Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen vinyl axetat (eva) và phương pháp sol gel có và không có ev agam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
-------o0o-------

VŨ QUỐC MẠNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ HÌNH
THÁI CẤU TRUCSCUAR VẬT LIỆU
COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ COPOLIME
ETYLEN VINYL AXETAT (EVA) VÀ SILICA
CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL CÓ
VÀ KHÔNG CÓ EVAgAM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên nghành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học
PGS. TS Thái Hoàng

HÀ NỘI - 2011


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các
kết quả nghiên cứu, số liệu trình bày trong khóa luận là hoàn toàn trung
thực và không trùng với kết quả của các tác giả khác. Nếu có gì sai sót

tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Tác giả: Vũ Quốc Mạnh

ii
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu, đề tài "Nghiên cứu một số tính chất
và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen
vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM" đã được hoàn thành tại Phòng Hoá lý vật liệu phi
kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến PGS.TS.
Thái Hoàng, người đã hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình nghiên
cứu. Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới chị Nguyễn Thúy Chinh cùng toàn thể
cô, chú và các anh, chị tại Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ
thuật nhiệt đới, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện
giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình hoàn thành khoá luận của
mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô trong Khoa Hóa học Trường

ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ và cung cấp cho em những
kiến thức cơ bản nhất để giúp em hoàn thành khóa luận của mình.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè đã tạo
điều kiện giúp đỡ và động viên em trong quá trình hoàn thành khóa
luận.
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày 13 tháng 5 năm 2011
Tác giả khóa luận

Vũ Quốc Mạnh
iii
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............................................................................................. 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN............................................................... 3
I-Tổng quan về vật liệu compozit ......................................................... 3
I.1. Khái niệm....................................................................................... 3
I.2. Phân loại vật liệu compozit ............................................................ 3
I.2.1. Phân loại theo hình học cốt ......................................................... 3
I.2.2. Phân loại theo bản chất của nền................................................... 4

I.3. Cấu tạo vật liệu compozit............................................................... 5
I.3.1. Polyme nền ................................................................................. 5
I.3.2. Chất độn...................................................................................... 10
I.4. Vật liệu polyme compozit .............................................................. 13
I.4.1. Định nghĩa................................................................................... 13
I.4.2. Đặc điểm của vật liệu polyme compozit...................................... 14
I.4.3. Các phương pháp chế tạo vật liệu polyme compozit.................... 15
I.5. Ứng dụng của vật liệu compozit..................................................... 16
II. Tổng quan về vật liệu compozit polyme/silica ................................. 18
II.1. Các phương pháp tổng hợp vật liệu compozit polyme/silica ......... 20
II.1.1. Phương pháp trộn....................................................................... 20
II.1.2. Phương pháp sol-gel .................................................................. 23
II.1.3. Phương pháp tổng hợp tại chỗ (in situ) ...................................... 27
II.2. Vật liệu compozit etylen vinyl axetat (EVA)/silica ....................... 29
II.2.1. EVA........................................................................................... 29
II.2.2. Silica.......................................................................................... 36
iv
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

II.2.3. Tình hình nghiên cứu vật liệu compozit EVA/silica trên thế giới và
ở Việt Nam................................................................................. 42

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM........................................................ 46
II.1. Nguyên liệu, hóa chất .................................................................. 46
II.2. Chế tạo hạt silica........................................................................... 46
II.3. Chế tạo vật liệu nano compoztit EVA/silica.................................. 46
II.4. Chế tạo mẫu EVA/EVAgAM/SiO2 ........................................................................... 47
II.5. Các phương pháp và thiết bị nghiên cứu ....................................... 47
II.5.1. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)............... 47
II.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) ....... 49
II.5.3. Phương pháp xác định tính chất cơ học...................................... 50
II.5.4. Phương pháp xác định tính chất lưu biến trạng thái rắn của vật liệu
compozit..................................................................................... 51
II.5.5. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) ........................ 53
II.5.6. Phương pháp thử nghiệm oxy hóa nhiệt ..................................... 54
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................... 56
III.1. Hình thái và cấu trúc của hạt silica .............................................. 56
III.2. Khảo sát điều kiện chế tạo vật liệu compozit EVA/silica............. 58
III.2.1. Khảo sát nhiệt độ ...................................................................... 58
III.2.2. Khảo sát dung môi phân tán silica ............................................ 64
III.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tương hợp EVAgAM đến hình thái
cấu trúc và tính chất của EVA và vật liệu compozit EVA/silica . 68
III.3.1. Phổ IR của vật liệu compozit EVA/silica và EVA/EVAgAM/silica
III.3.2.Ảnh

FESEM

của

liệu

compozit

EVA/silica

và

EVA/EVAgAM/silica............................................................... 68

v
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

III.3.3. Tính chất cơ lý của của vật liệu compozit EVA/silica và
EVA/EVAgAM/silica................................................................. 70
III.3.4. Tính chất lưu biến..................................................................... 74
III.3.5. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu compozit EVA/silica và
EVA/EVAgAM/silica............................................................. 77
III.3.6. Kết quả thử nghiệm oxy hóa nhiệt các mẫu nghiên cứu ............ 79
III.3.6.1.

Phổ

IR

cuả

vật

liệu

compozit

EVA/silica

và

EVA/EVAgAM/silica sau khi oxy hóa ....................................... 82
III.3.6.2. Tính chất cơ lý cuả vật liệu compozit EVA/silica và
EVA/EVAgAM/silica sau khi oxy hóa nhiệt .............................. 84
KẾT LUẬN......................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................. 89

vi
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
AM

Anhidrit maleic

APTES

(3- aminopropyl) trietoxysilan

EVA

Copolyme etylen vinyl axetat

FESEM

Hiển vi điện tử quét phát xạ trường

FTIR

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

PE

Polyetylen

PI

Polyimit

PET

Polyetylen terephatalat

PPy

Polypyrol

PS

Polystiren

PVA

Polyvinylaxetat

PVC

Polyvinylclorua

PU

Polyuretan

VTES

Vinyltrietoxysilan

TEOS

Tetraetoxysilan

TGA

Phân tích nhiệt khối lượng

vii
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, vật liệu có cấu trúc nano đang là đề tài
nghiên cứu hấp dẫn các nhà khoa học. Chúng có những tính chất vượt trội
mà những vật liệu truyền thống không có. Các vật liệu nano được chế tạo
bằng cách đưa các hạt gia cường có kích thước nano như TiO2, CaCO3,
SiO2… vào các polyme nền. Nhờ kích thước nano nên các hạt gia cường
có thể đi vào các đại phân tử của polyme, khi đó tương tác giữa các hạt
nano và các đại phân tử polyme làm cho hình thái và cấu trúc của polyme
thay đổi. Khi đó, các tính chất của polyme được cải thiện rõ rệt.
Etylen vinyl-axetat (EVA) là một copolyme được sử dụng trong nhiều
lĩnh vực: vật liệu cách điện, vật liệu bịt lọc không thấm nước, bao bì cho
mĩ phẩm, thực phẩm, ngành da giầy... Do có nhiều ưu điểm như: mềm,

dẻo, độ bám dính tốt, có thể phối trộn với một lượng lớn các chất độn...
Tuy nhiên phạm vi ứng dụng của EVA còn hạn chế do EVA còn một số
nhược điểm như: dễ bị oxy hóa bởi tác động của tia tử ngoại, dễ bị phân
hủy bởi nhiệt độ cao trong không khí, độ bền kéo đứt thấp… Do vậy, để
tăng độ bền nhiệt và độ bền kéo đứt, người ta thường đưa thêm các phụ
gia nano vào nền EVA.
Hạt silica đã được sử dụng làm chất gia cường từ lâu. Đã có nhiều
nghiên cứu về vật liệu compozit/silica với các polyme nền như:
polipropilen (PP), polietylen (PE), polivinylclorua (PVC), copolime
etylen vinyl axetat (EVA)… Trong các nghiên cứu về vật liệu compozit
EVA/silica, các tác giả mới chỉ tập trung nghiên cứu hình thái cấu trúc,
tính chất lưu biến và tính chất nhiệt của vật liệu, mà chưa đi sâu nghiên
cứu tính chất cơ lý cũng như ảnh hưởng của chất tương hợp đến cấu trúc
và tính chất của vật liệu. Chính vì vậy, em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu
1
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp
sol-gel có và không có EVAgAM”.

2
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I-Tổng quan về vật liệu compozit
I.1. Khái niệm
Vật liệu compozit là vật liệu được tạo thành từ hai hay nhiều vật liệu
có bản chất khác nhau nhằm mục đích tạo ra vật liệu mới có tính năng ưu
việt hơn hẳn từng vật liệu ban đầu. Vật liệu compozit được cấu tạo từ các
thành phần cốt nhằm đảm bảo cho compozit có được các đặc tính cơ học
cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phần của compozit liên
kết, làm việc hài hoà với nhau [1].
I.2. Phân loại vật liệu compozit
Vật liệu compozit được phân loại theo hình dạng và theo bản chất
của vật liệu thành phần [1].
I.2.1. Phân loại theo hình học cốt (hình 1)


Vật liệu compozit cốt sợi: Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi

đó là compozit cốt sợi. Tính chất của compozit cốt sợi phụ thuộc vào sự

phân bố và định hướng cũng như kích thước và hình dạng sợi. Những loại
sợi thường dùng là sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi kim loại và sợi polyme.
Ngoài ra, người ta còn hay dùng hai hay nhiều loại sợi trong cùng một
nền.


Vật liệu compozit cốt hạt: Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, các

tiểu phân hạt độn phân tán vào pha nền. Hạt khác sợi ở chỗ nó không có
kích thước ưu tiên.
- Hạt thô: đa dạng và sử dụng phổ biến trong công nghiệp xây dựng.
Một số compozit cốt hạt thô thông dụng: hợp kim cứng; hợp kim làm tiếp
điểm (nền Cu – cốt W, nền Ag – cốt W (hoặc Mo)); bê tông (cốt sỏi (đá) –
nền ceramic (xi măng)).
3
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

- Hạt mịn: cốt có kích thước nhỏ (< 0,1 μm), là vật liệu bền, cứng, ổn
định nhiệt cao, thường là oxyt, nitrit, cacbit… Một số compozit cốt hạt
mịn thông dụng: SAP, SAAP (CAII, CAC): compozit nền Al – cốt Al2O3
(5 - 20 %); T – D Nicken (Thoria Disdersed Nickel): compozit nền Ni –

cốt ThO2 (2 %).
Vật liệu compozit cấu trúc: Compozit cấu trúc là loại bán thành



phẩm dạng tấm nhiều lớp được tạo thành bằng cách kết hợp vật liệu đồng
nhất với compozit theo những phương pháp khác nhau. Do đó, tính chất
của compozit tạo thành không những phụ thuộc vào tính chất các vật liệu
thành phần mà còn phụ thuộc vào cả thiết kế hình học của chúng trong kết
cấu.
COMPOZIT
Cốt hạt

Hạt thô

Hạt mịn

Cốt sợi

Liên tục

Gián đoạn

Compozit cấu trúc

Lớp

Tấm Tổ ong
ba lớp

Có hướng Ngẫu nhiên
Hình I.1. Sơ đồ phân loại vật liệu compozit theo hình học cốt.
I.2.2. Phân loại theo bản chất của nền
+ Compozit nền hữu cơ (nhựa polyme): polyme là pha nền được dùng
phổ biến nhất với đủ chủng loại cả nhựa nhiệt rắn lẫn nhựa nhiệt dẻo:
polyeste, nylon, nhựa epoxy, nhựa phenolformanđehit, polyamit…
+ Compozit nền kim loại: kim loại dùng làm pha nền thường là nhôm và
đồng.
4
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

+ Compozit nền khoáng (gốm): hiện còn ít dùng nền là gốm
(ceramic) trừ bê tông cốt thép là loại phổ biến nhất hiện nay.
I.3. Cấu tạo vật liệu compozit
Nền của compozit nói chung có thể được sử dụng từ polyme, kim
loại, gốm và các hỗn hợp nhiều pha.
Trong phạm vi khóa luận này, em chỉ đề cập đến compozit có nền là
polyme.
I.3.1. Polyme nền
Polyme là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền
ứng suất sang chất độn, chất gia cường khi có ngoại lực tác dụng lên vật

liệu. Polyme nền có thể tạo thành từ một polyme hoặc hỗn hợp nhiều
polyme được trộn lẫn một cách liên tục tạo thể đồng nhất. Trong thực tế,
người ta có thể sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm polyme
nền:
- Nhựa nhiệt dẻo: PP, EVA, PE, PS, ABS, PVC… nhựa được trộn
với chất độn, gia công trên máy ép phun ở trạng thái nóng chảy.
- Nhựa nhiệt rắn: PU, PP, UF, epoxy, polyeste không no, gia công
dưới áp suất và nhiệt độ cao, riêng với epoxy và polyeste không no có thể
tiến hành ở điều kiện thường, gia công bằng tay. Nhìn chung, nhựa nhiệt
rắn cho vật liệu có cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo.
Một số nhựa nhiệt dẻo thông dụng
 Polyetylen (PE): là một trong số các nhựa nhiệt dẻo được sử dụng
rất phổ biến trên thế giới hiện nay (hàng năm, lượng PE tiêu thụ trên toàn
thế giới khoảng 60 triệu tấn).
PE màu trắng, hơi trong, không dẫn điện và không dẫn nhiệt, không
cho nước và khí thấm qua.Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt độ
5
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

hóa thủy tinh Tg ≈ -100°C và nhiệt độ nóng chảy Tm ≈ 120 °C. Ở nhiệt độ
cao hơn 70oC, PE hòa tan kém trong các dung môi như toluen, xilen, amin

axetat, tricloetylen, dầu thông... Dù ở nhiệt độ cao, PE cũng không thể
hòa tan trong nước, trong các loại rượu béo, axeton, ete etylic, glixerol và
các loại dầu thảo mộc.
PE được ứng dụng trong công nghiệp và đời sống như: vỏ bọc dây
điện, bọc hàng, làm màng mỏng che mưa, chai lọ, chế tạo thiết bị trong
ngành sản xuất hóa học.
 Polyvinylclorua (PVC): được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinyl
clorua (VC).
PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt. PVC tồn tại ở hai
dạng là huyền phù (PVC.S - PVC Suspension) có kích thước hạt lớn từ
20 - 150 µm và nhũ tương (PVC.E - PVC Emulsion) có độ mịn cao.
PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, monome VC còn dư và khi
gia công chế tạo sản phẩm do sự tách thoát khí HCl... PVC chịu va đập
kém, vì vậy, để tăng cường tính va đập cho PVC người ta thường dùng
chủ yếu các chất sau: MBS, ABS, CPE, EVA với tỉ lệ từ 5 – 15 % kl.
PVC cách điện tốt, các vật liệu cách điện từ PVC thường được sử dụng
thêm các chất hóa dẻo tạo cho PVC mềm dẻo hơn, dai và dễ gia công hơn.
PVC có nhiều ứng dụng trong đời sống tùy thuộc vào quá trình chế
tạo: áo mưa, bọc tập kẹp hồ sơ văn phòng, dùng làm ra các dòng sản
phẩm cửa nhựa lõi thép cao cấp, cửa sổ, cửa đi, vách ngăn PVC, hàng rào
nhựa bao quanh biệt thự hoặc nhà phố.
 Polystiren (PS): được tạo thành từ phản ứng trùng hợp stiren. Công
thức cấu tạo của polystiren là: (CH[C6H5]-CH2)n.

6
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

PS là loại nhựa cứng trong suốt, không có mùi vị, cháy cho ngọn lửa
không ổn định. PS không màu và dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia công
bằng phương pháp ép và ép phun (nhiệt độ gia công vào khoảng
180 - 200oC).
PS hòa tan trong hidrocacbon thơm, clo hóa hidrocacbon, este,
xeton. PS không hòa tan trong các hiđrocacbon mạch thẳng, rượu thấp
(rượu có độ rượu thấp), este, phenol, axit axetic và nước. PS bền vững
trong các dịch kiềm, axit sulfuric, photphoric và boric với bất kỳ nồng độ
nào. Nó cũng bền với axit clohidric 10 - 36%, axit axetic 1- 29%, axit
focmic 1-90% và các axit hữu cơ khác. Ngoài ra, PS còn bền với xăng,
dầu thảo mộc và các dung dịch muối. Axit nitric đậm dặc và các chất oxy
hóa khác sẽ phá hủy PS.
Tính chất cơ học của PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp. PS có
trọng lượng phân tử thấp rất giòn và có độ bền kéo thấp. Trọng lượng
phân tử tăng thì độ bền cơ và nhiệt tăng, độ giòn giảm đi. Nếu vượt quá
mức độ trùng hợp nhất định thì tính chất cơ học lại giảm. Giới hạn bền
kéo sẽ giảm nếu nhiệt độ tăng . Độ giãn dài tương đối sẽ bắt đầu tăng khi
đạt tới nhiệt độ 800C. Vượt quá nhiệt độ đó, PS sẽ trở lên mềm và dính
như cao su. Do đó, PS chỉ được dùng ở nhiệt độ thấp hơn 800C.
 Etylen vinyl-axetat (EVA): Trong số các polyme nhựa dẻo được chế
tạo từ nguồn nguyên liệu hóa dầu, EVA là một copolyme rất quan trọng.
EVA được tổng hợp bằng phương pháp đồng trùng hợp khối và trùng hợp
trong dung dịch các monome etilen và vinyl axetat, khơi mào bằng các
gốc tự do trong nồi phản ứng. EVA có nhiều ưu điểm như dẻo dai, độ dãn

dài lớn, tính đàn hồi cao, chịu lạnh tốt, có khả năng phối hợp với một

7
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

lượng lớn chất độn. Chính vì vậy, EVA được dùng khá rộng rãi trong đời
sống và trong công nghiệp.
Một số loại nhựa nhiệt rắn thông dụng
 Polyeste
Nhựa polyeste được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế tạo
compozit ở dạng polyeste không no, có khả năng đóng rắn ở dạng lỏng
hoặc ở dạng rắn tùy thuộc điều kiện thích hợp. Thông thường người ta gọi
polyeste không no là nhựa polyeste hay ngắn gọn hơn là polyeste.
Polyeste có nhiều loại, đi từ các axit, glycol và monome khác nhau,
mỗi loại có những tính chất khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố:
+ Thành phần nguyên liệu (loại và tỷ lệ tác chất sử dụng).
+ Phương pháp tổng hợp.
+ Trọng lượng phân tử.
+ Hệ đóng rắn (monome, chất xúc tác, chất xúc tiến).
+ Hệ chất độn.
Bằng cách thay đổi các yếu tố trên, người ta sẽ tạo ra nhiều loại

polyeste có các tính chất đặc biệt khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử
dụng. Có hai loại polyeste chính thường sử dụng trong công nghệ chế tạo
compozit. Nhựa orthophtalic cho tính kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi.
Còn nhựa isophtalic lại có khả năng kháng nước tuyệt vời nên được xem
là vật liệu quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là hàng hải.
Đa số nhựa polyeste có màu nhạt, thường được pha loãng trong
stiren. Lượng stiren có thể lên đến 50% để làm giảm độ nhớt của nhựa, dễ
dàng cho quá trình gia công. Ngoài ra, stiren còn làm nhiệm vụ đóng rắn
tạo liên kết ngang giữa các phân tử mà không có sự tạo thành sản phẩm
phụ nào. Polyeste còn có khả năng ép khuôn mà không cần áp suất.
8
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

Polyeste có thời gian tồn trữ ngắn là do hiện tượng tự đóng rắn của
nó sau một thời gian. Thông thường, người ta thêm vào một lượng nhỏ
chất ức chế trong quá trình tổng hợp polyeste để ngăn ngừa hiện tượng
này.
 Vinyleste
Vinyleste có cấu trúc tương tự như polyeste, nhưng điểm khác biệt
chủ yếu của nó với polyeste là vị trí phản ứng, thường là ở cuối mạch
phân tử do vinyleste chỉ có kết đôi C=C ở hai đầu mạch. Toàn bộ chiều

dài mạch phân tử đều sẵn chịu tải, nghĩa là vinyleste dai và đàn hồi hơn
polyeste. Vinyleste có ít nhóm este hơn polyeste, nhóm este rất dễ bị thủy
phân, tức là vinyleste kháng nước tốt hơn các polyeste khác, do vậy nó
thường được ứng dụng làm ống dẫn và bồn chứa hoá chất, lớp phủ bên
ngoài cho sản phẩm ngập trong nước, như là vỏ ngoài của tàu, thuyền.
 Epoxy
Epoxy là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay.
Nói chung, epoxy có tính năng cơ lý, kháng môi trường hơn hẳn các nhựa
khác, là loại nhựa được sử dụng nhiều nhất trong các chi tiết máy bay.
Với tính chất kết dính và khả năng kháng nước tuyệt vời của mình, epoxy
rất lý tưởng để sử dụng trong ngành đóng tàu, là lớp lót chính cho tàu chất
lượng cao hoặc là lớp phủ bên ngoài vỏ tàu hay thay cho polyeste dễ bị
thủy phân bởi nước.
Nhựa epoxy được tạo thành từ những mạch phân tử dài, có cấu trúc
tương tự vinyleste, với nhóm epoxy phản ứng ở vị trí cuối mạch. Nhựa
epoxy không có nhóm este, do đó khả năng kháng nước của epoxy rất tốt.
Ngoài ra, do có hai vòng thơm ở vị trí trung tâm nên nhựa epoxy chịu ứng
suất cơ và nhiệt nó tốt hơn mạch thẳng, do vậy, epoxy rất cứng, dai và
9
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

kháng nhiệt tốt. Một trong những ưu điểm nổi bật của epoxy là co ngót
thấp trong khi đóng rắn. Lực kết dính, tính chất cơ lý của epoxy được tăng
cường bởi tính cách điện và khả năng kháng hoá chất.
Ứng dụng của epoxy rất đa dạng, nó được dùng làm: keo dán, hỗn
hợp xử lý bề mặt, hỗn hợp đổ, sealant, bột trét, sơn.
I.3.2. Chất độn
Đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì chất độn thường có
tính chất cơ lý cao hơn nhựa. Người ta đánh giá chất độn dựa trên các đặc
điểm sau:
• Tính gia cường cơ học.
• Tính kháng hoá chất, môi trường, nhiệt độ.
• Phân tán vào nhựa tốt.
• Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt.
• Thuận lợi cho quá trình gia công.
• Giá thành hạ, nhẹ.
Tuỳ thuộc vào từng yêu cầu cho từng loại sản phẩm mà người ta có
thể chọn loại vật liệu độn cho thích hợp. Khả năng gia cường cơ tính của
chất độn dạng hạt được sử dụng với mục đích sau:
- Giảm giá thành.
- Tăng thể tích cần thiết đối với độn trơ, tăng độ bền cơ lý, hoá,
nhiệt, điện, khả năng chậm cháy đối với độn tăng cường.
- Dễ đúc khuôn, giảm sự tạo bọt khí trong nhựa có độ nhớt cao.
- Cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, chống co rút khi đóng rắn, che
khuất sợi trong cấu tạo tăng cường sợi, giảm toả nhiệt khi đóng rắn.
Việc trộn thêm các loại cốt sợi này vào hỗn hợp có tác dụng làm tăng
độ bền cơ học cũng như độ bền hoá học của vật liệu compozit như: khả
10
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

năng chịu được va đập; độ giãn nở cao; khả năng cách âm tốt; tính chịu
ma sát- mài mòn; độ nén, độ uốn dẻo và độ bền kéo đứt cao; khả năng
chịu được trong môi trường ăn mòn như: muối, kiềm, axít… Những khả
năng đó đã chứng tỏ tính ưu việt của vật liệu compozit so với các loại
polyme thông thường.
Trong công nghiệp, người ta thường đưa các chất độn gia cường vào
để nâng cao tính chất cơ lý và hạ giá thành sản phẩm. Mỗi loại chất gia
cường với những hàm lượng thích hợp có thể nâng cao một số tính năng
nào đó của vật liệu. Các chất gia cường thường được sử dụng được giới
thiệu dưới đây [2].
 Than hoạt tính
Than hoạt tính kỹ thuật là sản phẩm cháy không hoàn toàn của các
hợp chất hyđrocacbon, được phân thành 3 nhóm chính: than lò, than nhiệt
phân, than máng. Than hoạt tính là chất gia cường chủ yếu trong công
nghiệp, sự có mặt của than hoạt tính trong hợp phần với hàm lượng cần
thiết làm tăng tính chất cơ lý của vật liệu: độ bền kéo đứt, xé rách, khả
năng chống mài mòn, độ cứng… Than hoạt tính được sản xuất rất đa
dạng. Khả năng tăng cường tính chất cho vật liệu được quyết định bởi cấu
trúc hoá học, mức độ phân tán và khối lương riêng của than [2, 3].
 Bột talc
Đây là dạng bột có màu trắng mịn, trích lấy từ quặng mỏ. Thông
thường được dùng làm chất cách ly kháng dính cho hỗn hợp bởi tính trơn

của nó. Bột talc thích hợp làm chất gia cường cho sản phẩm chịu axit, sản
phẩm có độ cách điện tốt và có thể định hình qua đùn ép (do tính trơn),
được dùng cho sản xuất mosse latex [2, 3].
11
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

 Cao lanh

Cao lanh thiên nhiên – nhôm silicat có công thức chung là:
Al2O3.2SiO3.2H2O có chứa rất nhiều tạp chất. Tạp chất ở dạng Fe2O3 chỉ
chiếm hàm lượng khá nhỏ ~ 1%.
Với sự có mặt của cao lanh trong hợp phần, một số tính chất như ứng
suất kéo đứt, độ cứng vật liệu và khả năng chịu mài mòn của vật liệu đều
tốt hơn. Cao lanh còn làm tăng độ cách điện, mức độ chịu dầu, chịu tác
dụng các dung môi hữu cơ, tăng độ bền chịu axit của vật liệu. Tuy nhiên
vì cao lanh có cấu trúc bất đẳng hướng nên độ bền xé rách của hợp phần
có chứa cao lanh bị giảm. Ngoài chức năng làm chất gia cường cho vật
liệu cao lanh còn có thể làm chất chống dính.
 Silic đioxyt ( SiO2) hay silica
Trong các loại chất gia cường vô cơ được sử dụng trong công
nghiệp, SiO2 hay silica là một trong những chất gia cường tăng cường có

hiệu quả cao nhất. SiO2 được đưa vào trong vật liệu ở dạng bột mịn, được
điều chế bằng phương pháp ướt hoặc phương pháp sương mù. Một số tác
giả đã nghiên cứu quá trình gia cường SiO2 trong vật liệu polyme cho
thấy tính chất cơ lý và khả năng cách điện của vật liệu được cải thiện
đáng kể [2].
SiO2 còn được sử dụng như một chất tăng cường độ trắng rất tốt cho
vật liệu polyme nói chung.
 Bột CaCO3
Chất gia cường đi từ đá phấn, đá vôi thường được nghiền nhỏ và xử
lý đến cỡ hạt thích hợp để sử dụng làm chất gia cường cho vật liệu. Bột
CaCO3 là tập hợp các hạt có kích thước 1 – 10 µm với hình dạng hạt đa
dạng, người ta thường phân biệt CaCO3 làm 2 loại:
12
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM



CaCO3 thiên nhiên được nghiền trực tiếp từ đá vôi.



CaCO3 kết tủa.

Các chất gia cường CaCO3 được sử dụng có nguồn gốc từ thiên
nhiên, chất gia cường này làm tăng tính chịu môi trường của vật liệu đặc
biệt là giảm giá thành, do đó được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp
cao su, nhựa, giấy, mỹ phẩm… Khi sử dụng CaCO3 ở dạng siêu mịn
nhưng chưa xử lý bề mặt nó có tác dụng tăng cường tính chất cơ lý của
vật liệu như: lực kéo đứt, lực xé rách, độ chịu ma sát, độ chịu va đập tốt, ít
biến đổi độ cứng, độ dãn dài, độ đàn hồi và lực kéo giãn của vật liệu như
trường hợp sử dụng bột cao lanh, than hoạt tính [2-4].
 Một số chất gia cường khác
Sự xuất hiện của các chất gia cường mới như: sợi cacbon, sợi thủy
tinh (glass fibre) và sợi Kevlar là ba loại sợi gia cố thông dụng dùng để
tăng cơ tính của compozit mà tiêu biểu là độ cứng (stiffness), độ bền
(strength) và độ dài (toughness). Ba loại sợi có những cơ tính khác nhau
nhưng loại nào cũng có tỷ trọng nhẹ hơn thép. Xuất phát từ những ưu
điểm có được từ đặc thù cấu trúc của ống và sợi cacbon nano về tính chất
cơ lý, tính chất nhiệt, điện và khả năng tương hợp với polyme nền, các
nhà khoa học đã tập trung vào nghiên cứu ứng dụng sợi cacbon nano, khả
năng phân tán, tương tác, khả năng thay đổi điện trở của chúng cho vật
liệu polyetylen [2-4].
I.4. Vật liệu polyme compozit
I.4.1. Định nghĩa
Vật liệu polyme compozit là vật liệu tổ hợp có nền là các loại
polyme và cốt là các hạt độn khoáng thiên nhiên hoặc các hạt tổng hợp
nhân tạo có kích thước hạt trong khoảng 1- 100 nm (kích thước nano).
13
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

Nền sử dụng trong chế tạo polyme compozit rất đa dạng, phong phú,
bao gồm cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Các polyme thường sử
dụng trong chế tạo polyme compozit là: nhựa polyetylen( PE), nhựa
polypropylen (PP), nhựa etylen vinyl-axetat (EVA), nhựa polyeste, nhựa
epoxy, nhựa polystyren (PS), cao su thiên nhiên, cao su butadien…
Trong chế tạo polyme compozit cho đến nay, đa phần cốt được dùng
dưới dạng hạt. Sau đây là một số loại hạt thường được sử dụng:
Khoáng thiên nhiên: chủ yếu là đất sét vốn là các hạt silicat có cấu
tạo dạng lớp như montmorillonit, vermiculit, fluoromica, bentonit kiềm
tính, các hạt grafit…
Các hạt độn thu được từ con đường nhân tạo: thường là các hạt tinh
thể như CdS, PbS, CaCO3, bột than…
I.4.2. Đặc điểm của vật liệu polyme compozit
Với pha phân tán là các loại bột có kích thước nano nên chúng phân
tán rất tốt vào trong polyme, tạo ra các liên kết ở mức độ phân tử giữa các
pha với nhau nên cơ chế tương tác khác hẳn với compozit thông thường.
Các phần tử nhỏ phân tán tốt vào các pha nền dưới tác dụng của lực bên
ngoài tác động, làm tăng độ bền cuả vật liệu, đồng thời làm cho vật liệu
cũng ổn định ở nhiệt độ cao [5].
Do kích thước nhỏ ở mức độ phân tử nên khi kết hợp với các pha
nền có thể tạo ra các liên kết vật lý nhưng tương đương với liên kết hoá
học, vì thế cho phép tạo ra các vật liệu có tính chất mới, ví dụ tạo ra các

polyme dẫn có rất nhiều ứng dụng trong thực tế.
Vật liệu độn có kích thước nhỏ nên có thể phân tán trong pha nền
tạo ra cấu trúc rất đặc, do đó có khả năng dùng làm vật liệu bảo vệ theo cơ
chế che chắn rất tốt.
14
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

Hầu hết các vật liệu polyme compozit đều có tính chống cháy cao
hơn so với các vật liệu polyme compozit tương ứng. Cơ chế của khả năng
chống cháy của toàn vật liệu này là do cấu trúc của than được hình thành
trong quá trình cháy, chính lớp than trở thành hàng rào cách nhiệt rất tốt
cho polyme, đồng thời ngăn cản sự hình thành và thất thoát các chất bay
hơi trong quá trình cháy.
Tóm lại, nhờ kích thước rất nhỏ của các hạt phân tán trong pha nền
của vật liệu polyme compozit cho nên có thể tạo ra các vật liệu có các tính
chất tốt hơn hẳn so với các vật liệu compozit thông thường.
I.4.3. Các phương pháp chế tạo vật liệu polyme compozit [6, 7]
a. Phương pháp chế tạo trong dung dịch
- Là quá trình phản ứng được tiến hành trong dung môi.
- Ưu điểm của phương pháp:
+ Phản ứng xảy ra trong dung dịch nên nhiệt phản ứng được điều

hòa, tránh được hiện tượng nhiệt cục bộ.
+ Khi phản ứng kết thúc sản phẩm tạo thành ở trong dung môi nên
dễ dàng xử lí tiếp.
+ Phương pháp này thuận tiện cho quá trình nghiên cứu động học và
cơ chế phản ứng.
- Nhược điểm:
+ Giá thành sản phẩm cao.
+ Gây ô nhiễm môi trường.
+ Không tạo ra được sản phẩm có kích thước lớn, tốn kém dung môi.

15
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

b. Phương pháp tổng hợp từ monome
Nguyên liệu ban đầu là các monome được monome hóa hoặc
được ghép vào trong các mạch đại phân tử lớn khác trong các thiết bị
phản ứng.
- Nhược điểm: quá trình trùng hợp diễn ra rất phức tạp nên khó kiểm
soát.
- Ưu điểm: có nhiều phương pháp dùng monome để chế tạo vật liệu
như phương pháp trùng hợp khối, trùng hợp nhũ tương…

c. Phương pháp trộn nóng chảy
Là quá trình các chất ban đầu được trộn ở khoảng nhiệt độ gia công
polyme trong các thiết bị gia công polyme: máy trộn, máy cán ép…
- Ưu điểm:
+ Hạn chế ô nhiễm môi trường do không phải sử dụng dung môi.
+ Giảm chi phí sản xuất.
+ Dễ dàng tiến hành trong các thiết bị gia công chất dẻo sẵn có ở
các nhà máy.
- Nhược điểm:
+ Phản ứng xảy ra trong trạng thái nóng chảy nên nhiệt phản ứng
thoát ra không nhanh.
I.5. Ứng dụng của vật liệu compozit
Với lịch sử phát triển phong phú của mình, vật liệu compozit đã
được nhiều nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới biết đến. Việc nghiên
cứu và áp dụng thành công vật liệu này đã được nhiều nước trên thế giới
áp dụng. Trong đại chiến thế giới thứ hai nhiều nước đã sản xuất mày bay,
tàu chiến và vũ khí phụ vụ cho cuộc chiến này. Cho đến nay, thì vật liệu
polyme compozit đã được sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết, linh kiện ôtô
16
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

dựa trên những ưu thế đặc biệt như giảm trọng lượng, tiết kiệm nhiên liệu,
tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, tiếng ồn và tiết kiệm nhiên liệu cho
máy móc. Ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu này vào việc cuốn
cánh máy bay, mũi máy bay và một số linh kiện, máy móc khác của các
hãng như Boing 757, 676 Airbus 310… Trong ngành công nghiệp điện tử,
vật liệu polyme compozit được sử dụng để sản xuất các chi tiết, các bảng
mạch và các linh kiện. Ngoài ra vật liệu này còn được ứng dụng trong rất
nhiều lĩnh vực khác như ngành công nghiệp đóng tàu, xuồng, ca nô; các
ngành dân dụng như y tế (hệ thống chân, tay giả, răng giả, ghép sọ…),
ngành thể thao (các đồ dùng thể thao như gậy gôn, vợt tennit…), và các
ngành dân dụng, quốc kế dân sinh khác.
Ở nước ta, vật liệu compozit được áp dụng hầu hết ở các ngành, các
lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Tính riêng nhựa dùng để sản xuất vật
liệu compozit được tiêu thụ ở Việt Nam khoảng 5.000 tấn mỗi năm; tại
Hà Nội đã có 8 đề tài nghiên cứu về compozit cấp thành phố được tuyển
chọn, theo đó vật liệu compozit được sử dụng nhiều trong đời sống xã
hội. Tại Khoa Răng của Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 đã sử dụng
vật liệu compozit vào trong việc ghép răng thưa, ngành giáo dục sử dụng
làm bàn ghế, ngành giao thông sử dụng làm các giải phân cách đường
giao thông, hệ thống tàu xuồng, ngành văn hóa, thể thao sử dụng làm hệ
thống máng trượt, máng hứng và ghế ngồi, mái che của các nhà thi đấu,
các sân vận động và các trung tâm văn hoá… Việt Nam cũng đã và đang
ứng dụng vật liệu compozit vào các lĩnh vực điện dân dụng như làm hộp
công tơ điện, sào cách điện, đặc biệt là sứ cách điện...

17
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Nghiên cứu một số tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở
copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và silica chế tạo bằng phương pháp sol-gel có và
không có EVAgAM

II. Tổng quan về vật liệu compozit polyme/silica
Đưa silica vào các chất nền polyme có ý nghĩa quan trọng, nó giúp
cải thiện tính chất nhiệt của polime [8-11], chống mài mòn, chống xước,
tăng độ cứng và giảm tính mờ đục của vật liệu [12]. Do vậy, đã có nhiều
nghiên cứu về vật liệu compozit trên cơ sở các loại polyme và chất gia
cường silica.
Ong Hui Lin và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu thuộc tính của
vật liệu tổng hợp polypropylene với silica. Các hạt nano silica được sấy
khô trong 24 giờ ở 700C trong tủ sấy chân không. Các vật liệu tổ hợp
được đưa vào máy trộn nội Haake Polydrive Mixer, tốc độ roto 60
vòng/phút trong thời gian 8 phút ở 1800C, sau đó đưa silica vào. Sau 4
phút mẫu được ép phẳng ở 1800C thành tấm dày 4mm. Kết quả thu được
cho thấy PP được cải thiện về các tính chất cơ học, nhất là khi có chất
tương hợp polyhedral oligomeric silsesquioxan (POSS) [13].
A.Jumahat và các đồng nghiệp đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng
của các hạt nano silica đến nhựa epoxy bằng cách phân tán các hạt silica
vào epoxy bằng phương pháp trộn dung dịch. Kết quả cho thấy độ cứng
và sức mạnh chịu nén tăng nên khi hàm lượng silica tăng, đồng thời silica
cũng cải thiện tính dẻo của nhựa [14].
Sự khác nhau lớn về tính chất của polyme và silica thường là do sự
phân cách pha. Hơn nữa, phản ứng và tương tác bề mặt giữa 2 pha của
compozit là nhân tố quyết định đến tính chất của vật liệu sau này. Có
nhiều phương pháp đã được sử dụng nhằm nâng cao tính tương thích giữa

polyme (kị nước) và silica (ưa nước). Phương pháp hay sử dụng nhất là
biến tính silica trước khi cho phân tán trong polyme nền. Có hai phương
pháp biến tính silica là: phương pháp hóa học và phương pháp vật lý [6].
18
GVHD : PGS. TS. Thái Hoàng
SVTH : Vũ Quốc Mạnh
Lớp : K33A

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP