Độ cứng của vật liệu thể hiện thể hiện trên bảng 3.3.
43
Bảng 3.6: Độ cứng của vật liệu compozit PP/talc
Hàm lượng PP/talc
Độ cứng của vật liệu (Shore D)
PP/T PP/T2V PP/T2Mt
100/0 70 70 70
90/10 72 72 72
70/30 74 74 74
50/50 76 76 76
Khi cho khoáng talc vào nhựa PP, độ cứng của các mẫu compozit chứa khoáng talc đều cao hơn mẫu PP ban đầu. Hàm lượng bột talc tăng, độ cứng các mẫu đều tăng dần. Không có sự khác nhau về độ cứng giữa mẫu bột talc biến đổi bề mặt và không biến đổi bề măt.
3.4.5. Độ bền nhiệt của của vật liệu composite PP/talc
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trên, đề tài chọn 4 mẫu vật liệu PP, PP/T (70/30), PP/T2V (70/30), PP/T2Mt (70/30) để khảo sát độ bền nhiệt bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TGA.
44
Hình 3.10: Giản đồ phân tích nhiệt mẫu PP
Trên giản đồ phân tích nhiệt TGA của PP (hình 3.10), xuất hiện vùng phân
hủy mạnh nhất đặc trưng của polypropylen ở 434,70C. Vùng nhiệt độ này khối
lượng vật liệu đã suy giảm hoàn toàn nó đặc trưng cho độ bền nhiệt của vật liệu PP. Khi vật liệu được gia cường bằng bột talc vùng nhiệt độ này đã thay đổi.
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của khoáng talc đến độ bền nhiệt của PP
PP PP/T PP/T2V PP/T2Mt
Nhiệt độ phân hủy, 0C 434,7 441,0 440,0 438,2
Mất khối lượng, % 98,47 72,14 75,46 69,79
Trên bảng 3.7 thấy rằng, PP được gia cường bằng khoáng talc không biến
đổi bề mặt có nhiệt độ phân hủy mạnh nhất ở 4410C, đã tăng lên 6,30C so với vật
liệu PP. Điều này chứng tỏ khoáng talc có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt của PP. Khoáng talc có cấu trúc dạng phiến, nên nó có tác dụng che chắn, ngăn cản
45
sự xâm nhập của không khí từ đó hạn chế sự phân hủy oxy hóa nhiệt của vật liệu. Sự gia tăng này cũng được thể hiện khi sử dụng khoáng talc biến đổi bề mặt bằng vinylsilan và metacrylsilan.
Mẫu PP/T2V (70:30) có nhiệt độ phân hủy mạnh nhất là 4400C, đã tăng
lên 5,30C so với mẫu PP.
Mẫu PP/T2Mt (70:30) phân hủy mạnh nhất ở vùng nhiệt độ 438,20C và
cao hơn 3,70C so với mẫu PP ban đầu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi bột talc được biến đổi bề mặt bằng vinylsilan và metacrylsilan có sự giảm đôi chút nhiệt phân hủy so với mẫu chứa bột talc không biến đổi bề mặt. Điều này có thể là do trong quá trình trộn hợp ở trạng thái chảy mềm của PP với khoáng talc, các nhóm vinyl và metacryl trên phân tử silan tạo ra các gốc tự do, nó dễ dàng tạo ra liên kết với các mạch phân tử PP ở nhiệt độ cao làm cho các mạch đại phân tử PP có xu hướng bị cắt mạch hay khối lượng phân tử trung bình giảm xuống, dẫn đến nhiệt độ phân hủy của vật liệu giảm so với mẫu chứa khoáng talc không được biến đổi bề mặt.
46
KẾT LUẬN
Tác nhân kết nối vinylsilan và metacrylsilan có hoạt tính cao, thích hợp để biến đổi bề mặt khoáng talc sử dụng làm chất độn gia cường cho vật liệu polypropylen.
Khoáng talc đã có tác dụng gia tăng tính chất cơ của vật liệu PP. Hàm lượng khoáng talc trong tổ hợp PP/talc được xác định tối ưu là 30%. Ở hàm lượng 30% bột talc, các vật liệu PP/T, PP/T2V và PP/T2Mt đều có độ bền kéo đứt lớn nhất, đạt các giá trị 33; 34 và 34,7 MPa tương ứng.
Khoáng talc đã có tác dụng gia tăng độ bền nhiệt của vật liệu PP. Ở hàm lượng 30% bột talc, các vật liệu PP/T, PP/T2V và PP/T2Mt đều có độ bền nhiệt
lớn hơn so với vật liệu PP ban đầu, nhiệt độ phân hủy của chúng tăng 6,30C;
5,30C và 3,70C tương ứng.
Khoáng talc đã làm giảm độ nhớt nội của tổ hợp PP/talc. Như vậy khoáng talc đã có tác dụng giảm năng lượng tiêu hao trong quá trình gia công chế tạo, đồng nghĩa với việc giảm giá thành sản phẩm.
Với PP/T2V ở hàm lượng bột talc 30% có thể sử dụng làm vật liệu kết cấu trong xây dựng và các ngành công nghiệp khác.
47
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Mondo Minerals. http://www.mondominerals.com
[2] Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (2009), Rock-forming minerals,
Volume 3B-Layered Silicates Excluding Micas and Clay Minerals, 2nd edition,
The Geological Society.
[3] Wikipedia (2010), The Free Encyclopedia, URL: http://en.wikipedia.org/
[4] G.D. Stucky, D.E.Morse, P.K.Hansma (1999); Materials science end
Engineering 7, 37.
[5] Ciullo P.A. (ed.) (1996). Industrial minerals and their uses: a handbook and
formulary. Noyes Publications, New Jersey. 640p.
[6] Mondo Minerals B.V., Talc in Plastics, Technical Bulletin 1301.
[7] Agnello V.N. (2005), Bentonite,pyrophyllite and talc in the Republic of
South Africa 2004. Report R46 / 2005. http://www.dme.gov.za/publications
[8] Tomaino G.P. (2005), Talc and Pyrophyllite. Mining Enginerring, 57(6):57.
[9] Mc Carthy E.F. (2000), Talc. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical
Technology.
[10] Luciana Castillo, Silvia Barbosa, and Numa Capiati, Improved
performance of polypropylene/talc composites, Society of Plastics Engineers, Plastics Research online.
[11] Chuah Ai Wah, Leong Yub Choong, Gan Seng Neon (2000), European (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Polymer Journal 36, 789-801.
[12] Polymer Science & Engineering Course, Polyolefins.
(http://faculty.ksu.edu.sa/alhajali/ChE534_CourseNotes/Polyolefins.pdf)
[13] Mustansar Mehmood, Sajid Hussain, A report on Talc, Tread Development
48
[14] Luzenac America, A guide to Talc in plastics.
[15] Nguyễn Minh Trí, Trần Lê Quân Ngọc, Trương Chí Thành (2005), “ Vật
liệu compozit”, Bộ Công Nghệ Hóa Học, Khoa Công Nghệ, Trường Đại Học
Cần Thơ.
[16] Phan Văn Tường (2007), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB
ĐHQGHN.
[17] Nguyễn Văn Nhân (2004), Các mỏ khoáng, NXB Đại học Quốc gia Hà