Khảo sát một số đặc trưng của hdpe thử nghiệm thời tiết tại đồng hới, quảng bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN HỮU QUYỀN KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA HDPE THỬ NGHIỆM THỜI TIẾT TẠI ĐỒNG HỚI, QUẢNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Nghệ An, 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN HỮU QUYỀN KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA HDPE THỬ NGHIỆM THỜI TIẾT TẠI ĐỒNG HỚI, QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ ĐỨC GIANG Nghệ An, 2017 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Đức Giang, dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn, trợ giúp động viên vượt qua khó khăn trở ngại để hồn thành luận văn Nhờ kiến thức sâu rộng chuyên môn thầy cho niềm tin vững để đạt thành tựu nghiên cứu tích lũy kinh nghiệm quý báu cho thân Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồng Văn Lựu TS Đậu Xuân Đức có nhiều ý kiến đóng góp ý kiến quý báu cho luận văn,cảm ơn NCS Lê Đức Minh giúp đỡ trình làm thực nghiệm Tơi xin chân thành trân trọng cảm ơnBan lãnh đạo Viện Sư phạm Tự nhiên, trường Đại học Vinh thầy cô giáo, cán mơn Hóa hữu tạo điều kiện thuận lợi cho hội học tập nghiên cứu nâng cao kiến thức chuyên môn kinh nghiệm Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp bên tôi, tạo điều kiện thuận lợi cho học tập động viên cổ vũ, sát cánh ủng hộ suốt thời gian qua Tôi xin trân trọng chân thành cảm ơn! Tác giả Trần Hữu Quyền i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I MỤC LỤC ii Danh mục ký hiệu viết tắt iv Danh mục hình vẽ đồ thị v Danh mục bảng ……………………… .………………… vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài ………………….……….……………… Nhiệm vụ nghiên cứu ………………………….…………… CHƯƠNG TỔNG QUAN ………………………………………… 1.1 Tổng quan vật liệu PE …………………….… …………… 1.1.1 Giới thiệu PE …………………….………………… 1.1.2 Phân loại PE …………………………………………… 1.1.3 Phân hủy quang phân hủy oxy hóa quang PE …… 1.2 Tổng quan HDPE …………………………………………… 11 1.2.1 Giới thiệu HDPE ……………………….………… 11 1.2.2 Cấu trúc hóa học tính chất vật lý HDPE……… 13 1.2.3 Sử dụng HDPE ………………………… …………… 15 1.2.4 Nhu cấu HDPE giới ……………………….……… 15 1.3 Giới thiệu HDPE/chất độn …………………….…………… 17 1.4 Tình hình nghiên cứu phân hủy polyetylen (PE) trình phơi tự nhiên giới nước ta ………………… …… 18 1.4.1 Tình hình nghiên cứu phân hủy PE trình phơi tự nhiên giới …………………………… ….………… 19 1.4.2 Tình hình nghiên cứu phân hủy PE trình phơi tự nhiên nước ta ………………………… …… ……………… ii 29 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 33 2.1 Nguyên liệu hóa chất ……………………………………… 33 2.2 Phương pháp chế tạo vật liệu HDPE/CaCO3 ………………… 33 2.3 Thử nghiệm tự nhiên mẫu ……………………… …… … 33 2.4 Các phương pháp thiết bị nghiên cứu …………………….… 34 2.4.1 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) ……………… 34 2.4.2 Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM) …… 34 2.4.3 Phân tích nhiệt …………………………… …………… 35 2.4.4 Trọng lượng phân tử trung bình ………………… ….… 35 2.4.4.1 Đo thời gian chảy dung môi ……………… … … 35 2.4.4.2 Đo thời gian chảy dung dịch polyme …………… 36 2.4.5 Xác định tính chất học …………………………… … 36 2.4.6 Xác định tính chất điện điện mơi mẫu ……… 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ……… 38 3.1 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier ……………………………… 38 3.2 Hình thái cấu trúc ………………………………………………… 42 3.3 Tính chất nhiệt …………………………………………………… 43 3.4 Trọng lượng phân tử trung bình ………………………………… 46 3.5 Tính chất học ………………………………………………… 47 3.6 Tính chất điện ………………………………… ……… ……… 48 3.6.1 Hằng số điện môi ……………………………………… 48 3.6.2 Tổn hao điện môi…………………… …….………… 49 3.6.3 Điện áp đánh thủng …………………………….… …… 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………… … ………… 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………….……… …… …………… 52 iii Danh mục ký hiệu viết tắt Ký hiệu Diễn giải PE Polyethylene LDPE Low – Density Polyethylene (PE tỷ trọng thấp) LLDPE Linear Low Density Polyethylene (PE tỷ trọng thấp mạch thẳng) HDPE High Density Polyethylene (PE Tỷ trọng cao) VLDPE Very Low Density Polyethylene (PE tỷ trọng thấp) MDPE Medium Density Polyethylene (PE tỷ trọng trung bình) UHMWPE Ultra Hight Molecular Weight Polyethylene (PE có khối lượng phân tử cực cao) DSC Differential Scanning Calorimeter (Nhiệt lượng quét vi sai) TGA Thermal GravimetricAnalysis (Phân tích nhiệt trọng lượng) ASTM American Society for Testing and Materials (Tiêu chuẩn quốc tế) FTIR Fourier transform infrared radiometer ( Phổ hồng ngoại) CI Cacbonyl Index (Chỉ số cacbonyl) SEM Scanning Electron Microscope (kính hiển vi điện tử quét) iv Danh mục hình vẽ đồ thị STT Nội dung Trang Hình 1.1 Mơ tả cấu trúc vùng tinh thể PE Hình 1.2 Hình 1.3 Mơ tả cấu trúc vùng tinh thể (A) vùng vơ định hình (B) PE Cấu trúc tinh thể hình cầu cấu trúc phiến mỏng 4 Hình 1.4 Cấu trúc loại PE phổ biến Hình 1.5 Sơ đồ tuyến tính xếp phân nhánh 13 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Phổ hồng ngoại HDPE trước (a) sau tháng phơi tự nhiên (b) Rio de Janeiro, Braxin Ảnh hưởng thời gian phơi đến nhiệt độ nóng chảy màng mỏng LLDPE/LDPE Ảnh hưởng thời gian phơi đến modul kéo màng mỏng LLDPE/LDPE Ảnh hưởng thời gian phơi đến sức xé 1400C màng mỏng LLDPE/LDPE Ảnh hưởng thời gian phơi đến sức xé 2000C màng mỏng LLDPE/LDPE 20 22 22 23 23 Sự thay đổi độ dãn dài đứt mẫu LDPE theo Hình 1.11 thời gian thử nghiệm tự nhiên Dhahran thử 29 nghiệm gia tốc Hình 1.12 Sự biến đổi nhóm cacboxyl PE theo thời gian phơi tự nhiên 31 Hình 2.1 Khung nhìn thử nghiệm ngồi trời 34 Hình 2.2 Cấu tạo nhớt kế Ubelot 35 v Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9a Hình 3.9b Quang phổ FTIR hợp chất HDPE/CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Cơ chế phân hủy quang hóa HDPE Giá trị CI compozit HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm Ảnh SEM HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Đường cong DSC HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Đường cong TG HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Trọng lượng phân tử trung bình mẫu HDPE/mCaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Phần trăm độ bền kéo, độ giãn dài điểm gãy HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Sự phụ thuộc vào tần số số điện môi tổn hao điện môi (b) HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên vi 38 39 40 43 44 45 47 48 49 49 Danh mục bảng STT Bảng 1.1 Bảng 1.2 Nội dung Năng lượng phá vỡ liên kết hóa học, lượng điện tử lượng dao động Năng lượng phân ly liên kết số liên kết hố học Trang Bảng 1.3 Tính chất vật lý HDPE 14 Bảng 1.4 Tính chất học HDPE 14 Bảng 1.5 Đặc tính điện HDPE 14 Bảng 1.6 Tính chất nhiệt HDPE 14 Bảng 1.7 Bảng 3.1 Các đặc trưng TG LLDPE theo thời gian phơi tự nhiên Dữ liệu khí hậu thời tiết Đồng Hới – Quảng Bình 31 41,42 Nhiệt độ nóng chảy (Tm), entanpy (Hm) hàm Bảng 3.2 lượng kết tinh (C) HDPE/m-CaCO3 theo thời 44 gian thử nghiệm Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Dữ liệu TG HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Dữ liệu trọng lượng phân tử trung bình ( M v ) HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Dữ liệu điện áp đánh thủng HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên vii 45 46 50 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Polyetylen (PE) ứng dụng rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật đời sống Tùy theo phương pháp chế tạo, PE ứng dụng làm màng bao gói, hộp đựng thực phẩm, thuốc, làm vỏ dây cáp điện lực, cáp thông tin, làm ống cứng, ông gân xoắn phục vụ lĩnh vực xây dựng, kiến trúc, điện lực, viễn thông Ở nước ta, nghiên cứu biến đổi tính chất cấu trúc PE, PVC cao su điều kiện phơi tự nhiên tiến hành địa điểm (Hà Nội, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Tân Sơn Nhất – Thành phố Hồ Chí Minh) theo thời gian khác Tuy nhiên, phơi tự nhiên PE polyme khác chưa tiến hành Đồng Hới (Quảng Bình) -là địa điểm có khí hậu điển hình vùng Bắc Trung Với lượng mưa trung bình số ngày mưa năm nhỏ, đó, độ ẩm tương đối nhiệt độ trung bình năm lớn, điều kiện tự nhiên Đồng Hới (Quảng Bình) tương đối khắc nghiệt Do đó, q trình phân hủy oxi hóa nhiệt, phân hủy quang, phân huỷ oxy hoá quang, phân huỷ tác động ozon, PE xảy mạnh so với khu vực khác nước ta Quá trình nghiên cứu phân hủy polyetylene (PE) phơi tự nhiên thu số kết định Nghiên cứu q trình phân hủy oxi hóa quang HDPE Rio de Janeiro, Braxin, tác giả nhận thấy tác động ánh sáng mặt trời, mẫu bị đốt nóng kết q trình ủ nhiệt, độ linh động đại phân tử HDPE bị thay đổi mạch polyme HDPE bị đứt [20] James S Fabiyi cộng nghiên cứu ảnh hưởng bột gỗ biến tính đến tính chất vật liệu compozit nhựa gỗ cở HDPE (WPC) thử nghiệm tự nhiên Moscow, Idaho (Hoa Kỳ) Kết cho Bảng 3.1 Dữ liệu khí hậu thời tiết Đồng Hới – Quảng Bình Thời gian 2016 Ttb Tx R Rx Utb E S St CC (oC) (oC) (mm) (mm) (%) (mm) (h) (d) (d) Tháng 20.6 28.5 16 89 36 80 0 Tháng 25.7 53 36 87 53 169 Tháng 28.4 36.5 75 38 80 92 244 Tháng 31.0 38.5 119 63 70 117 260 13 Tháng 30.5 38.5 12 71 157 276 11 Tháng 29.8 37.5 103 26 74 145 192 Tháng 28.2 36.3 603 192 82 83 150 0 Tháng 10 26.9 32.8 1341 747 86 64 130 0 Tháng 11 26.3 29.3 367 129 87 52 67 0 40 Tháng 12 21 26.5 209 99 86 61 28 0 Tháng 18.8 25 84 42 84 55 130 0 Tháng 20.7 27.2 40 91 28 64 0 Tháng 24.2 36.7 32 24 90 39 100 0 Tháng 25.6 41 206 133 85 72 173 Tháng 31 40.5 70 176 298 18 2017 Ttb, Tx: nhiệt độ trung bình, cao nhất; R, Rx: tổng lượng mưa, lượng mưa cao ngày; Utb: độ ẩm trung bình; E: nước; S: số nắng; St: số gió; CC: Số ngày có mưa phùn 41 3.2 Hình thái cấu trúc Sự phân hủy quang hóa vật liệu polyme thường bề mặt sau phát triển dọc theo chiều sâu vật liệu Do suy thối bề mặt vật liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ oxy hóa quang hóa vật liệu Hình 3.4 thể hình ảnh bề mặt mẫu trước sau thử nghiệm tự nhiên Trước thử nghiệm tiếp xúc tự nhiên, bề mặt mẫu tương đối mịn, có số vết nứt nhỏ (mẫu M0) Sau đến 15 tháng thử nghiệm tự nhiên, có nhiều vết nứt bề mặt mẫu tiếp xúc Khi tăng thời gian tiếp xúc tự nhiên, số lượng kích thước vết nứt tăng, vết nứt trở nên to sâu Theo kết thể ảnh SEM mẫu M3, vết nứt bề mặt mẫu hơn, có vài vết nứt nhỏ quan sát thấy bề mặt mẫu Đối với mẫu thử nghiệm tự nhiên với thời gian lâu hơn, quan sát thấy số lỗ vết nứt lớn bề mặt mẫu Sự phân hủy quang hóa mẫu xảy khu vực vơ định hình trước, sau đến vùng tinh thể Trong vùng tinh thể, có mật độ cấu trúc chặt chẽ nên ngăn cản thẩm thấu oxy vào cấu trúc mẫu Do đó, phân hủy quang hóa vùng vơ định hình mẫu lý để hình thành lỗ vết nứt bề mặt mẫu thử nghiệm tự nhiên 42 Hình 3.4 Ảnh SEM HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên 3.3 Tính chất nhiệt Hình 3.5 biểu diễn đường cong DSC HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Nhiệt độ nóng chảy (Tm) mẫu thử nghiệm chưa thử nghiệm gần không đổi, khoảng 144 0C Bảng 3.2 cho thấy giá trị entanpy nóng chảy hàm lượng kết tinh tăng nhẹ suốt tháng trình thử nghiệm tự nhiên Sự tăng nhẹ hàm lượng phần kết tinh HDPE/m-CaCO3 xếp lại cấu trúc tinh thể HDPE/mCaCO3, xuất hạt cầu gia tăng hàm lượng nhóm cacbonyl khu vực vơ định hình sau thực phân hủy quang hóa đại phân tử HDPE Tuy nhiên, sau 15 tháng thử nghiệm tự nhiên, hàm lượng phần kết tinh mẫu M15 giảm Điều giải thích phân hủy quang hóa đại phân tử HDPE tiếp tục vùng tinh thể HDPE xảy khó khăn so với vùng vơ định hình Bảng 3.2 Nhiệt độ nóng chảy (Tm), entanpy (Hm) hàm lượng kết tinh (C) HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm Mẫu Tm, PE (oC) Hm, PE (J) C (%) M0 144 168,5 57,4 M3 143 169,3 57,7 M6 144 169,3 57,7 M9 143 179,7 61,2 M12 145 159,1 54,2 M15 142 158.9 53,1 43 Hình 3.5 Đường cong DSC HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Biểu đồ phân tích nhiệt trọng lượng mẫu ban đầu mẫu thử nghiệm tự nhiên biểu diễn hình 3.6 liệu TG liệt kê bảng 3.3 Các đường cong TG cho thấy giai đoạn khối lượng mẫu quan sát 300-4650C Sau đó, giai đoạn khối lượng cao mẫu 465-5000C, cuối cùng, giai đoạn khối lượng nhỏ 500-6000C Các kết hình 3.6 bảng 3.3 cho thấy nhiệt độ khối lượng ban đầu, nhiệt độ khối lượng tối đa, trọng lượng cịn lại mẫu có xu hướng giảm so với thời gian thử nghiệm tự nhiên Điều khẳng định ảnh hưởng thời gian thử nghiệm tự nhiên việc khối lượng độ bền hóa học đại phân tử HDPE 44 Bảng 3.3 Dữ liệu TG HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Trọng lượng lại (%) Mẫu Tini, oC Tmax, oC M0 463 467 89,55 56,75 3,45 M3 462 465 88,55 55,92 2,72 M6 455 459 87,46 54,82 1,22 M9 453 461 87,44 53,60 1,40 M12 451 460 86,77 52,27 1,07 M15 450 460 86.11 51.89 1.05 400 (oC) 450 (oC) 500 (oC) Hình 3.6 Đường cong TG HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên 45 3.4 Trọng lượng phân tử trung bình Trọng lượng phân tử trung bình HDPE/m-CaCO3 xác định phép đo độ nhớt Mẫu hòa tan xylen nhiệt độ 105 0C Độ nhớt đo thiết bị có ống mao dẫn Trọng lượng phân tử trung bình xác định cách sử dụng mối tương quan độ nhớt riêng trọng lượng phân tử trung bình thơng qua phương trình Mark-Houwink-Sakurada: [] = 16.5 x 10-3 M v 0.83 Trong [] độ nhớt riêng, M v trọng lượng phân tử trung bình Trọng lượng phân tử trung bình thông số thực tiếp phản ánh phân hủy quang hóa vật liệu Trọng lượng phân tử trung bình ( M v ) thu từ phép đo độ nhớt thể bảng 3.4 hình 3.7 Dựa vào kết đó, ta thấy M v mẫu giảm đáng kể trình thử nghiệm tự nhiên M v M6 giảm 47,83% so với giá trị ban đầu mẫu M0 Sau 15 tháng thử nghiệm tự nhiên, M v M15 giảm 69,57% so với giá trị ban đầu mẫu M0 Sự giảm trọng lượng phân tử thời kỳ phơi nhiễm tự nhiên từ đến tháng lớn giai đoạn từ đến 15 tháng Kết nghiên cứu cho thấy yếu tố tự nhiên xạ mặt trời, nhiệt độ độ ẩm có ảnh hưởng đáng kể đến suy giảm trọng lượng phân tử trung bình mẫu HDPE/m-CaCO3, đặc biệt giai đoạn đầu trình thử nghiệm tự nhiên Bảng 3.4 Dữ liệu trọng lượng phân tử trung bình ( M v ) HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Mẫu M0 M3 M6 M9 M12 M15 Mv 230000 160000 120000 100000 80000 70000 46 250000 200000 150000 100000 50000 M0 M3 M6 M9 M12 M15 Hình 3.7 Trọng lượng phân tử trung bình mẫu HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên 3.5 Tính chất học Sự thay đổi tính dẻo HDPE/m-CaCO3 thể thông qua giá trị phần trăm độ bền kéo giãn (σ) lại, độ giãn dài điểm gãy (ε) mẫu so với thời gian thử nghiệm tự nhiên thể hình 3.8 Độ bền kéo giãn độ giãn dài điểm gãy HDPE/m-CaCO3 có xu hướng giảm tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên Chúng giảm đáng kể tháng trình thử nghiệm tự nhiên sau giảm chậm Xu hướng giai đoạn đầu trình thử nghiệm tự nhiên ảnh hưởng yếu tố thời tiết xạ mặt trời, độ ẩm, nhiệt độ vùng vơ định hình vật liệu HDPE/m-CaCO3 đề cập Sau tháng thử nghiệm tự nhiên, phân hủy quang hóa chủ yếu xảy phần tinh thể HDPE khó khăn so với phần vơ định hình vật liệu HDPE/m-CaCO3 Do đó, độ bền kéo giãn độ giãn dài điểm gãy vật liệu HDPE/m-CaCO3 giai đoạn sau tháng giảm chậm 47 Hình 3.8 Phần trăm độ bền kéo (Δσ), độ giãn dài điểm gãy (Δɛ) HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Mô đun đàn hồi vật liệu HDPE/m-CaCO3 có khuynh hướng gia tăng tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên Sau 3, 6, 9, 12 15 tháng tiếp xúc tự nhiên, mô đun đàn hồi HDPE/m-CaCO3 tăng 17, 56, 64, 68 71% so với mẫu vật liệu HDPE/m-CaCO3 chưa thử nghiệm tự nhiên Các kết chứng minh tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên, mẫu độ dẻo trở nên cứng giòn yếu độ bền kéo giãn Ngoài ra, liên kết chéo phân tử HDPE/m-CaCO3 hình thành cấu trúc vật liệu Do đó, giá trị mơ đun đàn hồi có tăng lên đáng kể 3.6 Tính chất điện 3.6.1 Hằng số điện môi Sự phụ thuộc vào tần số số điện môi HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên thể hình 3.9a Có thể thấy số điện mơi mẫu M0 phụ thuộc vào tần số, đặc tính điển hình polyme khơng phân cực Mẫu M0 chứa đơn vị khơng phân cực phụ thuộc vào tần số khoảng từ 100 đến 106 Hz Đối với mẫu 48 thử nghiệm tự nhiên, phân cực bề mặt làm tăng giá trị số điện môi so sánh với mẫu M0 Khi mắt xích HDPE HDPE/m-CaCO3 bị đứt, trọng lượng phân tử vật liệu bị giảm dẫn đến làm tăng giá trị số điện mơi Ngồi ra, giá trị số điện mơi tăng giải thích hình thành nhóm carbonyl xeton, andehit este no xảy q trình phân hủy quang hóa vật liệu HDPE/m-CaCO3 Khi tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên, chất mang vật liệu compozit tăng lên Điều góp phần tăng số điện mơi mẫu Hình 3.9 Sự phụ thuộc vào tần số số điện môi (a), tổn hao điện môi (b) HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên 3.6.2 Tổn hao điện môi Tổn hao điện môi vật liệu compozit HDPE/m-CaCO3 tăng lên với việc tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên tăng tần số thử nghiệm tần số cao mang lại độ dẫn điện cao thể hình 3.9b Khơng giống phụ thuộc số điện môi vào tần số, tương quan không rõ ràng tổn hao điện môi với tần số thể hiện: tổn hao điện mơi mẫu tăng giảm tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên Có hai yếu tố cạnh tranh ảnh hưởng đến biến đổi giá trị tổn hao điện môi mẫu: cản trở việc di chuyển hạt mang điện kết hợp điện tích 49 3.6.3 Điện áp đánh thủng Dữ liệu điện áp đánh thủng vật liệu compozit HDPE/m-CaCO3 trình bày bảng 3.4 Giá trị điện áp đánh thủng mẫu giảm tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên Kết có tầm quan trọng sống ứng dụng kỹ thuật tổn hao điện mơi ln xảy điểm yếu Nói cách khác, điện mơi thực mẫu xác định vị trí yếu mẫu chúng Bảng 3.5 Dữ liệu điện áp đánh thủng HDPE/m-CaCO3 theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Mẫu E (kV/mm) M0 M3 M6 M9 M12 M15 24,17 21,89 21,55 18,33 17,54 17,04 Khi tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên, mức độ tinh thể tương đối mẫu giảm Điều giải thích phân hủy phân tử HDPE HDPE/m-CaCO3 dẫn đến giảm vùng tinh thể vật liệu compozit HDPE/m-CaCO3 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã chế tạo vật liệu HDPE/m-CaCO3 phương pháp trộn nóng chảy Tiến hành thử nghiệm phơi tự nhiên với điều kiện thời tiết trời Trạm thử nghiệm thời tiết tự nhiên Viện Kỹ thuật Nhiệt đới Thành phố Đồng Hới (Quảng Bình, Việt Nam) Kết nghiên cứu cho thấy yếu tố tự nhiên chiếu xạ mặt trời, nhiệt độ độ ẩm có ảnh hưởng đáng kể đến thay đổi màu sắc, hình thái cấu trúc, trọng lượng phân tử trung bình, tính chất học, tính chất điện mẫu vật liệu Cụ thể: - Trong trình phơi tự nhiên hình thành nhóm carbonyl xeton, andehit este béo xảy trình cắt mạch HDPE - Sau đến 15 tháng thử nghiệm tự nhiên, có nhiều vết nứt bề mặt mẫu tiếp xúc Khi tăng thời gian tiếp xúc tự nhiên, số lượng kích thước vết nứt tăng, vết nứt trở nên to sâu - Trọng lượng phân tử trung bình mẫu HDPE/m-CaCO3 giảm đáng kể, đặc biệt giai đoạn đầu trình thử nghiệm tự nhiên: M v M15 giảm 69,57% so với giá trị ban đầu mẫu M0 - Khi tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên, mẫu độ dẻo trở nên cứng giòn yếu độ bền kéo giãn; Sự phân cực bề mặt làm tăng giá trị số điện môi; Mức độ tinh thể tương đối mẫu giảm; Tổn hao điện môi vật liệu compozit HDPE/m-CaCO3 tăng KIẾN NGHỊ Có thể tiếp tục nghiên cứu với thời gian dài biến đổi vật liệu compozit HDPE/m-CaCO3 để đánh giá thời gian tồn tự nhiên vật liệu Thành phố Đồng Hới (Quảng Bình, Việt Nam) để từ có biện pháp nâng cao thời gian tồn vật liệu đưa dự báo cho nhà sản xuất vật liệu 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Thạc Kim, Trần Thanh Sơn, Vương Trung Kiên, Trương Đình Minh, Trần Bích Thu, Nghiên cứu q trình suy giảm polyme (PVC, PE, PP cao su) điều kiện gia tốc phơi mẫu tự nhiên, Báo cáo hội nghị tổng kết Chương trình Kỹ thuật nhiệt đới 48D giai đoạn 19861990 kỷ niệm 10 năm thành lập Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Hà Nội, tháng 12(1990), 30-32 Trần Thanh Sơn, Nguyễn Mạnh Hường, Nguyễn Phi Trung, Nghiên cứu thay đổi tính chất vật liệu cao su điều kiện môi trường nhiệt đới Việt Nam, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ(1995), T 33, số 5, 60-65 Trần Thanh Sơn, Nguyễn Mạnh Hường, Nguyễn Phi Trung, Quan sát thay đổi tính chất vật liệu cao su bảo quản lâu dài điều kiện khí hậu nhiệt đới, Báo cáo tóm tắt kỷ niệm 15 năm thành lập Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Hà Nội, tháng 10, 32-33 (1990) Trần Thanh Sơn, Đào Thế Minh, Nghiên cứu trình suy giảm PVC Phần II, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật(1986), T 24, số 11+12, 19-24 Nguyễn Phi Trung, Trần Thanh Sơn, Nguyễn Minh Bình, Nghiên cứu trình suy giảm PVC Phần I, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật(1986), T 24, số 1+2, 20-26 Tiếng Anh: B.Y Zhao, X.W Yi, R.Y Li, P.F Zhu, K.A Hu, Characterization to the weathering extent of LLDPE/LDPE thin film, Journal of Applied Polymer Science(2003), Vol 88 (1), 12-16 Chrissafis K, Paraskevopoulos KM, Pavlidou E, Bikiaris D.Thermal degradation mechanism of HDPE nanocomposites containing fumed silica nanoparticles,Thermochim Acta(2009), 485(1e2), 65-71 52 http://alexandria.tue.nl/extra2/2005 -10552.pdf, Easily Processable Ultra High Molecular Weight Polyethylene with Narrow Molecular Weight Distribution Fischer H.,Polymer nanocomposites: from fundamental research to specific applications, Mater Sci Eng C (2003), 23, 763-772 10 Gabriele, Gherbaz, Nanostructured Polymers: Morphology and Properties, PhD Thesis, University of Southampton (2009) 11 Gopakumar TG, Lee JA, Kontopoulou M, Parent JS Influence of clay exfoliation on the physical properties of montmorillonite/polyethylene composites, Polymer (2002), 43(20), 5483-5491 12 Husein IA Rheological investigation of the influence of molecular structure on natural and accelerated UV degradation of linear low density polyethylene,Polym Degrad Stab (2007), 92(11), 2026-2032 13 I Foigt, Fernandes VJ, Araujo AS, Frenandes GJT.,Catalytic degradation of polyethylene eval-uated by GC, J Therm Anal (1997), 49, 255–60 Leningrat (Bản tiếng Nga) 14 J F Rabek, Experimental Methods in Polymer Chemistry (1983) 15 J W Summers, E B Rabinovitch, Weatherability of vinyl and other plastics, Weathering of plastics(1999), 61-68 16 James S Fabiyi, Armando G McDonald, David McIlroy, Wood Modification Effects on Weathering of HDPE-Based Wood Plastic Composites, J Polym Environ (2009), DOI 10.1007/s10924-009-0118-y 17 Jean-Michel Charier,Polymeric materials and processing: plastics, elastomer and composites, Hanser Publishers, Munich-Vien-New York (1991) 53 18 Johnson BB, Santare MH, Novotny JE, Advani SG.,Wear behavior of carbon nanotube/high density polyethylene composites, Mech Mater (2009), 41 19 Ke-Chang Hung, Yong-Long Chen, Jyh-Horng Wu, Natural weathering properties of acetylated bamboo plastic composites, Polymer Degradation and Stability(2012), Vol 97, 1680-1685 20 L.C Mendes, E.S Rufino, F.O.C de Paula, A.C Torres Jr., Mechanical, thermal and microstructure evaluation of HDPE after weathering in Rio de Janeiro City, Polymer degradation and stability(2003), Vol 79 (3), 371-383 21 M Kaci, T Sadoun, K Moussaceb, N Akroune, Modeling of degradation of unstabilized and HALS-stabilized LDPE films under thermooxidation and natural weathering conditions, Journal of Applied Polymer Science(2001), Vol 82, 3284-3292 22 M Tolinski, Ultraviolet light protection and stabilization, published by Elsevier Inc (2009) 23 Mélanie Gardette, Sandrine Thérias, Jean-Luc Gardette, Tünde Janecska, Enikő Földes and Béla Pukánszky Photo-and thermal oxidation of polyethylene: comparison of mechanisms and influence of unsaturation content, Polymer Degradation and Stability, 98, 2383-2390 (2013) 24 Min KD, Kim MY, Choi K-Y, Lee JH, Lee S-G Effect of layered silicates on the crystallinity and mechanical properties of HDPE/MMT nanocomposite blown films Polym Bull (2006), 57(1), 101-108 25 N Sheikh, A Akhavan, F Naimian, F Khoylou, S Hassanpour, and M Sohrabpour, Formulation of a Photosensitized Polyethylene Film; Its Structure and Property Variation Under the Weathering Conditions of 54 Tehran, Journal of Polymers and the Environment(2006), Vol 14 (1), DOI: 10.1007/s10924-005-8712-0 26 Nawadon Petchwattana, Sirijutaratana Covavisaruch, Sirapat Chanakul, Mechanical properties, thermal degradation and natural weathering of high density polyethylene/rice hull composites compatibilized with maleic anhydride grafted polyethylene, J Polym Res (2012), DOI 10.1007/s10965-012-9921-6 27 Nielsen LE, Landel RF In: Nielsen LE, Landel RF, editors Mechanical properties of polymers and composites 2nd ed New York: Marcel Dekker Inc(1994) 28 S.H Hamid, M.B Amin, Lifetime prediction of polymers, Journal of Applied Polymer Science(1995), Vol 5, 1385-1394 29 Sachin Kumar, Achyut K Panda, R K Singh A review on tertiary recycling of high-density polyethylene to fuel 30.The chemistry of polyethylene insulation, http://www.lyondellbasell.com/ 31 Tjong SC, Bao SP Fracture toughness of high density polyethylene/SEBS-g-MA/montmorillonite nanocomposites Compos Sci Technol (2007), 67(2), 314-323 32 Tjong SC Structural and mechanical properties of polymer nanocomposites.Mater Sci Eng R (2006), 53, 173-197 33 Torikai A, Chigita K, Okisaki F, Nageta M Photooxidative degradation ofpolyethylene containing flame retardants by monochromatic light J ApplPolym Sci (1995), 58(4), 685-690 55 ... ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN HỮU QUYỀN KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA HDPE THỬ NGHIỆM THỜI TIẾT TẠI ĐỒNG HỚI, QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người... chọn đề tài: ? ?Khảo sát số đặc trưng HDPE thử nghiệm thời tiết Đồng Hới, Quảng Bình? ?? Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo compozit HDPE/ CaCO3 phương pháp gia nhiệt; - Khảo sát biến đổi số tính chất tính... theo thời gian thử nghiệm tự nhiên Dhahran thử nghiệm gia tốc Dựa vào hình 1.11 thấy hệ số tương quan thử nghiệm gia tốc thử nghiệm tự nhiên Dhahran 2,8 lần (5000 thử nghiệm gia tốc 14000 thử nghiệm