1.3. Tình hình nghiên cứu phát triển vật liệu polyme nanocompozit và cao su
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Tác giả Đặng Việt Hưng [96, 97] đã sử dụng hai phương pháp (trộn hợp nóng chảy và phối trộn huyền phù) để phân tán phụ gia NS vào nền CSTN trong chế tạo vật liệu nanocompozit. Tác giả đã đưa ra phương pháp huyền phù để phối trộn NS với CSTN (dạng latex) sẽ tạo ra vật liệu nanocompozit với kích thước hạt NS phân bố ở trong khoảng từ 30 đến 100nm. Ngoài ra, cũng với phương pháp huyền phù này, tác giả Đặng Việt Hưng đã tạo ra được chất chủ (master batch) trong CSTN với hàm lượng nanosilica khoảng 40%. Tác giả đã tìm ra được cơ chế để hình thành lên nanocompozit từ nanosilica trong nền CSTN [98].
Tác giả Đỗ Thị Mai Hương và cộng sự [99] đã thực hiện biến tính MWCNT bằng HNO3 63% và sử dụng làm phụ gia gia cường trong chế tạo vật liệu polyme nanocompozit từ polyetylen tỷ trọng cao (HDPE). Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra, MWCNT có bề mặt được gắn nhóm cacboxyl (-COOH) và nhờ đó dễ dàng phân tán vào nền nhựa hơn so với MWCNT khơng được biến tính. Tính chất cơ lý của nanocompozit đã tăng lên rất nhiều, trong đó độ bền kéo khi đứt và modul đàn hồi tăng lên là 45,7% và 75,4%, tương ứng, so với HDPE ban đầu.
Cũng với việc biến tính MWCNT (ống nano carbon đa tường) để tăng cường mức độ phân tán, tác giả Nguyễn Tuấn Anh và cộng sự [100] cũng đã tiến hành thực hiện bằng phương pháp khuấy trộn cơ học và phối hợp rung siêu âm, sử dụng axit mạnh như hỗn hợp H2SO4/HNO3 hay bazơ mạnh (như KOH) để gắn nhóm -OH hay nhóm -COOH lên bề mặt của MWCNT. Kết quả phân tích FTIR cũng chỉ rõ các nhóm -OH hay -COOH đã được gắn lên bề mặt của MWCNT. Tiếp tục, nhóm tác giả Nguyễn Tuấn Anh [101] cũng đã chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR có sử dụng MWCNT. Nhóm tác giả đã thành công trong việc sử dụng phương pháp trộn hợp nóng chảy sử dụng máy cán trộn 2 trục với nhiệt độ và thời gian lưu hóa lần lượt là 150oC và 8 phút; từ đó chế tạo được vật liệu nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR tỷ lệ 70/30 (tính theo pkl); Tác giả đã đưa kết quả rằng, ở hàm lượng MWCNT là 3 pkl thì vật liệu nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR
chế tạo được có tính chất cơ học đạt giá trị tốt nhất, khi đó, độ dãn dài khi đứt, độ bền xé rách và độ bền mài mòn tăng lần lượt là 9,8%, 12% và 24,2%.
Các nhóm tác giả Thái Hoàng và Đỗ Quang Thẩm [102, 103] đã sử dụng phương pháp sol-gel với xúc tác bazơ và kết hợp với trộn hợp nóng chảy khi có sử dụng và không sử dụng chất tương hợp EVA-g-MA, đã chế tạo được nanocompozit EVA/silica, trong đó có các hạt NS phân tán đồng đều trong khoảng 20-80 nm. Khi khơng có chất tương hợp EVA-g-MA thì nanosilica chỉ làm tăng độ bền kéo khi đứt của nanocompozit EVA/silica; nhưng khi bổ sung chất tương hợp, khả năng phân tán cũng như tương hợp của nanosilica trong nền EVA đã tăng lên đáng kể, vừa tăng được tính chất cơ học vừa tăng khả năng cách điện cho vật liệu.
Tác giả Hồng Thị Hịa cũng đã tiến hành chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở cao su BR có sử dụng nanosilica (NS) (chưa được và có được biến tính gắn TESPT lên bề mặt). Tác giả đưa ra kết quả cho thấy rằng vật liệu nanocompozit BR/silica có tính chất cơ học có sự thay đổi theo hàm lượng NS khảo sát và đạt giá trị cao nhất ở 20 pkl. Khi đó, độ bền kéo, độ bền mài mòn và nhiệt độ bắt đầu phân hủy mạnh nhất tăng lần lượt là 343,8%, 18,9% và 2,6oC, chỉ có tốc độ phân hủy nhiệt giảm xuống 1,85%/phút. Khi ở cùng hàm lượng, vật liệu có sử dụng NS được biến tính bề mặt có một số tính chất tốt hơn so với vật liệu sử dụng NS chưa biến tính, khi mà độ bền kéo khi đứt tăng 15,4% và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng 2,3oC [54]. Trong quá trình nghiên cứu của mình, tác giả Hồng Thị Hịa cũng đã nghiên cứu hàm lượng nanosilica ảnh hưởng tới tính chất nhiệt và tính chất cơ động học của vật liệu nanocompozit trên cơ sở EPDM và các blend EPDM/LDPE, EPDM/BR. Kết quả cho thấy: hàm lượng NS thích hợp để gia cường cho các vật liệu được xác định là 30 pkl, tính chất nhiệt (như nhiệt độ bắt đầu phân hủy và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất) của các vật liệu đều được cải thiện và tăng lên; tốc độ phân hủy nhiệt và tổn hao khối lượng giảm xuống từ 17,86 cịn 13,66 %/phút [104].
Nhóm tác giả Hà Anh Tuấn [105] cũng đã nghiên cứu thực hiện sử dụng phụ gia nanosilica biến tính silan để chế tạo vật liệu nanocompozit trên nền blend NR/NBR có sử dụng chất tương hợp DCP. Nanocompozit chế tạo được có tính chất cơ lý tốt, như độ bền kéo và độ bền xé đạt lần lượt là 26,7 MPa và 74,3 N/mm.
Theo nhiều tác giả khác như Đỗ Quang Kháng, Chu Anh Vân, Lương Như Hải, Đào Thế Minh,…[106-109] đều đã sử dụng các chất gia cường nano (nanoclay,
nghiên cứu đầy triển vọng và sẽ hứa hẹn mang lại hiệu quả kinh tế xã hội cao [110].