Thạc Sĩ Chế tạo và nghiên cứu tính chất vật liệu nanocompozit trên cơ sở polyetylen và nano clay biến tính s

Luận án tiến sĩ năm 2012
Đề tài: Chế tạo và nghiên cứu tính chất vật liệu nanocompozit trên cơ sở polyetylen và nano clay biến tính silan

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG, BIỂU TRONG LUẬN ÁN vi
DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN . 4
1.1. Khoáng sét tự nhiên và khoáng sét hữu cơ . 4
1.1.1. Khoáng sét tự nhiên, cấu trúc và thành phần .4
1.1.2. Biến tính khoáng sét 5
1.1.3. Ứng dụng của khoáng sét hữu cơ 8
1.2. Polyetylen (PE) 9
1.2.1. Nhu cầu và ứng dụng polyetylen trên thế giới và Việt Nam .9
1.2.2. Ứng dụng của PE .12
1.2.3. Tính chất của PE . 12
1.2.3.1 Cấu trúc phân tử và hình thái học 12
1.2.3.2. Tính chất của PE .14
1.2.3.3. Độ hoà tan .14
1.2.4. Các phương pháp khâu mạch PE 15
1.2.4.1. Khâu mạch bằng peoxit 15
1.2.4.2. Khâu mạch bằng tia bức xạ beta (PEX-b) 18
1.2.4.3. Khâu mạch bằng các hợp chất silan 18
1.2.4.4. Khâu mạch PE bằng bức xạ tử ngoại 21
i
8
ii
1.3. Hợp chất liên kết cơ silic 24
1.3.1. Lịch sử phát triển . 24
1.3.2. Cấu tạo của các chất liên kết cơ silic .25
1.3.3. Cơ chế hoạt động của chất liên kết cơ silic trong vật liệu compozit . 25
1.3.4. Lĩnh vực ứng dụng của các chất liên kết cơ silic . 27
1.4. Vật liệu nanocompozit polyme/clay 28
1.4.1. Phân loại .28
1.4.2. Các phương pháp chế tạo nanocompozit polyme/clay .29
1.4.2.1. Phương pháp chèn lớp 29
1.4.2.2. Phương pháp trùng hợp tại chỗ (in- situ polymerisation) 32
1.4.2.3. Phương pháp trộn hợp ở trạng thái nóng chảy 33
1.4.3. Các phương pháp khảo sát cấu trúc vật liệu nanocompozit polyme/clay 34
1.4.3.1. Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 34
1.4.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) . 35
1.4.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) . 36
1.4.4. Một số tính chất của vật liệu polyme/ clay nanocompozit 36
1.4.4.1. Tính chất cơ học .36
1.4.4.2. Độ bền nhiệt và tính chất chống cháy .38
1.4.4.3. Tính chất che chắn 41
1.5. Tình hình nghiên cứu vật liệu nanocompozit PE/clay . 42
1.5.1. Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất chống vi khuẩn của
vật liệu nanocompozit từ PE/nano bạc 42
1.5.2. Chế tạo và khảo sát tính chất vật liệu PE/clay nanocompozit .43
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .51
2.1 Nguyên liệu và hóa chất 51
2.2. Biến tính hữu cơ clay bằng APS và VTMS 51
9
iii
2.3. Chế tạo vật liệu compozit PE/clay .51
2.4. Chế tạo vật liệu nanocompozit PE/clay hữu cơ bằng
phương pháp trộn nóng chảy .51
2.4.1. Chế tạo vật liệu nanocompozit PE/clay-APS khi không và
có mặt chất tương hợp PE-g-AM .51
2.4.2. Chế tạo vật liệu nanocompozit PE/clay-VTMS khi không
và có mặt chất khơi mào DCP 52
2.5. Các phương pháp nghiên cứu 52
2.5.1. Phổ hồng ngoại IR .52
2.5.2. Phân tích nhiễu xạ tia X-XRD .52
2.5.3. Phân tích nhiệt trọng lượng- TGA .53
2.5.4. Khảo sát cấu trúc hình thái học của vật liệu bằng ảnh kính hiển
vi điện tử quét (SEM) 53
2.5.5. Ảnh kính hiển tử truyền qua (TEM) 53
2.5.6.Khảo sát tính chất cơ học 53
2.5.7. Khảo sát độ bền oxy hóa nhiệt và độ bền oxy hóa quang 54
2.5.7.1. Khảo sát độ bền oxy hóa nhiệt 54
2.5.7.2. Khảo sát độ bền oxy hóa quang 54
2.5.8. Khảo sát khả năng chống cháy của vật liệu .54
2.5.9. Khảo sát khả năng chống thấm khí (hơi nước, axeton) .55
2.5.10. Khảo sát tính chất điện của vật liệu .55
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56
3.1. Chế tạo và khảo sát tính chất clay hữu cơ .56
3.1.1. Phổ hồng ngoại IR .56
3.1.2. Phổ nhiễu xạ tia X-XRD 58
3.1.3. Phổ phân tích nhiệt trọng lượng- TGA 60
10
iv
3.1.4. Khảo sát cấu trúc của clay trước và sau biến tính 62
Một số kết quả mục 3.1 63
3.2. Khảo sát tính chất vật liệu compozit trên cơ sở PE/clay .64
3.2.1. Tính chất cơ học 64
3.2.2. Tính chất nhiệt TGA 65
3.2.3. Phổ nhiễu xạ tia X 66
Một số kết quả mục 3.2 67
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chế tạo và thành phần
vật liệu đến tính chất cơ học vật liệu nanocompozit .67
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ 67
3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian trộn 68
3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ trục quay 70
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng clay-APS
và chất tương hợp PE-g-AM đến tính chất vật liệu 71
3.3.4.1. Tính chất cơ lý vật liệu với các hàm lượng clay-APS khác nhau .72
3.3.4.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-AM đến tính chất cơ học vật liệu .73
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng clay-VTMS
và chất khơi mào DCP đến tính chất vật liệu . 75
3.3.5.1.Tính chất cơ học vật liệu với các hàm lượng clay-VTMS khác nhau .75
3.3.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào DCP đến tính chất vật liệu 77
Một số kết quả mục 3.3 78
3.4. Khảo sát phổ hồng ngoại IR và phân tích nhiệt TGA . 79
3.4.1. Khảo sát phổ hồng ngoại- IR .79
3.4.2. Phân tích nhiệt TGA 80
Một số kết quả mục 3.4 86
3.5. Khảo sát cấu trúc vật liệu nanocompozit trên cơ sở
PE/clay-APS và PE/clay-VTMS . , 86
11
3.5.1. Phổ nhiễu xạ tia X-XRD 86
3.5.2. Ảnh kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường- FESEM .88
3.5.2.1. Vật liệu nanocompozit từ PE/clay –APS và
PE/clay–APS/PE-g-AM . 88
3.5.2.2. Vật liệu nanocompozit từ PE/ clay –VTMS và
PE/clay-VTMS/DCP 89
3.5.3. Ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua- TEM .90
Một số kết quả mục 3.5 92
3.6. Khảo sát một số tính chất tiêu biểu cho vật liệu nanocompozit
trên cơ sở PE/clay-APS và PE/clay-VTMS mục đích ứng dụng
làm vỏ bọc cáp điện 92
3.6.1. Tính chất điện 92
3.6.2. Độ bền oxy hóa nhiệt và oxy hóa quang 93
3.6.2.1. Độ bền oxy hóa nhiệt 93
3.6.2.2. Độ bền oxy hóa quang 95
3.6.3. Tính chất chống cháy .96
3.6.4. Tính chất chống thấm khí 98
3.6.4.1. Tính chống thấm hơi nước 99
3.6.4.2. Tính chống thấm hơi axeton .99
Một số kết quả mục 3.6 100
KẾT LUẬN .101
TÀI LIỆU THAM KHẢO .102