Ảnh hưởng của bột đá thải đến tính chất cơ lý của nhựa màng mỏng tái chế

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất và thiết bị

Bước tái chế hạt nhựa được thực hiện theo quy trình tái chế thông thường tại xưởng tái chế gia đình chị Hoàn ở thôn Minh Khai, Văn Lâm, Hưng Yên. Sau đó, hạt nhựa tái chế được sử dụng để chế tạo compozit cùng với bột đá thải bằng phương pháp đùn trong máy đùn 2 trục vít Comperion CTE20 PLUS. Hạt nhựa tái chế từ nhựa thải màng mỏng, chất tương hợp PE-g-MA và bột đá thải được cân định lượng theo hàm lượng nhất định và trộn/lắc sơ bộ để tăng độ đồng nhất.

Nguyên liệu đã trộn sơ bộ được đưa vào phễu cấp liệu và cấp vào máy đùn với tốc độ 50 vòng/1 phút. Nguyên liệu được đưa vào máy đùn đã được điều chỉnh nhiệt độ ở 160℃ để đảm bảo nhựa thải nóng chảy hoàn toàn. Nhựa nóng chảy được đùn ra khỏi máy đùn có dạng sợi, được làm mát bằng nước và chuyển sang máy cắt để tạo hạt composite.

Mẫu đo được cắt thành mẫu phân tích có kích thước như hình vẽ 1 và tiến hành phân tích trên máy phân tích cơ tính đa năng YM-E1010 (Yang Yi, Đài Loan). Độ bền kéo đứt, young modun và độ giãn khi đứt của vật liệu được phần mềm tính toán tự động. Phép đo độ bền uốn của mẫu composite được thực hiện trên thiết bị đo kéo nén uốn vạn năng, ETM504C, Wance, Đài Loan tiêu chuẩn ISO 178.

Đây là một kỹ thuật cho phép tạo ảnh bề mặt mẫu với độ phân giải cao bằng cách sử dụng một chùm tia điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu. Việc phát ra điện tử trong kính hiển vi điện tử quét (SEM) được thực hiện bằng súng phóng điện tử phát xạ nhiệt hoặc phát xạ trường, sau đó tăng tốc cho chùm điện tử.

Điện tử sau khi được tăng tốc sẽ hội tụ thành một chùm hẹp nhờ hệ thống thấu kính từ sau đó quét trên bề mặt mẫu nhờ các cuộn quét tĩnh điện. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) được xác định trên thiết bị phân tích nhiệt TGA 4000 (hãng Perkin Elmer, Mỹ) tại Trung tâm Polyme, CTCP Tập đoàn Phượng Hoàng Xanh A&A. Phân tích phổ hồng ngoại trên thiết bị phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) Spectrum Two, Perkin Elmer, Mỹ tại Trung tâm Polyme, CTCP Tập đoàn Phượng Hoàng Xanh A&A.

KẾT QUẢ 3.1. Đặc trưng của hạt nhựa tái chế

Young modulus Copies for internal use only in Phenikaa University

Young modulus có xu hướng đạt cực đại tại hàm lượng bột đá thải 10% và có xu hướng giảm dần khi tăng hàm lượng bột đá thải lớn hơn 10%. Kết quả này chứng tỏ rằng, việc thêm bột đá thải đã làm giảm khả năng biến dạng của nhựa thải và làm nhựa cứng hơn. Qua ảnh SEM có thể thấy trong nhựa tái chế đã chứa các hạt nhỏ phân tán đều trong nhựa nền.

Sự có mặt của các hạt này có lẽ là nguyên nhân làm giảm độ bền kéo và độ giãn khi đứt của nhựa tái chế. Điều này cũng giải thích cho sự gia tăng cường độ của nhựa tái chế khi thêm phụ gia tương hợp PE-g-MA. Khi thêm bột đá thải, cấu trúc của nhựa không thay đổi; silica phân tán tốt và do vậy không phân biệt được ranh giới giữa nhựa và bột đá thải.

Khi thêm bột đá thải cấu trúc của nhựa không thay đổi, bột đá thải phân tán tốt và do vậy không phân biệt được ranh giới giữa nhựa và bột đá thải. Phổ FTIR (Hình 3.1) chỉ ra rằng, dao động của các liên kết đặc trưng cho bột đá thải, nhựa thải đều được tìm thấy bên trong cấu trúc của composite tương ứng. Trong cấu trúc của composite giữa nhựa tái chế và bột đá thải xuất hiện sự có mặt của dao động ở vị trị khoảng 3400 cm-1đặc trưng cho nhóm O-H.

Kết quả này chứng minh rằng maleic anhydride đã thủy phân làm tăng mật độ nhóm O-H trong composite. Phân tử PE-g-MA có một đầu kỵ nước là polyethylene tương thích cao với nhựa PE và phần maleic anhydride phản ứng tạo liên kết ester và liên kết hydro với các nhóm chức trên bề mặt của bột đá thải. Quá trình biến đổi thành phần vật liệu của nhựa thường làm thay đổi độ bền chịu nhiệt của vật liệu.

Nghiên cứu này đã tiến hành phân tích nhiệt để đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình chế tạo composite đến độ bền nhiệt của vật liệu và kết quả được đưa ra ở Hình 3.2. Tuy nhiên, nhiệt độ phân hủy có sự chuyển về vùng nhiệt độ cao hơn đối với nhựa thái chế và composite; vùng 2 kết thúc khi nhiệt độ đạt 550℃. Điều này có thể thấy sự có mặt các tạp chất có trong nhựa thải và chất độn bột đá thải giúp nâng cao đáng kể độ bền nhiệt của vật liệu.