Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit mica PP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC ****** DƯƠNG THỊ HOA NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT MICA/PP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: HÓA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGÔ KẾ THẾ HÀ NỘI - 2011 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 Khoa học Công nghệ Việt Nam Em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Ngô Kế Thế Viện Khoa Học Vật Liệu – Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn em suốt trình thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy Phòng nghiên cứu Vật liệu polime compozit bảo giúp đỡ em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa hóa học trường ĐHSP 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 qua tâm Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2011 Sinh viên DƯƠNG THỊ HOA Khóa luận tốt nghiệp ii Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các kết nghiên cứu, số liệu trình bày khóa luận hoàn toàn trung thực không trùng với kết tác giả khác Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Dương Thị Hoa Khóa luận tốt nghiệp iii Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục bảng hình Mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tìm hiểu khoáng mica 1.1.1 Lịch sử phát triển khoáng mica 1.1.2 Cấu trúc tinh thể khoáng mica 1.1.3 Tính chất 1.1.3.1 Hình thái mica ảnh hưởng 1.1.3.2 Tỷ lệ bề mặt ảnh hưởng 1.1.3.3 Màu sắc ảnh hưởng 10 1.1.3.4 Các tính chất quan trọng khác mica .11 1.1.4 Ứng dụng 11 1.2 Tìm hiểu nhựa polypropylen 14 1.2.1 Lịch sử phát triển 14 1.2.2 Thành phần cấu trúc 16 1.2.2.1 Phương pháp điều chế 16 1.2.2.2 Cấu trúc 18 1.2.3 Tính chất polypropylen 19 1.2.3.1 Tính chất vật lý 19 1.2.3.2 Tính chất hoá học 21 1.2.4 Ứng dụng 21 1.3 Khả gia cường polyme khoáng mica 22 Khóa luận tốt nghiệp iv Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu 1.3.1 Mica gia cường cho vật liệu cao su 23 1.3.2 Mica gia cường cho lớp phủ bảo vệ 24 1.3.3 Mica gia cường cho vật liệu polyme 26 Chương 2: THỰC NGHIỆM 28 2.1 Nguyên vật liệu 28 2.2 Phương pháp chế tạo mẫu nghiên cứu 30 2.3 Phương pháp xác định tính chất vật liệu 31 2.3.1 Cắt mẫu 31 2.3.2 Xác định độ bền kéo đứt 32 2.3.3 Xác định độ bền va đập 33 2.3.4 Xác định cấu trúc hình thái 34 2.3.5 Xác định độ bền nhiệt vật liệu 34 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng mica đến tính chất vật liệu PP/mica 35 3.1.1 Độ bền kéo đứt 35 3.1.2 Độ dãn dài đứt 37 3.1.3 Kháo sát cấu trúc hình thái vật liệu PP/mica 38 3.2 Ảnh hưởng hợp chất silan đến tính chất vật liệu PP/mica 39 3.2.1 Độ bền kéo đứt 39 3.2.2 Độ dãn dài đứt 41 3.2.3 Độ bền va đập 43 3.3 Nghiên cứu độ bền nhiệt vật liệu PP/mica 46 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 Khóa luận tốt nghiệp v Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH Danh mục bảng Bảng 2.1: Thành phần hóa học mica nghiên cứu Bảng 2.2: Phân bố kích thước hạt mica Bảng 3.1: Độ bền kéo đứt vật liệu PP/Mica hàm lượng khác Bảng 3.2: Độ dãn dài vật liệu PP/Mica hàm lượng khác Bảng 3.3: Độ bền kéo đứt vật liệu PP/Mica biến đổi bề mặt hợp chất silan khác nồng độ 2% Bảng 3.4: Độ dãn dài vật liệu PP/Mica biến đổi bề mặt hợp chất silan khác nồng độ 2% Bảng 3.5 Độ bền va đập vật liệu PP/Mica Danh mục hình Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể Hình 1.2: Sự bóc lớp tinh thể muscovit Hình 1.3: PP izotactic Hình 1.4: PP syndiotactic Hình 1.5: PP atactic Hình 2.1: Phân bố kích thước hạt mica nghiên cứu Hình 2.2: Máy trộn kín Brabender Hình 2.3: Máy ép thủy lực TOYOSEIKI Hình 2.4: Máy cắt mẫu đo độ bền kéo đứt Khóa luận tốt nghiệp vi Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 2.5: Máy đo độ bền lý Hình 3.1: Ảnh hưởng hàm lượng mica đến độ bền kéo đứt vật liệu PP/mica Hình 3.2: Ảnh SEM vật liệu PP/Mn Hình 3.3: Ảnh SEM vật liệu PP/Mtv2 Hình 3.4: Ảnh hưởng hàm hợp chất silan khác đến độ bền kéo đứt vật liệu PP/Mica Hình 3.5: Giản đồ phân tích nhiệt PP Hình 3.6: Giản đồ phân tích nhiệt PP/Mn Hình 3.7 Giản đồ phân tích nhiệt PP/Mtv Khóa luận tốt nghiệp vii Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu Compozit vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu ban đầu Vật liệu Compozit cấu tạo từ thành phần cốt nhằm đảm bảo cho Compozit có đặc tính học cần thiết vật liệu đảm bảo cho thành phần Compozit liên kết, làm việc hài hoà với Tính ưu việt vật liệu Compozit khả chế tạo từ vật liệu thành kết cấu sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật khác mà ta mong muốn, thành phần cốt Compozit có độ cứng, độ bền học cao, vật liệu đảm bảo cho thành phần liên kết hài hoà tạo nên kết cấu có khả chịu nhiệt chịu ăn mòn vật liệu điều kiện khắc nghiệt môi trường Một ứng dụng có hiệu polyme Compozit, vật liệu có nhiều tính ưu việt có khả áp dụng rộng rãi, tính chất bật nhẹ, độ bền cao, chịu môi trường, rễ lắp đặt, có độ bền riêng đặc trưng đàn hồi cao, bền vững với môi trường ăn mòn hoá học, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp Dựa vào hình dạng chất vật liệu thành phần, người ta phân loại compozit thành nhiều loại, vật liệu compozit nhiệt dẻo, có tính dẻo, độ sít chặt cao, tính học tốt Mặt khác nhựa nhiệt dẻo có ưu điểm khả tái sinh Do vậy, tận dụng nhựa nhiệt dẻo tái sinh để làm cho compozit cốt sợi thực vật Polypropylen (PP) loại nhựa nhiệt dẻo tương đối rẻ tiền nghiên cứu nhiều sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp ôtô Vì cần nghiên cứu để tăng cường đặc tính PP độ bền va đập, độ dãn dài độ cứng bền môi trường Mica loại vật liệu khoáng có Khóa luận tốt nghiệp Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu cấu trúc vảy, cách điện, cách nhiệt điện trở cách điện cao Mica sử dụng nhiều lĩnh vực để gia tăng mô đun đàn hồi, tăng độ cứng bền thời tiết vật liệu polyme Mica làm tăng khả bảo vệ sơn, sử dụng hóa mĩ phẩm để làm tăng vẻ đẹp khả chống tia cực tím cho nhiều lại kem dưỡng gia Với cách tiếp cận trên, đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu Compozit Mica/pp’’ sử dụng bột khoáng mica làm chất độn gia cường cho PP để chế tạo vật liệu polyme compozite kết cấu Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng bột khoáng mica chất độn gia cường cho PP để chế tạo vật liệu polyme compozit kết cấu Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu khả trộn hợp khoáng mica với pp - Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng khoáng mica đến tính chất vật liệu - Nghiên cứu ảnh hưởng loại Mica biến đổi hợp chất silan nồng độ khác đến tính chất khả trộn hợp vật liệu - Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu Khóa luận tốt nghiệp Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tìm hiểu khoáng mica 1.1.1 Lịch sử phát triển khoáng mica 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 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 điều chế 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 nối (titanat, silan) Khóa luận tốt nghiệp Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Trong đó:  Mn: khoáng mica không xử lý bề mặt  Mtg: (glicidosilan), Khoáng mica xử lý Glycidoxypropyltrimethoxysilan  Mtva: (vinyl-aminsilan), Khoáng mica xử Vinylbenzylaminoethylaminopropyltrimethoxysilan  Mta: (aminsilan), Khoáng mica xử lý lý bằng aminopropyltriethoxysilan  Mtv: (vinylsilan), Khoáng mica xử lý Vinyltrimethoxysilan Độ bền kéo đứt vật liệu compozit PP/mica với hàm lượng mica khác biến đổi bề mặt hợp chất silan khác nồng độ 2% thể bảng 3.3 hình 3.4 Cũng giống trên, có mặt mica không biến đổi bề mặt hay biến đổi bề mặt loại silan khảo sát độ bền kéo đứt tất mẫu bị suy giảm Sự suy giảm chứng tỏ mica đóng vai trò chất độn, làm thay đổi cấu trúc mạch PP Tuy nhiên tùy loại silan bề mặt mica mà cấu trúc mạch phân tử PP thay đổi khác Ở vật liệu PP/mica chưa biến đổi bề mặt Mn, suy giảm độ bền kéo đứt lớn nhất, suy giảm nhanh có 5% mica, từ 30,3 MPa xuống 17,58 MPa sau biến đổi chậm dần (hình 3.1-c) Tuy nhiên suy giảm cải thiện bề mặt mica biến đổi bề mặt hợp chất silan Khóa luận tốt nghiệp 40 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Độ bền kéo đứt (Mpa) 33 abcde- 30 27 a PP/Stv PP/Stva PP/Sta PP/Stg PP/Sn 24 b 21 c 18 d e 15 12 10 20 30 40 Hàm lượng sericit (%) Hình 3.4: Ảnh hưởng hàm hợp chất silan khác đến độ bền kéo đứt vật liệu PP/Mica Bốn loại hợp chất silan sử dụng để khảo sát có nhóm chức hữu glycido, vinyl, amin vinylamin Trong thấy rằng, mica biến đổi bề mặt hợp chất silan có nhóm chức vinyl Mtv có tác dụng làm tăng độ bền kéo đứt vật liệu so với vật liệu PP/Mn không biến đổi bề mặt (hình 3.4-a) Khi có 5% mica, độ bền kéo đứt vật liệu PP/Mtv đạt giá trị 24,2, tăng 37% so với vật liệu PP/Mn Các mẫu vật liệu PP/Mtva có độ bền kéo đứt cải thiện đáng kể, đạt 19,86 MPa, tăng 12% (hình 3.4b) Điều chứng tỏ hợp chất silan có nhóm chức vinyl (Mtv Mtva) đóng vai trò tác nhân ghép nối tốt cho mica với polyme PP, sau đến Mtg cuối Mta (hình 3.4-c d) 3.2.2 Độ dãn dài đứt Độ dãn dài đứt vật liệu PP/mica giảm tăng hàm lượng mica Sự suy giảm tương ứng với biến đổi độ bền kéo đứt vật liệu Khi đưa mica chưa biến đổi bề mặt vào PP, hai thành phần khó Khóa luận tốt nghiệp 41 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu tương hợp với nhau, mica khó phân tán PP phiến chúng dễ kết tụ, tạo khuyết tật vật liệu nên độ dãn dài bị suy giảm Mặt khác, mica không tương tác tốt với PP, chúng đơn chất độn làm mạch PP bị tách xa nhau, lực Van der Waals mạch PP giảm đáng kể Đây nguyên nhân làm suy giảm độ dãn dài đứt vật liệu Cũng giống độ bền kéo đứt, độ dãn dài đứt vật liệu PP/mica gia tăng mica biến đổi bề mặt hợp chất silan Hợp chất silan đóng vai trò tác nhân kết nối PP mica PP Ở thấy rằng, hợp chất silan có nhóm chức vinyl có tác dụng gia tăng độ dãn dài đứt Ở hàm lượng 20% mica, độ dãn dài đứt vật liệu PP/Mtv đạt 627%, tăng 66,3% so với vật liệu PP/Mn, tăng 9,2% so với vật liệu PP/Mta, tăng 7,1% so với PP/Mtg tăng 3,6% so với vật liệu PP/Mtvg Bảng 3.4: Độ dãn dài vật liệu PP/Mica biến đổi bề mặt hợp chất silan khác nồng độ 2% Hàm Độ dãn dài đứt (%) lượng Mica PP/Mn PP/Mtg PP/Mtva PP/Mta PP/Mtv 0% 710 710 710 710 710 5% 459 655 665 661 676 10% 425 629 547 617 653 20% 377 585 605 574 627 30% 329 553 568 519 609 Khóa luận tốt nghiệp 42 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Biến đổi bề mặt mica làm chất độn cho PP cần thiết để tăng khả tương tác pha, giúp cho vật liệu có tính chất lý tốt Độ dãn dài đứt vật liệu PP/mica biến đổi bề mặt không biến đổi bề mặt thấp so với PP ban đầu Tuy nhiên giá trị đủ lớn (>500%), đáp ứng nhiều mục đích sử dụng khác Kết cho thấy, Vật liệu PP/mica, với hàm lượng Mtv 15-20% 2% vinylsilan có tính chất lý tốt, độ bền kéo đứt > 20 Mpa độ dãn dài đứt > 600 %, vật liệu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật kinh tế triển khai ứng dụng 3.2.3 Độ bền va đập Trong phần này, độ bền va đập vật liệu compozit PP/mica với hàm lượng 10%, 20% 40% mica biến đổi bề mặt hợp chất silan khác nồng độ 2% không biến đổi bề mặt khảo sát Độ bền va đập tính chất vật liệu, phản ánh rõ tương tác pha vật liệu compozit Chính vậy, loại mica biến đổi bề mặt nhiều hợp chất silan khác nghiên cứu, khảo sát để xác định loại hợp chất silan phù hợp với chất polyme PP Các giá trị độ bền va đập vật liệu compozit PP/mica thể bảng 3.5 Khóa luận tốt nghiệp 43 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Bảng 3.5 Độ bền va đập vật liệu PP/Mica Mẫu nghiên cứu Hợp chất silan Hàm lượng mica (%) Độ bền va đập (kJ/m2) PP - 51.2 10 37.1 20 22.2 40 20.6 10 48.1 20 36.3 40 33.3 10 38.9 20 34.3 40 15.8 10 46.7 20 38.1 40 33.7 10 38.5 20 28.5 40 13.2 10 45.3 20 41.7 40 30.1 PP/Mn PP/Mtv PP/Mta PP/Mtvba PP/Mtmc PP/Mtmt Mica không biến đổi bề mặt Vinyltrimetoxysilan Aminopropyltrimetoxysilan Vinylbenzylaminoetylaminopropyltrimetoxysilan Mercaptopropyltrimetoxysilan Metacryloxypropyltrimetoxysilan Khóa luận tốt nghiệp 44 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Từ kết thấy rằng, có mặt mica độ bền va đập tất mẫu bị suy giảm Cũng giống trường hợp độ bền kéo đứt, suy giảm chứng tỏ mica có tác dụng gia cường cho PP vật liệu khác cao su Với mẫu vật liệu PP chứa mica chưa biến đổi bề mặt, suy giảm độ bền va đập lớn nhất, suy giảm nhanh có 10% mica, từ 51,2 kJ/m2 xuống 37,1 kJ/m2 sau biến đổi chậm dần Tuy nhiên suy giảm cải thiện đáng kể bề mặt mica biến đổi bề mặt hợp chất silan Năm loại hợp chất silan sử dụng để khảo sát có nhóm chức hữu vinyl, amin, vinylamin, metacryl mecapto Trong thấy rằng, hợp chất silan có nhóm chức vinyl có tác dụng làm tăng độ bền va đập vật liệu so với vật liệu PP chứa mica không biến đổi bề mặt Điều hoàn toàn phù hợp đo độ bền kéo đứt vật liệu Khi có 10% mica biến đổi vinylsilan, độ bền va đập vật liệu PP đạt giá trị 48,1 kJ/m2 so với vật liệu PP không chứa mica 51,2 kJ/m2 tăng 29,6% so với vật liệu PP chứa mica không biến đổi bề mặt Các mẫu vật liệu PP chứa mica biến đổi bề mặt hợp chất silan khác có độ bền va đập cải thiện so với trường hợp không biến đổi bề mặt Điều chứng tỏ hợp chất silan có nhóm chức vinyl (Mtv Mtva) đóng vai trò tác nhân ghép nối tốt cho mica với polyme PP Trong số loại silan để biến đổi bề mặt mica, Metacryloxypropyltrimetoxysilan cho kết cao, hàm lượng mica 20% (đạt giá trị 41,7 kJ/m2) Tuy nhiên độ bền va đập lại suy giảm nhanh hàm lượng mica 40% Đây kết đáng quan tâm sử dụng mica sử lý loại hợp chất silan để làm chất độn gia cường Metacryloxypropyltrimetoxysilan loại hợp chất silan có nối đôi: Khóa luận tốt nghiệp 45 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Một lần nữa, kết lại khẳng định khả gia tăng tương tác pha dẫn đến gia tăng tính chất vật liệu vật liệu compozit PP/mica tác nhân kết nối silan có nối đôi cuối mạch 3.3 Nghiên cứu độ bền nhiệt vật liệu PP/mica Trên sở kết nghiên cứu trên, chọn mẫu vật liệu PP, PP/Mn PP/Mtv ( PP mica, PP gia cường mica không biến tính PP gia cường mica biến tính vinylsilan) để khảo sát độ bền nhiệt phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TGA Giản đồ nhiệt loại vật liệu thể hình (3.5, 3.6, 3.7) Trên giản đồ TGA hình 3.5 xuất vùng phân huỷ mạnh đặc trưng polypropylen 311,13°C Ở vùng nhiệt độ khối lượng vật liệu suy giảm hoàn toàn, đặc trưng cho độ bền nhiệt vật liệu PP Khi vật liệu gia cường mica vùng nhiệt độ thay đổi Khóa luận tốt nghiệp 46 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 3.5: Giản đồ phân tích nhiệt PP Hình 3.6 giản đồ TGA mẫu PP gia cường mica ban đầu, không biến đổi bề mặt (PP/Mn) Nhiệt độ phân huỷ mạnh ban đầu 404, 88 °C, tăng lên 93,75 °C so với vật liệu PP Điều chứng tỏ khoáng mica có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt PP Không có tác dụng cách nhiệt tốt, mica có tác dụng che chắn, ngăn cản xâm nhập không khí từ hạn chế phân hủy oxy hóa nhiệt vật liệu Khóa luận tốt nghiệp 47 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 3.6: Giản đồ phân tích nhiệt PP/Mn Sự gia tăng thể sử dụng khoáng mica xử lý vinylsilan (PP/Mtv) Nhiệt độ phân huỷ cao ban đầu mẫu PP/Mtv tăng lên 87,92 °C, đạt nhiệt độ 399,05 °C (hình 3.8) Khóa luận tốt nghiệp 48 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu Hình 3.7 Giản đồ phân tích nhiệt PP/Mtv Khi mica xử lý bề mặt vinylsilan có giảm đôi chút nhiệt phân hủy so với mẫu chứa mica không biến đổi bề mặt Điều trình trộn hợp trạng thái chảy mềm PP với mica, Khóa luận tốt nghiệp 49 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu nhóm vinyl phân tử silan tạo gốc tự do, dễ dàng tạo liên kết với mạch phân tử PP nhiệt độ cao làm cho mạch đại phân tử PP có xu hướng bị cắt mạch hay khối lượng phân tử trung bình giảm xuống, dẫn đến nhiệt độ phân hủy vật liệu giảm so với mẫu chứa mica không biến đổi bề mặt Khóa luận tốt nghiệp 50 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu KẾT LUẬN Bột khoáng mica ban đầu tương tác pha với chất PP, điều cải thiện bề mặt mica silan hóa Mica có tác dụng tăng độ bền nhiệt vật liệu, độ bền nhiệt PP tăng lên 93,75°C gia cường với 10% mica không biến đổi bề mặt Với mẫu PP gia cường 10% mica biến đổi vinylsilan, độ bền nhiệt vật liệu tăng lên 87,92°C, đạt nhiệt độ 399,05°C Vật liệu PP chứa mica chưa biến đổi bề mặt có suy giảm độ bền kéo đứt lớn nhất, suy giảm nhanh có 5% mica, từ 30,3 MPa xuống 17,58 MPa sau biến đổi chậm dần Sự suy giảm cải thiện bề mặt mica biến đổi bề mặt hợp chất silan Vật liệu PP/mica, với hàm lượng Mtv 15-20% biến đổi dung dịch 2% vinylsilan có tính chất lý tốt, độ bền kéo đứt > 20 Mpa độ dãn dài đứt > 600% Mica biến đổi bề mặt vinylsilan cho tính chất lý vật liệu tốt mẫu mica biến đổi hợp chất silan chứa nhóm glycido, amino vinylbenzylamin Mica không biến đổi bề mặt tương tác pha với chất Các phiến mica tồn độc lập, tương tác với PP Nhiều phiến mica kết tụ với chưa tách thành vẩy phân tán Mica biến đổi bề mặt vinylsilan tương tác tốt với PP tất vẩy mica bao phủ nhựa PP, chúng phân tán tốt vào PP tạo cấu trúc đồng vật liệu Khóa luận tốt nghiệp 51 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Rothon and Roger “Particulate filler for Polymer”, 2002, Smithers Rapra C.R.G Furtado, J.L Leblanc, R.C.R Nunes European Polymer Journal 2000 (36), 1717-1723 Http://vi.wikipedia.org/wiki/Mica Trần Trọng Huệ, Kiều Quí Nam (2006) Sericit Mineralization in Việt Nam and Its Economic Significance, Institute of geology, VAST, Hoàng Quốc Việt,Cầu Giấy, Hà Nội A Guide to Silane Solutions from Dow Corning, Dow Corning Krishna G Bhattacharyya Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 1993, 63, 289-306 Peter Herder, Lena Vagberg and Per Stenius Colloid and Surfaces, 1988, 34, 117-132 E Kiss and C-G Golander Colloids and Surfaces, 1990, 49, 335342 B D Favis, Blandchard, J Leonard and R.E Prud’homme Journal of Applied Polymer Science, 1983, 28, 1235-1244 10 B D Favis, M Leclerc and R.E Prud’homme Journal of Applied Polymer Science, 1983, 28, 3565-3572 Ngô Phú Trù, kỹ thuật chế biến gia công cao su, tr 16-20, 239-279, 11 Trường ĐHBK Hà Nội-1995 12 Ngô Kế Thế, Nghiên cứu ứng dụng bột khoáng sericit để tăng cường khả bảo vệ cho hệ sơn dùng môi trường ẩm xâm thực cao, Viện Khoa học Vật liệu, 2-2008 13 Ngô Kế Thế, Nghiên cứu khả ứng dụng khoáng mica-sericit để gia Khóa luận tốt nghiệp 52 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu cường cho vật liệu polyme-compozit, Viện Khoa học Vật liệu, 2-2007 14 Industrial Grade, C A> S>, 12001/26/2 Sericit 2000 15 Daniel F Castro et al Journal of Applied Polymer Science, 2003, 90, 2156-2162 16 Daniel F Castro et al Journal of Applied Polymer Science, 2003, 90, 2156-2162 17 S Debnath, S K De, D Khastgir Journal ò Materials Science, 1987, 22, 4453-4459 18 S Debnath, S K De, D Khastgir Journal ò Materials Science, 1987, 22, 4453-4459 19 H S Katz and J V Milewske, “Handbook of fillers for plastics”, 1987, New York, Van Nostrand 20 J Luss, R T Woodhams and M Xanthos: Polym Eng Sci., 1973, 13, 139 21 S E Tausz and C E Chaffey, J Appl Polym Sci., 1982, 27, 4493 22 K Okuno and R T Woodhams, Polym Eng Sci., 1975, 15, 308 23 C Busign, C M Martines and R T Woodhams, Polym Eng Sci., 1983, 23, 766 24 M Xanthos, Plast Compos., 1979, 2, 19 25 C Busign, R Lahtinen, C M Martines, G Thomas and R T Woohams, Polym Eng Sci., 1984, 24, 169 26 P L Fernando, Polym Eng Sci., 1988, 28, 806 27 T Vu-Khanh, B Sanschgrin and B Fisa, Polym Compos., 1985,5, 249 28 D L Faulkner, J Appl Polym Sci., 1988, 36, 467 29 T Vu-Khanh and B Fisa, Polym Compos., 1986, 7, 219 Khóa luận tốt nghiệp 53 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội Viện Khoa học Vật liệu 30 M R Piggott, J Mayer Sci., 1973, 8, 1373 31 M S Boara and C E Chapffey, Polym Eng Sci., 1977, 17, 715 32 A Sodergard, K Ekman, B Stenlund and A Lassas, J Appl Polym Sci., 1996, 59, 1709-1714 33 Puspha Bajaj, N K Jha and A Kumar, J Appl Polym Sci., 1988, 56, 1339-1347 34 Xiadong Zhou, Ruohua, Quangfang Lin Journal of Materials Science, 2006, 41, 7879-7885 35 Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ trường thiện, tạp chí hoạt động khoa học, số 3, tr 40-42,1996 36 Petr Kalenda et al Progress in O rganic Coatings, 2004, 49, 137-145 37 Ullmann, Voi A21, Polyolefins, p 517-537 38 Trần Vĩnh Diệu, Bùi Chương, Nghiên cứu ứng dụng sợi thực vậtnguồn nghuyên liệu có khả tái tạo để bảo vệ môi trường, tr 93-94 39 Tạ Phương Hòa, giảng kỹ thuật môn sản xuất chất dẻo- sản xuất polypropylen, Trường ĐHBK Hà Nội-2003 40 H.Karian, ‘Handbook of polypropylen and composites’ Publisher, CRC Press:2ed (2003), 576 41 Võ Thành Phong, Ngô Kế Thế, Nguyễn Việt Dũng, Nguyễn Văn Thủy, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội 10/2010 Khóa luận tốt nghiệp 54 Dương Thị Hoa [...]... mica để nghiên cứu khả năng che chắn của tổ hợp HDPE -mica Vật liệu được gia cường bằng mica đã xử lý bề mặt có độ thẩm thấu được cải thiện Trong chương trình đề tài của khóa luận tốt nghiệp này, mica có nguồn gốc từ Hà Tĩnh đã được sử dụng để nghiên cứu khả năng gia cường cho polypropylen chế tạo vật liệu PP /mica kết cấu Khóa luận tốt nghiệp 27 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện Khoa học Vật. .. xếp tinh thể mica trong tổ hợp [23-25] Tuy nhiên bột mica không xử lý đã làm suy giảm độ bền va đập của vật liệu Pirkko A và cộng sự đã khắc phục nhược điểm này bằng cách đưa thêm polyvinylbutyral (PVB) vào tổ hợp PP -mica để tạo thành compozit 3 pha Faulkner [26] cũng đã cải thiện độ bền va đập compozit PP -mica bằng cao su EPDM Theo lý thuyết, mica có thể làm tăng độ bền của vật liệu như là PP Tuy nhiên... nhiều mặt của mica nói chung và mica- sericit nói riêng Những năm gần đây, bột mica đã được nghiên cứu đưa vào sử dụng để gia cường cho các nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn tạo thành các vật liệu compozit để nâng cao các tính chất của polyme nền [5] Mica có hệ số dẫn nhiệt thấp và Khóa luận tốt nghiệp 13 Dương Thị Hoa Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện Khoa học Vật liệu độ cứng không cao[7], khi mica đã được xử... học Vật liệu để nâng cao các tính chất của polyme nền Mica có cấu trúc vẩy nên đã được nghiên cứu sử dụng trong các lớp phủ bảo vệ cần sự che chắn tốt Mica thương mại CD-3200 muscovite của hãng Georgia Industrials, Inc được nghiên cứu sử dụng để chế tạo sơn chịu nhiệt, sơn ngoài trời, sơn chịu nước biển và dùng trong công nghiệp có môi trường xâm thực cao [14] 1.3.1 Mica gia cường cho các vật liệu. .. các vật liệu polyme Pushpa Bajaj [18] đã khảo sát sự biến đổi các tính chất nhiệt và điện của vật liệu tổ hợp epoxy với mica được xử lý bề mặt bằng 3 loại hợp chất silan khác nhau Kết quả đều cho thấy cần thiết phải xử lý bề mặt bột mica để tăng khả năng tương tác giữa các pha dẫn đến tăng các tính chất của vật liệu Dipak Baral đã nghiên cứu ảnh hưởng của mica đến khả năng chịu nhiệt của vật liệu polyuretan... của chúng Các khoáng mica có nhiều màu sắc khác nhau, Muscovit mica có màu trắng bạc đến trắng nhạt, phlogopit mica có màu đồng đến nâu sẫm hoặc đen Muscovit mica có màu sáng, chính điều này cũng làm tăng lợi thế sử dụng trong các ứng dụng mang mầu Có thể thêm các chất mầu vào vật liệu có chứa sericit để tạo ra các vật liệu có màu 1.1.3.4 Các tính chất quan trọng khác của mica Mica là hợp chất trơ... Sư phạm Hà Nội 2 Viện Khoa học Vật liệu Sau khi biến đổi bằng các hợp chất silan, bề mặt của mica được hoạt hoá nhờ các nhóm chức hữu cơ như amino, epoxy hay vinyl Khi gia cường cho các vật liệu polyme hay cao su, mica có thể tạo liên kết hoá học hay vật lý với các pha nền trên mô tả trong 2 trường hợp dưới đây [33]: - Tham gia phản ứng lưu hoá cao su - Tạo liên kết vật lý với polyme: Như vậy tuỳ từng... giới từ thế kỷ 19 Thời gian đầu, mica nguyên thuỷ được bóc thành vẩy và chế tác thành các tấm có kích cỡ khác nhau Mica có độ tổn hao điện môi và độ truyền tải nhiệt thấp nên thường được sử dụng để làm các tấm cách điện và cách nhiệt Những năm gần đây, bột mica đã được nghiên cứu đưa vào sử dụng để gia cường cho các nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn tạo thành các vật liệu compozit Khóa luận tốt nghiệp 22... muscovit mica và từ 2.5 đến 3.0 moh cho phlogopit mica Các sản phẩm mica rất bền ở nhiệt độ cao Phân tích nhiệt trọng lượng cho biết rằng cả hai muscovit mica và phlogopit mica đều bền nhiệt trên 450ºC, đặc biệt là mica- sericit có độ bền nhiệt trong khoảng từ 6001100 ºC Nhiệt độ này vượt xa nhiệt độ gia công của các vật liệu polyolefin 1.1.4 Ứng dụng Tên gọi "mica" có nguồn gốc từ tiếng Latinh micare,... các mảnh thủy tinh rất khó có thể tạo hình và trộn hợp với polyme như mica Hình dạng dẹt độc đáo của mica rất có lợi khi đưa chúng vào trong các vật liệu khác nhau Do kích thước chiều dài và chiều rộng là tương đương, chiều dày rất nhỏ nên mica là chất gia cường nhị phương giúp cho độ co ngót của sản phẩm về cơ bản không thay đổi khi tạo hình Sợi thủy tinh và vật liệu dạng sợi giống như wollastonit ... Khoa học Vật liệu MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu Compozit vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu ban đầu Vật liệu Compozit. .. cho PP để chế tạo vật liệu polyme compozit kết cấu Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu khả trộn hợp khoáng mica với pp - Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng khoáng mica đến tính chất vật liệu - Nghiên cứu. .. Vật liệu Chương : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng mica đến tính chất vật liệu PP /mica Trong phần nghiên cứu này, loại mica có ký hiệu Mn, Mt1 Mt2 sử dụng để chế tạo vật liệu PP/ mica