Nghiên cứu và chế tạo vật liệu PVCaCO3 nano compozit

Khoỏ lun tt nghip Trng i hc s phm h ni KHOA HO HC - - TRN VN THNH NGHIấN CU V CH TO VT LIU PVC/CaCO3 NANO COMPOZIT Khúa lun tt nghip i hc Chuyờn ngnh: Húa cụng ngh - Mụi trng Ngi hng dn khoa hc: TS.Ngụ Trnh Tựng H Ni - 2009 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip LI CM N c s giỳp ca cỏc thy cụ giỏo khoa Hoỏ hc trng HSP H Ni v cỏc thy cụ Vin Hoỏ hc thuc vin khoa hc v cụng ngh Vit Nam ó to iu kin cho em thc ti vin Qua t thc ny em ó dng c nhng kin thc lớ thuyt ó hc trng rốn luyn cỏc thao tỏc tay ngh c bn vỡ vy em ó thu c mt s kt qu kh quan t c nhng thnh cụng ny ngoi n lc ca bn thõn thỡ em ó nhn c rt nhiu s giỳp ca cỏc thy cụ giỏo khoa Hoỏ hc v c bit l thy giỏo TS Ngụ Trnh Tựng ngi ó hng dn em hon thnh c bn bỏo cỏo ny Em xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ giỏo ! Sinh viờn: Trn Vn Thnh SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip Li cam oan Khoỏ lun ca em c hon thnh di s hng dn ca thy giỏo TS.Ngụ Trnh Tựng Trong quỏ trỡnh nghiờn cu thc hin khoỏ lun, em cú tham kho ti liu ca mt s tỏc gi ( ó nờu mc ti liu tham kho) Em xin cam oan nhng kt qu khoỏ lun l kt qu nghiờn cu ca bn thõn, khụng trựng vi kt qu ca tỏc gi khỏc Nu sai em xin hon ton chu trỏch nhim Sinh viờn: Trn Vn Thnh SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip MC LC Trang PHN 1: TNG QUAN 1.1 Gii thiu v cụng ngh Nano 1.1.1 Khỏi nim v s i ca cụng ngh Nano 1.1.2 C s khoa hc ca cụng ngh Nano 1.1.3 Cỏc phng phỏp hoỏ hc ch to vt liu Nano 1.1.3.1 Phng phỏp lng ng pha hi hoỏ hc (CVD) 1.1.3.2 Phng phỏp Sol gel 1.1.3.3 Phng phỏp in hoỏ 1.1.3.4 Phng phỏp o Mixen 10 1.1.3.5 S dng cỏc ht Nano cú sn t nhiờn 11 1.2 Polyvinylclorua (PVC) 12 1.2.1 Gii thiu v vt liu PVC 12 1.2.2 Nguyờn liu tng hp PVC 12 1.2.3 Phn ng tng hp PVC 13 1.2.3.1 Phn ng trựng hp PVC 14 1.2.3.2 Phn ng trựng hp huyn phự PVC 14 1.2.3.3 Phn ng trựng hp nh tng PVC 15 1.2.3.4 Phn ng trựng hp dung mụi PVC 16 1.2.4 u nhc im ca cỏc phng phỏp tng hp PVC 16 1.2.5 Tớnh cht ca PVC 17 1.2.6 ng dng ca PVC 18 1.3 Canxicacbonat (ỏ vụi) CaCO3 19 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip 1.3.1 Gii thiu v CaCO3 19 1.3.2 Tớnh cht ca CaCO3 21 1.3.3 ứng dng ca CaCO3 21 1.4 Tng quan v vt liu PVC/CaCO3 Nano compozit 22 1.4.1 Gii thiu chung v vt liu PVC/CaCO3 Nano compozit 22 1.4.2 Mt s khỏi nim c bn v vt liu Nano compozit 22 1.4.3 Cỏc yu t nh hng n tớnh cht ca vt liu PVC/CaCO3 Nano compozit 23 PHN 2: THC NGHIM 25 2.1 Nguyờn liu 25 2.2 Ch to PVC/CaCO3 nano compozit 25 2.3 Cỏc phng phỏp nghiờn cu 25 PHN 3: KT QU V THO LUN 27 3.1 nh hng ca hm lng CaCO3 ti tớnh cht c lớ ca vt liu 27 3.2 Phõn tớch cu trỳc ca vt liu 30 3.3 nh hng ca hm lng CaCO3 ti bn nhit ca vt liu 33 KT LUN 35 TI LIU THAM KHO 36 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip CC K HIU VIT TT PVC : PolivinylClorua VC : VinylClorua SEM: Kớnh hin vi in t quột TEM: Kớnh hin vi in t truyn qua PE: Polietilen CVD: Phng phỏp lng ng pha hi TNP-35: Pentadecaoxyethylennonylphonyl ete NP5: Poli(oxyethylen)nonyl phenol ete MMT: Tinh th Montmorillonit 10.MCF: Thit b iu chnh tc dũng khớ SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip LI NểI U Trong xu th phỏt trin ca thi i ngy bt c mt ngnh khoa hc k thut, cụng ngh sn xut no u rt quan trng c bit l cỏc ngnh khoa hc cụng ngh ch to vt liu Cụng ngh Nano l mt nhng ngnh cụng ngh mi ang c phỏt trin rt mnh bi nú cú rt nhiu c im ti u phc v cho cuc sng Thc t vt liu compozit ó c xut hin rt lõu vớ d nh bờ tụng ỏp dng xõy dng Tuy nhiờn vi thi i khoa hc cụng ngh phỏt trin nh ngy thỡ xó hi cn rt nhiu cỏc sn phm cú nhiu c im ti u v tin ớch vỡ vy nhng cụng ngh sn xut vt liu trc ang dn c thay th bi cỏc cụng ngh mi hn vớ d nh cụng ngh Nano compozit Cụng ngh Nano compozit cha ng rt nhiu nhng c im tt ca pha nn v pha ct Ngoi nú cũn cha ng nhng c im ti u ca s kt hp gia pha nn v pha ct m bn thõn vt liu nn v vt liu ct khụng cú c Chớnh bi lớ ú m em ó la chn ti Nghiờn cu ch to vt liu PVC CaCO3 nano compozit SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip PHN : TNG QUAN 1.1.GII THIU V CễNG NGH NANO 1.1.1.Khỏi nim v s i ca cụng ngh Nano Thut ng cụng ngh nano xut hin t nhng nm 70 ca th k 20, liờn quan n cụng ngh ch to cỏc cu trỳc vi hỡnh ca mch vi in t chớnh xỏc õy ũi hi rt cao, t 0,1 n 100nm, tc l phi chớnh xỏc n tng lp nguyờn t, phõn t Mt khỏc quỏ trỡnh vi hỡnh hoỏ cỏc linh kin cng ũi hi ngi ta phi nghiờn cu cỏc lp mng cú bề dy c nm, cỏc si mnh cú b SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip ngang c nm, cỏc ht cú ng kớnh c nm Phỏt hin hng lot hin tng, tớnh cht mi m, cú th ng dng vo nhiu lnh vc rt khỏc hỡnh thnh cỏc chuyờn ngnh mi cú th gn thờm ch nano Hn na, vic nghiờn cu cỏc quỏ trỡnh ca s sng xy t bo cho thy s sn xut cỏc cht ca s sng nh protein, u c thc hin bi vic lp rỏp vụ cựng tinh vi, cỏc n v phõn t vi m thnh, tc l cng phm vi cụng ngh nano 1.1.2 C s khoa hc ca cụng ngh nano Khoa hc nano nghiờn cu cỏc c bn ca vt lớ hc, hoỏ hc, sinh hc ca cỏc cu trỳc nano Da trờn cỏc kt qu ca khoa hc nano i n nghiờn cu ng dng cu trỳc nano Cụng ngh nano da trờn nhng c s khoa hc ch yu sau: + Hiu ng kớch thc lng t: Cỏc h bỏn dn thp chiu l nhng h cú kớch thc theo mt, hai hoc c ba chiu cú th so sỏnh vi bc súng DeBroglie ca cỏc kớch thc c bn tinh th Trong cỏc h ny, cỏc kớch thc c bn ( nh in t, l trng) chu nh hng ca s giam gi lng t c quan sỏt thụng qua s dch nh v phớa súng xanh ph hp th vi s gim kớch thc ht Khi kớch thc ht gim ti gn bỏn kớnh Bohr exciton, thỡ cú s thay i mnh m v cu trỳc in t v cỏc tớnh cht vt lớ + Hiu ng kớch thc : Cỏc i lng vt lớ thng c c trng bng mt s i lng vt lớ khụng i, vớ d dn in ca kim loi, nhit núng chyNhng cỏc i lng c trng ny ch khụng i kớch thc ca vt ln v trờn thang nano Khi gim kớch thc ca vt xung n thang nano, tc l vt tr thnh cu trỳc nano thỡ cỏc i lng c trng núi trờn khụng cũn bt bin na, ngc li chỳng s thay i theo kớch thc v gi ú l hiu ng kớch thc S gim theo kớch thc ny c gii thớch bng vai trũ ca tỏn x in t trờn b mt cng tng b dy lp nano cng gim SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ Khoỏ lun tt nghip + Hiu ng b mt : Cỏc cu trỳc nano cú kớch thc theo mt chiu rt nh nờn chỳng cú din tớch b mt trờn mt n v th tớch rt ln Hiu ng b mt thng liờn quan n cỏc quỏ trỡnh th ng hoỏ b mt, cỏc trng thỏi bc x b mt v sc cng ca b mt vt liu Mt s tớnh cht c bit ca cỏc vt liu cu trỳc nano cú nguyờn nhõn l cỏc tng tỏc in t gia chỳng qua cỏc lp b mt ca nhng ht nano cnh Lc tng tỏc ny nhiu trng hp cú th ln hn lc tng tỏc Vander Waals ng Din kớnh tớch/g 1cm cm2 mm 30 cm2 100m 300cm2 10m 3000cm2 1m 3m2 100nm 30m2 10nm 300m2 1nm 3000m2 Bng 1: Din tớch b mt ca cỏc ht thay i theo kớch thc ht õy cú gi thit lng riờng ca ht cu l 2g/cm.3 Khoa hc nano v cụng ngh nano : Cú ý ngha rt quan trng v cc k hp dn vỡ cỏc lý sau õy: - Tng tỏc ca cỏc nguyờn t v cỏc in t vt liu b nh hng bi cỏc bin i phm vi thang nano Do ú, lm thay i cu hỡnh thang nano ca vt liu ta cú th iu khin c cỏc tớnh cht ca vt liu theo ý mun m khụng cn phi thay i thnh phn hoỏ hc ca nú Vớ d thay i kớch thc ca ht nano s lm cho chỳng i mu ỏnh sỏng phỏt SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 10 Khoỏ lun tt nghip Trong thc t cú rt ớt cỏc cp polime v ct ht cú th t tng hp vi v nhit ng hc, phn nhiu ch tng hp v mt k thut hoc khụng tng hp Vt liu Nano l vt liu cú kớch c ht Nano ( 1nm = 109m) 1.4.3.Cỏc yu t nh hng n tớnh cht ca vt liu PVC/CaCO3 Nano compozit Tớnh cht ca vt liu c quyt nh bi s tng hp ca vt liu nn l PVC v vt liu ct l CaCO3 Qua nghiờn cu ngi ta ch rng s tng hp ca pha nn v pha ct ph thuc vo cỏc yu t sau: - T l th tớch, t l lng - Nng lng bỏn dớnh ngoi phn t - Nhit Tớnh cht ca vt liu ph thuc vo : - S phõn b pha - Kớch thc ht Nhng yu t ny oc chi phi bi s chun b v ch to gia cụng vt liu Trong thc t, tng tng hp ca vt liu, ngi ta dựng cỏc cht lm tng kh nng tng hp, cht hot tớnh b mt v la chn ch gia cụng thớch hp thụng qua vic kho sỏt tớnh cht lu bin ca vt liu Phần Thực nghiệm 2.1 Nguyên liệu PVC sử dụng loại PVC có trọng l-ợng cao, cú trọng l-ợng phân tử Mw = 88.000 g/mol v Mw/ Mn = 2.1 hãng Basell sản xuất SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 28 Khoỏ lun tt nghip Hạt nano CaCO3 đ-ợc mua Merck Hạt Nano CaCO3 đ-ợc sử dụng có chất l-ợng cao hình thức đồng Tất nguyên liệu đ-ợc dùng trực tiếp từ nguồn cung cấp 2.2 Chế tạo PVC/CaCO3 nanocompozit Để chế tạo vật liệu polyme PVC/CaCO3 nanocompozit, sử dụng ph-ơng pháp trộn nóng chảy máy trộn kín Haake Viện kỹ thuật nhiệt đới Viện Khoa học công nghệ Việt nam Điều kiện gia công chế tạo vật liệu compozit nh- sau: - Nhiệt độ: 1800 C - Tốc độ vòng quay 80 vòng/phút - Thời gian trộn: 15 phút Để khảo sát ảnh h-ởng thành phần, hàm l-ợng CaCO3 đến chất l-ợng vật liệu Chúng tôi: Thay đổi hàm l-ợng CaCO3, vật liệu theo tỷ lệ sau: ; 2,5 % ; 5% 7,5% 2.3 Các ph-ơng pháp nghiên cứu Để đánh giá tính chất lý Vật liệu, đo độ bền kéo đứt, độ giãn dài đứt vật liệu theo tiêu chuẩn ISO 527-1 Thí nghiệm đ-ợc đo máy kéo Zwick Viện kỹ thuật nhiệt đới Tốc độ kéo 10 mm/phút Tính chất nhiệt vật liệu đ-ợc khảo sát ph-ơng pháp phân tích nhiệt khối l-ợng (TGA) SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 29 Khoỏ lun tt nghip máy Shimazu TA50 Viện Hoá học Viện Khoa học công nghệ Việt nam Nhiệt độ khảo sát từ nhiệt độ phòng 25oC tới 450oC môi tr-ờng khí N2 Phần Kết thảo luận 3.1 ảnh h-ởng tỷ lệ CaCO3 tới tính chất lý vật liệu Độ bền kéo đứt vật liệu: Hình 3a biểu diễn phụ thuộc độ bền kéo đứt vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit vào tỷ lệ CaCO3 Hình 3a Độ bền kéo đứt vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ CaCO3 Nhìn vào hình 3a ta nhận thấy độ bần kéo đứt PVC 46Mpa tỉ lệ CaCO3 Khi PVC đ-ợc SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 30 Khoỏ lun tt nghip gia c-ờng nano CaCO3, độ bền kéo đứt vật liệu tăng nhẹ tỷ lệ CaCO3 = 2.5% đạt giá trị cao 47.3 Mpa tỷ lệ CaCO3 = 5% Sau đó, tỷ lệ CaCO3 tiếp tục tăng độ bền kéo đứt vật liệu bắt đầu giảm Theo kết trên, tính chất vật liệu PVC/CaCO3 không tăng cách liên tục với tỷ lệ CaCO3 Nguyên nhân suy giảm độ bền kéo đứt tỷ lệ CaCO3 cao tạo thành pha riêng rẽ CaCO3 với độ liên kết pha Độ giãn dài đứt: Hình 3b phụ thuộc độ giãn dài đứt vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit vào tỷ lệ CaCO3 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 31 Khoỏ lun tt nghip Hình 3b Độ giãn dài đứt vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ CaCO3 Kt cho ta thấy, nano CaCO3 có ảnh h-ởng mạnh mẽ đến độ giãn dài vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit tỷ lệ CaCO3 = 2.5%, độ giãn dài đứt vật liệu tăng từ 10% lên 27% đạt giá trị cao 43% tỷ lệ CaCO3 = 5% Giống nh- độ bền kéo đứt, hàm l-ợng CaCO3 tiếp tục tăng lên độ giãn dài đứt vật liệu lại giảm mạnh xuống 28% SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 32 Khoỏ lun tt nghip Moun n hi: Hình ảnh h-ởng CaCO3 vào mođun đàn hồi vật Hình ảnh liệu PVC/CaCO3 nanocompozit : h-ởng tỷ lệ CaCO3 đến mođun đàn hồi Giống nh- độ bền kéo đứt, mođun đàn hồi vật liệu tăng nhẹ gia c-ờng với CaCO3 đạt giá trị cao tỷ lệ CaCO3 = 5% Độ bền va đập vật liệu: Hình ảnh h-ởng tỷ lệ CaCO3 đến độ bền va đập vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 33 Khoỏ lun tt nghip Đ ộ bền va đập Charpy ( KJ/m2) 0 10 Tỷ lệCaCO3 (%) Hình Sự phụ thuộc độ bền va đập vào tỉ lệ CaCO3 Kết cho ta thấy, độ bền va đập vật liệu PVC/CaCO3 tăng lên gia c-ờng với CaCO3 đạt giá trị cao tỷ lệ CaCO3 = 5% Khi hàm l-ợng CaCO3 tiếp tục tăng lên độ bền va đập vật liệu giảm nhanh Qua kết ta cú th nhn thy tỷ lệ CaCO3 tối -u để vật liệu đạt đ-ợc tính chất lý cao 5% 3.2 Phân tích cấu trúc vật liệu Để phân tích cấu trúc vật liệu với tỉ lệ CaCO3 khác nhau, sử dụng kính hiển vi SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 34 Khoỏ lun tt nghip điện tử quét (SEM) viện khoa học vật liệu Viện khoa học công nghệ Việt Nam tỉ lệ CaCO3 = 5% thu đ-ợc kết nh- sau: SEM PVC SEM PVC /CaCO3 (5%) (b) SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 35 Khoỏ lun tt nghip Hình 6: ảnh SEM vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit tỷ lệ CaCO3 = 5% Qua ảnh SEM ta thấy hạt nano CaCO3 đ-ợc phân tán đồng vật liệu PVC Một vài điểm có t-ợng kết khối hạt CaCO3 Cũng t-ợng kết khối nguyên nhân dẫn tới độ bền kéo đứt độ bền va đập vật liệu bị suy giảm Cũng t-ơng tự quan sát kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) vật liệu tỉ lệ CaCO3 khác thu đ-ợc kết nhsau: SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 36 Khoỏ lun tt nghip Hình 7: ảnh TEM vật liệu tỷ lệ CaCO3 khác (a,b): 5%; (c,d,e): 7,5% Qua ảnh TEM lần cho ta thấy, hạt nano CaCO3 phân tán đồng vật liệu PVC Hiện t-ợng kết khối CaCO3 xảy nhiều tỷ lệ CaCO3 cao (>7,5%) Sự kết khối CaCO3 tỷ lệ cao nguyên nhân dẫn đến suy giảm độ bền kéo đứt, độ bền va đập vật liệu tỷ lệ CaCO3 cao SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 37 Khoỏ lun tt nghip 3.3 ảnh h-ởng tỷ lệ CaCO3 đến độ bền nhiệt vật liệu Tính chất nhiệt vật liệu đ-ợc khảo sát ph-ơng pháp phân tích nhiệt khối l-ợng (TGA) máy Shimazu TA 50 Tại viện Hoá học Khoảng nhiệt độ khảo sát từ nhiệt độ phòng 450oC môi tr-ờng khí N2 Trong môi tr-ờng khí N2 không tồn cháy lý để sử dụng để làm thí nghiệm Hình 8: Giản đồ TGA vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit tỷ lệ CaCO3 khác SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 38 Khoỏ lun tt nghip Nhìn vào hình ta nhận thấy nhiêt độ phân huỷ vật liệu không biến đổi nhiều tỉ lệ CaCO3 thay đổi Cụ thể ta thu đ-ợc kết sau: Tỉ lệ CaCO3 Tỉ lệ phân (%) huỷ (0C) 275 2,5 280 276,4 7,5 276,3 Nhìn chung gia c-ờng thêm CaCO3 độ bền nhiệt vật liệu tăng lên chút đạt giá trị cao 280oC tỷ lệ CaCO3=2.5% SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 39 Khoỏ lun tt nghip Kết luận Trong luận văn này, vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit đ-ợc chế tạo ph-ơng pháp trộn nóng chảy máy trộn kín tính chất lý, tính chất nhiệt đ-ợc khảo sát theo ảnh h-ởng tỷ lệ CaCO3 Khi đ-ợc gia c-ờng với vật liệu nano CaCO3, tính chất PVC thay đổi rõ rệt, đặc biệt mođun đàn hồi Độ bền kéo đứt vật liệu tăng nhẹ Các tính chất khác nh- độ bền va đập, độ giãn dài đứt tăng mạnh đạt giá trị cao tỷ lệ CaCO3 = 5% tỷ lệ CaCO3 cao tính chất lại giảm mạnh Vì vậy, để đảm bảo tính kỹ thuật vật liệu sử dụng, cần phải có b-ớc tối -u hoá tỷ lệ, điều kiện chế tạo vật liệu Độ bền nhiệt vật liệu PVC đ-ợc cải thiện đ-ợc gia c-ờng với CaCO3 Để tiếp tục hoàn thiện nâng cao tính chất vật liệu, cần phải đ-ợc tiếp tục nghiên cứu làm tăng độ liên kết pha có phân tán tốt CaCO3 vật liệu PVC SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 40 Khoỏ lun tt nghip Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Nguyễn Đức Nghĩa Bài thực nghiên cứu tính chất hành tổng hợp bán dẫn hữu polyme Năm 2006 Nguyễn Đức Nghĩa Một số giảng Hoá Học nano tr-ờng ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội 2006 Nguyễn Đức Nghĩa Bán dẫn hữu polyme Công nghệ chế tạo, tính chất ứng dụng NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội, 2007 Tiếng Anh D.Tasis, N.Tagmatarchis, V.Georgakilas M.Prato, Chem Eur.J K.Balasubramanian and (2003) and M.Burghard, Small 1(2005) I.Szleifer, R Yerushalmi Rozen, Polymer 46 (2005) SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 41 Khoỏ lun tt nghip R Andrews, D Jacques, M Minot and T Rantell, Macromol Mater Eng 287 (2002) Xie, X-C, Lin Q-X, polimer 45 (2004) 6665 Zishou Zhang, Your Tao, Zhugen Yang, polymer journal 44 (2008) 1055 10 Dezhen Wu, Xiaodong Wang, Jongzhi Song, Riguang Tin, polyme sci 92 (2004) 2714 11 T Kaully, A Sieg mann and D.Shachain, polyme Adv Technol 18 (2007) 696 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 42 [...]... của độ giãn dài khi đứt của vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit vào tỷ lệ CaCO3 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 31 Khoỏ lun tt nghip Hình 3b Độ giãn dài khi đứt của vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ CaCO3 Kt quả trên cho ta thấy, nano CaCO3 có ảnh h-ởng mạnh mẽ đến độ giãn dài của vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit ở tỷ lệ CaCO3 = 2.5%, độ giãn dài khi đứt của vật liệu tăng từ 10% lên 27% và đạt giá trị cao nhất là... Khoa học và công nghệ Việt nam Nhiệt độ khảo sát từ nhiệt độ phòng 25oC tới 450oC trong môi tr-ờng khí N2 Phần 3 Kết quả và thảo luận 3.1 ảnh h-ởng tỷ lệ CaCO3 tới tính chất cơ lý của vật liệu Độ bền kéo đứt của vật liệu: Hình 3a biểu diễn sự phụ thuộc của độ bền kéo đứt của vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit vào tỷ lệ CaCO3 Hình 3a Độ bền kéo đứt của vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ CaCO3 Nhìn vào hình 3a... SEM của vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit ở tỷ lệ CaCO3 = 5% Qua ảnh SEM ta thấy các hạt nano CaCO3 đ-ợc phân tán khá đồng đều trong vật liệu nền PVC Một vài điểm có hiện t-ợng kết khối của các hạt CaCO3 Cũng chính do hiện t-ợng kết khối này là nguyên nhân dẫn tới độ bền kéo đứt và độ bền va đập của vật liệu bị suy giảm Cũng t-ơng tự khi quan sát trên kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của vật liệu ở... va đập của vật liệu giảm nhanh Qua các kết quả trên ta cú th nhn thy tỷ lệ CaCO3 tối -u để vật liệu đạt đ-ợc tính chất cơ lý cao nhất là 5% 3.2 Phân tích cấu trúc của vật liệu Để phân tích cấu trúc của vật liệu với các tỉ lệ CaCO3 khác nhau, chúng tôi đã sử dụng kính hiển vi SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 34 Khoỏ lun tt nghip điện tử quét (SEM) tại viện khoa học và vật liệu Viện khoa học và công nghệ... chế tạo vật liệu polyme PVC/CaCO3 nanocompozit, chúng tôi đã sử dụng ph-ơng pháp trộn nóng chảy trên máy trộn kín Haake tại Viện kỹ thuật nhiệt đới Viện Khoa học và công nghệ Việt nam Điều kiện gia công chế tạo vật liệu compozit nh- sau: - Nhiệt độ: 1800 C - Tốc độ vòng quay 80 vòng/phút - Thời gian trộn: 15 phút Để khảo sát ảnh h-ởng của các thành phần, hàm l-ợng CaCO3 đến chất l-ợng của vật liệu Chúng... của vật liệu lại giảm mạnh xuống còn 28% SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 32 Khoỏ lun tt nghip Moun n hi: Hình 4 là ảnh h-ởng của CaCO3 vào mođun đàn hồi của vật Hình 4 ảnh liệu PVC/CaCO3 nanocompozit : h-ởng của tỷ lệ CaCO3 đến mođun đàn hồi Giống nh- đối với độ bền kéo đứt, mođun đàn hồi của vật liệu cũng tăng nhẹ khi gia c-ờng với CaCO3 và đạt giá trị cao nhất ở tỷ lệ CaCO3 = 5% Độ bền va đập của vật. .. Nguyên liệu PVC sử dụng là loại PVC có trọng l-ợng cao, cú trọng l-ợng phân tử Mw = 88.000 g/mol v Mw/ Mn = 2.1 do hãng Basell sản xuất SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 28 Khoỏ lun tt nghip Hạt nano CaCO3 đ-ợc mua của Merck Hạt Nano CaCO3 đ-ợc sử dụng có chất l-ợng cao và hình thức khá đồng đều Tất cả các nguyên liệu trên đ-ợc dùng trực tiếp từ các nguồn cung cấp 2.2 Chế tạo PVC/CaCO3 nanocompozit Để chế tạo. .. tôi: Thay đổi hàm l-ợng CaCO3, trong vật liệu theo các tỷ lệ sau: 0 ; 2,5 % ; 5% và 7,5% 2.3 Các ph-ơng pháp nghiên cứu Để đánh giá tính chất cơ lý của Vật liệu, chúng tôi đã đo độ bền kéo đứt, độ giãn dài khi đứt của vật liệu theo tiêu chuẩn ISO 527-1 Thí nghiệm đ-ợc đo trên máy kéo Zwick tại Viện kỹ thuật nhiệt đới Tốc độ kéo là 10 mm/phút Tính chất nhiệt của vật liệu đ-ợc chúng tôi khảo sát bằng ph-ơng... c-ờng bằng nano CaCO3, độ bền kéo đứt của vật liệu tăng nhẹ ở tỷ lệ CaCO3 = 2.5% và đạt giá trị cao nhất là 47.3 Mpa ở tỷ lệ CaCO3 = 5% Sau đó, nếu tỷ lệ CaCO3 tiếp tục tăng thì độ bền kéo đứt của vật liệu bắt đầu giảm đi Theo kết quả trên, tính chất của vật liệu PVC/CaCO3 không tăng một cách liên tục với tỷ lệ CaCO3 Nguyên nhân của sự suy giảm độ bền kéo đứt ở tỷ lệ CaCO3 cao là do sự tạo thành pha... đập của vật liệu: Hình 5 là ảnh h-ởng của tỷ lệ CaCO3 đến độ bền va đập của vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 33 Khoỏ lun tt nghip 6 Đ ộ bền va đập Charpy ( KJ/m2) 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tỷ lệCaCO3 (%) Hình 5 Sự phụ thuộc của độ bền va đập vào tỉ lệ CaCO3 Kết quả trên cho ta thấy, độ bền va đập của vật liệu PVC/CaCO3 tăng lên khi gia c-ờng với CaCO3 và đạt giá ... lý vật liệu Độ bền kéo đứt vật liệu: Hình 3a biểu diễn phụ thuộc độ bền kéo đứt vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit vào tỷ lệ CaCO3 Hình 3a Độ bền kéo đứt vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ CaCO3 Nhìn vào... Hạt Nano CaCO3 đ-ợc sử dụng có chất l-ợng cao hình thức đồng Tất nguyên liệu đ-ợc dùng trực tiếp từ nguồn cung cấp 2.2 Chế tạo PVC/CaCO3 nanocompozit Để chế tạo vật liệu polyme PVC/CaCO3 nanocompozit,... dài đứt vật liệu PVC/CaCO3 nanocompozit vào tỷ lệ CaCO3 SVTH: Trn Vn Thnh Lp K31C Hoỏ 31 Khoỏ lun tt nghip Hình 3b Độ giãn dài đứt vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ CaCO3 Kt cho ta thấy, nano CaCO3