Biến tính montmorillonit bằng chitosan và ứng dụng chế tạo PVC nanocomposit

Biến tình montmorillonit bằng chitosan và ứng
dụng chế tạo PVC nanocomposit

Võ Hồng Nhân

Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện nano
Người hướng dẫn: TS. Đặng Tấn Tài
Năm bảo vệ: 2008

Abstract: Tổng quan về vật liệu composit và nanocomposit, khoáng sét và chitosan. Tiến
hành thực nghiệm biến tình montmorillonit bằng chitosan, phân tìch cấu trúc, khảo sát tình
chất cơ, tình chất hóa lý của vật liệu thông qua phân tìch DMA, khảo sát tình ổn Ďịnh nhiệt
của vật liệu thông qua phân tìch nhiệt trọng lượng. Kết quả cho thấy PVC nanocomposit Ďã
Ďược tạo thành khi phối trộn nóng chảy chất Ďộn nano. PVC nanocomposit tạo thành Ďã Ďược
gia cường về tình chất cơ: tăng moĎun Ďàn hồi và Ďộ bền keo Ďứt. Đặc biệt là tăng mạnh khả
năng chịu va Ďập. Ngoài ra, tình bền nhiệt của vật liệu cũng Ďược cải thiện. Sử dụng chitosan
không giảm cấp Ďể biến tình N757 sẽ hiệu quả hơn trong việc gia cường tình chất cơ của vật
liệu PVC nanocomposit
Keywords: Biến tình, Chitosan, Khoa học vật liệu, Vật liệu Nanô

Content
MỞ ĐẦU
Chitosan là dẫn xuất của chitin, một loại polyme thiên nhiên có trong thành phần vỏ
của các loài giáp xác. Chitosan là một polysacarit tự nhiên không Ďộc hại, nó có nhiều ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế, nông nghiệp, mỹ phẩm, thực phẩm, môi
trường,…Tuy nhiên, do tình háo nước của chitosan dẫn Ďến tình cơ học kém trong nước và
môi trường ẩm ướt, và ví thế làm giới hạn ứng dụng của nó.
Sự phát triển của lớp chitosan silicat nanocomposit bằng cách thêm các chuỗi chitosan
vào các lớp của silicat có thể cải thiện Ďặc tình kỹ thuật của nó [26]. Trong vài năm trở lại
Ďây, polyme nanocomposit Ďang Ďược các nhà khoa học chú ý Ďến bởi tình ổn Ďịnh nhiệt và

tình cơ học cao, có thể so sánh với polyme nền cùng loại. Polyme-clay nanocomposit là một
loại vật liệu lai giữa ma trận polyme hữu cơ và các lớp Ďất sét ưu hữu cơ (organo-clay).
Trong các loại Ďất sét tạo các lớp nano này, montmorillonit (MMT) là thông dụng nhất và
Ďược nghiên cứu nhiều nhất. MMT là Ďất sét có lớp hydrat nhôm-silic (hoặc magiê-silic)
Ďược tạo bởi 2 tấm tứ diện chứa silic và 1 tấm bát diện chứa nhôm (hoặc magiê) bị kẹp giữa 2
tấm tứ diện. Bề mặt vô cơ của MMT Ďược biến tình bằng cách thay thế các cation hữu cơ
khác nhau vào khoang sét Ďể tạo các tấm tương hợp hơn với các polyme. Polyme
nanocomposit Ďại diện cho một lớp vật liệu mới và Ďóng vai trò thay thế cho các loại
composit sử dụng chất Ďộn thông thường.
Loại vật liệu nanocomposit mới này có những tình chất vượt trội so với vật liệu
composit thông thường như tình cơ lý cao, ổn Ďịnh nhiệt, nhẹ, chống cháy, chống thấm khì,
có khả năng tái chế,…Đây là hướng nghiên cứu mới Ďể tăng tình ưu việt và ứng dụng của vật
liệu nanocomposit.
Đối tượng nghiên cứu của Ďề tài này là Ďưa chitosan vào montmorillonit Ďể tạo nên
nanocomposit chitosan với hàm lượng chitosan thấp và sau Ďó sử dụng sản phẩm này như
một organo-clay Ďể gia cường cho nhựa nền PVC tạo nanocomposit. Các tình chất như cấu
trúc nano, tình cơ lý và tình chất nhiệt của loại vật liệu nanocomposit PVC này cũng Ďược
khảo sát .

References
Tiếng Việt
1. Nguyễn Thị Bìch Thủy, Trần Ngọc Ái Thy (2004), “Nghiên cứu tổng hợp chitosan
từ chitin và ứng dụng tạo màng chitosan”, Luận văn tốt nghiệp Ďại học, Trường Đại
học Cần Thơ.
2. Huỳnh Thúy Vi (2007), “Biến tính đất sét bằng chitosan”, Luận văn tốt nghiệp Ďại
học, Trường ĐHKHTN TP. HCM.
Tiếng Anh
3. American National Standards Institute (2000), “D256-00”, Standard Test Methods
for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics.
4. American National Standards Institute (2000), “D638-00”, Standard Test Method for

Tensile Properties of Plastics.
5. E. Assaad, A. Azzouz, D. Nistor, A.V. Ursu, T. Sajin, D.N. Miron, F. Monette, P.
Niquette, R. Hausler (2007), “Metal removal through synergic coagulation-
flocculation using an optimized chitosan-montmorillonite system”, Applied Clay
Science, 37, pp. 258-274.
6. Guohua Chen, Kangde Yao, Jingtai Zhao (1999), “Montmorillonite
clay/poly(methyl methacrylate) hybrid resin and its barrier property to the plasticizer
within poly(vinyl chloride) composite”, Applied Polymer Science, 73, pp. 425-430.
7. Margarita Darder, Montserrat Colilla, and Eduardo Ruiz-Hitzky (2003),
“Biopolymer-clay nanocomposites based on chitosan intercalated in
montmorillonite”, Chem. Mater, 15, pp. 3774-3780.
8. Margarita Darder, Montserrat Colilla, Eduardo Ruiz-Hitzky (2005), “Chitosan-clay
nanocomposite: application as electrochemical sensors”, Applied Clay Science, 28,
pp. 199-208.
9. Kiyoshi Endo (2002), “Synthesis and structure of poly(vinyl chloride)”, Progress in
Polymer Science, 27, pp. 2021-2054.
10. Fangling Gong, Meng Feng, Chungui Zhao, Shimin Zhang and Mingshu Yang
(2004), “Particle configuration and mechanical properties of poly(vinyl
chloride)/montmorillonite nanocomposites via in situ suspension polymerization",
Polymer Testing, 23, pp. 847-853.
11. Bénédicte Lepoittevin, Nadège Pantoustier, Myriam Devalckenaere, Michaël
Alexandre, Cédric Calberg, Robert Jérôme, Catherine Henrist, André Rulmont and
Philippe Dubois (2003), “Polymer/layered silicate nanocomposites by combined
intercalative polymerization and melt intercalation: a masterbatch process”, Polymer,
44, pp. 2033-2040.
12. Zhu-Mei Liang, Chao-Ying Wan, Yong Zhang, Ping Wei, Jie Yin (2004),
“PVC/montmorillonite nanocomposites based on a thermally stable, rigid-rod
aromatic amine modifier”, Applied Polymer Science, 92, pp. 567-575.
13. King-Fu Lin, Chi-Yi Hsu, Tzyy-Shyan Huang, Wen-Yen Chiu, Yuang-Haun Lee,
Tai-Horng Young (2005), “A novel method to prepare chitosan/montmorillonite

nanocomposites”, Applied Polymer Science, 98, pp. 2042-2047.
14. Kovarova Lucie, Kalendova Alena, Gerard Jean-Francois, Malac Jiri, Simonik Josef,
Weiss Zdenek, Martin-Martinez J.M. (2005), “Structure analysis of PVC
nanocomposites”, Macromolecular symposia, 221, pp. 105-114.
15. Měřìnská D., Maláč Z., Hrnčiřìk J., Šimonìk J., Trlica J., Pospìšil M., Čapková P.,
Weiss Z. (2001), “Modification of clay intercalate structure and properties of TPO
based nanocomposites”, Proceedings of the Society of Plastics Engineers Annual,
ANTEC2001 Plastic: The Lone Star, pp. 2166-2170.
16. Onar N., Sariisik M. (2002), “Using and properties biofibers based on chitin and
chitosan on medical applications”, Textile Engineering Department, Denizli,
Turkey.
17. Mingwang Pan, Xudong Shi, Xiucuo Li, Haiyan Hu, Liucheng Zhang (2004),
“Morphology and properties of PVC/clay nanocomposites via in situ emulsion
polymerization”, Applied Polymer Science, 94, pp. 277-286.
18. Jie Ren, Yanxia Huang, Yan Liu and Xiaozhen Tang (2005), “Preparation,
characterization and properties of poly (vinyl chloride) /compatibilizer/
organophilic-montmorillonite nanocomposites by melt intercalation”, Polymer
Testing, 24, pp. 316-323.
19. W. H. Starnes (2002), “Structural and mechanistic aspects of the thermal
degradation of poly(vinyl chloride)”, Progress in Polymer Science, 27, pp. 2133-
2170.
20. Chaoying Wan, Xiuying Qiao, Yong Zhang, Yinxi Zhang (2003), “Effect of
different clay treatment on morphology and mechanical properties of PVC-clay
nanocomposites”, Polymer Testing, 22, pp. 453-461.
21. Chaoying Wan, Xiuying Qiao, Yong Zhang, Yinxi Zhang (2003), “Effect of epoxy
resin on morphology and physical properties of PVC/organophilic montmorillonite
nanocomposites”, Applied Polymer Science, 89, pp. 2184-2191.
22. Chaoying Wan, Yong Zhang, Yinxi Zhang (2004), “Effect of alkyl quaternary
ammonium on processing discoloration of melt-intercalated PVC-montmorillonite
composites”, Polymer Testing, 23, pp. 299-306.

23. Dongyan Wang, Daniel Parlow, Qiang Yao, Charles A. Wilkie (2001), "Melt
Blending of PVC-Sodium Clay Nanocomposites", Journal of vinyl and additive
technology, 9, pp. 139-150.
24. Dongyan Wang, Daniel Parlow, Qiang Yao, Charles A. Wilkie (2004), “PVC-clay
nanocomposites: Preparation, thermal and mechanical properties”, Journal of vinyl
and additive technology, 8, pp. 203-213.
25. S.F. Wang, L. Shen, Y.J. Tong, L. Chen, I.Y. Phang, P.Q. Lim, T.X. Liu (2005),
“Biopolymer chitosan/montmorillonite nanocomposites: Preparation and
characterization”, Polymer Degradation and Stability, 90, pp. 123-131.
26. Yixiang Xu, Xi Ren, Milford A. Hanna (2006), “Chitosan/clay nanocomposite film
preparation and characterization”, Applied Polymer Science, 99, pp. 1684-1691.
Internet
27. />lID=79&CateXBPID=1&Year=2003
28.
29.
30.
31.
32. />cua-Chitin-Chitosan-va-dan.html
33. www.dawn.com
34.