Khảo sát ảnh hưởng của nanoclay đến tính chất của nhựa epoxy đóng rắn bằng adduct từ cardanol

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HOÀNG THỊ MINH HẠNH KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NANOCLAY ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA NHỰA EPOXY ĐÓNG RẮN BẰNG ADDUCT TỪ CARDANOL CHUYÊN NGÀNH : CN VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HP MÃ SỐ NGÀNH: 60.52.94 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: GIÁO SƯ – TIẾN SĨ NGUYỄN HỮU NIẾU ( ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: TIẾN SĨ LA THỊ THÁI HÀ ( ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: TIẾN SĨ NGUYỄN ĐẮC THÀNH ( ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, NGÀY 02 THÁNG 08 NĂM 2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 20 tháng12 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : HOÀNG THỊ MINH HẠNH …………… Phái: nữ Ngày, tháng, năm sinh: 07 – 06 – 1975 …………………………………… Nơi sinh: Hà Tây Chuyên ngành : CNVL Cao Phân Tử Tổ Hợp…… ….MSHV: 00304052 I- TÊN ĐỀ TÀI: “ Khảo sát ảnh hưởng nanoclay đến tính chất nhựa epoxy đóng rắn adduct từ Cardanol” II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan adduct polymer-clay nanocomposite Chưng cất dầu cardanol kiểm tra tính chất hóa lý dầu Tổng hợp adduct từ dầu cardanol, formaldehyde, diethylene triamine kiểm tra thông số hóa lý sản phẩm tổng hợp insitu adduct-clay I30E kiểm tra thông số hóa lý sản phẩm Khảo sát kiểm tra thay đổi tính chất nhựa epoxy thông qua tính chất lý màng nhựa composite đóng rắn adduct có nanoclay III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:…………………………20/11/2006………………………….……………… III- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ………………05/07/2007……………………………… IV- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GIÁO SƯ – TIẾN SĨ NGUYỄN HỮU NIẾU CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày…20.tháng…12 năm 2006 TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Hoàng Thị Minh Hạnh Mở đầu MỞ ĐẦU Nhựa Epoxy loại nhựa có giá trị kinh tế kỹ thuật cao ứng dụng nhiều lónh vực sản xuất sản phẩm cần đến tính cao cấp như: sơn Epoxy, verni Epoxy, composite nhựa Epoxy Tuy nhiên tính chất nhựa Epoxy phụ thuộc nhiều vào chất chất đóng rắn Vì tìm nhiều chất đóng rắn cho loại nhựa hoàn cảnh ứng dụng khác trở thành mục tiêu nghiên cứu cho nhà khoa học Từ nghiên cứu này, phát thêm nhiều tính chất tốt cho loại nhựa nhiệt rắn đặc biệt nhờ thay đổi đáng kể mặt tính chất lý, điều kiện gia công mở rộng phạm vi ứng dụng Thông thường mở vòng nhựa epoxy loại amine, polyamine…phản ứng toả nhiệt mạnh nhựa epoxy hình thành có độ co ngót cao dòn Một vài khảo sát cho thấy dùng polyamine phản ứng xảy êm dịu hơn, mạch polymer dài hiệu ứng êm dịu cao Trên sở đó, Adduct đời nhằm khắc phục nhược điểm chất đóng rắn cổ điển Tuỳ theo loại Adduct mà sản phẩm epoxy đạt tính lý tốt, tính bám dính tăng, độ bóng cao, màu sắc đẹp… Tính đến nhà khoa học cho đời nhiều loại Adduct, nhiên để cải thiện tính chất nhựa đồng thời hạ giá thành sản phẩm tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rẽ tiền, cải thiện điều kiện gia công mục tiêu cần đạt nghiên cứu ứng dụng chế tạo Ngày nay, kết nghiên cứu hiệu ứng nanometer polymer cho thấy tính polymer tăng cao cao đưa -1 Hoàng Thị Minh Hạnh Mở đầu polymer cấu trúc nanometer Nhiều nhà sản xuất nhiều tập đoàn lớn giới Toyota, Nanocor… thành công nhựa PE, PP, PS, polyamide, epoxy, β- Capron… chứng tỏ tính chất lý, khả chịu nhiệt, tính bắt lửa, tính dẫn điện, giá thành cải thiện rõ rệt polymer-clays nanocomposite thực trở thành mặt hàng có tính kỹ thuật cao lónh vực trở thành đề tài hấp dẫn toàn cầu Bắt nhịp với tiến giới, phủ nhân dân Việt Nam xác định công nghệ vật liệu tiên tiến vật liệu nano lónh vực khoa học đầu tư mạnh tạo điều kiện để trở thành mũi nhọn thời đại nanometer toàn cầu ngày Vì nghiên cứu đề tài kiến thức cấu trúc nano-polymer/ nanocomposite thực hút công việc làm trưởng thành đối mặt với vấn đề khó khăn gặp phải để đạt kết thực nghiệm có giá trị, góp phần khẳng định khoa học Việt Nam nhà khoa học Việt Nam thực nhịp bắt kịp với giới Đã có nhiều đề tài nghiên cứu nhựa, cải tiến công nghệ biến tính nhựa để đạt tính chất ưu việt Cải thiện tính tồn nhựa nguyên liệu mang hiệu kinh tế kỹ thuật cao làm phong phú thêm, chủ động thêm nguồn nguyên liệu sử dụng Vấn đề đặt cho nhà nghiên cứu lựa chọn phương pháp nguyên tắc để cải tiến, để có thay đổi phù hợp với nguồn nguyên liệu kinh tế nước Và mục tiêu đề tài Đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng Nanoclays đến tính chất nhựa Epoxy đóng rắn Adduct từ Cardanol” Giáo Sư- Tiến Só Nguyễn Hữu Niếu đặt nhằm cải thiện tính dòn, co ngót cao nhựa Epoxy -2 Hoàng Thị Minh Hạnh Mở đầu ứng dụng rộng rãi vào nhiều lónh vực: sơn, verni, composite Tôi cho kết đạt đề tài thật có ý nghóa ứng dụng sản xuất -3 Hoàng Thị Minh Hạnh Giới thiệu TÓM TẮT Sản phẩm adduct –clay từ phương pháp trùng hợp insitu có ảnh hưởng đến tính chất nhựa epoxy với hàm lượng nhỏ Các tính chất lý màng nhựa composite nhựa epoxy tăng lên nhiều cấu trúc, tính chất polymer – nanoclay hình thành trình tổng hợp Những tính chất bị giảm hàm lượng nanoclay sử dụng nhiều Những kết X-Rays, TEM phân tích khác cho thấy hàm lượng clay tăng cường vào adduct tốt 2%wt so với cardanol Nhờ có chèn tách polymer mà khoãng không gian hai lớp clay giãn rộng từ 22.362A0 đến 78.579A0 Nhờ ứng suất, modulus, gradient va đập composite tăng lên cao ( gần gấp đôi) tính dẽo, va đập, bám dính màng tăng lên đáng kể Sản phẩm adduct –nanoclay giúp mở rộng phạm vi ứng dụng cho nhựa epoxy trường hợp có yêu cầu đặc biệt -i- Hoàng Thị Minh Hạnh Giới thiệu SUMMARY Adduct –clay product prepared by insitu polymerization have effected to mechanical physical properties in comparison to the initial epoxy even when a small amount of clays is introduced Plastic coating and composite mechanical physical properties increasing rapidly when it is presented the results of the studing of the structure, properties polymer-nanoclay A rise in the percent of nanoclay leads to reduction in the properties of the epoxy – clay composites By X-Rays, TEM and others proved composite with 2%wt clay has a rise of cell from 22.362 A0 to 73.579A0 So modulus, impaction gradient and flexural stress are raised so much, beside of bending, impact, cross hatch cuting properties of coating plastic are raised, too Adduct – clay product can extend the scope of an inquyry of application epoxy in case of special technology requirements - ii - Hoàng Thị Minh Hạnh Giới thiệu DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng1.1 Hàm lượng vitamine số loại quả……………………………………… Page 09 Bảng 1.2 Một số tính chất dầu Cardanol 11 Bảng1.3 So sánh tính chất dầu theo hai cách thu hoài ………………………………………… 12 Bảng 1.4 Thành phần mạch nhánh dầu vỏ hạt điều Urushiol…………………… 13 Bảng 1.5 Thành phần dầu vỏ hạt điều q trình bảo quản……………………… 14 Bảng 1.6 Một vài sản phẩm nhựa epoxy giới………………………………………… 25 Bảng 1.7 Các đặc tính kỹ thuật nhựa epoxy………………………………………………………… 26 Bảng 1.8 Thơng số kỹ thuật số nhựa epoxy thơng dụng…………………………… 26 Bảng 4.1.Lượng dầu cardanol thu được…………………………………………………………………………… 58 Bảng 4.2 Phân tích mũi phổ hồng ngoại ……………………………………………………………………… 59 Bảng 4.3.Sự thay đổi cardanol theo thời gian 25oC 10oC…………………… 61 Bảng4.4 Tỷ lệ cấu tử theo lý thuyết ……………………………………………………………………………… 64 Bảng 4.5 Tỷ lệ cấu tử thực nghiệm………………………………………………………………………………… 64 Bảng 4.6 Sự thay đổi màu sắc sản phẩm theo giai đoạn…………………… 67 Bảng 4.7 Số liệu kết sắc ký gel mẫu adduct không rữa A002…………………… 68 Bảng 4.8 Kết sắc ký gel adduct rữa A001………………………………………………… 69 Bảng 4.9 Phân tích phổ hồng ngoại mẫu A002…………………………………………………………… 70 Bảng 4.10 Sự thay đổi số amine theo thời gian…………………………………………………… 71 Bảng 4.11 Độ nhớt tỷ trọng sản phẩm…………………………………………………………… 72 Bảng 4.12 Khối lượng thành phần hỗn hợp sản phẩm……………………… 72 - iii - Hoàng Thị Minh Hạnh Giới thiệu Bảng 4.13.Hàm lượng biến tính loại nanoclay…………………………………………………… 74 Bảng 4.14 Tính chất vật lý nanomer I30E………………………………………………………… 75 Bảng4.15 Số liệu tính toán theo lý thuyết phản ứng insitu………………………… 77 Bảng 4.16 Số liệu tính toán thực nghiệm phản ứng insitu…………………………… 77 Bảng 4.17 Số liệu tính toán cho mẻ ngâm clay xử lý cách 1……………………… 78 Bảng4.18 So sánh kết cách xử lý nanomer I30E………………………………………… 82 Bảng4.19 Khối lượng tính toán I30E chưa xử lý……………………………………………… 84 Bảng 4.20 Khối lượng tính toán I30E xử lý …………………………………………………… 84 Bảng 4.21 Kết lắng tách clay sản phẩm………………………………………………… 89 Bảng4.22 Ký hiệu mẫu thực nghiệm…………………………………………………………………… 90 Bảng 4.23a,b.Sự chuyển dịch góc khoảng chèn D001 ………………………………………… 91 Bảng 4.24 Chỉ số độ nhớt sản phẩm…………………………………………………………………… 92 Bảng4.25 Chỉ số tỷ trọng sản phẩm……………………………………………………………………… 93 Bảng4.26 Chỉ số amine sản phẩm………………………………………………………………………… 94 Bảng 4.27.Nhiệt độ đỉnh peak toả nhiệt theo DSC………………………………………………… 98 Bảng 4.28 Nhiệt độ hoá thuỷ tinh theo DMTA…………………………………………………………… 98 Bảng 4.29 Khảo sát thời gian gel nhựa DER331 theo hàm lượng Adduct 100 Bảng 4.30 Thời gian gel theo mẫu adduct…………………………………………………………… 100 Bảng 4.31 Sự thay đổi góc tiếp xúc………………………………………………………………………………… 105 Bảng 4.32.Số liệu tính toán cho mẫu màng…………………………………………………………………… 106 Bảng 4.33.Số liệu tính toán cho mẫu composite………………………………………………………… 107 Bảng 34.Kết chiều dày màng……………………………………………………………………… 108 - iv - ... “ Khảo sát ảnh hưởng nanoclay đến tính chất nhựa epoxy đóng rắn adduct từ Cardanol? ?? II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan adduct polymer-clay nanocomposite Chưng cất dầu cardanol kiểm tra tính chất. .. tài Đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng Nanoclays đến tính chất nhựa Epoxy đóng rắn Adduct từ Cardanol? ?? Giáo Sư- Tiến Só Nguyễn Hữu Niếu đặt nhằm cải thiện tính dòn, co ngót cao nhựa Epoxy -2 Hoàng... Sản phẩm adduct –clay từ phương pháp trùng hợp insitu có ảnh hưởng đến tính chất nhựa epoxy với hàm lượng nhỏ Các tính chất lý màng nhựa composite nhựa epoxy tăng lên nhiều cấu trúc, tính chất polymer