Nghiên cứu chế tạo và tính chất của vật liệu polyprotylen talc

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ********** ĐOÀN THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU POLYPROPYLEN/TALC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ Môi trường Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: ThS NGUYỄN VIỆT DŨNG PGS TS NGÔ KẾ THẾ HÀ NỘI – 2015 Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu LỜI CẢM ƠN Khóa luận hoàn thành Phòng Nghiên cứu Vật liệu Polyme & Compozit, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Việt Dũng PGS.TS Ngô Kế Thế,Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam nhiệt tình hướng dẫn em suốt trình thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn anh chị Phòng Nghiên cứu Vật liệu Polyme Compozit bảo giúp đỡ em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội cung cấp cho em kiến thức trình học tập để em hoàn thành khóa luận Quá trình thực khóa luận tốt nghiệp thời gian ngắn nên không tránh khỏi số sai sót Vì vậy, em mong nhận góp ý, bảo thầy cô bạn sinh viên quan tâm Em xin trân trọng cảm ơn ! Hà Nội, ngày 08 tháng năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Vân Anh Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng thầy hướng dẫn Các kết nghiên cứu, số liệu trình bày khóa luận hoàn toàn trung thực không trùng với kết tác giả khác Hà Nội, ngày 08 tháng năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Vân Anh Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH Danh mục bảng Bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Thành phần hóa học khoáng Talc 26 Bảng 2.2 Thành phần mẫu vật liệu polypropylen chứa loại bột talc khác 27 Danh mục hình Hình Tên hình Trang Hình 1.1 Độ cứng khoáng Hình 1.2 Talc kính hiển vi điện tử quét 11 Hình 1.3 Một số quặng Talc có màu khác 12 Hình 1.4 Ứng dụng Talc ngành công nghiệp Hoa Kỳ năm 2003 2010 13 Hình 1.5 Isotactic Polypropylene 16 Hình 1.6 Syndiotactic Polypropylene 16 Hình 1.7 Atactic Polypropylene 17 Hình 1.8 Ảnh hưởng khoáng Talc đến nhiệt độ kết tinh vật liệu 21 Hình 1.9 Ảnh hưởng độ truyền tải nhiệt hàm lượng Talc khác 21 Hình 2.1 Phân bố kích thước khoáng Talc 26 Hình 2.2 Máy trộn kín Brabender 28 Hình 2.3 Máy SEM JSM-6490 29 Hình 2.4 Máy đo tính chất giãn dài 29 Hình 2.5 Máy tạo khía mẫu đo độ bền va đập 30 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 2.6 Thiết bị đo độ bền va đập 30 Hình 3.1 Ảnh SEM mẫu vật liệu polypropylene chứa bột Talc chưa biến đổi bề mặt 31 Hình 3.2 Ảnh SEM mẫu vật liệu polyprolylene chứa bột Talc biến đổi bề mặt 32 Hình 3.3 Mô đun đàn hồi PP có chứa khoáng Talc hàm lượng khác 33 Hình 3.4 Độ bền giãn dài vật liệu PP có chứa khoáng chất Talc 34 Hình 3.5 Độ giãn dài điểm đứt vật liệu polypropylene chứa bột khoáng Talc 35 Hình 3.6 Độ bền va đập vật liệu polypropylene chứa bột khoáng Talc 36 Hình 3.7 Độ bền va đập vật liệu polypropylene chứa bột khoáng Talc 37 Hình 3.8 Độ bền giãn dài vật liệu polypropylene chứa bột khoáng Talc biến đổi bề mặt tác nhân ghép nối khác 38 Hình 3.9 Độ bền va đập vật liệu polypropylene chứa bột khoáng Talc 39 Hình 3.10 Độ bền va đập vật liệu polypropylene chứa bột khoáng Talc 40 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu MỤC LỤC Mở đầu Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Chất độn lĩnh vực vật liệu polyme compozit 1.1.1 Lịch sử phát triển chất độn 1.1.2 Khoáng vật – chất độn cho vật liệu polyme 1.2 Khoáng vật Talc ứng dụng ngành công nghiệp 10 1.2.1 Các đặc điểm khoáng Talc 10 1.2.2 Ứng dụng Talc ngành công nghiệp 13 1.3 Nhựa nhiệt dẻo polypropylene 15 1.3.1 Lịch sử phát triển 15 1.3.2 Cấu trúc phân tử 16 1.3.3 Tính chất polypropylene 17 1.3.4 Ứng dụng 19 1.4 Nghiên cứu tính chất vật liệu compozit sở nhựa polypropylene chứa Talc chất độn dạng hạt 20 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 25 2.1 Nguyên vật liệu 25 2.2 Phƣơng pháp chế tạo mẫu nghiên cứu 27 2.3 Phƣơng pháp xác định tính chất vật liệu 28 2.3.1 Ảnh kính hiển vi điện tử quét 28 2.3.2 Xác định tính chất giãn dài 29 2.3.3 Xác định độ bền va đập 30 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Hình thái bề mặt vật liệu compozit 31 3.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng khoáng Talc đến tính chất vật liệu 32 3.2.1 Tính chất giãn dài 32 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu 3.2.2 Độ bền va đập Charpy 35 3.3 Ảnh hƣởng chất biến đổi bề mặt khác 36 3.3.1 Tính chất giãn dài 36 3.3.2 Độ bền va đập Charpy 39 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Với mong muốn tạo nguồn nguyên liệu chất độn khoáng có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu nhiều ngành công nghiệp nước, năm trở lại đây, nhà nước ta đầu tư số chương trình trọng điểm khai thác chế biến khoáng sản, có khoáng chất talc Kết dự án tạo nguồn nguyên liệu khoáng chất talc có chất lượng cao đáp ứng yêu cầu ngành công nghiệp gốm sứ, polyme compozit, dược phẩm hóa mỹ phẩm Trong lĩnh vực chất dẻo, đặc biệt loại vật liệu sở polypropylen, bột khoáng talc loại chất độn ứng dụng nhiều Hình thái dạng hay phiến đem đến khả gia cường hai chiều (2D) cho vật liệu gia cường Cho đến nay, hầu hết nghiên cứu giới tập trung nghiên cứu độ bền va đập hệ polypropylen/talc Việc đánh giá ảnh hưởng khoáng talc đến tính chất bao gồm giãn dài độ bền va đập mối liên quan đến tính chất bề mặt chất độn chưa rõ ràng.Ở Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng khoáng chất talc làm chất độn gia cường cho vật liệu polyme thấy bắt đầu phòng Nghiên cứu Vật liệu Polyme & Compozit, Viện Khoa học Vật liệu Với cách tiếp cận trên, đề tài “Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệupolypropylen/talc’’sẽ góp phần làm rõ ảnh hưởng bề mặt khoáng chất talc đến tính chất vật liệu sở polypropylen, từ khẳng định khả gia cường khoáng talc Việt Nam, nguồn nguyên liệu sẵn có dồi nước, lĩnh vực vật liệu polyme compozit Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng khoáng talc bề mặt với tác nhân ghép nối khác đến tính chất vật liệu polypropylene Nhiệm vụ nghiên cứu  Chế tạo vật liệu compozit polypropylen/talc với hàm lượng loại bột khoáng talc khác  Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng khoáng talc đến tính chất vật liệu polypropylen/talc  Nghiên cứu ảnh hưởng bề mặt khoáng talc với tác nhân ghép nối khác đến tính chất vật liệu gia cường Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Chương 1.TỔNG QUAN 1.1 Chất độn lĩnh vực vật liệu polyme compozit 1.1.1 Lịch sử phát triển chất độn Ngay từ ngày đầu tiên, chất độn dạng hạt đóng vai trò sống ứng dụng thương mại vật liệu polyme [1] Đầu tiên, chúng xem chất pha loãng để giảm giá thành, có tên chất độn Tuy nhiên, khả lợi ích chúng sớm nhận ra, ngày sử dụng với nhiều mục đích khác nhau.Thuật ngữ chất độn chức thường sử dụng để mô tả vật liệu không để giảm giá thành mà cải thiện nhiều tính chất chất nền, nên gọi chất gia cường Muội than chất độn gia cường sử dụng rộng rãi công nghiệp polyme, nhờ đặc trưng lý-hóa khả ứng dụng mà mang lại cho cao su lưu hóa [2].Tuy nhiên, tính không ổn định giá dầu mỏ làm gia tăng quan tâm đến khoáng tự nhiên khác, hợp chất oxit silic Năm 1950, oxit silic tổng hợp bắt đầu sử dụng làm chất độn gia cường cho sản phẩm cao su[2] Năm 1976, Wagner nghiên cứu kỹ việc sử dụng oxit silic silicat cao su nhận thấy rằng, với có mặt thành phần số tính chất đặc trưng vật liệu cải thiện kháng rách, tính mềm mại, kháng mài mòn, cách nhiệt, tăng độ cứng, môđun, tích nhiệt thấp, tính đàn hồi cao màu sắc không rõ rệt Kết hợp với thay đổi trình sản xuất, cần phải thích nghi với trình xử lý bề mặt chất độn xử lý nhiệt trình trộn hợp với cao su, xử lý nhiệt với có mặt chất hoạt hóa hay việc sử dụng tác nhân ghép Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 2.3 Máy SEM JSM-6490 Ảnh SEM bề mặt gẫy thể hình thái độ tương hợp pha vật liệu 2.3.2 Xác định tính chất giãn dài Tính chất giãn dài mẫu vật liệu xác định thiết bị GOTECH AI7000-M có thông số kỹ thuật sau: - Cảm biến lực: kN - Độ phân giải tải trọng: 1/200 000 - Độ xác tải trọng:  0,5% - Hành trình: 1100 mm - Tốc độ thử: 0,0001- 1000 mm/phút - Tốc độ lấy mẫu: 200 lần/giây Hình 2.4: Máy đo tính chất giãn dài Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu 2.3.3 Xác định độ bền va đập Độ bền va đập Charpy mẫu vật liệu xác định theo tiêu chuẩn ISO 179-1 thiết bị CEAST Resil Impactor Junior hãng Instron Hình 2.5: Máy tạo khía mẫu đo độ bền va đập Hình 2.6: Thiết bị đo độ bền va đập Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hình thái bề mặt gẫy vật liệu compozit Hình 3.1 thể hình thái bề mặt gẫy vật liệu chứa bột khoáng talc ban đầu hàm lượng 40% chất polypropylen Có thể nhận thấy phân tách rõ hạt chất độn với chất nhựa polypropylen Điều thể tương tác pha chất độn chất Hình 3.1 Ảnh SEM mẫu vật liệu polypropylen chứa bột talc chưa biến đổi bề mặt Khả tương tác pha bột khoáng talc với chất cải thiện sử dụng chất biến đổi bề mặt (hình 3.2) Quan sát ảnh kính hiển vi điện tử quét bề mặt gẫy vật liệu thấy chất polypropylen bám dính lên bề mặt phiến talc biến đổi Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 3.2 Ảnh SEM mẫu vật liệu polypropylen chứa bột talc biến đổi bề mặt 3.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng khoáng talc đến tính chất vật liệu 3.2.1 Tính chất giãn dài a Mô đun đàn hồi Ảnh hưởng hàm lượng trình biến đổi bề mặt khoáng talc đến tính chất giãn dài vật liệu sở nhựa polypropylene xác định Hình 3.3 biểu diễn môđun đàn hồi mẫu vật liệu Cũng giống hầu hết chất độn khác, bột khoáng talc làm tăng mô đun đàn hồi cho tất mẫu giá trị tiếp tục tăng hàm lượng khoáng talc tăng Thông thường, việc thêm chất độn cứng nhắc làm tăng độ cứng – xác định thông qua mô đun đàn hồi Điều thực tế chất độn thường thể độ cứng cao so sánh với chất polyme Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Môđun đàn hồi (MPa) 12000 PP/talc PP/T2Mt 8000 4000 0 10 20 30 40 Hàm lượng chất độn (%) Hình 3.3 Mô đun đàn hồi PP có chứa khoáng talc hàm lượng khác Mặc khác, mô đun đàn hồi xác định độ biến dạng nhỏ vật liệu, thời điểm mà độ biến dạng chưa đủ để phá vỡ liên kết chất độn chất Một điểm đáng lưu ý kết thu khác biệt rõ giá trị mô đun đàn hồi hàm lượng 40% hai trường hợp có biến đổi bề mặt Kết cho trình biến đổi bề mặt talc làm khả phân tán chất độn chất tốt hơn, ứng xuất phân tán truyền ứng xuất thông qua tác nhân ghép nối tốt làm cho độ cứng vật liệu cao b Độ bền giãn dài Độ bền giãn dài cho biết thông tin tương tác chất độn – chất phương pháp ưa thích đánh giá tính chất vật liệu Tương tác pha mạnh chất độn chất dẫn đến độ bền giãn dài vật liệu cao Như thể hình 3.4, tương tác pha cải thiện trường hợp bột khoáng talc biến đổi bề mặt (mẫu Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu PP/T2Mt) có giá trị độ bền giãn dài cao so với trường hợp mẫu vật liệu chứa bột khoáng talc không biến đổi bề mặt (mẫu PP/Talc) Độ bền giãn dài (MPa) 38 37 36 35 34 PP/talc 33 PP/T2Mt 32 10 20 30 Hàm lượng chất độn (%) 40 Hình 3.4.Độ bền giãn dài vật liệu PP có chứa khoáng chất talc Ở hàm lượng bột khoáng thấp (trong khoảng 0-10%), giá trị độ bền giãn dài vật liệu tăng mạnh Ở hàm lượng giá trị độ bền giãn dài tăng không đáng kể Giải thích cho kết này, nhiều tài liệu gia tăng hàm lượng tinh thể polypropylen dạng beta (bền dạng alpha) bột khoáng talc thêm vào c Độ biến dạng điểm đứt Độ biến dạng điểm đứt thông số đặc trưng cho độ giãn mạch phân tử polyme thường đối lập với giá trị độ bền giãn dài độ cứng vật liệu Điều có nghĩa gia tăng độ bền giãn dài mô đun đàn hồi (độ cứng) hàm lượng khoáng talc tăng đồng nghĩa với việc làm giảm độ biến dạng điểm đứt Điều thể kết thu hình 3.5 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Độ biến dạng điểm đứt (%) 80.000 60.000 PP/talc PP/T2Mt 40.000 20.000 000 10 20 30 Hàm lượng chất độn (%) 40 Hình 3.5 Độ giãn dài điểm đứt vật liệu polypropylen chứa bột khoáng talc Độ giãn dài điểm đứt vật liệu giảm mạnh khoáng talc thêm vào đến 10% Sau hàm lượng này, độ giãn dài điểm đứt mẫu vật liệu có xu hướng giảm hàm lượng bột khoáng talc thêm vào tăng lên đến 40% cho hai trường hợp bột talc có biến đổi bề mặt 3.2.2 Độ bền va đập Charpy Việc hấp thụ phân tử polyme bề mặt chất độn thông qua liên kết hóa học hay tương tác tĩnh điện đưa đến cứng nhắc cấu trúc phân tử polyme dẫn đến khơi mào phát triển vết nứt gãy làm cho vật liệu có độ bền va đập giảm Điều giải thích cho xu hướng giá trị độ bền va đập mẫu vật liệu có chứa khoáng talc biến đổi bề mặt thấp mẫu vật liệu có chứa khoáng talc không biến đổi bề mặt nồng độ tương ứng Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Độ bền va đập (kJ/m2) PP/talc PP/T2Mt 10 20 30 40 Hàm lượng chất độn (%) Hình 3.6 Độ bền va đập vật liệu polypropylen chứa bột khoáng talc Như đề cập trên, hàm lượng bột khoáng talc giới hạn cho hình thành tinh thể polypropylen dạng beta khoảng 10% với độ bền cao dạng alpha Ở hàm lượng này, trạng thái kết tinh phân tử polypropylen chủ yếu dạng alpha Điều giải thích có xuất cực đại độ bền va đập hàm lượng 10% bột khoáng talc 3.3 Ảnh hƣởng chất biến đổi bề mặt khác Trong nghiên cứu này, khoáng talc biến đổi bề mặt tác nhân ghép nối silan khác để đánh giá ảnh hưởng chúng đến tính chất vật liệu polypropylen Hàm lượng chất độn talc có biến đổi bề mặt đưa vào vật liệu với hàm lượng 40% 3.3.1 Tính chất giãn dài a Mô đun đàn hồi Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Bề mặt chất độn ảnh hưởng không nhiều đến mô đun đàn hồi vật liệu thể biểu đồ hình 3.7 Sự khác biệt nhỏ xảy bề mặt khoáng talc biến đổi với hợp chất có chứa nhóm vinyl (các mẫu PP/T2V PP/T2Mt) 16000 Mô đun đàn hồi (MPa) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 PP PP/Talc PP/T2A PP/T2G PP/T2V PP/T2Mt Hình 3.7 Độ bền va đập vật liệu polypropylen chứa bột khoáng talc Trong trường hợp này, cho trình trộn hợp nhiệt độ cao tạo gốc tự phân tử polypropylen, gốc tự dễ dàng tạo liên kết với liên kết đôi Sự gia tăng liên kết ngang hệ thông qua tác nhân ghép nối làm hệ trở nên cứng nhắc hơn, từ nâng cao độ cứng cho hệ (được thể thông qua mô đun đàn hồi) b Độ bền giãn dài Tất mẫu vật liệu compozit có chứa bột talc biến đổi bề mặt có độ bền giãn dài cao so với mẫu không biến đổi bề mặt Quá trình biến đổi đổi bề mặt giúp hạt chất độn hạn chế khả kết tụ phân tán Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu đồng chất polyme, bên cạnh khả tương tác tốt với chất thông qua nhóm chức hữu tác nhân ghép nối giúp cho độ bền giãn dài vật liệu cải thiện 39 Độ bền giãn dài (MPa) 38 37 36 35 34 33 32 31 30 PP PP/Talc PP/T2A PP/T2G PP/T2V PP/T2Mt Hình 3.8 Độ bền giãndài vật liệu polypropylen chứa bột khoáng talc biến đổi bề mặt tác nhân ghép nối khác Theo xu hướng với kết đo mô đun đàn hồi thấy bột khoáng talc biến đổi bề mặt tác nhân ghép nối có chứa nhóm vinyl tạo liên kết hóa học với chất polypropylen cho độ bền giãn dài cao c Độ biến dạng điểm đứt Hình 3.9 biểu diễn độ biến dạng điểm đứt mẫu vật liệu polypropylen có chứa bột khoáng talc biến đổi tác nhân ghép nối khác Từ kết thu thấy bề mặt chất độn ảnh hưởng đến độ biến dạng điểm đứt mẫu vật liệu compozit Như vậy, số tính chất vật liệu cải thiện nhiều Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu tăng cường tương tác chất độn với chất nền.Tuy nhiên, hầu hết trường hợp, suy giảm độ biến dạng điểm đứt ảnh hưởng hàm lượng chất độn đưa vào hệ 80 Độ biến dạng điểm đứt (%) 70 60 50 40 30 20 10 PP PP/Talc PP/T2A PP/T2G PP/T2V PP/T2Mt Hình 3.9 Độ bền va đập vật liệu polypropylen chứa bột khoáng talc Như vậy, số tính chất vật liệu cải thiện nhiều tăng cường tương tác chất độn với chất Tuy nhiên, hầu hết trường hợp, suy giảm độ biến dạng điểm đứt ảnh hưởng hàm lượng chất độn đưa vào hệ mà không thấy ảnh hưởng biến đổi bề mặt chất độn 3.3.2 Độ bền va đập Charpy Độ biến thiên giá trị độ bền va đập mẫu vật liệu có chứa khoáng talc có biến đổi bề mặt lớn Sự phá hủy va đập mẫu vật liệu có chứa loại chất độn dạng diễn phức tạp ảnh hưởng định hướng ngẫu nhiên hệ hạt Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Độ bền va đập Charpy (kJ/m2) 3.5 2.5 1.5 0.5 PP PP/Talc PP/T2A PP/T2G PP/T2V PP/T2Mt Hình 3.10 Độ bền va đập vật liệu polypropylen chứa bột khoáng talc Tuy nhiên, nhận xu hướng chung mẫu vật liệu có chứa bột khoáng talc biến đổi bề mặt có giá trị độ bền va đập thấp so với mẫu vật liệu có chứa bột khoáng không biến đổi bề mặt Kết có gia tăng độ cứng nhắc hệ thông qua liên kết ngang trường hợp bột talc biến đổi bề mặt tác nhân ghép nối có chứa nhóm vinyl Sự cứng nhắc thúc đẩy khơi mào lan truyền phá hủy mẫu dẫn đến suy giảm lượng phá hủy Đối với trường hợp bột talc biến đổi tác nhân ghép nối khác, tương tác pha tốt với chất thu hẹp khoảng trống chất độn chất nền, bên cạnh tương tác vật lý góp phần làm giảm phá hủy dẫn đến suy giảm độ bền va đập Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu KẾT LUẬN Talc có nhiều tính chất quý, sử dụng nhiều lĩnh vực, chủ yếu công nghiệp gốm sứ giấy Trong lĩnh vực y tế dược phẩm , bột Talc dùng không nhiều song lại quan trọng , thiếu bào chế thuốc viên Ngày bột Talc nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp sản xuất cao su chất dẻo để giảm giá thành để gia tăng độ bền kết cấu vật liệu Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng khoáng talc cho thấy rằng: mô đun đàn hồi vật liệu tăng theo hàm lượng khoáng talc đưa vào có xu hướng tăng bề mặt biến đổi bề mặt hợp chất silan Ứng suất đàn hồi mẫu vật liệu tăng mạnh gia cường khoáng talc đến khoảng nồng độ 10% Trên nồng độ này, ứng suất đàn hồi vật liệu tăng không nhiều Bên cạnh đó, mẫu vật liệu PP/T2Mt chứa khoáng talc biến đổi bề mặt có ứng suất đàn hồi cao mẫu PP/talc chứa khoáng talc không biến đổi bề mặt nồng độ tương ứng Ngược lại, ứng xuất đàn hồi vật liệu giảm với có mặt khoáng talc so với vật liệu PP ban đầu Sự có mặt khoáng talc 10% làm gia tăng hàm lượng tinh thể polypropylen dạng beta bền dạng alpha đưa đến cải thiện độ bền va đập Ở hàm lượng này, độ bền va đập vật liệu giảm theo hàm lượng khoáng talc Với loại bột khoáng talc biến đổi bề mặt khác nhau, hợp chất biến đổi có chứa nhóm vinyl thể khả liên kết pha tốt so với hợp chất lại Khả tương tác pha tốt dẫn đến cải thiện tính chất vật liệu gia cường Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Rothon R.N 2003 Particulate-Filled Polymer Composites (Shrewsbury: Rapra Technology Limited) C.R.G Furtado, J.L Leblanc, R.C.R Nunes European Polymer Journal 2000 (36), 1717-1723 George Wypych 2000 Handbook of Fillers (Toronto, Ont.: Chem Tec; Norwich, N.Y.: Plastics Design Library) www.rlvanderbilt.com/fillersIntroWeb.pdf Ciullo, P.A (Ed.) (1996) Industrial minerals and their uses: a handbook and formulary Noyes Publications 640 p Mineral Data Publishing (2001) Tan - Mineral Data Publishing, version 1.2 Agnello V.N (2005) Bentonite, pyrophyllite and tan in the Republic of South Africa 2004 Report R46 / 2005 Tomaino G.P (2005) Tan and Pyrophyllite Mining Enginerring, 57(6):57 Mondo Minerals http://www.mondominerals.com 10 P H Harding, J C Berg (1997) The adhesion Promotion Mechanism of Organofunctional Silanes, University of Washington, 1025 – 1033 11 Mc Carthy E.F (2000) Tan Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 12 Bandford, A W., Aktas, Z., and Woodburn, E T (1998) Powder Technology, vol 98, pp 61-73 13 United States Geological Survey (2012), Mineral Commodity Summaries, January 2012 14 Luzenac Group, http://www.luzenac.com 15 Karger-Kocsis J 1999 Polypropylene: an a-z reference (Dordrecht: Kluwer) 16 Harutun G Karian 2003 Handbook of polypropylene and Composites (Marcel Dekker, Inc) 17 Mondo Minerals B.V ; Increased barrier properties of PE or PP sheets by using platy talc; Technical Bulletin 1302 18 Hattotuwa G.B Premalal, H Ismail, A Baharin (2002), Polymer Testing 21, p.833–839 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu 19 Velasco, J.I.; de Saja, J.A.; Martínez, A.B Fracture behaviour of untreated and silane-treatedtalc-filled polypropylene composites Fatigue Fract Eng Materi.Struct 1997, 20, 659–670 20 Pukánszky, B.; Belina, K.; Rockenbauer, A.; Maurer, F.H.J Effect of nucleation, filleranisotropy and orientation on the properties of PP composites Composites 1994, 25, 205–214 21 Zilhif, A.M.; Ragosta, G Mechanical properties of talc-polypropylene composites Mater Lett.1991, 11, 368–372 22 Tjong, S.C., Li, R.K.Y Mechanical properties and impact toughness of talcfilled betacrystallinephase polypropylene composites J Vinyl Additive Technol 1997, 3, 89–95 23 Shelesh-Nezhad, K.; Taghizadeh, A Shrinkage behaviour and mechanical performances of injection moulded polypropylene/talc composites Polym Eng Sci 2007, 47, 2124–2128 24 Leong, Y.W.; Abu Bakar, M.B.; Ishak, Z.A.M.; Ariffin, A.; Pukánszky, B J Appl Polym Sci 2004, 91, 3315–3326 25 Svehlova, V.; Poloucek, E Mechanical properties of talc-filled polypropylene: Influence of fillercontent, filler particle size and quality of dispersion Angew Makromol Chem 1994, 214,91–99 26 Wah, C.A.; Choong, L.Y.; Neon, G.S Effects of titanate coupling agent on rheologicalbehaviour, dispersion characteristics and mechanical properties of talc filled polypropylene Eur.Polym J 2000, 36, 789–801 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Thị Vân Anh [...]... khoáng vật này ngày càng trở nên quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là sử dụng làm chất độn gia cường trong công nghiệp cao su và chất dẻo.Talctrong các vật liệu polyme đã có nhiều ảnh hưởng tích cực đến các tính chất của vật liệu 1.1.2 Khoáng vật -chất độn cho vật liệu polyme [3-4] Hầu như tất cả các vật liệu polyme đều có chứa ít nhiều chất độn với nhiều mục đích khác nhau Trong vật liệu polyme... cường tính chất vật liệu có kích thước hạt trong khoảng 10 đến 100 nm (0,01 đến 0,1 µm), cải thiện đáng kể tính chất của sản phẩm e Tương tác pha giữa chất độn và chất nền Không kể đến hình dạng và kích thước của chất độn thì khả năng tiếp xúc giữa chất nền và các chất độn quyết định đến vai trò của chất độn Do đó, độ bền của hợp chất được cải thiện bằng cách “tẩm” chất nền lên chất độn và được cải thiện... phẩm biển đổi của phòng nghiên cứu vật liệu Polyme và Compozit, Viện Khoa học Vật liệu 2.2 Phƣơng pháp chế tạo mẫu nghiên cứu Vật liệu compozit polypropylen /talc được chế tạo bằng phương pháp trộn kín trên thiết bị Brabender Chi tiết thành phần các mẫu được trình bày trong bảng 2.2 Bảng 2.2 Thành phần các mẫu vật liệu polypropylen chứa các loại bột talc khác nhau: Hàm lƣợng PP Hàm lƣợng chất độn (% khối... Thị Vân Anh Đại học sư phạm Hà Nội 2 Viện Khoa học Vật liệu lại cao hơn mẫu PP /talc [18] Velasco và đồng nghiệp [19] đã nghiên cứu tính chất phá hủy của một nhóm vật liệu PP được gia cường bởi khoáng talc có và không có biến đổi bề mặt bằng hợp chất silan ở tốc độ biến dạng cao và thấp Trong thử nghiệm với tốc độ biến dạng cao, tất cả các mẫu vật liệu đều bị phá hủy trong trạng thái giòn trong khi... tích bề mặt), tăng tỷ lệ bề mặt (khe hở của các lỗ trống lớn hơn) và giảm sự phân bố kích thước hạt b Đặc trưng và cấu tạo khoáng chất Các đặc trưng của khoáng chất - những tính chất sẽ có những ảnh hưởng đến khả năng gia cường trong vật liệu của chất độn bao gồm các yếu tố chính: hình dạng, kích thước hạt, diện tích bề mặt và khả năng tương tác của chất độn với chất nền polyme Khóa luận tốt nghiệp Đoàn... định các tính chất của vật liệu 2.3.1 Ảnh kính hiển vi điện tử quét Bề mặt gẫy của mẫu vật liệu sau quá trình đo độ bền va đập được phủ một lớp platin mỏng bằng phương pháp bốc bay trong chân không Hình thái bề mặt gẫy của vật liệu được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), trên thiết bị JSM-6490 (JEOL-Nhật Bản) tại Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu (COMFA), Viện khoa học vật liệu Khóa... - Xử lý bề mặt chất độn cùng các chất trợ công nghệ: Quá trình xử lý bề mặt này sử dụng các hợp chất có hoặc không tạo ra liên kết với chất độn và không tạo ra liên kết với chất nền Nó chỉ hoạt động như một tác nhân thấm ướt để tạo lớp bề mặt kỵ nước trên chất độn và lớp phủ này tương thích hơn với chất nền polyme - Xử lý bề mặt làm tăng khả năng phân tán và chống kết tụ của chất độn và cho phép đưa... học Vật liệu kết tinh cũng được tăng cường (hình 1.8) Điều này dẫn đến sự đồng nhất của các tinh thể trên toàn bộ thể tích vật liệu dẫn đến độ cứng của nó cao hơn so với sản phẩm không chứa talc [17] Hình 1.8: Ảnh hưởng của khoáng talc đến nhiệt độ kết tinh của vật liệu Talc có độ dẫn nhiệt cao hơn đáng kể so với polyolefin Điều này dẫn đến sự truyền tải nhiệt nhanh hơn, cả nguồn nhiệt đưa vào và giải... tán, phân bố của talc bên trong polyme, tương tác pha giữa các hạt nền, tất cả đều có ảnh hưởng tới tính chất của polyolefin /talc Talc chưa xử lý bề mặt sẽ dẫn đến quá trình kết tụ khi được phối trộn với polyolefin, kết quả là độ phân bố thấp Bên cạnh đó, khả năng tương thích kém giữa bề mặt talc và PP dẫn đến độ bám dính bề mặt pha thấp kết quả tính chất cơ lý của vật liệu thấp Hattotuwa G.B và các cộng... chính của PP làm thay đổi một số tính chất của polyme.Thí dụ, nhóm metyl tham gia vào đối xứng phân tử nên làm tăng nhiệt độ nóng chảy.Trong trường hợp của PP izotactic có cấu trúc điều hòa nhiệt độ nóng chảy cao hơn PE 50ºC.Nhóm metyl bên cạnh ảnh hưởng đến bản chất hóa học của PP Cacbon bậc ba là vị trí dễ bị oxi hóa nên PP ít bền oxi hóa so với PE 1.3.3 Tính chất của polypropylen a .Tính chất vật lý Vật ... tài Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệupolypropylen /talc ’sẽ góp phần làm rõ ảnh hưởng bề mặt khoáng chất talc đến tính chất vật liệu sở polypropylen, từ khẳng định khả gia cường khoáng talc. .. đến tính chất vật liệu polypropylene Nhiệm vụ nghiên cứu  Chế tạo vật liệu compozit polypropylen /talc với hàm lượng loại bột khoáng talc khác  Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng khoáng talc đến tính. .. Khoáng talc biến đổi bề mặt sản phẩm biển đổi phòng nghiên cứu vật liệu Polyme Compozit, Viện Khoa học Vật liệu 2.2 Phƣơng pháp chế tạo mẫu nghiên cứu Vật liệu compozit polypropylen /talc chế tạo