Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ trên cơ sở cao su tự nhiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ TRÊN CƠ SỞ CAO SU TỰ NHIÊN LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG Hungviet2809@gmail.com Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THU HÀ Viện: Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 11/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- - LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ TRÊN CƠ SỞ CAO SU TỰ NHIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN THU HÀ HÀ NỘI, 11/ 2019 Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên LỜI CAM ĐOAN Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thu Hà Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn hồn tồn trung thực Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Lê Đỗ Việt Hùng LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Mục lục LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU MỤC TIÊU LUẬN VĂN DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 12 1.1 CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU DÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 12 1.1.1 Vật liệu tổn hao từ 13 1.1.2 Vật liệu tổn hao điện 15 1.1.3 Polyaniline (PANi) 23 1.1.4 Cao su tự nhiên (NR) 37 1.2 CƠ CHẾ HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 40 1.2.1 Cấu trúc hấp thụ triệt tiêu lượng sóng điện từ phương pháp giao thoa, tán xạ 40 1.2.2 Cấu trúc hấp thụ sóng điện từ tạo mạch cộng hưởng 43 1.2.3 Cấu trúc hấp thụ sóng điện từ dạng chắn Salisbury lớp Dallenbach 46 1.2.4 Cấu trúc hấp thụ sóng điện từ đa lớp (cấu trúc Jaumann) 49 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 51 1.3.1 Nguyên lý hoạt động đài radar phản xạ sóng điện từ bề mặt kim loại 51 1.3.2 Cơ sở lý thuyết vật liệu hấp thụ sóng điện từ 55 1.3.3 Nguyên tắc chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ 55 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 57 2.1 Nguyên liệu, hoá chất 57 2.2 Phương pháp nghiên cứu 57 2.2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu 57 2.2.2 Phương pháp xác định tính chất, cấu trúc vật liệu 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất độn PANi graphit tới tính chất lý vật liệu 68 3.2 Hàm lượng liên kết chéo hiệu lưu hóa cao su mẫu 70 3.3 Góc thấm ướt mẫu vật liệu 71 3.5 Độ hấp thụ sóng điện từ 77 3.6 Hình thái học vật liệu 80 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên MỞ ĐẦU Ngày vật liệu polymer nói chung cao su nói riêng nghiên cứu ứng dụng khắp giới Với mức tiêu thụ hàng năm cỡ 1,5 triệu tương đương với tốc độ tăng trưởng từ tới 10% năm Có thể thấy kinh tế kỹ thuật có vai trị to lớn tương lai Hàng năm, nhiều loại vật liệu nghiên cứu phát triển để ứng dụng đời sống hàng ngày, lĩnh vực địi hỏi vật liệu tính cao, ưu việt quân khoa học vũ trụ… Cao su nguồn nguyên liệu phổ biến nước ta đánh giá có chất lượng cao so với cao su của nước giới Đây loại polyme tự nhiên có mủ cao su Hevea Brasiliensis, có tính vượt trội khả đàn hồi, chịu biến dạng… Trong tình trạng nguồn tài ngun hố thạch (dầu mỏ, than đá) trở nên cạn kiệt, việc tìm hướng nghiên cứu với vật liệu khơng có nguồn gốc dầu mỏ hướng đáng quan tâm Ở Việt Nam, năm qua có nhiều cơng trình nghiên cứu chế tạo ứng dụng loại cao su mang lại hiệu khoa học kinh tế xã hội đáng kể Tuy nhiên nghiên cứu chủ yếu tập trung vào số loại tính cao su đơn giản phạm vi ứng dụng chưa mở rộng triệt để lĩnh vực công nghệ cao Hiện nước phát triển phát triển không ngừng đẩy nhanh nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu vào khoa học kỹ thuật công nghệ cao mà dẫn đầu ứng dụng cho quân Đã có nhiều nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ với loại vật liệu đa dạng ceramic, composite, sắt ferit từ,… Tuy nhiên vật liệu polyme đàn hồi cao su cịn hạn chế Vì đưa ý tưởng nghiên cứu vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa loại cao su để tận dụng tính ưu việt Loại cao su chúng LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên muốn nghiên cứu cao su thiên nhiên với nhiều tính chất ưu việt giá thành vượt trội so với loại cao su tổng hợp khác Từ thực tế chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên” làm chủ luận văn LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên MỤC TIÊU LUẬN VĂN Chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ tần số radar với khả hấp thụ tối ưu Độ hấp thụ mong muốn dự kiến hấp thụ 90% lượng sóng cao tần radar khoảng từ 12Ghz tới 18GHz Cơ lý tính với độ bền kéo đứt tối thiểu 10Mpa bền môi trường, đáp ứng yêu cầu để chế tạo sản phẩm có ứng dụng thực tế Để thực mục tiêu trên, luận văn chọn đối tượng nghiên cứu hệ cao su tự nhiên gồm cấu tử cao su tự nhiên (NR), Polyaniline (PANi) graphit (than đen) LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên DANH MỤC VIẾT TẮT ABS : Polyacrylonitril-butadien-styren ACM : Cao su polyacrilat ACN : Acrylonitril BR : Cao su butadien CR : Cao su cloropren CZ : N-Cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide CSM : Hypalon DOP : Dioctylphtalat ENR : Cao su tự nhiên epoxy hóa EPM : Cao su polyetylen-propylen EPDM : Cao su polyetylen-propylen EVA : Etylen-vinyl axetat FKM : Cao su flo HNPR : Cao su nitril hydro hóa IIR : Cao su butyl NBR : Cao su nitril PANi : Poly Aniline SEM : Kính hiển vi điện tử quét TGA : Phân tích nhiệt trọng lượng RAM : Vật liệu hấp thụ sóng điện từ LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Dải tần số sóng điện từ 13 Bảng 1.2: Ảnh hưởng hàm lượng graphit đến độ dẫn composite PE 18 Bảng 1.3 Độ dẫn điện vật liệu 21 Bảng 1.4 Các chất pha tạp vào polyme dẫn điện 22 Bảng 1.5 Độ dẫn PANi số môi trường axit 27 Bảng 1.6 Các loại polyme tổng hợp ưu nhược điểm 42 Bảng 2.1 Thành phần đơn chế tạo vật liệu 58 Bảng 3.2 Góc thấm ướt mẫu 73 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Nhìn vào biểu đồ thấy mẫu vật liệu có hàm lượng PANi cao làm tăng độ liên kết mạng lưới vật liệu Điều giải thích nguyên tử nitơ phân tử PANi hoạt động hố học, dễ hình thành liên kết chéo Như vậy, blend NR/PANi lưu hố, ngồi liên kết chéo C-C, SS, S-S, vật liệu liên kết chéo khác N-C, N-S… Tuy nhiên, xuất liên kết khiến cấu trúc mạng lưới 3D blend NR/PANi lưu hoá trở nên không đồng Điều gây suy giảm tính vật liệu so với cao su lưu hố thơng thường Như vậy, có thêm PANi hàm lượng liên kết chéo tăng lên tính vật liệu lại suy giảm Trong trường hợp mạng lưới cấu trúc 3D không đồng nhất, mật độ liên kết chéo cao tính vật liệu Khi vật liệu có thêm graphit, q trình lưu hố giúp hình thành nhiều liên kết S-C C-C Đây liên kết bền, mạng cấu trúc 3D vật liệu tương đối đồng Mặt khác, graphit phân tán bề mặt phân cách hai pha cao su PAni, liên kết chéo hình thành pha này, giúp cho cấu trúc 3D thêm chặt chẽ Như vậy, mẫu blend NR/PANi/graphit, hàm lượng graphit cao hàm lượng liên kết chéo cao, đồng thời tính vật liệu cao 3.3 Góc thấm ướt mẫu vật liệu Khi nhỏ chất lỏng lên bề mặt rắn, vùng tiếp xúc chất lỏng với bề mặt rắn tồn điểm giao ba pha rắn – lỏng – khí tồn ba bề mặt phân chia pha: rắn – lỏng, lỏng – khí rắn – khí Tại bề mặt phân chia pha có sức căng bề mặt tương ứng là: σR-L, σL-K, σR-K tương ứng với bề mặt phân chia pha Các sức căng bề mặt cơng cần thiết (hay lượng cần thiết) để tạo đơn vị diện tích bề mặt vật liệu Liên hệ σR-L, σL-K σR-K thể thơng qua góc thấm ướt () Nếu góc thấm ướt lớn, khả kị lỏng bề mặt rắn cao 71 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Sau khảo sát tính kỵ lỏng bề mặt vật liệu mẫu, điều thể qua tăng giá trị góc thấm ướt kết đo góc thấm ướt giọt lỏng dung dịch dầu ăn bề mặt vật liệu thể hình sau: Hình 3.4 Giọt dầu bề mặt mẫu vật liệu Hình 3.5 Giọt nước bề mặt mẫu vật liệu 72 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Hình 3.4 3.5 mơ tả giọt chất lỏng (nước dung dịch dầu ăn) bề mặt vật liệu mẫu Giá trị góc thấm ướt θ ước dung dịch dầu ăn trình bày bảng sau: Bảng 3.2 Góc thấm ướt mẫu Ký hiệu mẫu RSS4 RSS5 RSS6 RSS7 RSS8 RSS9 RSS10 RSS11 RSS12 Graphit 25 30 30 30 40 20 40 40 PANi 20 15 20 25 15 15 25 25 113.3 103.2 117.3 102.4 105.5 128.1 100.0 105.0 118.8 45.2 62.34 63.7 48.4 Góc thấm ướt nước Góc thấm ướt 47.7 47.3 53.0 36.0 49.5 dầu ăn Theo bảng đo thấy rõ mẫu vật liệu cao su kỵ nước rõ rệt thể giá trị góc thấm ướt cao (đều mức 100 độ) điều giải thích liên kết chéo hình thành q trình lưu hóa cao su ngăn chặn xâm nhập giọt chất lỏng vào cao su Đối với hợp chất hữu dầu ăn, giá trị góc thấm ướt thấp nhiều Điều phân tử dung môi không phân cực dễ dàng xâm nhập vào vật liệu không phân cực Xét khả kị nước bề mặt vật liệu Khi vật liệu khơng có PAni khơng có graphit, khả kị nước vật liệu kém, giải thích đặc tính 73 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên phân tán không đồng pha vật liệu Chúng nhận thấy vật liệu có chứa đồng thời graphit PANi, bề mặt vật liệu trở nên kị nước, thể giá trị góc thấm ướt lớn Điều cấu trúc chặt chẽ vật liệu có tương hợp ba pha Xét khả thấm ướt chất lỏng không phân cực (ví dụ dầu ăn) lên bề mặt vật liệu Chúng nhận thấy kết hợp ba pha cao su, PANi graphit vật liệu lại khiến khả thấm ướt dầu lên vật liệu tăng lên Điều giúp khẳng định ba pha tạo thành cấu trúc chặt chẽ, đồng vật liệu phân cực Và dầu ăn dễ dàng hồ tan vật liệu Ngồi cịn giải thích tượng hạt than đen bề mặt mẫu tạo hiệu ứng sen làm cho góc thấm ướt nước lớn 3.4 Ảnh hưởng hàm lượng PANi tới độ bền nhiệt vật liệu Hình 3.6 Phổ TGA mẫu số RSS8 74 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Hình 3.7 phổ TGA mẫu số RSS10 Hình 3.8 Phổ TGA mẫu số RSS12 Chúng ta thấy khối lượng mẫu thay đổi ba khoảng nhiệt độ: 75 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên - Khoảng nhiệt độ từ – 300oC chủ yêu khối lượng giảm nước Ở hai mẫu RSS8 RSS12 có chứa graphit phần trăm khối lượng phân hủy khoảng lớn khoảng 9,9% khối lượng nhiên mẫu RSS10 tồn PANi chất độn 5.7% khối lượng Chúng ta thấy phân hủy khối lượng độ ẩm lớn graphit graphit dễ dàng hấp phụ nước, PANi có khả hấp phụ nước - Khoảng nhiệt độ từ 300 – 500oC khối lượng giảm phân hủy hết khối lượng thành phân cao su, PANi phụ gia Như biểu đồ mẫu RSS10 khoảng khơng có biến thiên nhiệt độ nhiên mẫu RSS8 RSS10 có biến thiên nhiệt độ lớn, cụ thể mẫu RSS8 thay đổi pick nhiệt độ 395.6oC, 411.38oC 469.96oC mẫu RSS10 có độ biến thiên nhiệt cao pick 465oC 500oC Chúng ta kết luận khoảng nhiệt độ cao su, PANi phụ gia khác phân hủy dần khối lượng đồng đều, nhiên graphit cần nhiệt độ cao để phân hủy nên mẫu có tồn graphit cần nhiệt độ cao để phân hủy chúng - Khoảng nhiệt độ 500oC độ phân hủy hết tạp chất graphit lại mẫu Vậy kết luận chung rằng, tỷ lệ PANi làm giảm độ bền nhiệt mẫu so với graphit Vì tỷ lệ PANi graphit hợp lý giúp vật liệu có độ bền nhiệt đạt yêu cầu mà mang lại tính chất cần thiết khác 76 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên 3.5 Độ hấp thụ sóng điện từ Ở biểu đồ hấp thụ sóng điện từ ta thấy nhìn chung vật liệu hấp thụ sóng điện từ tốt dải tần từ 10 tới 18Ghz với độ hấp thụ 70% Còn tần số từ tới 10Ghz mức hấp thụ từ 20% tới 60% lượng sóng điện từ radar Sau sâu vào phân tích cụ thể biểu đồ Ở biểu đồ số với mẫu có lượng chất độn graphit (than đen) N330 HAF 30% lượng Pani 15 %, 20% 25% mẫu khơng có graphit Chúng ta thấy dải tần – 8GHz mẫu RSS11 có độ hấp thụ lượng mức cao so với mẫu cịn lại, mẫu RSS6 mẫu RSS7 có mức độ hấp thụ lượng gần riêng mẫu RSS5 có mức độ hấp thụ lượng thấp nhiên dải tần 7.6GHz mẫu RSS5 có độ hấp thụ cao đột ngột 80% Ở dải tần từ 8GHz đến 12 GHz mẫu RSS11 có độ hấp thụ sóng điện từ cao mức 65% mẫu lại mức thấp mức độ hấp thụ gần tương đương Đến cuối dải tần từ 11GHz tới 12GHz mức độ hấp thụ mẫu gần tương đương mức từ 60% tới 75% Ở dải tần từ 12GHz tới 18GHz có phân biệt mức độ hấp thụ lượng sóng điện từ rõ rệt Ở khu vực giải tần mẫu RSS5 có mức độ hấp thụ lượng sóng điện từ mức cao đạt tới 90% giải tần khoảng 16GHz 17GHz Mẫu RSS7 có mức hấp thụ lượng dải tần mức khoảng 84%, nhiên hai mẫu RSS7 RSS5 mức độ hấp thụ dải tần khoảng 15GHz 16,5GHz lại thấp đạt khoảng 20% Chúng ta thấy đồ thị dao động khoảng lớn Đối với mẫu cịn lại đồng mức độ hấp thụ lượng toàn dải từ 12GHz tới 18GHz, dao động từ khoảng 55% tới 80% 77 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ -20 4.22 4.44 4.66 4.88 5.1 5.32 5.54 5.76 5.98 6.2 6.42 6.64 6.86 7.08 7.3 7.52 7.74 7.96 8.16 8.38 8.6 8.82 9.04 9.26 9.48 9.7 9.92 10.14 10.36 10.58 10.8 11.02 11.24 11.46 11.68 11.9 12.15 12.48 12.81 13.14 13.47 13.8 14.13 14.46 14.79 15.12 15.45 15.78 16.11 16.44 16.77 17.1 17.43 17.76 Độ hấp thụ (%) -20 4.22 4.44 4.66 4.88 5.1 5.32 5.54 5.76 5.98 6.2 6.42 6.64 6.86 7.08 7.3 7.52 7.74 7.96 8.16 8.38 8.6 8.82 9.04 9.26 9.48 9.7 9.92 10.14 10.36 10.58 10.8 11.02 11.24 11.46 11.68 11.9 12.15 12.48 12.81 13.14 13.47 13.8 14.13 14.46 14.79 15.12 15.45 15.78 16.11 16.44 16.77 17.1 17.43 17.76 Độ hấp thụ (%) Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline Biểu đồ Pani thay đổi, graphit 30% Mẫu RSS5/15% - Mẫu RSS6/20% - Mẫu RSS7/25% - Mẫu RSS11/25% khơng có graphit 100 80 60 40 20 -40 Tần số (GHz) Tần số (GHz) LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Hình 3.9 Biểu đồ hấp thụ song điện từ Radar từ dải tần 4Ghz tới 18Ghz 78 TS NGUYỄN THU HÀ Mẫu Mẫu Mẫu 11 Biểu đồ hàm lượng graphit thay đổi, Pani 15% Mẫu RSS9/20%, Mẫu RSS5/30%, Mẫu RSS8/40% 100 80 60 40 20 Mẫu 10 Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline Ở biểu đồ thứ biểu đồ so sánh độ hấp thụ lượng sóng điện từ mẫu có lượng PANi 15% graphit dao động từ 20 tới 40% Ở khoảng dải tần từ GHz tới GHz, Mẫu RSS10 RSS8 với 40% graphit có mức độ hập thụ lượng đồng 5GHz mức 50 tới 70% độ dao động không lớn mức độ hấp thụ trì mức ổn định mẫu RSS9 có mức độ hấp thụ lượng dải tần thấp mức 10 tới 40%, Mẫu RSS5 phân tích ln mức dao động khác lớn có lúc phản xạ tồn phần lại lượng sóng điện từ dải tần 5.3 GHz nhiên lại đạt cực đại dải tần 7.5 GHz với mức hấp thụ lượng 81% Ở dải tần từ 10 GHz tới 14 GHz mức độ hấp thụ lượng tất mẫu tang lên đáng kể, mẫu RSS9 mức hấp thụ lượng thấp, mức 35 tới 55% Mẫu RSS5 giữ mức độ hấp thụ mức từ 40% tới 70% mức độ dao động không lớn Mẫu RSS8 RSS10 dao động mức vừa phải độ hấ thụ lượng từ 60 tới 75% Sang khoảng dài tần từ 14 GHz tới 18 GHz nhận thấy thay đổi rõ rệt mức độ dao động độ hấp thụ lượng tất mẫu bắt đầu dao động mức cao điển hình mẫu RSS5 nói trên, ngồi mẫu RSS10 mẫu RSS8 mức độ dao động không lớn mức độ hấp thụ lượng đồng mức 60% đến 90% Như vậy, nhận thấy PANi graphit đóng vai trị quan trọng giúp tăng khả hấp thụ sóng điện từ vật liệu Khi tăng hàm lượng PANi, nhìn chung vật liệu có khả hấp thụ sóng điện từ dải tần thấp, hàm lượng graphit tăng lên, vật liệu có khả hấp thụ sóng điện từ dải tần cao 79 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline 3.6 Hình thái học vật liệu Hình 3.10 Ảnh SEM mẫu RSS8 Quan sát hình ảnh chụp ảnh SEM mẫu vật liệu cho thấy bề mặt mẫu có hạt graphit phân tán đồng Pha cao su pha PANi trộn lẫn không quan sát tượng phân tán pha Như vậy, có PAni vật liệu, graphit phân tán tốt Điều giúp giải thích có đồng thời PAni graphit, tính vật liệu cải thiện đáng kể 80 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline KẾT LUẬN Từ thí nghiệm nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu NR/PANi NR/PANi/Graphit (than đen) phương pháp lưu hóa sử dụng hệ lưu hóa với xúc tiến CZ tiến hành nhiệt độ 150oC thời gian lưu hóa 17 phút Với kết q trình nghiên cứu thí nghiệm xác định ảnh hưởng PANi graphit tới tính chất – lý – Nhiệt vật liệu cụ thể sau: Tính chất học Tác dụng chất độn PANi làm giảm độ bền kéo đứt vật liệu làm tăng độ mềm dẻo vật liệu Ngược lại graphit làm tăng tính vật liệu đồng thời tăng độ cứng vật liệu Với hàm lượng độn tỷ lệ độn PANi graphit chúng bổ trợ cho nhược điểm làm cho vật liệu có tính tốt đạt mục đích nghiên cứu ban đầu chúng tơi Cụ thể hầu hết mẫu trừ mẫu số RSS9 RSS12 khơng đạt độ bền tính mà chúng tơi mong muốn 10Mpa Tính chất nhiệt Như trình bày kết thí nghiệm TGA hàm lượng PANi tăng làm giảm độ bền nhiệt vật xuống graphit làm tăng độ bền nhiệt vật liệu Tuy nhiên với hàm lượng PANi vừa phải đạt độ bền nhiệt mong muốn kết hợp với hàm lượng graphit tối ưu Tuy nhiên chưa đủ thiết bị để đo độ bền nhiệt khoảng thời gian dài, phương pháp thí nghiệm chúng tơi nghiên cứu tiếp thời gian Khả kị lỏng 81 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline Như loại cao su khác góc thấm ướt vật liệu nước cao Điều cho thấy vật liệu hồn tồn chống thấm ướt với nước gần tuyệt đối Đối với hợp chất hữu mà thử nghiệm với dầu ăn mức độ trung bình nhiên cao su mức chống chịu cao đạt yêu cầu mục tiêu mà đề Khả hấp thụ sóng điện từ Khả hấp thụ sóng điện từ mục tiêu đề tài luận văn mà muốn hướng đến Đối với mẫu thí nghiệm khả hấp thụ sóng điện từ dải tần 12GHz tới 18GHz mức cao (từ 80% tới 93%) với mức phản xạ lượng Cụ thể với mẫu vật liệu RSS5 hấp thụ lượng 90% tần số 14GHz tới 17GHz dải tần sóng radar vệ tinh Như chúng tơi đạt mục đích nghiên cứu ban đầu đề cho luận văn đưa vật liệu hấp thụ sóng điện từ 90% Tổng kết Sau nghiên cứu chọn mẫu RSS5 với tỉ lệ 30% graphit 15% PANi lưu hóa vịng 17 phút nhiệt độ 150oC mẫu đạt tất yêu cầu mục tiêu ban đầu đề Ứng dụng nghiên cứu kiến nghị Mục đích nghiên cứu ứng dụng vật liệu cho khoa học quân Với tính giá thành cao su thiên nhiên hồn tồn ứng dụng, sử dụng cho thiết bị khoa học kỹ thuật quân cần che chắn tạng hình với sóng radar vệ tinh Tuy nhiên vật liệu nghiên cứu nhiều nhược điểm độ bền tính chưa cao độ hấp thụ sóng điện từ đạt mong muốn chưa ổn định Vì tiếp tục nghiên cứu cải thiện nghiên cứu sau 82 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline 83 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline TÀI LIỆU THAM KHẢO Z H Li, J Zhang*, S J Chen (2008), “Effects of carbon blacks with various structures on vulcanization and reinforcement of filled ethylenepropylene-diene rubber”, pp 2-4 Andrew J Tinker and Kevin P Jones (1998), Blends of Natural Rubber, pp 20-49 Rejitha Rajan, Siby Varghese and K.E George (2012), Kinetics of Peroxide Vulcanization of Natural Rubber, pp 33-52 GÖKSU GÜRER (1989), Design And Characterization Of Electromagnetic Wave Absorbing Structural Composites, pp 90-93 ANI1 K BHOWMICK (2003), Handbook of elastomers, pp 15-32 Dr.-Ing Andreas Limper (2008), Mixing of rubber coumpounds, pp 2555 R.P Brown (1996), Physical Testing of Rubber, pp 12-21 D C Blackley (1997), Polymer Latices, pp 56-65 R.N Datta (2002), Rubber Curing Systems, pp 23-45 10 Visakh P.M (2017), Rubber nano blend, pp 12-22 11 Ngô Phú Trù (1998), Kỹ thuật chế biến gia cơng cao su 12 Nguyễn Hữu Trí (2008), Cao su thiên nhiên 13 Maurice Morton (2002), Rubber technology, pp 56-99 14 James E Mark (2005), Science and technology of rubber, pp 45-78 15 James E Mark (2001), The mixing of rubber, pp 58-88 16 P.M Visakh (2008), Polyaniline 84 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa cao su tự nhiên polyaniline 17 Laurence W McKeen (2009), “The Effect of Creep and Other Time Related Factors on Plastics and Elastomers, Second Edition (Plastics Design Library)” 18 John R Wagner, Jr (2009), Multilayer Flexible Packaging 19 Shinya Takeno, Takeshi Bamba, Yoshihisa Nakazawa, Eiichiro Fukusaki, Atsushi Okazawa, and Akio Kobayashi (2008), “A HighThroughput and Solvent-free Method for Measurement of Natural Polyisoprene Content in Leaves by Fourier Transform Near Infrared Spectroscopy” 20 H E Adams And B L Johnson (2009), Cross Linking in Natural Rubber Vuvlcanizates 85 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ ... THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 1.1 CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU DÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ Radar... tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên? ?? làm chủ luận văn LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên. .. THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 51 1.3.1 Nguyên lý hoạt động đài radar phản xạ sóng điện từ bề