CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ & THẢO LUẬN
3.3. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất copolyme (MAA-MMA)
3.3.3. Đặc trưng tính chất sản phẩm copolyme (MAA-MMA)
Sản phẩm copolyme (MAA-MMA) được xác định các đặc trưng tính chất bằng các phương pháp như phổ hồng ngoại IR, nhiệt vi sai quét DSC, FE-SEM, TGA và đo tính chất cơ lý cụ thể như sau:
3.3.3.1. Phổ hồng ngoại của copolyme (MAA-MMA)
Phổ hồng ngoại của monome MAA, MMA và copolyme (MAA-MMA) (1:1) lần lượt được trình bày tại hình 3.32, hình 3.33 và hình 3.34.
Hình 3.32. Phổ IR monome MAA
Hình 3.33. Phổ IR monome MMA
Trong phổ hồng ngoại của copolyme (MAA-MMA), do sự ảnh hưởng của nhóm cacbonyl bên cạnh nhóm cacboxylic làm thu gọn và giảm cường độ của nhóm O-H tại 3489 cm-1 và không còn sự xuất hiện của dải phổ đặc trưng của liên kết dimer của acid (2607-2741 cm-1). Dải phổ có cường độ cực đại tại 1740 và 1703 cm-1 là đặc trưng cho dao động của nhóm C=O (trong các đơn vị este và axit tương ứng). Trên phổ hồng ngoại còn thấy xuất hiện pic dao động tại 2873 cm-1 của nhóm O-CH3 và của nhóm C-O-C tại 1148 cm-1. Ở copolyme không xuất hiện dao động đặc trưng của nhóm C=C, chứng tỏ phản ứng đã xẩy ra và sản phẩm không còn monome dư.
3.3.3.2. Nhiệt vi sai quét (DSC) của copolyme (MAA-MMA)
Giản đồ phân tích nhiệt DSC của copolyme MMA-MAA (1:1) được trình bày trong hình 3.35, hình 3.36 và hình 3.37.
Hình 3.35. Giản đồ DSC mẫu PMAA
Hình 3.36. Giản đồ DSC mẫu PMMA
Hình 3.37. Giản đồ DSC của copolyme (MAA-MMA)
Từ các dữ kiện thu được trên giản đồ DSC của PMAA, PMMA và copolyme (MAA-MMA) cho thấy: Copolyme (MAA-MMA) có nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg =
147oC) nằm trong khoảng nhiệt độ thủy tinh hóa của PMAA (Tg = 176oC) và PMMA (Tg = 108oC), sản phẩm đã được tách loại hoàn toàn các homopolyme
3.3.3.3. Phân tích nhiệt trọng lượng TGA mẫu copolyme (MAA-MMA)
Giản đồ phân tích nhiệt TGA của copolyme MMA-MAA (1:1) được trình bày trong hình 3.38.
Hình 3.38. Giản đồ TGA của copolyme MMA-MAA (1:1)
Trên giản đồ TGA của copolyme cho thấy xuất hiện 2 vùng phân hủy chính:
- Vùng 1 mất khối lượng 39% (nhiệt độ bắt đầu từ 203oC và nhiệt độ kết thúc tại 376oC) phù hợp cho quá trình mất nước, methanol, ethanol thông qua phản ứng nội phân tử giữa các đơn vị monome MMA và MAA liền kề.
- Vùng 2 mất khối lượng 59% (nhiệt độ bắt đầu từ 377oC và nhiệt độ kết thúc tại 464oC) phù hợp cho quá trình cắt mạch khử trùng hợp các đơn vị MMA, hoặc
ngắt mạch dưới dạng vòng để chuyển thành anhydrit hoặc quá trình phân mảnh MMA để tạo thành methanol và quá trình phân mảnh vòng cấu trúc anhidrit.
Các dữ liệu từ giản đồ TGA phù hợp với dữ liệu của một số tác giả đưa ra [127-129]
3.3.3.4. Tính chất cơ lý của màng copolyme(MMA-MAA)
Các sản phẩm copolyme (MAA-MMA) (với tỷ lệ thành phần khác nhau) được tiến hành đo độ bền cơ lý. Kết quả được trình bày trong bảng 3.24.
Bảng 3.24. Tính chất cơ lý các mẫu copolyme (MAA-MMA) với tỷ lệ MAA/MMA khác nhau
Copolyme với tỷ lệ MAA/MMA khác nhau
Độ bền cơ lý
Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%)
MAA/MMA = 100/0 38,2 7,6
MAA/MMA = 80/20 35,8 11,2
MAA/MMA = 60/40 33,4 14,5
MAA/MMA = 50/50 31,2 17,6
MAA/MMA = 40/60 28,6 21,0
MAA/MMA = 20/80 25,9 24,5
MAA/MMA = 0/100 22,9 27,8
Các kết quả cho thấy khi tăng hàm lượng MMA làm tăng độ dãn dài và làm giảm độ bền kéo đứt của sản phẩm. Điều này là do các đơn vị MMA có tính hóa dẻo tốt, làm tăng khả năng đàn hồi của copolyme qua đó làm tăng độ dãn dài khi đứt, tuy nhiên sự có mặt của các đơn vị MMA làm giảm khả năng liên kết giữa các phân tử MAA (do MAA có tính phân cực cao) dẫn tới làm giảm độ bền kéo đứt của copolyme.
3.3.3.5. Hình thái học bề mặt copolyme (MAA-MMA)
Ảnh màng copolyme (MAA-MMA) và của hai homopolyme PMAA và PMMA được trình bày trong hình 3.39.
a) PMAA b) (MAA-MMA) c) PMMA
Hình 3.39. Ảnh FE-SEM bề mặt cắt của (MAA-MMA) và PMAA, PMMA Từ ảnh FE-SEM cho thấy bề mặt cắt của copolyme phẳng hơn nhiều so với PMAA, điều này cho thấy sự có mặt của các đơn vị MMA làm giảm liên kết H của các đơn vị MAA giúp bề mặt của copolyme được cải thiện. Bên cạnh đó bản thân các đơn vị MMA cũng đóng vai trò là chất hóa dẻo nội làm tăng tính chất dẻo hóa của copolyme.
* Tóm tắt kết quả mục 3.3:
- Các thông số điều kiện phản ứng phù hớp để tổng hợp copolyme (MAA- MMA): nhiệt độ 70oC, thời gian 210 phút, hàm lượng chất nhũ hóa NP9 3%, nồng độ chất khơi mào 1,5% và nồng độ monome 35%.
- Các hằng số đồng trùng hợp của MAA và MMA xác định bằng phương pháp Kelen-Tudos là: rMAA = 0,542 và rMMA = 0,740.
- Sản phẩm copolyme (MAA-MMA) có Mw là 138000 g/mol, sản phẩm có mức chỉ số đa phân tán thấp (PDI = 1,75) tuy nhiên khả năng sắp xếp các đơn vị monome trong mạch chưa cao, nhiệt độ thủy tinh hóa Tg = 147oC và bắt đầu phân hủy tại 203oC.
- Khi tăng hàm lượng MMA trong copolyme làm tăng độ dãn dài nhưng lại làm giảm độ bền kéo đứt của sản phẩm.