1. Tổng hợp Composite từ sột hữu cơ và Epoxy:
Quy trỡnh tổng hợp vật liệu epoxy – clay composite từ epoxy và sột hữu cơ:
Hỡnh 2.6: Quy trỡnh chế tạo vật liệu epoxy – clay composite - Clay đó được biến tớnh được sấy ở 1050C trong 2 giờ
-Cõn hàm lượng nanoclay thớch hợp rồi trộn với nhựa epoxy, tiến hành khuấy trộn bằng mỏy khuấy siờu õm trong 1 giờ với biờn độ 40% trờn mỏy siờu õm loại Ultrasonic Processor 750 Watt Model để đạt được sự phõn tỏn tốt.
- Tiếp theo cho chất đúng rắn vào hỗn hợp (chất đúng rắn khoảng 20% trọng lượng so với epoxy) và khuấy cho đến khi hỗn hợp đồng nhất.
-Cho hỗn hợp vào khuụn được khử khớ bằng chõn khụng và ở nhiệt độ phũng trong 24 giờ, sau đú sấy ở 750C trong 5 giờ để mẫu đúng rắn hoàn toàn
-Sau khi sấy xong, mẫu được để nguội ở nhiệt độ phũng rồi thỏo sản phẩm ra khỏi khuụn.
2.Tớnh chất cơ lý của clay nanocomposite clay/epoxy
dài khi đứt, độ bền uốn.
Mẫu epoxy nguyờn chất cú độ bền kộo đứt và độ dón dài khi đứt bộ. Khi được gia cường bằng nanoclay, mẫu cú độ bền kộo đứt và độ dón dài khi đứt lớn hơn so với nhựa nền epoxy. Khi đú, độ bền kộo đứt và độ dón dài khi đứt của mẫu nanocompozitđạt cực đại ở hàm lượng nanoclay 2%. Tuy nhiờn, nếu tăng hàm lượng nanoclay lờn 3% thỡ độ bền kộo đứt và độ dón dài khi đứt của mẫu nanocompozitepoxy/clay lại giảm xuống. Trong khối epoxy nguyờn chất, giữa cỏc cấu trỳc thường tồn tại những điểm cấu trỳc rỗng (khuyết tật). Ở những điểm kết bú rỗng này, cỏc đoạn mạch phõn tử cú độ linh động lớn và lực tỏc dụng tương hỗ giữa cỏc phõn tử rất nhỏ. Dưới tỏc dụng lực cơ học, chẳng hạn lực kộo đứt thỡ ứng suất xuất hiện trong khối polyme khụng đồng đều nờn polyme sẽ bị phỏ hủy với giỏ trị lực khụng lớn lắm. Khi cỏc kết bú rỗng này được điền đầy bằng nanoclay hoặc mạch đại phõn tử epoxy chốn vào giữa cỏc lớp nanoclay, độ bền liờn kết giữa mạch đại phõn tửepoxy với cỏc lớp nanoclay được tăng lờn. Ngoài ra, nanoclay cũn cú tỏc dụng lấp đầy cỏc khuyết tậttrong khối vật liệu, ngăn chặn sự phỏ hủy của cỏctinh thể trờn bề mặt epoxy bởi lực tỏc dụng từ bờn ngoài và ngăn ngừa sự lớn lờn của cỏc vết nứt tế vi tồn tại bờn trong epoxy ra bề mặt nờn độ bền chịu tải trọng của vật liệu tăng lờn. Do vậy, độ bền của cỏc mẫu nanocoposite epoxy/clay được cải thiện.
Tuy nhiờn, với 3% khối lượng nanoclay thỡ sẽtồn tại cỏc hạt nanoclay dư. Lỳc này, trong hệ sẽhỡnh thành pha riờng biệt, phỏ vỡ cấu trỳc đồng nhất của hệ epoxy/nanoclay. Dưới tỏc dụng của ngoại lực, ứng suất sẽ phõn bố khụng đều trong khối vật liệu làm cho độ bền kộo đứt và độ dón dài khi đứt của mẫu giảm [6]. Đồng thời, khi trong mẫu nanocompozit cú chứa hàm lượng nanoclay lớn(3%) thỡ sẽ gõy khú khăn cho quỏ trỡnh đồng nhất mẫu do độ nhớt tăng cao trong thời gian ngắn và bọt khớ xuất hiện nhiều trong sản phẩm. Đõy chớnh là nguyờn nhõn khiến độ bền của mẫu giảm. Mẫu nanocompozit trờn cơ sở nhựa epoxy với 2% khối lượng nanoclay cú độ bền kộo đứt tăng khoảng 16,1% và độ dón dài khi đứt tăng khoảng 50% so với mẫu compozit epoxy nguyờn chất.
Hỡnh 11:Sự thay đổi độ cứng của SM-MMT và Na+-MMT khi thay đổi hàm lượng clay
Dựa vào hỡnh 11 độ cứng của nanocomposite clay/epoxy cả hai trường hợp tăng khi tăng hàm lượng clay( SM-MMT cú sự biến tớnh MMT, Na+-MMT khụng cú sự biến tớnh MMT). Clay được phõn tỏn trong epoxy để ngăn chặn cỏc tinh thể trờn bề mặt epoxy làm hư tổn bởi lực tỏc dụng bờn ngoài và cũng ngăn chặn cỏc vết nứt nhỏ bờn trong epoxy sẽ mở rộng ra ở bề mặt.Độ cứng của SM-MMT lớn hơn Na+-MMT ở cỏc hàm lượng clay khỏc nhau.Vỡ clay cú sự phõn tỏn tốt trong epoxy và cú cường độ bỏm dớnh cao giữa clay và nền epoxy khi biến tớnh clay.
2.Độ bền mụi trường
Cỏc mẫu nanocomposite trước và sau khi ngõm 30 ngày trong cỏc mụi trường nước mỏy và nước biển cho kết quả đo độ bền kộo và độ bền uốn trờn hỡnh
Hỡnh 3.11a. Độ bền kộo và độ bền uốn của cỏc mẫu nanocomposite trước và sau khi ngõm 30 ngày
trong mụi trường nước mỏy.
Hỡnh 3.11b. Độ bền kộo và độ bền uốn của cỏc mẫu nanocomposite trước và sau khi ngõm 30 ngày trong mụi trường nước biển.
Cỏc kết quả đo độ bền của cỏc mẫu nanocomposite thể hiện ở hỡnh 3.11 cho thấy mẫu nanocomposite sau khi ngõm trong mụi trường nước mỏy và nước biển đều cú độ bền uốn và độ bền kộo thấp hơn sovới cỏc mẫu trước khi ngõm. Độ bền của mẫu nanocomposite sau khi ngõm trong nước mỏy lớn hơn trong nước biển.