4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.3.Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu
Để đánh giá khả năng bền nhiệt của vật liệu, chúng tôi sử dụng phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA). Dƣới đây là giản đồ TGA của 3 mẫu vật liệu cao su EPDM, blend EPDM/LDPE và blend EPDM/LDPE/nanosilica.
Hình 3.9: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu blend EPDM/LDPE
Hình 3.10: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu blend EPDM/LDPE/nanosilica
Bảng 3.2: Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu
Mẫu vật liệu Nhiệt độ bắt đầu phân hủy (oC) Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất (oC) Tổn hao khối lƣợng đến 600oC, [%] EPDM 255,28 436,95 99,961 EPDM/LDPE 215,34 419,58 99,958 EPDM/LDPE/nanosilica 219,12 429,62 97,003
Từ kết quả trên bảng cho thấy, độ bền nhiệt của blend EPDM/LDPE thấp hơn độ bền nhiệt của cao su EPDM. Điều này có thể giải thích, do EPDM có độ bền nhiệt, nhiệt độ bắt đầu phân hủy cao hơn, còn LDPE có độ bền nhiệt, nhiệt độ bắt đầu phân hủy thấp hơn. Khi phối trộn với nhau làm cho độ bền nhiệt cũng nhƣ nhiệt độ bắt đầu phân hủy của blend giảm xuống.
Độ bền nhiệt của vật liệu đƣợc cải thiện đáng kể khi biến tính cao su blend EPDM/LDPE bằng nanosilica. Cụ thể là nhiệt độ bắt đầu phân hủy và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất của vật liệu đều tăng. Nhất là nhiệt độ phân hủy mạnh nhất của vật liệu tăng mạnh từ 419,58 lên 429,62oC. Đồng thời tổn hao khối lƣợng
đến 600o
C của vật liệu cũng giảm từ 99,958 xuống còn 97,003%. Điều này có thể giải thích, một mặt do nano- SiO2 là chất độn vô cơ nên khi đƣa vào nền polyme đã làm tăng ổn định nhiệt bởi chúng đóng vai trò là cách nhiệt rất tốt và làm hàng rào ngăn cản quá trình chuyển khối của các chất dễ bay hơi sinh ra trong quá trình phân hủy. Mặt khác, SiO2 có kích cỡ nano nên làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa silica và polyme. Chính vì vậy với hàm lƣợng nano-SiO2 thích hợp đã làm tăng khả năng bền nhiệt của vật liệu.
KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu thu đƣợc cho thấy rằng: 1. Hàm lƣợng nanosilica tối ƣu dùng cho biến tính blend EPDM/LDPE là 25%, tại hàm lƣợng này vật có những tính chất cơ lý cao nhất. Ở tỷ lệ này vật liệu có những tính năng cơ lý cao nhất nhƣ:
+ Độ bền khi đứt: 13,67 MPa
+ Độ dãn dài khi đứt: 533,3 % + Độ cứng: 74,4 Shore A
+ Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 219,120C 2. Cấu trúc hình thái của vật liệu mịn màng, chặt chẽ và không có hiện tƣợng phân pha. Các hạt nanosilica phân tán khá đồng đều trên nền polyme.
3. Khả năng bền nhiệt của vật liệu blend EPDM/LPDE đƣợc cải thiện đáng kể khi đƣợc gia cƣờng bằng nanosilica.
Vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở blend EPDM/LDPE/silica đáp ứng yêu cầu chế tạo một số sản phẩm cao su kĩ thuật và dân dụng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Thế Anh, Thái Hoàng, Nguyễn Thạc Kim, Đỗ Quang Thẩm, Nguyễn Tiến Dũng, Lữ Ánh Ngọc, (2006), “Khả năng chảy nhớt, cấu trúc và tính chất cơ lý của vật liệu compozit polylvinylclorua/nanoclay”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, tập 44 (2), trang 18-23.
[2] Đặng Xuân Hoàng (2007), Phƣơng pháp sol-gel tạo hạt mịn SiO2 từ thủy tinh lỏng và axit sunfuric, Luận văn thạc sĩ khoa học, chuyên ngành Công nghệ Hóa học, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội.
[3] Thái Hoàng, Vật liệu polyme Blend, Tập bài giảng cho lớp Công nghệ vật liệu polyme khóa 45.
[4] Các phƣơng pháp chế tạo vật liệu polyme nanocompozit, http://Vi.wikipedia.org/ wiki/polyme_nanocomposit.
[5] Phạm Hiệp (2002), Vật liệu mới (PNCs), Hóa học và ứng dụng, số 7, trang 6-8.
[6] Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Trƣờng Thiện; Vật liệu tổ hợp polyme và ứng dụng; Tạp chí hoạt động khoa học, số 10, tr 37 -41,1995. [7] Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Trƣờng Thiện; Vật liệu tổ hợp
polyme và ứng dụng; Tạp chí hoạt động khoa học, số 3, tr 40 -42,1996. [8] Vƣơng Quốc Nam, “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit từ cao su thiên
nhiên và chất độn nano”, Luận văn thạc sĩ khoa học, trƣờng ĐH bách khoa Hà Nội.
[9] Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ tập 2, NXB Giáo dục Hà Nội, trang 134.
Tiếng Anh
[10] J.P.Arlie,Synthetic Rubbers – 2nd Edition, Editions technic 27 Rue ginoux 75737 Paris cedex 15 technip, P.45-54, 1993.
[11] M.Arroyo, Organo-Montmorillonite as substitute of carbon black in natural rubber compounds, Polymer, 44, p. 2447-2453, 2000.
[12] Jungnickel.B, Polymer blends, Carl Hasner Verlag, Muenchen, Wien, 1990. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[13] Sol-gel methods, http://cheminfo.chemi.muni.cz/materials/ InorgMater/ sol_gel. Pdf.
[14] http://devlin.olsza.krakow.pl/serwis/ServiceTips/tips_plastic.htm [15] Polymer nanocomposit, http://vi.wikipedia.org/wiki/polyme_
nanocompozit.
[16] http://www.coloradolining.com/products/epdm.htm [17] http://www.rubberimpex.com/
[18] http://www.rpikorea.com/psg.html
[19] Vgo – Kinzig, Composite application the role of matrix fiber and interface, VHC publisher Inc, p. 3-30, 1992.
[20] Yu. E. Pivinskii (2007), Nanodisperse silica and some aspects of nanotechnologies in the field of silicate materials science, part 1,
Refractories and Industrial Ceramics, Vol. 48, No. 6.
[21] Ajayan P.M, L.S.Schader, P. V. Braun (2003), Nanocomposite Science and Technology. ISBN 3-527-30359-6. Weley –VCH Verlag Co. KGaA.
[22] Hua Zou, Shishan Wu, Jian Shen (2008), Polymer/Silica Nanocomposites: Preparation, Characterization, Properties, and Applications, Chem. Rev, Vol. 108, 3893–3957.
[23] Tong Hui Zhou, Wen Hong Ruan, Yu Liang Mai, Min Zhi Rong, Ming Qiu Zhang (2008), Performance improvement of nano- silica/polypropylene composites through in-situ cross-linking approach, Composites Science and Technology, Vol. 68, 2858– 2863.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ... 4
1. Lý do chọn đề tài ... 4
2. Mục đích nghiên cứu ... 5
3. Nội dung nghiên cứu ... 5
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ... 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ... 7
1.1. Vật liệu polyme compozit và polyme nanocompozit ... 7
1.1.1. Vật liệu polyme compozit ... 7
1.1.2. Vật liệu polyme nanocompozit ... 9
1.1.3. Một số phƣơng pháp chế tạo vật liệu polyme nanocompozit ... 11
1.2. Vật liệu polyme blend, cao su EPDM, nhựa LDPE ... 13
1.2.1. Khái niệm, phân loại, ƣu nhƣợc điểm về vật liệu polyme blend ... 13
1.2.2. Các phƣơng pháp chế tạo vật liệu blend ... 15
1.2.3. Cao su EPDM (etylen – propylen – dien đồng trùng hợp) ... 16
1.2.4. Nhựa LDPE (Polyetylen tỉ trọng thấp) ... 21
1.3. Giới thiệu về silica ... 23
1.3.1. Cấu trúc của silica ... 23
1.3.2. Tính chất vật lý ... 24 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.3.3. Tính chất hóa học ... 25
1.3.4. Tính chất của hạt silica kích thƣớc nano ... 25
1.3.5. Ứng dụng của hạt nano silica ... 28
1.3.6. Các phƣơng pháp chế tạo hạt SiO2 ... 30
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ... 34
2.1. Thiết bị chế tạo vật liệu ... 34
2.1.1. Máy trộn kín brabender (CHLB Đức) ... 34
2.1.2. Máy cán 2 trục ... 34
2.1.3. Máy ép thủy lực ... 35
2.2. Vật liệu nghiên cứu ... 36
2.2.1. Cao su EPDM và nhựa LDPE ... 36
2.2.2. Nanosilica ... 37
2.2.3. Các phụ gia khác ... 37
2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ... 37
2.3.1. Thành phần mẫu nghiên cứu ... 37
2.3.2. Chế tạo mẫu nghiên cứu ... 2
2.4. Khảo sát tính chất của vật liệu ... 2
2.4.2. Đánh giá độ bền nhiệt của vật liệu bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt
trọng lƣợng (TGA) ... 4
2.4.3. Phân tích cấu trúc hình thái của vật liệu ... 5
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ... 34
3.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu ... 6
3.1.1. Ảnh hƣởng hàm lƣợng nanosilica tới độ bền kéo khi đứt của vật liệu ... 7
3.1.2. Ảnh hƣởng hàm lƣợng nanosilica tới độ dãn dài khi đứt của vật liệu8 3.1.3. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nanosilica tới độ dãn dƣ của vật liệu .... 9
3.1.4. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nanosilica tới độ cứng của vật liệu ... 10
3.1.5. Ảnh hƣởng hàm lƣợng nanosilica tới độ mài mòn của vật liệu .... 12
3.2. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu ... 16
3.3. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu ... 17
KẾT LUẬN ... 22
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});