Đặc trưng cấu trúc
Phổ FT-IR được sử dụng để khảo sát sự biến đổi cấu trúc của vật liệu PC xử lý ở độ ẩm tương đối 45%, kết quả trình bày trên hình 3.97.
Hình 3.97. Phổ FT-IR của mẫu EP/GFBTO47 theo thời gian xử lý ở độ ẩm 45%. Từ hình 3.97 cho thấy, sự tăng khối lượng và cường độ pic gần 3400 cm-1 của mẫu EP/GFBTO47 tăng mạnh trong 84 ngày đầu, sau đó tăng chậm lại. Sau 84 ngày, lượng nước xâm nhập vào vật liệu EP/GFBTO là 1,2% (hình 3.98). So với môi trường có độ ẩm tương đối 99% và 80%, độ tăng diện tích của pic tại 3400 cm-1 của mẫu PC ở độ ẩm 45% chậm hơn đáng kể.
Hình 3.98. Độ tăng khối lượng và diện tích của pic tại 3400 cm-1 của mẫu EP/GFBTO47 theo thời gian xử lý ở độ ẩm 45%.
149
Đặc trưng điện môi
Sự tăng khối lượng mẫu đã dẫn đến sự tăng HSĐM của mẫu theo thời gian xử lý, sự phụ thuộc của HSĐM của vật liệu compozit theo thời gian xử lý mẫu được trình bày trên hình 3.99 (mẫu đo trên thiết bị RCL Master PM 3550).
Hình 3.99. HSĐM theo tần số của mẫu EP/GFBTO47 ở độ ẩm 45%. Từ hình 3.99 cho thấy, HSĐM của vật liệu PC giảm theo tần số tại mọi thời điểm khảo sát. Đồng thời có thể thấy, HSĐM của PC tăng dần theo thời gian xử lý. Sau 84 ngày, khối lượng mẫu PC tăng khoảng 1,2 % thì HSĐM tăng 15,8 % (tại tần số 1 MHz). Mối quan hệ giữa độ tăng HSĐM với độ tăng khối lượng mẫu và độ tăng diện tích của pic tại 3400 cm-1 của mẫu EP/GFBTO47 ở độ ẩm tương đối 45% thể hiện trên hình 3.100.
Hình 3.100. Mối quan hệ giữa HSĐM với độ tăng diện tích pic 3400cm-1 (a) và độ tăng khối lượng (b) của mẫu EP/GFBTO47 ở độ ẩm tương đối 45%.
150
Như vậy, kết quả khảo sát đã cho thấy, sự xâm nhập của các phân tử nước ở môi trường ẩm vào trong vật liệu PC đã làm tăng HSĐM. Tuy nhiên, giá trị HSĐM đo được cao hơn nhiều so với giá trị tính theo lượng nước xâm nhập vào vật liệu, (bảng 3.16).
Bảng 3.16. Giá trị HSĐM của mẫu EP/GFBTO47 sau 84 ngày xử lý ở môi trường có độ ẩm tương đối khác nhau (tại tần số f = 5 kHz).
Độ ẩm 45% 80% 99%
Độ thấm nước 1,2 2,0 2,92
ԑ, tại t = 0 ngày 36,9 36,5 35,8
ԑ, lý thuyết tại t= 84 ngày 37,8 38,2 38,8
ԑ, thực đo tại t= 84 ngày 45,7 45,7 50,6
Sự chênh lệch này có thể giải thích là khi nước thấm vào PC đã làm biến đổi cấu trúc của nền, hình thành liên kết hiđro giữa phân tử nước với các nhóm chức phân cực có trong nhựa nền, hoặc tạo liên kết trực tiếp với sợi thủy tinh và hạt nano BaTiO3. Sự biến dạng của nhựa nền kéo theo sự hình thành các ứng suất nội trong vi cấu trúc của hệ và tác động trực tiếp lên liên kết giữa hạt nano BaTiO3 với bề mặt sợi thủy tinh và nhựa nền EP, làm tăng HSĐM.
Tóm lại, sự xâm nhập của nước đã làm biến dạng cấu trúc, dẫn đến suy giảm tính chất cơ nhiệt của vật liệu PC. Những biến đổi đó đồng thời được phản ảnh qua sự biến thiên của HSĐM. Bằng phương pháp đo HSĐM, có thể đánh giá được sự biến đổi tính chất cơ nhiệt dưới tác động của độ ẩm.