đề Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng CaCO3 biến tính bề mặt kích thước Nano ứng dụng trong chế tạo hạt nhựa độn

đề Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng CaCO3 biến tính bề mặt kích thước Nano ứng dụng trong chế tạo hạt nhựa độn đề Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng CaCO3 biến tính bề mặt kích thước Nano ứng dụng trong chế tạo hạt nhựa độn luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

PHẠM QUANG VIỆT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI …………………… LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC CƠNG NGHỆ HOÁ HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG CaCO3 BIẾN TÍNH BỀ MẶT KÍCH THƯỚC NANO ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO HẠT NHỰA ĐỘN PHẠM QUANG VIỆT 2006 - 2008 HÀ NỘI - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI …………………… LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG CaCO3 BIẾN TÍNH BỀ MẶT KÍCH THƯỚC NANO ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO HẠT NHỰA ĐỘN CHUYÊN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC Mà SỐ: PHẠM QUANG VIỆT Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN ĐẠI LÂM HÀ NỘI - 2008 MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất chất dẻo, cao su, sơn, giấy… canxicacbonat (CaCO3) biết đến chất độn quan trọng dễ kiếm rẻ tiền so với nhiều loại chất độn khác Hiện nay, thị trường có loại sản phẩm CaCO3 bột đá nghiền (GCC), bột canxicacbonat kết tủa (PCC) canxicacbonat kết tủa kích thước nano (n-PCC), Việt Nam sản xuất GCC PCC n-PCC chưa sản xuất đượcGCC PCC biết đến chất độn thông thường nhằm giảm giá thành sản phẩm, chất độn trơ, khả phân tán thấp Để tăng cường khả phân tán kết dính, hướng nghiên cứu triển vọng biến tính bề mặt CaCO3 nhóm chức thích hợp giảm kích thước hạt đến cỡ nano Khi biến tính phù hợp, khả liên kết chất độn vật liệu tăng lên; cịn giảm kích thước hạt, phân tán tốt hơn, qua cải thiện đặc tính sản phẩm, nhiên hướng nghiên cứu chưa quan tâm nhiều Xuất phát từ lý trên, luận văn tập trung nghiên cứu chế tạo canxicacbonat kết tủa kích thước nano (n-PCC), phân tích đánh giá, so sánh sản phẩm nghiên cứu với sản phẩm canxicacbonat có thị trường, sau biến tính bề mặt tác nhân (vô cơ, hữu cơ) bước đầu ứng dụng để kiểm tra lại khả phân tán sản phẩm nhựa Sự thành cơng nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm PCC sản xuất nước, qua khơng tận dụng nguồn nguyên liệu đá vôi dồi Việt Nam mà cịn có khả ứng dụng thực tiễn sản xuất sản phẩm chất lượng cao địi hỏi CaCO3 phải có chất lượng cao cấp tương ứng TÓM TẮT Canxicacbonat kết tủa (Precipitated Calcium Carbonate-PCC) hay gọi bột nhẹ, sử dụng rộng rãi công nghiệp sản xuất cao su, sơn, giấy, chất dẻo với vai trò bột màu, phụ gia, chất độn, tá dược, chất mang Việt Nam với tài nguyên đá vôi dồi dào, sản xuất PCC từ năm 1960, nhiên với công nghệ cũ, lạc hậu sản xuất PCC thông dụng, giá trị thấp (do kích thước hạt cịn lớn cỡ vài micromet, khoảng phân bố hạt rộng, diện tích bề mặt riêng thấp, khơng biến tính bề mặt…), cịn có nhu cầu PCC cao cấp phải nhập từ nước ngồi Luận văn nghiên cứu q trình tổng hợp n-PCC dựa quy trình sản xuất PCC thực tế nước ta, trình tạo thành n-PCC tạo thành nhờ vai trò phụ gia Sản phẩm n-PCC sau biến tính hai tác nhân: tác nhân vô Na2SiO3 tạo sản phẩm biến tính vơ n-PCC-SO tác nhân hữu Natri Stearat (Na-St) tạo sản phẩm biến tính hữu n-PCC-St Đặc trưng sản phẩm n-PCC, n-PCC-SO n-PCC-St nghiên cứu phương pháp hố lý: XRD, IR, SEM/FESEM/TEM, DLS, phân tích nhiệt Kết cho thấy nPCC tổng hợp có kích thước cỡ 50-70nm, phân bố hạt đồng đều, sản phấm CaCO3 khác GCC có kích thước cỡ vài chục micromet PCC có kích thước cỡ vài micromet Đặc trưng đáng ý n-PCC biến tính sau biến tính Natri Stearat, n-PCC-St có tính kỵ nước, thích hợp cho sản xuất chất dẻo Từ đặc tính n-PCC-St, luận văn ứng dụng n-PCC-St để chế tạo hạt nhựa độn (MB) sử dụng hạt nhựa độn sản xuất polypropylen (PP) Sản phẩm hạt nhựa độn phân tích nhiệt để đánh giá hàm lượng chất độn, sản phẩm PP sử dụng chất độn phân tích nhiệt, chụp ảnh FESEM Kết cho thấy n-PCC-St phân tán tốt PP, n-PCC có tượng co cụm, phân tán không Thành công luận văn tổng hợp bột nhẹ có cỡ hạt nano (nPCC), biến tính n-PCC việc sử dụng hai loại phụ gia Na-St SiO2 Sản phẩm n-PCC-St có khả ứng dụng cao, quy trình biến tính St áp dụng cho loại CaCO3 khác để ứng dụng sản xuất cao su, chất dẻo Từ khố: nano PCC, biến tính bề mặt, hạt nhựa độn SUMMARY Precipitated Calcium Carbonate (PCC, or light powder as its trade name) is widely used in rubber, plastic, paint and paper processing as filler and/or pigment Located in special geographical region with abundant limestone resources, Vietnam is considered to be a potential producer of PCC and in reality it has produced PCC since 1960’s However, up to now, only low grade PCC with coarse particle size, low surface area, inert and non-modified surface has been manufactured with out-of-date technology and equipment Meanwhile, high grade PCC used in high quality goods have to be imported exclusively from overseas This thesis focuses on production of nanosized PCC (denoted as n-PCC) using several appropriate surfactants Then, n-PCC was surface-modified inorganically with Na2SiO3 or organically with sodium stearate to get n-PCC-SO and n-PCC-St respectively All samples of n-PCC, n-PCC-SO, n-PCC-St were investigated thoroughly by different modern physico-chemical methods as XRD, IR, SEM, FESEM, TEM, DLS It has been showed that the particle size of n-PCC is in the range of 50-70nm, with quite narrow distribution Thanks to surface modification of n-PCC-St along with its hydrophobic property, it can serve as much more effective filler, being used in masterbatch processing with thermoplastics like PE, PP, etc… The filling content of n-PCC-St in these masterbatches can be reached up to 90% The possibility to obtain the high grade PCC with surface modification and controlling particle size and the ability to extend the production up to industrial scale may be the most interesting and novel feature of this thesis Keywords: nano PCC; surface modification, filler masterbatch Luận văn tốt nghiệp cao học MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Giới thiệu chất độn I I.1 Chất độn dạng sợi: I.2 Chất độn dạng hạt: II Giới thiệu số vật liệu sử dụng làm chất độn Tổng quan chất độn Canxi cacbonat (CaCO3) III III.1 Giới thiệu vật liệu Canxi cacbonat (CaCO3) III.2 Bột đá nghiền CaCO3 (Ground Calcium Carbonate - GCC) 11 III.3 Bột CaCO3 kết tủa (Precipitated calcium carbonate – PCC) 11 III.4 Tình hình sản xuất ứng dụng CaCO3 giới: 16 III.5 Tình hình sản xuất ứng dụng CaCO3 nước 19 III.6 Các phương pháp biến tính CaCO3 19 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 26 Hoá chất dụng cụ 26 I I.1 Hóa chất 26 I.2 Dụng cụ 26 II Phương pháp tổng hợp CaCO3 siêu mịn, kích thước nano, khơng biến tính (n-PCC) 26 III Phương pháp tổng hợp nano-CaCO3 biến tính tác nhân axit Stearic (n-PCC-St) 28 III.1 Tổng hợp natri stearat (Na-St) 28 III.2 Tổng hợp nano-CaCO3 biến tính tác nhân axit Stearic (n-PCC- St) 28 IV Phương pháp tổng hợp CaCO3 biết tính SiO2 (n-PCC-SO) 29 V Các phương pháp nghiên cứu 30 V.1 Phương pháp phổ hồng ngoại IR 30 Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 1/74 Luận văn tốt nghiệp cao học V.2 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 31 V.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử (SEM/FESEM/TEM) 33 V.4 Phương pháp phân tích nhiệt 35 V.5 Phương pháp tán xạ laze (DLS) 36 VI Ứng dụng n-PCC, n-PCC-St, n-PCC-SO sản xuất hạt nhựa 38 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 Kích thước hình dạng hạt số loại canxicacbonat 40 I I.1 Phân bố kích thước hạt tán xạ laze (DLS) loại CaCO3 40 I.3 Đặc trưng hình dạng hạt loại CaCO3 ảnh SEM 42 II Đặc trưng n-PCC, n-PCC-St, n-PCC-SO 45 II.1 Phân tích phổ IR 46 II.2 Phân tích phổ XRD 50 III Nghiên cứu hình dạng, kích thước hạt sản phẩm phương pháp hiển vi điện tử (SEM/FESEM/TEM) 53 IV Giản đồ phân tích nhiệt 56 V Cơ chế tác dụng St lên đặc trưng n-PCC 59 VI Ứng dụng chế tạo hạt độn nhựa (Masterbatch – MB) 62 V.1 Quy trình chế tạo MB 62 V.2 Ứng dụng MB sản xuất nhựa 65 KẾT LUẬN CHUNG 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 2/74 Luận văn tốt nghiệp cao học MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất chất dẻo, cao su, sơn, giấy… canxicacbonat (CaCO3) biết đến chất độn quan trọng dễ kiếm rẻ tiền so với nhiều loại chất độn khác Hiện nay, thị trường có loại sản phẩm CaCO3 bột đá nghiền (GCC), bột canxicacbonat kết tủa (PCC) canxicacbonat kết tủa kích thước nano (n-PCC), Việt Nam sản xuất GCC PCC n-PCC chưa sản xuất GCC PCC biết đến chất độn thông thường nhằm giảm giá thành sản phẩm, chất độn trơ, khả phân tán thấp Để tăng cường khả phân tán kết dính, hướng nghiên cứu triển vọng biến tính bề mặt CaCO3 nhóm chức thích hợp giảm kích thước hạt đến cỡ nano Khi biến tính phù hợp, khả liên kết chất độn vật liệu tăng lên; giảm kích thước hạt, phân tán tốt hơn, qua cải thiện đặc tính sản phẩm, nhiên hướng nghiên cứu chưa quan tâm nhiều Xuất phát từ lý trên, luận văn tập trung nghiên cứu chế tạo canxicacbonat kết tủa kích thước nano (n-PCC), phân tích đánh giá, so sánh sản phẩm nghiên cứu với sản phẩm canxicacbonat có thị trường, sau biến tính bề mặt tác nhân (vô cơ, hữu cơ) bước đầu ứng dụng để kiểm tra lại khả phân tán sản phẩm nhựa Sự thành công nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm PCC sản xuất nước, qua khơng tận dụng nguồn nguyên liệu đá vôi dồi Việt Nam mà cịn có khả ứng dụng thực tiễn sản xuất sản phẩm chất lượng cao địi hỏi CaCO3 phải có chất lượng cao cấp tương ứng Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 3/74 Luận văn tốt nghiệp cao học CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I Giới thiệu chất độn 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 Trong vật liệu chất độn đóng vai trị chất chịu ứng suất tập trung thường độn có tính chất lý cao không độn Người ta đánh giá độn dựa đặc điểm sau: - Tính gia cường học; - Khả chống lại hố chất, mơi trường, nhiệt độ; - Phân tán tốt vào vật liệu; - Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt; - Thuận lợi tốt cho gia công; - Giảm giá thành sản phẩm; Tùy thuộc vào yêu cầu cho loại sản phẩm mà người ta chọn loại vật liệu độn thích hợp Có hai dạng độn: I.1 Chất độn dạng sợi: Đặc điểm chất độn dạng sợi có tính lý hoá cao dạng hạt, nhiên dạng sợi có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo loại vật liệu cao cấp như: sợi thuỷ tinh, sợi cácbon, sợi Bo, sợi cacbua silic… I.2 Chất độn dạng hạt: Các chất độn dạng hạt thường sử dụng là: silica, CaCO3, độn khoáng, cao lanh, đất sét, bột talc, hay graphite, carbon… khả gia cường tính chất độn dạng hạt sử dụng với mục đích sau: - Giảm giá thành; - Tăng thể tích cần thiết độn trơ, tăng độ bền lý, hoá, nhiệt, điện, khả chậm cháy độn tăng cường; Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 4/74 Luận văn tốt nghiệp cao học - Dễ đúc khuôn, giảm tạo bọt khí nhựa có độ nhớt cao; - Cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, chống co rút đóng rắn, che khuất sợi cấu tạo tăng cường sợi, giảm toả nhiệt đóng rắn; Cốt sợi sợi tự nhiên (sợi đay, sợi gai, sợi lanh, xơ dừa, xơ tre, bơng…), sợi nhân tạo (sợi thuỷ tinh, sợi vải, sợi poliamit…) Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà người ta chế tạo sợi thành nhiều dạng khác nhau: sợi ngắn, sợi dài, sợi rối, sợi… Việc trộn thêm loại cốt sợi vào hỗn hợp có tác dụng làm tăng độ bền học độ bền hoá học vật liệu như: khả chịu va đập; độ giãn nở cao; khả cách âm tốt; tính chịu ma sát- mài mịn; độ nén, độ uốn dẻo độ kéo đứt cao; khả chịu mơi trường ăn mịn như: muối, kiềm, axít Ngày cơng nghệ nano ứng dụng vào sản xuất chất độn Các loại chất độn có kích cỡ nano phong phú đề tài nghiên cứu nhiều năm gần Có thể kể đến số loại chất độn tiêu biểu như: ống nano cacbon (cacbon tube), nano khoang sét (nano clay), nano cacbon black, nano CaCO3 có biến tính bề mặt khơng biến tính bề mặt [3, 5, 7, 9, 30-33, 39] II Giới thiệu số vật liệu sử dụng làm chất độn Trong công nghiệp, người ta thường đưa chất độn vào để nâng cao tính chất lý hạ giá thành sản phẩm Mỗi loại chất độn với hàm lượng thích hợp thể nâng cao số tính chất vật liệu Vì người ta chọn chất độn với hàm lượng thích hợp tùy theo yêu cầu sản phẩm Rõ ràng với đặc tính lý đưa nhiều chất độn với giá rẻ vào giảm giá thành vật liệu, chất độn thường sử dụng giới thiệu đây:  Than hoạt tính: Phạm Quang Việt - CN Hố học khoá 2006 -2008 Trang 5/74 Luận văn tốt nghiệp cao học Hình 3.16 Sơ đồ mơ tả chế hình thành tác dụng phụ gia trình sản xuất PCC; n-PCC n-PCC-St VI Ứng dụng chế tạo hạt độn nhựa (Masterbatch – MB) V.1 Quy trình chế tạo MB Từ sản phẩm n-PCC-St tiến hành chế tạo hạt nhựa độn, quy trình tiến hành máy đùn hai trục vít, cơng suất bán cơng nghiệp Phịng KCS, cơng ty cổ phần nhựa Châu Âu (Khu Công nghiệp Đồng Văn - Hà Nam) Quy trình sản xuất MB sau: n-PCC-St hạt nhựa LDPE phụ gia cho vào máy trộn siêu tốc để phân bố thành phần đồng đều, với tỷ lệ nPCC-St 90% khối lượng 10% khối lượng lại LDPE phụ gia Sau trộn đều, hỗn hợp nguyên liệu đưa vào máy đùn, trình đùn tiến hành 1700C, sau đùn ra, tiến hành cắt hạt thu MB dạng hạt trụ dẹt, kích thước đường kính khoảng mm, chiều dày khoảng 2-3 mm (hình 3.17) Phạm Quang Việt - CN Hố học khố 2006 -2008 Trang 62/74 Luận văn tốt nghiệp cao học Hình 3.17 Hạt nhựa độn (MB) chế tạo Để đánh giá hàm lượng độn mẫu MB tiến hành phân tích nhiệt mẫu MB nghiên cứu với mẫu MB sưu tập (sản phẩm nước ngoài), kết thể hình 3.18 Labsys TG Figure: Experiment: NC1 13/06/2008 Procedure: 30 > 800C (10 C.min-1) (Zone 2) Crucible: PT 100 µl Atmosphere:Air Mass (mg): 45.45 TG/% HeatFlow/µV d TG/%/min Exo Peak :324.24 °C Peak :230.08 °C 10 20 Peak :486.36 °C -2 10 Peak :120.10 °C 0 -4 Mass variation: -4.24 % -5 -10 Mass variation: -5.90 % -6 -10 -20 Mass variation: -2.87 % 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C (a) Mẫu MB nghiên cứu Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 63/74 Luận văn tốt nghiệp cao học Labsys TG Figure: Experiment: TM1 16/06/2008 Procedure: 30 > 800C (10 C.min-1) (Zone 2) Crucible: PT 100 µl Atmosphere:Air Mass (mg): 22.18 HeatFlow/µV TG/% Exo d TG/%/min 25 Peak :243.32 °C 12 Peak :405.62 °C 15 -2 -4 -5 -6 Mass variation: -12.84 % -6 -15 -12 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C (b) Mẫu MB nhập ngoại có thị trường Hình 3.18 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu MB nghiên cứu (a) mẫu thương mại (b) Hình 3.18.a cho thấy với mẫu MB nghiên cứu, trình khối lượng diễn theo giai đoạn ứng với phân huỷ thành phần: giai đoạn 200-4000C ứng với phân huỷ St phụ gia cho vào q trình chế tạo MB, chất hữu để giảm độ nhớt Giai đoạn xảy 400-5000C ứng với trình phân huỷ LDPE, hàm lượng LDPE khoảng 5,9% khối lượng MB Còn giai đoạn phân huỷ n-PCC mẫu MB, khoảng 6500C, giống với phân huỷ n-PCC n-PCC-St Từ thấy thành phần chất độn n-PCC MB khoảng 90%, tỷ lệ ban đầu phối trộn nguyên liệu Cịn mẫu MB thị trường, q trình khối lượng xảy theo hai giai đoạn: giai đoạn từ 250-5000C, ứng với phần khối lượng khoảng 12,84%, có lẽ giai đoạn phân huỷ nhựa phụ gia; giai đoạn bắt Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 64/74 Luận văn tốt nghiệp cao học đầu từ 6200C ứng với trình phân huỷ CaCO3 Như mẫu MB thị trường, hàm lượng chất độn khoảng 87,3% khối lượng Ta thấy với n-PCC-St nâng hàm lượng chất độn lên cao nhờ khả phân tán tốt n-PCC-St so với PCC, qua giảm giá thành MB V.2 Ứng dụng MB sản xuất nhựa Để kiểm tra khả phân tán n-PCC-St nhựa, sử dụng MB phối trộn với PP để sản xuất mẫu chụp ảnh FESEM ghi lại phân tán MB mẫu, mẫu đối chứng tiến hành tương tự MB thương mại, kết thể hình 3.19 (a) Nhựa PP độn MB 10% khối lượng Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 65/74 Luận văn tốt nghiệp cao học (b) Nhựa PP độn 10% khối lượng PCC (c) Nhựa PP độn MB 25% khối lượng (d) Nhựa PP độn 20% PCC Hình 3.19 Sự phân tán PCC n-PCC-St PP Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 66/74 Luận văn tốt nghiệp cao học Trên hình 3.19.b 3.19.d cho thấy, mẫu nhựa sử dụng chất độn PCC công nghiệp: kích cỡ hạt to, phân tán chưa tốt nên bề mặt vật liệu khơng có tính đồng đều, có phân tách pha xuất khoảng không hạt độn nhựa Điều chứng tỏ vật liệu có trộn hợp chưa có liên kết thực cốt hạt nhựa dẻo Hình 3.19.a 3.19.c cho thấy với mẫu vật liệu nhựa độn 10% n-PCC-St, hạt nhỏ phân tán tốt nhựa, bề mặt vật liệu có tính đồng cao khơng thấy phân tách pha Như có liên kết hạt độn PP, nguyên nhân hy vọng cải thiện tính chất lý, nhiệt nhựa PP nói riêng loại nhựa khác sử dụng chất độn n-PCC-St so với sử dụng chất độn PCC So sánh hai ảnh mẫu 10% khối lượng n-PCC-St 25% khối lượng nPCC-St , ta thấy mật độ hạt có tăng lên mẫu 25% n-PCC-St độ đồng thay đổi Như kết luận hàm lượng độn khoảng khảo sát có ảnh hưởng không lớn tới đồng mẫu Về chất, hai loại vật liệu (chất độn PCC polyme PP) khác cấu trúc tính chất: PP-một loại polyme tổng hợp khơng phân cực, hồn tồn khơng tương hợp với PCC loại vật liệu vơ có sẵn tự nhiên, chất phân cực Như vậy, điều khó khơng thể có thực tế để đạt kết hợp lý tưởng thông qua việc trộn hợp đơn giản vấn đề thuộc tính cố hữu, chất Thông thường, mặt nhiệt động học hai polyme khơng tương hợp chúng phát sinh xu hướng tạo thành pha đồng thể Cho nên, vấn đề vùng liên bề mặt (interface) hai pha Trong trường hợp điển hình lực căng liên bề mặt cao kết dính chúng Sức căng bề mặt đóng góp, với độ nhớt cao dẫn tới khó khăn vốn có Cấp độ phân tán trộn hợp ngẫu nhiên khả tạo thành dạng liên tục dẫn tới tách phân pha suốt trình trộn hợp sử dụng Kém khả dính kết dẫn tới tính chất học yếu giịn Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 67/74 Luận văn tốt nghiệp cao học thường thấy trong trộn hợp phân tán cho dù có vài dạng hình thái khác Trên kết nghiên cứu, đánh giá, so sánh, rõ ràng vật liệu n-PCCSt có biến tính bề mặt tác nhân hữu có phân tán tốt đặc biệt có liên kết chặt chẽ hạt với polypropylen Từ nhận định này, xin đề xuất chế tác dụng liên kết hạt n-PCC-St với mạng polypropylen hình 3.20 Hình 3.20 Cơ chế tác dụng liên kết hạt n-PCC-St với mạng polypropylen Cơ chế cần phép phân tích Hóa lý đại làm rõ thêm, song phạm vi kết nghiên cứu, chế cách giải thích hợp lý cho kết nghiên cứu hoàn toàn phù hợp với tài liệu tham khảo [30, 36-38, 40] Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 68/74 Luận văn tốt nghiệp cao học KẾT LUẬN CHUNG - Luận văn trình bày qui trình tổng hợp đặc trưng loại PCC cao cấp bao gồm: n-PCC, n-PCC-St, n-PCC-SO quy mơ phịng thí nghiệm Với qui trình tương đối đơn giản có khả tích hợp với dây chuyền sản xuất PCC tại, kết thu hồn tồn mở rộng ứng dụng quy mô công nghiệp - Các loại PCC cao cấp tổng hợp (n-PCC, n-PCC-St, n-PCC-SO) đặc trưng phương pháp phân tích hoá lý đại XRD, TEM/SEM, IR, DLS Các kết cho thấy loại PCC có chất lượng cao, kích thước khoảng 50-70 nm với phân bố hạt hẹp, có biến tính bề mặt tác nhân vô cơ, hữu phù hợp cho ứng dụng khác công nghiệp - Đã bước đầu thử nghiệm n-PCC-St sản xuất nhựa hạt độn, hàm lượng chất độn cao (có thể đạt tỷ lệ tối đa tới 90%) nhờ kích thước nanơ bề mặt hạt biến tính thích hợp Do giới hạn thời gian thực luận án nên kết thử nghiệm giai đoạn thăm dò hứa hẹn khả quan sản phẩm hạt nhựa độn sử dụng n-PCCSt hoàn toàn có khả đạt chất lượng tương đương hạt nhựa nhập ngoại Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 69/74 Luận văn tốt nghiệp cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng việt Nguyễn Việt Bắc, Nghiên cứu triển khai ứng dụng cao su thiên nhiên làm vật liệu compozit, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước KHCN– 03.03, 1998, tr 8-12; Hồng Ngọc Cang – Hồng Nhâm (1990), Hố học vô cơ, tập 2, nhà xuất ĐH trung học chuyên nghiệp; Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh (2004), Công nghệ nano điều khiển đến phân tử nguyên tử, nhà xuất khoa học kỹ thuật; Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXBGD Hà Nội, Hà Nội; Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Trường Thiện, Vật liệu tổ hợp polyme ứng dụng, Tạp chí Hoạt động Khoa học, (10), 1995, tr 37-41; Ngô sỹ lương (2006),”Điều chế canxicacbonat kết tủa siêu mịn cách sử dụng sacaroza glucoza làm phụ gia q trình cacbonat hố”, tạp chí khoa học, ĐHQG HN, số 1, 6; Phạm Hữu Lý, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ, Trung Tâm KHTN CNQG, 2003; GS TSKH Từ Văn Mặc, Phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB KHKT, 2003; Đào Thế Minh, Vũ Hải Long, Chế tạo polyme nanocompozit sở polyetylen biến tính silicon nanoclay, Tạp chí hố học, T43 (2), 2005, tr 207-209; 10 Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng hoá học, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 1999; 11 Trần Vĩnh Hoàng, Luận văn Thạc sĩ Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2007 Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 70/74 Luận văn tốt nghiệp cao học II Tiếng anh 12 Jianfeng Chen, Runjing Liu, Yun Jimmy, Zhigang Shen, Haikui Zou, Fen Guo, (2005), “CaCO3/SiO2.nH2O Nanocomposite Particles And SiO2.nH2O Hollow- Structures Nanomaterials and Synthesizing Method” United States, Patent Application Publication; 13 Virtanen (2004), “Process for preparing and modifying synthetic calcium carbonate”, United States Patent, No.6.699.318 B1; 14 K L Edwards; A designer’s guide to engineering polymer technology; Materials and degisn, 1998, 19, 57 – 67; 15 Alan Jones, Stelios Rigopoulos, Rudi Zauner (2005), “ Crystallization and precipitation engineering”, Computers and Chemical Engineering, Vol.29, pp.1159-1166; 16 Nguyen Thi Phuong Phong (2005), “Investigation of calcium carbonate scale inhibition and scale morphologi by scaning electron microscopy”, Journal of chemistry, Vol.43 (3), pp.384-387; 17 www.solvaypcc.com; 18 www.webmineral.com; 19 www.imma-org.eu; 20 www.vinachem.com.vn; 21 Shicheng Zhang, Xingguo Li (2004), “Synthesis and characterization of CaCO3@SiO2 core – shell nanoparticles”, Powder Technology, 141 pp 75 – 79; 22 V.L Borodin, I.V Nefedova (2005), “Growth and characteristics of calcite single crystals”, Journal of Crystal Growth, Vol.275, pp.633-636; 23 Cho, D.N Saheb, J Choi, H Yang, Real time in situ X-ray diffraction studies on the melting memory effect in the crystallization of β-isotactic polypropylene, Polymer 43 (2002) 1407-1416; Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 71/74 Luận văn tốt nghiệp cao học 24 K Trongtorsak, Effect of calcium stearate and pimelic acid addition on mechanical properties of heterophasic isotactic polypropylene/ethylene– propylene rubber blend, Polymer Testing 23 (2004) 533–539; 25 H Zhao, Robert K.Y Li, A study on the photo-degradation of zinc oxide filled polypropylene nanocomposites, Polymer 47 (2006) 3207–3217; 26 Y Liu, M.Kontopoulou The structure and physical properties of polypropylene and thermoplastic olefin nanocomposites containing nanosilica Polymer 47 (2006) 7731-7739; 27 Q.X Zhang, Z.Z Yu, X.L Xie, Y.W Mai, Crystallization and impact energy of polypropylene/CaCO3 nanocomposites with nonionic modifier, Polymer 45 (2004) 5985–5994; 28 J Y Lee, Y Liao, R.Nagahata, S Horiuchi Effect of metal nanoparticles on thermal stabilization of polymer/metal nanocomposites prepared by a one-step dry process Polymer 47 (2006) 7970-7979; 29 M Kontopoulou, J S Parent The dynamics of montmorillonite clay dispersion and morphology development in Immiscible ethylenepropylene rubber/polypropylene blends, Polymer 48 (2007) 4520-4528; 30 G Wang, X Y Chen, R Huang, L Zhang, Nano-CaCO3/polypropylene composites made with ultra-high-speed mixer Journal of Materials Science Letters, 21 (2002), 985-886; 31 L Li, H Zou, L Shao, G Wang, J Chen Study on mechanical property of epoxy composite filled with nano-sized calcium carbonate particles Journal of Materials Science Letters 40 (2005) 1297 – 1299; 32 Xu Wang, Jian Sun, Rui Huang Influence of the compounding route on the properties of polypropylene/Nano-CaCO3/Ethylene–Propylene–Diene Terpolymer tercomponent composites Journal of Applied Polymer Science, 99 (2006) 2268–2272; Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 72/74 Luận văn tốt nghiệp cao học 33 T Guo, L Wang, A Zhang, T Cai Effects of nano calcium carbonate modified by a Lanthanum compound on the properties of polypropylene Journal of Applied Polymer Science 97 (2005) 1154–1160; 34 K Nakamoto Infrared Spectra of Inorganic and Coordination Compounds John Wiley & Sons, Inc New York, 1970; 35 Marianna Kontopoulou, Yiqun Liu, Jeremy R Austin, J Scott Parent Structure and physical properties of syndiotactic polypropylene: A highly crystalline thermoplastic elastomer, Prog Polym Sci 31 (2006) 145– 237; 36 Maged A Osman, Ayman Atallah, Ulrich W Suter, Influence of excessive filler coating on the tensile properties of LDPE–calcium carbonate composites, Polymer 45 (2004) 1177–1183; 37 Ling Zhang, Xuehua Chen, Chunzhong Li, Mechanical properties of PVC/nano-CaCO3 composites, Journal of Materials Science Letters, 40 (2005) 2097 – 2098; 38 Ning Chen, Chaoying Wan, Yong Zhang, Yinxi Zhang, Effect of nanoCaCO3 on mechanical properties of PVC and PVC/Blendex blend, Polymer Testing 23 (2004) 169–174; 39 Z H.Liu, K.W wok, R.K.Y Li, C.L Choy, Effects of coupling agent and morphology on the impact strength of high density of polyethylene/CaCO3 composite, Polymer 43(2005) 2501-2506; 40 W.C.J Zuiderduin, C Westzaan, J Hue´tink, R.J Gaymans, Toughening of polypropylene with calcium carbonate particles, Polymer 44 (2003) 261–275; 41 Miao Shui, Polymer surface modification and characterization of particulate calcium carbonate fillers, Applied Surface Science 220 (2003) 359–366; Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 73/74 Luận văn tốt nghiệp cao học 42 Guohua Wu, Y Wang, Preparation of ultrafine calcium carbonate particles with micropore dispersion method, Powder Technology 172 (2007) 82–88; 43 Min Zhi Rong, Ming Qiu Zhang, Young Xiang Zheng, Irradiation graft polymerization on nano-inorganic particles: An effective means to design polymer-based nanocomposites, Journal of Materials Science Letters 19, 2000, 1159 – 1161; 44 C Albano, J Gonzalez, M Ichazo, C Rosales, C Urbina de Navarro, C Parra, Mechanical and morphological behavior of polyolefin blends in the presence of CaCO3, Composite Structures 48 (2000) 49-58; 45 G.Montes Hernandez, A Fernandez Martınez, L Charleta, Textura properties of synthetic nano-calcite produced by hydrothermal carbonation of calcium hydroxide, Journal of Crystal Growth 310 (2008) 2946–2953 Phạm Quang Việt - CN Hoá học khoá 2006 -2008 Trang 74/74 BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN IR Hồng ngoại XRD Nhiễu xạ tia X DLS Tán xạ laze SEM Hiển vi điện tử quét FESEM Hiển vi điện tử quét trường phát xạ TEM Hiển vi điện tử truyền qua TGA Phân tích nhiệt trọng lượng GCC Canxi cacbonat nghiền (bột đá) PCC Caxi cacbonat kết tủa n-PCC Nano Canxi cacbonat kết tủa n-PCC-St Nano Canxi cabonat kết tủa biến tính Stearat n-PCC-SO Nano Canxi cacbonat kết tủa biến tính SiO2 MB Filler Masterbatch (hạt nhựa độn) PP Polypropylen LDPE Nhựa PE tỷ trọng thấp LêI CảM ƠN Bản luận văn ngày thực Bộ môn Hoá Vô - Đại Cương, Khoa Công nghệ Hoá học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Với lòng biết ơn sâu sắc, xin trân trọng cảm ơn TS Trần Đại Lâm người đà đề xuất hướng nghiên cứu trực tiếp hướng dẫn mặt khoa học suốt trình thực luận văn Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới Ths Trần Vĩnh Hoàng, cán thuộc Bộ môn Công nghệ Hữu Hoá dầu, Bộ môn Hoá Vô - Đại cương, PTN Lọc hoá dầu Vật liệu xúc tác (PCM), Viện Công nghệ xạ đà tạo điều kiện giúp đỡ trang thiết bị thực nghiệm, phân tích sản phẩm Tác giả Phạm Quang ViÖt ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI …………………… LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG CaCO3 BIẾN TÍNH BỀ MẶT KÍCH THƯỚC NANO ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO HẠT NHỰA ĐỘN CHUN... CaCO3 sản xuất có kích thước hạt thơ, khơng có biến tính bề mặt, khả ứng dụng sản phẩm cao cấp bao gồm chế tạo hạt nhựa độn hạn chế Việc ứng dụng loại CaCO3 cao cấp ứng dụng để sản xuất hạt nhựa. .. đặc trưng bề mặt Cách phân loại đơn giản hơn, gồm hai loại loại bột CaCO3 kết tủa có biến tính bề mặt loại bột CaCO3 kết tủa khơng biến tính bề mặt Loại biến tính bề mặt việc phủ bên bề mặt hạt