Bao cao UVA hals Nghiên cứu sự thay đổi tính cvà cấu trúc của vật liệu compozitHDPE/EVA/gypsum trước và sau khi thử nghiệm gia tốc thời tiết

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu compozit .2 1.1.1 Khái niệm tính chất [7, 8, 12, 18, 33] 1.1.2 Phân loại [7, 12, 18] 1.1.3 Cấu tạo vật liệu polyme compozit [7, 12, 18] 1.1.4 Ứng dụng vật liệu compozit [7] 1.2 Nhựa EVA [20, 52, 53] .4 1.2.1 Giới thiệu chung nhựa EVA 1.2.2 Một số tính chất [8, 17, 29] 1.3 Nhựa HDPE [21,22] 1.3.1 Giới thiệu chung HDPE 1.3.2 Một số tính chất HDPE .6 1.4 Giới thiệu phụ gia chống tia UV [23,59,69,72] 1.4.1.UV Absorbers (Chất hấp thu lượng sóng UV)(UVA) 1.4.2 Nhóm khóa hoạt tính gốc tự do(Free radical scavengers ) 1.5 Cơ chế phân hủy quang PE 13 1.6 Vật liệu blend HDPE – EVA 14 1.6.1 Khái niệm vật liệu polymer blend .14 1.6.2 Polyme blend HDPE-EVA 17 1.7 Tổng quan gypsum (thạch cao) 18 1.7.1 Gypsum tự nhiên 18 1.7.2 Gypsum phế thải 19 1.7.3 Ảnh hưởng gypsum phế thải đến môi trường xung quanh .20 1.8 Các hướng nghiên cứu, giải pháp cho gypsum 22 1.8.1 Nghiên cứu vật liệu tổ hợp chứa gypsum giới 22 1.8.2 Nghiên cứu vật liệu tổ hợp chứa gypsum nước 25 Chương II: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1.Nguyên vật việu hóa chất 28 2.2 Biến tính Gypsum 28 2.2.1 Biến tính hạt OGyp SDS 28 2.2.2 Biến tính OGyp EBS .29 2.3.Chế tạo vật liệu polyme compozit 29 2.4 Các phương pháp thiết bị nghiên cứu 30 2.4.1 Phương pháp lưu biến trạng thái nóng chảy 30 2.4.2 Các phương pháp xác định tính chất học 31 2.4.3 Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourrie (FT-IR) 32 2.4.5 Phương pháp hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) 34 2.4.6 Phương pháp phân tích màu sắc .35 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 36 3.1 Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng gypsum thích hợp .36 3.1.1 Phổ FTIR gypsum biến tính khơng biến tính EBS .36 3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chất biến tính tới độ bền kéo mẫu compozit HDPE/EVA/gypsum 37 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng phụ gia chống UV đến độ bền kéo mẫu compozit HDPE/EVA/gypsum 38 3.3 Nghiên cứu thay đổi tính chất cấu trúc vật liệu compozit HDPE/EVA/gypsum trước sau thử nghiệm gia tốc thời tiết 40 3.3.1 Đánh giá suy giảm tính chất học 40 3.3.2 Độ dãn dài đứt mẫu .41 3.3.3 Đánh giá hiệu bảo vệ liên hợp HALS + UVA 42 3.3.4 Khảo sát độ thay đổi mầu mẫu nhựa 43 3.3.5 Nghiên cứu phổ hồng ngoại mẫu trước sau thử nghiệm thời tiết 44 3.3.6 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu sau thử nghiệm gia tốc thời tiết 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .50 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU HDPE EVA GS Ogyp Sgyp Nhựa polyetylen tỉ trọng cao Copolymer etylen vinylaxetat Gypsum (thạch cao) Gypsum chưa biến tính Gypsum biến tính SDS Egyp DAP SDS EBS LDPE FESEM SBF HDPE/EVA/GS PE PVC HALS UVA Gypsum biến tính EBS Diamoniphotphat Natri dodecyl sunfat Ethylene Bis(Stearamide) Polyetylen tỷ trọng thấp Hiển vi điện tử quét phát xạ trường Dung dịch mô thể người Nền polymer HDPE/EVA kết hợp với hạt gypsum Polyetylen Poly vinylclorua Hindered Amines Light Stabilizers-nhóm khóa hoạt tính gốc tự UV Absorbers -Chất hấp thu lượng sóng UV FT - IR Phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourrier FESEM Hiển vi điện tử quét phát xạ trường PE Mẫu nhựa HDPE HE Compozit HDPE/EVA HEOG Compozit HDPE/EVA/Ogypsum HESG Compozit HDPE/EVA/Sgyp với gypsum biến tính 4%SDS HEEG2 Compozit HDPE/EVA/Egyp với gypsum biến tính 2%EBS HEEG Compozit HDPE/EVA/Egyp với gypsum biến tính 4%EBS HEEG22 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,2%HALS/0,2%UVA HEEG32 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,3%HALS/0,2%UVA HEEG42 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,4%HALS/0,2%UVA HEEG52 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,5%HALS/0,2%UVA HEEG60 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,6%HALS/0 %UVA HEEG06 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0 %HALS/0,6%UVA DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại compozit: Hình 1.2 Phản ứng đồng trùng hợp tạo thành EVA Hình 1.3 Cơ chế UVA Hình 1.4 Hấp thụ xạ UV .7 Hình 1.5 Minh họa chế HALS Hình 1.6 Các dạng phân bố pha vật liệu polyme blend khơng tương hợp 15 Hình 1.7 Ảnh FE-SEM chụp bề mặt nứt gãy vật liệu tổ hợp sử dụng 22 Hình 1.8 Ảnh hưởng bám dính màng mỏng polyme SBR phủ lên vi cấu trúc gốm vật liệu sử dụng thạch cao 23 Hình 1.9 Nền thạch cao chưa biến tính - mạng tinh thể khối .23 Hình 1.10 a) Sử dụng 10% cao su SBR gốm (có thể quan sát thấy cao su hình thành mạng polyme phân tán tốt thạch cao); b) Sử dụng 20% cao su SBR gốm (có kết lắng polyme thạch cao) 23 Hình 1.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X canxi cacbonat, thạch cao thương mại thạch cao phế thải 24 Hình 1.12 Ảnh FESEM GS biến tính axit stearic hàm lượng khác nhau: 26 Hình1.12 Ảnh FE-SEM vật liệu tổ hợp EVA/LDPE/gypsum: 26 Hình 2.1 Máy trộn kín hai trục hệ thống đo lưu biến trạng thái nóng chảy Rheomix 610 .30 Hình 2.2 Mẫu đo tính chất lý .31 Hình 2.3 Máy xác định tính chất học Zwick Z2.5 32 Hình 2.4 Máy đo phổ hồng ngoại NEXUS 670 (Mỹ) 33 Hình 2.5: Tủ gia tốc thời tiết UVCON Model UC-327-2 34 Hình 2.6 Máy hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) S-4800 34 Hình 2.7.Thiết bị đo màu 35 Hình 3.1: Phổ IR gypsum gypsum BT 4% EBS 36 Hình 3.2: Phần trăm độ dãn dài đứt lại mẫu theo thời gian thử nghiệm khác 42 Hình 3.3: Giản đồ kéo đứt mẫu HEEG42, HEEG60 HEEG06 sau thử nghiệm gia tốc thời tiết 56 chu kỳ 42 Bảng 3.4: Các đặc trưng màu sắc vật liệu trước sau thử nghiệm 56 chu kỳ 43 Hình 3.4: Cơ chế phản ứng thối hóa quang HDPE 44 Hình 3.5: Cơ chế phản ứng thối hóa quang HDPE 44 Hình 3.6: Phổ IR mẫu HEEG trước sau gia tốc 45 Hình 3.7: phổ IR mẫu HEEG42 trước sau gia tốc thời tiết .46 Hình 3.8: Bề mặt vật liệu sau thử nghiệm gia tốc thời tiết (độ phóng đại 100 lần) 47 Hình 3.9: Bề mặt vật liệu x1000 48 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số hệ polyme blend thường gặp kỹ thuật .16 Bảng 1.2 Thành phần kim loại gypsum phế thải từ nhà máy DAP Đình Vũ- Hải Phịng 19 Bảng 1.3 Thành phần hoá học gypsum phế thải từ nhà máy DAP Đình VũHải Phịng 20 Bảng 1.4 Thành phần nước ao bãi thải gypsum 21 Bảng 2.1: Tỉ lệ phụ gia mẫu vật liệu compozit HDPE/EVA/gypsum 30 Bảng 3.1 Độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt loại mẫu compzit có sử dụng gypsum biến tính không biến 37 Bảng 3.2 : Độ bền kéo mẫu compozit có sử dụng hàm lượng phụ gia khác 39 Bảng 3.3: % độ bền kéo đứt cịn lại mẫu có phụ gia sau thời gian thử nghiệm 40 Bảng 3.5: Chỉ số cacbonyl mẫu trước sau thử nghiệm gia tôc thời tiết .46 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu composite (VLC) vật liệu quan trọng sử dụng nhiều lĩnh vực sống nhiều tính chất ưu việt khả thay đổi tính chất tùy vào mục đích cơng việc Một số nhựa nhiệt dẻo thường sử dụng polypropylen (PP), LDPE (Polyetylen tỉ trọng thấp), HDPE (Polyetyen tỉ trọng cao), LLDPE(Polyetylen mạch thẳng tỉ trọng thấp), EVA, PVC… Trong HDPE sử dụng rộng rãi có nhiều tính chất ưu việt ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác Tuy nhiên HDPE ứng dụng trời dễ bị phân hủy thời tiết dẫn đến thay đổi cấu trúc, thành phần hóa học tính chất lý làm giảm tuổi thọ, thẩm mỹ hiệu sản phẩm khiến thời gian sử dụng sản phẩm bị giảm, có nghiên cứu nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu chủ yếu sử dụng phụ gia chất hấp thụ sóng UV (UVA) chất khóa hoạt tính gốc tự (HALS) Kết nghiên cứu trước cho thấy chế bảo vệ HDPE HALS UVA dựa hai chế khác kết hợp với tạo hiệu ứng hợp lực để tăng hiệu bảo vệ so với loại phụ gia Hàng năm, nhà máy thải lượng chất thải rắn - gypsum phế thải lớn từ vài trăm ngàn đến triệu tấn/năm (thành phần chủ yếu CaSO 4– ngồi cịn có lượng nhỏ số tạp chất khác) Với mục tiêu góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường tìm giải pháp khoa học sử dụng gypsum phế thải chế tạo vật liệu compozit kỹ thuật tăng độ bền vật liệu trước tác động tiêu cực thời tiết Do vậy, đề tài tập trung vào:“Nghiên cứu nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu polyme compozit HDPE/ gypsum biến tính” Mục tiêu Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp chất phụ gia bao gồm HALS UVA đến tính chất lý độ bền thời tiết vật liệu HDPE/EVA/gypusm Từ tìm hàm lượng thích hợp để chế tạo vật liệu compozit CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu compozit 1.1.1 Khái niệm tính chất [7, 8, 12, 18, 33] Vật liệu compozit vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo nên vật liệu có tính kết hợp vật liệu ban đầu Vật liệu compozit gồm hay nhiều pha phân tán (hay gián đoạn) phân bố pha liên tục Pha liên tục gọi vật liệu nền, có vai trị liên kết pha gián đoạn Pha phân tán gọi cốt hay vật liệu gia cường trộn vào pha làm tăng tính, chống mịn, chống xước, độ bền nhiệt, 1.1.2 Phân loại [7, 12, 18] a) Phân loại theo hình dạng Compozit sợi, compozit vảy, compozit hạt, compozit điền đầy, compozit phiến a) b) c) d) e) Hình 1.1 Các loại compozit: a) Compozit hạt; b) Compozit sợi; c) Compozit phiến d) Compozit vảy; e) Compozit đổ đầy b) Phân loại theo chất vật liệu thành phần  Compozit hữu (polyme compozit): nhựa hữu cơ, cốt thường sợi hữu sợi, hạt khoáng oxit kim loại  Compozit kim loại: kim loại titan, nhôm, đồng, cốt thường sợi kim loại sợi khoáng B, C, SiC  Compozit gốm: loại vật liệu gốm, cốt sợi hạt kim loại hạt gốm 1.1.3 Cấu tạo vật liệu polyme compozit [7, 12, 18] Vật liệu polyme compozit chế tạo gồm pha: pha liên tục hay polyme pha phân tán (chất gia cường hay chất độn) a) Polyme nền: Là chất kết dính, tạo mơi trường phân tán, đóng vai trị truyền ứng suất sang độn có ngoại lực tác dụng lên vật liệu Có thể tạo thành từ chất hỗn hợp nhiều chất trộn lẫn cách đồng tạo thể liên tục Trong thực tế, người ta sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm polyme  Nhựa nhiệt dẻo: PE, PP, PS, ABS, PVC,… độn trộn với nhựa, gia cơng máy ép phun trạng thái nóng chảy  Nhựa nhiệt rắn: PU, UF, Epoxy, Polyeste, không no, gia công áp suất nhiệt độ cao, riêng với Epoxy Polyeste khơng no tiến hành điều kiện thường, gia cơng tay Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có tính cao nhựa nhiệt dẻo b) Chất độn (cốt): Mục tiêu:  Tăng khả chịu va đập, giãn nở cao, khả cách âm tốt, tính chiụ ma sát - mài mòn, độ nén, độ uốn dẻo độ đứt cao, khả chịu môi trường ăn mịn như: muối, kiềm, axit…  Tăng thể tích cần thiết độn trơ, tăng độ bền lý, hóa, nhiệt, điện, khả chậm cháy độn tăng cường  Dễ đúc khuôn, giảm tạo bọt khí nhựa có độ nhớt cao  Giảm giá thành Tùy thuộc vào yêu cầu cho loại sản phẩm mà người ta chọn loại vật liệu độn cho thích hợp Có hai dạng độn:  Độn dạng sợi: Sợi có tính lý hóa cao độn dạng hạt, nhiên, sợi có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo loại vật liệu cao cấp như: Sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi Bo, sợi Cacbua Silic, sợi amit…  Độn dạng hạt: thường sử dụng là: BaSO4, CaSO4, CuS, CdS, Silica, CaCO3, vẩy mica, vẩy kim loại, cao lanh, đất sét, graphite, cacbon, bột tale, hay graphite,… 1.1.4 Ứng dụng vật liệu compozit [7] Compozit sợi cacbon sử dụng để chế tạo than vỏ, vách ngăn tàu vũ trụ, chế tạo loại ăngten, đặc biệt ăngten cho tàu vũ trụ, chế tạo thiết bị y tế, phận thay như: xương, vỏ sọ não, chế tạo thiết bị thể thao như: khung xe đạp đua, vợt loại, thuyền buồm, cán cánh cung, chế tạo ống dẫn, loại máy bơm,… compozit sợi Bor sử dụng chi tiết hang không, kĩ thuật tên lửa vũ trụ dầm, khung panen, sống dọc phần chịu lực Compozit chì- cacbon chế tạo máy móc thiết bị làm việc mơi trường bị ăn mịn cao ma sát, ức chế dao động âm thanh, hấp thụ tia gama Compozit đồng bạc, với cốt vonfram molipden dùng để chế tạo cơng tắc khơng mịn cho dịng điện, điện cao Hệ thống ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn dùng vật liệu polymer compozit Hệ thống sứ cách điện, sứ polyme, sứ silicon, sứ epoxy loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ thiết bị điện,… 1.2 Nhựa EVA [20, 52, 53] 1.2.1 Giới thiệu chung nhựa EVA Polyme etylen vinyl axetat (EVA) tạo từ phản ứng đồng trùng hợp monome etylen vinyl axetat nhiệt độ 50-80 oC, áp suất 2-8 MPa [53], hàm lượng vinyl axetat từ 9-42 % khối lượng Phân tử EVA có mắt xích vinyl axetat phân bố ngẫu nhiên dọc theo chiều dài mắt xích etylen [52] Hình 1.2 Phản ứng đồng trùng hợp tạo thành EVA 1.2.2 Một số tính chất [8, 17, 29] a) Tính chất vật lý Nhiệt độ từ 600C đến 650C khoảng nhiệt độ làm việc tốt EVA, nhiệt độ bảo quản nhỏ 2180C, nhiệt độ xảy đứt mạch đại phân tử EVA không tan nước tan số dung môi xylen, toluen, tetrahydrofuran, EVA có tỉ trọng khoảng 0,93 – 0,96 g/cm 3, tùy vào hàm lượng VA phân tử, độ dãn dài đứt khoảng 700 – 1300%, độ bền kéo đứt khoảng – 29 MPa Khả chịu hóa chất: bền với ozon, nước lạnh, nước nóng, dung dịch amoniac 30%, bền với dầu máy, dầu diezen, không bền với dung dịch clorua, silicon, xăng, axeton, axit sufuric 40%, axit nitric 10%, bị phân hủy xạ tử ngoại… b) Tính chất học Phụ thuộc vào hàm lượng nhóm vinyl axetat EVA: Khi hàm lượng vinyl axetat tăng mức độ kết dính EVA giảm, tính dẻo, dai, đàn hồi khả hịa tan dung mơi tăng độ bền với nước, muối số môi trường khác giảm Các copolyme EVA trộn với phụ gia, bột màu với tỷ lệ cao Điểm bật EVA có tính bám dính tốt với nhiều loại chất (giấy, polyeste, gỗ…) cách nhiệt tốt Độ thẩm thấu EVA với chất khí O 2, N2, CO2, ẩm tăng lượng vinyl axetat tăng c) Đặc tính EVA Do có tính linh hoạt nên nhiệt độ thấp có độ dẻo dai mềm mại + Nhẹ, suốt, có khả chịu lực khơng độc hại + Nếu hàm lượng EVA tăng tính linh hoạt tăng, độ nóng chảy giảm độ dính tốt + So với cao su nhẹ, khơng độc hại + Trọng lượng thấp, tính kinh tế cao, lại vừa mang tính hấp thụ chốn rung + Nó kết hợp tốt với loại cao su, hạt nhựa PE, PP, PVC… dùng pha trộn với để cải thiện tác động bên gia công Do Etylen- Vinyl axetat có độ dẻo dai mềm mại, có khả chịu lực khơng độc hại, tính kinh tế cao, trọng lượng thấp, lại mang tính hấp thụ cao,… Vì vậy, EVA chọn làm đối tượng nghiên cứu với gypsum để cải thiện tác động bên gia công cải thiện độ bền độ dãn dài gốc tự cắt đứt chuỗi phản ứng tạo gốc Nhờ hỗn hợp HALS UVA cho hiệu ứng bảo vệ tốt so với việc sử dụng riêng rẽ HALS UVA 3.3.4 Khảo sát độ thay đổi mầu mẫu nhựa Bảng 3.4: Các đặc trưng màu sắc vật liệu trước sau thử nghiệm 56 chu kỳ gia tốc thời tiết Mẫu Trước gia tốc sau gia tốc Thay đổi L a b L a b mầu sắc HE 68,53 0,36 8,58 73,46 0,27 7,44 5,06 HEOG 39,80 -1,07 3,12 51,77 0,29 4,47 12,12 HEEG 32,18 0,12 4,57 48,01 -0,26 3,93 15,84 HEEG22 40,07 -0,81 3,07 40,50 0,09 3,75 1,21 HEEG32 38,45 -0,36 3,84 40,19 0,18 4,10 1,84 HEEG42 39,80 -1,07 3,12 40,85 0,07 3,83 1,70 HEEG52 39,51 -1,13 3,24 40,25 0,01 4,085 1,60 Từ kết thu bảng 3.4 cho thấy, sau thử nghiệm mẫu có xu hướng trở nên bạc màu vàng hơn, điều thể gia tăng giá trị L b Các mẫu HEOG HEEG (độ thay đổi màu 12,12 15,84) bị màu mạnh so với mẫu HE (5,06) phai màu gypsum gây Dưới trình chiếu UV mẫu bị phân hủy thành nhóm phân cực chứa nhóm C=O di hành bề mặt Sau bị rửa trơi chu kỳ ngưng gây tượng màu Khi có mặt phụ gia, thay đổi mầu giảm đáng kể, mẫu có độ lệch màu nhỏ Điều cho thấy, mẫu có phụ gia có khả chống màu tốt, điều có ý nghĩa sản phẩm để mơi trường tự nhiên đảm bảo tính thẩm mỹ sản phẩm 3.3.5 Nghiên cứu phổ hồng ngoại mẫu trước sau thử nghiệm thời tiết Trong suy thối nhựa nền, nhóm cacbonyl cho nhóm hấp thụ UV gây phản ứng quang hóa làm suy thối polymer Sự phân hủy polyme thời gian chiếu sáng, xảy theo chế sau: 43 Hình 3.4: Cơ chế phản ứng thối hóa quang HDPE Hình 3.5: Cơ chế phản ứng thối hóa quang HDPE Nếu phân hủy HDPE xảy theo chế 1, gốc tự tạo thành tiếp tục công vào chuỗi polyme làm cắt chuỗi mạch polyme Nếu xảy theo chế 2, nhóm cacbonyl vinyl hình thành gây cắt mạch dây truyền gây độ giòn vật liệu Ngồi ra, nhóm cacbonyl hình thành tiếp tục tham gia vào q trình thối hóa quang HDPE 44 Hình 3.6: Phổ IR mẫu HEEG trước sau gia tốc Hình 3.6 trình bày phổ hồng ngoại mẫu HEEG trước sau thử nghiệm Trên hình cho thấy, mẫu HEEG thể đầy đủ đặc trưng nhóm chức có HDPE, EVA gypsum Vùng pic 2918 cm -1 đặc trưng dao động bất đối xứng nhóm CH2, CH3, 1463 cm-1 CH2 dao động biến dạng, sóng 1133-1157 cm -1 đặc trưng cho dao động hóa trị SO42- Sau thử nghiệm, phổ hồng ngoại HEEG có thay đổi đáng kể Trong cường độ píc 1734 cm -1 nhóm C=O tăng, điều cho thấy phân hủy quang xảy mạnh mẽ với HDPE/EVA Trong cường độ píc nhóm SO42- 1153 cm-1 lại có suy giảm đáng kể, kết q trình rửa trơi gypsum giai đoạn ngưng tụ nước Điều phân hủy HDPE/EVA dẫn tới liên kết nhựa với chất độn giảm 45 Hình 3.7: Phổ IR mẫu HEEG42 trước sau gia tốc thời tiết Phổ IR mẫu HEEG42 trước sau gia tốc thời tiết trình bày hình 3.7 Từ phổ đồ cho thấy, mẫu sau thử nghiệm gia tốc khơng có thay đổi đáng kể so với mẫu trước thử nghiệm gia tốc, chứng tỏ thành phần vật liệu gypsum, EVA, HDPE bảo vệ nhờ có mặt phụ gia chống tia UV Điều chứng tỏ hiệu bảo vệ cấu trúc vật liệu trước tác động thời tiết, điều giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ cho vật liệu Để đánh giá khả phân hủy quang trước tác động tia UV qua trình ngưng ẩm, số cacbonyl sử dụng để so sánh thay đổi trước sau thử nghiệm: Bảng 3.5: Chỉ số cacbonyl mẫu trước sau thử nghiệm gia tôc thời tiết Tên mẫu CI trước thử CI sau thử nghiệm So sánh (%) nghiệm HEEG 0,23 0,45 191 HEEG22 0,19 0,22 114 HEEG32 0,18 0,23 128 HEEG42 0,27 0,29 110 HEEG52 0,219 0,224 102 Từ bảng 3.5 ta thấy số cacbonyl mẫu có tỉ lệ nghịch với tỉ lệ phụ gia chống tia UV Trong mẫu khơng có phụ gia chống tia UV có số CI 46 thay đổi lớn mẫu HEEG (191%), điều cho thấy phân hủy quang xảy mạnh Ngược lại, mẫu có phụ gia có thay đổi số cacbonyl thấp nhiều đặc biệt mẫu HEEG 52 (102%) HEEG 42 (110%) Điều chứng tỏ phụ gia có khả chống phân hủy quang mạnh tốt 3.3.6 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu sau thử nghiệm gia tốc thời tiết b)HEEG a)HEOG d)HEEG60 c)HEEG42 Hình 3.8: Bề mặt vật liệu sau thử nghiệm gia tốc thời tiết (độ phóng đại 100 lần) Từ hình 3.8 cho thấy bề mặt mẫu sau thử nghiệm gia tốc thời tiết với độ phòng đại 100 lần Hình 3.8 a, bề mặt mẫu HEOG xuất nhiều vết nứt có độ sâu độ rộng lớn đan xen lẫn Điều chứng tỏ mẫu bị phá hủy mạnh tác dụng tia UV dẫn tới suy giảm tính chất học Mẫu HEEG xuất vết nứt sâu thấy rõ hình 3.8 có mật độ vết nứt hơn, điều q trình biến tính gypsum với EBS giúp cho vật liệu có tương hợp tốt tạo cấu trúc chặt khít, nhờ giảm tác động từ tia UV Các mẫu HEEG42 HEEG60 cho thấy xuất vết nứt nhỏ nông chứng tỏ hiệu bảo vệ phụ gia chống UV mang lại Với độ phóng đại lớn 1000 lần cho thấy phá hủy mạnh mẫu HEOG với vết nứt sâu vào khối, với độ rộng khoảng 20 µm mẫu HEEG quan sát vết nứt nông hẹp Các mẫu có phụ gia 47 quan sát thấy vết nứt bề mặt khơng ăn sâu vào khối Điều giải thích tính mẫu có thay đổi không đáng kể so với mẫu sử dụng phụ gia a)HEOG b)HEEG c)HEEG42 d)HEEG60 Hình 3.9: Bề mặt vật liệu x1000 48 KẾT LUẬN Đã biến tính thành cơng gypsum EBS phương pháp trộn nóng chảy Kết nghiên cứu phổ IR có mặt EBS bề mặt gypsum Đã lựa chọn phương pháp chế tạo vật liệu trộn đồng thời HDPE/EVA/Egyp Kết cho thấy tính chất lý cải thiện: độ bền kéo đứt, độ dãn dài đứt, mô đun đàn hồi vật liệu gypsum biến tính EBS (độ bền kéo đứt 21,5Mpa độ dãn dài đứt 366.72%) cao so với vật liệu chưa biến tính biến tính SDS (độ bền kéo 20,2 độ dãn dài đứt 302,73%) Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia chống tia UV đến độ bền lý vật liệu Các mẫu sử dụng kết hợp UVA531 HALS791 có hiệu bảo vệ tốt so với mẫu thành phần hàm lượng có độ bền kéo đứt 17,8Mpa độ dãn dài đứt 295,5% Đã nghiên cứu nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu polyme compozit HDPE/gypsum biến tính với hàm lượng tối ưu là:  HDPE nguyên sinh  EVA 5% so với khối lượng HDPE  Gypsum 10% khối lượng so với khối lượng nhựa  Phụ gia chống tia UV: - HALS791 0,4% khối lượng - UVA531 0,2% khối lượng Có kết đo bền lý trước (17,8 MPa) sau 56 chu kỳ thử nghiệm (16,8MPa) 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện Kỹ thuật nhiệt đới (2007), “Nghiên cứu ảnh hưởng chất gia cường CaCO3 biến tính đến tính chất cấu trúc polypropylen (PP)”, Hà Nội Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam giai đoạn 20082009 (2009), “Nghiên cứu chế tao vật liệu compozit từ số nhựa nhiệt dẻo (PE, PP, EVA)/tro bay nhà máy nhiệt điện ứng dụng làm số sản phẩm dân dụng”, Hà Nội Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm Viện Kỹ thuật nhiệt đới (2013), “Hồn thiện cơng nghệ chế tạo vật liệu compozit PE/gypsum làm ống nhựa cứng sử dụng số lĩnh vực kỹ thuật”, Hà Nội H.Hoan, V.Hịa, Hồng Chiên (30/7/2013), Nước thải Cty DAP (Hải Phòng) gây chết cá dân, Báo Lao động Hiệp hội Phân bón quốc tế (IFA) (5-2013),Triển vọng thị trường phân bón giới thời kỳ 2013-2017, Tạp chí CN Hố chất, số Hồng Vân (2010), Tình hình cung ứng phân bón giới năm qua - Dự báo triển vọng trung hạn, Tạp chí CN Hố chất, số Hoàng Xuân Lượng (chủ biên, 2003), Cơ học vật liệu composite, Nhà xuất Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nộ Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức (2002), Vật liệu compozit – học công nghệ, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Hữu Tân (2008), Composite nhựa Polypropylene gia cường sợi xơ dừa, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Cần Thơ 10 Nguyen Vu Giang and Myung Yul Kim (2006), Ảnh hưởng lớp phủ axit stearic lên màng lọc chất thải – thạch cao hỗn hợp PVC/thạch cao phế thải, Hội nghị khoa học lần thứ 20, ĐHBK Hà Nội, số 12 237-241 11 Nguyễn Vũ Giang, Trần Hữu Trung, Mai Đức Huynh, Khương Việt Hà (2012), Tổng hợp biến tính canxi sunfat ứng dụng vật liệu compozit, Tạp chí hóa học, T 50(5B) 204-209 12 Phạm Minh Hải, Nguyễn Trường Kỳ (2009), Vật liệu phi kim công nghệ gia công, Nhà xuất giáo dục Việt Nam 50 13 Thái Hoàng, Nguyễn Vũ Giang, Nguyễn Thúy Chinh, Nguyễn Thị Thu Trang, Trần Hữu Trung, Mai Đức Huynh, Vũ Mạnh Tuấn (2013), Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất vật liệu tổ hợp EVA/LDPE/gypsum, Tạp chí Khoa học Công nghệ, T 51(5A) 327-333 14 Trần Minh Hương (1998), Nghiên cứu trích ly ion C1 khỏi thạch cao Cà Ná, luận văn thạc sĩ hóa học, Đại học Quốc gia Thành phố HCM 15 Trần Thanh Sơn (2003), Chương 7: Sự suy giảm ổn định polyme, Vũ Đình Cự (chủ biên), Cơ sở kỹ thuật nhiệt đới (2003), Nhà xuất Văn hóa - thơng tin, Hà Nội, 318-390 16 Trần Vĩnh Diệu, Trần Trung Lê (2006), Môi trường gia công chất dẻo Compozit, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội 17 Tiến sĩ Đào Thế Minh (2003), Vật liệu polyme composite, Viện kỹ thuật nhiệt đới công nghệ Việt Nam 18 TS Nguyễn Tiến Dũng, Thực trạng thị trường phân bón Việt Nam công tác quản lý tốt chât lượng sản xuất supe lân npk lào cai, Công ty CP Vật tư Nông sản (Apromaco) 19 http://hoahaithanh.com/kien-thuc-non-bao-hiem/tinh-chat-nhua-eva.html 20 http://hoahaithanh.com/kien-thuc-non-bao-hiem/tinh-chat-nhua-hdpe.html 21 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Highdensity_polyethylene&redirect=no 22 https://www.facebook.com/HiepHoiNhuaKyThuatVietNam/posts/88945921775898 Tiếng Anh 23 Photostability of HDPE Filaments Stabilized with UV Absorbers (UVA) and Light Stabilizers (HALS) 24 A Grecoa, A Maffrezzoli, O Manni (2005), Development of polimeric foams from recycled polyethylene and recycled gypsum, Polymer Degradation and Stability, 90, 256-263 25 American Society for Testing and Materials (ASTM) (1998), ASTM G 154-98 In: 1998 Annual book of ASTM Standards, West Conshohocken, PA: ASTM 26 Annual Book of ASTM Standards 1971, Part 29 (1971), pp 51-80 27 Billmeyer FW (1981), Saltzman M Principles of color technology New York: Wiley 51 28 Cornelis Klein and Cornelius S Hurlbut, Jr (1985), Manual of Mineralogy, John Wiley, 20th ed., pp 352–353 29 EM El Afifi, MA Hilal, MF Attallah and SA EL-Reefy (2009), Characterization of phosphogypsum wastes associated with phosphoric acid and fertilizers production, Journal of Environmental Radioactivity, 100(5) 407-412 30 G Anbalagan, S Mukundakumari, K Sakthi Murugesan, S Gunasekaran Infrared (2009), Optical absorption and EPR spectroscopic studies on natural gypsum, Vibrational Spectroscopy, 50, 226-230 31 H F El-Maghraby et al, Apatite formation on gypsum and gypsum/polymer composites, www.ceramics-silikaty.cz/biomaterialy/ biomaterialy.htm 32 H.F El-Maghraby, et al (2010), Copressive strength anh preliminary invitro evaluation of gypsum and gypsum-polymer composite in protein-free SBF at 370C, Ceramics International, 36, 1561-1569 33 Harutun G Karian (2003), Handbook of Polypropylene and Polypropylene Composites, Marcel Dekker Press, U.S.A 34 http://vi.wikipedia.org/wiki/gypsum 35 International Organization for Standardization (ISO), ISO 2470 In: ISO Standards, (1999),Geneva, Switzerland: ISO 36 J.C Rubio-Avalos, et al (2005), Flexural behavior and microstructure analysis of a gypsum-SBR composite material, Materials Letters, 59, 230-233 37 M Reyne (1991), Les plastiques dans l’emballage, Hermis, Paris, 42 - 43 38 Nguyen Vu Giang (2005), A study of polymer composite based on poly(vinyl chloride) and waste-gypsum fillers, PhD Thesis, Sunchon National University, Korea 39 Nguyen Vu Giang, Thai Hoang, Myung Yul Kim (2006), Surface modification of waste-gypsum fillers in PVC/waste-gypsum composites, Fourteenth international conference on composites/nano engineering, Colorado, USA, July 2-8, 467-468 40 Per Almh and Inger Ericsson (1995), Quantification of Sodium Dodecyl Sulfate in a Two-Phase System Using Filament-Pulse-Pyrolysis- Gas Chromatograph, Langmuir, Vol-ll, 108-110 41 R.Elansezhian, L.Saravanan (2011), “Effect of nano silica filler on mechanical and abrasive wear behaviour ò vinyl ester resin”, Inter Jour Of App Research in Mecha Eng, Vol-1, N0 1, p.105-108 52 42 Sittiporn Ngamsurat, et al (2011), Curing characteristics of natural rubber filled with gypsum, Energy Procedia, 8, 452-458 43 Sodium dodecyl sulfate, http/wikipedia.org/wiki/Sodium_dodecyl_sulfate 44 Sun S S., Li C Z, Zhang L., Du H L., Burnell J S.-G (2006), “Effects of surface modification of fumed silica on interfacial structures and mechanical properties of poly(vinyl chloride) composites”, European Polymer Journal, 42, 1643-1652 45 Thai Hoang, Nguyen Vu Giang, Tran Huu Trung (2012), Weathering and combustion resistance of modified ưaste gypsum and high density polyethylene composite, Viet Nam journal of chemistry, Vol 50(6B) 167-170 46 The effect of phosphogypsum on the acoustic properties of PVC-based composites, http://www.maik.ru/abstract/polscia/96/polscia6_ 96p650abs htm 47 Vivak M Malhotra and Francois B Botha (2005), New strategies in the ultilization of FGD gypsum and sulfite-rich materials, 2005 World of coal ash, Lexington, Kentucky, USA, April 11-15 48 Vu Giang Nguyen, Jin Hwan Go and Myung Yul Kim (2013), Surface modification of waste using stearic acid in PVC/waste- gypsum composites, J of advanced engineering and technology, Vol No.3, pp 199-207 49 Jan F Rabek (1989), Expẻimental Methods in polymer Chemistry, John wiley & sons, NewYork 50 ZH Liu, KW Kwok, RKY Li, CL Choy (2002), Effects of coupling agent and morphology on the iMPact strength of high density polyethylene/CaCO3 composites, Polymer, 43(8), 2501-2506 51 Z Muasher, M Sain (2006), The efficacy of photostabilizers on the color change of wood filled plastic composites, Polymer Degradation and Stability: Part 91 1156-1165 52 EVA general introduction, http://www.freepatentsonline.com.htm 53 Investigations on environmental stress cracking resistance of LDPE/EVA blends, http://sundoc.bibliothek.unihalle.de/dissonline/04/04H140/prom.pdf 54 Giovanni Chaves Stael, Marisa Cristina Guimaraes Rocha, Sonia Maria Cabral de Menezes, Analysis of the mechanical properties and characterization by solid state 13C NMR of recycled EVA copolymer, Material Research, 8(3), 269-237 (2005) 55 Mehmet Copuroglu, Murat Sen, A comparative study of thermal ageing 53 characteristics of poly(ethylene-co-vinyl acetate) and poly(ethylene-co-vinyl acetate)/carbon black mixture, Polymers for Advanced Technologies, 15, 393–399 (2004) 56 Moore S, Anderson D C, EVA Overview: Global demand, capacities, trade & trends, EVA Global Industrial Chain Forum, CBI China Guilin (June 14-15, 2012) Sam Dalton, Development Prospect of China’s Ethylene Vinyl Acetate (EVA) Industry 2013-2017, Market Research Excutive (2013) 57 SE Foam Matetial Ethylene Vinylacetate copolymer, http://customer.manufacture.com.tw/yourchain/include/gse.htm 58 , Briassoulis D,, Waaijenberg D,, Gratraud J,, Eslner von B,, “Mechanical properties of covering materials for greenhouses: Part 1, General overview”, J, Agric, Eng, Res,, 67, p, 81-96, 1997, 59 , Pearson s,, Wheldon A, E,, Hadley p,, “Radiation transmission and fluorescence of nine greenhouse cladding materials”, J, Agric, Eng, Res,, 62, p, 61-70,1995, 60 , Espi E,, Salmeron A,, Fontecha A,, Garcia Y,, Real A, I,, “The effect of different variables on the accelerated and natural weathering of agricultural films”, Polymer Degradation and Stability, 92, p, 2150-2154, 2007, 61 , Abdel-Bary E, M,, Ismail M, N,, Yehia A, A, and Abdel-Hakim A, A,, “Recycling of polyethylene films used in greenhouses- development of multilayer plastic films”, Polymer Degradation and Stability, 62, p, 111115, 1998, 62 , Dintcheva N, T,, La Mantia F, p,, Scaffaro R,, Paci M,, Aciemo D,, Camino G,, “Reprocessing and restabilization of greenhouse films”, Polymer Degradation and Stability, 75, p, 459-464, 2002, 63 , Cemek B,, Demir Y,, “Testing of the condensation characteristics and 54 light transmissions of different plastic film covering materials”, Polymer Testing, 24, p, 284-289, 2005, 64 , Dilara p, A,, Briassoulis D,, “Degradation and stabilization of lowdensity polyethylene films used as greenhouse covering materials”, J, Agric, Eng, Res,, 76, p, 309-321, 2000, 65 , Geoola F,, Kashti Y,, Levi A,, Brickman R,, ‘Influence of agrochemicals on greenhouse cladding materials”, Polymer Degradation and Stability, 80, p, 575-578,2003, 66 , Briassoulis D,, “The effects of tensile stress and the agrochemical Yapam on the ageing of low density polyethylene (LDPE) agricultural films, Part 1, Mechanical behaviour”, Polymer Degradation and Stability, 88, p, 489503, 2005, 67 , “Plasticulture comes of age”, Plastics Additives & Compounding, p, 1619, January/February 2005, 68 , “Stabilizing polyolefins and engineering resins to meet specific application needs”, Plastics Additives & Compounding, p, 32-35, March/April 2007, 69 , “UV weathering and related test methods” http ://www,cabotcorp,com/plastics 70 , Gugumus F,, “Possibilities and limits of synergism with light stabilizers in polyolefins 2, uv absorbers in polyolefins”, Polymer Degradation and Stability, 75, p, 309-320, 2002, 71 , “Stabilizing agricultural films: a question of balance”, Plastics Additives & Compounding, p, 20-23, July/August 2003, 72 , Cangelosi F,, Davis L, and Samuels s,, “New generation of long- term 55 stabilizers for polyolefins”, Journal of Vinyl & Additive Technology, 7(3), p, 123-133,2001, 73 , Balabanovich A, I,, Klimovtsova I, A,, Prokopovich V, p,, Prokopchuk N, R,, “Thermal stability and thermal decomposition study of hindered amine light stabilizers”, Thermochimica Acta, 459, p, 1-8, 2007, 56 7,9,36,42,45-48 1-6,8,10-35,37-41,43,44,49-56 57 ... HDPE/EVA/Egyp/0,2 %HALS/ 0,2 %UVA HEEG32 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,3 %HALS/ 0,2 %UVA HEEG42 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,4 %HALS/ 0,2 %UVA HEEG52 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,5 %HALS/ 0,2 %UVA HEEG60 Compozit HDPE/EVA/Egyp/0,6 %HALS/ 0... sử dụng hỗn hợp HALS UVA có độ 38 bền kéo đứt cao so với mẫu sử dụng đơn chất HALS UVA Trong đó, mẫu HEEG52 có độ bền kéo đứt đạt giá trị cao 18,2 MPa Điều giải thích nhóm NH HALS7 91 tương tác... nghiên cứu nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu chủ yếu sử dụng phụ gia chất hấp thụ sóng UV (UVA) chất khóa hoạt tính gốc tự (HALS) Kết nghiên cứu trước cho thấy chế bảo vệ HDPE HALS UVA dựa hai