NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYESTER KHÔNG NO GIA CƯỜNG NANOCLAY VÀ SỢI THỦY TINH

Nanocomposite trên cơ sở nhựa polyester không no (UPE) và nanoclay với các hàm lượng 1%; 2%; 3% khối lượng (kl) nanoclay được chế tạo bằng phương pháp đổ khuôn. Bằng các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), đo tính chất cơ lý đã xác định được hàm lượng nanoclay tối ưu là 2%kl.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYESTER KHÔNG NO GIA CƯỜNG NANOCLAY VÀ SỢI THỦY TINH Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE TRÊN CƠ SỞ NHỰAPOLYESTER KHÔNG NO GIA CƢỜNG NANOCLAY VÀ SỢI THỦY TINH INVESTIGATION ON PROCESSING NANOCLAY/GLASS FIBRE REINFORCED UNSATURATED POLYESTER COMPOSITES SVTH: Nguyễn Minh Hoàng Lớp 05H4, Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa TÓM TẮT Nanocomposite trên cơ sở nhựa polyester không no (UPE) và nanoclay với các hàmlượng 1%; 2%; 3% khối lượng (kl) nanoclay được chế tạo bằng phương pháp đổ khuôn. Bằng cácphương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), đo tính chất cơ lý đã xác định được hàm lượng nanoclay tốiưu là 2%kl. Nanocomposite với hàm lượng nanoclay tối ưu tăng 15,27% độ bền kéo và 17,01% độbền uốn so với mẫu nhựa UPE. Sự có mặt nanoclay đã cải thiện đáng kể độ bền môi trường(nước máy, nước biển, NaOH, HCl) của vật liệu composite từ nhựa UPE và sợi thủy tinh. ABSTRACT Nanocomposites based on unsaturated polyester (UPE) and nanoclay (1; 2; 3 wt%) wereprepared by casting method. By X-ray diffraction (XRD), mechanical testing, the optimal content ofnanoclay in UPE nanocomposite determined is 2wt%. UPE nanocomposite with optimal content ofnanoclay improved 15,27% tensile strength and 17,01% flexural strength comparing to pure UPEsample. Chemical resistance (seawater, seawater, acid HCl, NaOH) of glass fiber reinforced UPEcomposite significantly improved while adding 2 wt% nanoclay.1. Đặt vấn đề Nước ta có nguồn nguyên liệu nanoclay khá phong phú, tại Nha Mé (BìnhThuận),Duy Linh (Lâm Đồng)…nên nhiều công ty đã khai thác đá bentonit để sản xuất nanoclaydưới dạng thương phẩm với giá rẻ hơn nhiều so với các loại vật liệu gia cường có kích thướcnano khác và các nguồn nguyên liệu nano ngoại nhập. Tuy nhiên, các nghiên cứu liên quantới vật liệu nanocomposite trên cơ sở nanoclay ở Việt Nam ta còn rất ít. Chính vì vậy, việcnghiên cứu chế tạo vật liệu nanoclay composite và khảo sát sự ảnh hưởng của nanoclay đếncác tính chất của composite nền nhựa UPE gia cường sợi thủy tinh là rất cần thiết.2. Thực nghiệm2.1. Nguyên liệu Nhựa Polyester không no sử dụng loại 2117 sản xuất ở Singapor. Sợi thủy tinh dạngmat 300 g/m2 do Trung Quốc sản xuất. Nanoclay được sản xuất tại Việt Nam bởi công tyTNHH Minh Hà, là loại bentonite ở dạng bột, có tỷ số SiO2/(Al2O3+Fe2O3) dao động từ 4,36– 5,54, được biến tính bằng silan.. Chất xúc tác đóng rắn Methyl ethyl keton peroxide(MEKP), chất chống dính khuôn, NaOH (10%), HCl (10%), nước biển và nước cất. 361 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 20102.2. Phương pháp khảo sát các tính chất2.1.1. Nanocomposite trên cơ sở nhựa UPE và nanoclay a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến sự phân tán nanoclay trong nhựa UPE Phân tán nanoclay (2% kl) trong nhựa UPE với các khoảng thời gian: 0,5h; 1h; 1,5hbằng máy siêu âm UTRASONIC PROCESSOR 750 WATT MODEL. Sau đó, lần lượtquan sát và chụp ảnh dưới kính hiển vi quang học OLYMPUS độ phóng đại 1000 lần tạiPhòng thí nghiệm Vi Sinh, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. b. Khảo sát sự phân tán nanoclay trong nhựa UPE bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Đồng nhất siêu âm hỗn hợp nhựa và nanoclay (1% kl; 2% kl; 3% kl) ở thời gian tốiưu rồi tạo mẫu với kích thước 100 100 2 (mm3) và cho đóng rắn trong 72h ở nhiệt độphòng, đem đi sấy ở 700C trong 3h để đóng rắn hoàn toàn. Sau đó đo XRD tại Phòng thínghiệm trọng điểm Polymer Composite, Đại học Bách Khoa T.P Hồ Chí Minh. c. Khảo sát tính chất cơ lý của nanocomposite Đồng nhất siêu âm hỗn hợp nhựa và nanoclay (1% kl; 2% kl; 3% kl). Sau đó tạomẫu với khuôn có kích thước ( 200 200 4 ) mm3, cho mẫu đóng rắn trong 72h ở nhiệt độphòng và sấy ở 700C trong 3h để đóng rắn hoàn toàn. Các mẫu được đo cơ lý: đo độ bềnkéo theo tiêu chuẩn ISO 3268, đo độ bền uốn theo tiêu chuẩn ISO 178-1975 bằng máy UH-500 KNI SHIMADZU tại Phòng thí nghiệm Sức Bền Vật Liệu, trường Đại học Bách KhoaĐà Nẵng.2.1.2. Khảo sát các tính chất của composite trên cơ sở nhựa UPE gia cường bằng sợi thủytinh và nanoclay a. Gia công mẫu composite Mẫu nanocomposite UPE và nanoclay: Làm sạch bề mặt khuôn, phủ lớp chống dính lên khuôn. Sợi thủy tinh được cắttheo hình dạng khuôn và được sấy ở 105 0C trong ít phút. Cân khối lượng nhựa và sợi theotỷ lệ nhựa/sợi là 60/40 1 . Cân khối lượng nanoclay theo giá trị nanoclay tối ưu và chuẩn bịchất xúc tác đóng rắn với hàm lượng tối ưu đã khảo sát ở trên. Gia công mẫu composite trên cơ sở nhựa UPE gia cường bằng sợi thủy tinh: Saukhi chuẩn bị nhựa xong thì tiến hành trộn chất xúc tác đóng rắn vào nhựa. Tiến hành đắplần lượt từng lớp sợi và lăn nhựa thật kỹ vào mỗi lớp để nhựa thấm ướt đều sợi và tránh sựtạo thành bọt khí. Sau khi lăn xong, cho mẫu đóng rắn trong 72h ở nhiệt độ phòng và sauđó sấy ở 70 0C trong 3h. Mẫu composite trên cơ sở nhựa UPE gia cường bằng sợi thủy tinh và nanoclay: Đồng nhất siêu âm hỗn hợp gồm nhựa UPE và nanoclay với hàm lượng và thờigian tối ưu đã khảo sát. Qúa trình gia công tiến hành tương tự như gia công mẫu compositetrên cơ sở nhựa UPE gia cường bằng sợi thủy tinh. b. Khảo sát độ bền của mẫu trong các môi trường Các mẫu được ngâm trong môi trường: nước máy, nước biển, NaOH (10%), HCl 362 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010(10%) trong t ...