Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất và cấu trúc của vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo polyprorylen (PP) và hạt titan đioxit TiO2 kích thước nano

Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất và cấu trúc của vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo polyprorylen (PP) và hạt titan đioxit TiO2 kích thước nano

MỞ ĐẦU Polypropylen (PP) là nhựa nhiệt dẻo được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của các ngành công nghiệp khác nhau như: công nghiệp ô-tô, xây dựng, điện tử, chế biến bao bì, sợi… PP được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp từ các monome propylen tách ra từ khí đồng hành trong quá trình lọc hóa dầu. PP là một trong những nhựa nhiệt dẻo có nhu cầu tiêu thụ lớn. Năm 2007, thị trường tiêu thụ PP toàn cầu lên đến 45,1 triệu tấn, doanh thu đạt khoảng 65 tỉ USD (47,4 tỉ Euro) [5]. PP có nhiều ưu điểm như độ bền cơ học tương đối cao, khá cứng, có khả năng cách điện cao. Ngoài ra PP có thể chịu được nhiệt độ trên 100 o C, có tính chất chống thấm O 2 , hơi nước, dầu mỡ và các khí khác [11, 22]. Tuy nhiên, khi sử dụng PP trong điều kiện khí hậu nhiệt đới có nhiệt độ và độ ẩm cao, hàm lượng bức xạ tử ngoại lớn nên dễ ảnh hưởng đến tính chất và cấu trúc của PP. Kết quả là PP dễ bị nứt, giòn, ngấm ẩm dẫn đến tính chất cách điện và tính chất cơ lý bị suy giảm theo thời gian sử dụng. Điều này trở thành những trở ngại không nhỏ khi ứng dụng PP trong đời sống, đặc biệt với đặc thù khí hậu như nước ta. Việc nghiên cứu cải thiện tính chất cơ học, hạn chế ảnh hưởng của bức xạ mặt trời (đặc biệt là các tia UV), làm tăng tuổi thọ của vật liệu PP là vấn đề thực tiễn đặt ra cần giải quyết. Gần đây, công nghệ nano đã có những bước phát triển mạnh mẽ và đã đạt được nhiều thành công trong lĩnh vực vật liệu mới. Một trong những thành công về ứng dụng vật liệu nano là chế tạo vật liệu polyme nanocompozit sử dụng các chất gia cường có kích thước nano đưa vào các polyme. Đặc biệt, chất gia cường kích thước nano có thể ngăn chặn sự suy yếu của vật liệu bởi những vết nứt, gãy hình thành trong quá trình sử dụng, hơn nữa bản thân các chất gia cường này có mật độ khuyết tật rất thấp vì kích thước chúng cũng xấp xỉ các khuyết tật, từ đó tạo nên các vật liệu nanocompozit có tính cơ lý vượt trội so với các compozit truyền thống [35]. Trong số các chất gia cường được sử dụng phổ biến như: sợi cacbon, bột talc, hạt silica, clay, bột canxicacbonat…, Bột nano titan đioxit TiO 2 thể hiện nhiều ưu điểm của một chất gia cường điển hình. Đó là có độ cứng lớn, độ bền cơ học cao, hệ số phản xạ lớn (2,7), khả năng chống cháy, tính hấp phụ tia UV cao và tính chất siêu hấp phụ nước [26]. Với các ưu điểm như trên, việc nghiên cứu tính chất và cấu trúc của vật liệu nanocompozit trên cơ sở nền PP và hạt TiO 2 kích thước nano là vấn đề khoa học nhiều ý nghĩa. Sự kết hợp của hạt TiO 2 và nền PP được hi vọng là tạo ra vật liệu có độ bền cơ học cao, có tỉ khối nhỏ hơn, có khả năng hấp phụ tia UV và giảm phân hủy bởi nhiệt. Ngoài ra sự có mặt hạt TiO 2 làm tăng khả năng tự làm sạch của vật liệu nhờ tính chất siêu hấp phụ nước. Trên cơ sở khoa học được trình bày ở trên, trong phạm vi luận văn này chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất và cấu trúc của vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo polyprorylen (PP) và hạt titan đioxit TiO 2 kích thước nano”. Đề tài được tiến hành với các nhiệm vụ sau: 1. Nghiên cứu quá trình biến tính hạt TiO 2 bằng hợp chất 3-glycidoxypropyl trimetoxysilan (GPMS) để tìm ra hàm lượng ghép tối ưu của silan và tăng khả năng tương hợp với nền PP. 2. Nghiên cứu tính chất lưu biến và tính chất cơ lý của vật liệu của vật liệu nanocompozit trên nền PP sử dụng TiO 2 biến tính và không biến tính. 3. Khảo sát tính chất nhiệt của vật liệu nanocompozit PP/TiO 2 bằng phương pháp nhiệt quét vi sai (DSC) và phân tích nhiệt (TGA). 4. Nghiên cứu cấu trúc và hình thái học bề mặt của vật liệu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) và hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM). 5. Xác định độ suy giảm cơ tính (độ bền kéo đứt) của vật liệu bằng phương pháp oxi hóa quang- nhiệt- ẩm trên thiết bị UVCON (Mỹ). CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về vật liệu compozit và nanocompozit 1.1.1. Vật liệu compozit (VLC) 1.1.1.1. Định nghĩa VLC là vật liệu được tạo thành từ hai vật liệu trở lên có bản chất khác nhau. Vật liệu tạo thành có đặc tính ưu việt hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ. Có thể định nghĩa vật liệu compozit là vật liệu gồm nhiều pha khác nhau về mặt hoá học hầu như không tan vào nhau và được phân cách với nhau bằng ranh giới pha, kết hợp lại nhờ khoa học kỹ thuật theo những sơ đồ thiết kế trước nhằm tận dụng được từng tính chất tốt trong từng pha của vật liêu. Trong thực tế compozit phần lớn là loại 2 pha gồm pha nền là pha liên tục trong toàn khối, cốt là pha phân tán. Trong compozit nền đóng vai trò chủ yếu ở các mặt sau: liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành 1 khối compozit thống nhất, tạo khả năng để tiến hành các phương pháp gia công compozit thành các chi tiết theo thiết kế và che phủ, bảo vệ cốt tránh các hư hỏng do các tác động hoá học, cơ học và môi trường. Ngoài ra nền phải nhẹ và có độ dẻo cao. Cốt đóng vai trò tạo độ bền và modun đàn hồi cao cho compozit, đồng thời cốt phải nhẹ để tạo độ bền riêng cao cho compozit [3]. Đối với compozit liên kết tốt giữa nền và cốt tại vùng ranh giới pha là yếu tố quan trọng nhất đảm bảo cho sự kết hợp các đặc tính tốt của 2 pha trên. Tính chất của compozit phụ thuộc vào bản chất của nền, cốt, khả năng liên kết giữa nền và cốt và quá trình công nghệ sản xuất. Nền của compozit nói chung có thể được sử dụng từ polyme, kim loại, gốm và các hỗn hợp nhiều pha. Nhưng trong phạm vi luận văn này, tôi chỉ đề cập đến compozit có nền là polyme, polyme làm nền cho compozit có thể là các loại nhựa nhiệt dẻo: PP, PE, PS, ABS, PVC…độn được trộn với nhựa, gia công trên máy ép phun ở trạng thái nóng chảy. Nhựa nhiệt rắn: PU, PP, UF, Epoxy, Polyester không no, gia công dưới áp suất và nhiệt độ cao, riêng với epoxy và polyester không no có thể tiến hành ở điều kiện thường, gia công bằng tay (hand lay- up method). Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo. Ngoài ra còn có các elastome và các vật liệu tổ hợp polyme ( polyme blend) Compozit cốt sợi là loại compozit có độ bền riêng và mô đun đàn hồi riêng cao. Tính chất của compozit cốt sợi phụ thuộc vào sự phân bố và định hướng sợi cũng như kích thước và hình dạng của sợi. Những loại sợi thường được dùng để chế tạo compozit cốt sợi là sợi thuỷ tinh, sợi cacbon, sợi polyme và sợi kim loại. Ngoài ra người ta còn dùng 2 hay nhiều loại sợi trong cùng 1 nền (cốt sợi pha). 1.1.1.2. Một số chất gia cường phổ biến Các polyolefin hầu như không phân cực, kỵ nước, có tính chất cơ lý ban đầu không cao nên việc ứng dụng trong thực tế gặp khó khăn. Do đó các sản phẩm từ nhựa PP, HDPE, LDPE, LLDPE thường được sản suất dưới dạng compozit là sự phối hợp của pha nền là nhựa polyolefin và vật liệu gia cường vô cơ được phối trộn trong quá trình gia công. Mỗi loại chất gia cường với những hàm lượng thích hợp có thể nâng cao một số tính năng nào đó của vật liệu. Các chất gia cường thường được sử dụng như giới thiệu dưới đây [15]. a. Than hoạt tính Than hoạt tính kỹ thuật là sản phẩm cháy không hoàn toàn của các hợp chất hyđrocacbon, được phân thành 3 nhóm chính: than lò, than nhiệt phân, than máng. Than hoạt tính là chất gia cường chủ yếu trong công nghiệp, sự có mặt của than hoạt tính trong hợp phần với hàm lượng cần thiết làm tăng tính chất cơ lý của vật liệu: độ bền kéo đứt, xé rách, khả năng chống mài mòn, độ cứng… Than hoạt tính được sản xuất rất đa dạng. Khả năng tăng cường tính chất cho vật liệu được quyết định bởi cấu trúc hoá học, mức độ phân tán và khối lượng riêng của than. b. Silic đioxit (SiO 2 ) Trong các loại chất gia cường vô cơ được sử dụng trong công nghiệp, SiO 2 là một trong những chất gia cường tăng cường có hiệu quả cao nhất. SiO 2 được đưa vào trong vật liệu ở dạng bột mịn, được điều chế bằng phương pháp ướt hoặc bằng phương pháp sương mù. Kết quả một số công trình nghiên cứu sử dụng SiO 2 gia cường trong vật liệu polyme cho thấy tính chất cơ lý và khả năng cách điện của vật liệu được cải thiện đáng kể [11]. Bột SiO 2 còn được sử dùng như một chất tăng cường độ trắng rất tốt cho vật liệu polyme nói chung. c. Một số chất gia cường khác Ngoài một số chất gia cường trên, hiện nay có một số chất gia cường mới như: sợi carbon, sợi thủy tinh (glass fiber) và sợi Kevlar là ba loại sợi gia cố thông dụng dùng để tăng cơ tính của composite mà tiêu biểu là độ cứng (stiffness), độ bền (strength) và độ dài (toughness). Ba loại sợi có những cơ tính khác nhau nhưng loại nào cũng có tỷ trọng nhẹ hơn thép. 1.1.2. Vật liệu polyme nanocompozit (PNC) 1.1.2.1. Định nghĩa Vật liệu PNC có nền là các loại polyme và cốt là các hạt độn khoáng thiên nhiên hoặc các hạt tổng hợp nhân tạo có kích thước hạt trong khoảng 1- 100 nm (kích thước nano). Nền sử dụng trong chế tạo PNC rất đa dạng, phong phú, bao gồm cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Các polyme thường sử dụng trong chế tạo PNC là: nhựa polyetylen( PE), nhựa polypropylen (PP), nhựa polyester, nhựa epoxy, nhựa polystyrene (PS), cao su thiên nhiên, cao su butadiene… Trong chế tạo PNC cho đến nay, đa phần cốt được dùng dưới dạng hạt. Sau đây là một số loại hạt thường được sử dụng: Khoáng thiên nhiên: chủ yếu là đất sét vốn là các hạt silicat có cấu tạo dạng lớp như montmorillonite, vermiculite, fluoromica, bentonit kiềm tính, các hạt grafit, … Các hạt độn thu được từ con đường nhân tạo: thường là các hạt tinh thể như CdS, PbS, CaCO 3 , bột than, … 1.1.2.2. Đặc điểm của vật liệu PNC Với pha phân tán là các loại bột có kích thước nano nên chúng phân tán rất tốt vào trong polyme, tạo ra các liên kết ở mức độ phân tử giữa các pha với nhau nên cơ chế tương tác khác hẳn với compozit thông thường. Các phần tử nhỏ phân tán tốt vào các pha nền dưới tác dụng của lực bên ngoài tác động, làm tăng độ bền cuả vật liệu, đồng thời làm cho vật liệu cũng ổn định ở nhiệt độ cao [34]. Do kích thước nhỏ ở mức độ phân tử nên khi kết hợp với các pha nền có thể tạo ra các liên kết vật lý nhưng tương đương với liên kết hoá học, vì thế cho phép tạo ra các vật liệu có tính chất mới, ví dụ tạo ra các polyme dẫn có rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Vật liệu độn có kích thước nhỏ nên có thể phân tán trong pha nền tạo ra cấu trúc rất đặc, do đó có khả năng dùng làm vật liệu bảo vệ theo cơ chế che chắn rất tốt. Hầu hết các vật liệu PNC đều có tính chống cháy cao hơn so với các vật liệu polyme compozit tương ứng. Cơ chế của khả năng chống cháy của toàn vật liệu này là do cấu trúc của than được hình thành trong quá trình cháy, chính lớp than trở thành hàng rào cách nhiệt rất tốt cho polyme, đồng thời ngăn cản sự hình thành và thất thoát các chất bay hơi trong quá trình cháy. Tóm lại, nhờ kích thước rất nhỏ của các hạt phân tán trong pha nền của vật liệu PNC cho nên có thể tạo ra các vật liệu có các tính chất tốt hơn hẳn so với các vật liệu compozit thông thường. 1.1.2.3. Các phương pháp chế tạo a. Phương pháp chế tạo trong dung dịch - Là quá trình phản ứng được tiến hành trong dung môi - Ưu điểm của phương pháp: + Phản ứng xảy ra trong dung dịch nên nhiệt phản ứng được điều hòa, tránh được hiện tượng nhiệt cục bộ + Khi phản ứng kết thúc sản phẩm tạo thành ở trong dung môi nên dễ dàng xử lí tiếp + Phương pháp này thuận tiện cho quá trình nghiên cứu động học và cơ chế phản ứng - Nhược điểm: + Giá thành sản phẩm cao + Gây ô nhiễm môi trường + Không tạo ra được sản phẩm có kích thước lớn, tốn kém dung môi b. Phương pháp tổng hợp từ monome Nguyên liệu ban đầu là các monome được monome hóa hoặc được ghép vào trong các mạch đại phân tử lớn khác trong các thiết bị phản ứng. - Nhược điểm: quá trình trùng hợp diễn ra rất phức tạp nên khó kiểm soát. - Ưu điểm: có nhiều phương pháp dùng monome để chế tạo vật liệu như phương pháp trùng hợp khối, trùng hợp nhũ tương… c. Phương pháp trộn nóng chảy Là quá trình các chất ban đầu được trộn ở khoảng nhiệt độ gia công polyme trong các thiết bị gia công polyme: máy trộn, máy cán ép… - Ưu điểm: + Hạn chế ô nhiễm môi trường do không phải sử dụng dung môi + Giảm chi phí sản xuất + Dễ dàng tiến hành trong các thiết bị gia công chất dẻo sẵn có ở các nhà máy - Nhược điểm: + Phản ứng xảy ra trong trạng thái nóng chảy nên nhiệt phản ứng thoát ra không nhanh + Áp suất hơi của monome ở độ sâu của khối polyme do sự quá nhiệt tạo nên một ứng suất nội làm cho tính đồng nhất về tính chất cơ lý giảm có khi tạo nên nhiều bọt và rạn nứt [17]. Phương pháp trộn nóng chảy được đánh giá là phương pháp hiệu quả vì có thể sử dụng các kỹ thuật gia công chất dẻo (trộn, đùn) thông thường, dễ điều khiển chất lượng sản phẩm theo yêu cầu định trước và thân thiện với môi trường do không cần sử dụng dung môi và giảm được độ lớn các pha thành phần. Trong luận văn này chúng tôi sử dụng phương pháp này để chế tạo vật liệu nanocompozit PP/TiO 2 . 1.2. Vật liệu nanocompozit PP/TiO 2 1.2.1. Polypropylen (PP) PP là một trong những polyme được sản xuất và tiêu thụ với tốc độ lớn nhất trên thế giới. Nhu cầu PP trên thế giới đã tăng với tốc độ 6,8%/năm. Tỷ lệ vận hành công suất đạt mức khá cao (90%). Năm 2007, công suất PP toàn cầu đạt 49 triệu tấn, với nhu cầu là 44 triệu tấn. Các nước Đông Bắc Á, Tây Âu và Bắc Mỹ chiếm 70% nhu cầu toàn cầu. Nhu cầu PP tại thị trường Ấn Độ tăng 13%, tại các nước SNG và Ban Tích tăng 11%, tại các nước Đông Bắc Á tăng 9% [30]. Trong năm 2008, tiêu thụ PP chiếm 24% nhựa nhiệt dẻo của thế giới. Trong năm tài chính 2008 - 2009, trên 4,4 triệu tấn công suất PP mới sẽ đi vào vận hành trên thế giới, trong đó chỉ riêng khu vực Trung Mỹ đã chiếm 2,8 triệu tấn. Một báo cáo nghiên cứu thị trường gần đây cho biết, năm 2010 dự kiến tiêu thụ PP sẽ đạt 51 triệu tấn. Đúc áp lực sẽ vẫn sẽ là lĩnh vực tiêu thụ lớn nhất lượng PP và đang ngày càng phát triển nhanh với tốc độ 6,4%/ năm. Khu vực châu Á - Thái Bình Dương có thị trường PP lớn nhất. Năm 2007 khu vực này tiêu thụ khoảng 16,8 triệu tấn, tiếp theo là Mỹ và châu Âu. Ước tính chung 3 khu vực này chiếm khoảng 75% lượng tiêu thụ PP trên thế giới. Trung Quốc vẫn là nhà nhập khẩu PP lớn nhất và thúc đẩy thị trường PP, tiếp theo là Ấn Độ. Ngành công nghiệp PP đang chứng kiến sự xuất hiện của các nhà sản xuất mới, thế chân các nhà sản xuất hiện nay. Đa số các nhà sản xuất mới đều có các công ty riêng ở Trung Đông, đặc biệt là ở Ả Rập Xêút. Theo dự báo, tốc độ sử dụng công suất sản xuất PP toàn cầu sẽ là 80 - 85%. Các nhà sản xuất PP lớn nhất trên thị trường hiện nay gồm: Basell Polyolefins, Borealis A/S, Innovene, Công ty Hóa chất Dow, Equistar Chemicals, Công ty Hóa chất Exxon Mobil, Reliance Industries Ltd., Saudi Basic Industries Corporation (SABIC), Sunoco Chemicals… Nhựa là một trong những ngành công nghiệp non trẻ của Việt Nam và có tốc độ tăng trưởng cao trong nền kinh tế. Theo thống kê, tốc độ tăng trưởng của ngành trong 10 năm qua khá mạnh với tốc độ tăng trưởng bình quân 15-20 %, đặc biệt trong giai đoạn từ 2006- 2008 tốc độ tăng trưởng bình quân của ngành nhựa Việt Nam trên 30 %. Do ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế thế giới, tốc độ tăng trưởng của ngành nhựa năm 2009 chỉ đạt 15 % so với năm 2008 và trong năm 2010 tốc độ tăng trưởng có thể đạt được 15 %. Tuy nhiên so với các nước khác, chỉ số chất dẻo trên đầu người của Việt Nam khá thấp. Mức tiêu thụ trên đầu người trong năm 2005 đạt 25 kg, mục tiêu phấn đấu đến năm 2010 đạt 40 kg/người. Ngành nhựa Việt Nam tập trung đầu tư và phát triển vào 4 nhóm ngành chính: nhóm sản phẩm nhựa bao bì (chiếm 39 %), sản phẩm nhựa dùng trong vật liệu xây dựng (chiếm 21 %), nhựa gia dụng (21 %) và nhóm sản phẩm nhựa kỹ thuật cao chiếm 19 %. Việt Nam phấn đấu đưa sản lượng toàn ngành năm 2010 lên 4,2 triệu tấn/năm [2, 37, 39]. Mặc dù tốc độ xuất khẩu hàng nhựa của Việt Nam phát triển mạnh, xếp trên một số nước ở Đông Nam Á như Philipine, Indonesia… nhưng ngành nhựa Việt Nam phải nhập khẩu 80- 90 % nguyên liệu đầu vào. Các nguyên liệu chính thường được sử dụng: PP, PE, PVC, PET, ABS…Trong đó, PE và PP được sử dụng chủ yếu cho bao bì và đồ gia dụng. PVC được sử dụng cho các ngành công nghiệp vật liệu xây dựng như: ống nước, tấm ốp tường, vải giả gia, áo mưa… Trong nước chỉ có 3 doanh nghiệp sản xuất nguyên liệu đầu vào cho ngành nhựa: Công ty TPC Vina, Công ty Nhựa & hóa chất Phú Mỹ và một nhà máy của Công ty hóa chất LG Vina với tổng công suất đạt khoảng 400.000 tấn/năm, do vậy toàn bộ phần nguyên liệu còn lại phụ thuộc vào nhập khẩu. Hiện nay, nhiều dự án nguyên vật liệu cho ngành nhựa được đầu tư sản xuất như nhà máy sản xuất PP1, PP2, nhà máy sản xuất PE… nếu các dự án này đạt đúng tiến độ thì đến hết năm 2010 có thể nâng tổng công suất lên thêm 1,2 triệu tấn/năm. Đặc biệt ngày 25/8/2010 nhà máy sản xuất PP với công suất 150000 tấn/năm của tỏ hợp lọc hóa dầu Dung Quất đã đi vào hoạt động. Việc nhà máy đầu tiên sản xuất PP hoạt động giúp Việt Nam chủ động nguồn nguyên liệu và góp phần vào sự phát triển chung của ngành nhựa Việt Nam. Bảng 1.1 Các dự án sản xuất nguyên liệu giai đoạn 2001-2010 1.2.1.1. Định nghĩa [11] PP là nhựa nhiệt dẻo được sản xuất bởi quá trình polyme hóa các phân tử PP để tạo thành các mạch phân tử polyme dài. Có nhiều cách khác nhau để liên kết các monome lại, nhưng đối với sản phẩm thương mại PP, một trong những cách phổ biến nhất là sử dụng các hệ xúc tác để chế tạo các mạch polyme tinh thể. Điều này tạo ra sản phẩm dạng bán tinh thể có tính chất vật lý, cơ học, và tính chất nhiệt tốt, tương ứng với dạng isoatactic PP (dạng tinh thể). Ngoài ra trong quá trình sản xuất PP, còn xuất hiện một dạng PP có độ mềm, có thể sử dụng như một chất bám dính, chúng có tính chất nhiệt và tính chất cơ kém hơn. Đó là dạng atactic PP (không tinh thể) (a-PP). Cấu tạo: 1.2.1.2. Tính chất a. Tính chất lý nhiệt (độ bền nhiệt) - Nhiệt độ nóng chảy cao t nc = 160 ÷170 o C - Ổn định ở 150 o C dưới tác dụng của ngoại lực - Chịu được nước sôi lâu, không biến dạng. [...]... quả trên cho thấy, việc nghiên cứu sử dụng hạt TiO2 có kích thước nano để gia cường cho vật liệu PP chưa được nghiên cứu sâu rộng Do đó, trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu tính chất lưu biến, tính chất cơ, tính chất nhiệt và hình thái cấu trúc của vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa PP và hạt gia cường TiO2 dạng tinh thể rutile có kích thước nano KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua nghiên. .. đều trong nền polyme, làm tăng nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg và làm tăng mạnh mođun đàn hồi của vật liệu nanocompozit PIS /TiO2 Hình 1.10 (a) Nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg và môđun đàn hồi của vật liệu nanocompozit ở các hàm lượng TiO2 khác nhau Việc nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo như PP và chất phân tán TiO2 đã được nghiên cứu Hai tác giả Bunsho Ohtani [4] và tác giả T.J... giả T.J Turton [36] đã nghiên cứu sự phân hủy quang của vật liệu compozit trên cơ sở PP và hạt TiO2 dạng kết tinh anatase Kết quả cho thấy, sự có mặt của TiO2 đã thúc đẩy mạnh sự phân hủy mạch PP Việc nghiên cứu sử dụng hạt TiO2 làm chất gia cường cũng đã được nghiên cứu Tác giả M.F Mina và cộng sự đã sử dụng hàm lượng lớn hạt TiO2 có kích thước 5-50 µm (10, 20 và 40%kl.) để chế tạo compozit bằng phương... (APS) được sử dụng để chế tạo màng polyuthane (PU) [19] Bằng phương pháp SEM, độ phân tán của màng PU sử dụng TiO2 biến tính tốt hơn so với TiO2 không biến tính cùng hàm lượng Tại 3 %kl TiO 2 biến tính, độ bền kéo đứt và modul Young của màng nanocompozit đã tăng 72 và 49 % so với ban đầu Yan-Bing Luo và các cộng sự đã chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở poly lactic axit và TiO2 được chức hóa bằng... có và polyme với dạng sắp xếp như vậy được biết đến dưới dạng polypropylen “atactic” (bất đẳng cấu- không điều hòa)  Các dạng PP điển hình Là dạng điển hình của nhựa nhiệt dẻo, các tính chất chủ yếu của PP có liên quan đến độ dài trung bình của mạch polyme và khoảng phân bố của độ dài mạch polyme trong các sản phẩm nhận được Ở trạng thái rắn, tính chất chủ yếu của vật liệu polyme phản ánh dạng và. .. PS-gTiO2 Rõ ràng TiO2 đóng vai trò là xúc tác quang trong quá trình thúc đẩy sự phân hủy mẫu PS ban đầu Hình 1.8 Ảnh SEM của (d) màng PS và (e) màng PS-gTiO2 sau 300 h chiếu Ở một khía cạnh khác, nhờ chỉ số khúc xạ quang cao (anatase: 2,6 và rutile: 2,7), độ bền nhiệt và có độ cứng, TiO2 đã được nghiên cứu để tăng độ truyền qua và tăng tính chất cơ lý của cho màng compozit trên nền polyme Vật liệu polyme. .. UV và tính siêu hấp phụ nước [26] Do vậy việc ứng dụng TiO2 vào trong vật liệu polyme được mong đợi tạo ra vật liệu sở hữu các đặc tính mới đó là: có tính chất cơ lý cao, tỉ khối thấp, có khả năng hấp phụ tia UV, và làm giảm sự phân hủy nhiệt Tuy nhiên, cũng giống như các chất gia cường có kích thước nano khác, việc phân tán trong môi trường không phân cực như polyolefin làm tăng khả năng kết tụ của. .. polyme nanocompozit polyethersulfone PES /TiO2 được tác giả Guiping Wu và các cộng sự tổng hợp bằng phương pháp dung môi N,N dimethylacetamide (DMAc) với hàm lượng TiO2 có kích thước nano [9] Kết quả nghiên cứu cho thấy, tính chất cơ lý của màng PES /TiO2 ở các hàm lượng khác nhau và đạt giá trị lớn nhất ở tỷ lệ 0,5 %kl TiO2 thể hiện sự phân tán tốt ở tỷ lệ này và được trình bày trong bảng 1.3 Bảng 1.3 Tính. .. thực của hơi nước và khí của màng PP nhỏ hơn PE c Dây cáp điện Tính chất cách điện của PP tương tự của PE PP trở thành vật liệu bọc dây điện cần có độ bền nhiệt cao d PP kéo sợi Sợi PP nhẹ bền chịu được nhiệt độ dùng để bện dây cáp, dùng làm lưới đánh cá, dệt thảm, dệt vải bọc, bao bì đóng gói, cỏ nhân tạo 1.2.2 Titan đioxit (TiO2) 1.2.2.1 Cấu trúc hạt TiO2 nano [23] Tinh thể của TiO2 có nhiều dạng thù... lớn hơn và chúng ta sẽ thu hồi lại bằng từ trường 1.2.2.6 Tình hình nghiên cứu vật liệu compozit polyme/ TiO2 TiO2 được biết tới là chất độn công nghiệp được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sơn, chất tạo mầu… Bên cạnh đó, việc ứng dụng TiO2 trong vật liệu nanocompozit đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học TiO2 tồn tại chính ở ba dạng kết tinh là anatase, brookite và rutile, . trên, trong phạm vi luận văn này chúng tôi chọn đề tài: Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất và cấu trúc của vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở. 2. Nghiên cứu tính chất lưu biến và tính chất cơ lý của vật liệu của vật liệu nanocompozit trên nền PP sử dụng TiO 2 biến tính và không biến tính. 3. Khảo