Công nghệ nano là kĩ thuật sử dụng từ các hạt từ 0,1 đến 100 nanomet để tạo ra sự biến đổi hoàn toàn lý tính của vật liệu do hiệu ứng kích thích lƣợng tử [9, 20].
Vật liệu polyme nanocompozit là vật liệu có nền là các polyme, copolyme hoặc polyme blend và cốt là các hạt hay sợi khoáng thiên nhiên hoặc các hạt tổng hợp nhân tạo có kích thƣớc hạt trong khoảng từ 1-100 nm (kích thƣớc nanomet) [21].
Vật liệu polyme nanocompozit kết hợp cả ƣu điểm của vật liệu vô cơ (nhƣ tính chất cứng, bền nhiệt,…) và ƣu điểm của polyme hữu cơ (nhƣ tính linh động, mềm dẻo, là chất điện môi và khả năng dễ gia công,…). Hơn nữa
chúng cũng có những tính chất đặc biệt của chất độn nano điều này dẫn tới sự cải thiện tính chất cơ lý của vật liệu. Một đặc tính riêng biệt của vật liệu polyme nanocompozit đó là kích thƣớc nhỏ dẫn tới sự gia tăng mạnh mẽ diện tích bề mặt chung khi so sánh với compozit truyền thống [22].
Nền sử dụng trong chế tạo polyme nanocompozit rất đa dạng phong phú bao gồm cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn, thƣờng là nhựa polyetylen (PE), nhựa polypropylen (PP), nhựa polyeste, nhựa polystyren (PS), cao su thiên nhiên, cao su butadien, nhựa epoxy,… Nhƣng trong khóa luận này đề cập đến „„nền‟‟ là vật liệu polyme blend [19, 9, 20].
Người ta phân biệt ba loại nanocompozit dựa vào số chiều có kích thước nanomet của hạt phân tán [19, 9]:
Loại 1: Là loại hạt có cả ba chiều có kích thƣớc nanomet, chúng là các
hạt nano (SiO2, CaCO3...).
Loại 2 : Là loại hạt có hai chiều có kích thƣớc nanomet, chiều thứ ba có
kích thƣớc lớn hơn, thƣờng là ống nano hoặc sợi nano và đƣợc dùng làm phụ gia nano tạo cho polyme nanocompozit có các tính chất đặc biệt.
Loại 3 : Là loại chỉ có một chiều có kích thƣớc cỡ nanomet. Nó ở dạng
phiến, bản với chiều dày có kích thƣớc nanomet còn chiều dài có kích thƣớc từ hàng trăm đến hàng ngàn nonomet. Vật liệu dạng này thƣờng có nguồn là các loại khoáng sét (nanoclay,…).
Đặc điểm của vật liệu polyme nanocompozit [9, 20]:
- Với pha phân tán là các loại bột có kích thƣớc nano nên chúng phân tán rất tốt vào trong polyme, tạo ra các liên kết ở mức độ phân tử giữa các pha với nhau nên cơ chế khác nhau hẳn với compozit thông thƣờng. Các phần tử nhỏ phân tán vào pha nền có tác dụng hãm lệch làm giảm lực tác động bên ngoài vào vật liệu, làm tăng độ bền của vật liệu đồng thời làm cho vật liệu ổn định ở nhiệt độ cao.
- Do các hạt có kích thƣớc nhỏ (ở mức độ phân tử) nên khi phân tán vào pha nền có thể tạo ra các liên kết vật lý tƣơng đƣơng liên kết hóa học, cho phép tạo ra vật liệu có nhiều tính chất mới.
- Các hạt có kích thƣớc siêu nhỏ nên có thể phân tán trong pha nền tạo ra cấu trúc rất đặc, do đó có khả năng dùng làm vật liệu bảo vệ theo cơ chế che chắn (barie) rất tốt.
- Hầu hết các vật liệu polyme nanocompozit đều có tính chống cháy cao hơn so với các vật liệu polyme compozit tƣơng ứng. Khả năng chống cháy cao là do cấu trúc của than đƣợc hình thành trong quá trình cháy, chính lớp muội than trở thành rào cản cách nhiệt tốt cho vật liệu, đồng thời ngăn cản sự hình thành và thoát các chất bay hơi trong quá trình cháy.
Tóm lại, nhờ kích thƣớc rất nhỏ của các hạt nano phân tán trong pha nền polyme, vật liệu polyme nanocompozit có tính chất tốt hơn hẳn so với vật liệu compozit thông thƣờng.
Ưu điểm của vật liệu polyme nanocompozit so với vật liệu polyme nanocompozit truyền thống:
- Vật liệu nano gia cƣờng hiệu quả hơn bởi ví kích cỡ của nó nhỏ hơn dẫn tới sự cải thiện đáng kể tính chất của nền điều này làm cho vật liệu polyme nanocompozit nhẹ hơn, dễ gia công hơn và giá thành thấp hơn.
- Sự chuyển ứng suất từ nền sang chất độn hiệu quả hơn là do diện tích bề mặt lớn và khả năng bám dính bề mặt phân cách pha tốt.