Nghiên cứu khả năng chống chảy và độ bền cơ học của vật liệu tổ hợp HDPE EVA có sử dụng nhựa HDPE tái sinh và một số phụ gia

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

NGUYỄN THỊ CHINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG CHÁY
VÀ ĐỘ BỀN CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP HDPE/EVA
CÓ SỬ DỤNG NHỰA HDPE TÁI SINH VÀ M ỘT SỐ PHỤ GIA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

HÀ NỘI – 2018


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

NGUYỄN THỊ CHINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG CHÁY
VÀ ĐỘ BỀN CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP HDPE/EVA
CÓ SỬ DỤNG NHỰA HDPE TÁI SINH VÀ M ỘT SỐ PHỤ GIA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Cán bộ hướng dẫn

TS. Nguyễn Vũ Giang

HÀ NỘI – 2018


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc
tới TS. Nguyễn Vũ Giang thầy đã định hướng cho em trong tư
duy khoa học, tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong thời gian thực hiện khóa luận.
Em xin chân thành cám ơn các anh chị đang công tác tại
Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình chỉ
bảo, giúp đỡ và hỗ trợ em rất nhiều trong thời gian nghiên cứu
khoa học tại đây.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh ủng
hộ và là chỗ dựa tinh thần cho em trong suốt thời gian qua.
Trong quá trình thực hiện khoá luận mặc dù đã hết sức cố
gắng, nhưng chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót.Vì
vậy em rất mong nhận được góp ý của thầy cô để bài khóa luận
của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày…. tháng 5 năm 2018
SINH VIÊN

Nguyễn Thị Chinh


CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

EBS

Ethylene bis stearamide

EVA

Etylen-vinylaxetat

HDPE

High-density polyethylene (Polyetylen tỷ trọng
cao)

HEgsB

HDPE nguyên sinh+ HDPE tái sinh/EVA gypsum
biến tính có sử dụng các chất phụ gia.

HEgsP

HDPE nguyên sinh+ HDPE tái sinh/EVA gypsum và
các chất phụ gia.

HEsgO

HDPE nguyên sinh+ HDPE tái sinh/EVA gypsum.

IR

Phổ hồng ngoại.

PC

Polyme compozit.


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Một số sản phẩn nhựa HDPE được dùng tái chế .............................. 8
Hình 1.2: Một số sản phẩm được làm từ HDPE tái sinh .................................. 9
Hình 1.3: Phản ứng đồng trùng hợp tạo EVA................................................... 9
Hình 1.4: Cấu trúc hóa học của EBS .............................................................. 11
Hình 1.5: Cá tại các kênh đầm sát bãi thải của DAP chết nổi trắng ............... 17
Hình 2.1: Mẫu do tính chất cơ học.................................................................. 26
Hình 2.2: Mẫu được cắt và đánh dấu theo tiêu chuẩn UL-94HB ................... 27
Hình 3.1: Phổ IR của gypsum và gypsum BT bởi 4% EBS ........................... 29
Hình 3.2: Giản đồ momen xoắn của các mẫu compozit HEgsB, HEgsP và
HEgsO tại 7 %kl gypsum................................................................................ 30
Hình 3.3: Độ bền kéo đứt của vật liệu compozit HDPE/EVA/gypsum tại các
hàm lượng gypsum khác nhau ........................................................................ 32
Hình 3.4: Độ cứng của mẫu HEgsB, HEgsP và HEgsO ở các hàm lượng
gypsum khác nhau........................................................................................... 35
Hình 3.5: Đường TG của các mẫu vật liệu HDPE/EVA/gypsum................... 38
Hình 3.6: Đường DTG của các mẫu vật liệu HDPE/EVA/gypsum................ 40


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hoá học của gypsum phế thải từ nhà máy DAP
Đình Vũ - Hải Phòng ...................................................................... 14
Bảng 1.2. Thành phần các kim loại của gypsum phế thải từ nhà máy
DAP Đình Vũ- Hải Phòng .............................................................. 15

Bảng 2: Bảng tóm tắt thành phần vật liệu compozit, ký hiệu mẫu ở các
hàm lượng gypsum và gypsum biến tính khác nhau ...................... 24
Bảng 3.1. Momen xoắn cân bằng của vật liệu compozit tại hàm
lượng gypsum khác nhau ................................................................ 31
Bảng 3.2: Độ dãn dài khi đứt của vật liệu compozit HDPE/EVA/gypsum .... 33
Bảng 3.3: Mô đun đàn hồi của vật liệu HEgsB, HEgsP và HEgsO tại các
hàm lượng gypsum khác nhau ........................................................ 34
Bảng 3.4. Khả năng chống cháy của vật liệu compozit HEgsO tại các
hàm lượng gypsum khác nhau theo phương pháp cháy ngang
UL-94 .............................................................................................. 36
Bảng 3.5: Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng gypsum đến thời gian tắt
cháy của vật liệu HEgsB và HEgsP theo phương pháp cháy
đứng UL-94..................................................................................... 37


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

..................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 2
5. Điểm mới của đề tài..................................................................................... 2
PHẦN 2: NỘI DUNG...................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 4
1.1. Tìm hiểu về polyme compozit (PC) ........................................................ 4
1.1.1.Khái niệm ................................................................................................. 4
1.1.2.Thành phần............................................................................................... 4

1.1.3.Phân loại................................................................................................... 4
1.1.4.Tính chất................................................................................................... 5
1.1.5.Chất độn (cốt)........................................................................................... 6
1.1.6.Ứng dụng.................................................................................................. 6
1.2. Nhựa nền HDPE, EVA và tổ hợp HDPE/EVA...................................... 7
1.2.1. Tìm hiểu về nhựa HDPE ........................................................................ 7
1.2.2. Copolyme etylen vinyl axetat (EVA) ..................................................... 9
1.2.3. Vật liệu tổ hợp HDPE/EVA ................................................................. 10
1.3. Tìm hiểu về ethylene bis stearamide (EBS .......................................... 11
1.3.1.Cấu tạo, hình thái cấu trúc của EBS....................................................... 11
1.3.2.Ứng dụng của EBS................................................................................. 12
1.4. Tổng quan về gypsum ............................................................................ 12
1.4.1. Gypsum tự nhiên ................................................................................... 12
1.4.2.Gypsum phế thải .................................................................................... 13


1.4.3.Thực trạng và tác động của gypsum phế thải đến môi trường............... 15
1.5. Nghiên cứu khả năng chống cháy của vật liệu .................................... 17
1.5.1. Nguyên lý ngăn cản quá trình chống cháy............................................ 18
1.5.2. Phân loại các hợp chất chống cháy cho nhựa ....................................... 19
1.6. Tình hình nghiên cứu vật liệu compozit HDPE/EVA/gypsum .......... 20
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................... 23
2.1. Nguyên liệu và hóa chất......................................................................... 23
2.2. Chế tạo vật liệu ....................................................................................... 23
2.2.1.Xử lý gypsum phế thải ........................................................................... 23
2.2.2.Biến tính hạt gypsum bằng EBS ............................................................ 23
2.2.3.Chế tạo vật liệu polyme compozit HDPE/EVA/gypsum....................... 24
2.3. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu .................................................... 25
2.3.1.Phương pháp lưu biến trạng thái nóng chảy .......................................... 25
2.3.2.Phương pháp xác định tính chất cơ học ................................................. 25

2.3.3.Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourri (FT-IR) .................................... 26
2.3.4.Xác định khả năng chống cháy .............................................................. 26
2.3.5. Tính chất nhiệt trọng lượng (TGA)....................................................... 28
2.3.6. Độ cứng ...................................................................... . 28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 29
3.1. Phổ hồng ngoại(IR) ................................................................................ 29
3.2. Khả năng chảy nhớt của vật liệu compozit HDPE/EVA/gypsum ..... 30
3.3. Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp HDPE/EVA/gypsum. ............... 31
3.3.1. Độ bền kéo đứt ...................................................................................... 31
3.3.2. Độ dãn dài khi đứt................................................................................. 33
3.3.3. Mô đun đàn hồi ..................................................................................... 34
3.4. Độ cứng.................................................................................................... 35
3.5. Khả năng chống cháy của vật liệu compozitHDPE/EVA/gypsum .... 36


3.6. Tính chất nhiệt của vật liệu polyme compozit HDPE/EVA/gypsum 38
KẾT LUẬN .................................................................................................... 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42


MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài
Ngày nay, vật liệu composite được ứng dụng rộng rãi trong
rất nhiều lĩnh vực cả về khoa học và đời sống. Việc nghiên cứu và
chế tạo thành công nhiều loại vật liệu tổ hợp với chất gia cường,
với nhiều tính chất đang mở ra nhiều triển vọng mới trong lĩnh
vực khoa học và công nghệ vật liệu. Để đáp ứng những yêu cầu
ngày càng khắt khe của các ngành công nghiệp như công nghệ chế
tạo máy, thiết bị, kỹ thuật điện, dầu khí… đòi hỏi các nhà khoa
học phải luôn nghiên cứu, tìm tòi, phát hiện các loại vật liệu mới

với tính chất mới.
Vật liệu composite đã và đang thu hút sự quan tâm của các
nhà khoa học trên thế giới và trong nước. Polyme compozit (PC)
là một loại nhựa nhiệt dẻo. Trong đó, HDPE có nhiều ưu điểm nổ
bật như giá thành tương đ ối rẻ, không độc hại trong quá trình gia
công. Đặc biệt HDPE là nhựa nhiệt dẻo nên có khả năng tái sinh,
do đó rất thân thiện với môi trường.
Tuy nhiên, vật liệu này rất dễ cháy nên tôi nghiên cứu ảnh
hưởng của HDPE tái sinh đến khả năng chống cháy và độ bền cơ
học của HDPE/EVA có sử dụng một số chất phụ gia. Nhằm cải
thiện độ bền, tính chất cơ học và khả năng chống cháy của
HDPE/EVA cũng như giảm giá thành của sản phẩm khi ứng dụng
trong một số lĩnh vực kỹ thuật.

1


2.Mục đích nghiên cứu


Chế tạo vật liệu tổ hợp HDPE + HDPE tái sinh/EVA có mặt

gypsum và một số chất phụ gia chống cháy ứng dụng trong một số
lĩnh vực kỹ thuật.
3.Nội dung nghiên cứu
 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng HDPE tái sinh đến độ
bền cơ học của tổ hợp vật liệu HDPE/EVA.


Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia đến tính

chất đến tính chất cơ học và khả năng chống cháy của vật liệu.


Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu tổ hợp HDPE/EVA có s ử

dụng HDPE tái sinh và gypsum biến tính và không biến tính.
4.Phương pháp nghiên cứu


Xác định tính chất cơ học của vật liệu trên thiết bị kéo đa

năng Zwick (Cộng hòa LB Đức) theo tiêu chuẩn ASTM D638 tại
Viện Kỹ thuật nhiệt đới.
 Xác định cấu trúc của vật liệu bằng ph ổ hồng ngoại biến
đổi chuỗi Fourier (FT-IR) và ảnh hiển vi điện tử quét (SEM).


Xác định khả năng chống cháy theo tiêu chuẩn UL -94 Mỹ

trên thiết bị chống cháy tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới.


Xác định ảnh hưởng của gypsum và phụ gia tới mô men

xoắn nóng chảy củ a vật liệu.
5.Điểm mới của đề tài


Điểm mới của đề tài là sử dụng HDPE tái sinh và gypsum

phế thải từ nhà máy DAP Đình Vũ (Hải Phòng) để chế tạo vật liệu
tổ hợp HDPE+ HDPE tái sinh/EVA/gypsum có mặt phụ gia chông
cháy ứng dụng trong một số lĩnh vực kỹ thuật. Bên cạnh đó, để cải


thiện khả năng phân tán trong nhựa nền, gypsum được biến tính
bởi chất hoạt động bề mặt ethylene bis stearamide (EBS).


PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.Tìm hiểu về polyme compozit (PC)
1.1.1.Khái niệm
Vật liệu PC là loại vật liệu tổ hợp được tạo nên bởi hai hay
nhiều cấu tử khác nhau nhằm tạo ra một vật liệu mới có tính chất
đặc biệt mà cấu tử ban đầu không có [10,11].
1.1.2.Thành phần
Vật liệu PC phổ biến gồm 2 thành phần chính: polyme nền
(pha liên tục) và chất gia cường (pha gián đoạn hay chất độn).
1.1.3.Phân loại
1.1.3.1.Polyme nền
Polyme nền có vai trò liên kết các vật liệu gia cường ở trạng
thái phân tán rời rạc trong pha nền (ở dạng liên tục) . Bảo vệ chất
gia cường khỏi sự tấn công của môi trường, hóa chất....


Nền nhựa nhiệt rắn

Có cấu trúc mạch thẳng hoặc rắn, t hường ở dạng lỏng. Sản

phẩm khi đóng rắn chuyển sang cấu trúc mạng lưới không gian ba
chiều có tính chất bất thuận nghịch không nóng chảy không hòa
tan. Nền polyme nhựa nhiệt rắn có tính chất ổn định hóa học và
khả năng chống cháy dung môi tốt .
Một số loại nhựa nhiệt rắn phổ biến nhất: polyeste không no,
nhựa epoxy, nhựa phenolic, nhựa vinyl, nhựa polyuretan, nhựa
polyimit...[10,21].


Nền nhựa nhiệt dẻo

Có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch nhánh và tồn tại ở trạng
thái tinh thể, bán tinh thể hoặc vô định hình . Có một số ưu điểm


như: tính chất cơ lý của vật liệu nền tốt hơn, không cần qua giai
đoạn đóng rắn, dễ gia công và tạo hình tạo khối sản phẩm. Ngoài
ra do nhựa nhiệt dẻo có tính chất thuận nghịch nên có thể tái sử
dụng. Tuy nhiên thì khả năng chịu dung môi, khả năng chịu nhiệt
của nhựa nhiệt dẻo lại không tốt bằng nhựa nhiệt rắn . Để khắc
phục cần cho thêm chất độn hoặc phụ gia.
Một số loại nhựa nhiệt dẻo thông dụn g như: polyetylen (PE),
polypropylen (PP), polyamit (PA), polystyren (PS)...[17].
1.1.3.2. Chất gia cường
Chất gia cường có vai trò: chịu tải trọng (như chịu ma sát
mài mòn, chịu va đập), tạo độ cứng, độ bền, ổn định nhiệt....[2 ]
Dựa vào hình dạng của chất gia cường mà được phân loại
như sau:
 Vật liệu dạng hạt: được dùng để cải thiện một số tính chất
của vật liệu PC như: giảm sự co ngót của vật liệu, làm vật liệu có

khả năng chịu nhiệt và chịu mài mòn tốt hơn.
Một số loại vật liệu dạng hạt thường hay được sử dụng: than
đen kỹ thuật, than đen hoạt tính, BaSO

4

, CaSO 4 , CaCO 3 , vẩy

mica, vẩy kim loại, silica, đất sét, cao lanh, bột gỗ....
 Vật liệu dạng sợi
Có tính năng cơ lý cao hơn dạng hạt .
Một số loại vật liệu gia cường dạng hạt thông dụng như : sợi
tự nhiên (sơ dừa, xơ tre, bông, sợi lanh...) hoặc sợi nhân tạo (sợi
vải, sợi polyamit, sợi t hủy tinh, sợi cacbon...) [12,17].
1.1.4.Tính chất
Vật liệu PC gồm có những tính chất chung như: độ bền cơ
học cao, bền ở nhiệt độ cao, chịu lạnh tốt, cách điện và cách nhiệt


tốt, có khối lượng riêng tương đối nhỏ , khả năng chịu tác động từ
môi trường, hóa chất cao, thời gian sử dụng lâu, gia công dễ dàng,
dễ tạo hình tạo khối....
Tuy nhiên dễ rạn nứt và chịu hóa chất kém, ở nhiệt độ cao bị
bay hơi, khả năng phối trộn với các loại nhựa khác kém , độ bóng
kém. Nhưng nếu phối trộn với các loại nhựa khác hay bổ sung
thêm chất độn có thể đạt tính năng ưu việt hơn [11-13].
1.1.5.Chất độn (cốt)
Chất độn có vai trò chịu ứng suất tập trung vì chất độn
thường có tính cơ lý cao hơn nhựa. Là chất được cho thêm vào vật
liệu PC để làm tăng đặc tính của vật liệu như:



Tăng tính cơ học, khả năng kết dính, chịu dung môi, hóa

chất, chống oxi hóa, chống lão hóa tốt hơn, và các tác động từ
ngoại cảnh...
P hân tán vào nhựa tốt.
D ễ tạo đúc khuân, tạo hình, tạo khối .
 Cải thiện tính năng bề mặt vật liệu (giảm bọt khí do nhựa có
độ nhớt cao).
T iết kiệm chi phí sản xuất.
T ăng khả năng chịu va đập, chịu nhiệt và chịu mài mòn .
Tùy theo mục đích của sản phẩm mà chất độn đươc thêm vào
có thể là dạng hạt hay dạng sợi [13].
1.1.6.Ứng dụng
Vật liệu PC có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực nhờ có tính trội của nó nhờ độ bền cơ học và tính cách điện
tốt. Nó được sử dụng trong công nghiệp điện tử để làm vật liệu
cách điện như: sản xuất công tắc cầu chì của tivi, tụ điện, thân lõi


cuộn dây biến thế, dùng làm các bộ phận của máy điện thoại , chế
tạo thân máy, giá đỡ....
Nhờ có tính quang học tố t, độ bền nhiệt cao nó được dùn g để
chế tạo đèn chiếu sáng, ống chiếu sang, gương phản xạ , gương lồi,
đĩa quang, đĩa CD....
Và một số đồ dùng trong y tế như cốc, chén, đĩa, khay thiết
bị bảo quản dược phẩm, máy móc phẫu thuật... là những vật liệu
cần được khử trùng ở nhiệt độ cao hay trong dung dịch sát trùng
[12,19].

1.2.Nhựa nền HDPE, EVA và tổ hợp HDPE/EVA
1.2.1. Tìm hiểu về nhựa HDPE
1.2.1.1. Hình thái cấu trúc của HDPE
HDPE (polyetylen tỷ trọng cao): HDPE có dạng mạch thẳng
dài với hàm lượng kết tinh (74 -95%) và độ bền kéo cao. HDPE là
sản phẩm của quá trình trùng hợp phân etylen có mặt các chất xúc
tác như: crom/ silica, chất xúc tác Ziengler -Natta hoặc chất xúc
tác metallocene tùy thuộc vào chất xúc tác và điều kiện phản ứng.
o

Nhựa nhiệt dẻo này có nhiệt độ nóng chảy: 130-135 C, tỷ trọng:
3

0,941-0,965g/cm [31].
1.2.1.2. Tính chất
N hựa HDPE là loại nhựa có độ bền kháng hóa chất cao,
không bị ăn mòn, không bị rỉ sét.
C ó khả năng chịu va đập và áp lực tốt .
D ễ uốn dẻo và chịu biến dạng dưới loại tải cao.


Không phản ứng với các dung dịch như: axit đậm đặc,

kiềm muối, kể cả mưa axit...




Không bị lão hóa dưới tác động của tia cực tím từ ánh

sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào.
 Khi bị tác dụng dưới ngọn lửa, khó bắt lửa, nó chỉ mềm đi
và biến dạng. Chịu uốn lệch rất tốt và có sức chịu biến dạng
o

dưới loại tải cao. Nhiệt độ bắt lửa của nhựa HDPE là 327 C [31].
HDPE tái sinh: là hạt nhựa được tái chế từ các sản phẩm
nhựa HDPE như: can nhựa, đồ dùng gia dụng, ống phục vụ cho
ngành bưu điện cáp quang, ống thoát nước, vv... [17].

Hình 1.1: Một số sản phẩn nhựa HDPE được dùng tái chế
Hạt nhựa HDPE sau khi tái sinh được dùng sản xuất túi, bao
bì, can nhựa và các sản phẩm từ môi trường. Các sản phẩm của hạt
nhựa tái sinh HDPE vẫn giữ được những đặc tính của nhựa HDPE
như có tuổi thọ cao, không bị gỉ và không bị ăn mòn bởi các loại
muối và axit. Nó vừa giúp các doanh nghiệp giảm giá thành cho
sản phẩm mà không làm mất đi tính chất của vật liệu vừa có tác
dụng giúp bảo vệ môi trường [22].


Hình 1.2: Một số sản phẩm được làm từ HDPE tái sinh
1.2.2. Copolyme etylen vinyl axetat (EVA)
1.2.2.1. Cấu tạo, hình thái cấu trúc của co polyme etylen vinyl
axetat
Copolyme etylen vinyl axetat (EVA) là sản phẩm của phản
ứng đồng trùng hợp vinyl axetat và các monome etylen, được sản
xuất bằng phương pháp trùng hợp khối hoặc trùng hợp trong dung
dịch. Ở nhiệt độ 50-80

o

C, áp suất 2-8 Mpa, hàm lượng vinyl

axetat từ 9-42% về khối lượng. Phân tử EVA c ó các mắt xích
vinyl axetat được phân bố ngẫu nhiên theo chiều dài của các mắt
xích etylen.

Hình 1.3: Phản ứng đồng trùng hợp tạo EVA
EVA mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, trong suốt, không thấm nước,
khả năng chống vết nứt cao, nóng chảy dính và khả năng chống


bức xạ của tia cực tím. Ngoài ra, EVA còn có khả năng phối trộn
với một lượng lớn các chất độn... .
EVA có một số tính chất tương tự như nhựa cao su và nhựa
vinyl. Nó cạnh tranh hai loại nhựa này trong nhiều ứng dụng điện
[20,21].
1.2.2.2. Tính chất EVA
o

Khoảng nhiệt độ làm việc tốt nhất của EVA là từ -60 C đến
o

65 C. Nhiệt độ bảo quản

o

218 C, lớn hơn nhiệt độ này có thể xảy

ra sự đứt đại mạch phân tử. EVA tan trong một số dung môi hữu

cơ như: xilen, toluen, decanlin, tetrahydrofuran.... EVA có tỷ
trọng khoảng 0,93-0.96g/cm

3

phụ thuộc vào hàm lượng nhóm VA

trong phân tử. Độ dãn dài khi đứt trong khoảng 700 -1300% và độ
bền kéo trong khoảng 6-29 MPa.
EVA thường bền với các chất như: ozon, nước lạnh, nước
nóng, dung dịch axit loãng, kiểm, rượu, chất béo, chất tẩy rửa.
Kém bền với dầu diezen, dầu máy và không bền trong các dung
dịch clorua, hidrocacbon thơm, silicon, axeton, xăng, axit vô cơ
đặc. Độ thẩm thấu của EVA với các chất khí N

2,

O 2 , CO 2 , hơi

ẩm tăng khi hàm lượng VA [21].
1.2.3. Vật liệu tổ hợp HDPE/EVA
Trong tất cả các loại PE, HDPE có nhiều tính chất phù hợp
có thể tương hộ tốt với EVA như: có khả năng trộn với nhiều phụ
gia, mềm dẻo, bền với thời tiết, nhiệt độ nóng chảy tương đối cao
khó bắt lửa.... Do vậy, HDPE kết hợp với EVA có thể khắc phục
được hạn chế của mỗi polyme thành phần, tăng khả năng gia công
do hiệu ứng giảm độ nhớt nóng chảy, góp phần làm tăng tính chất
cơ học như tăng độ mềm dẻo, độ dai và khả năng chống cháy,

chống lão hóa, cũng như chống nứt và các tác động bên ngoài của
môi trường.
Vật liệu tổ hợp HDPE/EVA đã được ứng dụng rộng rãi trong
khá nhiều lĩnh vực khác nhau như giao thông vận tải, nuôi trồng
thủy hải sản công nghiệp, nông nghiệp, khai thác mỏ, hóa dầu,
môi trường vệ sinh kỹ thuật...
Trong lĩnh vực chế tạo vật liệu polyme c ompozit sử dụng
một số chất độn, EVA có độ phân cực cao HDPE sẽ hỗ trợ phân
tán của chất độn vào vật liệu tốt hơn mà không làm mất đi tính
chất của nó. Do vậy khi chế tạo các vật liệu polyme compozit
thường sử dụng thêm chất độn để cải thiện một số tính chất của nó
[18].
1.3.Tìm hiểu về ethylene bis stearamide (EBS)
1.3.1.Cấu tạo, hình thái cấu trúc của EBS
EBS là một hợp chất hữu cơ có công thức hóa học:
C 3 8 H 7 6 N 2 O 2 .Chất rắn màu trắng và có độc tính thấp. Hợp chất này
là sản phẩm của phản ứng ethylenediamine và axit stearic.

Hình 1.4: Cấu trúc hóa học của EBS


1.3.2.Ứng dụng của EBS
EBS được sử dụng rộng rãi trong chế biến nhựa như là chất
bôi trơn, nhờ có khả năng tương thích tốt đối với hầu hết các loại
nhựa:
G iảm các vết nứt, cải thiện độ sáng bóng của sản phẩm.
C hống dính bề mặt, chống tĩnh điện tốt.


Hỗ trợ phân tán đồng đều hơn các th ành phần phụ gia

khác như: màu, chất độn... vào nhựa.
G iảm ma sát dòng chảy, giúp bảo vệ các thiết bị khỏi ăn
mòn, và cải thiện năng suất.


Chống chịu thời tiết, và cải thiện khả năng chịu nhiệt của

sợi polyamide, polyester [29,30].
1.4.Tổng quan về gypsum
1.4.1. Gypsum tự nhiên
Gypsum tự nhiên hay còn có tên gọi canxi sun fat (thạch cao)
là một hợp chất vô cơ, có công thức hóa học CaSO 4 .2H 2 O. Chất
rắn màu trắng, xám hoặc hung, không tan trong nước. Tồn tại ở
dạng muối kết tủa bền, được tìm thấy trong đá vôi và có mặt hầu
hết trên trái đất [14].
Thạch cao tự nhiên được khai thác từ mỏ dưới dạng các tảng
như đá vôi. Rồi được đem nung trong lò giống như nung vôi. Tuy
nhiên, thì cấu trúc canxisunfat không bị phân hủy mà chỉ có phản
ứng loại bỏ nước kết tinh [17].
CaSO4.2H2O → CaSO4.1/2H2O + 3/2 H2O.

Quá trình đóng rắn của thạch cao chính là quá trình Hidrat hóa, tạo tinh
thể Hydrat
Một số đặc tính của gypsum:


3

K hối lượng riêng: 2,31 -2,33 g/cm .

Đ ộ cứng Mohs 1,5 -2.
C hiết suất 1,522.
T an ít trong nước.


Khó tan trong axit loãng nhưng độ tan lại tăng trong axit

đặc do có khả năng tạo phức chất.
Một số các tác dụng của gypsum tự nhiên: thạch cao được sử
dụng rộng rãi trong đời sống và sự phát triển của con người như:
 Trong y tế; dùng làm thực phẩm, thuốc trong y học , sử
dụng làm vật liệu bó bột định hình...
T rong nông nghiệp: sử dụng để cải tạo đ ất bùn nhão...


Trong vật liệu xây dựng nhờ đặc tính cách nhiệt, chịu

tiếng ồn, chịu nước, bền, đẹp, rẻ.... được xem là vật liệu truyền
thống thân thiện con người.


Trong công nghiệp nhựa: Nó được dùng phổ biến trong

nhựa nhiệt dẻo do có các đặc tính như: màu trắng, độ bền chịu hóa
chất, bền chịu nhiệt.... đặc biệt do có tỷ khối lớn nên gypsum
được ứng dụng trong chế tạo vật liệu polyme compozit để làm
giảm độ co ngót, chịu va dập, cải thiện độ bóng cho sản phẩm
[10,14].
1.4.2.Gypsum phế thải
Gypsum

phế thải là sản phẩn phụ của quá trình sản xuất

phân lân. Ở nước ta, sản xuất phân lân theo quy trình hòa tan
quặng apatit được làm giàu trong dung dịch axit sunfuric dư theo
phản ứng hóa học như sau [18]:
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 3H3PO4 +

5CaCO4.2H2O + HF


Theo quy trình này, gypsum phế thải được tạo ở dạng kết
tủa, sau đó được lọc tách và chuyển ra bãi thải. Qua phân tích
thành phần gypsum cho thấy có tới 75% CaSO 4 .2H 2 O, ngoài ra là
H 2 O, H 2 SO 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 , P 2 O 5 và các chất khác chiếm 25%.
Được xác định bằng phương pháp ASS tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm
KH&CN Việt Nam (bảng 1.2). Thành phần hóa học của gypsum
phế thải từ nhà máy DAP Đình Vũ được xác định bằng phương
pháp ICP tại trường Khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội, kết quả
được trình bày trên bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần hoá học của gypsum phế thải từ nhà máy
DAP Đình Vũ- Hải Phòng
Hợp chất với

Hàm lượng

oxy

(%kl)

-2

45 – 50

CaO

35 – 40

CO2

0,8 – 1

Al2O3

0,5 – 1

Fe2O3

1,2 – 1,5

MgO

0,98 – 1,1

SiO2

8 – 15

MnO

0,4 – 0,5

P2O5

0,15 – 1

Chất đen

2–5

SO4


Bảng 1.2. Thành phần các kim loại của gypsum phế thải từ nhà máy DAP
Đình Vũ- Hải Phòng
Nguyên tố

Hàm lượng
(ppm)

Ca

245410,256

Al

490,382

Si

917,183

P

672,523

Ni

174,336

Mn

315,750

Fe

4106,025

Mg

619,738

Từ kết quả trên cho thấy quá trình sản xuất phân lân đã thải
ra môi trường nhiều tạp chất có chứa kim loại nặng và nồng độ
axit cao gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái và môi trường [17].
1.4.3.Thực trạng và tác động của gypsum phế thải đến môi
trường
1.4.2.1.Thực trạng gypsum phế thải
Theo báo cáo của ngành phân bón Việt Nam. Hiện tại phân
DAP được sản xuất trong nước tại 2 nhà máy DAP Đình Vũ và

DAP Lào Cai với công suất của mỗi đơn vị đạt 330 nghìn tấn/năm,
đưa tổng công suất cả nước đạt 660 nghìn tấn/ năm. Đối với sản
phẩm là phân lân, sản lượng Supe lân mỗi năm các doanh nghiệp
sản xuất đạt 950 nghìn tấn, đảm cho mức tiêu thị hàng năm
khoảng 900 nghìn tấn. Trong khi đó, đối với phân nung chảy,
lượng sản xuất tiêu thụ hàng năm vào khoảng 900 nghìn tấn. Hiện


nay, một số nhà máy sản xuất phân bón như: Lâm Thao,Văn Điển,
Ninh Bình, Hải Phòng, Lon g Thành đang sử dụng nguyên liệu là
quặng apatit Lào Cai.
Tuy chưa có số liệu thống kê đ ầy đủ nhưng lượng gypsum
phế thải phát sinh cũng tương đương, do vậy cần một diện tích lớn
các bãi chứa, đất ruộng, gây ảnh hưởng đến môi trường , thủy vực
và các khu vực lân cận [28 ].
1.4.3.2.Ảnh hưởng của gypsum phế thải đến môi trường xung
quanh
Ngày nay, các vấn đề về bảo vệ môi trường luôn được đặt
lên hàng đầu, vì vậy việc thải gypsum ra sông, hồ rất hạn chế. Các
bãi thải gypsum phế thải phải được tập kết lại và phải được quy
hoạch và chống thấm tốt. Để thu hồi lượng axit dư thừa và các
chất khác. Bãi thải chứa hàm lượng axit dư trong bã thạch cao nếu
không được sử lý triệt để nó sẽ bị rò rỉ ra môi trường gây ảnh
hưởng đến:


Hệ thống kênh, đầm, hồ làm thay đổi độ p H trong nước.

Làm pH của đất, nước giảm gần với pH của axit làm thủy hải sản,
thực vật chết.



Làm ô nhiễm môi trường không khí nếu bãi không được

tập kết và che chắn khi có gió sẽ phát tán ra ngoài môi trường