Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa ABS và nanoclay

Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp M U Trong xu th phỏt trin ca thi i ngy bt c mt ngnh khoa hc k thut, cụng ngh sn xut no cng u quan trng c bit l cỏc ngnh khoa hc cụng ngh vt liu mi ang c phỏt trin mnh bi nú cú rt nhiu c im ti u phc v cuc sng S phỏt trin mnh m ca cụng nghip hin i dn ti nhu cu to ln v vic s dng cỏc vt liu cú tớnh nng c bit m cỏc vt liu truyn thng khụng cú c Vt liu compozit núi chung, polyme compozit núi riờng ó i v ỏp ng c yờu cu ú Tớnh cht c bit ca vt liu compozit l va bn, va nh li cú tớnh chng n mũn cao Bờn cnh ú vt liu compozit d ch to m cho phộp sn xut cỏc vt liu cú tớnh nng tt nh kh nng chu va p cao, chu c s mi mũn tt, h s gión n nht thp, bn mụi trng húa hc v t nhiờn Hin vt liu polyme compozit ó c ng dng nhiu lnh vc, t sn phm dõn dng cho n cụng nghip ụ tụ, giao thụng ti, hng khụng Trong nhng loi polyme thụng dng, ABS l hp cht polyme c s dng rng rói hin Tớnh cht c trng ca ABS l chu va p v dai, nhit gia cụng thp, ớt b nh hng bi cỏc iu kin gia cụng Hin nay, khoa hc cụng ngh nano l lnh vc ang thu hỳt s quan tõm ca cỏc nh khoa hc Vt liu nano bt ngun t kớch thc rt nh cú tỏc dng gia cng tớnh cht c lý, k thut cho vt liu to nờn nhng vt liu cú tớnh nng u vit Nanoclay l mt nhng cht ph gia ph bin hin nay, nú cú kh nng hp th nc ln, cú kh nng trng, kh nng phõn tỏn nn tt nờn c s dng ch to vt liu nanocompozit Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Tuy nhiờn vic nghiờn cu ch to v tớnh cht vt liu polyme nanocopozit nh hng cho vic ng dng nha ABS v nanoclay kinh t, k thut cha c quan tõm Trc tỡnh hỡnh ú, chỳng tụi chn ti: Nghiờn cu ch to v tớnh cht vt liu polyme nanocompozit trờn c s nha ABS v nanoclay thc hin khoỏ lun tt nghip i hc ca mỡnh Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp CHNG 1: TNG QUAN 1.1 GII THIU CHUNG V VT LIU COMPOZIT V NANOCOMPOZIT 1.1.1 Vt liu compozit Vt liu compozit l loi vt liu to thnh t hai vt liu tr nờn cú bn cht khỏc Vt liu to thnh cú c tớnh tri hn c tớnh ca tng vt liu thnh phn xột riờng r Ngi ta cú th nh ngha, vt liu compozit l vt liu gm nhiu pha khỏc kt hp li ú cú mt pha liờn tc l pha nn v pha cũn li l pha gia cng cú th dng si, ht, Trong thc t compozit phn ln l loi hai pha gm nn l pha liờn tc ton khi, ct l pha phõn tỏn Trong compozit nn úng vai trũ ch yu cỏc mt sau: liờn kt ton b cỏc phn t ct thnh mt compozit thng nht, to kh nng tin hnh cỏc phng phỏp gia cụng compozit thnh cỏc chi tit theo thit k v che ph, bo v ct trỏnh cỏc h hng cỏc tỏc ng hoỏ hc, c hc v mụi trng Ngoi nn phi nh v cú cao Ct úng vai trũ to bn v mụun n hi ( cng vng) cao cho compozit ng thi ct phi nh to bn riờng cao cho compozit [25] i vi compozit liờn kt tt gia nn v ct ti vựng ranh gii pha l yu t quan trng nht m bo cho s kt hp cỏc c tớnh tt ca hai pha trờn Tớnh cht ca compozit ph thuc vo bn cht ca nn, ct, kh nng liờn kt gia nn v ct v quỏ trỡnh cụng ngh sn xut 1.1.2 Phõn loi v c im ca vt liu compozit Nn ca compozit núi chung cú th c s dng t polyme, kim loi, gm v cỏc hn hp nhiu pha Nhng phm vi lun ny, chỳng tụi ch cp n compozit cú nn l polyme, polyme lm nn cho compozit cú th l cỏc loi nha nhit do, nha nhit rn, cỏc elastome v cỏc vt liu t Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp hp polyme (polyme blend) Trờn c s compozit cú nn l polyme ngi ta cú th phõn loi compozit theo c im cu trỳc ca ct ht, compozit ct si v compozit cu trỳc Compozit ct ht Compozit ct ht l s hoỏ bn ca nú cú c l nh s cn tr bin dng ca nn vựng lõn cn vi ht ct s chốn ộp Tu thuc theo c tớnh phõn b ca ht nn m quy tc kt hp cho mụun n hi ca compozit ph thuc vo t l th tớch ca ht v nn, mụ un n hi ca nn v mụ un n hi ca ht Ngi ta cú th a cỏc ht vi vai trũ l cht n vo polyme ci thin bn, tớnh chu mi mũn, n nh kớch thc, chu nhit Cỏc ht n thng l bt thch anh, bt thu tinh, bt nh, ụxit nhụm, t sột, Compozit ct si Compozit ct si l loi compozit kt cu quan trng nht vỡ nú cú bn riờng v mụ un n hi riờng cao Tớnh cht ca compozit ct si ph thuc vo s phõn b v nh hng si cng nh kớch thc v hỡnh dng ca si Tuy nhiờn iu m ngi ta quan tõm hn c cú nh hng n c tớnh ca compozit ct si l yu t hỡnh hc ca si (chiu di v ng kớnh ca si), bi vỡ iu quan trng nht i vi compozit kt cu ct si l phi cú cu trỳc cho ti trng t vo compozit phi c dn vo si l pha cú bn cao, nu trung vo nn l pha kộm bn hn s dn n phỏ hy pha ny mt cỏch nhanh chúng, hay núi khỏc i c tớnh ca compozit ph thuc vo mc truyn ti trng t nn vo si Nhng loi si c dựng ch to compozit ct si l si thu tinh, si cỏc bon, si polyme v si kim loi Ngoi ngi ta cũn dựng hai hay nhiu loi si cựng mt nn (ct si pha) Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Compozit cu trỳc Compozit cu trỳc l loi bỏn thnh phm dng tm nhiu lp c to thnh bng cỏch kt hp cỏc vt liu ng nht vi compozit theo nhng phng ỏn cu trỳc khỏc Do ú tớnh cht compozit to thnh khụng nhng ph thuc vo tớnh cht cỏc vt liu thnh phn m cũn c vo thit k hỡnh hc ca chỳng kt cu Compozit cu trỳc thng dựng hai loi: loi lp v tm xen k Trong ú compozit loi lp c lm bi cỏc lp cú bn d hng cao (nh g, compozit ct si liờn tc thng hng), c sp xp cho phng cú bn cao nht ca cỏc lp v c ộp kt dớnh vi Loi tm xen k gm ba lp, ú hai lp mt c ch to t vt liu cú bn hay vng cng cao (nh hp kim nhụm, titan, thộp) v compozit dng lp cú chc nng chu ti trng theo phng song song vi mt tm Lp gia cú hai chc nng: ngn cỏch lp hai bờn v chng bin dng theo phng vuụng gúc to cng vng v trỏnh cong vờnh Vt liu lm lừi cú th l polyme xp, cao su nhõn to, cht kt dớnh vụ c, g nh hoc cú cu trỳc t ong 1.1.3 Vt liu nanocompozit Vi s phỏt trin ca kinh t, k thut hin nay, cụng ngh nano ang trn qua tt c cỏc lnh vc ca khoa hc v cụng ngh Khoa hc v cụng ngh nano ó cú nhiu nh hng hn nhiu lnh vc nh: y dc, cụng ngh sinh hc, cụng ngh vt liu mi, cụng ngh tin hc, Cụng ngh nano c hiu l k thut s dng ht t 0,1 n 100 nanomet to s bin i hon ton hp lý ca vt liu hiu ng kớch thớch lng t Vt liu polyme nanocompozit cú nn l cỏc polyme v ct l cỏc ht khoỏng thiờn nhiờn hoc cỏc ht tng hp nhõn to cú kớch thc ht 1100 nm ( kớch c nanomet) [26, 16] Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Nn s dng ch to polyme nanocompozit rt a dng, phong phỳ bao gm c nha nhit v nha nhit rn, thng l: nha polyetilen (PE), nha polypropilen (PP), nha polyeste,Nhng khúa lun ny ch cp n nn l vt liu polyme Khoỏng thiờn nhiờn: ch yu l t sột l cỏc ht silica cú cu to dng lp nh montmorillonit, vermicullit, flourominca, bentonit kim tớnh cng nh cỏc ht graphit Cỏc ht nhõn to: cỏc tinh th nh silica, CdS, PbS, CaCO3 bt than 1.1.3.1 Phõn loi Tu theo cỏch thc phõn b hay dng tn ti ca nanoclay nn polyme m ngi ta chia vt liu polyme/clay nanocompozit thnh loi: dng xen lp, dng thụng thng v dng tỏch lp (hỡnh 1) Dng xen lp (intercalated polymer/clay nanocomposite) Clay polyme/clay nanocompozit cũn cu trỳc lp nh cha kt hp vi polyme Cỏc phõn t polyme c chốn vo gia cỏc lp clay v khong cỏch gia cỏc lp c tng lờn Dng thụng thng (conventional polymer/clay nanocomposite) Polyme khụng an xen gia cỏc lp silicat, ú khoỏng sột úng vai trũ nh mt cht n Dng ny cú tớnh cht c hc khụng tt so vi dng xen lp Dng tỏch lp (exfoliated polymer/clay nanocomposite) Cỏc lp clay c tỏch hon ton v phõn tỏn u nn polyme iu ny lm cho tng tỏc gia pha nn v pha gia cng trng hp ny l tt nht Hin tng tỏch lp xy hm lng clay nh v tng tỏc tt vi nn polyme Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Nano khoáng sét Monome Nanocompozit xen lớp Compozit thông thường Nanocompozit tách lớp Hình 1: Ba cấu trúc lý tưởng vật liệu polyme khoáng sét nanocompozit [26] 1.1.3.2 c im ca vt liu polyme nanocompozit Vi pha phõn tỏn l cỏc loi bt cú kớch thc nano rt nh nờn chỳng phõn tỏn rt tt vo polyme, to cỏc liờn kt mc phõn t gia cỏc pha vi cho nờn c ch khỏc hn vi compozit thụng thng Cỏc phn t nh phõn tỏn tt vo cỏc pha nn, di tỏc dng ca lc bờn ngoi tỏc ng vo nn s chu ton b ti trng, cỏc phn t nh mn phõn tỏn úng vai trũ hóm lch, lm tng bn ca vt liu ng thi lm cho vt liu cng n nh nhit cao Do kớch thc nh mc phõn t nờn kt hp vi cỏc pha nn cú th to cỏc liờn kt vt lý nhng tng ng vi liờn kt hoỏ hc, vỡ th cho phộp to cỏc vt liu cú nhiu tớnh cht mi, vớ d nh to cỏc polyme dn cú nhiu ng dng thc t Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Vt liu cú kớch thc nh nờn cú th phõn tỏn pha nn to cu trỳc rt c, ú cú kh nng dựng lm vt bo v theo c ch barie rt tt Túm li, nh kớch thc rt nh ca cỏc ht phõn tỏn pha nn ca vt liu nanocompozit cho nờn cú th to cỏc vt liu cú cỏc tớnh cht ni tri hn so vi cỏc vt liu thụng thng 1.1.3.3 Cỏc phng phỏp ch to Hin cú phng phỏp chớnh ch to vt liu polyme nanocompozit: + Trựng hp In-situ + Trn hp núng chy + Phng phỏp chốn lp dung dch 1.1.3.3.1 Trựng hp In-situ õy l phng phỏp m giai on u tiờn cỏc ht nanoclay c phõn tỏn monome Giai on ny ph thuc vo s phõn cc ca monome, cỏch x lý b mt cng nh nhit v thi gian Sau ú, hn hp ny c mo nh cht u hay cht xỳc tỏc, nhit hay bc x Cui cựng hn hp c trựng hp to thnh vt liu polyme/clay nanocompozit Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Cht u Monome Trng Trựng hp Nanocompozit Clay Hỡnh 2: S phng phỏp In- situ Phng phỏp ny b hn ch phi dựng dung mụi thớch hp 1.1.3.3.2 Trn hp núng chy S tng tỏc gia nanoclay v nn polyme (nha nhit do) xy quỏ trỡnh trn Khi polyme v clay c gia nhit n nhit ln hn nhit hoỏ thu tinh ca polyme, cỏc mch polyme cú th an xen vo nhng khong trng ca nanoclay Nha nhit Trn hp Gia nhit Nanocompozit Clay Hỡnh3: S phng phỏp trn hp núng chy Nguyễn Thị Thu Ngọc K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp u im ca phng phỏp trn hp núng chy: + Tin hnh khỏ n gin + Thớch hp cho cỏc loi nha nhit do quỏ trỡnh núng chy khụng lm nh hng n tớnh cht ca nú + Khụng gõy ụ nhim mụi trng khụng dựng dung mụi 1.1.3.3.3 Phng phỏp chốn lp dung dch Trong phng phỏp ny, clay c cho vo dung dch polyme v c khuy trn mnh Cỏc phn t dung mụi s chui vo gia cỏc lp clay trng lờn, tc l lm tng khong cỏch gia cỏc lp clay cho cỏc phõn t polyme chui vo Sau ú lm bay hi dung mụi thu c vt liu polyme clay nannocompozit Cỏc dung mụi thng dựng l nc, clorofom, xylen, Polyme Dung mụi Dung mụi Trng Xen vo Bay hi Clay Nanocompozit Hỡnh 4: S phng phỏp chốn lp dung dch u im ca phng phỏp ny l khụng phi bin tớnh clay, dung mụi õy úng vai trũ nh mui amụni lm gim tng tỏc gia cỏc lp clay, nhng cú nhc im l khú ỏp dng cụng nghip v s dng tn kộm dung mụi cng nh lm ụ nhim mụi trng nh hng ti sc kho ngi Nguyễn Thị Thu Ngọc 10 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp - in tr sut mt ( s ) v in tr sut ( v ) c o trờn thit b TR-8410 (Takeda Riken- Nht Bn) theo tiờu chun ASTM D257, ỏp lc b mt 100g/cm3 to tip xỳc tt, s dng dũng in mt chiu, in ỏp 100v Nguyễn Thị Thu Ngọc 37 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp CHNG 3: KT QU V THO LUN 3.1 NH HNG CA HM LNG NANOCLAY N TNH CHT C Lí CA VT LIU Hm lng cht n gia cng núi chung cho vo ABS cú nh hng rt ln ti tớnh nng c lý ca vt liu thu c i vi mi loi n gia cng cú mt hm lng ti u nht nh, nu hm lng nh hn hoc ln hn u lm gim tớnh nng c lý ca vt liu thu c xỏc nh c hm lng nanoclay ti u, chỳng tụi kho sỏt nh hng hm lng nanoclay n tớnh cht c lý ca vt liu Nhng kt qu nghiờn cu c trỡnh by hỡnh di õy bn kộo t (MPa) 60 50 40 30 20 10 0 10 Hm lng clay (%) Hỡnh 11: nh hng ca hm lng nanoclay ti bn kộo t ca vt liu Nguyễn Thị Thu Ngọc 38 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp gión di t (%) 3.5 2.5 1.5 0.5 0 10 Hm lng clay (%) Hỡnh12: nh hng ca hm lng clay n gión di t ca vt liu bn va p (kJ/m2) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 hm lng clay (%) Hỡnh 13: nh hng ca hm lng nanoclay ti bn va p ca vt liu Nguyễn Thị Thu Ngọc 39 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp 90 bn un (MPa) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 Hm lng clay (%) Hỡnh 14: nh hng ca hm lng clay n bn un ca vt liu Cỏc kt qu trờn cho thy, vt liu nha ABS c bin tớnh mt lng nh nanoclay (2%), tớnh cht c lý ca vt liu u tng m c bit l bn kộo t (tng t 43,50 MPa lờn 56,23 MPa) Khi hm lng nanoclay tip tc tng thỡ cỏc tớnh cht ny u cú xu hng gim Nh vy cho thy hm lng nanoclay ti u t tớnh cht c lý tt nht l 2% iu ny cú th gii thớch nanoclay cú kớch thc nh, din tớch b mt ln nờn hm lng nh, chỳng phõn tỏn rt tt nn ABS to cỏc liờn kt vt lý nhng tng ng vi liờn kt húa hc Vỡ vy to vt liu cú nhng tớnh cht u vit mi Tuy nhiờn hm lng ny ln hn hm lng ti u, chỳng s hp li vi to pha riờng, gõy cn tr tng tỏc gia clay v nha dn n tớnh cht c lý ca vt liu b suy gim Cn c vo cỏc kt qu trờn, chỳng tụi chn hm lng nanoclay l 2% nghiờn cu tip Nguyễn Thị Thu Ngọc 40 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp 3.2 NGHIấN CU KH NNG BN NHIT CA VT LIU ABS/CLAY NANOCOMPOZIT tip tc ỏnh giỏ tỏc ng ca quỏ trỡnh bin tớnh ti tớnh cht ca vt liu ABS, chỳng tụi nghiờn cu quỏ trỡnh phõn hy nhit ca mt s mu vt liu tiờu biu bng phng phỏp phõn tớch nhit trng lng Kt qu nghiờn cu c trỡnh by trờn hỡnh v bng di õy Figure: 15/09/2010 Experiment: ABS Procedure: 30 > 800C (10 C.min-1) (Zone 2) Atmosphere:Air Mass (mg): 12.81 Crucible: PT 100 àl Labsys TG d TG/%/min TG/% 40 100 80 20 60 -30 Peak :438.81 C 40 20 -60 -20 -20 -40 -40 Mass variation : -99.46 % -60 -90 -80 -60 -100 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /C Hỡnh 15: Gin TGA mu nha ABS Nguyễn Thị Thu Ngọc 41 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Figure: 15/09/2010 Khoá Luận tốt nghiệp Experiment: ABS/2%clay Procedure: 30 > 800C (10 C.min-1) (Zone 2) Crucible: PT 100 àl Atmosphere:Air Mass (mg): 13.41 Labsys TG d TG/%/min TG/% 40 100 80 -20 20 60 Peak :442.24 C 40 -40 20 -60 -20 -20 -40 -80 -40 Mass variation : -98.27 % -60 -80 -100 -60 -100 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /C Hỡnh 16: Gin TGA mu vt liu ABS/2%clay nanocompozit Figure: 12/02/2010 Experiment: Mau ABS-7%clay Procedure: RT > 700C (10 C.min-1) (Zone 2) Crucible: PT 100 àl Atmosphere:Air Mass (mg): 10.3 Labsys TG TG/% 160 dTG/%/min 40 140 -10 120 35 30 100 -20 25 20 Peak :433.39 C 80 15 -30 60 10 40 -40 20 -5 -50 -20 -15 Mass variation: -92.71 % -60 -40 -10 -20 -25 -60 -70 -80 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 -30 -35 Furnace temperature /C Hỡnh 17: Gin TGA mu vt liu ABS/7%clay nanocompozit Nguyễn Thị Thu Ngọc 42 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Bng 2: Nhit bt u phõn hu v tn hao trng lng ca vt liu Tớnh cht Nhit bt Nhit phõn Tn hao u phõn hy hy mnh nht lng n 700oC (oC) (oC) (%) ABS 308,2 438,81 99,46 ABS/2%clay 314,3 442,24 98,27 ABS/7%clay 321,1 433,39 92,71 Mu T biu v kt qu túm tt c trỡnh by bng cho thy rng, cho thờm nanoclay vo nha ABS thỡ bn nhit ca vt liu ó c ci thin ỏng k mu vt liu ABS khụng cú nanoclay, nhit bt u phõn hu l 308,2 C Khi hm lng nanoclay tng (2%, 7%) thỡ nhit bt u phõn hu tng lờn tng ng l 314,3 C v 321,1C i vi mu ABS cha 2% nanoclay cú nhit phõn hy mnh nht l 442,24 oC, cao hn mu vt liu ABS v ABS cha 7% nanoclay Khi hm lng nanoclay tng thỡ tn hao lng ca vt liu gim iu ny cú th gii thớch vi hm lng nanoclay 2%, nanoclay cú tng tỏc v phõn tỏn tt ABS lm cho cu trỳc ca vt liu cht ch v bn vng hn, vy ó lm tng kh nng bn nhit nhit ca vt liu 3.3 NGHIấN CU TNH CHT IN CA VT LIU ABS/CLAY NANOCOMPOZIT Nhng kt qu nghiờn cu nh hng hm lng nanoclay ti tớnh cht c lý v bn nhit ca vt liu ABS/clay nanocompozit trờn cho thy rng, cựng iu kin ch to, vt liu ABS vi 2% nanoclay cú tớnh cht tt nht Vỡ vy, phn nghiờn cu tớnh cht in chỳng tụi ch kho sỏt mu Nguyễn Thị Thu Ngọc 43 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp vt liu ABS/clay nanocompozit vi 2% nanoclay v mu i chng l ABS gc Nhng kt qu kho sỏt thu c, c trỡnh by bng di õy Bng 3: Tớnh cht in ca vt liu trờn c s ABS Tớnh cht Ký hiu n v ABS ABS/clay nanocompozit Hng s in mụi - 2,93 2,76 in tr sut mt s 1,2.1013 9,2.1013 in tr sut v .m 1,8.1013 1,3.1014 in ỏp ỏnh thng Et kV/mm 37 38,9 Nhn thy rng tớnh cht cỏch in ca vt liu ABS/clay nanocompozit cao hn hn so vi ABS iu ny cú th gii thớch s cú mt ca nanoclay cú kớch thc nh, phõn tỏn tt nn ABS lm cho vt liu cú cu trỳc cht ch hn, tng kh nng che chn cho vt liu Nh vy hi nc khụng khớ khụng th xen vo c bờn vt liu, dn n lm tng kh nng cỏch in cho vt liu 3.4 NGHIấN CU CU TRC CA VT LIU ABS/CLAY NANOCOMPOZIT 3.4.1 Phng phỏp kớnh hin vi in t quột trng phỏt x (FESEM) ỏnh giỏ mt cỏch y v s phõn b ca nanoclay nn ABS, chỳng tụi nghiờn cu cu trỳc hỡnh thỏi ca vt liu nanocompozit trờn c s ABS v nanoclay bng kớnh hin vi in t quột trng phỏt x Hỡnh di õy l nh chp bng kớnh hin vi in t quột trng phỏt x(FESEM) ca mu vt liu ABS/2% clay nanocompozit Nguyễn Thị Thu Ngọc 44 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Hỡnh 18: nh FESEM ca vt liu ABS/2% clay nanocompozit Nhn thy rng, nanoclay c phõn tỏn khỏ u n nn ABS Kớch thc ca cỏc ht nanoclay c khong mt vi chc nanomột Nhỡn chung vi thit b kớnh hin vi in t quột ch cú th quan sỏt c cỏc ht clay phõn tỏn m cha thy c cú s tỏch lp hay khụng Vỡ vy nghiờn cu tip cu trỳc ca vt liu, chỳng tụi tip tc dựng phng phỏp nhiu x tia X 3.4.2 Phng phỏp nhiu x tia X (XRD) Trong nghiờn cu ny, chỳng tụi s dng phng phỏp trn núng chy a nanoclay vo nha ABS õy l phng phỏp cho phộp a cỏc mch polyme xõm nhp mt phn hay hon ton vo gia cỏc lp ca nanoclay v cỏc mch polyme ny cú th phỏ v tớnh trt t ca cỏc lp ca nanoclay Cu trỳc ca nanoclay mng nn polyme c kho sỏt bng phng phỏp nhiu x tia X (XRD) Cỏc kt qu kho sỏt nhiu x tia X ca nanoclay v ca ABS/clay nanocompozit c trỡnh by trờn cỏc hỡnh sau Nguyễn Thị Thu Ngọc 45 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Hỡnh 19: Gin nhiu x tia X ca nanoclay Hỡnh 20: Gin nhiu x tia X ca ABS/clay nanocompozit Nguyễn Thị Thu Ngọc 46 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp T hỡnh 19 cho thy rừ pic phn x (001) ca nanoclay xut hin ti gúc = 3,76o vi khong cỏch c s d=2,375 nm Vi khong cỏch c s ny, cỏc lp ca nano khoỏng sột ban u trng thỏi trt t Sau c a vo nn nha ABS, khong cỏch c s ca nanoclay tng lờn 3,372 nm vi gúc phn x = 2,38o (hỡnh 20) Kt qu ny cho thy rng, cu trỳc cỏc lp ca nanoclay ó b thay i v chuyn thnh cu trỳc xen lp (intercalation) mng nn nha Nh vy cú th núi vi phng phỏp ch to vt liu bng phng phỏp trn núng chy mỏy trn kớn ó to c vt liu ABS/clay nanocompozit Chớnh vỡ vy m hu ht tớnh nng c lý ca vt liu tng lờn ỏng k Nguyễn Thị Thu Ngọc 47 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp KT LUN T nhng kt qu nghiờn cu thu c cho thy rng: Bng phng phỏp núng chy nhit 185oC, tc trn 80 vũng/phỳt, thi gian phỳt ó ch to thnh cụng vt liu ABS/clay nanocompozit Nghiờn cu nh hng ca hm lng nanoclay ti tớnh cht c lý ca vt liu cho thy hm lng nanoclay ti u l 2% Vt liu ABS/2%clay cú cỏc tớnh cht c lý k thut tt hn cỏc t l khỏc + bn kộo t: 56,23 MPa + dón di t: 3,8% + bn va p: 87,1 kJ/m2 + bn un: 79,8 MPa + Nhit bt u phõn hy: 314,3oC + Nhit phõn hy mnh nht: 442,24oC Nhng kt qu phõn tớch cu trỳc hỡnh thỏi bng kớnh hin vi in t quột trng phỏt x (FESEM), cng nh nhiu x tia X (XRD) ó chng minh vt liu ABS/2%clay nanocompozit cú cu trỳc dng xen lp v vy lm tng tớnh cht c hc cng nh bn nhit v kh nng cỏch in ca vt liu trờn c s nha ABS Vt liu ABS/2% clay nanocompozit cú tớnh nng c lý, bn nhit v kh nng cỏch in vt tri so vi vt liu ABS, vt liu ny cú kh nng ng dng cỏc lnh vc ch to mỏy (v mỏy múc, thit b v dng c gia ỡnh) vad c bit k thut in lm cỏc v mỏy, hp bo v cụng t Nguyễn Thị Thu Ngọc 48 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp TI LIU THAM KHO Ting Vit Bựi Chng, Trn Hi Ninh, Trn Khỏnh Duy, Nghiờn cu ch to vt liu polyamit 6/clay nanocompozit bng phng phỏp núng chỏy, Tp Húa hc, T 42, s 4, tr 488-491, (2004) Bựi Chng, V Minh c, Nghiờn cu tớnh cht c hc v nhit ca vt liu polypropylen-nanoclay compozit, Tp Húa hc, T 43, s 6, tr 730-734, (2005) o Th Minh, Hong Tun Hng, Quang Khỏng, Nguyn Vn Hi, Ch to nanocompozit trờn c s cao su nhit polyvinylclorua/cao su butadien acrylnitril v nanoclay bng phng phỏp lu húa ng, Tp Húa hc, T 45, s 5, tr 590-594, (2007) Quang Huy, úng gúp vo vic nghiờn cu phng phỏp phõn tớch Dioxin v kh nng hp ph nc bng sột Bentonit Di Linh, Lun ỏn phú tin s, Chuyờn ngnh Hoỏ Hu c, Khoa Hoỏ, HTH, (1991) Lờ Bỡnh, Kiu Cụng c, Tp Kinh t a cht v Nguyờn liu khoỏng, (1998) Lờ Xuõn Hin, Nguyn Th Vit Triu, Nghiờn cu ch to cht mng trờn c s cao su thiờn nhiờn v du thc vt epoxy hoỏ, Tuyn bỏo cỏo Hi ngh Hoỏ hc ton quc ln th 3, Hi Hoỏ hc Vit Nam, T 1, tr.347-350, ( 1998) Thỏi Hong, Nguyn Thc Kim, Quang Thm, Nguyn Tin Dng, Nguyn Th Anh, Kh nng chy nht, cu trỳc v tớnh cht c lý ca vt liu compozit Polyvinyl clorua/nanoclay, Tp Khoa hc v Cụng ngh, T 4, s 2, tr 18-23, (2006) Nguyễn Thị Thu Ngọc 49 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp GS TSKH T Mc, Phng phỏp ph nghim nghiờn cu cu trỳc phõn t, NXB KHTN, (2003) Trn Vn Nhõn, Hoỏ Lý Tp 2, Nh xut bn Giỏo dc, (1997) Ting Anh 10 Adams, M E., Buckley, D J., Colborn, R E., England, W P., and Schissel, DN Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Polymers, United Kingdom: Rapra Preview Reports, p 3-4, (1993) 11 Bach, H C and Knorr, R.S, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 1, John Wiley & Sons, p 388-423, (1989) 12 Brisimitzakis, A C Styrenic Resins, In Modern Plastic Magazine ed Encyclopedia Handbook, United States of America : McGraw-Hill, Inc p.52-53, (1994) 13 Chang, F C Compatibilized Thermoplastic Blends, In Olagoke Olabisi Handbook of Thermoplastics, New York: Marcel Dekker, Inc, p 491523 (1997) 14 Freedonia Industry Study, Engineered Plastics, U.S.A: CEH Marketing Research Report, p 2-3, (2002) 15 Glenn, B., Hilton and Cathleen, A J, Acrylonitrile Butadiene-Styrene, In James, M Margolis ed Engineering Thermoplastics Properties and Applications New York : Marcel Dekker Inc, p 335-371, (1985) 16 M Arroyo, Organo-Montmorrillonite as substitue of carbon black in natural rubber compounds, Polymer, Vol 44, p 2447-2453, ( 2003) 17 Moh Ching Oliver Chang, Benny, D, Trishna Ray-chaudhuri, Liqing L Sun, and Russell P Wong, Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) Nguyễn Thị Thu Ngọc 50 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khoá Luận tốt nghiệp Polymers, In Olagoke Olabisi, Handbook of Thermoplastics, New York: Marcel Dekker, Inc, p.135-160, (1997) 18 Nanotechnology: The Technology for the 21st Centery, Vol II The Full Report, Bangkok, Thailand, August, (2002) 19 Norbert, M B (Ed), Mechanical Properties of Polymers, New Jersey: Wiley Interscience, p.175-222, (1971) 20 Pỏl, G and Macskỏsy, H Plastics, Their Behaviour in Fibres New York: Elsevier Science Publishers, p 56-60, (1991) 21 Pillichody, C T and Kelly, P DAcrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) In Rubin, I I, Handbook of Plastic Materials and Technology, USA: John Wiley & Sons, p 25-42, (1990) 22 P.L Teh, Z.A Mohd Isak, Effects of epoxidized natural rubber as a compatibilizer in melt compounded rubber-organoclay nanocomposite, European Polymer Joirnal, Vol 40, p 2513-2521, (2003) 23 Svec, P., Rosik, L., Horak, R Z and Vecerka, F Styrene-Based Plastics and Their Modification, London : Ellis Horwood, p.145-161, (1990) 24 Uhlmann, J G., Oelberg, J D., Sikkema, K D and Nelb, R G, Effect of Flame Retardant Structure and Properties on ABS Performance. Plastic Compounding, Vol 3, p 38-46, (1993) 25 Vigo-kinzig, Composite applications the role of matrix fiber and interface, VHC Publisher Inc, p 3-30, (1992) 26 Xavier Kornmann, Synthesis and characterisation of Thermoset clay nanocomposites, Lulea Tekniska Universite Nguyễn Thị Thu Ngọc 51 K33B Sư phạm Hóa học [...]... trung vo nghiờn cu ch to polyme nanocompozit: polyamit-6 /nanoclay [1], PP /nanoclay [2], PVC /nanoclay [7], PVC/NBR /nanoclay [3], 1.2 NHA ABS 1.2.1 Lch s phỏt trin ca nha ABS Tờn ABS c bt ngun t ký t u tiờn ca ba monome cu thnh l acrylonitril, butadien v styren ABS khụng phi l mt polyme ba cu t ngu nhiờn ca acrylonitril (SAN) Cỏc polyme ABS cú tm quan trng trong cụng nghip l h polyme 2 pha cha cỏc ht... Trong vt liu polyme/ clay nanocompozit, cỏc phõn t polyme c bao bc bi cỏc lp clay, cỏc lp ny úng vai trũ ngn cn s khuych tỏn ca oxy cn thit cho quỏ trỡnh chỏy ca polyme Mt khỏc, cỏc lp clay cú vai trũ gi nhit v cn tr s thoỏt sn phm d bay hi khi polyme chỏy 1.1.3.4.3 Kh nng phõn hu sinh hc Polyme trong vt liu polyme/ clay nanocompozit cú kh nng phõn hu sinh hc tt hn so vi polyme khụng gia cng bng nanoclay. .. ny lm cho ABS cú kh nng ng dng trong c cỏc ng dng dõn dng cng nh trong lnh vc t ng 1.2.7.3 ABS chng chỏy ABS tiờu chun c coi l polyme chỏy chm ABS cú th c bin i bng cỏc ph gia cú gc halogen ỏp ng cỏc yờu cu chng chỏy Loi ABS chng chỏy ny cú tớnh cht tng t nh loi ABS cú kh nng chu va p trung bỡnh Loi ABS cú bn un cao v c ci thin kh nng n nh ỏnh sỏng cng cú kh nng bn chỏy Ngoi ra nhiu t hp ABS/ PVC cng... ca ABS khi gia tng hm lng cao su 1.2.4.1 Tớnh cht c hc Tớnh dai ca vt liu ABS l tớnh cht u tiờn m ngi tiờu dựng la chn ABS cho cỏc ng dng ca nú bn va p ca ABS c o theo tiờu chun ASTM D256A Da vo bn va p ngi ta chia ABS ra thnh cỏc loi cú bn va p trung bỡnh, cao v siờu cao Thờm vo ú ABS cú kh nng bn va p nhit thng khỏ tt v vn cú kh nng chu va p ỏng k iu kin nhit rt thp [23] Kh nng ny giỳp ABS. .. gi cho rng ú l do vai trũ xỳc tỏc phn ng phõn hu polyme ca clay hu c 1.1.3.4.4 Tớnh cht che chn Tớnh cht ny cú c l do s phõn tỏn tt v tng tỏc mnh ca clay trong nn polyme Tớnh cht ny khin vt liu polyme/ clay nanocompozit cú ng dng ln trong lnh vc bao gúi cho thc phm v dc phm 1.1.3.5 ng dng ca vt liu polyme/ clay nanocompozit Nh cỏc tớnh cht trờn m vt liu nanocompozit c ng dng trong hu ht cỏc lnh vc nh:... khong 3,11 t USD ABS cú t l tiờu th ln nht khong 29% so vi cỏc loi nha khỏc [14] Nhu cu cht do k thut nm 2001 Loi khỏc 6% ABS 29% Polycacbonat 24% Nylon 21% Polyaxetat 5% Polyphenyl oxit 6% Themorplastic polyeste 9% Hỡnh 5: Nhu cu cht do k thut nm 2001 [14] 1.2.2 c im cu to Mỗi một monome butadien, styren và acrylonitril đều là thành phần quan trọng của ABS Một mắt xích ABS có công thức cấu tạo như sau:... ng cacbon, vt liu nano t, vt liu nano quang t, vt liu nano polyme, nanocompozit, vt liu nano vụ c cho hp th v xỳc tỏc, xỏc nh tớnh cht vt lý ca vt liu nano Trong hng nghiờn cu v vt liu polyme Nguyễn Thị Thu Ngọc 14 K33B Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoá Luận tốt nghiệp nanocompozit, ti nghiờn cu khoa hc cp Nh nc u tiờn v polyme/ clay nanocompozit do GS.TSKH Quỏch ng Triu ch trỡ (nm 2003) ó nghiờn... 1.2.6.2 Hn ch ca ABS - Kh nng bn hoỏ cht b hn ch i vi hydrocacbon, axit v kim nng cao - Phn ln ABS u c - Cỏc tớnh cht in khụng ni bt tuy nhiờn nú thớch hp vi hu ht cỏc ng dng - D chỏy 1.2.7 Mt vi loi ABS in hỡnh 1.2.7.1 ABS cú kh nng chu nhit cao ABS chu nhit cao c sn xut bng cỏch nõng cao khi lng phõn t v hm lng ca acrylonitril trong khi gim s cú mt ca cao su Ht ht quỏ trỡnh sn xut loi ABS ny u s dng... polybutadien (hoc mt copolyme butadien) v nn copolyme ca styren v acrylonitril (SAN) Cỏc ht cao su c ghộp vi styren v acrylonitril ci thin tớnh tng hp ca chỳng vi nn c ra i ln u tiờn vo nm 1940 ABS l mt polyme m nhu cu ca nú tng theo tng nm v tr thnh nha nhit do k tht c s dng nhiu nht trờn th gii Nm 1982 mc tiờu th nha ABS cỏc nc phng tõy l khong 0,3 n 1,5kg/ngi [23] Ch riờng M nhu cu v nha ABS ó vt quỏ 1,2... Sư phạm Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoá Luận tốt nghiệp CHNG 2: THC NGHIM 2.1 MC TIấU NGHIấN CU Ch to ra c vt liu ABS/ clay nanocompozit cú tớnh nng c lý, k thut tt ỏp ng yờu cu ng dng trong k thut in 2.2 NI DUNG NGHIấN CU Ch to vt liu ABS/ nanoclay nanocompozit vi cỏc t l khỏc nhau ca nanoclay tỡm ra t l ti u (thụng qua kho sỏt cỏc tớnh nng c lý) Nghiờn cu cu trỳc vt liu bng kớnh hin vi in t quột ... vo nghiờn cu ch to polyme nanocompozit: polyamit-6 /nanoclay [1], PP /nanoclay [2], PVC /nanoclay [7], PVC/NBR /nanoclay [3], 1.2 NHA ABS 1.2.1 Lch s phỏt trin ca nha ABS Tờn ABS c bt ngun t ký... vt liu ABS/ clay nanocompozit vi 2% nanoclay v mu i chng l ABS gc Nhng kt qu kho sỏt thu c, c trỡnh by bng di õy Bng 3: Tớnh cht in ca vt liu trờn c s ABS Tớnh cht Ký hiu n v ABS ABS/clay nanocompozit. .. styren ABS khụng phi l mt polyme ba cu t ngu nhiờn ca acrylonitril (SAN) Cỏc polyme ABS cú tm quan trng cụng nghip l h polyme pha cha cỏc ht cao su polybutadien (hoc mt copolyme butadien) v nn copolyme