Do cú tương tỏc và kết dớnh tốt giữa pha nền và pha gia cường nờn vật liệu polyme/clay nanocompozit cú tớnh chất cơ học cao hơn nhiều so với vật liệu polyme ban đầu, thể hiện ở một số thụng số sau
a. E- modun:
Hỡnh 1.16. Ảnh TEM của vật liệu PS/clay nanocompozit [15] (a): vật liệu PS/clay nanocompozit dạng chốn lớp
Đõy là thụng số thể hiện độ cứng của vật liệu tại thời điểm bắt đầu của quỏ trỡnh đo độ bền cơ lý, là đặc trưng tiờu biểu cho sự tạo thành vật liệu polyme/clay nanocompozit. Vật liệu Nylon 6/clay nanocompozit là loại nanocompozit tỏch lớp, E-modun của vật liệu này tăng mạnh ngay cả ở hàm lượng chất gia cường thấp. Hỡnh 1.17 mụ tả sự phụ thuộc của E-modun khi thay đổi hàm lượng clay ở nhiệt độ 120oC đối với vật liệu nanocompozit nylon-6 tỏch lớp thu được bằng phương phỏp trựng hợp in situ e-cprolactam với sự cú mặt của MMT (độ dài trung bỡnh 1000Ao) và Saponit (độ dài trung bỡnh 500Ao
) biến tớnh bằng aminododecanoic axit.
Hỡnh 1.17: Sự phụ thuộc của E-modun ở nhiệt độ 120oC vào sự thay đổi hàm lượng clay
Từ hỡnh vẽ trờn cho thấy, khả năng phõn tỏn của lớp silicat tới độ tăng của E- modun trong vật liệu cú ảnh hưởng trực tiếp của độ dài thanh clay[61]. Ngoài ra, cũn kể đến loại axit đưa vào xỳc tỏc cho quỏ trỡnh polyme hoỏ. Trong trường hợp vật liệu PP/clay nanocompozit, khi thay đổi hàm lượng chất biến tớnh PP là anhydrit maleic (AM), cũng ảnh hưởng tới độ lớn của E-modun.
b. Độ bền kộo đứt:
Đối với cỏc polyme nhịờt dẻo, quỏ trỡnh chế tạo vật liệu nanocompozit ở dạng chốn lớp hay dạng tỏch lớp thỡ độ bền kộo đứt của vật liệu đều phụ thuộc mạnh vào
tương tỏc giữa polyme nền và chất gia cường. Chẳng hạn như vật liệu nylon 6 nanocompozit tỏch lớp, bằng nhiều phương phỏp chế tạo khỏc nhau [61,102,103] hay vật liệu PMMA nanocompozit [64] đều cú độ bền kộo đứt tăng, điều đú được giải thớch do sự cú mặt của liờn kết phõn cực (trong PMMA) hay tương tỏc ion (khi nylon-6 ghộp lờn clay) giữa polyme và cỏc lớp clay. Nhất là đối với vật liệu nylon 6 nanocompozit do vừa cú hiện tượng tỏch lớp clay vừa cú tương tỏc ion với clay.
Cũn trong trường hợp PP/clay nanocompozit[64], độ bền kộo đứt hầu như khụng hoặc tăng rất ớt, đú là do trong vật liệu này thiếu sự tương tỏc giữa polyme nền khụng phõn cực và chất gia cường cú phõn cực. Khi cú mặt của chất AM biến tớnh PP trong vật liệu đó cú sự cải thiện về độ bền kộo đứt..
c. Độ dón khi đứt:
Đối với cỏc vật liệu nanocompozit cú polyme nền là nhựa nhiệt dẻo như PP, PMMA, PS… độ dón khi đứt giảm. Riờng đối với cỏc chất nền như epoxy [105] hay polyol polyuretan [106] độ dón khi đứt lại khụng giảm, đụi khi cũn cú hiện tượng tăng lờn như hỡnh 1.18 dưới đõy.
Hỡnh 1.18: Độ dón khi đứt của vật liệu nanocompozit từ epoxy với cỏc chất hữu cơ hoỏ khỏc nhau[64]
Tuy nhiờn, riờng đối với polyme nền là PI khi tạo vật liệu nanocompozit cú sự tăng lờn đối với cả độ bền và độ dón kộo đứt [113]. Trong trường hợp này, độ bền và độ
dón kộo đứt của vật liệu đạt tối ưu tại hàm lượng clay là 5%, khi tiếp tục tăng hàm lượng clay lờn đến 10% thỡ cả độ bền và độ dón đều giảm mạnh. Đú là do khi hàm lượng clay vượt quỏ 5% thỡ dạng vật liệu tạo thành khụng ở dạng tỏch lớp nữa, điều đú dẫn đến hiện tượng tớnh chất cơ học bị giảm.