Nghiên cứu chế tạo vật liệu polypropylen-nanocompozit từ chất chủ (masterbatch) với hàm lượng nanoclay cao

Trong bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu chế tạo chất chủ từ PP với hàm lượng nanoclay cao. Trên cơ sở đó đã chế tạo và nghiên cứu tính chất vật liệu PPNC từ chất chủ này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu polypropylen-nanocompozit từ chất chủ (masterbatch) với hàm lượng nanoclay caoT¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (6), Tr. 753 - 756, 2006 Nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu polypropylen-nanocompozit tõ chÊt chñ (masterbatch) víi hµm l$îng nanoclay cao §Õn Tßa so¹n 18-4-2006 Bïi Ch ¬ng, TrÇn H¶i Ninh, NguyÔn Minh Thu Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr/êng §HBK H3 Néi SUMMARY In this study, the masterbatches from the modified polypropylene and nanoclay I28E were prepared with clay contents of 15 wt%, 30 wt%, 40 wt% and 60 wt%. XRD spectra showed that a typical intercalated structure with d-spacing about 29 - 31 Å was formed in these masterbatches. The polypropylene nanocomposites (PPNC) prepared from masterbatches has even higher d- spacing (33 - 39 Å) of nanoclay than that in the masterbatch. Tensile, impact and flexible strengths were increased by 10 - 13%, 15 - 20%, 47 - 50%, respectively, compared to those of virgin PP. The viscoelasticity of the nanocomposites was studied by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). The DMTA results showed that the nanoclay improved substantially storage modulus and Tg of PPNC, implying that the PP macromolecules are intercalated or exfoliated between the interlayers of the nanoclay. I - Më ®Çu mét c¸ch ®ång ®Òu. Khã kh¨n cña ph+¬ng ph¸p l% ë chç víi h%m l+îng clay cao (tíi 50%) sÏ dÔ Nghiªn cøu chÕ t¹o polypropylen- t¹o ra c¸c tËp hîp h¹t trong chÊt chñ, do ®ã hiÖunanocompozit (PPNC) l% mét vÊn ®Ò ®+îc quan qu¶ h×nh th%nh c¸c cÊu tróc nano bÞ gi¶m sót v%t©m rÊt sím, ngay tõ khi nh÷ng +u ®iÓm cña lo¹i ¶nh h+ëng ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖuvËt liÖu n%y ®+îc ph¸t hiÖn. Nh÷ng ph+¬ng ph¸p nanocompozit sau n%y [5].n%y bao gåm c¶ trïng hîp polypropylen (PP) víi Trong b%i b¸o n%y tr×nh b%y kÕt qu¶ nghiªnxóc t¸c Zigler-Natta trªn nÒn nanoclay [1] hoÆc cøu chÕ t¹o chÊt chñ tõ PP víi h%m l+îngthuû ph©n alkoxy silan ®Ó t¹o th%nh chÊt ®én nanoclay cao. Trªn c¬ së ®ã ®R chÕ t¹o v%nano trong nÒn PP [2]. Nh+ng phæ biÕn v% cã nghiªn cøu tÝnh chÊt vËt liÖu PPNC tõ chÊt chñkh¶ n¨ng øng dông c«ng nghiÖp nhÊt hiÖn nay l% n%y.xen kÏ PP nãng ch¶y trong nanoclay [3, 4].Theo ph+¬ng ph¸p n%y, PP nãng ch¶y ®+îc xen II - Nguyªn liÖu v ph ¬ng ph¸pv%o kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp nanoclay (kho¶ng nghiªn cøuc¸ch d) l%m chóng dRn ra v% t¹o nªn c¸c cÊutróc nano lo¹i xen kÏ (intercalated) hoÆc trãc líp 1. Nguyªn liÖu(exfoliated). Trong s¶n xuÊt, th+êng sö dôngchÊt chñ (masterbatch) víi h%m l+îng clay cao. - Polypropylen Bassel (¶ RËp) cã chØ sèTrong chÊt chñ, nanoclay ®R ®+îc l%m dRn líp ch¶y 12 g/10 phót (t¹i 230oC, t¶i träng 2,16 kg).tr+íc, do ®ã khi trén v%o nÒn PP nãng ch¶y sÏ - Nanoclay lo¹i Nanomer I28E cña hRng®¶m b¶o t¹o ra c¸c cÊu tróc nano polyme-clay Nanocor (Mü). 753 - Polypropylen ghÐp maleic anhydric (PP-g- nguån ph¸t x¹ CuK (cã b+íc sãng = 0,154MA) ®+îc chÕ t¹o t¹i Trung t©m nghiªn cøu vËt nm), gãc quÐt 2 tõ 1 - 400.liÖu polyme, Tr+êng §HBK H% Néi theoph+¬ng ph¸p ®ïn ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y [6]. III - KÕt qu¶ v th¶o luËn2. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu 1. Sù h×nh th nh chÊt chñ (masterbatch) tõa) C¸c tÝnh chÊt c¬ häc PP-g-MA v nanoclay I28E - §é bÒn kÐo ®+îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ChÊt chñ ®+îc chÕ t¹o tõ PP-g-MA v%ASTM D638-00, lo¹i IV, trªn m¸y INSTRON nanoclay I28E trªn m¸y ®ïn hai trôc vÝt505 (Mü). Leistritz (L/D = 36, D = 27 mm). L+îng - §é bÒn uèn ®+îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn nanoclay ®+îc ®+a v%o lÇn l+ît l% 15, 30, 40, 60ASTM D790-00, trªn m¸y INSTRON 505 (Mü). phÇn träng l+îng so víi polyme nÒn. KÕt qu¶ - §é bÒn va ®Ëp IZOD cã khÝa, x¸c ®Þnh ph©n tÝch phæ XRD cña c¸c hçn hîp ®+îc tr×nhtheo tiªu chuÈn ASTM D256-56 trªn m¸y b%y trong h×nh 1.TINIUS OLSEN (Mü). Tõ h×nh 1 cã thÓ thÊy, c¸c mÉu compozit thub) TÝnh chÊt c¬ nhiÖt ®éng (DMTA) ®+îc ®Òu cã sù giRn líp cña nanoclay trong ®ã kho¶ng c¸ch c¬ b¶n d trong compozit dao ®éng - X¸c ®Þnh trªn m¸y DMTA-V cña hRng tõ 29,3 - 31,6 Å tuú h%m l+îng nanoclay so víiRheometer Scientific ...