SLIDE khóa luận tốt nghiệp chế tạo ống cacbon nano

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ Người hướng dẫn : TS. Nguyễn Vũ Giang Sinh Viên thực hiện: Tạ Thanh Tình Khóa: K54 – Sư Phạm Hóa. Nghiên cứu sự ảnh h ởng của các điều kiện gia công đến mức Nghiên cứu sự ảnh h ởng của các điều kiện gia công đến mức độ phân tán sợi cacbon nano trong nền LLDPE. độ phân tán sợi cacbon nano trong nền LLDPE. Tìm ra tỷ lệ thích hợp để chế tạo vật liệu polyme compozit có Tìm ra tỷ lệ thích hợp để chế tạo vật liệu polyme compozit có tính chất cơ lý tốt hơn so với LLDPE ban đầu. tính chất cơ lý tốt hơn so với LLDPE ban đầu. Khảo sát các tính chất cơ lý, nhiệt, điện, hình thái cấu trúc Khảo sát các tính chất cơ lý, nhiệt, điện, hình thái cấu trúc và khả năng lão hoá nhiệt của compozit. và khả năng lão hoá nhiệt của compozit. MC TIấU TI GII THIU CHUNG  Ống cacbon nano đơn vách Ống cacbon nano đơn vách + Chỉ gồm 1 lớp đơn nguyên tử. + Chỉ gồm 1 lớp đơn nguyên tử. + Đường kính xấp xỉ 1 – 5 nm + Đường kính xấp xỉ 1 – 5 nm + Có cơ tính hoàn hảo. + Có cơ tính hoàn hảo.  Ống cacbon nano đa vách. Ống cacbon nano đa vách. + Gồm nhiều ống đơn vách + Gồm nhiều ống đơn vách + Đường kính trong: 1,5 – 15 nm. + Đường kính trong: 1,5 – 15 nm. + Đường kính ngoài: 5 – 80 nm. + Đường kính ngoài: 5 – 80 nm. + Có nhiều hiệu ứng về cấu trúc. + Có nhiều hiệu ứng về cấu trúc. Hình 1. Cấu trúc của ống cacbon nano đơn vách và đa vách OCDV SCNTs Cấu trúc và tính chất ống các bon nano Ống cacbon gồm 2 loại: ống đơn vách và ống đa vách. Ống cacbon gồm 2 loại: ống đơn vách và ống đa vách. So sánh tính chất của SCNDV với một So sánh tính chất của SCNDV với một số loại vật liệu gia c ờng số loại vật liệu gia c ờng Tính chất CNTs Vật liệu so sánh Giá trị Modul đàn hồi ~1~1,8 TPa Sợi cacbon P- 120 840 GPa Sợi nhôm borat 392 GPa độ bền kéo đứt (GPa) ~ 150 Sợi cacbon IM7 5,5 Sợi nhôm borat 7,84 điện trở () 10 -4 ; 10 -6 (metallic) đồng 1,7x10 -6 độ dẫn nhiệt (W/mK) ~ 1200~1300 Kim c ơng 700~2000 Phương pháp chế tạo ống cacbon nano Phương pháp chế tạo ống cacbon nano  Phóng điện hồ quang. Phóng điện hồ quang.  Lắng đọng dùng xung Lắng đọng dùng xung laze. laze.  Lắng đọng hoá học pha Lắng đọng hoá học pha hơi. (CVD) từ hơi. (CVD) từ hyđrocacbon. hyđrocacbon.  Tổng hợp từ ngọn lửa. Tổng hợp từ ngọn lửa.  Áp suất cao và phương Áp suất cao và phương pháp cơ nhiệt. pháp cơ nhiệt. Hợp chất tác nhân kép silan có công thức tổng quát Hợp chất tác nhân kép silan có công thức tổng quát là: XSi(OR) là: XSi(OR) 3 3 * R là ký hiệu đặc trưng cho nhóm có khả năng thuỷ phân (như nhóm * R là ký hiệu đặc trưng cho nhóm có khả năng thuỷ phân (như nhóm methyl, ethyl) và có khả năng tương tác với chất gia cường vô cơ. methyl, ethyl) và có khả năng tương tác với chất gia cường vô cơ. * X là ký hiệu nhóm chức hữu cơ không thuỷ phân (như nhóm glycidoxyl, * X là ký hiệu nhóm chức hữu cơ không thuỷ phân (như nhóm glycidoxyl, amino, methacrilat hoặc vinyl) và có khả năng tương tác với polyme. amino, methacrilat hoặc vinyl) và có khả năng tương tác với polyme. M« h×nh t¸c nh©n kÐp cña silan biÕn tÝnh bÒ mÆt chÊt gia c êng Bề mặt biến tính nâng cao sự kết dính Nhóm chức hữu cơ phản ứng Hình 6. Mô hình tác nhân kép của silan biến tính bề mặt chất gia c ờng vô cơ. Nhóm silanol hình thành sau phản ứng thủy phân có thể phản ứng với nhóm hydroxyl trên bề mặt chất gia c ờng vô cơ để hình thành liên kết siloxan nhờ phản ứng ng ng tụ. Mô hình tác nhân kép của silan biến tính bề mặt chất gia c ờng  Vật liệu Vật liệu  Ống cacbon nano đa vách (OCDV) được cung cấp bởi công ty Polyplus, Ống cacbon nano đa vách (OCDV) được cung cấp bởi công ty Polyplus, Hàn Quốc đường kính 40-80 nm, chiều dài 1-5m,diện tích bề mặt xấp xỉ Hàn Quốc đường kính 40-80 nm, chiều dài 1-5m,diện tích bề mặt xấp xỉ 106 m 106 m 2 2 /g. /g.  Polyetylen tỷ trọng thấp mạch thẳng (LLDPE), MFI: 0,25 g/10 phút ở Polyetylen tỷ trọng thấp mạch thẳng (LLDPE), MFI: 0,25 g/10 phút ở nhiệt độ 190 nhiệt độ 190 0 0 C và tải trọng 2,5 kg ,tỷ trọng 0,945 g/cm C và tải trọng 2,5 kg ,tỷ trọng 0,945 g/cm 3 3 , Chemical, Hàn , Chemical, Hàn Quốc. Quốc.  3-glycidoxypropyl- trimethoxysilane, 98%, Mỹ. 3-glycidoxypropyl- trimethoxysilane, 98%, Mỹ.  Bột than đen (BTD), Cabot, Nhật Bản. Bột than đen (BTD), Cabot, Nhật Bản.  Axit nitric (68%), axit acetic (99,5%) và etanol (95%) Trung Quốc. Axit nitric (68%), axit acetic (99,5%) và etanol (95%) Trung Quốc. THỰC NGHIỆM OCDV đ ợc oxy hoá nhiệt ở 300 OCDV đ ợc oxy hoá nhiệt ở 300 o o C trong không khí, thời C trong không khí, thời gian 1 giờ. Sau đó tiếp tục oxy hoá trong axit nitric đậm đặc gian 1 giờ. Sau đó tiếp tục oxy hoá trong axit nitric đậm đặc trong 2 giờ. Rửa, xấy khô. trong 2 giờ. Rửa, xấy khô. Thuỷ phân silan trong ethanol 95%, dùng axit acetic để điều Thuỷ phân silan trong ethanol 95%, dùng axit acetic để điều chỉnh độ pH, trong 2 giờ. chỉnh độ pH, trong 2 giờ. OCDV đ ợc bổ sung vào dung dịch, khuấy đều trong 2 giờ, OCDV đ ợc bổ sung vào dung dịch, khuấy đều trong 2 giờ, Rửa sạch, xấy khô thu đ ợc OCDV biến tính (OCDVB). Rửa sạch, xấy khô thu đ ợc OCDV biến tính (OCDVB). Bin tớnh OCDV  LLDPE, OCDVB ® îc phèi trén, xÊy kh« tr íc khi trén nãng ch y.ả LLDPE, OCDVB ® îc phèi trén, xÊy kh« tr íc khi trén nãng ch y.ả  Hạt nhựa LLDPE, OCDVB trộn nóng chảy trên máy trộn kín Hạt nhựa LLDPE, OCDVB trộn nóng chảy trên máy trộn kín Haake ở 130 Haake ở 130 o o C trong 3 phút đầu và 170 C trong 3 phút đầu và 170 o o C trong 5 phút sau. C trong 5 phút sau.  Tiếp theo hỗn hợp được ép định hình tạo mẫu trên máy ép nóng Tiếp theo hỗn hợp được ép định hình tạo mẫu trên máy ép nóng Toyoseky (Nhật Bản) ở nhiệt độ 170 Toyoseky (Nhật Bản) ở nhiệt độ 170 o o C trong 2 phút, áp suất ép 5 C trong 2 phút, áp suất ép 5 MPa, sau đó làm nguội xuống nhiệt độ phòng trong không khí. MPa, sau đó làm nguội xuống nhiệt độ phòng trong không khí.  Mẫu sau khi chế tạo đ Mẫu sau khi chế tạo đ ược ược bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng ít bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng ít nhất 24 giờ trước khi xác định các tính chất. nhất 24 giờ trước khi xác định các tính chất.  Chế tạo compozit LLDPE/OCDVB [...]... nhng v trớ ny, cỏc vt nt s xut hin v phỏt trin nhanh khi cú tỏc ng ca ngoi lc iu ny gii thớch s suy gim tớnh cht ca compozit nh ó trỡnh by trong phn nghiờn cu tớnh cht c hc - - CHNG IV: KT LUN ng cacbon nano a vỏch c bin tớnh bng dung dch silan 2% khi lng Kt qu nghiờn cu nh FESEM chng t rng cỏc nhúm chc ca silan ó gn vo cỏc ng C in tr sut khi ca compozit LLDPE/OCDVB gim 100 ln so vi nha LLDPE (t 0,5.1015 . của ống cacbon nano đơn vách và đa vách OCDV SCNTs Cấu trúc và tính chất ống các bon nano Ống cacbon gồm 2 loại: ống đơn vách và ống đa vách. Ống cacbon gồm 2 loại: ống đơn vách và ống. (metallic) đồng 1,7x10 -6 độ dẫn nhiệt (W/mK) ~ 1200~1300 Kim c ơng 700~2000 Phương pháp chế tạo ống cacbon nano Phương pháp chế tạo ống cacbon nano  Phóng điện hồ quang. Phóng điện hồ quang.  Lắng đọng. phân tán sợi cacbon nano trong nền LLDPE. độ phân tán sợi cacbon nano trong nền LLDPE. Tìm ra tỷ lệ thích hợp để chế tạo vật liệu polyme compozit có Tìm ra tỷ lệ thích hợp để chế tạo vật liệu