Luận Văn Nghiên cứu quá trình trùng hợp acrylamit và axit acrylic trong lớp nanoclay

MỞ ĐẦU



Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu chế tạo ra những loại vật liệu mới có nhiều tính năng ưu việt nhằm đáp ứng những yêu cầu, đòi hỏi của các ngành công nghệ cao như công nghệ thông tin, điện tử, công nghệ hàng không vũ trụ, công nghệ quân sự, công nghệ sinh học, y dược là một trong những mục tiêu hàng đầu của nhiều Viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm trên thế giới. Khoa học và công nghệ nano là một trong những hướng chính để chế tạo ra các vật liệu đặc biệt này.
Vật liệu polyme nanocomposit trên cơ sở nanoclay được chế tạo bằng công nghệ bóc tách các lớp clay có cấu trúc nano và phân tán đều các nanoclay trong polyme hữu cơ. Đây là loại vật liệu có nhiều tính năng cơ lý vượt trội mà các loại vật liệu polyme composit thông thường không có được.
Với mong muốn tiếp cận hướng nghiên cứu trong lĩnh vực mới này nhằm tạo ra vật liệu polyme nanocomposit có các tính năng ưu việt, chúng tôi chọn đề tài : “Nghiên cứu quá trình trùng hợp acrylamit và axit acrylic trong lớp nanoclay” nhằm tìm ra điều kiện tối ưu để chế tạo vật liệu poly(acrylamit - co - axit acrylic) clay nanocomposit và polyacrylamit clay nanocomposit bằng phương pháp đồng trùng hợp và trùng hợp xen lớp với sự có mặt của nanoclay.
MỤC ĐÍCH

- Nhằm tiếp cận hướng nghiên cứu, chế tạo vật liệu polyme clay nanocomposit trên cơ sở phản ứng trùng hợp cation monome acrylamit xen trong khoảng giữa các lớp MMT của clay.
- Chế tạo nanoclay hữu cơ.
- Chế tạo polyacrylamit clay nanocomposit.
- Nghiên cứu, khảo sát điều kiện thích hợp cho quá trình đồng trùng hợp giữa acrylamit và axit acrylic với sự có mặt của nanoclay hữu cơ.
- Khảo sát khả năng hấp thụ nước của vật liệu.

NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN

Với những mục đích đó thì yêu cầu, nhiệm vụ của bản luận văn gồm các phần chính sau:
- Khảo sát khả năng và các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng chèn acrylamit vào trong khoảng giữa hai lớp của MMT.
- Nghiên cứu quá trình trùng hợp acrylamit với sự có mặt của nanoclay hữu cơ, khảo sát cấu trúc của vật liệu thu được.
- Chế tạo màng phủ polyacrylamit clay nanocomposit, khảo sát các tính năng cơ lý của màng.
- Khảo sát quá trình đồng trùng hợp của acrylamit và axit acrylic trong sự có mặt của nanoclay hữu cơ.
- Khảo sát khả năng hấp thụ nước và các dung dịch muối có nồng độ khác nhau của sản phẩm thu được.

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN

1. POLYME CẤU TRÚC NANO VÀ VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT
1.1 - POLYME CÓ CẤU TRÚC NANO
Những năm cuối của thế kỷ 20, các nhà hóa học polyme đã thành công trong việc phát triển các công cụ nhằm điều khiển các thông số cấu trúc phân tử khác nhau trong các hợp chất cao phân tử tổng hợp như trọng lượng phân tử, tính đa phân tán, tính ổn định lập thể và tính ổn định khu vực, địa hình học của tính liên kết đơn vị tuần hoàn như trong trường hợp dendrimer và thậm chí là cả sự phân bố chuỗi copolyme. Tuy nhiên, việc điều khiển ở mức độ tổ chức cao như hình dạng mạch và sau đó sắp xếp các mạch có kích thước vĩ mô là việc khó khăn hơn. Việc điều khiển tổ chức phân tử trong kích thước nanomet và sau đó sắp xếp lại nhằm chế tạo polyme có cấu trúc nano. [7,14]
Vật liệu polyme có cấu trúc nano bao gồm các polyme có cấu trúc hạt, xốp, sợi, ống, màng mỏng và vật liệu composit mà kích thước của chúng đạt từ 10 100 nm. Đặc biệt với cấu trúc kích thước nano sẽ làm cho vật liệu có những thay đổi quan trọng trong tính chất nội tại của vật liệu. Những khác biệt trong yếu tố kích cỡ, sự phân bố kích thước, thành phần vật liệu và sự tập hợp lại của chúng sẽ dẫn đến những thay đổi khác biệt đáng kể về tính chất, độ bền lý hoá ưu việt mà các vật liệu polyme và polyme composit truyền thống không có được.
Ngày nay, xu hướng phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu nano là tìm ra các phương pháp tổng hợp, chế tạo vật liệu có kích thước nano. Trong lĩnh vực hóa học các hợp chất cao phân tử, thì phương pháp để đạt được vật liệu nano và cao phân tử có kích thước nano là các phương pháp trùng hợp mạch sống (living), phản ứng trùng hợp khối, trùng hợp nhũ tương, trùng hợp phân tán, trùng hợp huyền phù. Bằng phương pháp lắng đọng hóa học CVD (Chemical Vapor Deposition) chế tạo sợi nano. Trong gia công polyme bằng phương pháp Blending có thể chế tạo vật liệu composit cấu trúc nano hoặc phương pháp Templating . [11].