Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo (TT)

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CHỮ VIẾT TẮT
Amino silan
BOTPS
DMI
DSC
E11
E765
EC
EQ
ELO
EMI
FESEM
FT-IR
Glycidoxy silan
HALS
HnOB
IM
MHHPA
MHOP
NMI
PC
PHSH
PEKN
TGA
UVA
%KL

TÊN ĐẦY ĐỦ
N-(2- aminetyl)- 3- aminopropyltrimetoxysilan
bis (1-octyloxy-2,2,6,-tetrametyl-4-piperidyl) sebacate

1,2-Dimetylimidazol
Quét nhiệt vi sai
2-(2-hydroxy-5-metylphenyl)benzotiazol
Bis-(N-metyl,2,2,6,6-tetametyl-4-piperidinyl) sebacate +
metyl-(N-metyl,2,2,6,6-tetrametyl-4- piperidinyl) sebacate
Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thủy tinh
Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thạch anh
Epoxy linseed oil - Dầu lanh epoxy hóa
2-Etyl- 4 – Metylimidazol
Kính hiển vi điện tử trường phát xạ
Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
3-Glycidoxypropyltrimethxysilan
Chất cản quang
2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon
Imidazol
Anhydrit 4- metylhexahydrophtalic
Metanon, 2-hydroxy-4-(octyloxy)-phenyl
1-metylimidazol
Polyme compozit
Phân hủy sinh học
Nhựa polyeste không no
Phân tích nhiệt khối lượng
Chất hấp phụ tia tử ngoại
Phần trăm theo khối lượng

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, đá tự nhiên đang dần cạn kiệt do khối lượng khai thác và
sử dụng ngày càng lớn, trong khi nhu cầu về vật liệu đá ốp lát ngày
càng tăng. Thêm vào đó, trong thành phần chất kết dính polyeste không

no có sử dụng hàm lượng dung môi styren lớn, dung môi này dễ bay hơi
ở nhiệt độ thường gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động và
gây ô nhiễm môi trường. Trong bối cảnh trên, đề tài “Nghiên cứu chế
tạo vật liệu compozit sinh thái t dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng
1


cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương
nhân tạo” được tiến hành với mục đích nghiên cứu sử dụng nhựa nền t
dầu lanh epoxy sử dụng trong quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo.
Mục đích nghiên cứu
Tìm ra các giải pháp và công nghệ phù hợp để sử dụng nhựa nền t
dầu lanh epoxy hóa thay thế polyeste không no trong sản xuất đá hoa
cương nhân tạo.
Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án
Các kết quả nghiên cứu trong luận án này sẽ mở ra khả năng ứng
dụng vật liệu polyme compozit sinh thái, trên cơ sở dầu thực vật có khả
năng tái tạo và cốt liệu hạt tái chế ứng dụng trong sản xuất đá hoa
cương nhân tạo.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về vật liệu polyme compozit
Vật liệu PC đã có mặt t nhiều thập kỷ trở lại đây trong hầu hết các
lĩnh vực. Vật liệu PC có nhiều ưu điểm nổi bật như: khối lượng riêng
nhỏ, độ bền cơ học cao, chịu mài mòn, chịu hóa chất tốt, không dẫn
điện, bền khí hậu.
Về mặt cấu tạo, vật liệu PC bao gồm một hay nhiều pha gián đoạn
cốt phân bố đều trong một pha nền liên tục pha nền . Vật liệu PC bao
gồm các thành phần: vật liệu nền, vật liệu gia cường, chất độn, phụ gia.
1.1.1. Vật liệu polyme compozit cốt sợi
Trong thành phần của vật liệu PC cốt sợi, chất gia cường được sử

dụng là các loại sợi khác nhau. Một số loại sợi truyền thống và phổ biến
thường sử dụng trong chế tạo vật liệu PC cốt sợi bao gồm: sợi thủy tinh,
sợi cacbon, tạo ra vật liệu PC có tính chất cơ lý rất tốt như: độ bền kéo,
độ bền uốn,…Một vài thập kỷ trở lại đây, các loại sợi có nguồn gốc
thực vật được nghiên cứu sử dụng để chế tạo vật liệu PC sinh thái như:
sợi tre, sợi nứa,…
Vật liệu PC gia cường bằng cốt sợi có một số ưu điểm so với vật liệu
PC cốt hạt như: độ bền kéo và độ bền va đập tốt hơn, tỷ trọng nhẹ hơn
và có tính chất định hướng. Bên cạnh đó, vật liệu PC cốt sợi có một số
nhược điểm so với vật liệu PC cốt hạt như: khả năng gia công khó khăn
do tính chất bất đẳng hướng của sợi, cường lực nén thấp, các tính chất
bề mặt như độ bóng và độ cứng thấp, và giá thành của vật liệu PC cốt
sợi cao.
2


1.1.2. Vật liệu polyme compozit cốt hạt
1.1.2.1. Hiểu biết chung về polyme compozit cốt hạt
Vật liệu PC cốt hạt là vật liệu PC được gia cường bởi các hạt với các
kích thước và hình dạng khác nhau. Một số cốt hạt như: thạch anh,
canxi cacbonat, mika, hạt kim loại,….
Mục đích sử dụng cốt liệu hạt: Sử dụng trong trường hợp cần tăng
cường một số tính chất như: chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm độ co ngót
hoặc khi cần giảm giá thành sản phẩm.
Ưu điểm của vật liệu PC cốt hạt là giá thành rẻ, khả năng gia công
chế tạo dễ dàng do có tính đẳng hướng và một số tính chất cơ lý vượt
trội so với PC dạng sợi như cường lực nén, độ bóng bề mặt, độ cứng bề
mặt….
1.1.2.2. Các chất gia cường silic đioxit
a. Thạch anh

b. Thủy tinh/gương kính
c. Cristobalit
1.2. h i qu t chung về t nh h nh nghiên cứu và sản xuất vật iệu
1.2.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo
1.2.1.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo trên thế
giới
a. Nhu cầu sử dụng vật liệu ốp lát
Theo thống kê t của các tạp chí Stone World và Freedonia thì nhu
cầu về vật liệu ốp lát trên toàn thế gới ngày càng tăng với tốc độ trung
bình hàng năm 15 – 20%.
Trên thế giới hiện nay có khoảng 13 loại nguyên vật liệu được sử
dụng trong lĩnh vực ốp lát. Theo đánh giá và xếp hạng về ưu điểm cơ lý
của vật liệu ốp lát thì vật liệu ốp lát t thạch anh có ưu điểm cơ lý nổi
bật nhất.
b. Công nghệ sản xuất đá nhân tạo có 3 công nghệ sản xuất chính như
sau:
• Công nghệ “ghép mảnh” là công nghệ đầu tiên về sản xuất đá nhân
tạo.
• Công nghệ “đúc khối”:Cách thức vận hành của công nghệ này tương
tự như công nghệ “ghép mảnh” nhưng được làm thành t ng khối và
được cắt ra khi sử dụng.
3


• Công nghệ “tạo tấm” ra đời cách đây 30 năm và đã khắc phục được
các nhược điểm mà các công nghệ trước để lại như tính cơ lý kém,
không đồng nhất. Đây cũng là công nghệ mà hầu hết các nhà sản xuất
đá nhân tạo gốc thạch anh uy tín hiện nay đang sử dụng và được gọi là
công nghệ Breton. Công nghệ sản xuất đá của Trung Quốc: giai đoạn
đầu khi công nghệ Breton xuất hiện đã được bán rất nhiều cho Trung

Quốc và người Trung Quốc đã biến đổi công nghệ, nội địa hóa nó thành
công nghệ riêng của Trung Quốc.
c. Một số nhà sản xuất đá ốp lát nhân tạo theo công nghệ Breton
Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 30 nhà cung cấp đá ốp lát nhân
tạo sử dụng công nghệ Breton. Trong đó, Cosentino – Silestone (Tây
Ban Nha); Caesarstone (Isaren); Cambria (Hoa Kỳ) và Vicostone (Việt
Nam) là những nhà cung cấp lớn đã tạo được thương hiệu cũng như chỗ
đứng tại thị trường.
1.2.1.2.Tình hình sản xuất và sử dụng đá nhân tạo trong nước
Tại Việt Nam hiện nay, có duy nhất Công ty Vicostone sản xuất đá
nhân tạo dòng sản phẩm đá ốp lát nhân tạo gốc thạch anh dạng tấm theo
công nghệ rung ép vật liệu trong môi trường chân không chuyển giao t
hãng Breton (Italy).
1.2.2.Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Với ưu điểm là có khả năng tái tạo, không độc hại cả trong quá trình
sản xuất và sử dụng, và có thể biến tính để tạo ra các nhóm chức hoạt
động mong muốn, dầu thực vật đang được nghiên cứu và ứng dụng trên
phạm vi thế giới.
Hãng Breton bắt đầu triển khai nghiên cứu ứng dụng dầu lanh epoxy
hóa ứng dụng tronng sản xuất đá ốp lát nhân tạo. Bên cạnh đó, một số
nhà sản xuất đá ốp lát nhân tạo trên thế giới bắt đầu nghiên cứu ứng
dụng dầu lanh epoxy hóa để sản xuất đá ốp lát nhân tạo, tuy nhiên, kết
quả nghiên cứu ứng dụng dầu lanh epoxy hóa mới triển khai trên mẫu
đá ốp lát tại trong phòng thí nghiệm
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, trong nước chưa có bất cứ một công trình nào nghiên cứu
về vật liệu PC t dầu lanh epoxy hóa ứng dụng riêng cho sản xuất đá ốp
lát nhân tạo. Nếu sản phẩm này được sản xuất thành công không những
sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho doanh nghiệp mà còn phù hợp với
xu thế toàn cầu là sự phát triển bền vững.

4


1.3. Giới thiệu về dầu thực vật và dầu lanh epoxy hóa
1.3.1. Giới thiệu về dầu thực vật
Hiện nay, dầu thực vật là một nguồn nguyên liệu dồi dào được lấy t
hạt của những cây như cây lanh, đậu nành, hướng dương,….Các dầu
thực vật phổ biến nhất được sử dụng để biến tính với mục đích sử dụng
trong công nghiệp phải kể đến đó là: Dầu đậu nành, dầu hướng dương
và dầu lanh.
1.3.2. Giới thiệu về các phương pháp biến tính dầu thực vật
Những thành phần chính của dầu thực vật là các axit béo có một nối
đôi, hai nối đôi và các este của chúng có thể dễ dàng chuyển hóa thành
dạng epoxy oxiran bởi quá trình epoxy hóa nhờ peraxit hữu cơ, hay
axit hydro - peroxit hữu cơ.
1.3.3. Giới thiệu về biến tính dầu lanh bằng phản ứng epoxy hóa
Dầu thực vật nói chung và dầu lanh epoxy hóa nói riêng, do có nhóm
epoxy nằm giữa mạch, khác với epoxy đi t nguồn gốc dầu mỏ có
nhóm epoxy nằm cuối mạch, nên hoạt tính của nhóm epoxy trong dầu
thực vật thấp. Vì vậy, dầu thực vật epoxy hóa thường được lựa chọn
đóng rắn nóng bằng anhydrit với sự có mặt của xúc tác imidazol.
1.4. Phƣơng ph p nâng cao tính chất bền cơ và bền màu của vật
liệu polyme compozit cốt hạt
Để tăng cường các tính chất bền cơ và khả năng chịu thời tiết của vật
liệu PC, biến tính nhựa nền hoặc phương pháp xử lý bề mặt chất gia
cường (dạng sợi/hạt) và sử dụng chất chống UV là các phương pháp đã
đạt được hiệu quả cao.
1.4.1. Sử dụng phụ gia có tính tương thích với hệ nhựa nền
Các phương pháp biến tính nhựa nền để nâng cao tính chất cơ lý của
vật liệu PC thường được sử dụng bao gồm: chất tương hợp, chất liên kết

silan, chất hóa dẻo….
1.42. Biến tính bề mặt cốt liệu hạt bằng chất liên kết silan
Để tăng cường khả gia công cũng như tính chất cơ lý của vật liệu PC
đã tiến hành nghiên cứu sử dụng chất liên kết silan trong quá trình gia
công vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO.
1.4.3. Sử dụng chất chống tia tử ngoại
Để nâng cao độ bền thời tiết và khả năng chịu môi trường của vật
liệu PC người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó
phương pháp sử dụng chất chống tia UV là một trong những phương
5


pháp được lựa chọn. Các chất chống tia UV được chia làm 2 loại: Chất
hấp thụ tia tử ngoại (UVA) và chất cản quang ( HALS).
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu
 Dầu lanh epoxy hóa ELO có hàm lượng nhóm epoxy 22,8%,
Akcros, Anh.
 Anhydrit 4-metylhexahydrophtalic (MHHPA), Lindau Chemical,
Anh.
 2- metylimidazol (2-MI); Imidazol (IM); 1,2-Dimetylimidazol
(DMI); 2-Etyl- 4 – Metylimidazol (EMI) và 1-metylimidazol (NMI),
BASF, Đức.
 Polyol-PT1 có khả năng phân tán hoàn toàn trong nước, có độ tinh
khiết 99,5%, độ nhớt 800 ÷ 1000 cps (ở 25°C) của Malaysia.
 N-(2- aminetyl)- 3- aminopropyltrimetoxysilan, Wacker, Đức.
 3-Glycidoxypropyltrimetoxysilan, Evonik, Đức.
 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenol (HnOB), Mayzo, Hoa Kỳ
 2-(2-hydroxy-5-metylphenyl) benzotiazol (E11); và bis-(Nmetyl,2,2,6,6-tetrametyl-4-piperidinyl) sebacat + metyl-(N-metyl,
2,2,6,6-tetrametyl-4- piperidin) sebacat (E765), Everlight, Đài Loan.

 Metanol, 2-hydroxy-4-(octyloxy)-phenyl (MHOP);
 Bis (1-octyloxy-2,2,6,-tetrametyl-4-piperidyl) sebacat (BOTPS),
BASF, Đức.
 Thạch anh có hàm lượng SiO2 99,5%, độ ẩm 0,3%, Quảng Nam,
Việt Nam.
 Gương, kính tái chế có hàm lượng SiO2 72,0%, Na2O 15%, độ ẩm
0,3%,, Camacho, Tây Ban Nha.
2.2. Phƣơng ph p thực nghiệm
2.2.1.Phương pháp chuẩn bị mẫu nhựa nền ELO
2.2.2. Phương pháp chuẩn bị mẫu vật liệu polyme compozit từ nhựa
nền dầu lanh epoxy hóa và cốt liệu thạch anh
2.2.3.Các phương pháp xác định đặc trưng đóng rắn của dầu lanh
epoxy hóa
2.2.3.1.Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng và quét nhiệt vi sai
2.2.3.2.Phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ theo thời gian
2.2.3.3.Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
6


2.2.4.Các phương pháp xác định mức độ đóng rắn của dầu lanh
epoxy hóa
2.2.4.1.Phương pháp trích ly trong axeton
2.2.4.2.Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy
2.2.4.3.Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
2.2.5.1.Xử lý số liệu thực nghiệm mức độ đóng rắn của hệ nhựa trên cơ
sở dầu lanh epoxy hóa theo thời gian phản ứng
2.2.5.2.Tính toán tốc độ phản ứng của hệ nhựa trên cơ sở dầu lanh
epoxy hóa
2.2.6. Các phương pháp xác định tính chất cơ học của nhựa nền trên

cơ sở dầu lanh epoxy hóa
2.2.6.1.Phương pháp xác định độ cứng Barcol
2.2.6.2.Phương pháp xác định độ bền kéo
2.2.6.3.Phương pháp xác định độ bền uốn
2.2.6.4.Phương pháp xác định độ bền va đập Izod không khía
2.2.6.5.Phương pháp xác định độ mài mòn
2.2.6.6.Phương phác xác định màu sắc
2.2.7.Phương pháp xác định hình thái cấu trúc vật liệu bằng phương
pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét trường phát xạ
2.2.8. Phương pháp xác định tính chất cơ – lý của vật liệu PC
2.2.8.1.Phương pháp xác định độ hấp thụ nước
2.2.8.2.Phương pháp xác định độ bền uốn
2.2.8.3.Phương pháp xác định độ bền va đập
2.2.8.4.Phương pháp xác định độ mài mòn sâu
2.2.8.5.Phương pháp xác định màu sắc của bề mặt vật liệu PC
2.2.8.6.Phương pháp xác định độ bóng bề mặt vật liệu PC
2.2.9.Phương pháp xác định khả năng chịu thời tiết
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến qu tr nh đóng rắn ELO
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình đóng rắn hệ nhựa
nền ELO

Việc khảo sát và tìm ra nhiệt độ đóng rắn thích hợp cho quá trình
đóng rắn của hệ nhựa nền ELO là rất cần thiết. Trong phần này, đã tiến
hành đồng thời ba phương pháp để xác định nhiệt độ đóng rắn thiết lập
7


bao gồm phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) và nhiệt quét
vi sai DSC ; phương pháp xác định hàm lượng phần gel và phương

pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư theo thời gian phản ứng. Tỷ
lệ mol ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 và nhiệt độ đóng rắn: 120°C,
130°C, 140°C và 150°C. Đồng thời, đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của
nhiệt độ đến quá trình biến thiên nhiệt độ phản ứng theo thời gian đóng
rắn của hệ nhựa nền ELO và đặc điểm của mẫu nhựa sau đóng rắn ở các
nhiệt độ khác nhau.
Kết quả khảo sát mức độ đóng rắn của hệ ELO đã lựa chọn nhiệt độ
đóng rắn thích hợp tại 140°C.
3.1.2.Khảo sát ảnh hưởng của một số chất xúc tác họ imidazol đến quá
trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA

Trong đề tài này, đã lựa chọn chất xúc tác amin bậc 3 họ imidazol để
tăng tốc cho quá trình phản ứng.
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số chất xúc tác họ
imidazol gồm DMI, EMI, 2-MI, IM và NMI đến quá trình đóng rắn và
mức độ đóng rắn theo phương pháp xác định hàm lượng phần gel và tốc
độ phản ứng của ELO và chất đóng rắn MHHPA. Tỷ lệ mol
ELO/MHHPA là 1,0/1,0 và tỷ lệ mol imidazol/MHHPA là: 0,05/1,0;
0,08/1,0; 0,09/1,0; 0,1/1,0; 0,11/1,0 và 0,12/1,0.
Kết quả khảo sát nhận thấy, sử dụng 5 loại chất xúc tác họ amin bậc
3 đã chọn đều có khả năng tăng tốc cho quá trình đóng rắn nhựa nền
ELO/MHHPA với mức độ tăng tốc khác nhau tùy thuộc vào t ng chất
xúc tác. Đã tìm được tỷ lệ mol thích hợp của các chất xúc tác/MHHPA
là 0,1/1,0.
Đã tiến hành so sánh mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO khi sử dụng
5 loại xúc imidazol ở tỷ lệ mol imidazol/MHHPA = 0,1/1,0. Kết quả
khảo sát trên hình 3.22 nhận thấy: chất xúc tác NMI có mức độ đóng
rắn cao nhất so với 5 chất xúc tác họ imidazol đã lựa chọn.
Khi sử dụng chất xúc tác NMI, mẫu nhựa sau đóng rắn có số vết rạn
nứt ít, màu vàng sáng phù hợp với công nghệ sản xuất đá nhân tạo. Vì

vậy, sẽ lựa chọn chất xúc tác NMI trong các nghiên cứu tiếp theo của
công trình này.

8


Hình 3.22: Mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO khi sử dụng các chất
xúc tác imidazol ở tỷ lệ thích hợp
3.1.3. ác định hàm lượng chất xúc tác
hệ nhựa nền ELO/MHHPA

của phản ứng đóng rắn

Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác NMI
đến quá trình đóng rắn, mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO/MHHPA
theo các phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai DSC, xác định hàm
lượng phần gel và xác định hàm lượng nhóm epoxy dư. T kết quả
khảo sát đã xác định hàm lượng NMI thiết lập tại tỷ lệ mol
NMI/MHHPA = 0,1/1,0.
3.1.4. ác định hàm lượng chất đóng rắn MHHPA thích hợp của
phản ứng với nhựa nền ELO
Để khảo sát hàm lượng chất đóng rắn MHHPA thích hợp của phản
ứng với nhựa nền ELO đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số tỷ
lệ MHHPA đến quá trình đóng rắn, mức độ đóng rắn của hệ nhựa
ELO/MHHPA theo phương pháp phân tích DSC, phân tích hàm lượng
phần gel và hàm lượng nhóm epoxy dư. Tỷ lệ mol ELO/MHHPA được
9


khảo sát là: 0,8 ÷1,2/1,0 và tỷ lệ mol NMI/MHHPA = 0,1/1,0. Kết quả

khảo sát xác định được tỷ lệ mol ELO/MHHPA thích hợp là 1,0/1,0.
3.1.5. Đặc tính đóng rắn của hệ nhựa ELO/MHHPA bằng phương
pháp phân tích phổ hồng ngoại FTIR
Đã tiến hành phân tích phổ hồng ngoại FTIR của NMI, MHHPA và
hỗn hợp MHHPA/NMI. Hỗn hợp MHHPA/NMI với tỷ lệ mol
MHHPA/NMI = 1,0/0,1 được tiến hành phân tích phổ FTIR ở nhiệt độ
phòng (25°C) theo thời gian phản ứng lần lượt là 0 giờ, 1 giờ, 2 giờ và 4
giờ.

Hình 3.31: Phổ FTIR của hỗn hợp MHHPA/NMI tại các thời gian phản
ứng 0; 1; 2 và 4 giờ ở nhiệt độ phòng (25°C)
Kết quả phân tích phổ FT-R trên hình 3.31 nhận thấy: trên phổ FTIR
của hỗn hợp MHHPA/NMI có xuất hiện một píc mới tại tần số 1708
cm-1. Sự xuất hiện của píc này đã chứng minh sự mở vòng của
MHHPA tạo ra các ion cacboxylic. Cường độ píc tại tần số 1708 cm-1
tăng, đồng thời cường độ các píc 1861 và 1775 cm-1 giảm theo thời gian
lưu hỗn hợp MHHPA/NMI tại nhiệt độ phòng chứng tỏ số lượng phân
tử MHHPA mở vòng ngày càng tăng theo thời gian dưới hoạt động của
10


chất xúc tác NMI. Điều đó cho thấy quá trình trộn MHHPA với chất
xúc tác NMI được tiến hành trước khi quá trình đóng rắn hệ
ELO/MHHPA/NMI là cần thiết.
Để khảo sát đặc tính đóng rắn của ELO và MHHPA, đã tiến hành
phân tích phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI phản ứng ở 140°C
theo thời gian đóng rắn. Kết quả phân tích nhận thấy, cường độ của dải
hấp thụ tương ứng với nhóm C-O và C=O bước sóng 1861 và 1789 cm1
) của MHHPA giảm theo thời gian phản ứng của hệ nhựa
ELO/MHHPA/NMI. Bên cạnh đó, dao động phổ hồng ngoại của nhóm

C-O-C và C-C-O trong phân tử MHHPA ở tần số 1214 và 1109 cm-1
giảm dần theo thời gian phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA. Điều này
chứng minh sự mở vòng của MHHPA để tham gia phản ứng este hóa
với các alkoxit. Thêm vào đó, sự xuất hiện các píc đặc tính cho nhóm
este bao gồm C=O và O-C-C ở các bước sóng tương ứng là 1739 và
1165 cm-1 với cường độ tăng dần theo thời gian chứng tỏ phản ứng của
nhóm epoxy với các anion cacboxylat để tạo ra các liên kết este.
hư vậy, t kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đóng
rắn của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI, đã lựa chọn được một số thông số
để sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo như sau:
 Tỷ lệ mol thiết lập: ELO/MHHPA/NMI=1,0/1,0/0,1
 Nhiệt độ đóng rắn thiết lập: 140°C trong 40 ÷ 45 phút.
3.2. Nghiên cứu biến tính nhựa nền từ dầu lanh epoxy hóa
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT1
Trong công thức của nhựa nền ELO thường có thêm một lượng nhỏ
polyol. Về mặt hóa học polyol sẽ tham gia vào phản ứng mở vòng
anhydrit đầu tiên để tạo thành nhóm carboxyl và nhóm này mới là nhóm
tham gia phản ứng với nhóm epoxy trong ELO. Trong phần này đã sử
dụng chất bổ sung polyol-PT1. Việc lựa chọn tỷ lệ polyol phụ thuộc vào
kết quả các tính chất cơ lý của hệ nhựa sau quá trình đóng rắn. Hàm
lượng polyol – PT1 được sử dụng ở các tỷ lệ 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5%
tính theo khối lượng hệ ELO/MHHPA/NMI.
3.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol –PT1 đến biến thiên nhiệt độ
t a nhiệt theo thời gian của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI
Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT1 đến quá trình biến thiên nhiệt
độ theo thời gian phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI nhận thấy:
Khi bổ sung 0,5÷1,5% khối lượng polyol –PT1, thời gian đóng rắn của
11

hệ giảm nhưng không đáng kể. Khi tăng hàm lượng polyol –PT1 lên 2,0
÷ 2,5% khối lượng, nhận thấy thời gian đóng rắn của hệ giảm đáng kể,
t 20 phút xuống còn khoảng 16 phút.
3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol – PT1 đến một số tính chất
cơ lý của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI sau đóng rắn
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT1 đến độ
cứng Barcol và các tính chất cơ lý của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI.
Kết quả khảo sát cho thấy, sự có mặt của polyol trong hệ nhựa
ELO/MHHPA/NMI làm tăng độ cứng Barcol của nhựa sau đóng rắn.
Bên canh đó, sử dụng polyol-PT1 giúp tăng cường tính chất cơ lý của
nhựa nền đặc biệt là làm giảm tính giòn của hệ nhựa nền ELO, giúp
tăng cường độ bền uốn, độ bền va đập và một số tính chất cơ lý khác
của nhựa nền ELO/MHHPA/NMI. Kết quả khảo sát đã xác định được
tỷ lệ polyol-PT1 thích hợp là 2,0% khối lượng.
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất chống lão hóa thời tiết và tia tử
ngoại đến một số tính chất của hệ nhựa ELO
Để tăng cường khả năng chống lão hóa thời tiết và tia tử ngoại của
vật liệu PC t hệ nhựa ELO (bao gồm ELO, MHHPA, NMI, polyolPT1) đã bổ sung chất chống tia UV vào hệ nhựa nền ELO.
3.2.2.1. Khảo sát khả năng phân tán của một số chất chống tia tử
ngoại trong hệ nhựa ELO
Đã tiến hành đánh giá khả năng phân tán của các chất chống tia UV
trong hệ nhựa nền bằng phương pháp trộn hợp trực tiếp. Các chất này
được đưa vào hỗn hợp nhựa lỏng và được khuấy trộn trên máy khuấy cơ
với tốc độ 1000 vòng/phút trong thời gian 20 ÷ 30 phút. T kết quả
khảo sát khả năng phân tán của một số chất chống tia UV trong hỗn hợp
nhựa ELO lỏng và ảnh hưởng của các chất này đến độ nhớt và màu sắc
của hỗn hợp nhựa ELO đã lựa chọn một số chất chống tia UV có khả
năng sử dụng trong quá trình chế tạo vật liệu PC ứng dụng trong sản
xuất đá nhân tạo như sau: BOTPS; E11; E765; HnOB; MHOP.
3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến

quá trình đóng rắn hệ nhựa nền ELO
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống UV ở một
số tỷ lệ khác nhau đến quá trình đóng rắn hệ nhựa nền ELO, với tỷ lệ
mol ELO/MHHPA/NMI =1/1/0,1.
12


Kết quả khảo sát cho thấy sử dụng các chất chống UV đều không
ảnh hưởng nhiều đến quá trình đóng rắn của hệ ELO/MHHPA/NMI, thể
hiện ở quá trình biến thiên nhiệt độ theo thời gian đóng rắn khi không
sử dụng chất chống UV và khi có sử dụng các chất chống UV không có
sự thay đổi nhiều. Như vậy các chất chống UV đã khảo sát đáp ứng yêu
cầu về mức độ ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn của hệ nhựa nền ELO.
3.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến
một số đặc tính cơ bản của nhựa sau đóng rắn
T kết khảo sát nhận thấy, các chất chống UV không làm thay đổi
đáng kể thời gian đạt cực đại tỏa nhiệt và nhiệt độ cực đại tỏa nhiệt
cũng như độ cứng Barcol của hệ nhựa nền ELO. Số lượng vết nứt của
mẫu nhựa sau đóng rắn khi sử dụng chất chống UV cũng nằm trong giới
hạn an toàn của tiêu chuẩn mẫu nhựa sau đóng rắn (số vết nứt 1 .
3.2.2.4. Kết quả phân tích phổ FTIR của mẫu nhựa nền ELO khi chiếu
UV
Đã tiến hành phân tích phổ FTIR của mẫu nhựa nền ELO khi không
sử dụng và có sử dụng kết hợp đồng thời hai loại chất chống UV bao
gồm chất hấp thụ UV (MHOP) và chất cản quang BOTPS . Hàm lượng
MHOP và BOTPS sử dụng lần lượt là 2,0 và 3,0 % tính theo khối lượng
của hỗn hợp ELO/MHHPA.

Hình 3.55: So sánh phổ FTIR của mẫu nhựa nền không sử dụng chất
chống UV ở 0 giờ (1) và 300 giờ (2) chiếu UV

13


Hình 3.56: So sánh phổ FTIR của mẫu nhựa nền có sử dụng 5% KL
chất chống UV ở 0 giờ (1) và 300 giờ (2) chiếu UV
T kết quả phân tích phổ FTIR nhận thấy việc sử dụng hệ chất chống
UV đã giúp hạn chế sự phá vỡ các liên kết hóa học trong mạch polyme,
giúp hạn chế sự lão hóa hệ nhựa ELO bởi tia UV.
3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa
gia cƣờng bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh

3.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo mẫu và tính chất vật
liệu PC
3.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của các chất liên kết silan
Đã tiến hành biến tính bề mặt cốt liệu hạt thạch anh và thủy tinh
bằng hai chất liên kết silan N-(2-aminetyl)-3-aminopropyltrimetoxy
silan (glycidoxy silan) và 3-glycidoxy propyltrimetoxysilan (amino
silan) tại một số tỷ lệ khác nhau. Nồng độ chất liên kết silan trong dung
môi etanol được khảo sát là: 0; 1,0, 1,5 và 2,0 và 2,5%.
Kết quả khảo sát nhận thấy, khả năng gia công mài bóng bề mặt của
các mẫu đá nhân tạo được cải thiện rõ rệt khi sử dụng cốt liệu đã được
biến tính bằng cả hai loại amino silan và glycidoxy silan.
Ảnh hưởng của các chất liên kết silan đến cấu trúc hình thái của vật
liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO nhận thấy: Khi sử dụng cốt liệu hạt
14


chứa silanol hóa bề mặt, nhựa nền ELO kết dính với các hạt cốt liệu hạt
nhỏ và hạt to không chặt chẽ.
Khi cốt liệu được biến tính bề mặt bằng chất amino silan, nhựa nền

ELO và các hạt cốt liệu hạt nhỏ kết dính với nhau tốt tạo ra cấu trúc đặc
chắc, ít lỗ rỗng tế vi hơn so với khi sử dụng cốt liệu hạt chưa được
silanol hóa bề mặt.
Khi sử dụng chất liên kết glycidoxy silan, nhựa nền liên kết với các
hạt cốt liệu tốt hơn khi sử dụng amino silan, thể hiện ở cấu trúc của vật
liệu PC đặc chắc hơn, các lỗ rỗng tế vi ít xuất hiện và hầu như không có
khoảng cách giữa nhựa nền ELO và các cốt liệu hạt to. Thêm vào đó,
các mẫu vật liệu PC sử dụng cốt liệu hạt được biến tính bằng các chất
liên kết silan có các tính chất cơ lý được cải thiện. Khi tăng hàm lượng
chất liên kết silan, các tính chất cơ lý như độ bền uốn, độ bền va đập
của vật liệu PC được cải thiện. Kết quả khảo sát đã xác định được thời
gian biến tính bề mặt cốt liệu bằng chất liên kết silan thích hợp là 2 giờ.

ình .6 : Ảnh FE
của mẫu vật liệu P sử dụng cốt liệu hạt biến
tính bằng glycidoxy silan với các độ phóng đại khác nhau (a) x100, (b)
x500 và (c) x1000
15


Kết luận: Sử dụng chất liên kết glycidoxy silan có hiệu ứng cao hơn
so với amino silan thể hiện ở quá trình gia công dễ dàng hơn và khả
năng tăng cường các tính chất cơ lý cho vật liệu PC khi sử dụng
glycidoxy silan tốt hơn so với amino silan.
Như vậy, đối với vật liệu PC t nhựa nền ELO gia cường bằng cốt
liệu hạt thạch anh và thủy tinh, sẽ ưu tiên lựa chọn chất liên kết
glycidoxy silan với nồng độ dung dịch silan là 2% trong dung môi
etanol và thời gian biến tính là 2 giờ.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của kích thước và bản chất hạt cốt liệu
Khi tăng kích thước hạt cốt liệu trông công thức phối liệu, tỷ lệ nhựa

nền ELO sử dụng giảm dần.
T kết quả phân tích ảnh FESEM của vật liệu PC nhận thấy: Khi sử
dụng hạt có kích thước lớn, diện tích vùng hỗn hợp chất điền đầy giảm,
thay vào đó là phần diện tích chiếm chỗ bởi hạt cốt liệu có kích thước
lớn. Do đó các tính chất cơ lý của sản phẩm sẽ thay đổi theo xu hướng
gần giống tính chất của hạt cốt liệu thạch anh hơn như: độ bóng bề mặt,
độ cứng, độ bền mài mòn tăng.
T kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt cốt liệu đến tính
chất cơ lý của vật liệu PC nhận thấy: Khi tăng kích thước hạt cốt liệu
trong công thức phối liệu, độ bền uốn và độ bền va đập giảm dần.
Bên cạnh đó, khi kích thước hạt cốt liệu tăng thì tổng diện tích bề
mặt giảm, có nghĩa là vùng ranh giới giữa nhựa nền và cốt liệu giảm.
Như vậy, độ hấp thụ nước của vật liệu tăng có thể do độ rỗng (nứt tế vi)
của các hạt cốt liệu.
Khi kích thước hạt cốt liệu tăng lên, diện tích tiếp xúc phía ngoài
tăng lên nên bề mặt vật liệu có khả năng chịu mài mòn tốt hơn.
a. Ảnh hưởng của bản chất hạt cốt liệu đến khả năng gia công và tính
chất cơ lý của vật liệu PC
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cốt liệu cristobalit đến khả năng gia
công vật liệu PC nhận thấy: Khi sử dụng cốt liệu cristobalit, hỗn hợp
phối liệu có độ linh động giảm so với mẫu chỉ sử dụng cốt liệu thạch
anh thông thường. Độ linh động của hỗn hợp phối liệu giảm dần khi
tăng tỷ lệ cốt liệu cristobalit.
Sử dụng vật liệu cristobalit làm cho khả năng mài độ bóng cao khó
khăn hơn, bề mặt sau mài dễ bị xước do tỷ lệ ELO tăng cao và cấu trúc
cốt liệu cristobalit ở dạng xốp rỗng cũng làm giảm độ bóng của bề mặt
vật liệu.
16

T kết quả phân tích ảnh FESEM nhận thấy, trong trường hợp sử
dụng cốt liệu cristobalit liên kết giữa nhựa nền ELO và cốt liệu hạt mịn
rời rạc, cấu trúc của hỗn hợp điền đầy không đặc chắc như trong trường
hợp sử dụng cốt liệu thạch anh thông thường. Tại vùng ranh giới giữa
hỗn hợp chất điền đầy và cốt liệu hạt to kết dính với nhau không chặt
chẽ, có sự phân cách rõ rệt.
Như vậy, bản chất của cốt liệu có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng
thấm ướt của nhựa nền ELO lên bề mặt của chúng. Nếu cốt liệu có cấu
trúc đặc chắc, bề mặt mịn thì nhựa nền ELO dễ dàng thấm ướt lên bề
mặt cốt liệu, qua đó sẽ tăng cường khả năng kết dính của các thành
phần trong vật liệu PC.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của vật liệu cristobalit đến một số tính
chất cơ lý của vật liệu PC nhận thấy, khi sử dụng vật liệu cristobalit độ
bền uốn và độ bền va đập, độ hấp thụ nước và độ mài mòn của vật liệu
thấp hơn so với vật liệu PC sử dụng thạch anh thông thường.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn tính chất cơ lý
của vật liệu PC nhận thấy: đối với các vật liệu PC màu trắng, ở cùng
một thời gian đóng rắn khi nhiệt độ đóng rắn quá cao sẽ dẫn đến hiện
tượng màu bị ngả vàng.
Ở cùng điều kiện về thời gian đóng rắn, khi tăng nhiệt độ phản ứng
độ bền uốn và độ bền va đập đều có xu hướng giảm.
T kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến khả năng gia công và
tính chất cơ lý của vật liệu PC đã lựa chọn được nhiệt độ đóng rắn của
mẫu vật liệu PC tại 140°C để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
3.3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến tính chất cơ lý của vật
liệu PC
Nhiệt độ đóng rắn ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của vật liệu PC t
nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu hạt, đặc biệt khi các vật liệu này
được ứng dụng sản xuất các sản phẩm đá nhân tạo dạng tấm. Nếu nhiệt
độ đóng rắn lựa chọn không tối ưu có thể là nguyên nhân sinh ra nhiều

lỗi như: sản phẩm bị cong vênh (nếu nhiệt độ đóng rắn quá thấp); nứt
(nếu nhiệt độ đóng rắn quá cao), màu của sản phẩm bị thay đổi (vàng
hơn nếu nhiệt độ quá cao làm cho nhựa nền bị lão hóa. Đã tiến hành
khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến ngoại quan và một số tính chất cơ
lý của vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu hạt
thạch anh. Cốt liệu đã được silanol hóa bằng hợp chất glycidoxy silan
với nồng độ dung dịch là 2,0% và thời gian silanol hóa 2 giờ.
17


Kết quả cho thấy, nếu nhiệt độ đóng rắn cao độ bền va đập và độ bền
uốn giảm. Tuy nhiên, khi nhiệt độ phản ứng thấp sẽ kéo dài thời gian
đóng rắn.
3.3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến tính chất cơ lý của vật
liệu PC
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến một số
tính chất cơ lý của vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO. Mẫu vật liệu
PC được đóng rắn ở nhiệt độ 140ºC trong thời gian đóng rắn 25÷65
phút. Kết quả thí nghiệm cho thấy: Ở cùng điều kiện về nhiệt độ đóng
rắn, khi tăng thời gian đóng rắn độ bền uốn và độ bền va đập đều giảm.
Tuy nhiên, nếu thời gian đóng rắn quá ngắn, mẫu vật liệu PC chưa đóng
rắn hoàn toàn, độ biến dạng uốn của mẫu vật liệu PC cao là nguyên
nhân gây ra hiện tượng cong vênh của vật liệu PC trong quá trình sử
dụng. Vì vậy đã lựa chọn thời gian đóng rắn của vật liệu PC là 45 phút
để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
3.3.1.5. Ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian lưu hỗn hợp phối liệu
Trong thành phần hệ nhựa nền ELO sử dụng để làm chất kết dính
cho vật liệu PC có sử dụng chất đóng rắn MHHPA. MHHPA là một
anhydrit rất dễ hút ẩm ở điều kiện thường tạo ra axit tương ứng ở dạng
tinh thể rắn. Khi tạo thành axit như vậy chúng sẽ mất hoạt tính, do đó sẽ

làm giảm khả năng đóng rắn của hệ nhựa nền và sẽ làm ảnh hưởng đến
tính chất của vật liệu PC.
T kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian lưu hỗn hợp
phối liệu đến khả năng gia công nhận thấy:
Khả năng rung ép: Độ ẩm càng cao, độ linh động của hỗn hợp phối
liệu càng giảm, khi rung ép khó dàn đều.
Khả năng mài: Đối với mẫu vật liệu PC được thí nghiệm ở độ ẩm
cao và thời gian lưu hỗn hợp phối liệu càng dài thì khả năng mài càng
khó. Khi mài bề mặt mẫu dễ bị xước và không đạt độ bóng cao.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian lưu hỗn hợp phối
liệu đến tính chất cơ lý của vật liệu PC nhận thấy, nếu độ ẩm môi
trường càng cao thì độ bền uốn và độ bền va đập của vật liệu PC càng
bị suy giảm nhiều. Bên cạnh đó, tại cùng một độ ẩm của môi trường thí
nghiệm, nếu thời gian lưu hỗn hợp phối liệu càng dài thì các tính chất
cơ lý càng bị suy giảm. Trong khoảng 30 ÷45 phút đầu, các tính chất cơ
18


lý của mẫu ít bị suy giảm ngay cả ở điều kiện độ ẩm môi trường cao.
Tuy nhiên, khi thời gian lưu hỗn hợp phối liệu kéo dài t 60 phút trở
lên, sự suy giảm độ bền uốn và độ bền va đập lớn.
Như vậy, do chất đóng rắn MHHPA dễ hút ẩm, vì vậy, trong quá
trình sản xuất cần phải bảo quản hóa chất MHHPA ở nơi khô ráo
thoáng mát, độ ẩm môi trường thấp. Đối với hỗn hợp phối liệu đã trộn,
nên được sử dụng trong khoảng thời gian 30 phút sau khi trộn để tránh
ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình đóng rắn của hệ nhựa nền ELO.
3.3.2. Ảnh hưởng của chất chống tia tử ngoại đến khả năng chịu
thời tiết của vật liệu

20

ệ

10
5

Sự

16,6
13,8

15

ê

màu sắc, ΔE

3.3.2.1. Lựa chọn loại chất chống UV phù hợp
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại
đến khả năng chịu thời tiết của mẫu vật liệu PC t hệ nhựa nền
ELO/MHHPA/NMI gia cường bằng cốt liệu thạch anh. Kết quả khảo
sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại ở một số tỷ lệ khác
nhau đến sự biến đối màu sắc của bề mặt vật liệu PC được trình bày ở
hình 3.96.

13,7

8,1

7,3

0
HnOB

MHOP

E11

E765

BOTPS

Hình 3.96: Sự chênh lệch màu sắc E của bề mặt đá sau 1000 giờ
chiếu UV khi sử dụng các chất chống UV khác nhau
T hình 3.96 nhận thấy: Trong các chất chống UV đã thử nghiệm,
hai chất chống UV MHOP và BOTPS có khả năng làm chậm lão hóa
thời tiết của vật liệu PC tốt nhất thể hiện ở sự chênh lệch màu sắc E
(trung bình) thấp nhất.
19


Nhằm nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu PC t nhựa nền ELO
phải sử dụng kết hợp 2 loại chất chống UV bao gồm chất cản quang
(MHOP) và chất hấp thụ quang (BOTPS). Tỷ lệ sử dụng kết hợp:
MHOP = 2,0 %KL và BOTPS= 3,0 %KL so với hệ nhựa nền ELO.
3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV MHOP/BOTPS
đến sự chênh lệch màu sắc của vật liệu PC
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV MHOP và
BOTPS đến sự chênh lệch màu sắc của một số mẫu vật liệu PC t hệ
nhựa ELO gia cường bằng cốt liệu silic đioxit khác nhau. Hàm lượng

MHOP và BOTPS sử dụng lần lượt là 2,0 và 3,0% KL, mẫu có sử dụng
hệ chất chống UV này được ký hiệu là 5%UV.
Sự chênh lệch màu sắc của các mẫu vật liệu PC (t M1 đến M6) theo
thời gian chiếu UV khác nhau trình bày ở hình 3.103.

Chênh ệch màu sắc, ΔE

13,78

14
12

0% chất
chống UV

10,78

10

8
6

5,68
3,73

4

5,73

4,81

3,57

4,28

3,98

2,18

4,73
2,96

2
0
M1

M2

M3

M4

M5

M6

Hình 3.103: Tổng hợp sự chênh lệch màu sắc của các mẫu vật liệu PC
sau 1000 giờ chiếu UV
T kết quả khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống UV trên mẫu
vật liệu PC nhận thấy: Trong tất cả các mẫu vật liệu PC đều có xu

hướng bị thay đổi màu sắc ở cả mẫu có sử dụng chất chống UV và mẫu
không sử dụng chất chống UV thể hiện ở chỉ số ΔE tăng theo thời gian
chiếu UV. Sự chênh lệch màu sắc khác nhau ở các mẫu, trong đó, các
mẫu tối màu bị bạc màu và sự suy giảm màu sắc diễn ra nhanh nhất,
ngược lại, các mẫu màu trắng có xu hướng chuyển sang màu vàng và sự
biến đổi màu diễn ra chậm hơn so với các mẫu tối màu.
20


Hình 3.101: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M5) khi có và
không sử dụng chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Trên hình 3.101 cho thấy hình ảnh của mẫu vật liệu PC M5 có và
không sử dụng chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV.
Khi sử dụng kết hợp 2 loại chất chống UV MHOP và BOTPS đã cải
thiện đáng kể khả năng chống UV của các mẫu vật liệu PC.
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV đến một số
tính chất cơ lý của vật liệu PC. Kết quả khảo sát nhận thấy: các mẫu vật
liệu PC t ELO gia cường bằng cốt hạt silic đioxit có xu hướng bị suy
giảm về độ bóng và các tính chất cơ lý như: độ bền uốn, độ mài mòn.
Kết quả khảo sát cũng cho thấy, tốc độ suy giảm độ bóng bề mặt
mẫu và các tính chất cơ lý của mẫu khi sử dụng hệ chất chống UV
trong hệ nhựa nền thấp hơn nhiều so với mẫu không sử dụng chất
chống UV.
3.4. So sánh một số tính chất cơ ý của vật liệu PC khi sử dụng
nhựa nền ELO và polyeste không no (PEKN)
Đã tiến hành các thí nghiệm khảo sát một số tính chất cơ lý của vật
liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và so sánh với tính chất của vật liệu
PC khi sử dụng nhựa nền PEKN. Mẫu PC trên cơ sở nhựa nền PEKN
được đóng rắn ở 120°C trong thời gian 45 phút và mẫu PC trên cơ sở
nhựa nền ELO được đóng rắn ở 140°C trong 45 phút.

21


Hình 3.107: Độ bền uốn của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN
gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nh (b)

Hình 3.108: Độ bền va đập của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nh (b)

Hình 3.109: Độ mài sâu của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a), mẫu hạt nh (b)
22


Hình 3.110: Độ hấp thụ nước của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nh (b)

T kết quả trên hình 3.107; 3.108; 3.109 và 3.110 nhận thấy: Sử
dụng nhựa nền ELO thay thế cho nhựa PEKN trong quá trình chế tạo
vật liệu PC gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh, các tính chất cơ lý
của vật liệu PC như: độ bền uốn; độ bền va đập; độ mài mòn sâu và độ
hấp thụ nước là tương đương. Do đó, có thể sử dụng nhựa nền ELO để
thay thế nhựa polyeste không no trong chế tạo vật liệu PC ứng dụng
trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo với các tính chất cơ lý đảm bảo
theo tiêu chuẩn châu Âu về “Đá ốp lát nhân tạo trên cơ sở chất kết dính
hữu cơ” EN-15258:2008 hoặc tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8057:2009.
KẾT LUẬN CHUNG
1. Dầu lanh epoxy hóa ELO được đóng rắn bằng 4- metylhexahydrophtalic anhydrit (MHHPA), với sự có mặt của 1- metylimidazol (NMI) ở tỷ lệ mol ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 phù hợp
làm nhựa nền để chế tạo vật liệu polyme compozit.
2. Việc biến tính hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI bằng chất bổ sung

polyol-PT1 với hàm lượng 2,0% khối lượng đã giúp cho hệ nhựa
sau đóng rắn tăng cường các tính chất cơ lý cần thiết như độ cứng
Barcol, độ bền uốn, độ bền va đập, độ bền mài mòn, do đó, đáp ứng
23


3.

4.

5.

6.

được các yêu cầu để sử dụng trong chế tạo vật liệu polyme compozit
gia cường bằng cốt hạt thạch anh và thủy tinh.
Các hạt cốt liệu được xử lý bằng dung dịch có nồng độ 2% trong
dung môi etanol của 3-glycidoxy-propyltrimetoxysilan (Glycidoxy
silan) trong 2 giờ đã có hiệu quả r rệt trong việc xử lý bề mặt. Việc
hình thành liên kết hữu cơ giữa cốt liệu – silan – nhựa nền đã giúp
cải thiện các tính chất cơ lý của vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền
ELO và các hạt cốt liệu.
Kích thước và bản chất hạt cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến khả năng
gia công và tính chất cơ lý của vật liệu PC t dầu lanh epoxy hóa gia
cường bằng cốt liệu hạt thạch anh và thủy tinh. Đối với công nghệ
sản xuất đá hoa cương nhân tạo, vật liệu PC ngoài nhựa nền ELO và
hạt có kích thước 45 µm có thêm cấp phối hạt có kích thước t 0,1
– 0,4 mm đến kích thước 5 mm đáp ứng các yêu cầu về khả năng
gia công, tính chất cơ lý của vật liệu PC.
Việc đưa hệ chất chống UV MHOP và BOTPS vào hệ nhựa nền trên

cơ sở ELO đã giúp tăng khả năng chống lại sự phá hủy bề mặt của
vật liệu. Các kết quả kiểm tra cho thấy, vật liệu polyme compozit sử
dụng 2,0% MHOP và 3,0% BOTPS đã hạn chế được sự tác động
của môi trường lên bề mặt vật liệu thông qua giá trị chênh lệch màu
sắc ΔE và các tính chất cơ lý của vật liệu PC như: độ bền uốn, độ
bền va đập, độ hấp thụ nước và độ mài mòn sâu.
Đá ốp lát nhân tạo sinh thái, bản chất là vật liệu polyme compozit
trên cơ sở nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh và
thủy tinh đã được chế tạo thành công với công thức phối liệu và điều
kiện gia công thích hợp bằng phương pháp rung ép trong điều kiện
chân không thấp, sau đó đóng rắn ở 140°C trong 45 phút có các tính
chất cơ lý tương đương với sản phẩm đá ốp lát nhân tạo sử dụng
nhựa nền đi t nhựa polyeste không no và đáp ứng yêu cầu theo tiêu
chuẩn châu Âu về “Đá ốp lát nhân tạo trên cơ sở chất kết dính hữu
cơ” EN-15258:2008. Như vậy, mục tiêu của luận án đặt ra đã thực
hiện được đó là loại tr được hàm lượng dung môi độc hại phát thải
ra môi trường trong quá trình sản xuất và không làm thay đổi nhiều
tính chất cơ lý của sản phẩm đá hoa cương nhân tạo.

24