Nghiên cứu tính chất của vật liệu compozit chế tạo từ cao su thiên nhiên và sét biến tính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  TỪ ĐỨC HÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU COMP

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM



TỪ ĐỨC HÀ

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

COMPOZIT CHẾ TẠO TỪ CAO SU THIÊN NHIÊN

VÀ SÉT BIẾN TÍNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Thái Nguyên, năm 2011

Trang 2



TỪ ĐỨC HÀ

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

COMPOZIT CHẾ TẠO TỪ CAO SU THIÊN NHIÊN

VÀ SÉT BIẾN TÍNH

Chuyên ngành : Hoá vô cơ

Mã số: 60.44.25

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nghiêm Xuân Thung

Thái Nguyên, năm 2011

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nghiêm Xuân Thung đã giao

đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa sau Đại học, Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội, phòng Polyme - Viện Khoa Học Vật Liệu và đặc biệt là TS Ngô Kế Thế, NCS Phạm Thị Hà Thanh đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm

Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ chuyên môn Trường THPT Hải Đảo đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Thái Nguyên, tháng 7 năm 2011

Tác giả

Từ Đức Hà

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả

Từ Đức Hà

Trang 5

i

MỤC LỤC

Trang bìa phụ

Lời cảm ơn

Mục lục i

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iv

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về khoáng sét bentonit 2

1.1.1 Thành phần và cấu trúc của bentonit 2

1.1.2 Tính chất của bentonit 4

1.2 Tổng quan về sét hữu cơ 6

1.2.1 Phương pháp điều sét sét hữu cơ 6

1.2.2 Cấu trúc sét hữu cơ 9

1.2.3 Tính chất của sét hữu cơ 10

1.2.4 Ứng dụng của sét hữu cơ 10

1.3 Tổng quan cao su thiên nhiên 11

1.3.1 Thành phần của cao su thiên nhiên (CSTN) 11

1.3.2 Cấu tạo hóa học của CSTN 13

1.3.3 Tính chất của cao su thiên nhiên 13

1.4 Tổng quan vật liệu polyme/clay nanocompozit 15

1.4.1 Khái niệm 15

1.4.2 Các loại vật liệu polyme/clay nanocompozit 17

1.4.3 Công nghệ tổng hợp vật liệu polyme - clay nanocompozit 18

1.4.4 Tính chất của vật liệu polyme - clay nanocompozit 19

Trang 6

1.5 Các hướng nghiên cứu vật liệu polyme/clay nanocompozit và vật

liệu CSTN/clay nanocompozit 20

CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM 25

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 25

2.1.1 Hóa chất 25

2.1.2 Dụng cụ 28

2.1.3 Thiết bị 28

2.2 Phương pháp chế tạo mẫu 29

2.2.1 Phương pháp điều chế sét hữu cơ 29

2.2.2 Phương pháp chế tạo hỗn hợp chủ CSTN/sét hữu cơ 29

2.2.3 Phương pháp chế tạo mẫu vật liệu CSTN clay nanocompozit 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu mẫu 30

2.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) 30

2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 31

2.3.3 Phương pháp phân tích nhiệt 32

2.3.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 33

2.3.5 Phương pháp xác định các tính chất cơ lý 33

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế sét hữu cơ 35

3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 35

3.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng DMDOA/bentonit 37

3.1.3 Ảnh hưởng của pH dung dịch 39

3.2 Nghiên cứu khả năng gia cường của sét hữu cơ đến tính chất cơ lý của CSTN 43

3.2.1 Nghiên cứu phương pháp phân tán sét hữu cơ vào nền cao su 43

3.2.2 Nghiên cứu khả năng gia cường của sét hữu cơ (P-DMDOA) cho vật liệu CSTN 48

Trang 7

iii

3.2.3 Nghiên cứu khả năng gia cường của sét hữu cơ I.28E cho vật liệu CSTN 50

3.2.4 So sánh ảnh hưởng của các chất phụ gia nanoclay đến tính chất cơ lý của vật liệu CSTN 51

3.2.5 Nghiên cứu tính chất nhiệt của vật liệu CSTN/clay nanocompozit 52

3.3 Nghiên cứu khả năng gia cường của sét hữu cơ đến tính chất cơ lý của vật liệu compozit CSTN/tro bay 52

3.3.1 Ảnh hưởng của tro bay đến tính chất vật liệu cao su thiên nhiên 52

3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính đến tính chất vật liệu cao su thiên nhiên/nanoclay P-DMDOA 54

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC 59

Trang 8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 ABS Acryonitrile butadiene styrene

2 CSTN Cao su thiên nhiên

3 DMDOA Đimetylđioctađecylammoni clorua

4 HDPE High density poly ethylene

5 MMT Montmorillonit

6 NBR Cao su nitril

7 PCL Poly ε – caprolactone

8 PEO Poly etylen oxit

9 PLA Poly lactide

10 PMMA Poly metyl metacrylat

11 PP Poly propylene

12 PS Poly styren

13 PVA Poly vinyl ancol

14 Tg Nhiệt độ thủy tinh hóa

Trang 9

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các chất hữu cơ dùng làm tác nhân biến tính MMT đang được sử

dụng [6] 8

Bảng 1.2 Thành phần hoá học của cao su thiên nhiên 12

Bảng 1.3 Thành phần tiêu chuẩn để xác định các tính chất cơ lý của CSTN 14

Bảng 2.1 Thành phần của bentonit Prolabo – Pháp 25

Bảng 2.2 Đặc trưng kỹ thuật của nanoclay I 28E 25

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của tro bay 26

Bảng 2.4 Chỉ tiêu kỹ thuật CSTN 27

Bảng 2.5 Hợp phần tiêu chuẩn chế tạo mẫu CSTN 30

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến giá trị d001 36

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến (%) xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ 36

Bảng 3.3 Hàm lượng DMDOA xâm nhập vào bentonit ở các tỉ lệ khối lượng DMDOA/bentonit khác nhau 38

Bảng 3.4 Tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/sét hữu cơ chế tạo bằng phương pháp khối và dung dịch : 43

Bảng 3.5 Tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/sét hữu cơ chế tạo trong dung dịch bằng khuấy cơ học và kết hợp với rung siêu âm : 44

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của hàm lượng sét hữu cơ P-DMDOA đến tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/P-DMDOA 48

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của hàm lượng sét hữu cơ I.28E đến tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/I.28E 50

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của chất phụ gia nanoclay đến tính chất cơ lý của CSTN 51

Bảng 3.9 Đánh giá vùng phân hủy nhiệt ban đầu 52

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay tới tính chất của vật liệu CSTN 53

Bảng 3.11 Tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/tro bay biến tính 53

Bảng 3.12 Tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/tro bay biến tính Si69/nanoclay 54

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính Si69 tới tính chất của vật liệu CSTN/sét hữu cơ 55

Trang 10

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc tứ diện SiO4 và bát diện MeO6 2

Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể 2:1 của MMT 3

Hình 1.3 Quá trình xâm nhập của cation vào trao đổi cation Na+ trong khoảng giữa hai lớp MMT 4

Hình 1.4 Quá trình hữu cơ hóa khoáng sét 7

Hình 1.5 Cấu trúc của sét hữu cơ 9

Hình 1.6 Các dạng vật liệu polyme/clay nanocompozit 17

Hình 1.7 Sơ đồ biểu diễn khả năng che chắn của vật liệu polyme - clay nanocompozit 20

Hình 2.1 Phân bố kích thước hạt tro bay 26

Hình 2.2 Hình dạng và kích thước mẫu đo độ bền kéo đứt 33

Hình 3.1 Giản đồ XRD của bentonit (Pháp) (a) và các mẫu sét hữu cơ ở các nhiệt độ 40o C, 50oC, 60oC; 70oC; 80oC tương ứng lần lượt với các đường 1, 2, 3, 4, 5 (b) 36

Hình 3.2 Giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ ở các tỉ lệ khối lượng DMDOA/bentonit là 0,6; 0,7; 0,8; 0,9;1,0; 1,1 tương ứng lần lượt với các đường 1, 2, 3, 4, 5, 6 (a) và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 vào tỷ lệ khối lượng DMDOA/bentonit của các mẫu sét hữu cơ (b) 38

Hình 3.3 Giản đồ XRD (a) của các mẫu sét hữu cơ ở các giá trị pH 7, 8, 9, 10 tương ứng lần lượt với các đường 1, 2, 3, 4 và đồ thị (b) biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 vào pH dung dịch của các mẫu sét hữu cơ 40

Hình 3.4 Sự phụ thuộc của giá trị d001 vào thời gian phản ứng 41

Hình 3.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại của bentonit (1) và sét hữu cơ (2) 41

Hình 3.6 Ảnh SEM của mẫu bentonit (a) và sét hữu cơ (b) 42

Hình 3.7 Phổ XRD của sét hữu cơ P-DMDOA 45

Hình 3.8 Phổ XRD của hỗn hợp chủ CSTN/P-DMDOA 46

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	364,98 KB