Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa polystyren biến tính và một số loại nanoclay

This paper will show the results of the first experiments to get nano-clay clay composite materials based on modified polystyrene resin by melt - mix method. The intercalated nanocomposite structures are characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) techniques. Polystyrene nano-composites with 2% nanoclay by weight exhibit an increases about 10% in impact resistance and they also lower the water absortion (nearly 60% compared with polystyrene resin) without any significant loss of tensile strength, flexural strength and flexural modulus.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa polystyren biến tính và một số loại nanoclayT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (5A), Tr. 50 - 55, 2007Nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu nanocompozit trªn c¬ së nhùa polystyren biÕn tÝnh vµ mét sè lo¹i nanoclay §Õn Tßa so¹n 16-8-2007 NguyÔn Thanh Liªm, B¹ch Träng Phóc, TrÇn ThÞ Ngäc Trung t©m Nghiªn cøu VËt liÖu Polyme, Tr1êng §¹i häc B¸ch khoa H6 Néi Summary This paper will show the results of the first experiments to get nano-clay clay composite materials based on modified polystyrene resin by melt - mix method. The intercalated nanocomposite structures are characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) techniques. Polystyrene nano-composites with 2% nanoclay by weight exhibit an increases about 10% in impact resistance and they also lower the water absortion (nearly 60% compared with polystyrene resin) without any significant loss of tensile strength, flexural strength and flexural modulus. I - Më ®Çu 2,16kg): 8,3 g/10 phót, nhiÖt ®é ch¶y mÒm: 160 - 165oC. VËt liÖu polyme nano compozit víi c¸c chÊt - Cloisit 25A cña H$ng Southern Clay®én cã kÝch th íc nano m phæ biÕn l c¸c lo¹i Products (M�), ® îc bi�n tÝnh h�u c� b»ngnanoclay ®$ v ®ang ® îc nghiªn cøu, ph¸t triÓn dimetyl, 2-etylhexyl amoni b�c b�n (2MHTL8)trªn thÕ giíi còng nh ë ViÖt Nam. ViÖc nghiªn cã c¸c chØ tiªu kü thuËt nh sau: CEC: 95cøu, chÕ t¹o vËt liÖu nano compozit trªn c¬ së meq/100g clay, h m lư�ng Èm: < 2%, ®é tænc¸c lo¹i nhùa nÒn s½n cã còng l mét trong hao khèi l îng khi nung (LOI): 34%.nh÷ng h íng nghiªn cøu øng dông quan trängnh»m ®¸p øng kÞp thêi nh÷ng yªu cÇu cô thÓ cña - Nanofil: lo�i nanofil 919 do H$ng GmbHc¸c ng nh c«ng nghiÖp v ®êi sèng x$ héi. (��c) s�n xu�t v�i t¸c nh©n biÕn tÝnh dimetylstearylamoni v �� h�t khèi l îng khi B i b¸o n y ®Ò cËp ®Õn viÖc nghiªn cøu chÕ nung (LOI): 35%.t¹o vËt liÖu nanocompozit trªn c¬ së nhùapolystyren biÕn tÝnh b»ng c¸c hîp chÊt acrylat 2. ThiÕt bÞ sö dôngnh metymetacrylat (MMA), trimetylolpropan - M¸y trén Brabender (§øc).triacrylat (TMPTA) v mét sè lo¹i nanoclaynh»m t¨ng c êng kh¶ n¨ng che ch¾n gi¶m, ®é - M¸y Ðp phun t¹o mÉu Ray Ran (óc).hÊp thô n íc cña s¶n phÈm.... - M¸y chôp ¶nh kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt SEM: Jeol JSM - 6360 (NhËt B¶n). II - Thùc nghiÖm - M¸y chôp phæ nhiÔu x¹ tia X (XRD) Bruker - D505 (§øc)1. Nguyªn liÖu v hãa chÊt chÝnh 3. C¸c ph#¬ng ph¸p ph©n tÝch tÝnh chÊt cña - Nhùa Polystyren biÕn tÝnh ® îc tæng hîp vËt liÖut¹i Trung t©m NCVL Polyme Tr êng §¹i häc - §é bÒn kÐo: ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈnB¸ch khoa H Néi, cã chØ sè ch¶y (230oC,50ISO 527-1 trªn m¸y INSTRON-5582 100 KN m�u nanoclay cho th�y kho�ng c¸ch d c�a(Mü), tèc ®é kÐo 5 mm/phót. cloisit 25A l 23,4 � (h×nh 1.a) v c�a nanofil - §é bÒn uèn: ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn 919 l 25,3 � (h×nh 1.b) (t¹i c¸c gãc 2� = 3,79oISO 178-1993(E) trªn m¸y INSTRON-5582 100 v 3,46o t ¬ng øng).KN (Mü), tèc ®é uèn 5 mm/phót. Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu cña c¸c t¸c gi¶ - §é bÒn va ®Ëp: ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu kh¸c vÒ qu¸ tr×nh chÕ t¹o vËt liÖu nano compozitchuÈn ISO 179-1993 trªn m¸y RADMANA ITR ®$ lùa chän ®¬n phèi liÖu v ®iÒu kiÖn trén trªn-2000 (óc), tèc ®é va ®Ëp 3,5 m/s. m¸y trén hë Brabender cho hçn hîp ban ®Çu nh sau [2, 3, 5]: Nhùa PS biÕn tÝnh: 100 PKL; III - KÕt qu¶ v th¶o luËn Nano clay: 1 PKL; NhiÖt ®é trén: 190oC; Thêi �$ ti�n h nh chôp phæ nhi�u x� tia X c¸c gian trén: 5 phót. (a) (b) H×nh 1: Phæ XRD c�a nanoclay, (a) - cloisit 25A , (b) - nanofil 9191. Kh¶o s¸t ¶nh h#ëng cña nhiÖt ®é trén ®Õn nanoclay lo¹i cloisit 25A kho¶ng c¸ch d ban ®Çu kh¶ n¨ng ph©n t¸n cña nano clay ®$ t¨ng tõ 23,4� lªn 30,6 � ; 32,3� v 30,5 � tư�ng �ng c¸c nhiÖt ®é trén l 190oC, 200oC v Nhi�t �� tr�n �nh hư�ng ��n kh¶ n¨ng ph©n 210oC. M�c �� t�ng l�n nh�t ��t �ư�c � nhi�tt¸n c�a clay víi n�n nh�a. CÇn l�a ch�n kho¶ng �� trén l 200oC.nhi�t �� tr�n thÝch hîp ®Ó nhùa nÒn cã thÓ d�d ng xen v o gi�a c¸c l�p clay, ��ng th�i §èi víi nano clay lo¹i nanofil 919 còng thukh«ng x�y ra s� ph©n h�y c¸c t¸c nh©n bi�n tÝnh ® îc kÕt qu¶ t ¬ng tù: víi nhiÖt ®é trén 2000Ccña clay ®Ó thu ® îc s¶n phÈm cã tÝnh chÊt c¬ lý kho¶ng c¸ch d còng t¨ng lªn nhiÒu nhÊt v ®¹tcao nhÊt. 37,9 �. Do vËy ®$ lùa chän nhiÖt ®é trén hîp l 2000C ®èi víi c¶ hai lo¹i nanoclay cho c¸c qu¸ �$ ti�n h nh kh�o s¸t kho¶ng c¸ch d cña tr×nh nghiªn cøu tiÕp theo.c¸c mÉu trén víi tõng lo¹i nanoclay ë c¸c nhiÖt®é kh¸c nhau: 190oC, 200oC v 210oC. KÕt qu¶ 2. Kh¶o s¸t ¶nh h#ëng cña h m l#îng nanochôp phæ XRD cña c¸c mÉu vËt liÖu ë c¸c nhiÖt clay ®Õn kh¶ n¨ng ph©n t¸n v ...