Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu nâng cao tính chất của một số vật liệu polyme bằng khoáng talc biến tính hữu cơ

Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu "Nghiên cứu nâng cao tính chất của một số vật liệu polyme bằng khoáng talc biến tính hữu cơ" trình bày các nội dung chính sau: Khảo sát khoáng talc và nghiên cứu biến tính bề mặt khoáng talc; Nghiên cứu khả năng gia cường của khoáng talc cho cao su; Nghiên cứu ảnh hưởng của khoáng talc đến khả năng bảo vệ của màng phủ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu nâng cao tính chất của một số vật liệu polyme bằng khoáng talc biến tính hữu cơBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN THỦY NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU POLYME BẰNG KHOÁNG TALC BIẾN TÍNH HỮU CƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU HÀ NỘI – 2021Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.Người hướng dẫn khoa học:PGS. TS. Ngô Kế ThếPhản biện 1:Phản biện 2:Phản biện 3:Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại Học viện Khoahọc và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Vào hồi ……..giờ, ngày…….tháng……..năm 2021Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam 0 MỞ ĐẦU Talc (Mg3Si4O10(OH)2) là khoáng chất thuộc nhóm khoáng silicat. Với cấu trúc tinhthể, các đặc tính lý hóa đặc thù, khoáng chất talc đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiềungành công nghiệp như: gốm sứ, thủy tinh, chất dẻo, cao su, sơn và vật liệu phủ; giấy, nôngnghiệp, công nghiệp thực phẩm, và hóa mỹ phẩm. Talc là một khoáng chất được sử dụng nhiều trong công nghiệp chủ yếu do tính chấthóa học bề mặt độc đáo và tinh thể dạng phiến của nó với tỷ lệ hình hoc rất lớn. Talc tươngtác khá tốt với nhiều polyme nền [1-4]. Để tương tác giữa chất độn và vật liệu nền polymer được tốt hơn, nhiều tác giả [5-7]đã biến đổi bề mặt chất độn bằng các hợp chất silan trước khi đưa vào nền polyme. Việt Nam là nước có mặt trên bản đồ khoáng talc thế giới nhưng chưa khai thác và sửdụng có hiệu quả loại loại khoáng chất đặc biệt này. Xuất phát từ tầm quan trọng củakhoáng talc cũng như tính đặc thù về khả năng tương tác của chúng với các vật liệu nền,trong dó có vật liệu nền polymer, chúng tôi đã đề xuất luận án tiến sỹ: “Nghiên cứu nângcao tính chất của một số vật liệu polyme bằng khoáng talc biến tính hữu cơ”. Mục tiêu của luận án là: Nghiên cứu biến tính bề mặt khoáng talc bằng hợp chất silan để tăng khả năng tươnghợp với vật liệu cao su và nhựa epoxy. Nghiên cứu sử dụng khoáng talc để gia cường tính chất vật liệu polyme, điển hình làcao su thiên nhiên và blend cao su NBR/PVC; tăng khả năng bảo vệ và khả năng phồng nởchống cháy của lớp phủ trên cơ sở chất tạo màng là nhựa epoxy. Các nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm: Khảo sát khoáng talc và nghiên cứu biến tính bề mặt khoáng talc Nghiên cứu khả năng gia cường của khoáng talc cho cao su Nghiên cứu ảnh hưởng của khoáng talc đến khả năng bảo vệ của màng phủ CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN1. 1. Talc và các đặc điểm cơ bản Công thức hóa học của talc là Mg3Si4O10(OH)2 [8,9], nó như là một bánh kẹp có cấu trúctinh thể. Talc bao gồm một lớp Mg(OH)2 kẹp giữa là hai lớp SiO2 [10]. Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể khoáng talc [10] Hình 1.2. Talc dưới kính hiển vi điện tử quét [12] 11.1.1. Tính chất hóa lý của khoáng talc Talc ổn định ở nhiệt độ cao, tới 1650 0F (900 0C), có tính dẫn nhiệt thấp và khả năngchống sốc nhiệt cao. Talc tinh khiết ổn định nhiệt đến 930 0C và mất nước liên kết tinh thể(4,8%) trong khoảng từ 9300C đến 9700C, tạo ra enstatit (anhydrit magiê silicat) và cặncristobalit. Enstatit cứng hơn đáng kể so với talc với độ cứng 5-6 moh [28]. Hầu hết các sảnphẩm talc thương mại đều bị phân hủy ở nhiệt độ 9300C do sự hiện diện của cacbonat, nómất cacbon dioxit ở 6000C và clorit mất nước ở 8000C. Nhiệt độ nóng chảy của talc là15000C. Khi nung, talc có hiệu ứng nhiệt mạnh bắt đầu từ 9000C, thông thường là 920-1060°C nếu nung nóng trong môi trường không khí. Ở khoảng nhiệt độ này talc bị mất nướchóa học tạo thành magiê metasilicat [29,30]: 3 MgO.4SiO2.H2O 3 MgSiO3 + SiO2 + H2O (talc) Khi đó SiO2 được tách ra ở trạng thái vô định hình. Ở 11000C nó chuyển một phầnsang cristobalit kèm theo giãn nở thể tích. Cristobalit có khối lượng riêng nhỏ và nó sẽ bùtrừ sức co khi nung talc. Vì thế, thể tích khoáng talc khi nung rất ổn định. Nhờ tính ổn địnhthể tích và độ mềm của nó cho phép ta tạo quặng talc thành dạng viên, có thể sử dụng làmgạch xây lò, buồng đốt nhiên liệu khí.1.1.2. Nguồn gốc hình thành khoáng talc1.1.3. Thành phần hóa học và thành phần khoáng talc1.1.4. Phân loại Talc dạng tấm: loại talc này có cấu trúc dạng tấm rõ ràng, rất mềm mịn, thường chứatới >90% khoáng vật talc (có thể tự nhiên hoặc có thể do đã chế biến). Loại talc này có thểđược sử dụng trong mỹ phẩm, dược phẩm, và chất gia cường. Talc steatit: là loại talc có độ tinh khiết cao, đặc sít, hạt rất mịn (có thể do nghiền).Loại talc này có tính chất cách điện cao và được sử dụng trong sản xuất sứ cách điện. Đây làloại talc thương phẩm tinh khiết nhất. Đá xà phòng: là loại talc ít tinh khiết hơn talc steatit, có thể được chạm khắc, xẻ,khoan hoặc chế biến. Do có tính chất bền hóa học, độ chịu nhiệt cao và đặc sít, talc dạngnày có thể dùng để chế tạo các sản phẩm như bồn, bếp lò. Talc tremolit: là loại talc hạt mịn nhưng rất cứng, thường chứa 1.2.1. Biến tính bề mặt bột khoáng bằng các hợp chất silan Quá trình biến tính bề mặt khoáng xảyra qua bốn giai đoạn: 1. Đầu tiên 3 nhóm alkoxy bị thuỷ phân tạo thành silanol, 2. Tiếp đó là quá trình ngưng tụ của các silanol thành oligome, 3. Các oligome sau đó tạo liên kết hydro với các nhóm hydroxyl có trên bề mặt của bột khoáng, ...