3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.3. Ảnh hưởng của hàm lượng ENR, ELO và thiokol tới tính chất nhiệt của
nhiệt của nhựa epoxy DER331
a. Phân tích cơ nhiệt động DMTA
Các đặc trưng tính chất cơ nhiệt động (tanδ và môđun dự trữ) theo nhiệt độ của nhựa epoxy và nhựa epoxy bổ sung: 7 PKL ENR; 9 PKL ELO và 5 PKL thiokol đóng rắn bằng DETA được trình bày trên hình 3.18 và 3.19.
Hình 3.18: Sự phụ thuộc Tanδ vào nhiệt độ của nhựa epoxy (1-EP) và nhựa epoxy bổ sung: 7 PKL ENR (2-EP.ENR7); 9 PKL ELO (3-EP.ELO9) và 5 PKL thiokol (4-EP.T5)
Hình 3.19: Sự phụ thuộc môđun dự trữ vào nhiệt độ của nhựa epoxy (1-EP) và nhựa epoxy bổ sung: 7 PKL ENR (2-EP.ENR7); 9 PKL ELO (3-EP.ELO9) và 5 PKL thiokol (4-
EP.T5)
Từ đồ thị hình 3.18 nhận thấy nhựa epoxy cho pic xung quanh giá trị 1400C, đây là nhiệt độ hoá thuỷ tinh của nhựa epoxy chưa biến tính. Sự có mặt của 7 PKL ENR làm đỉnh pic chuyển dịch về vị trí có nhiệt độ thấp hơn, nhiệt độ thuỷ tinh hoá của nhựa epoxy biến tính 7 PKL ENR giảm xuống còn 1330C. Tương tự sự có mặt của 9 PKL ELO và 5 PKL thiokol giảm nhiệt độ thủy tinh hóa xuống còn 137,1; 136,50C. Điều này có thể là do mức độ khâu mạng thấp trong các mẫu nhựa epoxy biến tính.
Việc giảm môđun dự trữ (hình 3.19) khi có mặt ENR; ELO; thiokol cho thấy việc tăng tính mềm dẻo của vật liệu biến tính.
Bằng cách sử dụng phương pháp xác định khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng (MC) của vật liệu sau khi đóng rắn, giá trị MC của mẫu nhựa epoxy và epoxy bố sung: 7 PKL ENR; 9 PKL ELO và 5 PKL thiokol được trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Giá trị khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng của nhựa epoxy (EP) và nhựa epoxy bổ sung: 7 PKL ENR (EP.ENR7); 9 PKL ELO (EP.ELO9); 5 PKL thiokol (EP.T5)
Tên mẫu δ (g/m3 ) Tg (0C) Tg+40 E’ (Pa) (Tg+40) G=E’/3 (Pa) C M (g/mol) EP 1086685 140,0 180,0 45415761 15138587 270,36 EP.ENR7 1105075 133,0 173,0 41879022 13959674 293,50 EP.ELO9 1042779 137,1 177,1 39423234 13141078 296,98 EP.T5 1091074 136,5 176,5 41496879 13832293 294,80 MC (A) M C (B)
Hình 3.20: Mô tảkhối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng của nhựa epoxy (A) và nhựa epoxy có bổ sung các chất biến tính ENR, ELO, thiokol (B)
Từ bảng 3.4 nhận thấy sự có mặt của các chất biến tính làm tăng khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng trong khi nhiệt độ thủy tinh hóa giảm xuống. Khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng của nhựa epoxy và nhựa epoxy có bổ sung các chất biến tính ENR, ELO, thiokol được mô tả trên hình 3.20. Khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng MC của nhựa epoxy là 270,37 g/mol nhựa epoxy bổ sung 7 PKL ENR, 9 PKL ELO và 5 PKL thiokol khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng tương ứng là 293,50 g/mol, 296,98 g/mol và 294,8 g/mol. Việc tăng khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng sẽ làm tăng khả năng linh động mạch phân tử điều này dẫn đến làm giảm nhiệt độ hóa thủy tinh [61, 40].
b. Phân tích nhiệt trọng lượng TGA
Đặc trưng ổn định và phân hủy nhiệt của các mẫu nhựa epoxy và nhựa epoxy bổ sung các chất biến tính đóng rắn bằng DETA có thể nhận được từ kết quả phân tích nhiệt trọng lượng TGA. Trên hình 3.21 trình bày kết quả phân tích nhiệt trọng lượng TGA của mẫu nhựa epoxy và nhựa epoxy bổ sung: 7 PKL ENR; 9 PKL ELO; 5 PKL thiokol trong môi trường không khí.
Hình 3.21: Giản đồ phân tích nhiệt của nhựa epoxy (EP); nhựa epoxy bổ sung: 7 PKL ENR (EP-ENR7); 10 PKL ELO (EP-ELO10); 5 PKL thiokol (EP-T5) đóng rắn bằng DETA
Từ hình 3.21 nhận thấy nhựa epoxy đóng rắn bằng DETA trải qua quá trình phân huỷ một trạng thái. Các mẫu vật liệu nhựa nền thể hiện trạng thái phân huỷ ngắn ở nhiệt độ xung quanh 2000C đến 2300
C đây là quá trình phân hủy của các phần nhựa epoxy chưa đóng rắn và các tạp chất chứa trong nhựa epoxy. Quá trình phân
huỷ chính diễn ra trong khoảng 352-3590C do sự phân huỷ nhiệt của mạng lưới nhựa epoxy. Các mẫu nhựa epoxy bổ sung chất biến tính đều có nhiệt độ bắt đầu phân hủy thấp hơn so với nhựa epoxy không biến tính.
Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ (IDT) và nhiệt độ có tốc độ phân huỷ lớn nhất (Tmax) có thể được sử dụng để xác định thời gian sống của vật liệu [90]. Giá trị IDT và Tmax của nhựa epoxy và nhựa epoxy bổ sung chất biến tính được cho trên bảng 3.5.
Bảng 3.5:Tính chất nhiệt của nhựa epoxy (EP) và nhựa epoxy bổ sung:7PKL ENR (EP- ENR7); 10PKL ELO (EP-ELO10); 5PKL thiokol (EP-T5)
Tên mẫu IDT(0C) Tmax(0C)
EP 312,8 359,1
EP-ENR7 298,0 353,61
EP-ELO10 309,4 352,1
EP-T5 283,7 357,3
Giá trị nhiệt độ bắt đầu phân huỷ và nhiệt độ có tốc độ phân huỷ cực đại của nhựa epoxy cao hơn so với nhựa epoxy có bổ sung: 7 PKL ENR, 10 PKL ELO, 5 PKL thiokol cho thấy mật độ khâu mạng cao của nhựa epoxy chưa biến tính. Điều này cũng cho thấy sự có mặt của các chất biến tính ENR, ELO và thiokol làm giảm mật độ khâu mạng của nhựa epoxy.