Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tính chất cơ lý của blend nhựa epoxy cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hiđrazon cuối mạch

Khóa luận tốt nghiệp đại học Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === Nguyễn Thị Sáu Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố đến tính chất cơ lý của blend nhựa Epoxy /cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hiđrazon cuối mạch KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Chuyên ngành: Hoá hữu cơ Vinh - 2010 GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học Lời cảm ơn Để hoàn thành khóa luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giảng viên, thạc sỹ Lê Đức Giang đã hết lòng hớng dẫn, chỉ bảo truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báo cho em trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Hoàng Văn Lựu-Bộ môn Hoá hữu cơ, khoa Hoá trờng Đại học Vinh đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, Ban giám hiệu trờng Đại học Vinh cùng các thầy cô khoa Hóa học đã hết lòng giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khoá luận. Tuy nhiên trong đề tài này còn nhiều khuyết điểm và thiếu sót nên mong quý các thầy cô và các bạn góp ý kiến để em học hỏi kinh nghiệm, và từ đó tích lũy đợc kinh nghiệm quý báu cho công tác nghiên cứu sau này cũng nh thực hiện khóa luận này đợc tốt hơn. Cuối cùng tôi xin cảm ơn lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, anh chị em cùng bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá luận này. Sinh viên : Nguyễn Thị Sáu GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học Mục lục Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Mở đầu 1 Chơng 1: tổng quan 3 1.1. Một số vấn đề chung về nhựa epoxy 3 1.1.1. Lịch sử phát triển 3 1.1.2. Phơng pháp tổng hợp nhựa epoxy-DGEBA 4 1.1.3. Tính chất vật lý .5 1.1.4. Cấu tạo và tính chất hóa học .6 1.1.4.1. Cấu tạo nhựa epoxy 6 1.1.4.2. Phản ứng khâu mạch theo nhóm epoxy .7 1.1.4.3. Khâu mạch theo nhóm hidroxyl 7 1.1.5. Các chất khâu mạch cho nhựa epoxy 9 1.1.5.1. Chất khâu mạch cộng hợp 9 1.1.5.2. Chất khâu mạch trùng hợp .9 1.1.5.3. Các chất khâu mạch khác 11 1.1.6. u điểm, nhợc điểm và ứng dụng chính của nhựa 11 1.1.6.1. Ưu điểm .11 1.1.6.2. Nhợc điểm 11 1.1.6.3. Các lĩnh vực ứng dụng chính của nhựa epoxy .12 1.2. Các phơng pháp biến tính tăng cờng độ bền nhựa epoxy 12 1.2.1. Một số vấn đề chung về biến tính nhựa epoxy .12 1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu biến tính tăng cờng độ bền nhựa epoxy 16 1.3. Tổng quan về vật liệu blend .16 1.3.1. Một số khái niệm về vật liệu blend .16 1.3.2. Sự tơng hợp của các polyme .17 GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học 1.3.3. Một số loại polyme blend .17 1.3.4. Các phơng pháp xác định sự tơng hợp của polyme blend 18 1.3.5. Chất tơng hợp trong polyme blend .19 1.3.6. Những biện pháp tăng cờng tơng hợp của polyme blend .19 1.3.6.1. Sử dụng các chất tơng hợp là polyme 19 1.3.6.2. Thêm vào hệ các hợp chất thấp phân tử .19 1.3.6.3. Sử dụng các polyme có phản ứng chuyển vị 20 1.3.6.4. Sử dụng các quá trình cơ hóa .20 1.3.6.5. Thêm vào các chất khâu mạch chọn lọc 20 1.3.6.6. Gắn vào các polyme thành phần các nhóm chức có tơng tác đặc biệt .20 1.3.6.7. Thêm vào các ionme 21 1.3.6.8. Thêm vào polyme thứ ba trộn hợp với tất cả các pha 21 1.3.6.9. Tạo các mạng lới đan xen nhau .21 1.3.6.10. Phơng pháp hỗn hợp tăng cờng các polyme 21 1.3.7. Các phơng pháp chế tạo vật liệu polyme blend 21 1.3.7.1. Chế tạo polyme blend từ các dung dịch polyme 21 1.3.7.2. Chế tạo polyme blend từ hỗn hợp các lactex polyme 22 1.3.7.3. Chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy .23 1.3.8. Ưu điểm của vật liệu polyme blend 22 Chơng 2: phơng pháp nghiên cứu và thực nghiệm 23 2.1. Hóa chất và dụng cụ thiết bị 23 2.1.1. Hóa chất 23 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị 23 2.2. Thí nghiệm điều chế cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hidrazon cuối mạch 24 2.3. Quy trình chế tạo blend nhựa epoxy/CSTNL-PH 25 2.3.1. Quy trình chuẩn bị mẫu vật liệu blend nhựa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH sử dụng dung môi 25 2.3.2. Quy trình chuẩn bị mẫu vật liệu blend nhựa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH sử dụng dung môi THF ở nhiệt độ 60 o C .26 GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học 2.4. Phơng pháp xác định các tính chất cơ lý của blend .26 2.4.1. Xác định độ cứng tơng đối 26 2.4.2. Xác định độ bền và đập .26 2.4.3. Xác định độ bền ép dãn .27 2.2.4. Xác định độ bám dính .27 2.5. Phơng pháp khảo sát hình thái của blend 27 Chơng 3: kết quả nghiên cứu và thảo luận 28 3.1. ảnh hởng của Mn đến tính chất cơ lý của blend 28 3.2. ảnh hởng của hàm lợng CSTNL-PH, nhiệt độ, thứ tự trộn hợp đến cấu trúc và tính chất của blend .30 3.2.1. ảnh hởng của hàm lợng CSTNL-PH 32 3.2.2. ảnh hởng của nhiệt độ, thứ tự trộn hợp đến cấu trúc và tính chất của blend 35 3.3. Nghiên cứu hình thái học của vật liệu blend .39 Kết luận .41 Tài liệu tham khảo .42 GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt CSL: Cao su lỏng CSTN: Cao su thiên nhiên CSTNL: Cao su thiên nhiên lỏng CSTN- E: Cao su thiên nhiên epoxy hoá CSTNL- E: Cao su thiên nhiên lỏng epoxy hoá CSTNL-PH: Cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hidrazon cuối mạch DGEBA: Nhựa epoxy trên cơ sở điglixidyl ete bisphenol-A ENDL: Elastome nhiệt dẻo lỏng FeSEM: Kính hiển vi điện tử quét trờng phóng xạ (Field Emission Scanning Electron Microscope) PEPA: Polyetylen polyamin Mn : Khối lợng phân tử trung bình số GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học Danh mục các bảng Bảng Nội dung Trang 3.1 ảnh hởng của Mn CSTN-PH đến tính chất cơ lý của nhựa epoxy- DGEBA biến tính bằng CSTNL-PH .29 3.2 Tính chất cơ lý của blend nhựa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH trong nhóm B 31 3.3 Tính chất cơ lý của blend nhựa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH trong nhóm C .31 3.4 Tính chất cơ lý của blend nhựa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH trong nhóm D .32 GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học Danh mục các hình Hình Nội dung Trang 2.1 Cách bố trí dụng cụ thí nghiệm điều chế CSTNL .25 3.1 Sự phụ thuộc của độ cứng tơng đối của blend vào hàm lợng CSTNL- PH .33 3.2 Sự phụ thuộc của độ bám dính của blend vào hàm lợng CSTNL-PH .33 3.3 Sự phụ thuộc độ bền ép dãn của blend vào hàm lọng CSTNL-PH .34 3.4 Sự phụ thuộc độ bền va đập của blend vao hàm lợng CSTNL-PH 34 3.5 Độ bền ép dãn của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu nhóm B, C và D 36 3.6 Độ bền va đập của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu nhóm B, C và D 36 3.7 Độ cứng tơng đối của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu nhóm B, C và D 36 3.8 Độ bám dính của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu nhóm B, C và D .37 3.9 ảnh của SEM của bề mặt gãy của mẫu nhựa epoxy-DGEBA cha biến tính (a) và biến tính với 3% CSTNL-PH ( Mn 5020) mẫu B3 (b) .39 3.10 ảnh của FeSEM của bề mặt gãy của mẫu B6: nhựa epoxy-DGEBA biến tính với 6% CSTNL-PH ( Mn 5020) .40 GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu Khóa luận tốt nghiệp đại học mở đầu Lý do chọn đề tài Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại dẫn đến sự ra đời hàng loạt vật liệu mới dần thay thế các vật liệu truyền thống. Các hợp chất cao phân tử đã trở thành những vật liệu kết cấu không thể thay thế và đã đ- ợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của công nghệ cũng nh trong đời sống con ngời. Nhựa epoxy là loại polyme mạch thẳng có chứa các nhóm epoxy ở cuối mạch với các tính chất cơ lý đặc biệt nh: Khả năng bám dính tốt với hầu hết mọi loại vật liệu, chịu tác dụng cơ học, bền nhiệt, bền hóa học, cách điện, khả năng chịu mài mòn v.v Vì vậy nhựa epoxy đợc sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực kỹ thuật đặc biệt là công nghệ chế tạo linh kiện điện tử, màng phủ, vật liệu compozit, keo dán kết cấu Bên cạnh những u điểm nổi trội nh trên, nhựa epoxy vẫn còn có một số nhợc điểm nh ,cứng, dòn, đọ bền va đập thấp, độ dẻo không cao, tải trọng thấp, hơi a nớc và chỉ thể hiện các u điểm về tính chất cơ lý trong điều kiện tĩnh Vì vậy vấn đề biến tính tăng cờng độ bền của nhựa epoxy đợc nhiều ngời quan tâm nghiên cứu. Có 2 phơng pháp chính để biến tính nhựa epoxy: + Biến tính hoá học bản thân cấu trúc của nhựa epoxy nh đa vào khung của nhựa những đoạn mạch mềm hơn. + Thay đổi tác nhân khâu mạch, chế độ khâu mạch và sử dụng các chất biến tính nhựa epoxy để điều chỉnh mật độ tạo lới. Phơng pháp thứ hai đợc các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm nghiên cứu và phát triển trong đó có việc sử dụng rộng rãi các loại cao su lỏng (CSL) và elastome nhiệt dẻo lỏng (ENDL) để biến tính nhựa epoxy. Cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hidrazon cuối mạch (CSTNL-PH) với nhiều tính chất đặc biệt và có thể biến đổi theo nhiều hớng nhờ hoạt tính hoá học cao của nhóm phenylhidrazon từ lâu đã và đang là đối tợng của nhiều nhà nghiên cứu. GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu 9 Khóa luận tốt nghiệp đại học Xuất phát từ tình hình nêu trên nên tôi chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh h- ởng của một số yếu tố đến tính chất cơ lý của blend nhựa Epoxy/cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hiđrazon cuối mạch. Mục đích và nhiệm vụ của khoá luận - Điều chế cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hiđrazon ở cuối mạch bằng phơng pháp cắt mạch cao su thiên nhiên bởi tác nhân phenyl hiđrazon- Fe 2+ . - Khảo sát ảnh hởng của hàm lợng cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hiđrazon cuối mạch; ảnh hởng của nhiệt độ, dung môi và thứ tự trộn hợp đến tính chất cơ lí của blend nhựa epoxy/cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hidrazon cuối mạch. GVHD: ThS. Lê Đức Giang SVTH: Nguyễn Thị Sáu 10