- 3400 1997 O Kamigaito (Toyota) Chế tạo nano composit MMT PP bằng phơng pháp hỗn hợp Phơng pháp cơ lý đặc biệt
3. 4 Kết quả nghiên cứu đồng trùng hợp acrylamit và axit acrylic
3.6 Kết quả nghiên cứu khảo sát một số tính năng cơ lý của màng phủ polyacrylamit.
màng phủ polyacrylamit.
Polyacrylamit là một polyme phân cực dễ hoà tan trong nớc và có rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Trong khuôn khổ của khoá luận chúng tôi tiến hành nghiên cứu ứng dụng của polyacrylamit trong việc tạo màng phủ. Đây là một hớng nghiên cứu mới. Với lợi thế là một polyme phân cực dễ hoà tan trong nớc là dung môi rẻ
tiền, phổ biến và không gây ô nhiễm môi trờng. Nhng hạn chế của vật liệu này chính là khả năng dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với môi trờng nớc và màng phủ có tính năng cơ lý không cao. Với mục đích nhằm nâng cao tính năng cơ lý của màng phủ. Chúng tối tiến hành nghiên cứu chế tạo màng với sự gia cờng của nanoclay với các tỷ lệ thay đổi 0%, 2%, 3%, 4% và 5%. Kết quả khảo sát một số tính năng cơ lý của màng đợc trình bày dới bảng và hình sau:
Bảng 3.13 - Một số tính năng cơ lý của màng phủ polyacrylamit
Nanoclay (%) Độ bám dính (%) Độ bền uốn(mm) Độ bền va đập(KG.cm) Độ bền cào xớc(kg) 0 100 2 31 0.3 2 100 2 38 0.6 3 100 3 36.5 0.45 4 100 3 33 0.4 5 100 3 32 0.3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay, % Đ ộ bề n cà o xư ớc , k g 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 6
Hàm lượng nanoclay hữu cơ, %
Đ ộ bề n va đ ập , K G .c m
Hình 3.40 - Đường biểu diễn độ bền va đập của màng với hàm lượng nanoclay hữu cơ
Từ kết quả thu đợc ta nhận thấy rằng các tính năng cơ lý của màng phủ đạt giá trị lớn nhất ở mẫu có hàm lợng nanoclay là 2%. Sau đó lại giảm khi hàm lợng nanoclay tăng lên. Điều này có thể giải thích là khi hàm lợng nanoclay 2% thì khả năng phân tán của nanoclay vào trong nền polyacrylamit là tốt nhất. Còn khi hàm lợng nanoclay tăng lên thì một lợng nhất định nanoclay không phân tán đều vào trong nền polyacrylamit mà chúng khuếch tán vào trong nền theo phơng pháp trộn hợp composit thông thờng. Chính vì vậy mà các tính năng cơ lý của màng phủ thay đổi.
Trên cơ sở lựa chọn mẫu có các tính năng cơ lý tốt nhất trong các mẫu polyacrylamit clay nanocomposit chế tạo đợc (mẫu chứa 2% MMT - hữu cơ), chúng tôi tiến hành nghiên cứu cấu trúc vật liệu bằng phơnng pháp SEM kết quả thu đợc ở các hình sau:
Qua các hình ảnh SEM, ta thấy ở mẫu polyacrylamit không có chứa MMT - hữu cơ có cấu trúc khối và tơng đối chặt xít, không thấy xuất hiện các hạt dạng tấm xếp lớp. Còn với mẫu polyacrylamit clay nanocomposit thì các hạt nanoclay hữu cơ phân tán vào trong polyacrylamit khá đồng đều. Điều này đã chứng minh tính năng cơ lý của màng polyacrylamit clay nanocomposit tăng đáng kể so với màng polyacrylamit không có độn nanoclay. Tuy nhiên màng phủ trên cơ sở polyacrylamit clay nanocomposit thu đợc có độ bền cơ lý cha cao, và còn nhiều hạn chế khi sử dụng làm màng bảo vệ trong thực tiễn. Xong b- ớc đầu đã góp phần nghiên cứu và khẳng định tính u việt của vật liệu nanocomposit.
Kết luận
Đề tài: “ Nghiên cứu quá trình trùng hợp acrylamit và axit acrylic trong
lớp nanoclay” đã nghiên cứu chế tạo đợc vật liệu nanocomposit. Đây là một đề tài đi theo hớng nghiên cứu mới đó là công nghệ nano và vật liệu nanocomposit. Sau một thời gian nghiên cứu, chúng tôi đã thu đợc một số kết quả sau:
- Đã nghiên cứu tìm ra tỷ lệ và nhiệt độ tối u đến khả năng chèn của
acrylamit vào giữa các lớp MMT là 20% và ở 400C.
- Đã tổng hợp đợc vật liệu polyacrylamit clay nanocomposit bởi phản ứng trùng hợp cation monome acrylamit xen trong khoảng giữa hai lớp MMT hữu cơ.
- Đã khảo sát ảnh hởng của nanoclay đến tính năng cơ lý của màng phủ polyacrylamit. Với tỷ lệ 2% nanoclay hữu cơ các chỉ tiêu cơ lý của màng phủ nanocomposit đều đợc cải thiện đáng kể so với màng phủ không có nanoclay hữu cơ.
- Đã tổng hợp đợc vật liệu siêu hấp thụ nớc trên cơ sở phản ứng đồng trùng hợp của acrylamit và axit acrylic có và không có MMT hữu cơ. Độ trơng
của PAAM đạt 432g/g đối với nớc cất còn với dung dịch NaCl 0,9%, CaCl2
0,9% và FeCl3 0,9% lần lợt là 39g/g, 6 g/g, 3 g/g. Còn của PAAM2 trong nớc
cất, NaCl 0,9%, CaCl2 0,9% và FeCl3 0,9% lần lợt là 545 g/g, 44 g/g, 9g/g, 7g/g.
Tài liệu tiếng việt
[1]. Nguyễn Việt Bắc và ctv.(2009), Nghiên cứu chế tạo polyme dẫn trên nền
nanoclay, Báo cáo tổng kết Khoa học kỹ thuật, Viện Hóa học - Công nghệ Quân sự.
[2]. Lu Văn Bôi (2008), Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng polyacrylamit làm
vật liệu chống đóng cặn cho các nồi hơi, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp thành phố, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[3]. Ngô Duy Cờng (2004), Hóa học các hợp chất cao phân tử, NXB Đại học
Quốc gia, Hà Nội.
[4]. Ngô Duy Cờng (2008), Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme có cấu trúc
nano, Báo cáo định kỳ kết quả đề tài, Bộ Khoa học và Công nghệ,
[5]. Nguyễn Văn Khôi (2007), Polyme a nớc hóa học và ứng dụng, NXB Khoa học
Tự nhiên và Công nghệ Hà Nội, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
[6]. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano công nghệ nền và vật liệu
nguồn, NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
[7]. Nguyễn Đức Nghĩa (2009), Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc
nano, NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Hà Nội, Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam.
[8]. Phạm Công Ngữ (2007), Nghiên cứu, chế tạo polyacrylamit clay nanocomposit và ứng dụng tạo màng phủ, Luận văn tốt nghiệp đại học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[9]. Nguyễn Thanh Tùng (2003), Nghiên cứu phản ứng đồng trùng hợp axit
acrylic và dẫn xuất trong sự có mặt của chất tạo lới, Luận văn thạc sỹ khoa học hóa học, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[10]. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phơng pháp phân tích vật lí và hóa lí,
[11]. Quách Đăng Triều và ctv. (2003), Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano polyme - composit, Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật, Trung tâm Khoa học tự nhiên & Công nghệ Quốc gia,
Tiếng Anh
[12].http://www.vista.gov.vn/portal/page?
_pageid=33,298797&_dad=portal&_schema=PORTAL
[13].http://www.vista.gov.vn/pls/portal/url/ITEM/308FDFA485084B55E040A8
C00512675
[14]. P. M. Ajayan, L.S. Schadler, P.V. Braun, (2003), Nanocomposite Science
and Technology, J. Wiley - VCH, Weinhein, 230p.
[15]. An Li, Aiqin Wang, (2005), “Synth. And properties of clay - bases superaborbent composite”, Eur. Polym. J., Vol.41, pp. 1630 - 1637.
[16]. Barvenik F. W., (1994), Polyacrylamide characteristics related to soil
applications, Soil Sci. , Vol. 158, pp. 235 - 243.
[17]. Bharat Bhushan et al., (2004), Hanbook of Nanotechnology, Springer, NY,
1258p.
[18]. Bouranis D. L., Theodoropoulus A. G. and Drossopoulus J. B., (1995),
Designing synthetic polymers as soil conditioner, Communications in Soil Science and Plant Analysis, Vol. 26, p. 1455 - 1480.
[19]. Daniel Schmidt et al., (2002), “New advances in polymer/layered silicate nanocomposites”, Current Opinion in solid state and Materials Science, Vol. 6, pp. 205 - 212.
[20]. Elton N. Kaufmann, “Characterization of materials”, J. Wiley - Interscience, Vol. 1, 1413p.
[21]. Francisca Santiago et al., (2007), “Preparation of composites and nanocomposites bases on bentonite and poly(sodium acrylate). Effect of amount of bentonite on the swelling behaviour”, Eur. Polym. J., Vol. 43, pp. 1 - 9.
[22]. Heitz C., Binana - Limbele W., Francois J., Biver C., (1999), “Absorption
and desorption of Chromium ions by Poly(acrylic acid) gels”, Journal of
Applied Polymer Science, Vol 72, pp. 455 - 466.
[23]. Hua Zou et al., (2008), Polymer/Silica Nanocomposites: Preparation,
Characterization, Properties, and Applications, Chem. Rev., Vol. 108, p. 3893 - 3957.
[24]. Ignacio Rintoul, Chritine Wandrey, (2005), “Polymerization of ionic monomers in polar solvents: kinetics and mechan. Of the free radial copolymerization of acrylamide/acrylic acid”, Polym., Vol. 46, p. 4525 - 4532.
[25]. Jamal Aalaie et al., (2008), “Effect of montmorillonite on gelation and swelling behavior of sulfonated polyacrylamide nanocomposite hydrogels in electrolyte solutions”, Eur. Polym. J., Vol. 44, p. 2024 - 2031.
[26]. James E. Mark, (1998), Polyme data Handbook, Oxford University Press,
1102p.
[27]. Ji Zhang et al., (2007), “Preparation and properties of polyacrylate/bentonite superbsorbent hybrid via intercal. Polymerization”, Materials Letter, Vol. 61, pp. 316 - 320.
[28]. Junzhong Wang et al. (2004), “Preparation of polyacrylamide and gamma - zirconium phosphate nanocomposites by intercalative polymerization”, Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 11, p. 301 - 306.
[29]. Kazutoshi Haraguchi, (2007), “Nanocomposite hydrogels”, Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol. 11, pp. 47 - 54.
[30]. Kun Xu et al., (2007), “Study on the synthesis and performance of hydrogels with ionic monomers and montmorillonite”, Appl. Clay science, Vol. 38, pp. 139 - 145.
[31]. Lỏszlú Janovỏk, (2009), “Swelling properties of copolymer hydrogels in the presence of montmorillonite and alkylammonium montmorillonite”, Applied Clay Science, Vol. 43, p. 260 - 270.
[32]. W. Li et al., (2002), “Synthesis and characterisation of a polyacrylamide - polyacrylic acid copolymer hydrogel for environmental analysis of Cu and Cd”, Reactive & Functional Polymers, Vol. 52, pp. 31 - 41.
[33]. Lucilene Betega de Paiva et al., (2008), “Organoclays: Properties,
preparation and applications”, Applied Clay Science, Vol. 42, pp. 8 - 24.
[34]. J. Madejova, (2003), “FTIR techniques in clay mineral studies”, Vibrational Spectroscopy, Vol. 31, pp. 1 - 10.
[35]. Makoto Ogawa et al., (1992), “Solid - state intercalation of acrylamide into smectites and Na - taeniolite”, Appl. Clay Science, Vol.7, p. 291 - 302.
[36]. Michael Alexandre, Philippe Dubois, (2000), “Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials Science and Engineering, Vol. 28, p. 1 - 63.
[37]. Mohammad J. Zohuriaan - Mehr* and Kourosh Kabiri, (2008), “Superabsorbent
polymer materials”, Iranian Polym. Journal, Vol. 17, pp. 451 - 477.
[38]. D. R. Paul and L.M. Robeson, (2008), “ Polymer nanotechnology: Nanocomposites”, Polymer, Vol.49, pp. 3187 - 3204.
[39]. S. Pavlidou, (2008), ” A review on polymer - layered silicate nanocomposites”, Progress in Polymer Science, Vol. 33, pp. 1119 - 1198.
[40]. Peng Li, (2008), “Novel PAAm/Laponite clay nanocomposite hydrogels with improved cationic dye adsorption behavior” , Composites: Part B, Vol. 39, pp. 756 - 763.
[41]. F. Rodrigue and R. D. Givey, (1956), Polymerization of acrylamite with
persulfate - metabisufate initiator, US. Patent 3853802.
[42]. Scott R. A. and Peppas N.A, (2007), “ Kinetic study of acrylic acid sodium polymerization”, Aiche Journal, Vol. 43, pp. 135 - 144.
[43]. Suprakas Sinha Ray et al, (2003), “Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing”, Prog. Polym. Sci., Vol. 28, pp. 1539 - 1641.
[44]. Yian Zheng et al., (2007), “Study on superabsorbent composite XVI.
Synthesis, characterization and swelling behaviors of poly(sodium acrylate)/vermiculite superabsorbent composites”, European Polymer Journal, Vol. 43, pp. 1691-1698.
[45]. Thomas W.M., (1067), Encyclopedia of polymer science and technology,
Vol. 1, p. 177 - 226.
[46]. S.C. Tjong, (2006), “Structural and mechanical properties of polymer nanocomposites”, Materials Science and Engineering R, Vol. 53, pp. 73 - 197. [47]. Wan T. et al., (2008), “Preparation of poly(AA-AM) water superabsorbent
by inverse microemulsion polymerization”, Journal of Applied Polymer
Science, Vol. 110, p. 3859 - 3864.
[48]. Youjun Deng et al., (2006), “Bonding between polyacrylamide and smectite”, Colloids and Surface A: Physicochem. Eng. Aspects, Vol. 281, pp. 82 - 91.
[49]. Deyu Gao & Robert B. Heimann, (1993), “Structure and mechanical properties of superabsorbent poly(acrylamide) - Montmorillonite composite hydrogels”, Polym. Gels and Networks, Vol. 1, pp. 225 - 246.
[50]. Zhiqi Shen et al., (2002), “Comparison of solutionc intercalation and melt intercalation of polymer - clay nanocomposites”, Polymer, 43, pp. 4251 - 4260.
[51]. Zhaohui Tong (2007), Water-based suspension of Polymer Nanoclay
Composite Prepared via Miniemulsion Polymerization, School of Chemical and Biomolecular Engineering Georgia Institute of Technology.
[52]. Dietrich B., Cheroro H., Kern V., (1971), Techniques of polymer