cơ học của vật liệu tốt nhất. Với cùng hàm lượng tro
bay là 30 pkl, độ bền kéo đứt của blend CSTN/SBR/FA3S tăng 37,12% so với
blend CSTN/SBR/FA. Tro bay biến tính bằng 3% Si69 có thể làm chất độn gia
cường cho cao su blend CSTN/SBR với hàm lượng dưới hay bằng 30 pkl.
- Tro bay biến tính bề mặt bằng Si69 đã cải thiện được khả năng bền
nhiệt của vật liệu so với tro bay không biến tính bề mặt. Hàm lượng tro biến
tính cũng ảnh hưởng lớn tới khả năng bền nhiệt của vật liệu. Cao su blend
CSTN/SBR chứa 30 pkl FA3S có độ bền nhiệt cao nhất.
3.5. Nghiên cứu ứng dụng tro bay trong chế tạo sản phẩm cao su
3.5.1. Nghiên cứu thành phần đơn pha chế
Đơn pha chế của các thực nghiệm được dựa trên đơn pha chế của Công ty
TNHH Nhà nước MTV Giầy Thụy Khuê cho đế giầy chịu dầu. Trong các bảng
thể hiện thành phần của đế giầy nghiên cứu, ở đây chỉ liệt kê các thành phần cần
khảo sát để đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn. Các thành phần khác
không thay đổi.
3.5.1.1. Nghiên cứu thay thế CaCO3 bằng tro bay
Chất độn chủ yếu của đơn pha chế cho đế giầy là SiO2 và CaCO3. Ở đây
chỉ nghiên cứu thay đổi thành phần CaCO3 bằng tro bay được biến tính bề
mặt bằng 4% hợp chất silan Si69 và được ký hiệu là FA4S.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỞ ĐẦU
Tro bay (fly ash - FA) là những hạt tro rất nhỏ bị cuốn theo khí từ ống
khói của các nhà máy nhiệt điện do đốt nhiên liệu than. Loại phế thải này nếu
không được thu gom, tận dụng sẽ không chỉ là một sự lãng phí lớn mà còn là
một hiểm họa đối với môi trường-nhất là trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ
của các ngành công nghiệp hiện nay. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận
dụng tro bay trong các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đã và đang được các nhà
khoa học, công nghệ trong và ngoài nước quan tâm đặc biệt.
Tro bay có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống kỹ
thuật, các ứng dụng của tro bay được chia thành ba nhóm: ứng dụng công
nghệ thấp, ứng dụng công nghệ trung bình và ứng dụng công nghệ cao. Các
ứng dụng công nghệ thấp như sử dụng tro bay trong san lấp, làm đê kè, vỉa hè
và nền đường, ổn định lớp móng, cải tạo đất,... Các ứng dụng công nghệ trung
bình như sử dụng tro bay trong xi măng, cốt liệu nhẹ, các loại bê tông đúc
sẵn/bê tông đầm lăn, gạch, đá ốp lát,… Các ứng dụng công nghệ cao liên
quan đến việc sử dụng tro bay làm nguyên liệu để thu hồi kim loại, chất độn
cho compozit nền kim loại, compozit nền polyme và làm chất độn cho một số
ứng dụng khác.
Tro bay có thành phần hóa học chính là SiO2 cùng với những ưu điểm
như tỷ trọng thấp, tính chất cơ học cao, bền nhiệt, chống co ngót kích thước,...
tro bay có thể là chất độn gia cường có hiệu quả cho các vật liệu cao su và
chất dẻo. Tro bay có thể thay thế các chất độn gia cường truyền thống như
canxi cacbonat, oxit silic,… hay phối hợp với than đen trong hợp phần cao
su. Việc sử dụng tro bay làm chất chất độn gia cường cho cao su góp phần
giảm giá thành sản phẩm (vì tro bay có giá rất thấp) mà vẫn đảm bảo được
tính chất của vật liệu. Tuy nhiên để tăng khả năng tương tác của tro bay với
cao su, người ta thường phải xử lý, biến tính bề mặt tro bay. Trong trường
hợp này, đối với từng polyme hay cao su được gia cường cần lựa chọn
hợp chất silan cho phù hợp để thực hiện quá trình biến tính bề mặt tro bay.4
Ở nước ta những công trình nghiên cứu nào sử dụng tro bay trong lĩnh
vực cao su hầu như chưa được quan tâm. Trong khi đó, Việt Nam là một
trong những nước sản xuất chế biến cao su thiên nhiên (CSTN) lớn trên thế
giới. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng tro bay làm chất độn gia
cường cho vật liệu cao su và cao su blend” được chọn làm chủ đề cho luận án
tiến sỹ của mình.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là “Đánh giá được khả năng gia cường
của tro bay Phả Lại tới tính chất của vật liệu cao su thiên nhiên (CSTN) và
blend của chúng để từ đó định hướng cho việc ứng dụng tro bay trong ngành
công nghiệp gia công cao su”. Để thực hiện mục tiêu trên, luận án đã thực
hiện các nội dung nghiên cứu chủ yếu sau:
- Nghiên cứu xử lý bề mặt tro bay bằng các hợp chất silan khác nhau,
- Nghiên cứu khả năng gia cường của tro bay (không và đã biến tính)
cho cao su thiên nhiên,
- Nghiên cứu khả năng gia cường của tro bay (không và đã biến tính)
cho một số cao su blend trên cơ sở CSTN,
- Nghiên cứu ứng dụng vật liệu cao su gia cường tro bay để chế tạo sản
phẩm ứng dụng trong thực tế.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm và phân loại tro bay
Trong các nhà máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhiên liệu than đá
phần phế thải rắn tồn tại dưới hai dạng: phần xỉ thu được từ đáy lò và phần tro
gồm các hạt rất mịn bay theo các khí ống khói được thu hồi bằng các hệ thống
thu gom của các nhà máy nhiệt điện.
Trước đây ở châu Âu cũng như ở Vương quốc Anh phần tro này thường
được đánh giá là tro của nhiên liệu đốt đã được nghiền mịn [1]. Nhưng ở Mỹ, loại
tro này được gọi là tro bay bởi vì nó thoát ra cùng với khí ống khói và “bay”
vào trong không khí. Và thuật ngữ tro bay (fly ash) được dùng phổ biến trên
thế giới hiện nay để chỉ phần thải rắn thoát ra cùng các khí ống khói ở các nhà
máy nhiệt điện.
Ở một số nước, tùy vào mục đích sử dụng mà người ta phân loại tro bay
theo các loại khác nhau. Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của thành phố Thượng
Hải, Trung Quốc, tro bay được phân làm hai loại [2] là tro bay có hàm lượng
canxi thấp và tro bay có hàm lượng canxi cao. Tro bay có chứa hàm lượng
canxi 8% hay cao hơn (hay CaO tự do trên 1%) là loại tro bay có hàm lượng
canxi cao. Do đó, CaO trong tro bay hay CaO tự do được sử dụng để phân biệt
tro bay có hàm lượng canxi cao với tro bay hàm lượng canxi thấp. Theo cách
phân biệt này thì tro bay có hàm lượng canxi cao có màu hơi vàng trong khi đó
tro bay có hàm lượng canxi thấp có màu hơi xám.
Theo cách phân loại của Canada, tro bay được chia làm ba loại [3]:
Loại F: Hàm lượng CaO ít hơn 8%
Loại CI: Hàm lượng CaO lớn hơn 8% nhưng ít hơn 20%
Loại C: Hàm lượng CaO lớn hơn 20%
Trên thế giới hiện nay, thường phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM
C618. Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà
tro bay được phân làm hai loại là loại C và loại F [4]
Từ các kết quả các ảnh SEM cho thấy ở cùng hàm lượng 30 pkl, đối với
mẫu blend có tro bay không biến tính bề mặt, các hạt tro bay nổi trên nền cao
su, bề mặt tro bay trơn nhẵn dẫn đến tương tác giữa tro bay và nền cao su
không tốt. Khi tro bay biến tính bề mặt (FA3S) bằng Si69, bề mặt gianh giới
giữa hạt tro bay và nền cao su không có hiện tượng phân tách pha, điều này
chứng tỏ tro bay biến tính bề mặt đã tương tác tốt với nền cao su. Do vậy, ở
hàm lượng 30 pkl tro bay biến tính bề mặt, blend CSTN/SBR có tính chất cơ
học tốt nhất. Tuy nhiên cũng là tro bay biến tính bề mặt, khi hàm lượng tro
bay cao (60 pkl), trên bề mặt gãy của mẫu vật liệu có một số hạt tro bay tương
tác với nền cao su không tốt. Điều này có thể giải thích là do hàm lượng tro
bay lớn hơn hàm lượng tối ưu nên chúng có xu hướng kết tụ với nhau dẫn tới
làm giảm khả năng tương tác giữa chất độn với nền cao su.
3.4.3.2. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của blend CSTN/SBR/FA
Trên cơ sở các kết quả về tính lưu biến và tính chất cơ học của cao su
blend CSTN/SBR với tro bay. Một số mẫu tiêu biểu được chọn để đánh giá
khả năng bền nhiệt của vật liệu, dưới đây là các kết quả phân tích TGA của
các mẫu vật liệu.
Nhận xét 5:
- Đối với cao su blend CSTN/SBR (80/20), nồng độ Si69 dùng để biến
tính bề mặt tro bay là 3%, ở nồng độ này chất độn tro bay tương tác tốt với nền
cao su dẫn đến tính chất cơ học của vật liệu tốt nhất. Với cùng hàm lượng tro
bay là 30 pkl, độ bền kéo đứt của blend CSTN/SBR/FA3S tăng 37,12% so với
blend CSTN/SBR/FA. Tro bay biến tính bằng 3% Si69 có thể làm chất độn gia
cường cho cao su blend CSTN/SBR với hàm lượng dưới hay bằng 30 pkl.
- Tro bay biến tính bề mặt bằng Si69 đã cải thiện được khả năng bền
nhiệt của vật liệu so với tro bay không biến tính bề mặt. Hàm lượng tro biến
tính cũng ảnh hưởng lớn tới khả năng bền nhiệt của vật liệu. Cao su blend
CSTN/SBR chứa 30 pkl FA3S có độ bền nhiệt cao nhất.
3.5. Nghiên cứu ứng dụng tro bay trong chế tạo sản phẩm cao su
3.5.1. Nghiên cứu thành phần đơn pha chế
Đơn pha chế của các thực nghiệm được dựa trên đơn pha chế của Công ty
TNHH Nhà nước MTV Giầy Thụy Khuê cho đế giầy chịu dầu. Trong các bảng
thể hiện thành phần của đế giầy nghiên cứu, ở đây chỉ liệt kê các thành phần cần
khảo sát để đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn. Các thành phần khác
không thay đổi.
3.5.1.1. Nghiên cứu thay thế CaCO3 bằng tro bay
Chất độn chủ yếu của đơn pha chế cho đế giầy là SiO2 và CaCO3. Ở đây
chỉ nghiên cứu thay đổi thành phần CaCO3 bằng tro bay được biến tính bề
mặt bằng 4% hợp chất silan Si69 và được ký hiệu là FA4S.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links