NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA COPOLIME ETYLENVINYL AXETAT GHÉP AXIT ACRYLIC (EVAgAA) ĐẾN HÌNH THÁI CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT EVASILICA

MỞ ĐẦU
Trong hai thập niên trở lại đây, vật liệu có cấu trúc nano luôn là một nội
dung nghiên cứu hấp dẫn. Các nghiên cứu về vật liệu nano trong khoa học cơ
bản và ứng dụng của vật liệu này ngày càng tăng. Vật liệu nano có những tính
chất vật lý, hóa học và cơ học nổi trội mà vật liệu truyền thống không thể có
được. Lĩnh vực này được phát triển nhanh chóng từ hóa học tới vật lý, khoa họckĩ thuật vật liệu và sinh học. Vật liệu nano nằm giữa tính chất lượng tử của
nguyên tử và tính chất khối của vật liệu. Một trong những thành công về nghiên
cứu và ứng dụng vật liệu nano là chế tạo polime nanocompozit sử dụng các
chất gia cường kích thước nano như khoáng sét, TiO2, CaCO3, SiO2…đưa vào
các polime nền [1, 2]. Nhờ kích thước nano nên các hạt gia cường có thể đi
vào các đại phân tử của polime, khi đó tương tác giữa các hạt nano và các đại
phân tử polime làm cho hình thái, cấu trúc của polime thay đổi và các tính
chất của polime được cải thiện rõ rệt [5, 8, 9,]. Hạt SiO2 (silica) đã được sử
dụng làm chất gia cường cho cao su và chất dẻo. Đưa silica vào cao su thiên
nhiên hay cao su tổng hợp giúp cải thiện độ dai, độ cứng, độ bền xé và độ
chống mài mòn của sản phẩm cao su. Khả năng tăng cường của silica cũng
vượt trộn hơn hẳn các chất độn tự nhiên và khác với muội than, nó cho phép
tạo ra sản phẩm cao su trắng và cao su màu [5, 6, 9, 10,12, 13, 14, 15].
Đã có nhiều nghiên cứu về vật liệu nanocompozit polime/silica với
polime nền là polipropylen (PP), polietylen (PE), polivinylclorua (PVC)… [9,
10, 18, 19, 31, 33]. Trong số các nhựa nhiệt dẻo tổng hợp, copolime etylen –
vinyl axetat (EVA) là một loại polime được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực. Bên cạnh những ưu điểm như dai, trong suốt, không độc, có độ bền
cơ lý cao, khả năng phản xạ tia tử ngoại lớn, rất bền nhiệt, diện tích bề mặt

1


riêng lớn, có thể bám dính với nhiều loại vật liệu nền, phối trộn với hàm
lượng lớn các chất độn và bột mầu, giá thành không cao, EVA có một số
nhược điểm như mô đun đàn hồi và độ bền kéo đứt thấp, kém bền với tia tử

ngoại, khả năng chống cháy không cao [8, 14 , 18, 19, 26]. Do đó, khả năng
ứng dụng của EVA bị hạn chế. Để khắc phục các nhược điểm của EVA,
người ta thường phối trộn EVA với các chất phụ gia có kích thước nano. Việc
sử dụng hạt silica kích thước nano trong nhựa EVA đã được quan tâm vì
những ưu điểm nổi bật của nano silica như có độ bền cơ lý cao, khả năng
phản xạ tia tử ngoại lớn, rất bền nhiệt, diện tích bề mặt riêng lớn… Tuy nhiên,
do khác nhau về bản chất, cấu tạo hóa học, đặc trưng bề mặt… các hạt
nanosilica rất khó tương hợp và phân tán kém trong nền EVA, tính chất của
vật liệu nanocompozit EVA/silica không cao. Để tăng cường tương tác, phân
tán và bám dính các hạt nanosilica với EVA người ta thường sử dụng các chất
tương hợp với mục đích tạo các cầu liên kết giữa các nhóm chất có bản chất
khác biệt, không thể trộn lẫn – không tương hợp nhau. Điều này làm tăng khả
năng phân tán, tương tác và bám dính của các hạt nanosilica với nền EVA làm
cho các vật liệu tổ hợp chế tạo được có các tính chất vượt trội so với các vật
liệu compozit truyền thống. Với những lý do đề tài tập trung vào “Nghiên cứu
ảnh hưởng của copolime etylen-vinyl axetat ghép axit acrylic (EVAgAA) đến
hình thái cấu trúc và tính chất của vật liệu compozit EVA/silica”.
Các nội dung chủ yếu của đề tài như sau:
1. Chế tạo copolime EVA-g-axit acrylic (EVAgAA).
2. Nghiên cứu các điều kiện chế tạo vật liệu compozit EVA/EVAgAA/SiO2.
3. Nghiên cứu hình thái cấu trúc và tính chất của vật liệu compozit
EVA/EVAgAA/SiO2
4. Nghiên cứu độ bền thời tiết của vật liệu compozit EVA/EVAgAA/SiO2.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Silica
1.1.1. Giới thiệu về SiO2 (silica) [6]

Silic đioxit, thường được gọi là silica, có cấu trúc mạng lưới không
gian 3 chiều, trong đó mỗi nguyên tử oxi nằm ở đỉnh còn Si nằm ở tâm của tứ
diện đều. Silica tinh thể có ba dạng thù hình chính là: thạch anh, triđimit và
cristobalit. Mỗi dạng thù hình này lại có hai dạng: dạng α bền ở nhiệt độ thấp
và dạng

β

bền ở nhiệt độ cao. Ngoài ba dạng thù hình chính trên, silic đioxit

còn tồn tại ở một số dạng phụ khác: dạng ẩn tích, vô định hình. Dưới đây là
sơ đồ biến đổi dạng tinh thể của silic đioxit:

Hình 1.1. Các dạng thù hình của Silic đioxit
Tất cả những dạng tinh thể này đều bao gồm những nhóm tứ diện SiO 4
nối với nhau qua những nguyên tử O chung. Trong tứ diện SiO 4, nguyên tử Si
nằm ở tâm của hình tứ diện, liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử O nằm ở
đỉnh của hình tứ diện. Mỗi nguyên tử O lại liên kết với hai nguyên tử Si nằm
ở hai tứ diện khác nhau. Góc liên kết O-Si-O là 109 o, độ dài liên kết Si-O là
1,61Ao. Tính trung bình trên một nguyên tử Si, có hai nguyên tử O và công
thức kinh nghiệm của silic đioxit là SiO2.

3


Để mô tả cấu trúc các dạng SiO2 tốt nhất là dùng phương pháp ghép các
tứ diện SiO4 lại với nhau qua đỉnh O chung. Sự khác nhau giữa các dạng thù
hình là vị trí tương đối của hai tứ diện SiO 4 hay là sự khác nhau của góc
Si–O– Si.

Cấu trúc của silica là một mạng lưới 3 chiều và các nhóm silanol (SiOH), siloxan (Si-O-Si) được tạo ra trên bề mặt silica. Do có nhóm silanol và
siloxan trên bề mặt nên các hạt silica có khả năng hút nước ngay ở nhiệt độ
phòng và dễ dàng kết tụ [5, 7]. Bề mặt silica được đặc trưng bởi 3 dạng
silanol: silanol đơn (a), silanol liên kết hidro với nhóm bên cạnh (b) và silanol
ghép đôi (c) được mô tả trên hình 1.2.

Hình 1.2. Các dạng liên kết của nhóm Si-O trên bề mặt silica
Các nhóm silanol trên bề mặt hạt silica liền kề nhau tập hợp lại bằng
liên kết hydro và dẫn đến hình thành một khối. Liên kết này giúp cho các hạt
silica tập hợp lại/kết tụ với nhau ngay cả khi bị pha trộn mạnh dù cho không
có phản ứng với polime nền (hình 1.3).

Hình 1.3. Sự kết tụ các hạt silica

4


1.1.2. Các phương pháp chế tạo hạt Silica

1.1.2.1. Phương pháp sol-gel [4,13]
Đây là phương pháp hữu hiệu nhất hiện nay để chế tạo silica dưới dạng
bột hay dạng màng mỏng. Cơ sở của phương pháp này là chuyển các hợp chất
(hidroxit, muối, bazơ) về dạng phân tán cao, sau đó phân hủy dạng phân tán
cao này thu được hạt có kích thước micro hay nano.
Để chế tạo hạt nanosilica, người ta thường sử dụng tetraetyl orthosilicat
(TEOS) vì nó sạch và có tốc độ phản ứng khá chậm. Phương pháp này gồm
các quá trình chính sau:
a. Phản ứng thủy phân với xúc tác axit hoặc bazơ:
Thủy phân các alkoxit để tạo liên kết Si-OH.
+) Xúc tác axit (thường dùng HCl):

+) Xúc tác bazơ (thường dùng NH4OH):

b. Phản ứng polime hóa – ngưng tụ: tiếp theo đó, phân tử trung gian được tạo
thành tiếp tục phản ứng với phân tử ban đầu để tạo ra liên kết Si–O– Si

5


và các phân tử mới được nối với nhau theo phản ứng polime hóa để tạo ra bộ
khung cấu trúc cuối cùng:

RO
RO

OR
Si

OH + HO

Si

RO

OR
OR

RO
→

RO

OR
Si

O

RO

Si

OR + HOH
OR

Phản ứng có thể viết thu gọn như sau:
H+ hoặc OH-

Si(OR)4 + 2H2O

SiO2 + 4ROH

Vì TEOS đặc phản ứng không tốt với H 2O nên nó thường được pha
loãng với cồn tuyệt đối trước khi tiến hành phản ứng thủy phân. Theo thời
gian, phản ứng sẽ liên tục diễn ra, độ nhớt của dung dịch sẽ tăng lên nhờ phản
ứng polime hóa và sau đó hình thành gel rắn ở ngay nhiệt độ thường.
Khối gel này được sấy nhẹ, để tự khô ở nhiệt độ phòng sau đó được
nung từ từ tới nhiệt độ thích hợp. Nếu tiếp tục nung ở nhiệt độ cao sẽ tạo
thành thủy tinh ở trạng thái đông đặc hoàn toàn.
Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến động lực học của quá trình thủy phân
và quá trình kết tinh SiO2 trong đó bao gồm: tỉ lệ nước/silan, chất xúc tác,

nhiệt độ, bản chất của dung môi… Quá trình sol-gel vượt trội hơn phương
pháp trộn cổ điển do có thể điều khiển được một cách nhanh nhạy hình thái
học hoặc tính chất bề mặt của pha vô cơ trong nền polime bằng cách điều
khiển các thông số của phản ứng. Khả năng kém phản ứng của silan sẽ được
6


cải thiện bởi xúc tác axit hoặc bazơ. Xúc tác axit tạo cho sự thủy phân TEOS
xảy ra nhanh hơn và phân thành nhiều nhánh trong cấu trúc polime. Sử dụng
xúc tác bazơ, phản ứng thủy phân silan xảy ra chậm hơn còn phản ứng kết
tinh xảy ra nhanh hơn, do đó thu được hạt silica kết tinh rắn chắc. Khi dùng
xúc tác bazơ thu được hạt silica hình cầu còn khi dùng xúc tác axit, thu được
silica dạng sợi mảnh.
1.1.2.2. Phương pháp ướt [21]
Sục khí CO2 vào dung dịch thủy tinh lỏng:
Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3

+ SiO2 + H2O

Sản phẩm thu được còn lẫn nhiều tạp chất và kích thước hạt tương đối lớn.
SiO2 có hàm lượng không cao (khoảng 70-90%), kích thước hạt khoảng 20-90
µ

m.

1.1.2.3. Phương pháp sương mù [21]
a) Thủy phân SiCl4 trong hơi nước cao áp ở 1000oC:
SiCl4 + 2H2O

→ SiO2 + 4HCl ↑

Sản phẩm thu được có độ phân tán lớn, hàm lượng SiO 2 lên đến 99%, kích
thước hạt nhỏ, 5 ÷ 40

µ

m. Tuy nhiên, do tạo khí HCl nên pH sản phẩm

thường dao động từ 4- 4,5.
b) Tổng hợp nanosilica từ silic clorua nung nóng trong khí quyển oxi theo
phản ứng:
SiCl4 + O2 →

SiO2 + 2Cl2

1.1.3. Tính chất vật lý của silica [6, 9, 10]

Silic đioxit tinh thể nóng chảy ở 1713 oC, sôi ở 2230oC, không tan trong
nước. Trong tự nhiên, silic đioxit tinh thể chủ yếu tồn tại ở dưới dạng khoáng
vật thạch anh, là tinh thể lớn, không màu, trong suốt. Cát là silic đioxit có
7


nhiều tạp chất. Khi nóng chảy, SiO2 chuyển thành chất lỏng không màu, làm
lạnh chất lỏng này ta thu được khối SiO2 vô định hình trong suốt tương tự
thủy tinh.

1.1.4. Tính chất hóa học của silica [6, 9, 10]

Trong các loại axit, SiO2 chỉ tác dụng được với axit HF, người ta lợi

dụng tính chất này để khắc chữ hay tạo hình lên thủy tinh:
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
SiO2 tan trong kiềm hoặc trong muối cacbonat của kim loại kiềm nóng chảy
tạo thành silicat:
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
Khi nung SiO2 với than cốc theo tỉ lệ xác định trong lò điện ở khoảng
2000- 2500oC ta thu được silica cacbua SiC. SiC có cấu trúc tinh thể giống
kim cương, rất cứng và bền, chịu được nhiệt độ cao. Nó được dùng làm
chất mài, vật liệu chịu lửa, chất bán dẫn trong chế tạo compozit và trong
luyện kim.
1.1.5. Tính chất đặc biệt của silica [6, 9, 10, 12, 14, 15, 31, 36, 39]

Bề mặt silica nhẵn và có diện tích lớn, do đó khả năng tiếp xúc vật lý
với polime nền lớn. Silica có thể tồn tại ở nhiều dạng, mỗi dạng thể hiện tính
chất vật lý và hóa học khác nhau. Silica không thể hút nước nếu bề mặt của
nó có các nhóm siloxan (-Si-O-Si), khả năng hút nước của nó chỉ thể hiện khi
bề mặt có các nhóm silanol (Si-OH). Sự có mặt của 2 nhóm này ảnh hưởng
đến tính chất của bề mặt silica và ứng dụng của nó.
Silica kị nước có thể được chuyển thành silica ưa nước bằng phản ứng

8


hydroxyl hóa nhóm siloxan thành silanol. Phản ứng này có thể làm ngược lại,
silica ưa nước có thể chuyển thành silica kị nước bằng phản ứng đề hydroxyl
hóa hoặc đun nóng ở nhiệt độ >300oC. Bề mặt của silica trung bình có 5-6
nhóm silanol trên 1nm2 nên nó có tính ưa nước, các nhóm siloxan còn lại
không tham gia phản ứng.
Các nhóm silanol hoạt động trên bề mặt silica có nhiệm vụ kết tụ các

phần tử lại với nhau. Ban đầu, các hạt silica ghép đôi với nhau nhờ liên kết
hidro để tạo thành dạng kết tụ bậc 1 và sau đó, chúng tiếp tục kết tụ với nhau
bền chặt hơn để tạo thành dạng kết tụ bậc 2.
Khuynh hướng kết tụ của các phần tử silica có thể được minh họa như sau:

Các hạt silica ban đầu

Dạng kết tụ bậc 1

Dạng kết tụ bậc 2

Chính tính ưa nước của nhóm silanol trên bề mặt silica là nhược điểm
làm hạn chế khả năng ứng dụng của silica, do đó cần biến tính silica bằng các
tác nhân hữu cơ. Trong quá trình biến tính, nhóm silanol phản ứng với nhóm
thế của tác nhân biến tính, làm tăng khối lượng của silica. Do đó xảy ra sự
phân hủy dạng kết tụ và xuất hiện dạng đơn của các hạt silica trong silica biến
tính:

9


Dạng kết tụ bậc 2

Dạng kết tụ bậc 1

Dạng đơn hạt

Phản ứng của các nhóm silanol trên bề mặt silica với các hợp chất hữu
cơ đã làm giảm hoặc làm mất đi khả năng hút nước của silica và làm tăng số
lượng các nhóm thế hữu cơ có ái lực lớn với hợp chất hữu cơ trên bề mặt của

silica. Nhờ có các nhóm silanol nên bề mặt của silica có thể phản ứng với hợp
chất silan, halogen của kim loại hoặc phi kim, rượu, các chất có hoạt tính bề
mặt… Sau khi biến tính, mức độ phân tán của silica trong pha hữu cơ, sự bám
dính giữa silica và các phần tử hữu cơ tăng lên, do đó độ bền của các sản
phẩm polime (cao su, chất dẻo…) được cải thiện đáng kể.
1.1.6. Ứng dụng của hạt silica [6, 9, 12, 15]

SiO2 có nhiều ứng dụng trong thực tế. Tùy theo chất lượng cụ thể mà
nó được sử dụng trong công nghiệp và đời sống.
Ứng dụng đầu tiên và lâu đời nhất của bột SiO 2 mịn là làm chất gia
cường hay chất tăng cường trong các sản phẩm chất dẻo như đế giày, các loại
cao su kĩ thuật, dây cáp và các loại lốp. Đưa 20-50% khối lượng bột mịn SiO 2
vào cao su thiên nhiên hay cao su tổng hợp giúp cải thiện độ dai, độ cứng, độ
bền xé của sản phẩm cao su. Khả năng tăng cường của bột mịn SiO 2 cũng
vượt hơn hẳn các chất độn tự nhiên và khác với muội than, nó cho phép tạo ra
những sản phẩm cao su trắng và cao su màu. Với công nghệ dây cáp, bột này
được sử dụng chủ yếu làm vỏ bọc đặc biệt cho các loại cáp dùng ngoài trời,

10


trên cao, độ bền ma sát và độ bền xé lớn của vỏ cáp giúp bảo vệ phần lõi cáp
khỏi mài mòn và va đập.
Trong các sản phẩm nhựa chịu nhiệt, bột mịn SiO 2 được sử dụng như
tác nhân chống trượt để tránh hiện tượng trượt phim trong máy ảnh hay cải
thiện cơ tính của PVC.
Bột mịn SiO2 được dùng làm chất làm trắng trong kem đánh răng bởi
khả năng làm sạch rất tốt mà gần như không gây xước.
Bột SiO2 được ứng dụng phổ biến trong sản xuất sơn và vecni. Nhờ độ
nhấp nhô của bề mặt ở mức độ hiển vi nên ánh sáng không còn phản xạ thẳng

nữa mà bị phân tán.
Trong công nghiệp giấy, bột mịn SiO 2 được sử dụng trong các sản
phẩm giấy đặc biệt (có độ chìm màu lớn và tương phản tốt khi in). Ở đây, hạt
SiO2 đã lấp đầy vào các lỗ xốp trên giấy và tạo ra bề mặt nhẵn.
Ngoài các ứng dụng kể trên, bột mịn SiO 2 còn được ứng dụng làm chất
tăng độ bền kết cấu trong nhựa; trong chất lọc và ổn định bia; trong phân tích
máu…
1.2. Copolime etylen – vinyl axetat (EVA) [8, 11, 18, 19, 20]
1.2.1. Giới thiệu về EVA

Copolime etylen-vinyl axetat (EVA) là một polime mà trong đại phân tử
của nó có các mặt xích vinyl axetat được phân bố ngẫu nhiên dọc theo chiều
dài của các mắt xích etylen với công thức tổng quát (CH 2-CH2)x(CH2CHOCOCH3)y :
*

CH2

CH2 *

n

CH2

* CH

m

O
H3C

11

C

*

O


EVA là sản phẩm đồng trùng hợp của etylen với vinyl axetat, được sản
xuất bằng phương pháp trùng hợp khối hay trùng hợp trong dung dịch. EVA
mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, bền xé, trong suốt, dễ gắn và dán ở nhiệt độ thấp, có
khả năng phối trộn với lượng lớn các chất độn. Phụ thuộc vào hàm lượng
vinyl axetat người ta phân EVA ra làm ba nhóm:
- Nhóm thứ nhất là loại EVA có hàm lượng vinyl axetat thấp (10 – 40%), có
tính chất giống như một số loại cao su. Nó được sản xuất theo công nghệ
đồng trùng hợp khối etylen và vinyl axetat ở áp suất cao và được sử dụng làm
keo dán nóng chảy và các ứng dụng khác. Hiện nay các sản phẩm loại này có
tên thương mại Elvax (Dupont), Ultraten (USI), Bakelit (UCC), Lupolen V
(Basf), Alaton (Dopont), Alkaten (ICI), Mototen (Monsato)…
- Nhóm thứ hai là loại EVA có hàm lượng vinyl axetat gần bằng etylen (45 –
55%). Nó được chế tạo bằng cách đồng trùng hợp etylen và vinyl axetat trong
dung dịch ở áp suất trung bình và được ứng dụng làm các loại cao su đặc biệt.
Một trong số các sản phẩm nổi trội có tên thương mại là Lavapren của hãng
Bayer.
- Nhóm thứ ba với hàm lượng vinyl axetat cao (60 – 90%) là sản phẩm của
quá trình trùng hợp nhũ tương ở áp suất 300 – 1500 psi. EVA loại này là các
nhựa nhiệt dẻo. Một số sản phẩm loại này có tên thương mại là Airplex (Air
Product and Chemiscals, Inc), Vinapas (Wacker), Mowilith và Vinyl
(Motecatini Edison).

1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ EVA ở Việt Nam và trên thế giới [11,

18, 20]
Trong số các polime nhựa nhiệt dẻo được chế tạo từ nguồn nguyên liệu
hóa dầu, EVA là một copolime rất quan trọng. Sản lượng EVA và các sản
phẩm từ EVA trên thế giới ngày càng tăng, chiếm tỉ trọng lớn trong công
nghiệp chất dẻo và cao su tổng hợp. Theo thống kê của Coplast/Abiquim, chỉ

12


tính riêng ở Brazin, trong 2 năm 1999 và 2000, lượng EVA tăng 35% ( từ
37000 tấn lên 50000 tấn). Còn ở Trung Quốc, năm 2000 lượng EVA tiêu thụ
là 335000 tấn.
Ở Việt Nam trong những năm gần đây cũng có một số công trình nghiên
cứu chế tạo vật liệu polime blend PE/EVA, poliamit/EVA, PVC/EVA,
EVA/tro bay của Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hóa học thuộc Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Các công trình
đều tập trung chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ các polime thành
phần, hàm lượng chất tương hợp, chất phụ gia hỗ trợ, quá trình gia công… tới
tính chất và cấu trúc vật liệu polime blend. Công ty Cao su Hà Nội đã sản
xuất được tấm EVA với công nghệ sản xuất của Đài Loan, các sản phẩm từ
EVA có chất lượng tốt, chủng loại phong phú và đáp ứng được một phần nhu
cầu sử dụng của các doanh nghiệp giày dép trong nước và xuất khẩu sang thị
trường Hàn Quốc, Ba Lan. Năm 2002, 2003 doanh thu các sản phẩm từ EVA
mỗi năm tăng 140 % - 150 %, năm 2004 tăng 200 % so với năm 2003. Tính
riêng ở khu vực phía Bắc, nhu cầu sử dụng tấm EVA trong sản xuất giầy dép
khoảng 4000 tấn mỗi năm. Trong đó nhu cầu sử dụng sản phẩm EVA chất
lượng cao có xu hướng tăng mạnh từ 15 % - 30 %. Nhu cầu về tấm EVA trải
sàn cho nhà thi đấu thể thao cũng rất lớn, khoảng 180000 tấn/năm.

1.2.3. Tính chất của EVA [11, 18, 23]
 Tính chất lí học

EVA là một copolime độ giãn dài khi đứt lớn, mềm dẻo, bền xé (bảng 1.1),
trong suốt, dễ gắn dán ở nhiệt độ thấp, có khả năng trộn với một lượng lớn
chất độn, chất phụ gia, bột màu…
Nhiệt độ từ 600C đến 650C là khoảng nhiệt độ làm việc tốt nhất của
EVA. Nhiệt độ bảo quản nhỏ hơn hoặc bằng 2180C, trên nhiệt độ này có thể

13


xảy ra sự đứt mạch đại phân tử EVA, nó không tan trong nước nhưng tan
trong một số dung môi như: xylen, toluen, tetrahyđrofuran, đecalin…
Bảng 1.1. Các tính chất vật lí của EVA
Khối lượng riêng (g/cm3)
Độ dãn dài khi đứt (%)
Độ bến kéo đứt (MPa)
Môđun đàn hồi (GPa)
Độ hút nước (%)
Nhiệt độ phân hủy (0C)

0,94
750
19
0,07
0,10
220

 Tính chất hóa học

EVA bền với các chất như: nước lạnh, nước nóng, dung dịch amoniac 30
%, kém bền với dầu máy, dầu diezen và không bền với dung dịch clorua,
silicon, xăng, axeton, axit sunfuric 40 %, axit nitric 10 %. EVA bị phân hủy
bởi bức xạ tử ngoại và bị phân hủy ở nhiệt độ cao, đầu tiên là quá trình
đeaxetyl hóa, bắt đầu bằng tách axit axetic, sau đó là quá trình đứt mạch
hyđrocacbon.
 Tính chất cơ học

Tính chất cơ học của EVA phụ thuộc vào hàm lượng vinyl axetat trong
EVA.
Khi hàm lượng vinyl axetat tăng, mức độ kết dính EVA giảm, tính dẻo,
khả năng đàn hồi và khả năng hòa tan các dung môi tăng nhưng độ bền với
nước, muối và một số môi trường khác giảm.
Copolime EVA có thể trộn với các chất phụ gia, bột màu với tỷ lệ khá
cao. Điểm nổi bật của EVA là có tính bám dính tốt với nhiều loại chất nền
(giấy, polieste, gỗ…) và cách nhiệt tốt.

14


Độ thẩm thấu của EVA với các chất khí O 2, N2, CO2, hơi ẩm tăng khi
tăng hàm lượng vinyl axetat.
Tính chất của EVA có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi hàm
lượng vinyl axetat. Ví dụ, EVA với hàm lượng vinlyl axetat thấp có nhiều
tính chất giống với một số loại cao su vì có khả năng kéo dãn tốt, rất dễ uốn
và khá đàn hồi. EVA với hàm lượng vinyl axetat cao có khả năng thẩm thấu
khí O2, N2, CO2 hay hơi nước rất tốt.
Sự phân cực của nhóm cacbonyl (C=O) trong vinyl axetat trong EVA
tạo cho nó khả năng kết dính tốt với các chất phân cực như giấy, polieste, gỗ,

lông thú và dễ dàng dính mực khi viết.
EVA có hàm lượng kết tinh thấp nên nhiệt độ nóng chảy của EVA rất
thấp. Nếu tăng hàm lượng vinyl axetat trong EVA thì độ bền kéo đứt, độ
cứng, độ bền nhiệt đều giảm nhưng tỷ trọng, độ bền uốn, độ trong suốt, độ
bám dính lại tăng.
EVA có một số hạn chế như mođun đàn hồi thấp, độ bền kéo đứt thấp,
kém bền nhiệt (dễ bị nhiệt phân thành axit axetic), tính chất che chắn không
cao, không bền với nhiều dung môi hữu cơ… Để khắc phục hạn chế, nâng cao
các tính chất và khả năng sử dụng của EVA, người ta thường phối hợp EVA
với các loại cao su, các loại nhựa nhiệt dẻo PE, PVC, nhựa nhiệt rắn, các
polime có nguồn gốc thiên nhiên có chất tương hợp, chất liên kết, các chất
phụ gia khác hoặc chiếu xạ.
1.2.4. Ứng dụng của EVA [11, 18, 19, 20]

Nhựa EVA được ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống và trong công
nghiệp, nó có thể dùng để chế tạo sản phẩm màng mỏng bằng phương pháp
đùn thổi hay các sản phẩm có kích thước lớn bằng phương pháp đùn ép
khuôn…
 Làm màng phủ

15


EVA được sử dụng làm màng phủ, bao gói. Đặc biệt, do đạt tiêu chuẩn
y tế nên màng EVA được sử dụng làm màng phủ bảo quản đồ ăn, bảo quản
phomat, các vật dụng trong nông nghiệp, găng tay y tế…
 Làm keo dán

Do bám dính tốt và có thể điều chỉnh được hàm lượng vinyl axetat
trong EVA nên có thể dùng EVA làm keo dính nóng chảy, keo cách nhiệt.

 Làm chất hóa dẻo

Do có nhiệt độ nóng chảy thấp, tính mềm dẻo, đàn hồi, khả năng dãn
dài cao nên EVA được sử dụng là hóa chất hóa dẻo để tăng độ mềm dẻo, đàn
hồi, tăng độ bền va đập cho các loại cao su và polime cứng khác.
 Trong ngành giầy dép

EVA với các tính chất nhẹ, đàn hồi, chịu mài mòn, tính chất cơ lí cao…
nên được sử dụng rất nhiều làm đế giữa, đế trong, tấm lót các loại dép xốp…
 Các ứng dụng khác

Làm vật liệu bọc cho dây điện, dây cáp, mặt bàn, đệm ghế, dụng cụ học
tập, làm đồ chơi trẻ em, các ống rỗng, mặt nạ có núm, màng phun, tấm ép,
tấm cách âm, cách điện, cách nhiệt tấm trải sàn và nhiều sản phẩm khác.
EVA là vật liệu polime được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: vật liệu bịt
lọc không thấm nước, bao bì cho mĩ phẩm, thực phẩm...
EVA xốp/bọt được sử dụng làm đệm trong các thiết bị cho các môn thể
thao khác nhau như giày trượt tuyết, quyền anh, võ thuật... Nó thường được
sử dụng như một chất hấp thụ xung kích trong giày thể thao. Nó cũng được
dùng trong công nghiệp quang điện như là một vật liệu đóng gói cho silicon
trong sản xuất các tế bào quang điện. EVA được sử dụng trong chỉnh hình,
ván lướt sóng và sản xuất một số hoa giả.
1.2.5. Vật liệu nanocompozit EVA/silica [18, 19, 20, 23, 28]

Trong số các nhựa nhiệt dẻo tổng hợp, copolime etylen – vinyl axetat

16


(EVA) là một loại polime được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Bên

cạnh những ưu điểm như dai, trong suốt, không độc, có thể bám dính với
nhiều loại vật liệu nền, phối trộn với hàm lượng lớn các chất độn và bột mầu,
giá thành không cao, EVA có một số nhược điểm như mô đun đàn hồi và độ
bền kéo đứt thấp, kém bền với tia tử ngoại, khả năng chống cháy không cao.
Do đó, khả năng ứng dụng của EVA bị hạn chế. Để khắc phục các nhược
điểm của EVA, người ta phối trộn nó với các polime khác như LDPE, HDPE,
PP, PVA hoặc các chất gia cường vô cơ như bột talc, gypsum, than đen, cao
lanh, CaCO3... Sản phẩm sử dụng EVA dưới dạng blend hoặc compozit ngày
càng tăng. Các chất gia cường nói trên thường được sử dụng với hàm lượng
lớn, vì thế làm thay đổi tỷ trọng, độ nhớt, độ trong, cấu trúc của compozit,
đặc biệt gây khó khăn cho quá trình gia công và ảnh hưởng đến tính chất cuối
cùng của sản phẩm. Việc sử dụng các chất phụ gia có kích thước nano (1-100
nm) cho các loại nhựa nhiệt dẻo đang mở ra triển vọng ứng dụng lớn vì chúng
có khả năng tương tác ở cấp độ phân tử, hàm lượng phân tán nhỏ và đem lại
những ưu thế nổi trội về các tính chất cơ lý, độ bền nhiệt, tỷ trọng, độ nhớt, độ
trong, khả năng chống cháy cho sản phẩm.
Gần đây, nghiên cứu sử dụng hạt silica kích thước nano trong nhựa
EVA đã được quan tâm vì những ưu điểm nổi bật của nanosilica như có độ
bền cơ lý cao, khả năng phản xạ tia tử ngoại lớn, rất bền nhiệt, diện tích bề
mặt riêng lớn... Tuy nhiên, do khác nhau về bản chất, cấu tạo hóa học, đặc
trưng bề mặt các hạt nanosilica rất khó tương hợp với EVA và phân tán kém
trong nền EVA. Để tăng cường tương tác, phân tán và bám dính các hạt
nanosilica với EVA cũng như với các polime khác, người ta có các giải pháp
sau: i, biến tính hóa học bề mặt silica bằng các hợp chất hữu cơ hoặc biến tính
vật lý bề mặt silica; ii, biến tính hóa học EVA và iii, sử dụng các chất liên kết
và các chất tương hợp. Nhờ các giải pháp trên, tương tác giữa các hạt

17

nanosilica giảm, tính kỵ nước của hạt nanosilica tăng, hạt nanosilica dễ dàng
phân tán và trộn lẫn với pha nền EVA.
Hiện nay có 3 phương pháp chủ yếu để chế tạo polime nhiệt dẻo/silica
compozit: phương pháp trộn, phương pháp sol-gel và phương pháp trùng hợp tại
chỗ (in-situ). Khi pha silica phân tán trong nền polime với kích thước nanomet
(các hạt silica có 1 chiều nhỏ hơn 100 nm), vật liệu tổ hợp này được gọi là
polime/silica nanocompozit. Trong phương pháp trộn, nói chung chỉ tiến hành
trộn các hạt nanosilica vào polime nền. Trộn các hạt nanosilica với polime nhiệt
dẻo ở trạng thái nóng chảy là phương pháp phổ biến nhất để chế tạo
polime/silica nanocompozit vì hiệu quả, dễ thao tác và có tác dụng bảo vệ môi
trường. Trong phương pháp trộn dung dịch, màng thẩm thấu polime/silica
nanocompozit có thể tạo thành bằng cách trộn – rót trải dung dịch của nanosilica
và polime. Trong phương pháp sol-gel, quá trình hình thành polime/silica
nanocompozit tiến hành tại chỗ trong sự có mặt của tiền polime hoặc đồng thời
trùng hợp monome. Thông thường polime kị nước (như polivinyl alcol,
polivinylaxetat, polimetylmetacrylat, poliamit…) được trộn với dung dịch solgel. Do đó, các polime hữu cơ với các nhóm chức có khả năng tương tác đặc biệt
với hợp chất tạo thành trong quá trình sol-gel, tức là liên kết hydro với các nhóm
silanol còn lại trên bề mặt silica. Nhờ tương tác giữa polime và các nhóm silanol
tạo thành trong quá trình sol-gel, có thể tránh được hiện tượng tách pha và vật
liệu thu được có mức độ đồng thể lớn và trong suốt quang học. Phương pháp
trùng hợp tại chỗ in-situ bao gồm các bước: đầu tiên phân tán các hạt nanosilica
vào monome, sau đó tiến hành trùng hợp monome.
Trên thế giới, chỉ có một vài công trình công bố về chế tạo, nghiên cứu
tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu nanocompozit EVA/silica. Cũng
như các phương pháp được sử dụng để chế tạo vật liệu nanocompozit khác,
người ta sử dụng 3 phương pháp chế tạo vật liệu nanocompozit EVA/silica

18

nanocompozit là: phương pháp sol – gel, phương pháp dung dịch và phương
pháp trộn nóng chảy. J.Kruenatel và cộng sự đã chế tạo màng vật liệu
EVA/silica nanocompozit trên cơ sở EVA và TEOS trong dung môi toluen
[37]. TEOS (5 và 10 % phần khối lượng) được đưa vào dung dịch của EVA
chứa 18 % nhóm vinyl axetat trong toluen, sau đó khuấy hỗn hợp phản ứng ở
70oC trong 30 phút. Cuối cùng, rót và trải dung dịch sau phản ứng trên đĩa
petri để tạo màng vật liệu EVA/silica nanocompozit. Phổ FTIR đã được sử
dụng để nghiên cứu liên kết Si-O trong vật liệu EVA/silica nanocompozit.
Các tác giả cho thấy pic hấp thụ đặc trưng ở 1080 – 1110 cm -1 đã khẳng định
sự có mặt của silan (liên kết Si-O-C) trong vật liệu EVA/silica nanocompozit
là do phản ứng ngưng tụ TEOS trong quá trình chế tạo màng nanocompozit.
Các tính chất lưu biến của vật liệu EVA/silica nanocompozit đã được nghiên
cứu theo cả 2 phương pháp động và tĩnh ở 150 oC. Các tính chất này phụ
thuộc mạnh vào sự phân tán của hạt silica trong nền EVA. Với tốc độ xé –
trượt lớn, độ nhớt của vật liệu EVA/silica giảm đáng kể do mạng cấu trúc bị
phá vỡ. Tăng hàm lượng silan TEOS, cả modun dẻo (E’) và modun
nhớt/modun tổn hao (E’’) của vật liệu EVA/silica nanocompozit đều tăng, do
đó tăng độ bền của EVA. Mức độ phân tán của hạt silica trong nền EVA giảm
khi tăng hàm lượng silan. SiO2 có xu hướng kết tụ làm màng thu được bị mờ
và tạo cấu trúc dị thể trong vật liệu EVA/silica nanocompozit. Màng thẩm
thấu EVA (28 % nhóm VA)/silica nanocompozit đã được chế tạo theo
phương pháp nhiệt đảo pha và các hạt nanosilica được tổng hợp bằng
phương pháp thủy phân TEOS theo cơ chế sol – gel. Các kết quả phân tích
XRD và DSC cho thấy tăng hàm lượng silica, vùng vô định hình sẽ tăng
đáng kể. Khả năng thấm các loại khí CO 2, CH4, O2, N2 của màng thẩm thấu
EVA/silica nanocompozit tăng theo hàm lượng silica. Điều này liên quan
tới sự tăng khả năng khuếch tán và hòa tan các chất khí trong màng thẩm

19

thấu lai tạo. P.Cassagnau đã chế tạo vật liệu EVA/silica nanocompozit bằng
phương pháp trộn nóng chảy. EVA chứa 60 % nhóm VA và bột silica không
xốp (Aerosil) được trộn trong thiết bị trộn nội Haake có 2 roto quay ngược
chiều nhau với tốc độ 50 vòng/phút ở 160 oC trong 10 phút. Ảnh TEM của vật
liệu EVA/Aerosil nanocompozit ở các hàm lượng silica khác nhau được trình
bày trên hình 1.4. Hỗn hợp EVA-silica-xylen cũng đã được tạo thành bằng
cách hòa tan EVA trong xylen ở 50oC. Sau 24 giờ, silica được đưa vào dung
dịch EVA - xylen và khuấy bằng tay ở nhiệt độ phòng.

Hình 1.4. Ảnh TEM của vật liệu EVA/Aerosil nanocompozit ở các hàm lượng
silica khác nhau: (a) Φc = 0,0075 (<Φc), (b) Φc = 0,034 (∼ Φc),
(c) Φc = 0,086 (> Φc)
Bằng phương pháp phân tích giản đồ lưu biến (tiến hành trên thiết bị đo lưu
biến theo chế độ dãn ở các nhiệt độ khác nhau), tác giả đã xác định được hàm
lượng silica tại điểm đầu tạo gel trong vật liệu EVA/silica nanocompozit, Φc =
(3,3 ± 0,1) x 10-2. Sự tồn tại hàm lượng tới hạn này không phụ thuộc vào sự
pha loãng EVA trong xylen. Ảnh TEM của vật liệu EVA/Aerosil
nanocompozit ở các hàm lượng silica khác nhau cho thấy các hạt silica không
tách rời khỏi nhau mà có xu hướng kết tụ thành các đám, nhất là ở hàm lượng
silica lớn, giống như mạng lọc (hình 1.4).
P.Cassagnau và cộng sự đã chế tạo vật liệu EVA/silica nanocompozit với
EVA chứa 28 % nhóm VA và có chỉ số chảy tương ứng là 3, 40 và 420
(EVA28-03, EVA28-40, EVA28-420). Các loại EVA nói trên và bột silica

20


không xốp (Aerosil) được trộn nóng chảy trong thiết bị trộn nội Haake có 2
roto quay ngược chiều nhau với tốc độ 50 vòng/phút ở 160 oC trong 10 phút.

Tất cả vật liệu EVA/Aerosil nanocompozit thu được có sự phân tán khá tốt
của các hạt silica trong nền EVA. Vật liệu EVA/Aerosil nanocompozit có pha
EVA được khâu mạch một phần cũng đã được chế tạo bằng phương pháp trộn
nóng chảy sử dụng chất khâu mạch là dicumyl peoxit, DCP (2 % khối lượng).
Đầu tiên, DCP được trộn với EVA trong thiết bị trộn nội Haake ở 70 oC trong
10 phút. Sau đó bột silica được trộn tiếp với hỗn hợp EVA/DCP ở 100 oC
trong 10 phút để không xảy ra phản ứng khâu mạch EVA. Mạng hóa học của
vật liệu EVA/Aerosil nanocompozit được hình thành trong quá trình khâu
mạch hỗn hợp EVA/DCP/Aerosil ở trạng thái nóng chảy (giữa các tấm khuôn
ở 200oC trong 10 phút). Trong bảng 1.2 là mô đun dẻo của EVA, vật liệu
EVA/16% Aerosil nanocompozit, EVA/DCP/16% Aerosil nanocompozit có
và không khâu mạch. Mô đun dẻo của vật liệu EVA/DCP/Aerosil lớn hơn so
với EVA/Aerosil và EVA ban đầu. Sự gia tăng mô đun dẻo của
EVA/DCP/Aerosil EVA/Aerosil so với EVA liên quan tới cấu trúc không
gian 3 chiều tạo thành bởi cấu trúc silica khi kết tinh hoặc hóa rắn
(solidification) trong nền EVA. Các mẫu EVA/Aerosil khâu mạch bởi DCP
có mô đun dẻo lớn hơn so với mẫu EVA/Aerosil không khâu mạch. Phản ứng
khâu mạch là phản ứng ngẫu nhiên giữa các gốc tự do của EVA sau khi
nguyên tử hydro bị bứt ra khỏi CH2 trong EVA.
Bảng 1.2. Mô đun dẻo của EVA, vật liệu EVA/Aerosil nanocompozit,
EVA/DCP/Aerosil nanocompozit có và không khâu mạch
Mô đun dẻo (Pa)
Loại EVA
Ban đầu

Khâu mạch

21

Có silica

Có silica và khâu
mạch


EVA28-03

1,35 x 104

3,3 x 105

1,7 x 105

6,4 x 105

EVA28-40

1,6 x 103

2,4 x 105

2,5 x 105

7,8 x 105

EVA28-420

2,0 x 101

1,1 x 105

1,6 x 105

6,4 x 105

Các mẫu EVA/Aerosil và EVA/DCP/Aerosil đều có 16 % Aerosil (so
với khối lượng EVA). Độ bền nhiệt, tính chất kéo dãn, đặc biệt là khả năng
chống cháy của vật liệu EVA/silica nanocompozit tăng khi các hạt nanosilica
được biến tính bề mặt. Vật liệu EVA/silica nanocompozit biến tính có chỉ số oxy
giới hạn lớn hơn rất nhiều so với EVA và ở nhiệt độ lớn hơn 600 oC, phần còn lại
ở nanosilica biến tính bề mặt thúc đẩy tạo muội than của vật liệu nanocompozit.
Các tài liệu tổng quan về vật liệu EVA/silica nanocompozit trên thế
giới cho thấy các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào các phương pháp chế tạo
vật liệu [19, 20, 23], chứng minh sự có mặt của silan (liên kết Si-O-C) trong
vật liệu EVA/silica nanocompozit bằng các phương pháp quang phổ, xác định
hình thái cấu trúc của EVA/silica nanocompozit bằng các phương pháp hiển
vi điện tử và chỉ ra xu hướng kết tụ các hạt silica thành các đám trong nền
EVA. Một số tác giả đã nghiên cứu một cách hệ thống về tính chất lưu biến
của vật liệu EVA/silica nanocompozit, nêu rõ vai trò của hạt nanosilica trong
việc tăng modun dẻo (E’) và modun tổn hao (E’’) của vật liệu. Tuy nhiên, các
công trình nghiên cứu chưa đề cập đến việc tăng cường tương tác, phân tán,
bám dính giữa các hạt silica và nền EVA cũng như cải thiện tính chất của
EVA bằng việc sử dụng các chất tương hợp hoặc chất liên kết trong quá trình
chế tạo vật liệu EVA/silica nanocompozit.
Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu công bố đã phản ánh xu
hướng tiếp cận nhanh các vấn đề mới và thời sự liên quan tới các phương
pháp chế tạo và nghiên cứu các đặc trưng, tính chất của nanosilica, vật liệu
22

nanocompozit trên cơ sở một số loại cao su và nhựa nhiệt dẻo gia cường bằng
hạt nanosilica biến tính silan [18]. Tuy nhiên, cho đến nay ở nước ta vẫn chưa
có công trình công bố về chế tạo, nghiên cứu tính chất và hình thái cấu trúc
của vật liệu nanocompozit EVA/silica sử dụng các chất tương hợp.
Tóm tắt những vấn đề trình bày về vật liệu EVA/silica nanocompozit ở trên
có thể nhận thấy khi sử dụng các phương pháp chế tạo vật liệu EVA/silica
nanocompozit bằng phương pháp sol – gel, phương pháp dung dịch và
phương pháp trộn nóng chảy EVA và silica,

trong vật liệu EVA/silica

nanocompozit, các hạt silica có kích thước khá lớn, một vài trăm nanomet,
chúng không tách rời khỏi nhau mà có xu hướng kết tụ thành các đám với
kích thước lên tới một vài hoặc hàng chục micromet, màng bị đục và không
đồng nhất, đặc biệt là ở hàm lượng hạt nanosilica lớn. Một trong những
nguyên nhân quan trọng có thể giải thích các kết quả nêu trên là các tác giả
chưa sử dụng các chất trợ phân tán cho silica, chất liên kết, chất tương hợp
hoặc chất ghép, do đó không cải thiện sự tương tác, sự phân tán các hạt
nanosilica-nền EVA và tính chất của vật liệu EVA/silica nanocompozit không
vượt trội hẳn so với vật liệu compozit EVA/silica truyền thống.
Do mới nghiên cứu về vật liệu EVA/silica nanocompozit nên phần lớn
các công trình mới chỉ sử dụng silica chưa biến tính bề mặt bởi axit béo hoặc
silan hữu cơ nên các hạt silica phân tán không đều, dễ hình thành các khuyết
tật trong vật liệu. Điều này làm cho silica chỉ có vai trò của một chất độn
thuần túy mà không phải là chất gia cường hiệu quả.
Với vật liệu PP/silica nanocompozit, đã có một số tác giả trên thế giới
sử dụng chất tương hợp PP-g-MA để tăng khả năng phân tán, bám dính giữa
nền iPP và các hạt silica cũng như cải thiện tính chất cơ của vật liệu
iPP/silica nanocompozit. Chất tương hợp này có vai trò của chất hoạt động
bề mặt giữa pha polime và pha phân tán silica. Tuy nhiên, với vật liệu

23


EVA/silica nanocompozit chưa thấy công trình nào sử dụng các chất tương
hợp là copolime khối hoặc copolime ghép trên cơ sở EVA hoặc polime tương
tự được ghép vào các nhóm hoạt động như anhydrit maleic hay axit acrylic
(EVA-g-AM, EVA-g-AA). Các công trình nghiên cứu về vật liệu EVA/silica
nanocompozit sử dụng silica biến tính cũng như các chất liên kết, các chất
tương hợp trên cơ sở EVA hoặc polime tương tự được chế tạo trước và tạo
thành trong quá trình chế tạo vật liệu EVA/silica nanocompozit rất ít được
công bố. Chất tương hợp cho EVA và silica như EVA ghép axit acrylic
(EVA-g-AA) có thể chế tạo trước bằng phản ứng ghép AA vào EVA ở trạng
thái nóng chảy có mặt chất khơi mào dicumylpeoxit (DCP) hoặc tạo thành tại
chỗ trong quá trình chế tạo vật liệu EVA/silica nanocompozit bằng phương
pháp trộn nóng chảy EVA, các hạt silica, AA và DCP. Trong hệ vật liệu
EVA/silica, chất tương hợp EVA-g-AA có tác dụng kép: phần EVA của
copolime EVA-g-AA dễ dàng trộn lẫn và phân tán với pha liên tục EVA,
phần AA của copolime EVA-g-AA dễ dàng tương tác với các nhóm OH trên
bề mặt silica. Nhờ các giải pháp trên, hiệu ứng tương tác giữa các hạt silica
giảm, tính kỵ nước của hạt silica tăng, hạt silica dễ dàng phân tán và trộn lẫn
với pha EVA.
Vì vậy chế tạo chất tương hợp EVA-g-AA và tìm điều kiện thích hợp để
chế tạo vật liệu compozit EVA/silica nhằm tăng cường tương tác, phân tán
các hạt nanosilica vào nền EVA cũng như cải thiện tính chất của EVA sử
dụng chất tương hợp EVA-g-AA là nội dung chính của bản luận văn này.

24

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1.

Nguyên liệu và hóa chất

- Axit acrylic (AA) của Trung Quốc có nhiệt độ sôi 140 0C, hệ số chiết quang
1,42, khối lượng riêng 1,051 g/cm3, độ nhớt ở 250C 1,232 cP.
- Hạt SiO2 (silica) dạng bột, có độ tinh khiết 99,8%, kích thước hạt trung bình
12m,, diện tích bề mặt khoảng 175-225 m 2/g (BET), được cung cấp bởi công
ty Sigma-Aldrich (Mỹ).
- Copolime etylen-vinylaxetat (EVA): ở dạng hạt, sản phẩm thương mại của
Hàn Quốc, hàm lượng vinyl axetat 10%, nhiệt độ chảy mềm 95-99 0C, khối
lượng riêng 0,93g/cm3, chỉ số chảy 1,3 g/10 phút (190oC, tải trọng 2,16kg).
- Chất khơi mào dicumyl peoxit (DCP) của hãng Junsei (Nhật Bản). Các dung
môi axeton, etanol (tất cả đều của Trung Quốc) được cất lại trước khi sử
dụng. KOH dạng hạt, tinh khiết do Cộng hòa Séc sản xuất.
2.2.

Chế tạo EVAgAA (EVAg)

Hỗn hợp EVA, AA 0-2% (theo khối lượng của EVA) được chế tạo bằng
phương pháp trộn nóng chảy trong máy trộn nội Haake (Đức) ở nhiệt độ trộn
160oC, thời gian trộn 8 phút, tốc độ quay của roto 50 vòng/phút. Khi kết thúc
phản ứng, ngoài sản phẩm EVAg còn có các monome AA không tham gia
phản ứng và các sản phẩm phụ như poli (axit acrylic) PAA, copolime đồng
25