Nghiên cứu ảnh hưởng của sét hữu cơ đến một số tính chất của epoxy

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng sét hữu đến số tính chất epoxy MỞ ĐẦU LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU BENTONITE, SÉT HỮU CƠ, EPOXY 1.1.1 Giới thiệu bentonite 1.1.1.1 Cấu tạo 1.1.1.2 Tính chất 1.1.1.3 Ứng dụng 1.1.1.4 Nguồn bentonite nước ta 1.1.2 Giới thiệu sét hữu 1.1.2.1 Cấu tạo 1.1.2.2 Biến tính sét hữu 10 1.1.3 Giới thiệu epoxy 15 1.2 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE, VẬT LIỆU NANO VÀ VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE 16 1.2.1 Giới thiệu vật liệu composite 16 1.2.2 Giới thiệu vật liệu nano 18 1.2.3 Giới thiệu vật liệu nanocomposite 19 1.2.4 Giới thiệu vật liệu polyme - clay nanocomposite 20 1.2.4.1 Các loại vật liệu polyme - clay nanocomposite 21 1.2.4.2 Tính chất polyme - clay nanocomposite 22 1.2.4.3 Công nghệ chế tạo vật liệu polyme clay nanocomposite 24 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 26 2.1 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 26 2.1.1 Dụng cụ 26 2.1.2 Hóa chất 26 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 27 2.2.2 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) 28 2.2.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 28 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiệt 28 2.2.5 Phương pháp xác định hàm lượng chất đóng rắn 29 2.2.6 Các phương pháp xác định tính chất lý vật liệu 29 2.2.6.1 Phương pháp xác định độ bền va đập 29 2.2.6.2 Phương pháp xác định độ cứng màng phủ 31 2.2.6.3 Phương pháp xác định độ bền uốn 33 2.2.6.4 Phương pháp xác định độ bám dính 34 2.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 36 2.3.1 Điều chế sét hữu 36 2.3.2 Tổng hợp composite từ sét hữu epoxy 38 2.3.3 Khảo sát số tính chất lý màng phủ epoxy – clay composite.39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1.TỔNG HỢP SÉT HỮU CƠ 40 3.1.1.Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến giá trị d001 mức độ thâm nhập DMDOA vào bentonite 40 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ khối lượng DMDOA/bentonite đến giá trị d001 mức độ thâm nhập DMDOA vào bentonite 45 3.1.3.Khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch đến giá trị d001 sét hữu .49 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến giá trị d001 sét hữu 50 3.2 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG GIA CƯỜNG CỦA SÉT HỮU CƠ CHO MÀNG PHỦ EPOXY-CLAY NANOCOMPOSITE 59 3.2.1 Xác định hàm lượng chất đóng rắn 59 3.2.2 Khảo sát lớp phủ epoxy – clay composite 60 3.2.3 Ảnh hưởng sét hữu đến tính chất màng phủ epoxy – clay composite 63 3.2.3.1 Tính chất lý màng phủ 63 3.2.3.1 Độ bền nhiệt màng phủ 66 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong năm gần đây, việc nghiên cứu chế tạo loại vật liệu có nhiều tính ưu việt nhằm đáp ứng yêu cầu, đòi hỏi ngành công nghệ cao công nghệ thông tin, điện tử, công nghệ hàng không vũ trụ, công nghệ quân sự, công nghệ sinh học, y dược… mục tiêu hàng đầu nhiều viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm giới Trong việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu polyme hướng nghiên cứu quan trọng loại vật liệu có phạm vi ứng dụng vô to lớn ngày mở rộng Tuy nhiên vật liệu có tính chất hạn chế như: độ bền nhiệt kém, độ cứng, chịu mài mịn, khả chịu đựng hóa chất…thường khơng cao Do việc nghiên cứu cải thiện tính chất loại vật liệu ln vấn đề cấp thiết hướng nghiên cứu hấp dẫn Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano vật liệu composite hướng chủ yếu, nhiều quốc gia quan tâm phát triển, trọng tâm nghiên cứu nhiều phịng thí nghiệm Vật liệu tổ hợp (composite) loại vật liệu nghiên cứu ứng dụng rộng rãi năm gần đây, chúng chia thành nhiều nhóm loại khác nhau, tuỳ thuộc vào chất phụ gia tăng cường Ngày vật liệu composite trở nên phổ biến đời sống Những tính tuyệt vời chúng đề tài hay mảnh đất màu mỡ cho nhà hóa học khai thác, nghiên cứu để chế tạo vật liệu có tính mong muốn nhờ chất gia cường Vật liệu polyme nanocomposite sở nanoclay hướng nghiên cứu Với việc sử dụng hạt nanoclay đưa vào mạng polyme kích thước nano, nhiều tính chất polyme cải thiện đáng kể Hơn nữa, bentonite loại khoáng sét phổ biến, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com q trình tinh chế, biến tính đơn giản, nanoclay có khả ứng dụng cao để làm chất độn gia cường Với mong muốn tiếp cận hướng nghiên cứu lĩnh vực nhằm tạo vật liệu polyme có tính chất ưu việt, chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng sét hữu đến số tính chất epoxy” làm luận văn thạc sĩ khoa học Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu xác định điều kiện phản ứng chế tạo sét hữu từ nguồn bentonite khác nhau, Prolabo (Pháp) Bình Thuận (Việt Nam), so sánh đánh giá chất lượng khoáng bentonite Bình Thuận - Khảo sát khả gia cường sét hữu đề tài điều chế đến số tính chất vật liệu epoxy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU BENTONITE, SÉT HỮU CƠ, EPOXY 1.1.1 Giới thiệu bentonite 1.1.1.1 Cấu tạo Bentonite loại khoáng sét tự nhiên có thành phần montmorillonite (MMT), gọi bentonite theo thành phần MMT Công thức đơn giản MMT Al2O 3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc Trong trường hợp lý tưởng công thức MMT Si8Al4O20(OH)4 ứng với đơn vị cấu trúc Tuy nhiên thành phần MMT khác với thành phần biểu diễn lý thuyết có thay đồng hình ion kim loại Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+… với ion Si4+ tứ diện SiO4 Al3+ bát diện AlO6 Như thành phần hóa học MMT ngồi có mặt Si Al cịn thấy nguyên tố khác Fe, Zn, Mg, Na, K… tỷ lệ Al2O3: SiO2 thay đổi từ 1: đến 1: Hình 1.1: Cấu trúc tứ diện SiO4 bát diện MeO Trên sở cấu trúc tứ diện bát diện, sét có lớp tứ diện xếp theo trật tự liên tục hình thành cấu trúc kiểu 1:1, cấu trúc tinh thể kiểu caolinite Nếu lớp bát diện nhôm oxit bị kẹp hai lớp silic oxit khống sét thuộc cấu trúc 2:1 Sét có cấu trúc 2:1 điển hình bentonite vermiculite Montmorillonite thành phần sét LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bentonite (60 ÷ 70%), với hàm lượng lớn montmorillonite nên bentonite gọi tên theo khống vật montmorillonite Ngồi bentonite tồn dạng khoáng sét tự nhiên nên thành phần khống sét bentonite cịn chứa nhiều loại khống sét khác saponite, beidellite, mica, muối, chất hữu Cấu trúc tinh thể MMT giới thiệu hình 1.2 Khi phân ly nước MMT dễ dàng trương nở phân tán thành hạt nhỏ cỡ micromet dừng lại trạng thái lỏng lẻo với lực hút Van der Waals Chiều dày lớp cấu trúc MMT 9,2 ÷ 9,8 Å Khoảng cách lớp trạng thái trương nở khoảng từ ÷ 12 Å tùy theo cấu trúc tinh thể trạng thái trương nở Hình 1.2: Cấu trúc tinh thể 2:1 MMT Trong tự nhiên khoáng sét MMT thường có thay đồng hình cation hóa trị II (như Mg2+, Fe2+…) với Al3+ Al3+ với Si4+ khuyết tật mạng nên chúng tích điện âm Để trung hịa điện tích mạng, MMT tiếp nhận cation từ Chỉ phần nhỏ cation LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (Na+, K +, Li+…) định vị mặt ngồi mạng cịn phần lớn nằm vùng khơng gian lớp Trong khống MMT cation trao đổi với cation dung dịch với dung lượng trao đổi cation khác tùy thuộc vào mức độ thay đồng hình mạng Lực liên kết cation thay đổi nằm lớp cấu trúc mạng Các cation (Na+, K+, Li+…) chuyển động tự mặt phẳng tích điện âm phản ứng trao đổi ion ta biến tính MMT Lượng trao đổi ion MMT dao động khoảng 70 ÷ 150 mgdl/100g Quá trình trương nở trình xâm nhập cation khác vào khoảng xen mạng làm thay đổi khoảng cách chúng biểu diễn hình 1.3: Hình 1.3: Quá trình xâm nhập cation vào trao đổi cation Na+ khoảng hai lớp MMT Q trình xâm nhập cation vào khơng gian hai lớp MMT làm giãn khoảng cách sở từ 9,6 Å lên vài chục Å tùy thuộc vào loại cation thay 1.1.1.2 Tính chất Bentonite thể số tính chất đặc trưng sau: - Tính trương nở: tính trương nở bentonite hấp thụ nước hay tiếp xúc với nước, phân tử nước xâm nhập vào bên lớp, làm khoảng cách tăng lên từ 12,5 Å đến 20 Å tùy thuộc vào loại bentonite LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lượng nước bị hấp thụ Sự tăng khoảng cách d 001 giải thích hydrat hóa cation lớp Sự trương nở phụ thuộc vào chất khoáng sét, cation trao đổi, thay đồng hình mơi trường phân tán Lượng nước hấp thụ vào lớp phụ thuộc vào khả hydrat hóa cation - Khả trao đổi ion: đặc trưng bentonite trao đổi ion, tính chất thay đồng hình cation Khả trao đổi ion phụ thuộc vào lượng điện tích âm bề mặt số lượng ion trao đổi Nếu số lượng điện tích âm lớn, số lượng cation trao đổi lớn dung lượng trao đổi ion lớn Nếu biết khối lượng phân tử M giá trị điện tích lớp bentonite dung lượng trao đổi cation tính phương trình : CEC ( cmol/kg ) = 105ζ/M ζ : điện tích tổng cộng lớp - Tính hấp thụ/hấp phụ: tính chất hấp thụ/hấp phụ định đặc tính bề mặt cấu trúc lớp chúng Do bentonite có cấu trúc tinh thể độ phân tán cao nên có cấu trúc xốp bề mặt riêng lớn Cấu trúc xốp ảnh hưởng lớn đến tính chất hấp phụ chất, đặc trưng tính chọn lọc chất bị hấp phụ Chỉ có phân tử có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp chui vào Dựa vào điều người ta hoạt hóa cho dùng bentonite làm vật liệu tách chất Đây điểm khác bentonite chất hấp phụ khác 1.1.1.3 Ứng dụng Nhờ khả hấp phụ cao, bentonite sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp Ngành tiêu thụ chủ yếu loại ngành công nghiệp dầu mỏ, sử dụng để xử lý chưng cất dầu mỏ, làm dung dịch khoan ngành khoan dầu khí, địa chất, xây dựng; làm keo chống thấm đập LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nước thủy điện, thủy lợi, làm nguyên liệu hấp phụ tẩy rửa, làm chất kết dính khn đúc hay phụ gia tăng dẻo gốm sứ Ngồi ra, bentonite cịn dùng làm xúc tác cho loạt phản ứng oxy hóa alcol, oxy hóa ghép đơi thiol, phản ứng tạo nhóm cacbonyl từ thioaxetal thiocabonyl…các phản ứng xảy dễ dàng (nhiệt độ, áp suất thường) cho độ chọn lọc cao 1.1.1.4 Nguồn bentonite nước ta Hiện nay, nguồn bentonite nước ta phong phú, cho khai thác với trữ lượng 20.000 – 24.000 tấn/năm 15 năm Bentonite phân bố Cổ Định (Thanh Hoá), Tam Bố, Đa Lé (Lâm Đồng), Nha Mé (Bình Thuận) Bà Rịa – Vũng Tàu Tuy nhiên, bentonite Cơng ty dịch vụ dầu khí khai thác với quy mô lớn phục vụ cho công nghệ khoan, diện tích đất bạc màu, đất cát, đất thoái hoá cần cải tạo phục vụ cho nông nghiệp nước ta lớn Trữ lượng quặng bentonite Việt Nam xác định dự báo khoảng 95 triệu [13] Mỏ sét bentonite thuộc thung lũng Nha Mé (tại xã Phong Phú – huyện Tuy Phong – Tỉnh Bình Thuận, Việt Nam) mỏ bentonite kiềm Việt Nam có trữ lượng hàng triệu tấn, thuộc loại lớn giới Mỏ sét bentonite Công ty TNHH Minh Hà sở hữu khai thác có thành phần khống montmorillonite thuộc loại kiềm, dung tích trao đổi cation chiếm chủ yếu Na+ , K+ (sodium montmorillonite), số đặc trưng thành phần khống, hóa bentonite Tuy Phong – Bình Thuận giới thiệu bảng 1.1: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.23: Ảnh SEM bentonite (Bình Thuận – Việt Nam) Từ hình 3.22 3.23 cho thấy mẫu bentonite ban đầu có kích thước tương đương nên giá trị d001 hàm lượng % thâm nhập sét hữu thu tương đương điều phù hợp với kết Hình 3.24: Ảnh SEM sét hữu điều chế từ bentonite Prolabo-Pháp điều kiện tối ưu 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.25: Ảnh SEM sét hữu điều chế từ bentonite (Bình Thuận – Việt Nam) điều kiện tối ưu Kết chụp ảnh SEM mẫu sét hữu (hình 3.24, 3.25) thu cho thấy chúng có cấu trúc lớp có độ xốp cao, điều thuận lợi cho việc sử dụng để đưa vào polyme trình tổng hợp vật liệu composite phần sau 3.2 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG GIA CƯỜNG CỦA SÉT HỮU CƠ CHO MÀNG PHỦ EPOXY-CLAY NANOCOMPOSITE 3.2.1 Xác định hàm lượng chất đóng rắn Đề tài khảo sát q trình đóng rắn màng phủ epoxy-clay composite để xác định hàm lượng chất đóng rắn tối ưu Bằng phương pháp Soxhlet, khối lượng mẫu bị suy giảm q trình trích ly tỷ lệ chất đóng rắn từ 20 đến 32,5% thể bảng 3.7 hình 3.26: 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.7: Kết xác định hàm lượng chất đóng rắn Hàm lượng chất đóng rắn (%) Khối lượng (%) 20,0 17,45 22,5 15,77 25,0 14,84 27,5 15,47 30,0 15,50 32,5 15,89 18 Khối lượnggiảm(%) 17.5 17 16.5 16 15.5 15 14.5 15 20 25 30 35 Hàm lượng chất đóng rắn (%) Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm lượng (%) chất đóng rắn (%) khối lượng suy giảm Qua đồ thị cho thấy, từ hàm lượng 20% đến 25% chất đóng rắn, khối lượng mẫu giảm mạnh Điều giải thích lượng epoxy chưa đóng rắn hồn tồn bị tan axeton Khi hàm lượng chất đóng rắn lớn 25%, khối lượng mẫu giảm Điều cho thấy, lượng chất đóng rắn dư khơng phản ứng bị hịa tan Ở 25% chất đóng rắn, khối lượng mẫu giảm nhất, chúng tơi cho tỷ lệ phù hợp lựa chọn để chế tạo mẫu thí nghiệm epoxy – clay composite 3.2.2 Khảo sát lớp phủ epoxy – clay composite 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lớp phủ epoxy – clay composite chế tạo khảo sát phương pháp XRD, DTA - TG SEM Giản đồ XRD lớp phủ biến tính sét hữu từ bentonite (Pháp) bentonite - Bình Thuận (Việt Nam) trình bày hình 3.27, 3.28 F a c u l ty o f C h e m is tr y , H U S , V N U , D A D V A N C E - B r u k e r - M a u % 00 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 40 30 20 10 0 10 - T h e t a - S c a le F ile : T h a n h N C S m a u % w - T y p e : L o c k e d C o u p le d - S t a r t : 0 ° - E n d : 0 0 ° - S t e p : 0 ° - S t e p t i m e : s - T e m p : ° C (R o o m ) - T im e S t a r t e d : s - -T h e t a : 0 ° - T h e t a : 0 ° - C h i: Hình 3.27: Giản đồ XRD mẫu màng phủ (gia cường sét hữu Prolabo - Pháp) với nồng độ 1% sét hữu Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau SUO1BT 500 400 Lin300 (Cps) 200 100 10 2-Theta - Scale File: Thanh NCS mau SUO1BT.raw - Type: Locked Coupled - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 15 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - C Hình 3.28: Giản đồ XRD mẫu màng phủ (gia cường sét hữu Bình Thuận - Việt Nam) với nồng độ 1% sét hữu 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Từ hình 3.26, 3.27 cho thấy, pic đặc trưng mặt phẳng d001 vùng góc 2θ khơng cịn xuất Điều cho thấy lớp bentonite phân tán tốt mạng polyme dạng bóc tách lớp, chúng khơng cịn tồn dạng tinh thể sét Để chụp ảnh SEM mẫu màng phủ, mẫu ngâm nitơ lỏng cho cứng, bẻ gãy chụp vị trí gãy Kết trình bày hình 3.29, 3.30 cho thấy có bóc tách lớp bentonite epoxy tạo thành lớp có kích thước nhỏ khoảng vài trăm nano Như vậy, đề tài chế tạo lớp phủ epoxy – clay composite có cấu trúc nano, hạt sét hữu phân tách tốt nhựa epoxy Hình 3.29: Ảnh SEM mẫu màng phủ epoxy gia cường sét hữu điều chế từ bentonite Prolabo - Pháp (P) với nồng độ 1% sét hữu 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.30: Ảnh SEM mẫu màng phủ epoxy gia cường sét hữu điều chế từ bentonite Bình Thuận (Việt Nam) với nồng độ 1% sét hữu 3.2.3 Ảnh hưởng sét hữu đến tính chất màng phủ epoxy – clay composite 3.2.3.1 Tính chất lý màng phủ Màng phủ epoxy – clay composite khảo sát tính chất lý phép đo độ bền uốn, độ bền va đập, độ bám dính, độ bền cào xước độ cứng Tính chất lý màng phủ gia cường sét hữu điều chế từ bentonite Prolabo (Pháp) bentonite Bình Thuận (Việt Nam) trình bày bảng 3.8 3.9 tương ứng 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.8: Tính chất lý màng phủ epoxy gia cường sét hữu điều chế từ bentonite Prolabo - Pháp (P) Ký hiệu Độ bền Độ bền Độ Độ bền Độ cứng mẫu uốn va đập bám dính cào xước (%) (mm) (kg.cm) (điểm) (g) P- >100 >500 61,2 P- 0,5 >100 >500 84,9 P- 1 >100 >500 85,2 P- >100 >500 83,8 P- >100 >500 83,0 P- >100 >500 81,6 P- >100 >500 62,2 Ghi chú: Ký hiệu mẫu đọc là: - P: Bentonite Prolabo (Pháp) - Chỉ số từ 0,5-5 hàm lượng sét hữu mẫu (%) Trên bảng 3.8 thấy rằng, hàm lượng sét hữu có nguồn gốc từ bentonite Prolabo (Pháp) tăng lên từ đến 5% độ bền va đập độ bền cào xước màng phủ đạt giá trị cao nhất, độ bền uốn độ bám dính có bị suy giảm mức hàm lượng sét hữu cao (5%) Đáng ý thay đổi độ cứng màng phủ, gia tăng nhiều có mặt sét hữu Độ cứng mẫu khơng có sét hữu P-0 có giá trị 61,2%, gia cường sét hữu với hàm lượng từ 0,5% đến 4% giá trị tăng lên 8% đạt giá trị cực đại mẫu P-1 (85,2%) Sau giá trị cực đại, độ cứng lại giảm dần đạt giá trị thấp mẫu P-5 (62,2%) Như sét hữu có tác dụng gia tăng độ cứng màng phủ epoxy – clay composite, hiệu ứng nano thể rõ nét mẫu P-1 với hàm lượng sét hữu 1% , độ cứng gia tăng 140% 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hiệu ứng nano sét hữu có nguồn gốc từ Bình Thuận khảo sát để so sánh Các tính chất lý lớp phủ epoxy – clay composite có gia cường loại sét hữu thể bảng 3.9 Bảng 3.9: Tính chất lý màng phủ epoxy gia cường sét hữu điều chế từ bentonite Bình Thuận - Việt Nam (B) Ký hiệu Độ bền Độ bền Độ Độ bền Độ cứng mẫu uốn va đập bám dính cào xước (%) (mm) (kg.cm) (điểm) (g) B- >100 >500 61,2 B- 0,5 >100 >500 67,2 B- 1 >100 >500 91,5 B- >100 >500 84,9 B- >100 >500 84,2 B- >100 >500 83,1 B- >100 >500 75,6 Ghi chú: Ký hiệu mẫu đọc là: - B: bentonite Bình Thuận (Việt Nam) - Chỉ số từ 0,5-5 hàm lượng sét hữu mẫu (%) Từ bảng 3.9 thấy rằng, tính chất lý màng phủ gia cường sét hữu có nguồn gốc từ Bình Thuận diễn biến tương tự sét hữu có ngng gốc từ Pháp Tuy nhiên, đáng ý độ cứng màng phủ mẫu B ln có giá trị cao độ cứng mẫu P tương ứng Độ cứng màng phủ đạt giá trị cực đại mẫu B-1 sử dụng 1% sét hữu có nguồn gốc từ Bình Thuận (91,5%) Giá trị độ cứng cực đại tăng 150% so với mẫu không gia cường sét hữu 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.3.1 Độ bền nhiệt màng phủ Độ bền nhiệt màng phủ epoxy gia cường sét hữu đánh giá phương pháp phân tích nhiệt, kết thể bảng 3.10 Ở nhiệt độ T1 tương ứng với phân hủy hydrocacbon mạch thẳng, nhiệt độ T2 thể phân hủy mạch vòng, khoảng nhiệt độ lại quy cho phân hủy tạo tro (cacbon hóa) Độ bền nhiệt vật liệu thể chủ yếu giá trị nhiệt độ phân hủy mạnh vùng Từ bảng 3.10 thấy rằng, có mặt sét hữu biến tính, nhiệt độ phân hủy mạnh T1 thay đổi, điều chứng tỏ hiệu ứng gia cường khoáng sét thể Nhiệt độ biến đổi đặn từ 0,5 đến 5% hàm lượng sét hữu cơ, đạt cực đại mẫu P-1 với giá trị 388,57 0C sau giảm dần Suy giảm khối lượng vùng nhiệt độ cực tiểu (17,31%) Kết phù hợp với diễn biến độ cứng khảo sát Nhiệt độ phân hủy mạnh mẫu P-1 tăng gần 130C Đây giá trị gia tăng độ bền nhiệt ấn tượng vật liệu polyme 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.10: Kết phân tích nhiệt màng phủ epoxy gia cường sét hữu điều chế từ bentonite Prolabo - Pháp (P) bentonite Bình Thuận - Việt Nam 1% (B) Vùng phân hủy mạnh Ký hiệu Vùng mẫu Nhiệt độ T1 Suy giảm KL Vùng Nhiệt độ T2 Suy giảm KL (0C) (%) (0C) (%) P- 375,67 18,25 444,88 50,18 P- 0,5 372,74 25,29 434,62 27,87 P- 388,57 17,31 442,05 39,16 P- 376,16 19,86 435,25 70,25 P- 366,62 21,62 434,29 22,07 P- 366,70 21,25 435,86 66,77 P- 365,50 21,03 436,83 67,41 B-1 390,00 - 441,39 42,03 Trên bảng 3.10 thấy rằng, độ bền nhiệt mẫu B-1 (màng phủ epoxy gia cường sét hữu có nguồn gốc từ Bình Thuận) lớn nhất, thể nhiệt độ phân hủy T1 (390 0C) Kết phân tích nhiệt cho thấy hồn tồn phù hợp với kết thu phần 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Sét hữu điều chế từ bentonite có nguồn gốc Prolabo (CH Pháp) Bình Thuận (Việt Nam) Các điều kiện tối ưu phản ứng đề tài xác định: - Nhiệt độ: 300C - Tỷ lệ khối lượng DMDOA/bentonite: 0,6 - pH dung dịch: - Thời gian phản ứng: - Mơi trường phản ứng: rượu/nước Sản phẩm có khoảng cách d001 lớn khoảng cách bentonite ban đầu: - Với sét hữu từ bentonite Prolabo (Pháp), d001 tăng từ 12,824Å đến 38,651Å phần trăm thâm nhập hợp chất hữu 32,93% - Với sét hữu từ bentonite Bình Thuận (Việt Nam), d001 tăng từ 12,77Å đến 39,239Å phần trăm thâm nhập hợp chất hữu 31,85% Sét hữu từ bentonite Bình Thuận (Việt Nam) có chất lượng tương đương có phần tốt so với sản phẩm loại từ bentonite ProlaboPháp Sét hữu đề tài chế tạo có khả gia cường tốt cho nhựa epoxy Màng phủ epoxy-clay composite có tính chất tốt không gia cường sét hữu Đề tài xác định hàm lượng tối ưu sét hữu màng phủ 1%, sản phẩm có tính chất tốt - Độ cứng mẫu P-1 tăng 1,39 lần (bentonite Pháp) mẫu B-1 tăng 1,49 lần (bentonite Việt Nam) - Độ bền nhiệt mẫu P-1 tăng lên 130C, mẫu B-1 tăng lên 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13,50C so với màng epoxy không gia cường Sét hữu chế tạo từ nguồn bentonite Bình Thuận có hiệu ứng gia cường tốt cho màng phủ epoxy so với sản phẩm loại từ nguồn bentonite Prolabo Với kết đề tài, hồn tồn hy vọng vào tiềm dồi nguồn khoáng sét Việt Nam, cần thiết phải nghiên cứu sâu để sử dụng ngày hiệu nguồn tài nguyên 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Bình, “Hoạt tính xúc tác bentonite Thuận Hải biến tính phản ứng chuyển hoá số phản ứng hữu cơ”, Luận án TS 1999 [2] Nguyễn Đức Châu (1995), “Sử dụng sét montmorinonit làm chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ”, Hội thảo công nghiệp tổng hợp hữu ứng dụng nông nghiệp, công nghiệp đời sống, VHHCN [3] Vũ Đăng Độ (2007), “Phương pháp vật lý”, Giáo trình cao học [4] Trương Minh Lương, “Nghiên cứu xử lí biến tính bentonite Thuận Hải làm xúc tác cho phản ứng alkyl hoá”, Luận án TS [5] Nguyễn Đức Nghĩa (2007), “Hóa học nano cơng nghệ vật liệu nguồn”, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [6] Nguyễn Trọng Nghĩa, Ngô Sĩ Lương, Thân Văn Liên (2008), “Điều chế sét hữu từ bentonite Bình Thuận cetyltrimetylamoni bromua”, Tạp chí Hóa học, tập 46 số [7] Đặng Tuyết Phương (1995), “Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hố lý số ứng dụng bentonite Thuận Hải Việt Nam”, Luận án TS [8] Nghiêm Xuân Thung (2008) “Hóa học silicat”, Bài giảng chuyên đề cao học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐH Quốc gia [9] Quách Đăng Triều cộng (2003), “Nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu nano polyme – composit”, Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật, Trung tâm Khoa học tự nhiên & Công nghệ Quốc gia [10] Phan Văn Tường (2005), “Vật liệu vơ cơ”, Giáo trình chun đề Hóa vơ 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [11] Nguyễn Bá Xuân, Trương Minh Lương, Phương Thanh Hương (2007), “Nghiên cứu phản ứng ankyl hóa toluen rượu benzylic xúc tác bentonite Thuận Hải biến tính” [12] Tiêu chuẩn Việt Nam 2090 – 1993, “Sơn, phương pháp lấy mẫu, bao gói ghi nhãn, vận chuyển bảo quản”, Hà Nội 1993 [13] Ngô Kế Thế (2010), “Chuyên đề Hóa học vật liệu”, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tiếng Anh [14] Barbara Whithuhn, Peter Klauth, Erwin Klum PP Hans, Dieter Narres, And Holger Martinius (2005), Applied clay science 28, pp 55 – 60 [15] D.J Suh, Y.T Lim, O.O Park (2000), “The property and formation mechanism of unsaturated polyester - layered silicate nanocomposite depending on the fabication methods”, Polymer 41, pp 8557 - 8563 [16] Johannes Karl Fink (2005), “Reactive Polymers Fundamentals and Applications”, Plastics Design Library, pp - 67 [17] Joseph H Koo (2006), “Polymer Nanocomposites Processing, Characterization and Applications”, McGraw-Hill [18] Man-Wai Ho, Chun-Ki Lam, Kin-tak Lau, Dickon H.L Ng , David Hui (2006), “Mechanical properties of epoxy-based composites using nanoclays”, Composite Structures, 75, pp 415– 421 [19] Michael Alexandre, Philippe Dubois (2000), “Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials Science and Engineering, 28 pp.1- 63 [20] P Jawahar and M Balasubramanian (2006), “Preparation and Properties of Polyester-Based Nanocomposites Gel Coat System”, Journal of Nanomaterials, pp - 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [21] Seyed Javad Ahmadi, Huang Yudong, and Wei Li (2004), “Synthesis of EPDM/Organoclay Nanoconposites: Effect of the clay Exfoliation on Structure and Physical Prpperties”, Iranian Polymer Journal, 13, p p 415 - 422 [22] Ryan Snyder (2007), “Characterization of Nanoclay Nanocomposite”, Composite and Polycon [23] Xavier Kornmann, “Synthesis and Characterisation of Thermoset - Clay Nanocomposites”, Division of Polymer Engineering [24] Zuzana Navrátilová, Petr Wojtowicz Lenka Vaculíková and Věra Šugárková (2007), “Sorption of alkylammonium cations on montmorillonite”, Acta Geodyn Geomater, 4, No (147), pp 59-65 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... làm chất độn gia cường Với mong muốn tiếp cận hướng nghiên cứu lĩnh vực nhằm tạo vật liệu polyme có tính chất ưu việt, chúng tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng sét hữu đến số tính chất epoxy? ??... sát ảnh hưởng pH dung dịch đến giá trị d001 sét hữu .49 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến giá trị d001 sét hữu 50 3.2 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG GIA CƯỜNG CỦA SÉT... 2.3.2 Tổng hợp composite từ sét hữu epoxy *Quy trình tổng hợp vật liệu epoxy – clay composite từ epoxy sét hữu cơ: Epoxy + dung môi Sét hữu + dung mơi Khuấy trộn Chất đóng rắn Đóng rắn Composite