Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa polystyren và nanoclay MP-250 bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy

Polystyrene-clay nanocomposite (PCN) has been prepared by melt blending in a Brabender mixer the nanoclay Tixogel MP-250 and the polystyrene PS1070. The PCN have been characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa polystyren và nanoclay MP-250 bằng phương pháp trộn hợp nóng chảyT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (5A), Tr. 23 - 28, 2007NGHI£N CøU CHÕ T¹O VËT LIÖU NANOCOMPOZIT TR£N C¥ Së NHùA POLYSTYREN Vµ NANOCLAY MP-250 B»NG PH¦¥NG PH¸P TRéN HîP NãNG CH¶Y §Õn Tßa so¹n 16-8-2007 Phan ThÞ Minh Ngäc, Ng« Thanh V©n, NguyÔn ThÞ Kim Anh Trung t©m Nghiªn cøu VËt liÖu Polyme, Tr2êng §¹i häc B¸ch khoa H7 Néi Summary Polystyrene-clay nanocomposite (PCN) has been prepared by melt blending in a Brabender mixer the nanoclay Tixogel MP-250 and the polystyrene PS1070. The PCN have been characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. I - Më §ÇU 3. C¸c ph¬ng ph¸p nghiªn cøu a) Ph2¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X (XRD) Polystyren (PS) l lo¹i nhùa th«ng dông rÎtiÒn ® îc øng dông réng ri trong nhiÒu lÜnh vùc Phæ nhiÔu x¹ tia X ® îc x¸c ®Þnh trªncña nÒn kinh tÕ quèc d©n do cã ®é trong suèt Bruker D505 víi nguån ph¸t bøc x¹ l CuK (cao, æn ®Þnh kÝch th íc v c¸ch ®iÖn tèt [1]. Tuy = 0,154 nm), ®iÖn thÕ 40 KV, c êng ®é 30 mA,nhiªn, PS l¹i cã ®é bÒn va ®Ëp v ®é bÒn nhiÖt tèc ®é quÐt 0,02o/1,5 s tõ gãc 2 b»ng 0,7o ®ÕnkÐm nªn ® h¹n chÕ phÇn n o nh÷ng øng dông 40o.cña chóng. §Ó kh¾c phôc nh îc ®iÓm trªn, trongc«ng tr×nh nghiªn cøu n y ® tiÕn h nh phèi hîp b) Ph2¬ng ph¸p kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö truyÒn quanhùa PS víi nanoclay Tixogel MP-250 b»ng (TEM)ph ¬ng ph¸p trén hîp nãng ch¶y ®Ó nhËn ® îc ¶nh chôp TEM ® îc thùc hiÖn trªn kÝnhpolystyren-clay nanocompozit (PCN). hiÓn vi Phillip CM-120. II - THùC NGHIÖM III - KÕT QU¶ V( TH¶O LUËN1. Nguyªn liÖu v hãa chÊt 1. Kh¶o s¸t qu¸ tr×nh chÕ t¹o vËt liÖu Nanoclay Tixogel MP-250 cña hng Süd- nanocompozit trªn c¬ së polystyren vChemie (§øc) cã khèi l îng riªng d = 1,66 Tixogel MP-250 b»ng ph¬ng ph¸p tréng/cm3, h m Èm < 3%. hîp nãng ch¶y (THNC) PS 1070 cña hng Elf-Atochem, cã chØ sèch¶y 2,4 g/10 phót ë 230oC v t¶i träng 2,16 kg. Ph ¬ng ph¸p THNC l ph ¬ng ph¸p chñ yÕu ® îc sö dông ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu polyme2. ChÕ t¹o PS-clay nanocompozit compozit trªn c¬ së nanoclay v nhùa nÒn nhiÖt Hçn hîp PS1070 v nanoclay ® îc trén trªn dÎo v× nã cã nhiÒu u ®iÓm v ît tréi h¬n c¸cm¸y Brabender Mixer W50 EHT-3 Zones (§øc) ph ¬ng ph¸p dung dÞch v trïng hîp t¹i chç:ë ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh. kh«ng sö dông dung m«i nªn kh«ng g©y « 23nhiÔm m«i tr êng, Ýt tèn kÐm l¹i gi¶n ®¬n nªn KÕt qu¶ cho thÊy trong c¶ 3 tr êng hîp (phærÊt thuËn lîi ®Ó ph¸t triÓn ë qui m« c«ng nghiÖp sè 2, 3, 4) ë gãc 2 gÇn 2,5o xuÊt hiÖn pic víi[2 - 7]. c êng ®é lín øng víi sù t¨ng kho¶ng c¸ch d lªna) Kh¶o s¸t nhiÖt ®é trén hîp ®Õn sù ph©n t¸n 3,09; 3,19 v 3,4 nm so víi kho¶ng c¸ch d = cña clay trong nhùa nÒn PS 1,92 nm trong clay ban ®Çu ë nhiÖt ®é t ¬ng øng l 180oC,190oC v 200oC, møc ®é t¨ng lín Lùa chän nhiÖt ®é trén hîp PS víi clay l nhÊt ®¹t ® îc ë nhiÖt ®é 200oC.viÖc l m hÕt søc quan träng. NhiÖt ®é ®ã ph¶i Nh÷ng sè liÖu trªn cho thÊy vËt liÖu polyme-lín h¬n nhiÖt ®é ch¶y mÒm cña PS ®Ó c¸c m¹ch clay nanocompozit nhËn ® îc cã thÓ cã cÊu trócpolyme cã thÓ dÔ d ng ph©n t¸n v o gi÷a c¸c líp xen kÏ. Tuy nhiªn, trªn c¸c phæ XRD cña c¶ 3clay, ®ång thêi l¹i kh«ng x¶y ra sù ph©n huû tr êng hîp ë 180oC, 190oC v 200oC ®Òu cã mÆtm¹ch ion ankylamoni dïng ®Ó biÕn tÝnh clay. pic cã c êng ®é nhá ë gãc 2 gÇn 5,50 víi § tiÕn h nh kh¶o s¸t ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é kho¶ng c¸ch d = 1,6-1,7 nm. §iÒu n y cho thÊy®Õn sù ph©n t¸n cña c¸c m¹ch polyme v o gi÷a ngo i cÊu tróc xen kÏ l chñ yÕu, cßn cã métc¸c líp clay. Dùa v o nhiÖt ®é trén hîp cña nhùa phÇn cÊu tróc kÕt tô. Kho¶ng c¸ch d trong vËtPS víi c¸c lo¹i clay kh¸c nhau [3, 7-9] ® lùa liÖu polyme-clay nanocompozit gi¶m ®«i chót,chän nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh trén hîp l 180oC, cô thÓ l b»ng 1,6-1,7 nm so víi 1,92 nm trong190oC v 200oC, vËn tèc trén 100 vßng/phót, thêi clay ban ®Çu. Sù gi¶m kho¶ng c¸ch d n y cã thÓgian trén l 5 phót, víi 5% h m l îng clay trong ® îc gi¶i thÝch bëi sù s¾p xÕp l¹i c¸c nhãmhçn hîp so víi khèi l îng cña PS. ...