Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit trên nền chất đồng trùng hợp acrylic và nanoclay biến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN






NGUYỄN TUẤN ANH



NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME
NANOCOMPOZIT TRÊN NỀN CHẤT ĐỒNG TRÙNG HỢP
ACRYLIC VÀ NANOCLAY BIẾN TÍNH




LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC









HÀ NỘI – 2011


TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



NGUYỄN TUẤN ANH



NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME
NANOCOMPOZIT TRÊN NỀN CHẤT ĐỒNG TRÙNG HỢP
ACRYLIC VÀ NANOCLAY BIẾN TÍNH

Chuyên ngành: Hoá lí thuy và Hoá lí
Mã s: 62. 44. 31. 01


LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC





1. GS. TS Ngô Duy Cƣờng
2. PGS. TS Phan Văn Ninh




HÀ NỘI – 2011

MỤC LỤC




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


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
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

, 


MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. no 3
1.2.  4
1.3. Polyme clay nanocompozit 4
1.3.1.  5
1.3.2.  10
1.3.3.  13
1.3.4.  14
1.3.5.  16
1.3.6. 
 19
1.4. at 20
1.4.1. Polyacrylamit 21
1.4.2. Poly (axit acrylic) 23
1.5. - SAP) 26
1.5.1.  26
1.5.2.  27
1.5.3.  29
1.6. 
 32
1.6.1.  32
1.6.2.  34
1.6.3. 
 36


1.6.4.  37
1.6.5.  38

M 41
2.1.  41
2.2.  41
2.2.1.  41
2.2.2. 
  42
2. 2. 2. 1.  42
2. 2. 2. 2. ylmetacrylat nanocompozit 43
2.2.3. -co-
 43
2.3.  45
2.3.1.       -
AAS) 45
2.3.2.  46
2.3.3.  47
2.3.4.  48
2.3.5.       -
TGA) 48
2.3.6.  49
2. 3. 6. 1.  49
2. 3. 6. 2.   49
2. 3. 6. 3.  50
2. 3. 6. 4.  50
2.3.7.  50
2.3.8. 
51
  52


3.1. 












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











52
3.1.1.  53
3.1.2. 
 58
3.1.3.  60
3.1.4.  61

3.2.              
 64
3.2.1.  68
3.2.2. 
polyme nanocompozit 74
3. 2. 2. 1. 
polyme nanocompozit 74
3. 2. 2. 2. 
-AM 76
3.2.3.  79
3. 2. 3. 1.  79
3. 2. 3. 2.   
-AM. 87
3.3. 













 (acrylat  co  acrylamit)
nanocompozit 92
3.3.1.  93

3. 3. 1. 1.  93
3. 3. 1. 2.  97
3. 3. 1. 3.             
không có nanoclay 99
3.3.2. 
 100


3. 3. 2. 1. 
 100
3. 3. 2. 2. 
 102
3. 3. 2. 3.  106
3. 3. 2. 4. 
u 108
3.3.3. 
 co  acrylamit) nanocompozit 110
3. 3. 3. 1. 
 110
3. 3. 3. 2. 
 113
3.3.4.              co 
      
acrylamit và nanoclay I28E. 117
3. 3. 4. 1.           
nanoclay là I28E 117
3. 3. 4. 2.  
120
3. 3. 4. 3.  121
3. 3. 4. 4.     

nanoclay khác nhau 124
3.4. 
(acrylat  co  acrylamit) nanocompozit 128
3.4.1. 
 128
3.4.2. 
 131


3.4.3.  133
3.4.4.  139
3.4.5.  141
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

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
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146
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i
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: Montmorillonit
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: Acrylamit
AA
: Acrylat
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ii
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: Poly(acrylat  co  acrylamit)
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: Poly(acrylat  co  acrylamit) nanocompozit 

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I
: 

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iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
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-  10
 11
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 24

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 58
 59
 59

khác nhau 60
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khác nhau 60
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nanocompozit 67
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
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 98



iv

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 100

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108
 111

113
 120
               
nanocompozit 122
              
 4% 128
               
  131

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và Q
e
 133

135

 139
                
copolyme nanocompozit (mg/g) 141
 
142

v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
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
2
7

6
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
+

 9
 11
 13
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 28
  29
 46
 47
 54
-acrylamit 55
-metylen bis(acrylamit) 56
 N-isopropyl acrylamit 57
Hình 3.5. Quá trình proton hóa acrylamit 62
-metylenbisacrylamit 62
Hình 3.7. Quá trình proton hóa N-isopropylacrylamit 62

 65
 66
 . 69
 
nanoclay 70

72



vi

           
 73
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polymetylmetacrylat nanocompozit 75
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nanocompozit 77
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nanoclay 78
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80
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nanoclay 83
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vi
i

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khác nhau: (1) polystyren; (2) polymetylmetacrylat. 88
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94
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vi
ii

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114
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1

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nanoclay.
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Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit trên nền chất đồng
trùng hợp acrylic và nanoclay biến tính        
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

2

a. 
-metylenbisacrylamit và N-
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b. C  me 
dn xut c -olefin 
me. Ngoài ra so sánh
              là
me 

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
d.          t  co  acrylamit)
nanocompozit 
 



3

1. CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Polyme có cấu trúc nano
            

 
khác : 

me, 
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[4].

compozit. 
 - 1000 Angstron. Tuy chúng

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,  ,   
chúng
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
compozit  [5,6].

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4


Ngoài ra, 
 blending có
compozit trùng h khuôn [3].
1.2. Vật liệu nanocompozit (NC)
compozit 
, v.v.  , hay còn   là
, khoa
. compozit 
compozit  Nguyên nhân c
iu này là 

                
compozit     
 compozit 
me 
  polymer,   
  

2
   
   

compozit 
-  (nano-particle) 
TiO
2
, SiO
2

.
-  (nano-structure) 
.
1.3. Polyme clay nanocompozit
me nanocompozit 
              



5

khoáng sét Bentonit mà có 
me 
compozit 
compozit 


me 
 me


, 
me. T

- NC - không

- NC - 
 - Intercalated Nanoclay Composite).
- NC - 
 - Exfoliated Nanoclay Composite).

a) dạng tách pha b) dạng xen lớp c) dạng tách lớp
Hình 1.1. Sơ đồ minh hoạ cấu trúc các dạng vật liệu nanocompozit [3]
1.3.1. Giới thiệu về nanoclay
Kino
, 



6

      á 
 
.

, ài ra còn có các nguyê

khoáng sét [5]:
Bảng 1.1 Các loại khoáng sét và thành phần cấu tạo chủ yếu
THỨ
TỰ
Tên khoáng sét
Thành phần cấu tạo chủ yếu
1
Montmorillonit (Bentonit)
Si, Al, Mg, Fe (II)
2
Saponit
Si, Al, Mg
3

Baidellit
Si, Al
4
Vermiculit
Si, Al, Mg, Fe (II)
5
Illit
Si, K, Al, Fe (II), Mg
6
Glauconit
Si, K, Fe (II), Fe (III)
7
Nontronit
Si, Fe (III)
8
Celaconit
Si, Al, Mg, K, Fe (II), Fe (III)
9
Chlorit
Si, Mg, Al, Fe
10
Kaolinit
Si, Al
11
Sepionit
Si, Al, Mg
12
Talc
Si, Mg, Fe (II)
13

Palygorskit
Al, Mg


- 
-  Chlorit, Kaolinit.





7

.
.


Hình 1.2: Cấu trúc tứ diện SiO
2

Hình 1.3: Cấu trúc bát diện MeO
6



               
Vermiculit [3].

Hình 1.4. Kiểu cấu trúc mạng tinh thể 2:1 [5].

8


 

ino 

2+

hay Fe
2+


Na
+
, K
+
. 



     
 
2
Si
4
O
10

(OH)
2
  - 70%,


  


+
, K
+
, Ca
2+
,
Fe
2+
, Mg
2+
  

+
, K
+

vùng khôn
 

- 150 mdl/100 g.



tán , 
                
Waals [5].



9

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Hình 1.5. Quá trình xâm nhập cation vào trao đổi cation Na
+
trong khoảng giữa
hai lớp MMT [3].
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