Mở đầu Đồ án môn học Trương Huy Tâm Polyme K47 Më ®Çu 1 PhÇn I Tæng quan vÒ ®Ò tµi 3 PhÇn 2 Môc tiªu, ch¬ng tr×nh, vËt liÖu vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 19 PhÇn 3 KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 22 KÕt luËn 30 Tµi L[.]
ỏn mụn hc Trng Huy Tõm-Polyme K47 Mở đầu Phần I Tổng quan đề tài Phần : Mục tiêu, chơng trình, vật liệu phơng pháp nghiên cứu 19 Phần Kết thảo luận 22 Kết luận 30 Tài Liệu Tham Khảo 30 Mở đầu Khoa học công nghệ nano lĩnh vực quan trọng lên việc nghiên cứu phát triển vật liệu Đây lĩnh vực rộng mẻ giới nói chung với Việt Nam nói riêng Việt Nam, vật liệu nanocompozit lĩnh vực mẻ bớc đầu tiếp cận lĩnh vực Các nhà khoa học thuộc Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme ( Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội ), nhà khoa học thuộc Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme ( Trờng Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh ), Viện hoá học Viện kỹ thuật nhiệt đới ( Viện khoa học công nghệ Việt Nam ) ngời đầu lĩnh vực nớc ta Đồ án mơn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 HiƯn nớc giới đà có nhiều nghiªn cøu vỊ viƯc sư dơng viƯc sư dơng vËt liệu polyme tổ hợp để tạo vật liệu có tính tốt vật liệu thành phần Có hai loại vật liệu polyme tổ hợp vật liệu polyme blend [8] polyme compozit Trong vật liệu compozit, nanocompozit đợc nhà khoa học quan tâm [1-7 ] đến nhiều có tính chất hiệu ứng làm cho số tính chất lý, hoá điệncủa vật liệu cao hẳn so với vật liệu compozit thông thờng Một vật liệu nano đà đợc sử dụng nhiều vật liệu polyme nano Clay Trong vật liệu kích thớc nano, nano clay có đặc tính quan trọng bề mặt riêng chúng lớn, điều làm cho nano clay trở thành loại độn gia cờng tốt cho polyme Vật liệu polyme/clay nanocompozit lần đợc chế tạo thành công Phòng thí nghiệm Nghiên cứu phát triển trung tâm công ty Toyota từ polyamit montmorillonit năm 1987 [10] Từ đến nay, loại vật liệu đà thu hút đợc quan tâm nhiều nhà khoa học giới với nhiều loại polyme khác nh polyolephin, polyeste kh«ng no, nhùa epoxy, polyetylenoxit, polyvinylclorua, cao su…VËt liƯu polyme/clay nanocompozit víi polyme lµ cao su Nitril cịng lµ số Cao su Nitril loại cao su đợc ứng dụng nhiều thiết bị chịu đợc môi trờng dầu mỡ sản phẩm nghành ô tô Vệc nghiên cứu phơng pháp nhằm nâng cao tính lý kỹ thuật, mở réng lÜnh vùc sư dơng cđa cao su Nitril ®ang đợc quan tâm nhà khoa học sở sản xuất nớc ta Hiện đà có nhiều công trình nghiên cứu vật liệu nanocompozit sở cao su Nitril, nhiên cha có công trình nghiên cứu ảnh hởng clay đến tính chất lý cao su nh độ bền kéo, độ dÃn dài tơng đối Dựa sở công trình nghiên cứu nớc giới trớc liệu polyme nanocompozit, luận văn tiến hành nghiên cứu ảnh hởng clay hữu nanofil đến tính chất cao su Butadien Nitril Đồ án môn học Trương Huy Tõm-Polyme K47 Phần I Tổng quan đề tài I.khá1 niệm vật liệu nanocompozit Vật liệu compozit hƯ thèng gåm hai hay nhiỊu pha thêng kh¸c chất, không hoà tan vào nhau, phân cách bề mặt phân chia pha Trong pha liên tục gọi pha nền, pha gián đoạn đợc bao bäc bëi pha nỊn gäi lµ pha gia cêng Khi pha polyme vật liệu compozit đợc gọi polymecompozit Vật liệu nanocompozit loại polymer - compozit đặc biệt mà pha hạt, ống hay lớp, có kích thớc nanomet phân tán mạng polyme Vật liệu nanocompozit có nhiều tính chất lý, hoá tốt nhiều so với loại vật liệu compozit thông thờng : tính chất häc ( tÝnh chÊt kÐo, tÝnh chÊt va ®Ëp, tÝnh chÊt uèn ); tÝnh chÊt chèng thÊm khÝ; tÝnh chÊt chống cháy; tính ổn định nhiệt Nano clay, nano cacbonlà loại vật liệu gia cờng phổ biến cho loaị vật liệu II.Tình hình nghiên cứu ứng dụng vật liệu nanocompozit Những năm gần có phát triển bùng nổ việc nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ nano công nghệ có tiềm phát triển công nghiệp to lớn Công nghệ nano quan trọng đến mức mà ngời ta nói Các kinh tế giới đứng bên bờ cách mạng công nghệ nano mà ảnh hởng tới xà hội kinh tế đợc lan tỏa sâu sắc nh cách mạng công nghệ viễn thông thông tin cuối kỷ 20 Về mặt đầu t, giới việc nghiên cứu phát triển công nghệ nano đà năm 1990 trë thµnh nhiƯm vơ qc gia nh ë Mü, NhËt, Hàn quốc nớc Cộng đồng kinh tế châu Âu Năm 2002, Nhật đầu t 753 triệu đô Đồ án môn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 la, Mỹ đầu t 604 triệu đô la, nớc phơng Tây đầu t 285 triệu đô la cho công nghệ nano Tại Canada, Hội đồng nghiên cứu quốc gia đầu t 120 triệu đô la cho Viện nghiên cứu quốc gia Công nghệ nano đặt trờng đại học Alberta Edmonton Các kinh tế khác Châu á, đặc biệt Trung quốc Đài loan coi trọng đến việc nghiên cứu vật liệu nano, hạt nano, bột nano, kim loại nano, vật liệu sinh học vật liệu nanocompozit đợc u tiên hàng đầu chơng trình nghiên cứu Hàn quốc, vËt liƯu nano tËp trung chđ u cho viƯc ph¸t triển ngành công nghiệp công nghệ thông tin Một mô hình liên kết nghiên cứu với số tiền khoảng 60 triệu đô la cho vật liệu quang học dựa công nghệ nano đà đợc khởi xớng Chính phủ doanh nghiệp t nhân Chơng trình phát triển công nghệ nano 10 năm ( 2001-2011) nhận đợc khoảng 45% tài trợ từ Chính phủ, phần lại Công ty t nhân, ứng dụng vËt liƯu cã cÊu tróc nano cho viƯc sư dơng lợng, quang học, dệt may thiết bị y tế lĩnh vực trọng điểm phủ Hàn Quốc.[11] Vật liệu silicat hữu kích thớc nano ( Clay hữu ) loại vật liệu silicat có nguồn gốc tự nhiên đà đợc biến tính chất hữu phù hợp để tạo hạt silicat hữu có kích thớc nano điều kiện định Clay hữu vật liệu nano đợc sử dụng kết hợp với số loại vật liệu polyme (có cực không cực) để tạo vật liệu tổ hỵp (nanocompozit) cã nhiỊu tÝnh chÊt vỵt tréi so víi vật liệu tổ hợp thông thờng trớc Hiện giới có nhiều công trình nghiên cứu vỊ vËt liƯu polyme kÕt hỵp víi vËt liƯu clay hữu để tạo vật liệu có nhiều tính chất quí, Dới kết hợp vật liệu nano clay hữu với số loại vật liệu polyme Đầu tiên kết hợp nanoclay nhựa epoxy Các lớp nanoclay có tác dụng tăng cờng tính chất hệ epoxy Điều quan trọng để tạo epoxy clay nanocompozit phải t¸ch c¸c clay b»ng c¸c ion a níc sau phân tán chúng epoxy đóng rắn Điều đáng ý ion axit có tác dụng xúc tác trình polyme hoá Vì phản ứng đóng rắn điều chỉnh đợc [14] Các chất đóng rắn dùng trình amin mạch thẳng mạch vòng, anhydric chất xúc tác Các chất nano-clay có ảnh hëng rÊt lín ®Õn tÝnh chÊt cđa nhùa epoxy sau đà đóng rắn Chỉ với khoảng 7,5% thể tích clay có kích thớc khoảng 10Ao làm tăng độ dÃn dài nhựa epoxy trạng thái thuỷ tinh lên khoảng 10 lần [15] Sự ổn định kích thớc, ổn định nhiệt, khả chịu dung môi nhựa tăng lên có mặt nanoclay [16] Đồ án môn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 Không nanoclay hữu kết hợp với nhạ nhiệt dẻo nh polystyrene Các kỹ thuật khác đà đợc áp dụng Polystyren nanocompozit Phơng pháp sử dụng Cu2+ thay clay hữu thông thờng Các cation đồng nh chất xúc tác đà oxy hoá monome styren lỗ trống clay Nhng phơng pháp styren không ổn định clay Akelah Moet đà sử dụng phơng pháp tạo liên kết clay với styren dùng vinyl làm thay đổi bề mặt clay hữu qua phản ứng polyme hoá Acetonitril dung môi có hiệu đà tạo đợc lỗ clay có kích thớc 24,5Ao [22] Clay hữu đợc trộn với Polystyren nhiệt độ nhiệt độ thuỷ tinh polyme nhờ trình nóng chảy polyme Sự phân tán Polystyren vào clay trình chậm phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh trọng lợng phân tử polyme, nhiệt độ, chiều dài mắt xích alkylammonium, bề mặt silica [23, 24, 25] Ngoài có kết hợp với cao su Compozit tạo từ butadien acrylonytrile (ATBN) với nhóm chức amino dung môi hỗn hợp nớc N, N-dimethil sulphoxide [26] Compozit thu đợc nhờ trộn hợp ATBN liên kết clay với cao su nitril nhờ liên kết ngang Quá trình phân tích kính hiển vi điện tử truyền qua cho thấy lớp nano silica phân tán cao mạng cao su Khả thấm hydro hút ẩm cao su phần ba so với cao su nitril thông thờng Các thí nghiệm riêng biệt khác khả thấm oxy cao su clay nanocompozit giảm ®i nhiỊu Cao su clay nanocompozit ®ỵc øng dơng ®Ĩ tạo ống dẫn nhỏ [27] Polystyren-bbutadien đồng trùng hợp với clay nanocompozit tổng hợp tơng tự nh dùng dioctadecyldimethyl ammonium [28] Compozit đợc tạo cách trộn clay hữu với với viên copolyme 120oC giữ nhiệt độ khoảng 16-73 h Cuối thu đợc nanocompozit có modun đàn hồi tăng tăng tải trọng Cũng nh nhiệt độ Polystyren trùng hợp khối với hàm lợng clay tăng polybutadien trùng hợp khối nhiệt độ hoá thuỷ tinh hầu nh không thay đổi Tóm lại nhờ kích thớc nano hạt phân tán pha nỊn cđa vËt liƯu compozit cho nªn cã thể tạo vật liệu nanocompozit có tính chất tính trội hẳn so với vật liệu thông thờng Tuy nhiên việc tạo vật liệu nanocompozit đòi hỏi phải có công nghệ thích hợp tuỳ thuộc vào loại polyme Cũng sở dựa vào yêu cầu đòi hỏi thực tế công nghệ mà ngời ta có nghiên cứu tạo vật liệu phù hợp với yêu cầu nớc ta nhà khoa học bắt tay vào nghiên cứu chế tạo loại vật liệu nanocompozit ứng dụng lĩnh vực bảo vệ chống ăn ỏn mụn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 mßn, lÜnh vùc vËt liệu tạo vật liệu compozit có độ bền cao, chịu nhiệt, chịu môi trờng Tuy nhiên việc nghiên cứu nhà khoa học nớc ta nhiều mẻ cần phải đầu t nghiên cứu nhiều III.vật liệu nanocompozit sở nanoclay cao su butadien nitril III.1 nano clay III.1.1 CÊu tróc clay C¸c kho¸ng clay ®ỵc sư dơng cho vËt liƯu polyme nanocompozit cã thĨ đợc phân loại thành nhóm kiểu 2:1, kiểu 1:1 lớp axit silic Câú trúc chúng đợc mô tả ngắn gọn nh sau: [ ] KiĨu 2:1 (montmorillonite) : Clay phơ thc vµo hä sÐt tÈy bÈn víi cÊu tróc tinh thĨ gåm chiỊu dµy lớp kích thớc nanomet lớp nhôm mặt kẹp lớp silic mặt Các lớp liên kết với thành khối nhờ lực liên kết van der waals chúng Sự thay đồng dạng cđa Al víi Mg, Fe, Li cÊu tróc líp hình mặt Si với Al lớp hình mặt tạo nên lớp cấu trúc hình mặt khối điện tích âm, đợc cân thay đổi ion kim loại tồn khoảng không gian bên lớp, ví dụ nh Na, Ca, Mg, Fe, Li Kiểu 1:1 (kaolinite) : Clay loại gồm có lớp đợc tạo thành nhôm mặt silic mặt Mỗi lớp không mang giá trị điện tích để thay lớp mặt mặt khác Vì thế, không loại bỏ đợc phân tử nớc, cation hay anion chiếm giữ khoảng không gian lớp lớp đợc liên kết với liên kết Hydro nhóm hydroxyl khối mặt liên kết oxy khối mặt lớp kề Lớp axit silic (Kanemite) : Clay loại bao gồm chủ yếu lớp silic mặt với chiều dày khác Câú trúc gồm có mạng lớp silicat hydrat ion kim loại kiềm xen lớp Các nhóm silanol vùng xen lớp giống nh biến tính hợp chất hữu việc gắn nhóm chức hữu lên vùng xen lớp Đó vật liệu clay tự nhiên trừ silicate mặt nhng tổng hợp đợc Các lớp silic axit thích hợp với việc tạo polyme nanocomposite chúng có tính chất hoá học tơng tự với clay sét tẩy Bên cạnh ®ã, chóng cã ®é tinh khiÕt cao vµ tÝnh chÊt cÊu tróc cã thĨ bỉ sung cho clay sÐt tÈy Đồ án mơn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 H×nh CÊu tróc lý tëng cđa nanoclay montmorillonite [ 12 ] III.1.2 Các đặc điểm chung Đặc điểm quan trọng vật liệu clay để ứng dụng thích hợp vào polyme nanocompozit chúng có khả đan xen hoá học lớn nhất, độ bền tính mềm cao, tỷ lệ định hớng cao đơn vị riêng biệt, dễ kiếm giá thành rẻ Đầu tiên, cấu trúc lớp hợp chúng khả đan xen chúng cho phép chúng thay đổi hoá học để tơng hợp với polyme, tạo nên lực hút phần tử chúng vật liệu polyme nanocompozit clay Thêm vào đó, điện tích lớp chúng tơng đối thấp ( = 0,2 0,6 ) có nghĩa lực tơng tác lớp kề tơng đối thấp, tạo nên trao đổi cation bên lớp Về vấn đề này, xen vào cation vô hữu phân tử khoảng không gian lớp dễ dàng, chúng có vị trí quan trọng việc sử dụng chúng để sản xuất polyme nanocompozit Trong số sét tẩy, MMT hectorite đợc sử dụng rộng rÃi nhất, loại khác đợc sử dụng tuỳ thuộc vào mục đích ứng dụng cụ thể chúng Hơn nữa, clay sét tẩy tự nhiên kích thớc nano, chúng bong tách lớp thành phần tử cỡ nanomet với chiều dày khoảng 1nm tỷ lệ định hớng từ 100 1500 vùng bề mặt 700- 800 m2/g Mỗi phần tử có độ bền tính mềm dẻo cao coi nh polyme vô có phân tử khối cì 1,3 x 10 8, lín h¬n rÊt nhiỊu Đồ án mơn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 so víi polyme thông thờng Cuối quan trọng nhất, chúng có mặt khắp nơi tự nhiên chúng không đắt III.1.3 Cấu trúc vật liệu clay/nanocompozit Khi lớp clay đợc điền đầy vào polyme nền, compozit thông thờng nanocompozit đợc tạo thành phụ thuộc vào trạng thái tự nhiên thành phần điều kiện gia công Các compozit thông thờng đạt đợc polyme xen vào lớp vật liệu clay Tính chất compozit loại giống nh tính chất polyme compozit gia cờng phần tử micro Có loại cấu trúc nano đặc biệt kết việc trộn hợp khoáng clay polyme với điều kiện gia công đặc biệt Một loại nanocompozit xen kÏ (I) ®ã líp nhá ( monolayer ) chuỗi polyme kéo dài đợc chèn vào bên lớp vật liệu clay, kết tạo nên dạng cụm gồm nhiều lớp lần lợt lớp polyme phần tử clay khoảng cách tuần hoàn cỡ vài nanomet Một loại khác nanocompozit tách lớp bóc vỏ (II), đó, phần tử clay đợc hoàn thành phân tán đồng nhÊt mét polyme nỊn liªn tơc Tuy nhiªn, mét điểm lu ý chúng tạo thành dạng bó (gọi bóc tách không hoàn toàn) nanocompozit (III), ®ã lµ mét nanocompozit polyme phỉ biÕn Clay Polyme Compozit th«ng thêng Nanocompozit Đồ án mơn học Trương Huy Tõm-Polyme K47 Hình : Sự phối hợp polyme compozit clay gồm có compozit thông thờng nanocompozit với xen kẽ (I), bóc tách (II) cấu trúc bó (III) IV Tính chất nanocompozit Tính chất polyme nanocompozit đợc tăng thêm nhiều so với polyme compozit thông thờng chúng polyme tinh khiết Thêm vào đó, cải thiện tính chất thu đợc mà không cần tăng tỷ trọng polyme không tính chất quang học khả tái sinh kéo căng Chúng giảm đợc độ thấm khí thấm ớt chất lỏng Hơn nữa, chúng cải thiện đợc tính chịu lửa giữ nguyên đợc độ polyme nguyên chất Cuối cùng, chúng có tính chất dẫn điện cải thiện khả phân huỷ sinh học sản phẩm polyme polyme phân huỷ sinh học gặp rắc rối IV.1 TÝnh chÊt c¬ häc TÝnh chÊt c¬ häc cđa polyme nanocompozit tăng lên thể độ cứng cao tỷ lệ định hớng tốt với độ tơng hợp cao polyme clay hữu Ví dụ, bề mặt phân chia tốt làm giảm ứng suất điểm lặp lại biến dạng Sự biến dạng dễ xảy với compozit thông thờng đợc gia cờng sợi thuỷ tinh dẫn đến độ bền C¸c tÝnh chÊt míi cđa nylon clay nanocompozit tỉng hợp phơng pháp trùng hợp in-situ lần đợc chứng minh nhà nghiên cứu phòng thí nghiệm thăm dò trung tâm Toyota Ví dụ tăng đáng kể mođun độ bền nanocoompozit : 40% ®é bỊn kÐo, 60% ®é bỊn n, 68% modun kÐo vµ 126% modun uèn [ ] Công ty RTP có báo cáo tăng tính chất tơng ứng nylon clay nanocoompozit tổng hợp phơng pháp trộn hợp nóng chảy trực tiếp Ngời ta tin tăng modun liên quan trực tiếp đến tỷ lệ định hớng cao lớp clay cÊu tróc nano ci cïng Đồ án mơn hc Trng Huy Tõm-Polyme K47 Hình ảnh hởng clay đến modul kéo Hình ảnh hởng clay đến độ bền uốn cong Hình cho thấy ảnh hởng clay modun kéo độ bền uốn cong vài loại polyme nanocompozit Sự tăng đợc ghi nhận với số nanocompozit đợc thêm vào nh nanocompozit từ clay PMMA PS ứng suất bề mặt có ảnh hởng lín ®Õn tÝnh chÊt cđa polyme nanocompozit VÝ dơ ®é phân cực PMMA ion nylon6 bề mặt với lớp clay đ ợc giải thích tăng ứng suất tơng tác PMMA nanocompozit vµ nanocompozit nylon xen kÏ TÝnh chÊt va chạm nylon nanocompozit không chịu ảnh hởng trình bóc tách đợc sử dông Trong trêng 10 Đồ án môn học Trương Huy Tõm-Polyme K47 hợp nanocompozit polypropylen, ứng suất kéo tăng phần bám dính bề mặt cực PP clay, bám dính đợc cải thiện cách thêm anhydric maleic để biến tính PP để làm chất ứng suất kéo giảm nhiều loại PS xen vào tơng hợp yếu PS bề mặt clay Với nanocompozit nhiƯt r¾n, sù xen kÏ cđa vËt liƯu clay cã thể việc tăng đáng kể tính chất bao gồm tính chất lý, độ bền khối, độ bền nhiệt, độ bền hoá học, tính chất chịu dung môi, ®é st cao, cïng víi tÝnh chÊt cao vµ khả chịu lửa polyme nanocompozit iV.2 Tính chất nhiệt Tính chất nhiệt polyme nanocompozit thờng đợc đánh giá khối lợng giảm gia nhiệt, kết việc hình thành sản phẩm dễ bay Sự cải thiện khả chịu nhiệt polyme nanocompozit phần tử clay ngăn cản phân tán chất dễ bay tăng việc hình thành than sau phân huỷ nhiệt Blumstein lần báo cáo cải thiện khả chịu nhiệt nanocompozit PMMA thấy đợc thêm vào PMMA chứa 10% clay nhiệt độ cao 40ữ50oC so với PMMA trống Mới có báo cáo lớn việc tăng khả chịu nhiệt nanocompozit tạo thành từ clay hữu đặc biệt polyme Ví dụ tăng khả chịu nhiệt đợc báo cáo liên kết chéo tạo thành polydimetyl siloxan đợc bóc tách với 10% orangomontmorillonite nanocompozit xen kẽ tạo thành từ phản ứng trùng hợp styren metyl metacrylat chất khởi đầu epoxy ứng xử nhiệt khác chịu nhiệt bên đo nhiệt ®é biÕn d¹ng nhiƯt (HDT) HDT cđa nylon nanocompozit đợc nhà nghiên cứu Toyota báo cáo từ 65 oC nylon ban đầu tới 145oC [ ] Sự tăng HDT nhận thấy nanocompozit clay cho hệ thống polyme khác nh PP polylactit (PLA) Sự tăng HDT khó đạt đợc polyme compozit thông thờng gia cờng hợp phần micro Cuối tính chất chịu lực học nanocompozit đợc cải thiện tính chất học giảm polyme compozit có độ chịu lửa thông thờng Độ chịu lửa polyme nanocompozit lớp cacbonat đợc tạo thành cháy cấu trúc cđa vËt liƯu clay CÊu tróc ®a líp cđa clay đóng vai chất cách điện tốt rào cản chuyển động khối Sự tạo thành than cấu trúc clay ngăn cản thoát chất dễ bay bị phân huỷ từ 11 ỏn mụn hc Trng Huy Tõm-Polyme K47 polyme Khả chịu lửa đợc phát Gilman Khả chịu lửa thờng đợc đánh giá giảm cực đại tỷ lệ nhiệt độ bay (HRR) iV.3 Tính chất chắn Polyme nanocompozit có tính chất chắn đặc biệt chất khí (O2, N2, CO2), nớc hydrocacbon Các nghiên cứu cho thấy giảm độ thấm nớc phụ thuộc vào tỷ lệ định hớng phân tử clay, với tỷ lệ cao tính chất chắn đợc nâng cao Sự thấm nớc nanocompozit polyimit bóc tách đợc hình đà đợc Yano báo cáo sử dụng clay hữu với tỷ lệ định hớng khác [ 9] Tính chất chắn khí đạt đợc polyme nanocompozit với vật liệu clay đợc bóc tách hoàn toàn Hơn nữa, tỷ lệ định hớng phần tử clay đợc quan sát chịu ảnh hởng lớn hệ số thẩm thấu liên quan đến điền đầy PI với 2% clay hữu Sự thấm nớc nanocompozit polycaprolacton (PCL) bóc tách đợc xem xét, lợng tăng dự kiến độ thẩm thấu tơng đơng với tăng phần tử clay nanomet H×nh Sù thÊm níc cđa nanocompozit polyimit bãc tách Khi màng polyme nanocompozit đợc tạo thành, lớp clay định hớng song song với bề mặt màng Kết phân tử khí phải có đờng dài xung quanh lớp clay không thấm nớc nanocompozit so với polyme bản, chúng chắn ngang chiều dày màng tơng ứng § 12 Đồ án môn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 iV.4 C¸c tÝnh chÊt kh¸c Polyme nanocompozit cịng cho thÊy cải thiện đợc đáng kể hầu hết tính chất polyme thông thờng Ví dụ, chúng có độ suốt gần vật liệu polyme ban đầu phần tử clay có chiều dày cỡ nanomet nhỏ Chính thế, phần tử clay có kích thớc nhỏ nhiều so với chiều dài sóng ánh sáng nhìn thấy nên cho ánh sáng truyền qua Bên cạnh đó, khả chịu xớc lớn hợp lớp silicat Polyme nanocompozit đợc sử dụng điều kiện kỹ thuật cao để cải thiện tính chất lĩnh vực hàng không Ngoài Polyme nanocompozit cải thiện tính dẫn điện Mặc dù lớp clay coi nh chất cách điện, cation hydrat lớp đặc tính di chuyển chúng đảm bảo cho ion dẫn điện đáng kể hệ thống Sự cải thiện tính chất nhiều đợc dự đoán có thêm vào polyme có d điện tử hoạt động vào vật liệu clay nanocompozit với đan xen điện tích polyme (nh polyetylenoxit, PEO) vËt liƯu clay cã t¸c dụng thay cho hợp chất muối polyme thông thờng Bêncạnh nanocompozit tạo thành từ clay hữu polyme phân huỷ sinh học cải thiện đợc đáng kể khả phân huỷ sinh học V.Cao su nitril V.1 Giíi thiƯu chung Cao su NBR lµ mét loại nguyên liệu phổ biến công nghiệp công nghệ sản xuất ô tô NBR cao su tổng hợp copolymer không no acrylonitril butadiene Lựa chọn elastome hàm lợng khác ta thu đợc sản phẩm cao su khác vµ sư dơng cao su NBR cho nhiỊu mơc đích chịu hóa chất , chịu dầu mỡ Trong công nghệ sản xuất ô tô, NBR đợc sử dụng làm ống dẫn dầu mỡ vài ứng dụng khác Với khoảng nhiệt độ sử dụng từ - 400C đến 1250C vật liệu NBR đáp ứng hầu hết yêu cầu vật liệu sản xuất ô tô Ngoài công nghiệp NBR đợc sử dụng làm lăn, van thủy lực, băng tải hội họa, công nghiệp đóng gói sản phẩm dầu mỏ etc Hàng năm NBR đợc sản xuất vợt 368 000 Ti bn FULL (32 trang): https://bit.ly/3lXGgyx [ 17 ] Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Còng nh loại nhựa nhiệt rắn khác, NBR đòi hỏi chất phụ gia tăng cờng phơng pháp gia công cần thiết để tạo thành sản phẩm chất phụ gia tăng cờng gồm có chất độn tăng cờng, chất hóa dẻo, chất ổn định, chất phủ chất hoÃn lu Quá trình gia công gồm có công đoạn sơ luyện, hỗn luyện, định hình lu hóa tạo nên sản phẩm cuối Quá trình cán trộn gồm cã 13 Đồ án môn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 phân tán, trộn nội, định hình cán ép Các sản phẩm bán thị trờng sản phẩm đúc phun, sản phẩm dạng ống, tấm, xốp [ 18 ] V.2 đặc điểm cấu tạo CSBN sản phẩm đồng trùng hợp Butađien 1, acrylonitril với có mặt hệ xúc tác oxi hoá khử persunfatkali ( K 2S2O8 ) triêtanol amin N( CH2CH2OH)3 n [CH2= CH – CH = CH2 ] + m[ CH2 = CH ] CN → [– CH2 – CH = CH – CH2–]a[–CH2 – CH–]b CN Acrylonitril có khả tham gia vào phản ứng với Butadien để tạo thành hai loại sản phẩm khác nhau, sản phẩm chủ yếu có mạch đại phân tử, CSBN có sản phẩm phụ acrylonitril tham gia phản ứng vòng hoá với butadien tạo thành nitril mạch vòng 4.xianociclohecxen CH2 CH2 CH | CH CH2 + || → CH – C≡N CH CH2 || | CH ║ CH2 CH – C ≡N CH2 Tải FULL (32 trang): https://bit.ly/3lXGgyx Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net V.3 tÝnh chÊt cao su nitril Do tạo thành mạch vòng 4.xianociclohexen tạo cho cao su có mùi đặc trng ( mùi nhựa đu đủ ) màu nâu nhạt Việc tạo thành sản phẩm phụ xảy mạnh hàm lợng monome acrilonitril hỗn hợp phản øng cµng cao Cao su cã nhiỊu acrilonitril cã mµu sẫm có mùi rõ Dựa vào đặc điểm phân biệt đợc loại cao su hàm lợng nhóm nitril Tính chất bật CSBN bền với dung môi mạch thẳng loại dầu khoáng, nhng tan kêtôn Các tính chất phụ thuộc vào hàm lợng nhóm nitril Khả chịu môi trờng dầu mỡ, dung môi hữu tăng vời hàm lợng nhóm acrylonitril tham gia vào phản ứng tạo mạch phân tử cao su 14 ỏn mụn học Trương Huy Tâm-Polyme K47 ¶nh hëng cđa nhãm nitril đến khả chịu dầu cao su giải thích sở thuyết sau : Theo thut hÊp phơ liªn kÕt - C≡ N cao su có độ phân cực lớn ( + ë nguyªn tư C, δ- ë nguyªn tư N ) nên lực tác dụng tơng hỗ đoạn mạch phân tử có nhóm CN tăng Năng lợng liên kết vật lý đoạn mạch cao, lợng kết dính nội tăng, lớn hàm lợng nhóm CN lớn Năng lợng kết dính nội ngăn chặn tợng tách phân tử polyme xa trình trơng hoà tan với hàm lợng nhóm nitril tăng, khả chịu dầu cao su tốt Theo thuyết che chắn kích thớc không gian nhóm phân cực CN lớn khoảng cách không gian nhóm CN với liên kết không no gần nên nhóm đà bao trùm lên không gian liên kết không no, ngăn chặn thâm nhập tác nhân tác dụng ( phân tử dầu mỡ ) vào không gian liên kết đôi khoảng không gian mạch đại phân tử Khi hàm lợng nhóm nitril cao su cao khả hiệu che chắn cao Tuy nhiên, nhóm CN mạch làm tăng độ thẩm thấu nớc CSBN so với số loại cao su không phân cực khác [13] Hệ số thẩm thấu khí nớc vài loại polyme 107cm2.5-1bar-1 Polyme He O2 H2O Polyetylen 1,14 0,40 12 Cao su butyl 1,3 120 CSBN 0,55 0.0003 300 Cao su butađien loại cao su phân cực lớn nên có khả trộn hợp với hầu hết polyme phân cực, với loại nhựa tổng hợp phân cực Sự phối hợp CSBN với phenol focmanđehyt có nhiều tính chất quý giá : Chịu nhiệt cao , chống xé rách tốt , bền với ôzôn , oxy độ bền kết dính ngoại cao Có khả phân giải điện tích đợc sử dụng nhiều làm sản phẩm chuyển động chịu ma sát CSBN có liên kết không no mạch nên có khả lu hoá lu huỳnh phối hợp với xúc tiến la hoá thông dụng Ngoài lu hoá xúc tiến lu hoá nhóm thiuram, nhựa phenol formalđehyt Đặc trng kỹ thuật CSBN đợc xác định sở hợp phần : 15 3544139 ... silica phân tán cao mạng cao su Khả thấm hydro hút ẩm cao su phần ba so với cao su nitril thông thờng Các thí nghiệm riêng biệt khác khả thấm oxy cao su clay nanocompozit giảm nhiều Cao su clay nanocompozit... xen kÏ cđa vËt liƯu clay cã thĨ việc tăng đáng kể tính chất bao gồm tính chất lý, độ bền khối, độ bền nhiệt, độ bền hoá học, tính chất chịu dung môi, độ su? ??t cao, với tính chất cao khả chịu lửa... lớp clay cÊu tróc nano ci cïng Đồ án mơn học Trng Huy Tõm-Polyme K47 Hình ảnh hởng clay đến modul kéo Hình ảnh hởng clay đến độ bền uốn cong Hình cho thấy ảnh hởng clay modun kéo độ bền uốn cong