Công nghệ chế tạo vật liệu polyme clay nanocompozit

1.4. Vật liệu polyme – clay nanocompozit

1.4.2. Công nghệ chế tạo 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 và 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:

+ Biến tính hữu cơ hóa khống sét (MMT - hữu cơ hay organoclay) + Tiến hành khuếch tán MMT - hữu cơ vào trong polyme bằng các phương pháp sau:

- Phương pháp dung dịch - Phương pháp trộn hợp - Phương pháp trùng hợp

+ 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 MMT - hữu cơ vào dung dịch polyme. Dung môi hữu cơ xâm nhập vào các lớp MMT đã hữu cơ hóa. Với tính ưa dầu, MMT 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

Khác với phương pháp dung dịch, phương pháp trộn hợp được tiến hành cho khuếch tán trực tiếp MMT lai hữu cơ trong dung dịch polyme nóng chảy. Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho những polyme nhiệt dẻo và phải dùng đến máy trộn siêu tần. Phương pháp này bao gồm cả trùng hợp oligôm như epoxy, polyeste. Theo phương pháp này thì đầu tiên hữu cơ hóa MMT bằng hợp chất hữu cơ có gốc cation sau đó đưa tiếp chất đóng rắn nhận được nanocompozit nhiệt rắn.

* Phương pháp trùng hợp

Đây là phương pháp trùng hợp polyme được tiến hành trong các lớp MMT của khoáng sét. Ban đầu người ta tiến hành đưa monome có điện tích dương vào trong các lớp MMT của khống sét. Sau đó tiến hành trùng hợp polyme xen kẽ trong các lớp MMT. Phương pháp này có hạn chế là chỉ tiến

hành được phản ứng trùng hợp cation.