Thiết bị trộn nội Haake là thiết bị được chế tạo với hai trục quay ngược chiều nhau, tốc độ trục quay càng lớn, năng lượng ma sỏt của vật liệu trong quỏ trỡnh trộn càng mạnh, điều đú làm cho nhiệt độ trong buồng trộn thay đổi nhanh chúng. Nếu nhiệt độ đú thớch hợp cho quỏ trỡnh núng chảy của polyme thỡ tớnh chất vật liệu tối ưu, nếu nhiệt độ khụng thớch hợp sẽ làm giảm tớnh chất vật liệu. Nếu tốc độ trục quay nhỏ, khi đú sự phõn tỏn của chất gia cường trong khối polyme sẽ khụng đồng đều, tớnh chất vật liệu bị suy giảm. Với vật liệu nanocompozit PE/clay-APS, chỳng tụi thực hiện việc khảo sỏt tốc độ trục quay thay đổi từ 50 vũng/phỳt đến 80 vũng/phỳt.
Hỡnh 3.17. Giản đồ haake với cỏc tốc độ trộn mẫu khỏc nhau
0 1 2 3 4 5 6 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 M om en xoan (Nm )
Thoi gian (phut)
50 vũng/phỳt 60 vũng/phỳt 70 vũng/phỳt 80 vũng/phỳt
Bảng 3.6 trỡnh bày kết quả sự phụ thuộc của tớnh chất cơ học của vật liệu vào tốc độ trục quay khỏc nhau.
Bảng 3.6. Tớnh chất cơ hoc vật liệu nanocompozit PE/1%clay-APS với tốc độ trộn khỏc nhau
Tốc độ trục quay (vũng/phỳt)
E-modun (MPa) σ (MPa) ε (%)
50 89 20,7 989
60 96,5 20,9 996
70 109 21,3 999
80 93 21,1 991
Kết quả cho thấy khụng cú sự khỏc nhau lớn về modun đàn hồi và độ dón dài tương đối khi đứt, tuy nhiờn độ bền kộo đứt của vật liệu đạt kết quả cao nhất tại tốc độ trộn 70 vũng/phỳt. Điều này cho thấy, khi tốc độ trục quay nhỏ hơn 70 vũng/phỳt, sự phõn tỏn của clay-APS trong PE chưa đạt độ đồng đều tốt nhất, làm cho độ bền vật liệu chưa cao. Nhưng nếu tốc độ trục quay lớn hơn 70 vũng/phỳt, khi đú ma sỏt trượt trong quỏ trỡnh trộn lớn, dẫn đến gẫy mạch phõn tử PE làm cho độ bền kộo đứt giảm.
Như vậy, từ hệ vật liệu PE/1% clay-APS, chỳng tụi lựa chọn được điều kiện cụng nghệ thớch hợp cho quỏ trỡnh chế tạo vật liệu trong thiết bị trộn kớn Haake như sau:
- Nhiệt độ trộn: 170oC - Thời gian trộn: 8 phỳt - Tốc độ trộn: 70 vũng/phỳt