CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.4. Tổng quan vật liệu polyme/clay nanocompozit
1.4.3. Công nghệ tổng hợp vật liệu polyme clay nanocompozit
Khác với các loại vật liệu compozit truyền thống là sử dụng các loại chất độn gia cường thơng thường có kích thước hạt lớn cỡ vài micromet, vật liệu nanocompozit sử dụng chất độn gia cường có kích thước cỡ nano đã đem đến cho loại vật liệu compozit này có những tính chất cơ lý vượt qua tầm của vật liệu compozit truyền thống như: độ bền cơ học, độ trong suốt, khả năng chịu nhiệt và không tách pha đã đạt đến mức vật liệu thơng minh. Do đó, cơng nghệ chế tạo vật liệu polyme/clay nanocompozit có những nét đặc trưng riêng và trải qua các giai đoạn sau:
+ Lựa chọn khống sét có chứa MMT
+ Biến tính hữu cơ hóa khống sét (sét hữu cơ)
+ Tiến hành khuếch tán sét hữu cơ vào trong polyme bằng các phương pháp sau [8, 15]:
- Phương pháp dung dịch
- Phương pháp trộn hợp nóng chảy - Phương pháp trùng hợp nội (In Situ)
+ Tạo nanocompozit trạng thái xen lớp (Intercalated state) + Tạo nanocompozit trạng thái tách lớp (Exfoliated state)
* Phương pháp dung dịch
Polyme nền được hồ tan trong dung mơi hữu cơ. Tiếp theo cho khuếch tán sét hữu cơ vào dung dịch polyme. Dung môi hữu cơ xâm nhập vào các lớp MMT đã hữu cơ hóa. Với tính ưa dầu, sét hữu cơ từ từ khuếch tán trong dung dịch polyme theo các giai đoạn, cuối cùng được hỗn hợp dung dịch có các phần tử MMT khuếch tán đều trong polyme.
* Phương pháp trộn hợp nóng chảy
Hỗn hợp clay và polyme được gia nhiệt lên trên nhiệt độ làm mềm của polyme, để polyme khuếch tán được vào khoảng cách giữa các lớp clay. Phương
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
pháp này có ưu điểm khơng dùng dung mơi nên khơng ảnh hưởng đến mơi trường, tương thích với các cơng nghệ gia công chất dẻo hiên nay. Tuy nhiên, khơng phải polyme nào cũng có thể áp dụng thành cơng phương pháp này vì có sự cản trở, không thuận lợi về mặt nhiệt động của quá trình khuếch tán polyme và trong các lớp clay.
* Phương pháp trùng hợp nội (In Situ)
Monome được xen vào giữa các lớp clay sau đó được trùng hợp vào giữa các lớp clay bởi tác dụng của nhiệt độ, bức xạ hoặc chất khơi mào....Từ các monome tương ứng, phương pháp này thu được các hệ nanocompozit nhựa nhiệt dẻo: PS, PMMA…và nhựa nhiệt rắn: epoxy, cao su – epoxy… Phương pháp này có hạn chế là chỉ tiến hành được phản ứng trùng hợp cation.