Trong các lĩnh vực cao su, sơn, vật liệu phủ và đặc biệt là trong lĩnh vực chất dẻo (PP, PE, EVA,…) talc là một chất gia cường có hiệu quả. Không chỉ làm cho quá trình gia công trở nên dễ dàng hơn, việc sử dụng bột talc còn đem lại nhiều tính chất quý cho sản phẩm. Tuy nhiên, cũng như nhiều vật liệu vô cơ khác như sợi thuỷ tinh, mica, các oxit kim loại... talc thường tương tác bề mặt kém với các vật liệu polyme. Khi sử dụng talc làm chất gia cường cho các loại vật liệu thì cần phải nâng cao độ tương tác giữa các pha để sản phẩm đạt được các tính năng cơ lý hoá cao. Tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng mà bột khoáng talc cần được biến tính bề mặt để tạo ra sự tương tác thích hợp của talc với các vật liệu nền lựa chọn. Biến đổi bề mặt khoáng talc bằng các hợp chất silan là một phương pháp đang được sử dụng phổ biến hiện nay để đạt được mục đích trên.
1.3.2. Biến đổi bề mặt khoáng talc bằng các hợp chất silan
Trong vai trò là chất độn hay chất gia cường trong lĩnh vực vật liệu polyme, talc phải được biến đổi bề mặt. Xử lý bột talc bằng các hợp chất silan có thể nâng cao khả năng phân tán cũng như tính chất của vật liệu polyme được gia cường bằng bột talc.
Khóa luận tốt nghiệp Bùi Thị Trang 28
Lợi thế của bột talc được xử lý bằng hợp chất silan:
- Lợi thế cho quá trình gia công chế tạo:
+) Hàm lượng talc cho vào cao hơn +) Sự hình thành các điểm chết thấp hơn +) Tốc độ gia công nhanh hơn
+) Phương pháp gia công chế tạo được mở rộng - Lợi thế cho sản phẩm:
+) Độ ổn định màu sắc tốt hơn
+) Tính chất quang và độ bóng cao hơn +) Tính chất cơ cao hơn
Quá trình biến đổi bề mặt được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, làm giảm sức căng bề mặt và sự phân bố không gian đồng đều hơn của chất độn trong cao su hay chất nền polyme. Do đó, tương tác của cao su lên bề mặt của các hạt chất độn tăng lên và phần cao su hấp phụ trên bề mặt chất độn có đặc trưng màng. Theo dạng này, cao su được tăng độ cứng và độ bền.
Các phiến trong các hạt talc riêng lẻ là kị nước nhưng ở các cạnh của các phiến này lại ưa nước do sự có mặt của các nhóm hydroxyl. A.
Krysztafkiewicz và đồng nghiệp (1985) đã thực hiện quá trình biến đổi bề mặt của talc bằng ba loại hợp chất silan khác nhau và sử dụng bột talc đã biến đổi gia cường cho cao su. Kết quả chỉ ra rằng, trong tất cả các trường hợp chất độn được biến đổi bề mặt, tính chất lưu biến của cao su lưu hóa đều được tăng cường so với trường hợp chất độn không được xử lý bề mặt. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu cũng chứng minh rằng quá trình biến đổi bề mặt talc với sự có mặt của một tác nhân axit đã cải thiện khả năng thấm ướt bề mặt đối với
Khóa luận tốt nghiệp Bùi Thị Trang 29
benzen và gia tăng số phân tử silan trên mỗi đơn vị của mẫu bột talc được xác định.
Hình 1.10. Bề mặt talc được biến đổi với aminsilan
S. Díez-Gutiérrez và các đồng nghiệp đã nghiên cứu các tính chất của vật liệu polypropylen được gia cường bằng bột talc có và không có xử lý bề mặt bằng hợp chất silan. Đưa bột talc vào đã đem đến sự định hướng ưu tiên cho các phân tử PP. Sự định hướng này ở mức độ cao hơn đối với bột talc được xử lý bề mặt bằng hợp chất silan.
Hình 1.11. Ảnh SEM mẫu PP chứa talc (a) và talc được biến đổi bề mặt (b) Khả năng kết dính giữa chất nền PP với bột tan có xử lý bề mặt (hình 1.11b) được cải thiện rõ rệt khi các khoảng trống trong vật liệu nhỏ hơn.
Khóa luận tốt nghiệp Bùi Thị Trang 30