Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (eva) và phương pháp sol gel có và không có ev agam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC -o0o - VŨ QUỐC MẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRUCSCUAR VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ COPOLIME ETYLEN VINYL AXETAT (EVA) VÀ SILICA CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL CÓ VÀ KHÔNG CÓ EVAgAM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên nghành: Hóa hữu Người hướng dẫn khoa học PGS TS Thái Hoàng HÀ NỘI - 2011 Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM 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 Nếu có sai sót hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả: Vũ Quốc Mạnh ii GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, đề tài "Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM" hoàn thành Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến PGS.TS Thái Hoàng, người hướng dẫn tận tình suốt trình nghiên cứu Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới chị Nguyễn Thúy Chinh toàn thể cô, anh, chị Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ động viên em suốt trình hoàn thành khoá luận Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ cung cấp cho em kiến thức để giúp em hoàn thành khóa luận Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ động viên em trình hoàn thành khóa luận Xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2011 Tác giả khóa luận Vũ Quốc Mạnh iii GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I-Tổng quan vật liệu compozit I.1 Khái niệm I.2 Phân loại vật liệu compozit I.2.1 Phân loại theo hình học cốt I.2.2 Phân loại theo chất I.3 Cấu tạo vật liệu compozit I.3.1 Polyme I.3.2 Chất độn 10 I.4 Vật liệu polyme compozit 13 I.4.1 Định nghĩa 13 I.4.2 Đặc điểm vật liệu polyme compozit 14 I.4.3 Các phương pháp chế tạo vật liệu polyme compozit 15 I.5 Ứng dụng vật liệu compozit 16 II Tổng quan vật liệu compozit polyme/silica 18 II.1 Các phương pháp tổng hợp vật liệu compozit polyme/silica 20 II.1.1 Phương pháp trộn 20 II.1.2 Phương pháp sol-gel 23 II.1.3 Phương pháp tổng hợp chỗ (in situ) 27 II.2 Vật liệu compozit etylen vinyl axetat (EVA)/silica 29 II.2.1 EVA 29 II.2.2 Silica 36 iv GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM II.2.3 Tình hình nghiên cứu vật liệu compozit EVA/silica giới Việt Nam 42 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 46 II.1 Nguyên liệu, hóa chất 46 II.2 Chế tạo hạt silica 46 II.3 Chế tạo vật liệu nano compoztit EVA/silica 46 II.4 Chế tạo mẫu EVA/EVAgAM/SiO2 47 II.5 Các phương pháp thiết bị nghiên cứu 47 II.5.1 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 47 II.5.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) 49 II.5.3 Phương pháp xác định tính chất học 50 II.5.4 Phương pháp xác định tính chất lưu biến trạng thái rắn vật liệu compozit 51 II.5.5 Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) 53 II.5.6 Phương pháp thử nghiệm oxy hóa nhiệt 54 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 III.1 Hình thái cấu trúc hạt silica 56 III.2 Khảo sát điều kiện chế tạo vật liệu compozit EVA/silica 58 III.2.1 Khảo sát nhiệt độ 58 III.2.2 Khảo sát dung môi phân tán silica 64 III.3 Nghiên cứu ảnh hưởng chất tương hợp EVAgAM đến hình thái cấu trúc tính chất EVA vật liệu compozit EVA/silica 68 III.3.1 Phổ IR vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica III.3.2.Ảnh FESEM liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica 68 v GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM III.3.3 Tính chất lý của vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica 70 III.3.4 Tính chất lưu biến 74 III.3.5 Nghiên cứu độ bền nhiệt vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica 77 III.3.6 Kết thử nghiệm oxy hóa nhiệt mẫu nghiên cứu 79 III.3.6.1 Phổ IR cuả vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica sau oxy hóa 82 III.3.6.2 Tính chất lý cuả vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica sau oxy hóa nhiệt 84 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 vi GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT AM Anhidrit maleic APTES (3- aminopropyl) trietoxysilan EVA Copolyme etylen vinyl axetat FESEM Hiển vi điện tử quét phát xạ trường FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier PE Polyetylen PI Polyimit PET Polyetylen terephatalat PPy Polypyrol PS Polystiren PVA Polyvinylaxetat PVC Polyvinylclorua PU Polyuretan VTES Vinyltrietoxysilan TEOS Tetraetoxysilan TGA Phân tích nhiệt khối lượng vii GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vật liệu có cấu trúc nano đề tài nghiên cứu hấp dẫn nhà khoa học Chúng có tính chất vượt trội mà vật liệu truyền thống Các vật liệu nano chế tạo cách đưa hạt gia cường có kích thước nano TiO2, CaCO3, SiO2… vào polyme Nhờ kích thước nano nên hạt gia cường vào đại phân tử polyme, tương tác hạt nano đại phân tử polyme làm cho hình thái cấu trúc polyme thay đổi Khi đó, tính chất polyme cải thiện rõ rệt Etylen vinyl-axetat (EVA) copolyme sử dụng nhiều lĩnh vực: vật liệu cách điện, vật liệu bịt lọc không thấm nước, bao bì cho mĩ phẩm, thực phẩm, ngành da giầy Do có nhiều ưu điểm như: mềm, dẻo, độ bám dính tốt, phối trộn với lượng lớn chất độn Tuy nhiên phạm vi ứng dụng EVA hạn chế EVA số nhược điểm như: dễ bị oxy hóa tác động tia tử ngoại, dễ bị phân hủy nhiệt độ cao không khí, độ bền kéo đứt thấp… Do vậy, để tăng độ bền nhiệt độ bền kéo đứt, người ta thường đưa thêm phụ gia nano vào EVA Hạt silica sử dụng làm chất gia cường từ lâu Đã có nhiều nghiên cứu vật liệu compozit/silica với polyme như: polipropilen (PP), polietylen (PE), polivinylclorua (PVC), copolime etylen vinyl axetat (EVA)… Trong nghiên cứu vật liệu compozit EVA/silica, tác giả tập trung nghiên cứu hình thái cấu trúc, tính chất lưu biến tính chất nhiệt vật liệu, mà chưa sâu nghiên cứu tính chất lý ảnh hưởng chất tương hợp đến cấu trúc tính chất vật liệu Chính vậy, em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM” GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I-Tổng quan vật liệu compozit I.1 Khái niệm Vật liệu compozit vật liệu tạo thành từ hai hay nhiều vật liệu có chất 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 [1] I.2 Phân loại vật liệu compozit Vật liệu compozit phân loại theo hình dạng theo chất vật liệu thành phần [1] I.2.1 Phân loại theo hình học cốt (hình 1)  Vật liệu compozit cốt sợi: Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi compozit cốt sợi Tính chất compozit cốt sợi phụ thuộc vào phân bố định hướng kích thước hình dạng sợi Những loại sợi thường dùng sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi kim loại sợi polyme Ngoài ra, người ta hay dùng hai hay nhiều loại sợi  Vật liệu compozit cốt hạt: Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, tiểu phân hạt độn phân tán vào pha Hạt khác sợi chỗ kích thước ưu tiên - Hạt thô: đa dạng sử dụng phổ biến công nghiệp xây dựng Một số compozit cốt hạt thô thông dụng: hợp kim cứng; hợp kim làm tiếp điểm (nền Cu – cốt W, Ag – cốt W (hoặc Mo)); bê tông (cốt sỏi (đá) – ceramic (xi măng)) GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM mẫu compozit lớn từ 2,28 – 8,68 lần so với EVA/EVAgAM (hình III.17) Hình III.16 Sự phụ thuộc G’ vào tần số góc (ω) mẫu EVA/SiO2 Hình III.17 Sự phụ thuộc G’ vào tần số góc (ω) mẫu EVA/EVAgAM/SiO2 78 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM III.5 Nghiên cứu độ bền nhiệt vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica Hình III.18 bảng III.5 giản đồ phân tích nhiệt khối lượng (TGA) đặc trưng TG vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica 0% 0,5% silica Quan sát hình III.8 ta thấy, EVA vật liệu compozit EVA khối lượng theo bước Bước trình deaxetyl hóa EVA tách axit axetic, bước trình đứt mạch hidrocacbon (thể giá trị Tmax hình III.19 bảng III.5) Đường TG EVA/EVAgAM nằm phía đường TG EVA Như vậy, có mặt chất tương hợp EVAgAM, độ bền nhiệt vật liệu compozit cải thiện Đồng thời, đường TG EVA EVA/EVAgAM nằm phía đường TG vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica Điều cho thấy vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica có độ bền nhiệt lớn so với EVA EVA/EVAgAM Nguyên nhân hạt silica phân tán tương tác tốt với EVA, dẫn tới độ bền nhiệt vật liệu compozit tăng Để thấy rõ vai trò chất tương hợp EVAgAM ảnh hưởng hạt silica đến EVA nền, tiế hành quan sát đặc trưng TG mẫu bảng III.5 79 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM Hình III.18 Giản đồ TGA vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica hàm lượng 0% SiO2 0,5% SiO2 Hình III.19 Giản đồ DTG vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica hàm lượng 0% SiO2 0,5% SiO2 80 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM Bảng III.5 Các đặc trưng TG vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica hàm lượng 0% SiO2 0,5% SiO2 To Khối lượng lại (%) Tmax1 Tmax2 (oC) (oC) 350oC 400oC 450oC Mẫu (oC) EVA 269,3 351,28 446,51 86,35 72,72 28,04 EVA/EVAgAM 276,0 353,91 455,81 90,01 78,72 41,45 EVA/0,5%SiO2 283,7 351,45 468,02 90,1 83,14 62,73 291,5 354,02 467,02 91,1 84,34 64,1 EVA/EVAgAM /0,5%SiO2 To: Nhiệt độ bắt đầu phân hủy Quan sát bảng III.5 ta thấy rõ vai trò cải thiện độ bền nhiệt vật liệu compozit EVA/silica chất tương hợp EVAgAM thể giá trị nhiệt độ bắt đầu phân hủy, nhiệt độ tốc độ phân hủy cực đại (ở giai đoạn) khối lượng lại nhiệt độ khảo sát vật liệu EVA vật liệu compozit EVA/silica có EVAgAM cao so với EVA Nguyên nhân thêm EVAgAM vào EVA, EVAgAM có khả tương hợp với EVA, làm tăng hàm lượng kết tinh EVA, đó, làm tăng độ bền nhiệt EVA Khi đưa hạt silica vào EVA có chất tương hợp EVAgAM, nhiệt độ bắt đầu phân hủy, nhiệt độ tốc độ phân hủy cực đại khối lượng lại nhiệt độ khảo sát vật liệu compozit có silica lớn so với polyme tương ứng Như vậy, phân tán hạt silica vào polyme, hàm lượng tương đối nhỏ (0,5% silica), hạt silica phân tán tốt vào EVA với kích thước nhỏ hơn, đồng thời chúng tương tác mạnh với polyme, dẫn đến 81 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM xếp lại cấu trúc tinh thể EVA, làm tăng hàm lượng kết tinh EVA, đó, góp phần tăng độ bền nhiệt EVA III.3.6 Kết thử nghiệm oxy hóa nhiệt mẫu nghiên cứu Dưới tác dụng nhiệt độ cao tia tử ngoại, EVA bị oxy hóa theo sơ đồ sau [33]: Tến hành ghi phổ IR đo tính chất lý vật liệu compozit để đánh giá mức độ ảnh hưởng hạt silica đến vật liệu compozit III.3.6.1 Phổ IR cuả vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica sau oxy hóa nhiệt Khi EVA bị oxi hóa, hàm lượng nhóm C=O tăng lên Để đánh giá độ bền oxi hóa nhiệt EVA có mặt silica, tiến hành ghi phổ IR màng vật liệu composit EVA/silica trước sau oxi hóa nhiệt, sau so sánh cường độ bề rộng vân phổ ứng với dao động nhóm C=O Bảng III.6 thể bề rộng vân phổ ứng với dao động nhóm C=O mẫu EVA, EVA/silica Bảng III.6 cho thấy: có silica, EVA bị oxi hóa nhiệt hạt silica có tác dụng bảo vệ, hạn chế oxi xâm nhập vào bên EVA Với mẫu có hàm lượng 0,5% silica, màng vật liệu EVA/silica có phần trăm tăng hàm lượng nhóm C=O nhỏ nhất, mẫu này, hạt nano silica phân tán đồng EVA nên khả bảo vệ EVA tốt Mẫu có 2,5% silica, hàm lượng silica lớn nên có 82 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM tượng kết tụ hạt silica, cấu trúc vật liệu EVA/silica không chặt chẽ, oxi dễ dàng xâm nhập hơn, độ bền oxi hóa nhiệt EVA có xu hướng giảm Bảng III.6: Sự biến đổi diện tích vân phổ ứng với dao động nhóm C=O màng EVA màng vật liệu compozit EVA/silica trước sau oxi hóa nhiệt Diện tích vân phổ ứng Mẫu với dao động nhóm C=O Hiệu diện EVA/SiO2 Trước oxi (%) % Tăng diện hóa nhiệt Sau oxi tích tích (tương đương % tăng hàm lượng hóa nhiệt nhóm C=O) 371,4 513,5 142,1 38,26 0,5 201,305 206,345 5,04 2,5 1,0 292,711 467,581 174,87 59,74 1,5 414,125 483,378 69,253 16,72 2,0 205,179 266,305 61,126 29,79 2,5 124,115 186,427 62,312 50,2 Khi đưa thêm chất tương hợp EVAgAM vào, EVAgAM bị oxi hóa, hàm lượng nhóm C=O tăng lên so với EVA Bảng III.6 thể bề rộng vân phổ ứng với dao động nhóm C=O mẫu EVA/EVAgAM EVA/EVAgAM/SiO2 Bảng III.7 cho thấy: có mặt silica, mẫu EVA/EVAgAM bị oxi hóa nhiệt hạt silica có tác dụng bảo vệ, hạn chế oxi xâm nhập vào bên EVA Kết thu cho thấy hàm lượng 0,5% hạt silica, màng vật liệu compozit có phần trăm tăng hàm lượng nhóm C=O 83 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM nhỏ nhất, cho thấy mẫu này, hạt nano silica phân tán đồng nhựa nên khả bảo vệ EVA tốt Đối với mẫu 2,5% hạt silica hàm lượng silica lớn nên có tượng kết tụ hạt silica, cấu trúc vật liệu EVA/silica không chặt chẽ, oxi dễ dàng xâm nhập hơn, độ bền oxi hóa nhiệt EVA có xu hướng giảm Bảng III.7: Sự biến đổi diện tích vân phổ ứng với dao động nhóm C=O màng EVAgAM màng vật liệu composit EVA/EVAgAM/silica trước sau oxi hóa nhiệt Diện tích vân phổ ứng với Mẫu dao động nhóm C=O % tăng diện tích Hiệu diện (tương đương % tích tăng hàm lượng EVA/SiO2 Trước oxi Sau oxi (%) hóa nhiệt hóa nhiệt 398,018 448,75 50,732 12,74616 0,5 253,369 260,77 7,401 2,921036 1,0 369,946 451,833 81,887 22,13485 1,5 321,538 393,525 71,987 22,38833 2,0 288,406 368,211 79,805 27,67106 2,5 264,789 392,05 127,261 48,06129 nhóm C=O So sánh bảng III.6 III.7 ta thấy phần trăm tăng hàm lượng nhóm C=O vật liệu EVA/EVAgAM/SiO2 nhỏ so với vật liệu EVA/SiO2 hàm lượng hạt silica phân tán vào tốt nên có tác dụng ngăn cản xâm nhập oxi vào EVA III.3.6.2 Tính chất lý cuả vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica sau oxy hóa nhiệt Độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica sau tiến hành oxy hóa nhiệt thể hiên hình III.19, III.20 84 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM Hình III.19 Độ bền kéo đứt vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica trước (A) sau (B) oxy hóa nhiệt Hình III.20 Độ dãn dài đứt vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/SiO2 trước (A) sau (B) oxy hóa nhiệt 85 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM Từ hình III.19 III.20 bảng III.8 ta thấy độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt vật liệu compozit EVA/SiO2 EVA/EVAgAM/SiO2 sau già nhiệt 600C 72 giảm nhiên độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt vật liệu compozit EVA/EVAgAM/SiO2 giảm chậm (hệ số lão hóa oxy hóa nhiệt lớn hơn) Đặc biệt hệ số lão hóa oxy hóa nhiệt vật liệu compozit EVA/EVAgAM/0,5% silica lớn so với EVA Điều chứng tỏ hàm lượng đủ nhỏ (≤0,5%) hạt silica phân tán vào polyme tốt Nó đóng vai trò che chắn, ngăn cản xâm nhập oxy vào bên EVA, đó, độ bền oxy hóa nhiệt vật liệu cải thiện Khi tăng hàm lượng silica > 0,5%, hạt silica phân tán không đồng đều, có tượng kết tụ tạo khuyết tật bên vật liệu, khuyết tật tạo điều kiện cho oxy xâm nhập vào bên vật liệu dễ dàng hơn, làm tăng khả oxy hóa nhiệt oxy, phá vỡ mạch đại phân tử copolime, đẩy nhanh suy giảm tính chất lý làm giảm độ bền nhiệt vật liệu Vật liệu compozit EVA/silica có hệ số lão hóa oxi hóa nhiệt theo độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt lớn so với EVA/EVAgAM/silica Như biết silica chất vô bền nhiệt EVA EVAgAM chất hữu bền nhiệt, nên oxy hóa nhiệt nhiệt độ cao, liên kết EVAgAM EVA bị phá vỡ, số lượng liên kết hiđro EVA silica giảm, hạt silica tương tác tốt với EVA, nên độ bền nhiệt vật liệu giảm 86 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM Bảng III.7 Hệ số lão hóa oxy hóa nhiệt vật liệu compozit EVA/silica EVA/EVAgAM/silica hàm lượng silica khác Hàm Hệ số lão hóa oxy hóa nhiệt Hệ số lão hóa oxy hóa nhiệt lượng theo độ bền kéo đứt (%) theo độ dãn dài đứt (%) silica (%) EVA EVA/EVAgAM EVA EVA/EVAgAM 70,28 52,59 96,96 69,26 0,5 67,36 60,00 91,18 74,28 1,0 66,30 21,05 87,71 57,58 1,5 44,32 24,35 77,78 54,24 2,0 45,55 30,15 66,67 44,82 2,5 34,38 29,90 64,00 43,14 87 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu IR FE-SEM, em tìm điều kiện chế tạo tối ưu cho vật liệu compozit EVA/SiO2 theo phương pháp solgel Cụ thể điều kiện chế tạo nhiệt độ 700C sử dụng chất phân tán etanol, hạt silica phân tán vào EVA với kích thước nano đồng Chế tạo số vật liệu nanocopozit EVA/silicavới hạt silica có kích thước nano Các hạt silica có tác dụng cải thiện tính lý vật liệu, đặc biệt hàm lượng 0,5% SiO2 Chất tương hợp EVAgAM có tác dụng cải thiện khả phân tán silica vào EVA độ bền oxi hóa nhiệt vật liệu compozit EVA/0,5%silica 88 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Đình Rãnh, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong, Hóa học hữu 3, NXB giáo dục, (2008) [2] Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức, Vật liệu compozit – Cơ học công nghệ, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội, (2002) [3] Hoàng Thị Vân An, Luận văn thạc sỹ khoa học, Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE) ống cacbon nano, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, (2007) [4] Quách Đăng Triều, Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit, Đề tài Nhà nước KC.02.07, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội (2003) [5] T J Pinnavaia, G W Beall , Polymer Nanocomposites, Wiley Series in polymer Science, John Wiley & Sons (2001) [6] Hua Zou, Shishan Wu, Jian Shen, Polymer/Silica Nanocomposites: preparation, characterization, properties, and applications, Chem Rev, 108, 3893–3957 (2008) [7] M A L Manchado, L Valentini, J Biagiotti, J M Kenny, Thermal and mechanical properties of single-walled carbon nanotubes- polypropylen composites prepared by melt processing, Carbon, 43, 14991505 (2005) [8] Wu CL, Zhang MQ, Rong MZ, Friedrich K, Tensile performance improverment of the lơ nanoparticles filled-polypropylene composite, Compos Sci Technol, 62, 1327-1340 (2002) [9] Rong MZ, Zhang MQ, Pan SL, Friedrich K, Interfacial effects in polypropylene-silica nanocomposites J Appl Polym Sci, 92, 1771–1781 (2004) 89 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM [10] Lee MW, Hu X, Li L, Yue CY, Tam KC, Cheong LY, PP/LCP composites: effects of shear flow, extensional flow and nanofillers Compos Sci Technol 63, 1921–1929 (2003) [11] Hasan MM, Zhou Y, Mahfuz H, Jeelani S, Effect of SiO2 nanoparticle on thermal and tensile behavior of nylon-6 Mater Sci Eng A 429, 181–188 (2006) [12] Zhou S, Wu L, Sun J, Shen W, The change of the properties of acrylic-based polyurethane via addition of nano-silica, Prog Org Coat 45, 33–42 (2002) [13] Ong Hui Lin, Z.A Mohd Ishak, Hazizan Md Akil, Preparation and properties of silica-filled polypropylene composites with PP-methyl POSS as compatibiliser, Materials and Design 30 (2009) 748–751 (2009) [14] A.Junahat, C.soutis, F.R.Jones, A.hodzic, Effect of silica nanoparticles on compressive properties of an epoxy polymer, Springer Science + Business Media, LLC (2010) [15] Hoàng Nhâm, Hóa học vô tập 2, NXB giáo dục (2006) [16] G.H Bogush, M.A Tracy, C.F Zukoski IV, Preparation of monodisperse silica particles: control of size and mass fracton, J NonCryst Solids, 104,95-106 (1988) [17] F Branda, B Silvestri, G Luciani, A Costantini, The effect of mixing alkoxydes on the Stöber particles size, Colloids Surf, 299, 252– 255 (2007) [18] R Roque-Malherbe, F Marquez, Synthesis and characterization of silica microsphere-based mesoporous materials, Mater Sci Semicond Process, 7, 467–469 (2004) 90 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM [19] Mingwei Zhao, Liqiang Zheng, Xiangtao Bai, Na Li, Li Yu Fabrication of silica nanoparticles and hollow spheres using ionic liquid microemulsion droplets as templates, Physicochem and Engineering Aspects, 346, 229-236 (2009) [20] Nguyễn Thạc Kim, Thái Hoàng, Khương Việt Hà, Đỗ Quang Thẩm Nghiên cứu, chế tạo, khảo sát cấu trúc tính chất vật liệu compozit EVA/nanoclay hữu cơ, Tạp chí Hóa học, T47(3) tr.321-326 (2009) [21] Morteza Sadeghi, Ghader Khanbabaei, Amir H Saeedi Dehaghani, Mohammad Sadeghi, Mohammad A Aravanda, Mohammad Akbarzadec, Somaieh Khatti, Gas permeation properties of ethylene vinyl acetate– silica nanocomposite membranes, Journal of Membrane Science, 322, 423–428 (2008) [22] Philippe Cassagnau, Payne effect and shear elasticity of silica-filled polymers in concentrated solutions and in molten state, Polymer, 44, 2455–2462 (2008) [23] Jittiporn Kruenate, R Tongpool, P Kongrat, Rheological Characteristics of Ethylene Vinyl Acetate (EVA)/Silane Nanocomposites, Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials, 23, 227-230 (2009) [24] Andela Pustak, Ivan Šmit, Iztok Švab, Vojko Musil, Silicareinforced polypropylene composites, Autumn School on Materials Science and Electron Microscopy , (2007) [25] Jing Hua Chen, Min Zhi Rong, Wen Hong Ruan, Ming Qiu Zhang, Interfacial enhancement of nano-SiO2/polypropylene composites, Composites Science and Technology, 69, 252–259 (2009) 91 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol-gel có EVAgAM [26] Aiping Zhu, Aiyun Cai, Weidong Zhou, Zhehua Shi, Effect of flexibility of grafted polymer on the morphology and property of silica/PVC composites, Applied Surface Science, 254, 3745–3752 (2008) [27] Silvia Barus, Marco Zanetti, Massimo Lazzari, Luigi Costa, Preparation of polymeric hybrid nanocomposites based on PE and silica Polymer, 50, 2595–2600 (2008) [28] K Mukhopadhyay, D K Tripathy and S K De, Wear, tear and tensile failure of silica-filled ethylene vinyl acetate rubber, Wear, 152, 111-125 (1991) [29] Masmi Kawaguchi, Akio Funayama, Shin-Ichi Yamauchi, Akira Takahashi, and Tadaya Kato Adsorption of Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer on Silica Surfaces Journal of Colloid andlnterface Science, 121, 130-135 (1988) [30] M Zanetti, G Caminoa, R Thoman, R.Mu Èlhaupt, Synthesis and thermal behaviour of layered silicate - EVA nanocomposites, Polymer, 42, 4501- 4507 (2001) [31] Liu Peng, Wang Qisui, Li Xi, Zhang Chaocan, Investigation of the states of water and OH groups on the surface of silica, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects, 334, 112–115 (2009) [32] G M Ravanagh, S B R Murphy, Rheological characterization of polymer gels, Polymer Science 23, 533-562 (1998) [33] Jing Jin, Shuangjun Chen, Jun Zhang , UV aging behaviour of ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA) with different vinyl acetate contents, Polymer Degradation and Stability, 95, 725-732 (2008) 92 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP [...]... TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM Hầu hết các vật liệu polyme compozit đều có tính chống cháy cao hơn so với các vật liệu polyme compozit tương ứng Cơ chế của khả năng chống cháy của toàn vật liệu này là do cấu trúc của than được hình thành... TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM Kim và cộng sự cũng đã điều chế vật liệu compozit polietylen naphtalat (PEN)/silica nhằm cải thiện tính chất cơ học và tính chất lưu biến của PEN Độ nhớt chảy tương đối và giá trị momen xoắn của vật liệu giảm... thời cùng một lúc 23 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM Đối với quá trình sol- gel, tính chất của vật liệu compozit thu được phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt và phụ thuộc vào tương... biến tính silica là: phương pháp hóa học và phương pháp vật lý [6] 18 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM Trong phương pháp hóa học, người ta thường sử dụng các tác nhân hữu cơ như... LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM PS là loại nhựa cứng trong suốt, không có mùi vị, cháy cho ngọn lửa không ổn định PS không màu và dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia công bằng phương pháp ép và ép phun (nhiệt độ gia công vào khoảng 180 -... monome, polyme hoặc cả hai 26 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM Shang và cộng sự đã chế tạo vật liệu ghép PI/SiO2 bằng phương pháp sol- gel Chất trợ tương hợp γ-glycidyloxypropyltrimetoxysilan... TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM với MMA được trộn với nhau trong toluen và BPO dùng làm chất khơi mào Điểm mấu chốt trong quá trình chế tạo vật liệu compozit là sự tăng cường tương tác bề mặt giữa hạt vô cơ và polyme hữu cơ Nó có vai trò quan... lớn, tính đàn hồi cao, chịu lạnh tốt, có khả năng phối hợp với một 7 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM lượng lớn chất độn Chính vì vậy, EVA được dùng khá rộng rãi trong đời sống và. .. các loại cốt sợi này vào hỗn hợp có tác dụng làm tăng độ bền cơ học cũng như độ bền hoá học của vật liệu compozit như: khả 10 GVHD : PGS TS Thái Hoàng SVTH : Vũ Quốc Mạnh Lớp : K33A KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM năng chịu được va.. .Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol- gel có và không có EVAgAM - Hạt mịn: cốt có kích thước nhỏ (< 0,1 μm), là vật liệu bền, cứng, ổn định nhiệt cao, thường là oxyt, nitrit, cacbit… Một số compozit cốt hạt mịn thông dụng: SAP, SAAP (CAII, CAC): compozit nền Al – ... chế tạo phương pháp sol- gel có EVAgAM số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol- gel có EVAgAM” GVHD : PGS TS Thái Hoàng... NGHIỆP Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol- gel có EVAgAM c Tính chất EVA  Tính chất lí học EVA copolyme. .. Nghiên cứu số tính chất hình thái cấu trúc vật liệu compozit sở copolyme etylen vinyl axetat (EVA) silica chế tạo phương pháp sol- gel có EVAgAM II.2.3 Tình hình nghiên cứu vật liệu compozit EVA/silica