Ứng dụng của đất sét siêu mịn trong sản xuất các nanocomposit

(H2N2)-Đất sét siêu mịn là loại sét có cỡ hạt cỡ nano và có thể được biến tính bằng các phương pháp hóa học để tạo thành những vật liệu tương hợp với các monome và polyme hữu cơ. Trong các nguồn tài liệu khác nhau, người ta chia đất sét ra thành ba hay bốn nhóm chính như sau: kaolinit, montmorillonit-smectit, illit và chlorit (nhóm cuối cùng không phải lúc nào cũng được coi là một phần của đất sét và đôi khi được phân loại như là một nhóm riêng, trong phạm vi phyllosilicat). Có khoảng 30 loại...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng của đất sét siêu mịn trong sản xuất các nanocomposit Ứng dụng của đất sét siêu mịn trong sản xuất các nanocomposit (H2N2)-Đất sét siêu mịn là loại sét có cỡ hạtcỡ nano và có thể được biến tính bằng các phương pháp hóa học để tạothành những vật liệu tương hợp với các monome và polyme hữu cơ.Trong các nguồn tài liệu khác nhau, người ta chia đất sét ra thành ba haybốn nhóm chính như sau: kaolinit, montmorillonit-smectit, illit và chlorit(nhóm cuối cùng không phải lúc nào cũng được coi là một phần của đấtsét và đôi khi được phân loại như là một nhóm riêng, trong phạm viphyllosilicat). Có khoảng 30 loại đất sét ‘nguyên chất’ khác nhau trongcác nhóm này, nhưng phần lớn đất sét ‘tự nhiên’ là các hỗn hợp của cácloại khác nhau này, cùng với các khoáng chất đã phong hóa khác.Ngày nay, nguyên liệu chính để sản xuất đất sét siêu mịn là các loại đấtsét smectit, đặc biệt là montmorillonit. Montmorillonit là nguyên liệu dễkhai thác và có trữ lượng lớn ở khắp nơi trên thế giới.Montmorillonit, với công thức hóa học(Na,Ca)0,33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O, thông thường là sản phẩm đượctạo ra từ phong hóa của các loại đá nghèo silica. Montmorillonit là thànhviên của nhóm smectit và là thành phần chính trong bentonit.So với đất sét tổng hợp, đất sét tự nhiên không đồng đều về chất lượng,kích cỡ và tính chất vật lý trong khi đó, khả năng tạo ra các compositgiữa đất sét và polyme phụ thuộc nhiều vào sự ổn định tính chất của đấtsét.Trái lại, thành phần và tính chất của đất sét tổng hợp ổn định hơn và cóthể được khống chế tốt hơn. Nhưng đất sét tổng hợp thường đắt hơn đấtsét tự nhiên, vì vậy bị hạn chế trong sử dụng.Mới đây, trên thị trường đã xuất hiện một loại vật liệu nano mới, gọi làcác chất nanocomposit phân tử lớn, chúng có khả năng tạo ra các cấutrúc nano với những tính năng cao hơn.Xử lý đất sétCác công nghệ xử lý đất sét đã có từ hơn 40 năm nay, sản phẩm đượcdùng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, ví dụ làm chất độn, tác nhânbiến tính cho các sản phẩm công nghiệp như sơn, chất kết dính.Có 2 công nghệ cơ bản để xử lý đất sét, được áp dụng để sản xuấtnanoconlposit là các công nghệ do công ty CRDL (Nhật Bản) và công tyNanocon phát triển.Công nghệ của công ty CRDL sử dụng đất sét montmorillonit và xử lýbằng phản ứng thế ion amoni với các ion natri có sẵn trong đất sét. Bằngcông nghệ này, công ty CRDL đã sản xuất các nanocomposit làm từpolyme và đất sét.Công ty Nanocon đã phát triển và đăng ký sáng chế phương pháp biếntính đất sét bằng cách để lại các ion natri trên bề mặt tinh thể đất sét rồisắp xếp lại bằng các tương tác lưỡng cực.Sản xuất các nanocompositTiềm năng sản xuất nanocomposit không bị giới hạn bởi chủng loạinhựa. Đất sét và các phụ gia cỡ hạt nano đóng vai trò quan trọng trongsản xuất các chất dẻo dân dụng, chất dẻo kỹ thuật, chất dẻo tính năngcao, các chất dẻo nhiệt rắn và các vật liệu đàn hồi.Hiệu quả của phương pháp sản xuất phụ thuộc vào sự tương thích hóahọc giữa đất sét với polyme và tác động của sự tương thích này đối vớicác tính năng của toàn bộ hệ composit.Hai quy trình cơ bản để sản xuất các nanocomposit là polyme hóa nội tạivà hóa hợp nóng chảy. Cả hai quy trình đã được phát triển đến mức độkhá cao và được áp dụng để sản xuất nhiều composit với thành phần đấtsét nano.Tiềm năng thị trườngNăm l999, tổng giá trị thị trường toàn cầu đối với các nanocomposit chỉđạt 2 triệu cân Anh. Trong đó, phần lớn là nylon gia cường bằng đất sétcỡ hạt nano, được sử dụng trong sản xu ất các phụ tùng ô tô và bao bìđóng gói. Thị trường chỉ mới nằm ở giai đoạn đầu của sự phát triển sảnphẩm và công nghệ, nhiều công ty đang phát triển và thương mại hóacác sản phẩm nhằm mục đích làm cho loại vật liệu mới này được chấpnhận.Tiềm năng thị trường đối với các nanocomposit hiện còn rất lớn. Theodự đoán, trong năm tới sản lượng của các sản phẩm này sẽ đạt gần 10 tỷcân Anh, nhưng con số này cũng mới chỉ tương ứng một phần ba củatiềm năng thị trường. Ước tính, trong thời gian 2004 – 2009, nhu cầu thịtrường đối với nanocomposit sẽ tăng trung bình 35%/năm.Công nghệ sản xuất nanocomposit có thể được áp dụng rộng rãi chonhiều loại polyme. Dự kiến, trong 10 năm tới các loại composit được sảnxuất từ gần 20 loại polyme sẽ được thương mại hoá, mặc dù hiện naycác sản phẩm thương mại đầu tiên, duy chỉ là các composit đi từ nylon(các phụ tùng ô tô ...