Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyolefin và ứng dụng trong ngành vật liệu nổ tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

……..….***…………

NGUYỄN TRUNG THÀNH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP
TRÊN CƠ SỞ POLYOLEFIN VÀ ỨNG DỤNG
TRONG NGÀNH VẬT LIỆU NỔ

Chuyên ngành: Hoá hữu cơ
Mã số: 62.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2016


Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học: GS, TS. Nguyễn Văn Khôi

Phản biện 1: GS, TS. Bùi Chương
Phản biện 2: PGS, TS. Trần Đại Lâm
Phản biện 3: GS, TS. Thái Hoàng

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học
viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 2016

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của luận án
- Dây dẫn tín hiệu nổ và thuốc nổ công nghiệp AD1 được sử dụng nhiều trong
khai thác than, khai thác đá, khác thác dầu mỏ... Cấu tạo dây dẫn tín hiệu nổ gồm một
vỏ ống được chế tạo từ tổ hợp vật liệu PE/EVA và PP/PE, bên trong được rắc một lớp
mỏng thuốc hoạt tính (thuốc nổ hexogen). Hiện nay, dây dẫn tín hiệu nổ ở nước ta
chế tạo có một số nhược điểm như: tỷ lệ dập, nứt nhỏ dọc theo dây dẫn cao, độ bám
dính của thuốc dẫn nổ vào dây dẫn kém, có hiện tượng phân lớp giữa lớp vỏ và lớp
lõi sau khi bọc vỏ... Bên cạnh đó, do nhu cầu sử dụng thuốc nổ công nghiệp AD1 là
rất lớn nên nhu cầu về bi nghiền để nghiền, trộn thuốc nổ này là không nhỏ. Bi
nghiền thuốc nổ công nghiệp AD1 hiện nay được gia công bằng gỗ nghiến. Bi gỗ
nghiến có một số nhược điểm như: bị sứt, vỡ trong quá trình nghiền, độ kháng mài
mòn thấp, sự khan hiếm gỗ nghiến do cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng… Tuy dây dẫn
tín hiệu nổ và bi nghiền thuốc nổ AD1 có nhiều nhược điểm nhưng việc nghiên cứu
về 02 sản phẩm này hầu như chưa được đề cập ở Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu
để nâng cao chất lượng của dây dẫn tín hiệu nổ và chế tạo được bi nghiền để thay thế
cho bi gỗ nghiến sử dụng trong nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1 là rất cần
thiết. Đề tài luận án “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyolefin và
ứng dụng trong ngành vật liệu nổ” đã kết hợp giữa nghiên cứu và ứng dụng để giải
quyết nhu cầu cấp thiết của ngành công nghiệp Quốc phòng nên đề tài vừa có ý nghĩa
khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao.

- Luận án đã nghiên cứu 03 tổ hợp vật liệu polyme blend gồm: PE/EVA, PP/PP,
PA/PP. Trong đó, tổ hợp vật liệu PE/EVA, PP/PE dùng mLLDPE làm phụ gia tương
hợp được ứng dụng làm dây dẫn tín hiệu nổ. Tổ hợp vật liệu PA/PP đã được nghiên
cứu ảnh hưởng các phụ gia chống oxy hóa, chống tĩnh điện, khảo sát tỷ trọng, độ mài
mòn, điện trở suất bề mặt... nhằm mục tiêu chế tạo được vật liệu sử dụng làm bi
nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PE/EVA, PP/PE đạt yêu cầu kỹ
thuật làm dây dẫn tín hiệu nổ và khắc phục được các nhược điểm hiện nay.
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PA/PP đạt yêu cầu kỹ thuật làm bi
nghiền thuốc nổ công nghiệp AD1 và khắc phục được các nhược điểm hiện nay của
bi gỗ nghiến.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
- Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của polyme blend
- Xác định tính chất cơ lý của polyme blend đã chế tạo
- Phân tích sự thay đổi khối lượng mẫu theo nhiệt độ (TGA)
- Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu polyme blend bằng chụp ảnh hiển vi
điện tử quét (SEM)
- Phân tích nhiệt lượng vi sai quét (DSC)
- Xác định điện trở suất bề mặt
- Đánh giá độ bền lão hóa oxy hóa nhiệt
- Xác định độ cứng của vật liệu
- Xác định độ mài mòn của vật liệu
- Xác định độ hấp thụ nước của polyme blend
1


- Chế thử dây dẫn tín hiệu nổ và kiểm tra sản phẩm tại Nhà máy Z121. Dây dẫn
tín hiệu nổ được thử nghiệm đánh giá tốc độ nổ, độ nhạy nổ, thử chấn động, thử độ
bền kéo theo QCVN 06:2012/BCT.

- Tiến hành sản xuất bi nghiền và thử nghiệm nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp
AD1 tại Nhà máy Z121.
- Thử nghiệm bi của luận án nghiên cứu để nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp
AD1 và so sánh với bi gỗ nghiến tại Nhà máy Z121.
4. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm các phần chính sau:
- Mở đầu : 2 trang
- Phần kết quả thảo luận: 58 trang
- Phần tổng quan: 48 trang
- Kết luận: 02 trang
- Phần thực nghiệm: 16 trang
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về polyme blend
1.2. Tình hình nghiên cứu về tổ hợp vật liệu trên cơ sở polyolefin
1.3. Một số ứng dụng của tổ hợp vật liệu trên cơ sở polyolefin
CHƯƠNG II. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, thiết bị sử dụng
- LLDPE là sản phẩm của hãng Sumitomo Polyethylene – Nhật Bản.
- EVA là sản phẩm của hãng Taisox – Đài Loan.
- PA6 được sản xuất bởi BASF (Malaysia) SDN BHD- Malaysia.
- PP được sản xuất bởi LyondellBasell (Hàn Quốc).
- mLLDPE là sản phẩm của hãng Mitsui Chemicals, Inc. – Nhật Bản.
- PP-g-MA là sản phẩm của Sigma-Aldrich Co. LLC - Singapo.
- Phụ gia chống tĩnh điện: AEAS 300, Irgastat P18, Antistatic Agent HKD-100.
- Phụ gia chống oxy hóa: Irganox 1010.
- Máy trộn kín Haake, máy ép Toyoseiki, máy ép phun TH130S…
- Thiết bị phân tích nhiệt DSC, TGA...
- Thiết bị đo tính chất cơ học Zwick.
2.2. Phương pháp thực nghiệm
- Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PE/EVA. Nguyên liệu được sấy trong tủ

sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 5 giờ, cân định lượng với hàm lượng xác định,
trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PE,
EVA trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau:
+ Nhiệt độ trộn:
140oC.
+Tốc độ trộn:
40 vòng/ phút.
+ Thời gian trộn:
5 phút.
Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt độ
o
140 C, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu
sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm.
- Chế tạo mẫu polyme blend PE/EVA/mLLDPE. Nguyên liệu được sấy trong tủ
sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 5 giờ, cân định lượng với hàm lượng xác định,
2


trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PE,
EVA, mLLDPE trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau:
- Nhiệt độ trộn:
140oC, 150oC, 160oC.
- Tốc độ trộn:
40 vòng/ phút.
- Thời gian trộn:
5 phút.
Mẫu vật liệu được chế tạo tương tự như trên.
- Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PP/PE và PP/PE/mLLDPE. N
guyên
o

liệu được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 60 C trong thời gian 5 giờ. Cân định lượng hỗn
hợp theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín
Haake. Tiến hành trộn hỗn hợp polyme blend trong máy trộn kín Haake với các thông
số như sau:
- Nhiệt độ trộn:
190oC.
- Tốc độ trộn:
40 vòng/ phút.
- Thời gian trộn:
5 phút.
Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt
độ 180oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản).
Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm.
- Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PA/PP và PA/PP/PP-g-MA. Nguyên liệu
được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 10 giờ. Cân định lượng hỗn
hợp theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy ép phun
TH130S. Tiến hành trộn nóng chảy hỗn hợp polyme PA, PP trong máy máy ép phun
TH130S với 04 vùng nhiệt độ 225oC, 230oC, 245oC, 240oC. Vật liệu sau khi lấy ra
khỏi máy ép phun TH130S nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 220oC, lực ép 15 MPa
trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm
có độ dày 1 ÷ 2 mm.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ & THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu chế tạo polyme blend PE/EVA
3.1.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PE/EVA
3.1.1.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của PE, EVA và polyme blend PE/EVA
Giá trị momen xoắn ổn định của hỗn hợp polyme PE, EVA này nằm trong
khoảng momen xoắn ổn định của EVA và PE. Các kết quả nghiên cứu được thể hiện
trên hình 3.1 và bảng 3.1.

3

Bảng 3.1. Momen xoắn ổn định của polyme blend PE/EVA
Tỷ lệ thành phần PE/EVA
100/0
70/30
50/50
30/70
0/100
Momen xoắn, Nm
15,6
15,8
16,2
17,6
19,1
3.1.1.2. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PE/EVA
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc của độ bền kéo đứt (σ) và độ dãn dài khi đứt (ε) của vật liệu
polyme blend PE/EVA ở các tỷ lệ thành phần khác nhau
Tỷ lệ thành phần
Độ bền kéo đứt σ, MPa
Độ dãn dài khi đứt ε, %
PE/EVA
100/0
25,4
820,0
90/10
23,5
756,1
80/20
20,8

704,0
70/30
17,1
626,3
60/40
15,6
565,8
50/50
10,8
540,3
40/60
11,5
531,0
30/70
12,1
575,6
20/80
12,8
648,9
10/90
13,5
728,3
0/100
15,2
780,0
Kết quả ở cho thấy, giá trị độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của vật liệu polyme
blend PE/EVA nằm ở khoảng giữa hoặc thấp hơn các giá trị này của PE và EVA.
3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng mLLDPE đến khả năng chảy nhớt của
polyme blend PE/EVA

Hình 3.2. Giản đồ phụ thuộc của momen xoắn vào thời gian trộn của polyme blend PE/EVA
với tỷ lỷ lệ mLLDPE khác nhau

Momen xoắn ổn định của mẫu polyme blend PE/EVA (70/30) không sử dụng
mLLDPE là 15,8 Nm, khi cho thêm 4 PKL và 8 PKL mLLDPE giá trị này lần lượt là
16,2 Nm và 17,4 Nm.

4


Bảng 3.3. Gía trị momen xoắn ổn định của polyme blend PE/EVA/mLLDPE
Tỷ lệ PKL (PE/EVA/mLLDPE)
Momen xoắn, Nm
70/30/0
15,8
70/30/2
16,0
70/30/4
16,2
70/30/6
16,7
70/30/8
17,4
70/30/10
17,1
70/30/12
16,6
3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến tính chất cơ lý
của vật liệu polyme blend PE/EVA/mLLDPE
3.1.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ

Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn và Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn và
hàm lượng mLLDPE đến độ bền
hàm lượng mLLDPE đến độ dãn
kéo đứt của vật liệu polyme blend
dài khi đứt của vật liệu polyme
PE/EVA
blend PE/EVA
Kết quả xác định tính chất cơ lý của polyme blend PE/EVA/mLLDPE chế tạo ở nhiệt
độ khác nhau cho thấy, vật liệu blend chế tạo ở nhiệt độ 150oC so với polyme blend
PE/EVA có cùng tỷ lệ ở nhiệt độ 140oC có sự cải thiện độ dãn dài khi đứt và độ bền
kéo đứt. Khi ta tiếp tục tăng nhiệt độ lên 160oC, giá trị độ bền kéo đứt giảm xuống.
3.1.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trộn

Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian trộn đến độ bền kéo đứt của vật liệu
polyme blend PE/EVA/mLLDPE = 70/30/8
Khi thời gian trộn hợp nóng chảy của vật liệu blend PE/EVA/mLLDPE: 70/30/8
ngắn (< 5 phút), vật liệu chưa đạt đến trạng thái cân bằng nóng chảy, độ bền kéo đứt
của vật liệu blend thấp. Khi thời gian trộn đủ lớn, các đại phân tử của các polyme
phân tán đều vào nhau mức độ tương tác với nhau lớn hơn các liên kết vật lý tăng lên.
Mặt khác khả năng cuộn rối do chuyển động nhiệt của chúng tăng, do đó, độ bền kéo
5


đứt của vật liệu tăng lên. Tuy nhiên, khi ta tiếp tục tăng thời gian trộn (>5 phút), độ
bền kéo đứt của vật liệu giảm..
3.1.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ trộn

Hình 3.6. Ảnh hưởng của tốc độ trộn đến độ bền kéo đứt của vật liệu
polyme blend PE/EVA/mLLDPE = 70/30/8

Khi tốc độ trộn tăng từ 30 vòng/phút lên 40 vòng/phút độ bền kéo đứt của vật
liệu tăng lên. Tuy nhiên, nếu ta tiếp tục tăng tốc độ trộn, độ bền kéo đứt của vật liệu
blend lại giảm xuống.
Tốc độ thích hợp trong trường hợp này là 40 vòng/phút.
3.1.4. Nghiên cứu hình thái cấu trúc của vật liệu polyme blend PE/EVA có và không sử
dụng phụ gia tương hợp
Để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia tương hợp tới sự bám dính pha và cấu
trúc của polyme blend PE/EVA, tiến hành chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM). Kết
quả thu được thể hiện trong các hình 3.7a, b

Hình 3.7a. Ảnh SEM của polyme blend Hình 3.7b. Ảnh SEM của polyme blend
PE/EVA (70/30)
PE/EVA/mLLDPE (70/30/8)
Khi không có mặt phụ gia tương hợp, hỗn hợp chỉ được trộn cơ học thuần túy
pha EVA được phân tán trong pha liên tục là PE ở dạng thô và không đồng đều (hình
3.7 a). Trong trường hợp có sử dụng phụ gia tương hợp (hình 3.7 b) polyme blend
PE/EVA có pha phân tán EVA được phân bố đều trong pha liên tục PE dưới dạng các
hạt có kích thước nhỏ và đồng đều hơn.
3.1.5. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu polyme blend PE/EVA có và không sử dụng
phụ gia tương hợp
Để nghiên cứu ảnh hưởng của mLLDPE tới tính chất nhiệt của polyme blend
PE/EVA, sử dụng phương pháp phân tích sự biến đổi khối lượng mẫu theo nhiệt độ
6


(TGA) trong môi trường khí trơ (argon). Hình 3.8 là giản đồ phân tích nhiệt (TGA)
của polyme blend PE/EVA có và không sử dụng phụ gia tương hợp.

Hình 3.8. Giản đồ TGA của mẫu polyme blend
PE/EVA/mLLDPE: 70/30/8 (1) và PE/EVA: 70/30 (2)

Qua giản đồ phân tích nhiệt (TGA) trên cho thấy tốc độ mất khối lượng khác
nhau. Trong trường hợp không sử dụng phụ gia tương hợp tốc độ mất khối lượng,
khối lượng bị mất là lớn hơn. Từ đường cong TG ta thấy khi có sử dụng các tác nhân
trợ tương hợp nhiệt độ bắt đầu phân hủy của vật liệu cao hơn, % khối lượng bị mất ở
các blend này cũng ít hơn so với trường hợp không sử dụng trợ tương hợp. Các đặc
trưng TGA của quá trình nghiên cứu được thể hiện ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Các đặc trưng TGA của polyme blend PE/EVA có
và không sử dụng phụ gia tương hợp
Khối lượng mẫu mất ở các
Nhiệt độ bắt đầu
nhiệt độ khác nhau (%)
Mẫu
phân huỷ mẫu (oC)
350 oC
400 oC
450 oC
PE/EVA: 70/30
PE/EVA/mLLDPE: 70/30/8

271,70
277,67

4,45
2,64

12,86
4,17

77,63
23,64

3.1.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống oxy hóa đến độ bền oxy hóa nhiệt của
polyme blend PE/EVA
Bảng 3.5 thể hiện độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của polyme blend PE/EVA
trước, sau quá trình lão hoá oxy hoá nhiệt.
Bảng 3.5. Độ bền kéo đứt của polyme blend PE/EVA/mLLDPE trước, sau quá trình già nhiệt

Tỷ lệ PKL PE/EVA/mLLDPE/
Irganox 1010
70/30/0/0
70/30/8/0

σ TLH

σ SLH

% còn lại

17,1

13

70/30/8/0,5

23,1
22,8

18,5
19,2

76,02
80,01

70/30/8/1
70/30/8/1,5

22,3
21,2

20,5
19,9

7

84,21
91,93
93,87


Trong đó:

σ TLH : Độ bền kéo đứt trước già nhiệt.
σ SLH : Độ bền kéo đứt sau quá trình già nhiệt.

Bảng 3.6. Độ dãn dài khi đứt của polyme blend PE/EVA/mLLDPE
trước, sau quá trình già nhiệt
Tỷ lệ PKL
PE/EVA/mLLDPE/Irganox 1010

ε TLH

ε SLH

% còn lại

70/30/0/0

626,3

468,7

74,8

70/30/8/0

804,0

659,3

82,0

70/30/8/0,5

796,5

678,1

85,1

70/30/8/1

785,6

708,9

90,2

70/30/8/1,5

768,6

707,8

91,1

Trong đó:

ε TLH: Độ dãn dài khi đứt trước già nhiệt.
ε SLH : Độ dãn dài khi đứt sau quá trình già nhiệt.

Qua bảng 3.5, 3.6, cho thấy các giá trị độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt sau quá
trình già nhiệt của polyme blend PE/EVA khi sử dụng phụ tương hợp mLLDPE cao
hơn so với giá trị này của polyme blend PE/EVA không sử dụng phụ tương hợp. Đặc
biệt, khi có mặt phụ gia chống oxy hóa giá trị độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt sau
quá trình già nhiệt được cải thiện rất nhiều.
3.1.7. Giản đồ DSC của polyme blend PE/EVA và PE/EVA/mLLDPE
Để đánh giá khả năng tương hợp của PE/EVA, PE/EVA/mLLDPE các mẫu
được phân tích nhiệt DSC. Giản đồ DSC của mẫu PE, EVA và polyme blend
PE/EVA (70/30), PE/EVA/mLLDPE (70/30/8) được lần lượt trình bày trên các hình
3.9a, 3.9b, 3.9c và 3.9d.

Hình 3.9b. Giản đồ DSC của EVA

Hình 3.9a. Giản đồ DSC của PE

8


Hình 3.9c. Giản đồ DCS của blend PE/EVA
(70/30)

Hình 3.9d. Giản đồ DSC của polyme blend
PE/EVA/mLLDPE (70/30/8)

Trong trường hợp không sử dụng phụ gia tương hợp (3.9c), PE và EVA chỉ trộn
lẫn cơ học một cách thuần túy, quan sát được 2 pic mạnh thể hiện nhiệt độ nóng chảy
của PE và EVA, điều này thể hiện sự tồn tại của 2 pha riêng rẽ. Khi sử dụng
mLLDPE làm phụ gia tương hợp (hình 3.9d), chỉ còn xuất hiện một pic mạnh ở
112,31oC. Điều này thể hiện rằng liên kết pha đã được cải thiện do mLLDPE đóng
vai trò là tác nhân kết dính 2 pha PE và EVA, nó tạo ra các tương tác vật lý làm tăng
cường sự tương hợp của PE và EVA và cải thiện độ bám dính của 2 pha trong
polyme blend PE/EVA.
3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PP/PE
3.2.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PP/PE
3.2.1.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của PP, PE và polyme blend PP/PE
Trên hình 3.10 là giản đồ momen xoắn- thời gian trộn của PP, PE và hỗn hợp
của hai loại nhựa này. Giản đồ này cho thấy quá trình nóng chảy vật lý của PP, PE và
hỗn hợp của hai loại nhựa này dưới tác dụng của nhiệt độ (theo thời gian momen
xoắn giảm dần cho đến giá trị ổn định). Momen xoắn ổn định của PE là 15,6 Nm cao
hơn so với giá trị này của PP (11,2 Nm) và quá trình chảy của PE nhanh đạt đến cân

bằng hơn so với PP do PE có nhiệt độ chảy mềm thấp hơn. Khi hai polyme chảy hoàn
toàn và trộn đều vào nhau, giá trị momen xoắn gần như không đổi theo thời gian trộn
kể từ khi đạt khoảng 4 phút trở đi.

9


Hình 3.10. Giản đồ momen xoắn- thời gian trộn của PP, PE, polyme blend PP/PE:
80/20, 50/50, 20/80
Bảng 3.7. Momen xoắn ổn định của polyme blend PP/PE
Tỷ lệ thành phần PP/PE
100/0
80/20
50/50
20/80
0/100
Momen xoắn, Nm
11,2
12,2
12,8
14,2
15,6
3.2.1.2. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PP/PE
Bảng 3.8. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của PP, PE và polyme blend PP/PE
Tỷ lệ PKL PP/PE Độ bền kéo đứt σ, MPa Độ dãn dài khi đứt ε, %
100/0
31,9
280,6
90/10
27,1

265,2
80/20
22,8
230,3
70/30
20,3
196,1
60/40
18,4
178,5
50/50
16,1
234,9
40/60
14,6
305,7
30/70
16,2
647,6
20/80
18,5
734,0
10/90
21,2
792,2
0/100
25,4
820,0
Bảng 3.8 thể hiện hiện độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của PP, PE và
polyme blend PP/PE. Độ bền kéo đứt của PP và PE tương ứng là 31,9 MPa và 25,4

MPa, độ dãn dài khi đứt của PP và PE tương ứng là 280,6% và 820%. Trộn hợp nóng
chảy PP, PE với các tỷ lệ khác nhau, nhận được các giá trị độ bền kéo đứt, độ dãn dài
khi đứt khác nhau. Vật liệu thu được không kết hợp được các ưu điểm cả 2 polyme
thành phần.
3.2.2. Nghiên cứu quá trình trộn hợp nóng chảy của vật liệu polyme blend PP/PE có
sử dụng mLLDPE là phụ gia tương hợp

Hình 3.11. Giản đồ momen xoắn – thời gian trộn của
polyme blend PP/PE (80/20), PP/PE/mLLDPE: 80/20/4, 80/20/6
Momen xoắn ổn định của blend PP/PE (80/20) là 12,2 N.m, khi có mặt của 4 và
6 PKL khối lượng mLLDPE giá trị này là 12,6 và 12,9 Nm. Sự có mặt của mLLDPE
đóng vai trò là phụ gia trợ tương hợp làm tăng cường khả năng phân tán giảm sức
10


căng bề mặt ở bề mặt phân pha, tạo ra các tương tác giữa đại phân tử của PP và PE
tạo cho cấu trúc của polyme blend PP/PE chặt chẽ hơn làm cho momen xoắn tăng lên
so với trường hợp không sử dụng mLLDPE.
3.2.3. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PP/PE có sử dụng
mLLDPE làm phụ gia tương hợp
Bảng 3.9. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của polyme blend PP/PE/ mLLDPE
Tỷ lệ PKL
PP/PE/ mLLDPE
80/20/0
80/20/2
80/20/4
80/20/6
80/20/8
80/20/10

Độ bền kéo đứt σ, Mpa

Độ dãn dài khi đứt ε, %

22,8
24,2
26,6
28,7
26,9
25,8

230,3
275,4
347,3
476,0
435,1
402,9

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự có mặt của mLLDPE với tỷ lệ 2, 4, 6 PKL đã
cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của polyme blend PP/PE, khi hàm lượng mLLDPE
đưa vào đủ lớn nó sẽ tự kết tụ với nhau tạo ra pha thứ 3 song song tồn tại cùng 2 pha
PP và PE làm giảm các tương tác giữa pha PP và pha PE, do đó, độ bền kéo đứt và độ
dãn dài khi đứt của polyme blend PP/PE/mLLDPE giảm xuống.
3.2.4. Nghiên cứu độ bền nhiệt của polyme blend PP/PE có và không sử dụng phụ gia
tương hợp

Hình 3.12. Giản đồ TGA của vật liệu polyme blend PP/PE: 80/20 (2)
và PP/PE/mLLDPE: 80/20/6 (1)
Giản đồ phân tích nhiệt (hình 3.12) cho thấy, tốc độ mất khối lượng khác nhau
giữa polyme blend PP/PE và PP/PE/mLLDPE. Trong trường hợp không sử dụng phụ

gia tương hợp tốc độ mất khối lượng, khối lượng bị mất là lớn hơn so với trường hợp
có sử dụng phụ gia tương hợp. Các đặc trưng TGA (nhiệt độ bắt đầu phân hủy mẫu,
phần trăm mất khối lượng ở các nhiệt độ khác nhau) của quá trình nghiên cứu được
thể hiện ở bảng 3.10.

11


Bảng 3.10. Các đặc trưng TGA của polyme blend PP/PE có
và không sử dụng mLLDPE
Khối lượng mẫu mất ở các
Nhiệt độ bắt đầu
nhiệt độ khác nhau (%)
Tỷ lệ PKL
phân huỷ mẫu (oC)
350oC
400oC
450oC
PP/PE: 80/20
324,74
1,82
4,78
53,46
PP/PE/mLLDPE:
326,68
1,56
3,58
51,74
80/20/6
3.2.5. Nghiên cứu hình thái cấu trúc của vật liệu polyme blend PP/PE có và không sử

dụng phụ gia tương hợp

Hình 3.13b. Ảnh SEM của polyme blend
Hình 3.13a. Ảnh SEM của polyme
PP/PE/mLLDPE (80/20/6)
blend PP/PE (80/20)
Qua hình 3.13a, b, có thể nhận thấy sự khác biệt rất lớn về sự bám dính và cấu
trúc của polyme blend PP/PE khi có và không có mặt của mLLDPE. Khi không có
mặt mLLDPE, hỗn hợp chỉ được trộn cơ học thuần túy, pha PE được phân tán trong
pha liên tục là PP ở dạng thô và không đồng đều (hình 3.13a). Trong trường hợp có
sử dụng mLLDPE (hình 3.13b) polyme blend PP/PE có pha phân tán PE được phân
bố đều trong pha liên tục PP dưới dạng các hạt có kích thước nhỏ và đồng đều hơn.
3.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống oxy hóa đến độ bền oxy hóa nhiệt của
polyme blend PP/PE/mLLDPE
3.2.6.1. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PP/PE,
PP/PE/mLLDPE trước và sau 07 ngày già nhiệt ở 70oC
Bảng 3.11. Độ bền kéo đứt của polyme blend PP/PE/mLLDPE trước,
sau quá trình già nhiệt
Tỷ lệ PKL
PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010
80/20/0/0
80/20/6/0

σ TLH

σ SLH

% còn lại

22,8

10,7

80/20/6/0,5

28,7
28,1

15,8
16,9

46,92
55,05

80/20/6/1

27,3

19,7

72,16

80/20/6/1,5

26,8

22,3

83,20

80/20/6/2
80/20/6/2,5

25,3
23,8

22,5
21,7

90,36
91,17

12

60,14


Trong đó:

σ TLH : Độ bền kéo đứt trước già nhiệt.
σ SLH : Độ bền kéo đứt sau quá trình già nhiệt.

Bảng 3.12. Độ dãn dài khi đứt của polyme blend PP/PE/mLLDPE trước,
sau quá trình già nhiệt
Tỷ lệ PKL
PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010
80/20/0/0
80/20/6/0

ε TLH

ε SLH

% còn lại

230,3
476,0

80,5
201,3

34,95
42,28

80/20/6/0,5

468,4

234,9

50,14

80/20/6/1
80/20/6/1,5

451,3
439,6

280,7
321,5

62,20
73,13

80/20/6/2

428,6

345,6

80,63

80/20/6/2,5

401,9

329,7

82,03

Trong đó:

ε TLH: Độ dãn dài khi đứt trước già nhiệt.
ε SLH : Độ dãn dài khi đứt sau quá trình già nhiệt.

Bảng 3.11, 3.12 cho thấy, sử dụng phụ gia tương hợp mLLDPE đã cải thiện được
tính chất cơ lý của polyme blend PP/PE sau quá trình già nhiệt. Đặc biệt, khi có mặt
phụ gia chống oxy hóa độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt sau khi già nhiệt được
cải thiện rất nhiều. Với các tỷ lệ chất chống oxy hóa khác nhau thì khả năng chống
oxy hóa cũng khác nhau.

3.2.6.2. Giản đồ TGA của vật liệu polyme blend PP/PE/mLLDPE và
PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010
Độ bền oxy hóa nhiệt của mẫu được xác định từ giản đồ mất khối lượng theo
nhiệt độ. Hình 3.14 thể hiện giản đồ phân tích nhiệt khối lượng (TGA) của polyme
blend PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010: (80/20/6/2) đường số 1 và polyme blend
PP/PE/mLLDPE (80/20/6) đường số 2. Tốc độ mất khối lượng của 02 mẫu khác
nhau. Ở các nhiệt độ khác nhau, với cùng phụ gia tương hợp mẫu bị mất khối lượng
khác nhau. Kết quả phân tích cho thấy, sự có mặt của Irganox 1010 (2 PKL) làm tăng
đáng kể độ bền nhiệt của vật liệu polyme blend PP/PE. Các đặc trưng TGA của quá
trình nghiên cứu được thể hiện ở bảng 3.13.

Hình 3.14. Giản đồ TGA của mẫu polyme blend
PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010: 80/20/6/2 (1) và PP/PE mLLDPE: 80/20/6 (2)

13


Bảng 3.13. Các đặc trưng TGA của vật liệu
polyme blend PP/PE/mLLDPE và PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010

Mẫu
PP/PE: 80/20
PP/PE/mLLDPE/
Irganox 1010: 80/20/6/2

Nhiệt độ bắt đầu
phân huỷ mẫu (oC)
224,72
261,64

Khối lượng mẫu mất ở
nhiệt độ khác nhau (%)
350oC
400oC
450oC
46,26
68,55
88,48
2,52

5,14

34,72

3.2.7. Giản đồ DSC của vật liệu polyme blend PP/PE có và không sử dụng phụ gia
tương hợp

Hình 3.15b. Giản đồ DSC của PP

Hình 3.15a. Giản đồ DSC của PE

Hình 3.15c. Giản đồ DSC của polyme
Hình 3.15d. Giản đồ DSC của polyme
blend PP/PE (80/20)
blend PP/PE/mLLDPE (80/20/6)
Trường hợp không sử dụng mLLDPE làm tác nhân trợ tương hợp thì PP và PE
chỉ trộn lẫn cơ học một cách thuần túy, có 2 pic mạnh thể hiện nhiệt độ nóng chảy
của PP và PE (hình 3.15c). Pic thể hiện nhiệt độ nóng chảy của PP ở khoảng 170oC
và pic còn lại của PE ở khoảng 112oC. Khi sử dụng mLLDPE (hình 3.15d), chỉ còn
xuất hiện một pic mạnh ở khoảng 152oC, điều này thể hiện mLLDPE đã làm tăng khả

năng tương hợp giữa pha PP và pha PE.
3.3. Nghiên cứu chế tạo vât liệu polyme blend PA/PP
3.3.1. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PA/PP có và không sử dụng
phụ gia tương hợp
3.3.1.1. Nghiên cứu vật liệu polyme blend PA/PP

14


Bảng 3.14. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của PA, PP và polyme blend PA/PP
Tỷ lệ PKL: PA/PP Độ bền kéo đứt σ, MPa Độ dãn dài khi đứt ε, %
100/0
63,4
140,5
90/10
54,6
129,2
80/20
48,7
112,3
70/30
33,9
106,2
60/40
27,5
98,4
50/50
20,2
175,8
40/60

21,7
195,8
30/70
22,1
202,6
20/80
24,6
213,2
10/90
28,9
234,2
0/100
31,9
280,6
Bảng 3.14 thể hiện hiện độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của PA, PP và
polyme blend PA/PP. Độ bền kéo đứt của PA và PP tương ứng là 63,4 MPa và 31,9
MPa, độ dãn dài khi đứt của PA và PP tương ứng là 140,5 và 280,6%. Trong khi trộn
hợp nóng chảy PA và PP thì vật liệu thu được không có các tính chất ưu việt của
polyme thành phần.
3.3.1.2. Nghiên cứu vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Bảng 3.15. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Tỷ lệ PKL
Độ bền kéo đứt σ, Mpa
Độ dãn dài khi đứt ε, %
PA/PP/PP-g-MA
80/20/0
48,7
112,3
80/20/2
49,8

125,4
80/20/4
51,7
165,3
80/20/6
52,9
198,8
80/20/8
53,7
215,6
80/20/10
54,5
246,1
80/20/12
53,2
225,2
Bảng 3.15 cho thấy, sự có mặt của PP-g-MA với các tỷ lệ 2- 10 PKL đã làm
tăng đáng kể tính chất cơ lý của polyme blend PA/PP, khi tỷ lệ này tiếp tục tăng lên
thì tính chất cơ lý của polyme blend PA/PP lại giảm xuống. Điều này có thể được giải
thích, khi sử dụng PP-g-MA trong polyme blend PA/PP xảy ra các tương tác vật lý
(liên kết hydro, tương tác dipol-dipol) và các tương tác hoá học (phản ứng amit hoá,
phản ứng tạo thành nhóm imit) làm cho độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của
polyme blend này tăng lên.

Hình 3.16. Phản ứng tạo liên kết imit giữa PP-g-MA và nhóm amin
3.3.2. Nghiên cứu độ bền nhiệt của polyme blend PA/PP có và không sử dụng phụ gia
tương hợp
15

Hình 3.17 thể hiện giản đồ phân tích nhiệt khối lượng (TGA) của polyme blend
PA/PP/PP-g-MA: (80/20/10) đường số 1 và polyme blend PA/PP(80/20) đường số 2.
Từ giản đồ TGA cho thấy tốc độ mất khối lượng của 02 mẫu khác nhau. Ở các nhiệt
độ khác nhau, với cùng phụ gia tương hợp mẫu bị mất khối lượng khác nhau. Kết quả
phân tích TGA cho thấy, sự có mặt của 10 PKL PP-g-MA làm tăng đáng kể độ bền
nhiệt của vật liệu polyme blend PA/PP. Các đặc trưng TGA của quá trình nghiên cứu
được thể hiện ở bảng 3.16.

Hình 3.17. Giản đồ TGA của mẫu polyme blend PA/PP/PP-g-MA: 80/20/10 (1) và
PA/PP: 80/20 (2)
Bảng 3.16. Các đặc trưng TGA của vật liệu polyme blend PA/PP có
và không sử dụng PP-g-MA
Khối lượng mẫu mất ở các nhiệt
Nhiệt độ bắt đầu
độ khác nhau (%)
Mẫu
phân huỷ mẫu (oC)
o
350 C
400oC
450oC
PA/PP: 80/20
318,60
2,50
29,64
81,60
PA/PP/PP-g-MA:
329,50
1,40
16,50

60,80
80/20/10
3.3.3. Nghiên cứu hình thái cấu trúc của vật liệu polyme blend PA/PP có và không sử
dụng phụ gia tương hợp

Hình 3.18a. Ảnh SEM của polyme
blend PA/PP (80/20)

Hình 3.18b. Ảnh SEM của polyme
blend PA/PP/PP-g-MA (80/20/10)
Qua hình 3.18a, b, có thể nhận thấy sự khác biệt rất lớn về sự bám dính và cấu
trúc của polyme blend PA/PP khi có và không có mặt của PP-g-MA đóng vai trò là
phụ gia tương hợp. Khi không có PP-g-MA (hỗn hợp PA, PP chỉ được trộn cơ học
thuần tuý; hình 3.18a) pha phân tán PP được phân bố trong pha liên tục PA dưới dạng
16


các hạt thô và không đồng đều. Khi sử dụng PP-g-MA (hình 3.18b), polyme blend
PA/PP có pha phân tán PP được phân bố trong pha liên tục PA dưới dạng các hạt có
kích thước nhỏ và đồng đều hơn.
3.3.4. Giản đồ DSC của polyme blend PA/PP có và không sử dụng phụ gia tương hợp

Hình 3.19a. Giản đồ DSC của PA

Hình 3.19b. Giản đồ DSC của PP

Hình 3.19d. Giản đồ DSC của polyme
Hình 3.19c. Giản đồ DSC của polyme
blend PA/PP/PP-g-MA (80/20/10)
blend PA/PP (80/20)

Không sử dụng PP-g-MA làm tác nhân trợ tương hợp cho blend PA/PP (hình
3.19c), xuất hiện 2 pic mạnh thể hiện nhiệt độ nóng chảy của PP và PA. Pic thể hiện
nhiệt độ nóng chảy của PP ở khoảng 155oC và pic còn lại của PA ở khoảng 220oC.
Khi sử dụng PP-g-MA (hình 3.19d), chỉ còn xuất hiện một pic mạnh ở khoảng 195oC.
Điều này thể hiện rằng liên kết pha đã được cải thiện do PP-g-MA đóng vai trò là tác
nhân kết dính 2 pha PA và PP làm giảm sức căng bề mặt, tương tác tại bề mặt phân
chia pha tăng lên làm cho PP và PA có khả năng tương hợp với tốt với nhau.

Độ hấp thụ nước (%)

3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của PP-g-MA tới khả năng hấp thụ nước
của polyme blend PA/PP
2.1
1.8
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0

A/B: 80/20
A/B/C: 80/20/10

5

10

15

20

25

30

Thời gian ngâm (ngày)

Hình 3.20. Sự thay đổi độ hấp thụ nước của polyme blend PA/PP/PP-g-MA
(A: PA, B: PP, C: PP-g-MA)
17


Hình 3.20 cho thấy trong 5 ngày đầu độ hấp thụ nước của polyme blend
PA/PP/PP-g-MA cao hơn độ hấp thụ nước của polyme blend PA/PP không sử dụng
chất tương hợp. Trong những khoảng thời gian tiếp theo, độ hấp thụ nước của polyme
blend PA/PP/PP-g-MA nhỏ hơn so với độ hấp thụ nước của polyme blend PA/PPA
không sử dụng chất tương hợp.
3.3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống tĩnh điện đến điện trở suất bề mặt của
vật liệu polyme blend PA/PP
3.3.6.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống tĩnh điện đến điện trở suất bề mặt
của vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của phụ gia chống tĩnh điện
đến điện trở suất bề mặt của vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Điện trở suất bề mặt (Ω)
Hàm lượng
phụ gia chống tĩnh điện (PKL)
AEAS 300
HKD-100
Irgastat P18

0
1,15.1014
1,15.1014
1,15.1014
1
7,93.1012
1,62.1013
2,51.1012
2
4,26.1010
3,26.1011
1,24.1010
3
4,11.1010
3,05.1011
1,13.1010
4
4,04.1010
2,93.1011
1,05.1010
Khi tăng hàm lượng phụ gia chống tĩnh điện lên 2 PKL thì điện trở suất bề mặt
giảm xuống, điều này có thể được giải thích, do sự có phụ gia chống tĩnh điện đã hình
thành ra cơ chế chống tĩnh điện cho polyme blend PA/PP/PP-g-MA, các nhóm phân
cực trong phụ gia chống tĩnh điện hút ẩm trong không khí và chuyển ẩm từ bề mặt
polyme blend vào trong phụ gia chống tĩnh điện. Đường dịch chuyển điện tích của
phụ gia chống tĩnh điện trong polyme blend được tạo ra bởi pha liên tục hình thành từ
phụ gia chống tĩnh điện, kết quả là làm tiêu tán điện tích tĩnh. Tuy nhiên, khi hàm
lượng phụ gia chống tĩnh điện lớn hơn 2 PKL thì điện trở suất thay đổi không nhiều
có thể là do khi hàm lượng phụ gia chống tĩnh điện đạt khoảng 2 PKL đã đủ hình
thành pha liên tục trong nên polyme blend, tiếp tục tăng hàm lượng phụ gia chống

tĩnh điện thì giá trị điện trở suất bề mặt sẽ ít thay đổi.
3.3.6.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến điện trở suất bề mặt của vật liệu
polyme blend PA/PP/PP-g-MA.
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của thời gian đến điện trở suất bề mặt của vật liệu
polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Loại phụ gia chống tĩnh điện
TT Thời điểm kiểm tra
AEAS 300
HKD-100
Irgastat P18
10
11
1.
Ban đầu
4,26.10
3,26.10
1,24.1010
2.
Sau 15 ngày
6,27.1010
6,26.1011
4,52.1010
3.
Sau 30 ngày
7,54.1010
7,68.1011
5,28.1010
4.
Sau 45 ngày
8,06.1010

8,61.1011
6,42.1010
5.
Sau 60 ngày
9,02.1010
9,29.1011
7,02.1010
6.
Sau 90 ngày
9,93.1011
0,63.1012
9,09.1010
Bảng 3.18 cho thấy hiệu quả duy trì khả năng chống tĩnh điện sau 90 ngày của
polyme blend PA/PP/PP-g-MA sử dụng các phụ gia chống tĩnh điện khác nhau là
khác nhau. Đối với trường hợp sử phụ gia Irgastat P18 hiệu quả duy trì khả năng
18


chống tĩnh điện là lớn nhất, điều này được giả thích là do nó có khối lượng phân tử
lớn, cấu trúc phân tử cồng kềnh nhất nên khả năng thẩm thấu ra bề mặt là nhỏ nhất.
3.3.6.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống tĩnh điện đến tính chất cơ lý của
vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Bảng 3.19. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của polyme blend
PA/PP/PP-g-MA với các tỷ lệ phụ gia chống tĩnh điện khác nhau
Tỷ lệ PKL
Độ bền kéo đứt Độ dãn dài khi đứt
PA/PP/PP-g-MA/Irgastat P18
σ, MPa
ε, %
80/20/10/0

54,5
246,1
80/20/10/1
54,2
237,2
80/20/10/2
53,7
221,5
80/20/10/3
53,1
210,7
80/20/10/4
52,0
182,5
Bảng 3.19 cho thấy, sự có mặt của phụ gia chống tĩnh điện Irgastat P18 với các
tỷ lệ 1- 4 PKL đã không làm thay đổi nhiều độ bền kéo đứt của polyme blend
PA/PP/PP-g-MA, trong khi đó độ dãn dài khi đứt của blend lại giảm xuống nhiều.
3.3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống oxy hóa đến độ bền oxy hóa nhiệt của
vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Bảng 3.20. Độ bền kéo đứt của polyme blend PA/PP/PP-g-MA trước, sau quá trình gìa nhiệt

Tỷ lệ PKL
PA/PP/PP-g-MA/Irganox 1010
80/20/0/0
80/20/10/0
80/20/10/0,5
80/20/10/1
80/20/10/1,5

σ TLH

σ SLH

% còn lại

48,7

31,3

54,5
54,1
53,5

39,2
41,2
43,1

64,27
71,93
76,15
80,56

52,8

45,9

86,93

80/20/10/2
50,3

44,3
88,17
Trong đó:
σ TLH : Độ bền kéo đứt trước già nhiệt.
σ SLH : Độ bền kéo đứt sau quá trình già nhiệt.
Bảng 3.21. Độ dãn dài khi đứt của polyme blend PA/PP/PP-g-MA trước,
sau quá trình già nhiệt
Tỷ lệ PKL
PA/PP/PP-g-MA/Irganox 1010

ε TLH

ε SLH

% còn lại

80/20/0/0

112,3

65,4

58,2

80/20/10/0

246,1

153,3

62,3

80/20/10/0,5

237,2

161,5

68,1

80/20/10/1

229,3

172,7

75,4

80/20/10/1,5

221,5

173,2

78,2

80/20/10/2

195,7

157,3

80,4

19


Trong đó:

ε TLH: Độ dãn dài khi đứt trước già nhiệt.
ε SLH : Độ dãn dài khi đứt sau quá trình già nhiệt.

Qua bảng 3.20, 3.21, cho thấy giá trị độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt sau quá
trình già nhiệt của polyme blend PA/PP khi sử dụng phụ tương hợp PP-g-MA cao
hơn so với giá trị này của polyme blend PA/PP không sử dụng phụ tương hợp. Bên
cạnh đó, việc sử dụng phụ gia chống oxy hóa Irganox 1010 đã cải thiện đáng kể độ
bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của tổ hợp vật liệu PA/PP/PP-g-MA sau quá trình già
nhiệt. Nếu tiếp tục tăng hàm lượng chất chống oxy hóa thì các tính chất cơ lý khảo sát
lại giảm đi nhiều.
3.3.8. Nghiên cứu độ cứng và độ mài mòn của vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA
Bảng 3.22. Tỷ trọng, độ cứng, độ mài mòn của vật liệu nghiên cứu
Độ cứng
Độ mài mòn
Loại vật liệu
Tỷ trọng
TT
(Shore D) (cm3/1,61km)
1. Gỗ nghiến
1,07
65

1,35
2. PP
0,92
58
1,03
3. PA
1,12
78
0,65
4. PA/PP/PP-g-MA(80/20/10)
1,08
69
0,88
PA/PP/PP-g-MA
5. /Irgastat P18/Irganox 1010
1,07
66
0,76
(80/20/10/2/1,5)
Bảng 3.22 cho thấy tỷ trọng, độ cứng của polyme blend PA/PP/PP-gMA/Irgastat P18/Irganox 1010 tương đương với tỷ trọng, độ cứng của gỗ nghiến,
trong khi đó độ mài mòn thấp hơn gỗ nghiến hiện đang sử dụng làm bi nghiền thuốc
nổ tại Nhà máy Z121.
III.4. Thử nghiệm sản phẩm nghiên cứu trong điều kiện thực tế sản xuất
III.4.1. Thử nghiệm nghiền, trộn thuốc nổ TNT, thuốc nổ công nghiệp AD1
Bảng 3.23. Kết quả thử nghiệm bi sau 116 giờ nghiền, trộn thuốc nổ AD1
Hạng mục
Gía trị ban
Sau
Sau
Sau

kiểm tra
đầu
25 giờ
50 giờ
116 giờ
1. Khối lượng bi, g/viên
135
134,7
134,5
134
2. Kích thước, mm
60- 60,3
60- 60,2
59,9-60,2
59,8-60,1
Kiểm tra toàn
3.
200
199,5
bộ lượng bi, kg
Bảng 3.24. Bảng so sánh hiệu quả nghiền, trộn thuốc nổ AD1 của bi gỗ nghiến
và bi polyme blend

TT

TT
1
2
3
4

Chỉ tiêu kỹ thuật

Sử dụng bi gỗ
nghiến

Sử dụng bi polyme
blend

75-85

85-94

85-93

90-98

7-9

3-5

0,66

0,063

Nghiền NH4NO3 (thời gian 25
phút), Lọt sàng số 16, %
Nghiền hỗn hợp thuốc nổ AD1
(thời gian nghiền 20 phút),
Lọt sàng số 16, %

Thời gian tháo liệu (lấy sản phẩm
thuốc nổ AD1 sau nghiền), Phút
Độ bền mài mòn (tỷ lệ hao hụt), kg
bi/tấn thuốc nổ
20


Kết quả thử nghiệm sau 116 giờ nghiền, trộn thuốc nổ AD1 và nghiền 05 mẻ
(mỗi mẻ 200kg) thuốc nổ TNT:
- Đảm bảo tuyệt đối an toàn trong quá trình nghiền, trộn
- Không có viên bi nào bị sứt, vỡ phải loại bỏ
- Đối với việc nghiền thuốc nổ TNT theo quy trình công nghệ hiện hành, đảm
bảo an toàn, đạt yêu kỹ thuật.
- Kiểm tra kích thước ống thuốc, khối lượng, mật độ, khả năng kích nổ, truyền
nổ: Đạt yêu cầu kỹ thuật.
Bảng 3.23, 3.24 cho thấy độ bền mài mòn của bi polyme blend PA/PP thấp hơn
nhiều so với bi gỗ nghiến, hiệu quả nghiền cao hơn, thời gian tháo liệu ít hơn so với
sử dụng bi gỗ nghiến.
Bảng 3.25 thể hiện kích thước cỡ hạt của NH4NO3 và hỗn hợp thuốc nổ công
nghiệp AD1 được nghiền, trộn theo quy trình hiện hành của Nhà máy Z121. Kết quả
cho thấy, hỗn hợp thuốc nổ công nghiệp AD1 sau nghiền lọt sàng 16#/cm2 đạt ≥ 90 %
(theo quy định hỗn hợp thuốc nổ AD1 sau nghiền lọt sàng 16#/cm2 đạt ≥ 85 %).
Bảng 3.25. Kích thước hạt NH4NO3 và kích thước hỗn hợp AD1
(nghiền, trộn 155 mẻ tương ứng 116 giờ)
Cỡ hạt lọt sàng số 16 (%)
Nhiệt độ
Độ ẩm
Nhiệt độ
TT Mẻ
o

NH4NO3 Hỗn hợp AD1 thuốc (oC)
môi trường ( C)
(%)
số
1.
1
25
84
85
91
38,8
2.
2
25
85
85,5
92
39
3.
3
26
83
88
97
40
4.
4
26
83
91

98
41
5.
5
26
80
90
93
41
6.
6
26
80
90,5
95
40,5
7.
7
26
80,5
91
95
40
8.
8
26,5
80
89
93
39

9.
9
26
75
89
93
39
10.
10
26
73
87
91
37
11.
11
25,5
72
85
90
36
12.
12
25
78
85
91
38
13.
13

25
77
85
91
39
14.
14
25
81
86
91
39
15.
15
25
81
88
92
38
16.
16
26
82
85
92
38,5
17.
17
26
83

85,5
93
39
18.
18
25
83
85
94
39,6
19.
19
25
83
87
97
40
20.
20
26,5
78
87
96,5
41,8
21.
21
26,5
78
90
98

41
22.
22
26,5
78,5
89
97
40,5
23.
23
26,5
78,5
88
97
41,5
24.
24
26,5
78
88
95
41
3.4.2. Thử nghiệm chế tạo dây dẫn tín hiệu nổ
3.4.2.1. Kết quả thử nghiệm dây dẫn tín hiệu nổ sau khi chế tạo
21


Bảng 3.26. Bảng so sánh kết quả thử nghiệm sản phẩm luận án nghiên cứu và sản
phẩm hiện đang sản xuất tại Nhà máy Z121
Sản phẩm của Sản phẩm của

Thông số kiểm tra
ĐVT
TT
Nhà máy Z121
luận án
1 Đường kính ngoài
mm
3 ± 0,1
3 ± 0,1
2 Tốc độ nổ
m/s
1.815,5
1.827,6
3 Độ nhạy nổ
Đạt yêu cầu
Đạt yêu cầu
4 Khả năng chịu lực
N
199
238
5 Khả năng chịu chấn động (*) m/s
1.795,2
1.801,8
((*): Sau khi thử chấn động, mang các mẫu đi kiểm tra tốc độ nổ)
Bảng 3.26 cho thấy, dây dẫn tín hiệu nổ do đề tài luận án nghiên cứu đạt các yêu cầu
kỹ thuật theo QCVN 06:2012/BCT (Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về dây dẫn tín hiệu nổ).
Kết quả cũng cho thấy, độ bền kéo đứt của dây dẫn tín hiệu nổ do luận án nghiên cứu cao
hơn giá trị này của dây dẫn tín hiệu nổ hiện Nhà máy Z121 đang sản xuất.
3.4.2.2. Kết quả thử nghiệm đánh giá độ ổn định của dây dẫn tín hiệu nổ
Bảng 3.27. Kết quả thử nghiệm độ ổn định sản phẩm của Nhà máy Z121

Thông số kiểm tra
Khả năng
Khả năng
Tốc độ nổ,
Độ nhạy
chịu lực,
chịu chấn
m/s
nổ
Thời gian
N
động, m/s (*)
Ban đầu
1.815,5
Đạt yêu cầu
199
1.795,2
Sau 01 tháng
1.810,2
Đạt yêu cầu
198
1.789,1
Sau 02 tháng
1.798,3
Đạt yêu cầu
196
1.775,2
Sau 03 tháng
1.781,6
Đạt yêu cầu

195
1.764,3
Sau 04 tháng
1.775,1
Đạt yêu cầu
191
1.730,8
Sau 05 tháng
1.768,4
Đạt yêu cầu
186
1.705,1
Sau 06 tháng
1.756,8
Đạt yêu cầu
183
1.654,2
((*) Sau khi thử chấn động, mang các mẫu đi kiểm tra tốc độ nổ)
Bảng 3.28. Kết quả thử nghiệm độ ổn định sản phẩm của luận án nghiên cứu
Thông số kiểm tra
Khả năng
Khả năng
Tốc độ nổ,
Độ nhạy
chịu lực,
chịu chấn
m/s
nổ
Thời gian
N

động, m/s (*)
Ban đầu
1.827,6
Đạt yêu cầu
238
1.801,8
Sau 01 tháng
1.821,2
Đạt yêu cầu
238
1.798,6
Sau 02 tháng
1.816,5
Đạt yêu cầu
236
1.795,1
Sau 03 tháng
1.808,7
Đạt yêu cầu
235
1.784,6
Sau 04 tháng
1.796,3
Đạt yêu cầu
233
1.773,7
Sau 05 tháng
1.785,4
Đạt yêu cầu
232

1.764,6
Sau 06 tháng
1.779,8
Đạt yêu cầu
230
1.749,5
((*) Sau khi thử chấn động, mang các mẫu đi kiểm tra tốc độ nổ)
Bảng 3.27, 3.28 cho thấy, các thông số kỹ thuật của dây dẫn tín hiệu nổ do luận
án nghiên cứu ổn định hơn dây dẫn tín hiệu nổ hiện Nhà máy Z121 đang sản xuất.

22


KẾT LUẬN CHUNG
1. Đã khẳng định được vai trò của mLLDPE là phụ gia tương hợp cho tổ hợp vật liệu
polyolefin PE/EVA, PP/PE. Đối với polyme blend PE/EVA (70/30) tỷ lệ mLLDPE
thích hợp là 8 PKL, polyme blend PP/PE (80/20) tỷ lệ mLLDPE thích hợp là 6 PKL.
Sử dụng mLLDPE làm phụ gia tương hợp trong quá trình trộn hợp nóng chảy cho tổ
hợp vật liệu polyolefin PE/EVA, PP/PE đã làm tăng sự bám dính pha, cấu trúc của tổ
hợp vật liệu chặt chẽ hơn, cải thiện được một số tính chất cơ học, độ bền nhiệt, độ
bền oxy hoá nhiệt so với tổ hợp vật liệu không sử dụng phụ gia tương hợp.
2. Điều kiện thích hợp để chế tạo polyme blend PE/EVA/mLLDPE (70/30/8) ở trạng
thái nóng chảy trên máy trộn kín Haake là nhiệt độ trộn 150oC, tốc độ trộn 40
vòng/phút, thời gian trộn 5 phút. Điều kiện thích hợp để chế tạo polyme blend
PP/PE/mLLDPE (80/20/6) ở trạng thái nóng chảy trên máy trộn kín Haake là nhiệt độ
trộn 190oC, tốc độ trộn 40 vòng/phút, thời gian trộn 5 phút. Điều kiện thích hợp để
chế tạo polyme blend PA/PP/PP-g-MA (80/20/10) ở trạng thái nóng chảy trên máy ép
phun là nhiệt độ vùng 1: 225oC, vùng 2: 230oC, vùng 3: 245oC, vùng 4: 240oC.
3. Phụ gia chống oxy hóa Irganox 1010 đã cải thiện độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi
đứt của polyme blend PE/EVA/mLLDPE, PP/PE/mLLDPE và PA/PP/PP-g-MA sau

khi già nhiệt, trong môi trường không khí đối lưu. Tỷ lệ phụ gia chống oxy hóa
Irganox 1010 sử dụng 1 PKL, 2PKL, 1,5 PKL là thích hợp tương ứng cho polyme
blend PE/EVA/mLLDPE (70/30/8), PP/PE/mLLDPE (80/20/6) và PA/PP/PP-g-MA
(80/20/10).
4. Đối với polyme blend PA/PP (80/20), tỷ lệ PP-g-MA sử dụng làm phụ gia tương
hợp thích hợp là 10 PKL. Sử dụng phụ gia tương hợp PP-g-MA trong quá trình trộn
hợp nóng chảy polyme PA/PP đã làm tăng sự bám dính pha, cấu trúc của polyme
blend PA/PP chặt chẽ hơn, cải thiện được tính chất cơ học, độ bền nhiệt, độ bền oxy
hoá nhiệt.
5. Phụ gia chống tĩnh điện đã cải thiện điện trở suất bề mặt của polyme blend
PA/PP/PP-g-MA. Tỷ lệ phụ gia chống tĩnh điện Irgastat P18 là 2PKL thích hợp cho
polyme blend PA/PP/PP-g-MA (80/20/10).
6. Kết quả thử nghiệm sử dụng tổ hợp vật liệu polyme blend PE/EVA/mLLDPE
(70/30/8) và PP/PE/mLLDPE (80/20/6) để chế tạo dây dẫn tín hiệu nổ bước đầu đã
thu được kết quả tốt, đạt yêu cầu kỹ thuật làm dây dẫn tín hiệu nổ.
7. Kết quả thử nghiệm cho thấy bi nghiền chế tạo từ vật liệu polyme blend PA/PP/PPg-MA (có sử dụng phụ gia chống tĩnh điện, chống oxy hóa), đường kính Φ50 mm,
Φ60 mm là thích hợp để nghiền thuốc nổ TNT và nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp
AD1 tại Nhà máy Z121- Bộ Quốc phòng. Đối với việc sử dụng bi nghiền chế tạo từ
vật liệu polyme blend PA/PP/ PP-g-MA của đề tài nghiên cứu đã làm tăng hiệu quả
nghiền, trộn, tăng năng suất lao động, giảm độc hại cho công nhân, góp phần bảo vệ
môi trường…

23