Tiếp đến với phổ FTIR của mẫu CNT-PEG cũng cho thấy, vẫn xuất hiện các pic đặc trưng tương tự như đã xuất hiện tại phổ của mẫu CNT và CNT-COOH, chẳng hạn như pic với cường độ mạnh tại số sóng 3344 và 3106 cm-1 được gán cho dao động hóa trị của liên kết νO-H nhóm carboxyl (O=C-OH và C-OH) và νC-H của hydrocarbon thơm, tương ứng; và các pic ở số sóng 1615 và 1555 cm-1 được gán cho dao động hóa trị của liên kết νC=C liên hợp cũng xuất hiện. Tương tự như trong phổ FTIR của CNT-COOH, cũng có xuất hiện pic có cường độ mạnh ở số sóng 3581 cm-1
được gán cho dao động hóa trị đối xứng của liên kết νN-H. Ngoài ra, cũng đã xuất hiện các pic mới, cho thấy sự gắn kết của PEG lên bề mặt của CNT, như pic tại 3467 cm-1 được gán cho dao động của nhóm –OH ở cuối mạch CNT-COO-(CH2-CH2)n-OH; pic tại 2976 và 2825 cm-1 được gán cho dao động của liên kết C-H trong PEG (các pic này đã không xuất hiện trên phổ của CNT và CNT-COOH); pic tại số sóng 1726 cm-1 được gán cho dao động hóa trị của nhóm νC=O trong este; xuất hiện pic ở 1046 cm-1
được gán cho nhóm C-O trong PEG.
b) Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
Hàm lượng nhóm -PEG được gắn trên bề mặt của CNT (CNTPEG) đã được chúng tôi xác định qua việc phân tích và so sánh các mẫu CNT và CNTPEG bằng phương pháp TGA trong mơi trường khí trơ (N2). Kết quả thu được, được thể hiện trong bảng 3.1 và tại các hình PL3 (trong phần phụ lục).
Bảng 3.1. Kết quả TGA của CNT và CNT-PEG
Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy, nhiệt độ bắt đầu phân hủy của CNT-PEG là khoảng 410oC và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất (cực đại) tại 455oC và kéo dài tới 624oC, sau đó tốc độ có xu hướng giảm dần cho tới khoảng nhiệt độ 750-800oC thì khơng cịn tổn hao khối lượng, mức độ tổn hao khối lượng lúc này đạt 39,06%, trong khi đó ở mẫu CNT thì nhiệt độ bắt đầu phân hủy ở 500oC và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất ở 613oC và cho đến khi trên 700oC hầu như khơng cịn mất khối lượng, đến 800oC mức độ tổn hao khối lượng là 22,73%. Từ đó, hàm lượng của nhóm -PEG được gắn lên bề mặt CNT có thể tính tốn sơ bộ tương ứng là 16,33%. Nhiệt độ bắt đầu phân hủy cùng với nhiệt độ phân hủy mạnh nhất 1 đạt thấp là do những thành phần có cấu trúc kém bền chặt của CNT và các nhóm hữu cơ gắn trên bề mặt CNT lúc đó bắt đầu quá trình phân hủy; rồi tiếp theo đến phân hủy của những thành phần bền nhiệt của CNT. Những kết quả này cũng tương đồng như của tác giả Chu Anh Vân [131] và Phạm Công Ngun [55] đã cơng bố.
3.1.2. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan
Trong các hợp chất kết nối silan được sử dụng phổ biến để biến tính bề mặt NS, giúp phân tán NS dễ dàng hơn vào nền cao su thì TESPT được sử dụng hiệu quả hơn cả [132]. Chính vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tơi chỉ thực hiện biến tính bề mặt NS bằng TESPT.
a) Phổ FTIR
Trước khi phân tích phổ hồng ngoại FTIR của NS chưa biến tính và đã được biến tính bằng TESPT, chúng tơi đã xác định phổ hồng ngoại FTIR của TESPT và kết quả được biểu diễn trong hình 3.5 dưới đây:
Hình 3.5. Phổ FTIR của bis-(3-trietoxysilylpropyl) tetrasulphit (TESPT)
Từ hình 3.5 trên cho thấy rằng, trong khoảng số sóng từ 4000 đến 400 cm-1
có xuất hiện một số dải phổ hấp thụ đặc trưng và cụ thể như sau: với khoảng số sóng từ 3000 cm-1 đến 2800 cm-1 đã xuất hiện dao dộng dãn của nhóm etoxy (CH3CH2OR); pic ở số sóng 1395 cm-1 và 2989 cm-1 là dao động dãn không đối xứng và dao động biến dạng đối xứng của nhóm metyl (CH3) có trong etoxy, cịn pic ở số sóng 2882 cm-1 là dao động không đối xứng của C–H trong nhóm metyl (CH3). Pic ở số sóng 1295 cm-1 và 1445cm-1 lần lượt là biến dạng không đối xứng của C–H trong nhóm metyl (CH3) và metylen (-CH2). Ở khoảng số sóng từ 1200 đến 1000 cm-1 là dao động dãn khơng đối xứng của C–O–Si, cịn ở khoảng số sóng từ 1000 đến 600 cm-1 là dao động dãn và dao động dãn đối xứng, tương ứng của C– C và C–O–Si; ở số sóng nhỏ hơn 500 cm-1 là dao động biến dạng của C–O–Si.
Hình 3.6 là phổ hồng ngoại FTIR của nanosilica chưa được biến tính.