luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp LDPEEVAtro bay biến tính hữu cơ

THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN TIẾN SĨ CỦA NCS VŨ MINH TRỌNG Tên đề tài luận án: Nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp LDPEEVAtro bay biến tính hữu cơ. Nghiên cứu sinh: Vũ Minh Trọng. Thuộc cơ sở đào tạo: Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý. Mã số: 62440119. Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Thái Hoàng. 1. Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án Biến tính tro bay bằng các các hợp chất silan, lựa chọn một loại hợp chất silan biến tính tro bay có hiệu quả nhất. Khảo sát điều kiện chế tạo, tỉ lệ thành phần giữa tro bay và hợp chất silan, tỉ lệ khối lượng LDPEEVA, từ đó xác định điều kiện và thành phần thích hợp để chế tạo vật liệu tổ hợp LDPEEVAtro bay chưa biến tính và biến tính. Nghiên cứu hình thái cấu trúc, tính chất cơ học, tính chất điện, độ bền oxi hóa nhiệt, độ bền bức xạ tử ngoại – nhiệt ẩm và khả năng chống cháy của vật liệu tổ hợp LDPEEVAtro bay biến tính và chưa biến tính. Lựa chọn được vật liệu tổ hợp LDPEEVAtro bay biến tính có thể định hướng ứng dụng chế tạo vỏ dây cáp điện lực, cáp thông tin. 2. Các kết quả chính của luận án 2.1. Sau khi biến tính FA bằng các hợp chất silan vinyltrimetoxysilan, 3glyxidoxypropyltrimetoxysilan và vinyltrietoxysilan, tro bay biến tính có kích thước nhỏ hơn, đồng đều hơn so với tro bay chưa biến tính (FA). Trong ba hợp chất silan đã khảo sát, vinyltrimetoxysilan có hiệu suất ghép lớn nhất. 2.2. Điều kiện thích hợp để chế tạo vật liệu tổ hợp LDPEEVA(FA và MFA) ở trạng thái nóng chảy là nhiệt độ trộn 180 oC, tốc độ quay roto 40 vòngphút, thời gian trộn 4 phút, tỉ lệ thành phần LDPEEVA 2080. 2.3. Momen xoắn của vật liệu tổ hợp LDPEEVA(FA và MFA) tăng theo hàm lượng của tro bay. 2.4. Tương tác giữa tro bay biến tính VTMS với đại phân tử EVA trong polyme blend LDPEEVA là các tương tác lưỡng cực lưỡng cực và liên kết hydro. Tro bay biến tính VTMS phân tán trong polyme blend LDPEEVA đồng đều hơn, với kích thước nhỏ hơn so với tro bay chưa biến tính. Tro bay phân tán tốt trong polyme blend LDPEEVA khi hàm lượng không lớn hơn 10%. 2.5. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu tổ hợp LDPEEVAMFA lớn hơn so với vật liệu tổ hợp LDPEEVAFA và đạt giá trị lớn nhất ở hàm lượng 10 % tro bay. 2.6. Tro bay biến tính VTMS đã làm tăng độ bền oxy hoá nhiệt, độ bền bức xạ tử ngoại nhiệt ẩm, khả năng chống cháy, mô đun trữ động học (G’) và mô đun tổn hao (G’’) của polyme blend LDPEEVA. 2.7. Khi đưa tro bay chưa biến tính và biến tính VTMS vào polyme blend LDPEEVA có thể làm giảm nhẹ khả năng cách điện nhưng vật liệu tổ hợp LDPEEVA(FA và MFA) vẫn đáp ứng yêu cầu của vật liệu cách điện theo TCVN 59351995. 3. Những điểm mới và đóng góp của luận án Đã biến tính thành công tro bay bằng 3 hợp chất silan là Vinyltrimetoxysilan (VTMS), 3Glyxidoxypropyltrimetoxysilan (GPTMS), Vinyltrietoxysilan (VTES). Trong số 3 hợp chất silan, đã lựa chọn được silan có hiệu suất ghép lớn nhất là VTMS. Biến tính tro bay đã làm giảm kích thước, giảm độ trơn trượt và độ phân cực của hạt, làm tăng khả năng phân tán và bám dính của tro bay trong nền polyme. Tro bay biến tính VTMS (MFA) tương tác với EVA trong polyme blend LDPEEVA bằng các tương tác lưỡng cực và liên kết hydro là nguyên nhân tạo cho vật liệu tổ hợp LDPEEVAMFA có tính chất lưu biến, độ bền oxy hóa nhiệt, độ bền bức xạ tử ngoại nhiệt ẩm, khả năng chống cháy lớn hơn so với polyme blend LDPEEVA và vật liệu tổ hợp LDPEEVAtro bay chưa biến tính (FA) (trừ khả năng chống cháy). Vật liệu tổ hợp LDPEEVAMFA có thể định hướng ứng dụng làm vật liệu cách điện (vỏ bọc dây cáp điện lực, cáp thông tin).

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI  VŨ MINH TRỌNG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP PE/EVA/TRO BAY BIẾN TÍNH HỮU CƠ LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Hà Nội, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI  VŨ MINH TRỌNG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP PE/EVA/TRO BAY BIẾN TÍNH HỮU CƠ LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số : 62440119 Người hướng dẫn: GS.TS Thái Hoàng Hà Nội, 2015 LỜI CẢM ƠN " nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp PE/EVA/tro bay biến tính hữu cơ "  n              n                     -   ,    . 4 5  VŨ MINH TRỌNG LỜI CAM ĐOAN          Tác giả luận án VŨ MINH TRỌNG i MỤC LỤC Trang  iii  iv  v  vii  ix  1  4 1.1. Tro bay 4  4  8  8  12  13  17 1.2. C 19   vinyl axetat 19  19  21  22  23  23  25 ii  26  27  27  28  29  LDPE/EVA 29  35  37  37  39  46  46 PE/EVA/tro bay 47  47  48  48  48 2.3.2.  49  49  50  50  51  52  52  52  53  54 iii 2.3.10 54  57  57  59  60  66   69   71  72  77  78  80  81  MFA) 83 (FA   83  LDPE/EVA/MFA 86 3.4.3.  89  94 3.5.1.  94  100  104   107  110 iv  LDPE/EVA/FA) 114  117  118  119  120  133 v BẢNG CHỮ VIẾT TẮT  hydroxit BA (Bottom ash) BO: Oxit bo BS (Boiler slag) CCP (Coal combustion products) CFA (Coal fly ash): Tro bay than DSC (Differential scanning calorimetry)nh E  : g EFA: Tro bay vinyl trietoxi silan EVA: Etylen-vinylaxetat FA (Fly ash): Tro bay   FBC (Fluidized bed combustion) FGD (Flue gas desulfurisation) Mn  : M 3-Glyxidoxypropyltrimetoxysilan GPTMS: 3-glyxidoxypropyltrimetoxysilan HDPE (High density polyethylene) H   H   LDPE (Low density polyethylene ) LOI (Limiting oxygen index) MDPE (Medium density polyethylene): Polyetylen  MFA: Tro bay vinyltrimetoxysilan vi  OFA: Tro bay ban  PE : Polyetylen PET: Polyetylen terephtalat Pkl: P PP: Polypropylen PVA: Polyvinyl axetat S BET  SDA (Spray dry absorption) Si-69: Bis-[3-(tri-etoxysilyn)propyl] tetrasulphit TGA (Thermal gravimetric analysis) T max     T onset   VTES: Vinyltrietoxisilan VTMS: Vinyltrimetoxisilan [...]... chất silan 73 Bảng 3.5 Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA theo nhiệt độ trộn 77 Bảng 3.6 Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA (tỷ lệ 60/40)/có 10% tro bay theo thời gian trộn 79 Bảng 3.7 Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA theo tốc độ trộn 81 Bảng 3.8 Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA theo các tỷ lệ LDPE/EVA... trên, nghiên cứu sinh tiến hành đề tài: Nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp PE/EVA/tro bay biến tính hữu cơ với mục đích tạo ra vật liệu tổ hợp có tính chất cơ học cao, bền nhiệt, bền thời tiết, khả năng chống cháy cao, cách điện tốt Từ đó, có thể ứng dụng vật liệu này trong sản xuất các sản phẩm kỹ thuật và dân dụng như vỏ bọc dây điện, cáp điện lực, cáp thông tin và. .. (EVA)/tro bay [9] Các kết quả thu được cho thấy biến tính tro bay đã cải thiện khả năng phân tán của tro bay trong nền polyme và làm tăng các tính chất cơ học, tính chất nhiệt, tính chất điện của vật liệu tổ hợp Tuy nhiên, các công trình nêu trên mới chỉ nghiên cứu chế tạo, xác định các đặc trưng, tính chất của vật liệu tổ hợp trên cơ sở 1 polyme mà chưa đề cập đến vật liệu có 2 polyme khác nhau và tro bay. .. 93 Hình 3.23 Độ bền kéo đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) 94 Hình 3.24 Mô hình giả thiết về quá trình đứt ở bên trong vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA 95 xii Hình 3.25 Độ dãn dài khi đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) 97 Hình 3.26 Ảnh SEM bề mặt tro bay trong vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA (A, B) và vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA (C, D) 99 Hình 3.27 Sự biến thiên G’ của. .. tính và biến tính 3 3 Nghiên cứu hình thái cấu trúc, tính chất cơ học, tính chất điện, độ bền oxi hóa nhiệt, độ bền bức xạ tử ngoại – nhiệt ẩm và khả năng chống cháy của vật liệu LDPE/EVA/tro bay biến tính và chưa biến tính 4 Lựa chọn được vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/tro bay biến tính có thể định hướng ứng dụng chế tạo vỏ dây cáp thông tin và cáp điện lực 4 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tro bay 1.1.1 Thành... đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) trước và sau 288 giờ thử nghiệm bức xạ tử ngoại nhiệt ẩm 108 Bảng 3.13: Tính chất điện của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA 111 Bảng 3.14 Tính chất điện của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA 112 ix DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN Hình 1.1 Hình dạng các hạt tro bay 5 Hình 1.2 (A) và (B) là dạng hình cầu và dạng bất thường của tro bay. .. 1993 đến 2007 11 Hình 1.8 Ảnh SEM của tro bay chưa biến tính (A) và tro bay biến tính axit stearic (B) 14 Hình 1.9 Ảnh SEM của tro bay trước và sau khi tráng phủ 16 Hình 1.10 Ảnh SEM của tro bay chưa biến tính (A) và biến tính bằng Si-69 (B) 16 Hình 1.11 Phổ 13C- NMR của EVA 20 Hình 1.12 Cấu trúc hóa học của phân tử PE 23 Hình 1.13 Cấu trúc vùng tinh thể... cháy (mm/phút) của vật liệu tổ hợp PE/FA 44 Bảng 3.1 Thành phần hoá học (% khối lượng) của tro bay Phả Lại 59 Bảng 3.2 Phổ IR của một số nhóm nguyên tử trong FA, MFA, EFA và GFA 63 Bảng 3.3 Hiệu suất ghép các hợp chất silan: VTMS , VTES và GPTMS vào tro bay 68 Bảng 3.4 Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/tro bay chưa biến tính và biến tính bằng 3 loại hợp chất silan ... 74 Hình 3.13 Mô hình liên kết giữa tro bay biến tính với nền polyme 76 Hình 3.14 Giản đồ mô men xoắn của polyme blend LDPE/EVA và vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA 84 Hình 3.15 Giản đồ mô men xoắn của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA 85 Hình 3.16 Mô men xoắn ổn định của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) 86 Hình 3.17 Phổ hồng ngoại của polyme blend LDPE/EVA và vật liệu tổ hợp. .. đã tiến hành một số đề tài về chế tạo vật liệu tổ hợp polyme/tro bay và thu được kết quả tốt Đó là các vật liệu tổ hợp PP, PE, EVA /tro bay; vật liệu tổ hợp trên cơ sở hỗn hợp HDPE/LLPE/tro bay làm các loại ống cứng, ống gân xoắn [7-11] 1.2 Copolime etylen vinyl axetat và polyetylen 1.2.1 Cấu tạo, hình thái cấu trúc, tính chất, ứng dụng của copolyme etylen vinyl axetat 1.2.1.1 Cấu tạo, hình thái cấu . TRỌNG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP PE/EVA/TRO BAY BIẾN TÍNH HỮU CƠ LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã. Thái Hoàng Hà Nội, 2015 LỜI CẢM ƠN " nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp PE/EVA/tro bay biến tính hữu cơ.   : Nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp PE/EVA/tro bay biến tính hữu cơ  