Công nghệ chế tạo hạt độn Taical, compoud, masterbatch và các nguyên vật liệu dùng trong sản xuất hạt độn compoudQuy trình, đơn phối trộn và những khảo sát thành phần đơn phối trộn compoudHạt phụ gia nhựa nhiệt dẻo độn làm chất độn trong sản phẩm của nghành nhựa với mục đích giảm giá thành trong sản xuất, giảm chi phí chất tạo màu trắng, tăng độ chịu nhiệt, độ bền cho sản phẩm, ổn định về định hình, tăng khả năng in ấn lên sản phẩm… Hạt phụ gia này được dùng trong sản xuất các sản phẩm ngành nhựa như: bao bì PE, PP, màng mỏng PE, thanh định hình, đồ dùng bằng nhựa cao cấp, dây buộc, sản xuất bằng công nghệ ép phun, ép đùn. Ứng dụng của chúng rất phong phú đa dạng từ các sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật cao đến các sản phẩm dân dụng thông thường.Phụ gia master batch hiện có rất nhiều loại đang được bán trên thị trường. Giá thành của chúng đắt hơn nhiều so với các chất độn truyền thống và bí mật về công nghệ, thành phần và màu sắc luôn được giữ kín. Với masterbatch là hỗn hợp trộn sẵn có thể giảm vấn đề bị vón cục, phân tán kém của chất phụ gia và chất màu trong gia công sản phẩm nhựa. Masterbatch thường chứa trên 10% polyme nguyên sinh và từ 2090% các chất màu, phụ gia và chất độn. Chất màu bao gồm chất màu vô cơ, chất màu hữu cơ, chất màu hữu hiệu. Các chất phụ gia gồm có phụ gia ổn định nhiệt, ổn định ánh sáng, chống cháy, chống tĩnh điện, chất chống tạo khối, chất tạo mầm. Chất độn có thể là các loại bột khoáng hoặc cốt độn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng DANH MỤC VIẾT TẮT Stt Chữ viết tắt Ý nghĩa PC Polyme compozit PE Polyetylen PP Polypropylen PVC Polyvinylclorua PA Poyamit PS Polystyren PEKN Polyeste không no HDPE Polyetylen tỷ trọng cao LDPE Polyetylen tỷ trọng thấp 10 LLDPE Polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp 11 PE wax Polyetylen wax 12 Tg Nhiệt độ hóa thủy tinh 13 Tm Nhiệt độ chảy mềm 14 GCC Bột đá nghiền CaCO3 15 PCC Bột CaCO3 kết tủa 16 nPPC-st 17 MB Bột CaCO3 siêu mịn biến tính bề mặt stearat Masterbatch SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thông số PE Bảng Các loại bột CaCO3 kết tủa biến tính bề mặt .14 Bảng Các thông số nhựa 31 Bảng Các đặc trưng hóa-lý bột CaCO3 32 Bảng 3 Đơn phối liệu chế tạo compound .33 Bảng Các thông số nhiệt độ chế tạo compound CaCO3/HDPE/LLDPE .41 SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng DANH MỤC HÌN Hình 1 Hình minh họa cấu trúc vật liệu compozit Hình Cấu tạo PE Hình Sơ đồ cấu trúc PE Hình Một số sản phẩm từ nhựa PE .7 Hình Một số sản phẩm từ nhựa PE .8 Hình Một số sản phẩm từ nhựa PE .8 Hình Sơ đồ sản xuất bột PCC theo phương pháp cacbonat hóa từ ngun liệu đầu đá vơi 13 Hình Sơ đồ tổng hợp n-PCC-st 15 Hình Sơ đồ tổng hợp nano CaCO3/SiO2 15 Hình 10 Axit stearic .16 Hình 11 Cấu tạo axit stearic 16 Hình 12 Kẽm Stearat .18 Hình 13 Dầu Parafin .19 Hình 14 PE wax dạng vảy .21 Hình 15 Hệ thống liên hoàn tạo hạt, cắt hạt, sấy hạt, cân đóng bao hạt nhựa dẻo độn 23 Hình 16 Cấu tạo trục vít đơi 23 Hình 17 Quá trình phân tán hỗ hợp vùng trộn tác động trượt tác động kéo 24 Hình 18 Đốt trộn trục vít 24 Y Hình Máy trộn cánh khuấy 27 Hình 2 Máy đùn hai trục vít Leistriz 28 Hình Hình dạng sản phẩm thu 28 Hình Máy đo số chảy Tinus Olsen Mỹ 29 Hình Máy đo độ bền kéo Lloyd Anh .30 Bảng 1 Thông số PE .7 Bảng Các loại bột CaCO3 kết tủa biến tính bề mặt .14 SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng LỜI CẢM ƠN Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy PGS.TS Nguyễn Huy Tùng TS.Nguyễn Phạm Duy Linh hai người định hướng nghiên cứu trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình để em hồn thiện đồ án Em cảm ơn hai thầy truyền dạy lại cho em kinh nghiệm quý báu để tới bước đường mà thân phải tự bước em có hành trang kiến thức Hai thầy tạo điều kiện tốt để em có nơi học tập nghiên cứu tốt Ngoài em xin cảm ơn hai thầy gắn kết tập thể nhóm nghiên cứu lại thành gia đình polyme Hai thầy tổ chức cho chúng em buổi sinh hoạt nhóm bổ ích buổi dã ngoại bên thoải mái vui chơi Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tồn thể thầy, Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội dạy bảo hướng dẫn chúng em trình học tập làm nghiên cứu trung tâm, em cảm ơn thầy, cô tạo cho chúng em khóa sinh viên K58 có môi trường học tập làm nghiên cứu tốt đầy đủ hóa chất, thiết bị để phục vụ cho trình học tập nghiên cứu Em xin cảm ơn tất người nhóm nghiên cứu bảo giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu, nghỉ ngơi có buổi liên hoan, sinh hoạt nhóm hay ngồi chém gió, đá cầu thật khó quên Em cảm ơn người ln nhớ gia đình Polyme Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế sinh viên, đồ án tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên Nguyễn Phan Việt SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng MỞ ĐẦU Hiện Việt Nam, nhu cầu sử dụng sản phẩm từ nhựa ngày tăng cao sản phẩm đa dạng mẫu mã, chủng loại, màu sắc, vừa tiện lợi sử dụng, dễ gia công sản xuất hàng loạt Không sản phẩm từ nhựa phục vụ đời sống người mà phục vụ cho phát triển nhiều ngành kinh tế kỹ thuật khác phát triển điện, điện tử, viễn thông, giao thông vận tải…, hướng đến thay phần vật liệu gỗ, kim loại, silicat…[1] Ngành công nghiệp nhựa Việt Nam non trẻ so với ngành cơng nghiệp lâu đời khác khí, điện-điện tử, hóa chất…Nhưng năm gần tính từ năm 2010-2015 ngành nhựa ba ngành tăng trưởng tốt nước (chỉ sau viễn thông dệt may) với tốc độ tăng trưởng bình quân gần 12%, đóng góp gần 5% tổng sản phẩm cơng nghiệp nội địa Sản phẩm ngành chủ yếu phục vụ cho nhu cầu nước, tỷ trọng xuất không đáng kể Các sản phẩm chủ yếu sản phẩm bao bì, sản phẩm nhựa vật liệu xây dựng, đồ gia dụng hay cao sản phẩm nhwuaj kỹ thuật cao Tính đến năm 2015 sản lượng nhựa tiêu thụ bình quân Việt Nam đạt 41kg/người/năm, bình quân Châu Á đạt 49kg/người/năm Thế giới đạt 70kg/người/năm [1] Nhựa PE loại nhựa nhiệt dẻo ứng dụng rộng rãi đời sống sản xuất Hiện Việt Nam, nhựa PE chưa có nhà máy nước sản xuất nên 100% phải nhập từ nước Theo thống kê đến tháng 9/2010 tổng lượng nhựa PE nhập vào khoảng 120 nghìn tấn, 150 triệu USD , chiếm tỷ trọng 30% tổng lượng chất dẻo nhập Việt Nam, số không nhỏ nhập chủ yếu từ thị trường Singapore, Thái Lan, Hàn Quốc, Malaysia, Ả Rập Xê Út Nhựa PE có độ bền học trung bình có độ mềm dẻo độ giãn dài cao đặc biệt khơng độc, khơng mùi, chịu hóa chất tốt, cách điện tốt…, giúp PE có nhiều ứng dụng rộng rãi làm bao bì bảo quản thực phẩm, chai lọ, hay dây bọc cáp điện…[1] Canxi cacbonat (CaCO3) biết đến chất độn vô phổ biến sử dụng công nghiệp nhựa Là nguyên liệu dễ kiếm, giá rẻ, có sẵn Việt Nam kiểm sốt kích thước hạt theo yêu cầu, CaCO giúp cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm, giảm co ngót, tăng độ cứng mođun đàn hồi Compound PE CaCO3 nguyên liệu phụ gia dạng hạt, có tác dụng giảm giá thành, tăng độ cứng, cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, giảm co ngót, bên cạnh góp phần tăng độ bền lý, hóa, nhiệt, điện sản phẩm Quan trọng cạnh tranh sản phẩm nhựa nên yêu cầu kỹ thuật kinh tế tính đến, việc nghiên cứu sản xuất hạt compound nhựa PE với CaCO3 cần thiết SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng Từ lý nêu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia tới tính chất chất chủ (masterbatch) sở nhựa polyetylen (PE) tỷ trọng cao CaCO ˮ, tìm hiểu kỹ loại nguyên liệu SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng MỤC LỤC PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu polyme compozit (PC) 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Khái niệm – phân loại vật liệu compozit 1.1.3 Vật liệu polyme compozit 1.1.4 Thành phần – phân loại vật liệu polyme compozit 1.2 Nhựa polyetylen (PE) 1.2.1 Giới thiệu PE .4 1.2.2 Cấu trúc nhựa PE .4 1.2.3 Tính chất nhựa PE .6 1.2.4 Ứng dụng nhựa PE 1.3 Công nghệ sản xuất hạt nhựa masterbatch nhiệt dẻo (hạt compound nhiệt dẻo) độn… 1.3.1 Khái niệm, thành phần ứng dụng hạt compound nhiệt dẻo độn CaCO3 (Thermo plastic CaCO3 filler masterbatch) .8 1.3.2 Các chất độn công nghiệp .10 1.3.3 Chất độn canxi cacbonat (CaCO3) 10 1.3.4 Axit stearic 16 1.3.5 Kẽm stearat 18 1.3.6 Dầu parafin 19 1.3.7 PE wax 20 1.4 Phương pháp thực 22 PHẦN II: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 26 2.1.1 Hóa chất 26 2.1.2 Thiết bị 26 2.2 Phương pháp phân tích nguyên liệu đầu .26 2.2.1 2.3 Xác định số chảy nhựa PE 26 Phương pháp nghiên cứu mẫu trộn hợp .27 SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 2.4 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng PHÂN TÍCH CÁC TÍNH CHẤT CỦA HẠT NHỰA ĐỘN (COMPOUND) 29 2.4.1 Xác định số chảy compound 29 2.4.2 Phương pháp đo độ bền kéo compound PE/CaCO3 29 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Các thông số nhựa 31 3.2 Tính chất bột đá CaCO3 31 3.3 Khảo sát tính chất hạt compound .32 3.3.1 Ảnh hưởng phụ gia đến hạt compound 32 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa HDPE LLDPE đến tính chất compound 35 3.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đến tính chất hạt compound 37 3.3.4 Ảnh hưởng hàm lượng axit stearic kẽm stearat đến tính chất compound 39 3.3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hạt compound 41 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 1.1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng PHẦN I: TỔNG QUAN Vật liệu polyme compozit (PC) 1.1.1 Lịch sử phát triển [2] Vật liệu compozit có lịch sử phát triển sớm, từ hình thành nên văn minh nhân loại người sử dụng hiệu 5000 năm trước Công nguyên, người cổ đại biết thêm vật đá nghiền nhỏ hay vật liệu có nguồn gốc hữu vào đất sét để giảm độ co ngót nứt nung gạch đồ gốm.Ở Ai Cập khoảng 3000 năm trước Công Nguyên người ta biết làm vỏ thuyền lau, sậy đan tẩm bitum, bỏ qua số khái niệm kỹ thuật giống kỹ thuật làm tàu đại từ chất dẻo cốt thủy tinh Ở Việt Nam, thuyền tre đan trát sơn người ta trộn với mùn cưa ví dụ vật liệu compozit Năm 1851, Nelson Goodyear dùng oxit kẽm làm chất độn cho ebonite Năm 1920, Bakeland dùng bột gỗ vào nhựa bakelit John sử dụng xenluno làm chất độn cho loại nhựa ure… Mặc dù hình thành sớm việc chế tạo vật liệu PC thực ý khoảng 60 năm trở lại đậy Từ năm 40 đến năm 70 kỷ thứ XIX phục vụ đại chiến giới lần thứ II nên vật liệu compozit sản xuất nhiều Từ sau năm 70 cảu kỷ XIX đến chiến tranh giới thứu II kết thúc, chi tiết chế tạo từ compozit chất dẻo sợi gia cường có độ bền cao sử dụng rộng rãi công nghiệp đóng tàu, chế tạo tơ, làm vật liệu xây dựng ngành kỹ thuật cao quân sự, hàng không, vũ trụ… Mặc dù vậy, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng, cải tiến tính chất lý, tính chất nhiệt, điện…, mở rộng lĩnh vực ứng dụng vật liệu đặt Trong thời gian tới vật liệu PC phát triển theo xu hướng như: [3] Thay phần vật liệu kim loại Chuyển vật liệu sang dạng sợi để tăng độ bền Đa dạng hóa polyme chất gia cường để có nhiều tính chất cải thiện ứng dụng phù hợp Phối hợp vật liệu polyme, kim loại gốm 1.1.2 Khái niệm – phân loại vật liệu compozit 1.1.2.1 Khái niệm [2] Vật liệu compozit vật liệu gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục (Pha loại vật liệu thành phần nằm cấu trúc vật liệu compozit) SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng Pha liên tục gọi vật liệu hay chất (matrix), thường làm nhiệm vụ kết dính mơi trường phân tán, đóng vai trò chuyển ứng suất lên chất gia cường có ngoại lực tác dụng Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu gia cường đóng vai trò điểm chịu ứng suất tập trung thường có tính chất lý cao chất trộn vào pha nhằm tăng cường tính chất cho vật liệu 1.1.2.2 Phân loại [2] Vật liệu compozit phân loại theo hình dạng pha gia cường theo chất vật liệu thành phần Phân loại theo hình dạng pha gia cường Vật liệu compozit với pha gia cường dạng sợi: Khi vật liệu gia cường có dạng sợi, ta gọi compozit cốt sợi, chất độn dạng sợi gia cường tăng tính lý cho polyme Vật liệu compozit với pha gia cường dạng hạt: Khi vật liệu gia cường có dạng hạt, tiểu phân hạt độn phân tán vào polyme Hạt khác sợi chỗ khơng có kích thước ưu tiên Phân loại theo chất cảu vật liệu thành phần Compozit hữu (polyme) vật liệu gia cường có dạng: sợi hữu (polyamid, Kevlar…), hay sợi khoáng (thủy tinh, cacbon…), sợi kim loại (Bo, nhôm…) Compozit kim loại: hợp kim Titan, hợp kim Al,… thường độn dạng hạt: sợi kim loại (Bo), sợi khoáng (Si, C)… Compozit khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo), hạt kim loại (chất gốm), hạt gốm (cacbua, Nitơ)… Trong đồ án tốt nghiệp này, em xin trình bày vật liệu polyme compozit với polyme chất gia cường dạng hạt SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng Kích thước hạt (D97) (µm) 15 ± (D50) (µm) 4,0 ± 0,5 Min (%) 98 Độ ẩm Ph Max (%) 0,2 8,0 đến 9,0 Khối lượng riêng (g/cm3) 2,7 Xác định máy Mastersize Malvern 3000E Đặc trưng tính chất Độ trắng (Xác định máy Minota CR - 410 ) L* Thành phần hóa học 3.3 Cacbonat canxi CaCO3 Min (%) 99,27 Oxit magie Oxit sắt Oxit nhôm Silica MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 Max (%) Max (%) Max (%) Max (%) 0,2 0,013 0,014 0,8 Khảo sát tính chất hạt compound Hạt compound sau đùn đem đo số chảy MFI Hạt compound sau đùn trộn với nhựa LLDPE 3224 với tỉ lệ 50-50 sau đem thổi màng để xác định tính chất lý màng thổi 3.3.1 Ảnh hưởng phụ gia đến hạt compound Đã sử dụng đơn phối liệu sau để tiến hành khảo sát ảnh hưởng phụ gia đến tính chất compound: Bảng 3 Đơn phối liệu chế tạo compound HDPE LLDPE CaCO3,% Axit Kẽm SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 32 Dầu PE APP,% ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 F1, % 3224, % 6 4 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng stearic, % stearat, % 83 83 1,1 1,1 0,9 0,9 parafin, % 3 wax, % 0 3.3.1.1 Ảnh hưởng phụ gia đến hạt compound Hình Ảnh hưởng phụ gia đến số chảy MFI Hình 3.1 trình bày ảnh hưởng phụ gia gia cơng PE wax APP đến số chảy compound Từ kết hình 3.1 nhận thấy sử dụng PE wax số chảy MFI hạt compound thấp dùng với APP Điều giải thích sử dụng PE wax, trọng lượng phân tử phụ gia thấp (700-800) nên độ nhớt wax thấp Với nhiệt độ gia cơng compound có nhựa HDPE cao (~200oC) nên gây tượng phân hủy nhiệt làm cháy PE wax Lượng PE wax tồn compound nên tác dụng bơi trơn cho phối liệu compound không cao PE wax thực chất có tác dụng giai đoạn đầu phối trộn để làm giảm độ ma sát dòng phối liệu với trục vít làm giảm độ nhớt phối liệu trình trộn Ngược lại, dùng APP có trọng lượng phân tử cao độ nhớt cao, phụ gia bền nhiệt nên khả phân hủy Lượng APP tồn compound bền có tác dụng bơi trơn cho hạt compound q trình gia cơng vật liệu sau Chính mà số chảy compound sử dụng APP cao so với sử dụng PE wax SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng 3.3.1.2 Ảnh hưởng phụ gia đến tính chất lý màng PE Đã khảo sát ảnh hưởng compound với phụ gia gia công khác đến tính chất học màng nhựa LLDPE 3224 với hàm lượng compound 50% Các kết độ bền kéo độ giãn dài đứt trình bày hình 3.2 hình 3.3 Hình Ảnh hưởng phụ gia đến tính chất kéo màng PE Hình 3 Ảnh hưởng phụ gia đến độ giãn dài đứt màng PE Từ kết trên hình 3.2 cho thấy độ bền kéo kéo dọc ngang mẫu dùng PE wax hay APP có độ bền thấp so với nhựa LLDPE 3224 Độ bền kéo mẫu có sử dụng APP cao so với sử dụng PE wax Điều trọng lượng phân tử APP cao so với PE wax nên ngồi khả làm chất bơi trơn ngoại PE wax, APP đóng vai trò làm chất chống dính nội làm ổn định SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng dòng chảy nhựa hỗn hợp làm tăng khả phân tán giúp tăng độ bền màng Điều thể qua độ giãn dài màng hình 3.3 Khi sử dụng APP, độ giãn dài màng theo chiều dọc ngang cao so với sử dụng PE wax Tuy nhiên, APP có chi phí cao nhiều so với PE wax nên tính chất tốt công nghiệp ứng dụng PE wax cho compound sử dụng nhựa PE Do lựa chọn PE wax cho nghiên cứu 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa HDPE LLDPE đến tính chất compound 3.3.2.1 Ảnh hưởng đến MFI Hình Ảnh hưởng hàm lượng nhựa đến MFI hạt compound Ảnh hưởng hàm nhựa đến số chảy compound trình bày hình 3.4 Từ hình 3.4 cho thấy MFI mẫu tăng dần theo mức độ tăng nhựa LLDPE 3224 Do nhựa LLDPE 3224 có số chảy cao so với nhựa HDPE F1 đồng thời mức độ kết tinh nên khả chảy cao Do hàm lượng nhựa LLDPE tăng giúp số chảy compound tăng lên SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng 3.3.2.2 Ảnh hưởng đến tính chất lý màng PE Hình Ảnh hưởng hàm lượng nhựa đến tính chất kéo màng PE Hình Ảnh hưởng hàm lượng nhựa đến độ giãn dài đứt màng PE Hình 3.5 hình 3.6 thể độ bền kéo độ giãn dài theo chiều dọc chiều ngang màng LLDPE với hàm lượng compound 50% Từ đồ thị thấy độ bền kéo mẫu kéo dọc theo chiều thổi có có xu hướng giảm dần theo mức độ giảm nhựa HDPE Điều độ kết tinh nhựa HDPE cao so với nhựa LLDPE Chính mà độ cứng độ bền nhựa nhựa HDPE cao so với nhựa LLDPE Do vậy, hàm lượng nhựa HDPE compound giảm làm suy giảm độ bền màng PE Ngược lại với độ bền kéo, độ giãn dài màng PE lại SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng có xu hướng ngược lại Khi hàm lượng nhựa HDPE F1 giảm đo giúp độ cứng màng giảm theo nên độ giãn dài màng tăng lên 3.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đến tính chất hạt compound Để nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia gia cơng đến tính chất compound, sử dụng tỷ lệ phối liệu theo bảng 3.3 thay đổi hàm lượng dầu parafin PE wax cho tổng nguyên liệu 100% Khi tăng hàm lượng PE wax giảm tương ứng hàm lượng dầu parafin 3.3.3.1 Ảnh hưởng đến MFI Hình Ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đến số chảy MFI Hình 3.7 trình bày ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đến số chảy compound Khi hàm lượng dầu parafin giảm tăng tương ứng hàm lượng PE wax số chảy compound tăng dần lên Điều giải thích hai phụ gia có tác dụng giảm độ ma sát phối liệu với máy đùn dầu parafin có tác dụng bơi trơn túy độ nhớt thấp PE wax có thêm tác dụng chống dính nội giúp ổn định dòng chảy nhựa tăng độ phân tán Hơn nữa, dầu thất thoát lượng lớn phân hủy nhiệt nên hàm lượng dầu lại compound so với PE wax Khi hàm lượng PE wax tăng lên lượng lại phụ gia compound tăng lên giúp tăng số chảy SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng 3.3.3.2 Ảnh hưởng đến tính chất lý màng PE Hình Ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đén tính chất kéo màng PE Hình Ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đến độ giãn dài màng PE Ảnh hưởng hàm lượng dầu parafin PE wax đến tính chất học màng LLDPE trình bày hình 3.8 hình 3.9 Từ hình 3.8 nhận thấy hàm lượng dầu parafin PE wax khơng ảnh hưởng nhiều đến tính chất học màng Khi tăng hay giảm hàm lượng phụ gia làm thay đổi khả chảy compound tính chất học ảnh hưởng nhựa nhiều Khi tăng hàm lượng PE wax độ bền độ giãn dài tăng lên chút không lớn Do việc thay SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 38 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng đổi hàm lượng phụ gia yếu tố để điều chỉnh số chảy compound cho ứng dụng cụ thể 3.3.4 Ảnh hưởng hàm lượng axit stearic kẽm stearat đến tính chất compound 3.3.4.1 Ảnh hưởng đến MFI Hình 10 Ảnh hưởng hàm lượng axit kẽm đến số chảy MFI Thực khảo sát ảnh hưởng phụ gia axit stearic kẽm stearat với đơn phối liệu bảng 3.3 Giữ nguyên thành phần khác thay đổi hàm lượng axit kẽm stearat cho tổng đơn phối liệu 100% Kết ảnh hưởng hàm axit kẽm stearat đến số chảy trình bày hình 3.10 Từ kết hình 3.10 cho thấy hàm lượng kẽm stearat giảm dần số chảy compound giảm theo Ta thấy loại phụ gia có ảnh hưởng khác đến số chảy compound Axit stearic có tác dụng tráng phủ bột đá để tránh hạt bột đá kết tụ lại đồng thời hạn chế khả hút ẩm bột đá Kẽm stearat có tác dụng bôi trơn tăng khả phân tán hạt bột đá nhựa Từ ta thấy hàm lượng kẽm stearat tăng lên khả phân tán bôi trơn compound tăng lên nên số chảy tăng SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng 3.3.4.2 Ảnh hưởng đến tính chất lý màng PE Hình 11 Ảnh hưởng hàm lượng axit kẽm đến độ bền kéo màng PE Hình 12 Ảnh hưởng tỉ lệ axit kẽm đến tính chất lý màng PE Hình 3.11 hình 3.12 biểu diễn kết độ bền kéo dọc, ngang độ giãn dài tương ứng màng PE với 50% compound CaCO3.Từ đồ thị cho thấy việc thay đổi hàm lượng phụ gia axit kẽm không ảnh hưởng nhiều đến độ giãn dài màng Như độ giãn màng chủ yếu ảnh hưởng nhựa PE phụ gia ảnh hưởng Tuy nhiên, hàm lượng kẽm stearat ảnh hưởng đến độ bền kéo màng SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng PE Nếu dẫn đến giảm khả phân tán bột đá dẫn đến suy giảm tính chất kéo Nếu lượng phụ gia nhiều gây dư thừa dẫn đến gây trượt lớp phân tử PE màng ảnh hưởng đến liên kết nhựa bột gây suy giảm tính chất học 3.3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hạt compound Nhiệt độ máy đùn ảnh hưởng lớn đến khả trộn hợp phân tán bột đá nhựa HDPE Đã tiến hành dải nhiệt độ trình bày bảng 3.4 với đơn phối liệu theo bảng 3.3 Bảng Các thông số nhiệt độ chế tạo compound CaCO3/HDPE/LLDPE 3.3.5.1 Ảnh hưởng đến MFI Hình 13 Ảnh hưởng nhiệt độ gia công đến số chảy MFI Từ đồ thị hình 3.13 cho thấy số chảy MFI thông số nhiệt lớn (0.448 g/10ph) Tại thông số nhiệt khả chảy nhựa cao Điều giải thích chế độ nhiệt 1, nhiệt độ vùng trộn chưa đủ cao để hóa lỏng hồn tồn nhựa HDPE nên mức độ trộn hợp dẫn đến khả phân tán bột CaCO3 nhựa nên làm số chảy giảm Còn chế độ nhiệt số 3, nhiệt độ vùng trộn cao cộng thêm với ma sát trình trộn sinh nhiệt độ nên làm phần phụ gia gia công bị phân hủy nên số chảy giảm Như nhiệt độ vùng trộn khoảng 200-210 phù hợp với nhựa HDPE F1 SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng 3.3.5.2 Ảnh hưởng đến tính chất lý màng thổi Hình 14 Ảnh hưởng chế độ nhiệt đến tính chất kéo màng PE Hình 3.14 trình bày độ bền kéo màng PE với chế độ nhiệt gia công compound khác Từ kết cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng nhiều đến khả phân tán tính chất màng PE với lượng compound lớn Kết thu tương tự kết MFI, với chế độ nhiệt cho độ bền kéo ngang dọc màng tốt Điều chứng tỏ mức độ phối trộn phân tán compound chế tạo theo chế độ nhiệt tốt SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng Hình 15 Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ giãn dài màng PE Từ đồ thị hình 3.15 cho thấy độ bền kéo màng kéo dọc thông số nhiệt thứ lớn độ giãn dài kéo dọc thông số gần tương đương Và độ bền kéo kéo ngang theo chiều thổi thấp độ bền kéo kéo dọc theo chiều thổi thông số nhiệt SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng KẾT LUẬN Nhiệt độ gia công ảnh hưởng nhiều đến chất lượng compound CaCO với hệ nhựa HDPE/LLDPE Nhiệt độ vùng trộn cần tương thích với nhiệt độ gia công nhựa HDPE hệ nhựa Phụ gia gia công dầu parafin PE wax ảnh hưởng đến tính chất học sản phẩm cuối Tuy nhiên thay đổi hàm lượng phụ gia để điều chỉnh số chảy compound Tỷ lệ nhựa ảnh hưởng nhiều đến tính chất học màng PE sử dụng CaCO3 compound Tỷ lệ nhựa sử dụng để điều chỉnh số chảy compound cho ứng dụng khác Hệ phụ gia trợ phân tán axit kẽm stearat ảnh hưởng nhiều đến độn bền màng số chảy compound Cần phải lựa chọn hệ phụ gia theo hàm lượng bột đá cho phù hợp để đạt hiệu phân tán tốt SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng TÀI LIỆU THAM KHẢO (VPA), Hiệp Hội Nhựa Việt Nam tổng quan ngành nhựa Việt Nam 2010-2015 Diệu, Trần Vĩnh and Phái, Lê Thị "Vật liệu compozit.Các vấn đề khoa học, hướng phát triển ứng dụng" Trung tâm thông tin tư liệu Hà Nội : Trung tâm KHTN CNQG, 1998 http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene [Online] David A.Willoughby, R Dodge Woodson & Rick Sutherland, MC Graw Hill, Plastic Piping Handbook UK : s.n., 2004 Hui S., Chattopadhyay S Thermal and thermooxidative degradation study of a model LDPE/EVA based TPE system: Effect of nano silica and electron beam irradiation, Polymer Composites 2009 Donal McNally, Ticona, Encyclopedia of Polymer Science and Technology John Wiley & Son, Inc : UK, 2005 Motaung, T E Effect of maleic anhydride grafting and the presence of oxidized wax on the thermal and mechanical behaviour of LDPE/silica nanocomposites s.l : Materials Science and Engineering, 2010 K-tron, Coperion Conveying and Feeding of Calcium Carbonate in Plastics Compounding Abdudlakh Kmikitev, Polymer Blends, Polymer Composites and Filled Polymers New York : Synthesis, properties and aplications, Nova publishers, Inc., 2007 Khống chế độ bão hóa chất hoạt động bề mặt trình tổng hợp nano caxicacbonat kết tủa Trần Đại Lâm, Trần Vĩnh Hồng 2006 Tạp chí phân tích hóa học, Lý sinh học pp T-11, số trang 34 -48 10 Chương, Bùi Hóa lý polyme s.l : Nxb Đại học Bách Khoa HN, 2006 11 Peacock., Andrew J Handbook of Polyethylene: structures, properties and applications Exxon chemical company, Marcel Dekker, Inc, USA : s.n., 2000 12 Kháng, Đỗ Quang Vật liệu polyme Hà Nội : NXB KHTN & CN, 2013 13 Charles A Harper Handbook of Plastic Processing John Wiley & Son, Inc : United Kingdom , 2006 14 Định, Ngô Kim Nghiên cứu cấu trúc tập hợp hạt trình kết tinh áp dụng cho hệ CaCO3, BaSO4 Hà Nội : Luận án tiến sĩ hóa học, 1999 15 HN, Nxb ĐH Bách Khoa Kỹ thuật sản xuất chất dẻo 1970 : Bộ môn cao phân tử 16 SECURITIES, VIETINBANK Báo cáo cập nhật ngành nhựa Việt Nam năm 2017 29/12/2017 SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2018 GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng SVTH: Nguyễn Phan Việt-20134586 Trang 46 ... bị đứt 1.3.2 Các chất độn công nghiệp Chất độn thành phần thêm vào vật liệu nhằm mục đích tiết kiệm vật liệu Đồng thời để tăng thêm số đặc tính cho vật liệu Người ta đánh giá độn dựa đặc điểm... định nhiệt, ổn định ánh sáng, chống cháy, chống tĩnh điện, chất chống tạo khối, chất tạo mầm Chất độn loại bột khoáng cốt độn Sản xuất hạt nhựa dẻo độn cần quy trình cơng nghệ phức tạp đòi hỏi... chọn loại vật liệu độn thích hợp Có dạng độn: Chất độn dạng sợi: Đặc điểm chất độn dạng sợi có tính lý cao dạng hạt, nhiên dạng sợi có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo loại vật liệu cao