Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tính chất cơ lý của blend nhựa epoxy

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Tr-ờng đại học vinh
KHOA HOá HọC
=== ===

Nguyễn Thị Sáu

Nghiên cứu ảnh h-ởng của một số yếu tố đến tính chất
cơ lý của blend nhựa Epoxy /cao su thiên nhiên lỏng có
nhóm phenyl hiđrazon cuối mạch

KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC
Chuyên ngành: Hoá hữu cơ

Vinh - 2010

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Lời cảm ơn
Để hoàn thành khóa luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
giảng viên, thạc sỹ Lê Đức Giang đà hết lòng h-ớng dẫn, chỉ bảo truyền đạt
kiến thức và kinh nghiệm quý báo cho em trong suốt quá trình hoàn thành
khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Hoàng Văn Lựu-Bộ môn Hoá hữu
cơ, khoa Hoá tr-ờng Đại học Vinh đà đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận
văn.

Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, Ban giám
hiệu tr-ờng Đại học Vinh cùng các thầy cô khoa Hóa học đà hết lòng giúp đỡ,
tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khoá luận.
Tuy nhiên trong đề tài này còn nhiều khuyết điểm và thiếu sót nên
mong quý các thầy cô và các bạn góp ý kiến để em học hỏi kinh nghiệm, và từ
đó tích lũy đ-ợc kinh nghiệm quý báu cho công tác nghiên cứu sau này cũng
nh- thực hiện khóa luận này đ-ợc tốt hơn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, anh chị em
cùng bạn bè đà động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá
luận này.
Sinh viên : Nguyễn Thị Sáu

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

1

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Mục lục
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Mở đầu .......................................................................................................... 1
Ch-ơng 1: tổng quan ............................................................................... 3
1.1. Một số vấn đề chung về nhựa epoxy .......................................................... 3
1.1.1. Lịch sử phát triển ..................................................................................... 3
1.1.2. Ph-ơng pháp tổng hợp nhựa epoxy-DGEBA........................................... 4

1.1.3. Tính chất vật lý ........................................................................................ 5
1.1.4. Cấu tạo và tÝnh chÊt hãa häc ................................................................... 6
1.1.4.1. CÊu t¹o nhùa epoxy .............................................................................. 6
1.1.4.2. Phản ứng khâu mạch theo nhóm epoxy................................................ 7
1.1.4.3. Khâu mạch theo nhóm hidroxyl ........................................................... 7
1.1.5. Các chất khâu mạch cho nhựa epoxy ...................................................... 9
1.1.5.1. Chất khâu mạch cộng hợp .................................................................... 9
1.1.5.2. Chất khâu mạch trùng hợp ................................................................... 9
1.1.5.3. Các chất khâu mạch khác ................................................................... 11
1.1.6. -u điểm, nh-ợc điểm và ứng dụng chính của nhựa .............................. 11
1.1.6.1. Ưu điểm .............................................................................................. 11
1.1.6.2. Nh-ợc điểm ........................................................................................ 11
1.1.6.3. Các lĩnh vực ứng dụng chính của nhựa epoxy.................................... 12
1.2. Các ph-ơng pháp biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy ..................... 12
1.2.1. Mét sè vÊn ®Ị chung vỊ biÕn tÝnh nhùa epoxy ...................................... 12
1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy........... 16
1.3. Tổng quan về vËt liƯu blend ..................................................................... 16
1.3.1. Mét sè kh¸i niƯm vỊ vật liệu blend ....................................................... 16
1.3.2. Sự t-ơng hợp của các polyme ................................................................ 17
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
1.3.3. Một số loại polyme blend ...................................................................... 17
1.3.4. Các ph-ơng pháp xác định sự t-ơng hợp của polyme blend ................. 18
1.3.5. Chất t-ơng hợp trong polyme blend ...................................................... 19
1.3.6. Những biện pháp tăng c-ờng t-ơng hợp của polyme blend .................. 19
1.3.6.1. Sử dụng các chất t-ơng hợp là polyme ............................................... 19

1.3.6.2. Thêm vào hệ các hợp chất thấp phân tử ............................................. 19
1.3.6.3. Sử dụng các polyme có phản ứng chuyển vị ...................................... 20
1.3.6.4. Sử dụng các quá trình cơ hóa ............................................................. 20
1.3.6.5. Thêm vào các chất khâu mạch chọn lọc............................................. 20
1.3.6.6. Gắn vào các polyme thành phần các nhóm chức có t-ơng tác đặc biệt ....... 20
1.3.6.7. Thêm vào các ionme........................................................................... 21
1.3.6.8. Thêm vào polyme thứ ba trộn hợp với tất cả các pha ......................... 21
1.3.6.9. Tạo các mạng l-ới đan xen nhau ........................................................ 21
1.3.6.10. Ph-ơng pháp hỗn hợp tăng c-ờng các polyme ................................. 21
1.3.7. Các ph-ơng pháp chế tạo vật liệu polyme blend ................................... 21
1.3.7.1. Chế tạo polyme blend từ các dung dịch polyme ................................ 21
1.3.7.2. Chế tạo polyme blend từ hỗn hợp các lactex polyme ......................... 22
1.3.7.3. ChÕ t¹o polyme blend ë tr¹ng thái nóng chảy .................................... 23
1.3.8. Ưu điểm của vật liệu polyme blend ...................................................... 22
Ch-ơng 2: ph-ơng pháp nghiên cứu và thùc nghiƯm ........ 23
2.1. Hãa chÊt vµ dơng cơ thiÕt bị ..................................................................... 23
2.1.1. Hóa chất................................................................................................. 23
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị ................................................................................ 23
2.2. Thí nghiệm điều chế cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hidrazon
cuối mạch ........................................................................................................ 24
2.3. Quy trình chế tạo blend nhựa epoxy/CSTNL-PH ..................................... 25
2.3.1. Quy trình chn bÞ mÉu vËt liƯu blend nhùa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH
sư dơng dung môi ............................................................................................ 25
2.3.2. Quy trình chuẩn bị mẫu vật liệu blend nhựa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH
sử dụng dung môi THF ở nhiệt độ 60oC .......................................................... 26
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu

Khóa luận tốt nghiệp đại học
2.4. Ph-ơng pháp xác định các tính chất cơ lý của blend ............................... 26
2.4.1. Xác định độ cứng t-ơng đối .................................................................. 26
2.4.2. Xác định độ bền và đập ......................................................................... 26
2.4.3. Xác định độ bền ép dÃn ......................................................................... 27
2.2.4. Xác định độ bám dính ........................................................................... 27
2.5. Ph-ơng pháp khảo sát hình thái của blend ............................................... 27
Ch-ơng 3: kết quả nghiên cứu và thảo luận ........................ 28
3.1. ảnh h-ởng của Mn đến tính chất cơ lý của blend ................................... 28
3.2. ảnh h-ởng của hàm l-ợng CSTNL-PH, nhiệt độ, thứ tự trộn hợp đến cấu
trúc và tính chất của blend............................................................................... 30
3.2.1. ảnh h-ởng của hàm l-ợng CSTNL-PH ................................................. 32
3.2.2. ảnh h-ởng của nhiệt độ, thứ tự trộn hợp đến cấu trúc và tính chất của
blend ................................................................................................................ 35
3.3. Nghiên cứu hình thái học của vật liệu blend ............................................ 39
Kết luận .................................................................................................... 41
Tài liệu tham khảo ............................................................................ 42

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

CSL:

Cao su lỏng

CSTN:

Cao su thiên nhiên

CSTNL:

Cao su thiên nhiên lỏng

CSTN- E:

Cao su thiên nhiên epoxy hoá

CSTNL- E:

Cao su thiên nhiên lỏng epoxy hoá

CSTNL-PH:

Cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hidrazon

cuối mạch
DGEBA:

Nhựa epoxy trên cơ sở điglixidyl ete bisphenol-A

ENDL:

Elastome nhiệt dẻo lỏng

FeSEM:

Kính hiển vi điện tử quét tr-ờng phóng xạ (Field Emission
Scanning Electron Microscope)

PEPA:

Polyetylen polyamin

Mn :

Khối l-ợng phân tử trung bình số

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Danh mục các bảng

Bảng
3.1

Nội dung

Trang

ảnh h-ởng của Mn CSTN-PH đến tính chất cơ lý của nhùa epoxyDGEBA biÕn tÝnh b»ng CSTNL-PH .............................................. 29

3.2

TÝnh chÊt c¬ lý cña blend nhùa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH trong
nhãm B .......................................................................................... 31

3.3

TÝnh chÊt c¬ lý cđa blend nhùa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH trong
nhãm C .......................................................................................... 31

3.4

TÝnh chÊt c¬ lý cđa blend nhùa epoxy-DGEBA/CSTNL-PH trong
nhãm D .......................................................................................... 32

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Danh mục các hình

Hình

Nội dung

Trang

2.1

Cách bè trÝ dơng cơ thÝ nghiƯm ®iỊu chÕ CSTNL .......................... 25

3.1

Sự phụ thuộc của độ cứng t-ơng đối của blend vào hàm l-ợng
CSTNL-PH .................................................................................... 33

3.2

Sự phụ thuộc của độ bám dính của blend vào hàm l-ợng CSTNL-PH....33

3.3

Sự phụ thuộc độ bỊn Ðp d·n cđa blend vµo hµm l-äng CSTNL-PH ...... 34

3.4

Sù phơ thc ®é bỊn va ®Ëp cđa blend vao hàm l-ợng CSTNL-PH ...... 34

3.5

Độ bền ép dÃn của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu
nhóm B, C và D ............................................................................. 36

3.6

Độ bền va đập của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu
nhóm B, C và D ............................................................................. 36

3.7

Độ cứng t-ơng đối của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các
mẫu nhóm B, C và D ..................................................................... 36

3.8

Độ bám dính của blend nhựa epoxy/CSTNL-PH trong các mẫu
nhóm B, C và D ............................................................................. 37

3.9

ảnh của SEM cđa bỊ mỈt g·y cđa mÉu nhùa epoxy-DGEBA ch-a
biÕn tÝnh (a) vµ biÕn tÝnh víi 3% CSTNL-PH ( Mn 5020) mẫu B3
(b) .................................................................................................. 39

3.10

ảnh của FeSEM của bề mặt g·y cđa mÉu B6: nhùa epoxy-DGEBA
biÕn tÝnh víi 6% CSTNL-PH ( Mn 5020) ..................................... 40

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
mở đầu
Lý do chọn đề tài
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại dẫn đến sự
ra đời hàng loạt vật liệu mới dần thay thế các vật liệu truyền thống. Các hợp

chất cao phân tử đà trở thành những vật liệu kết cấu không thể thay thế và đÃ
đ-ợc ứng dơng réng r·i trong nhiỊu lÜnh vùc kh¸c nhau cđa công nghệ cũng
nh- trong đời sống con ng-ời.
Nhựa epoxy là loại polyme mạch thẳng có chứa các nhóm epoxy ở cuối
mạch với các tính chất cơ lý đặc biệt nh-: Khả năng bám dính tốt với hầu hết
mọi loại vật liệu, chịu tác dụng cơ học, bền nhiệt, bền hóa học, cách điện, khả
năng chịu mài mòn..v.v.. Vì vậy nhựa epoxy đ-ợc sử dụng rộng rÃi trong mọi
lĩnh vực kỹ thuật đặc biệt là công nghệ chế tạo linh kiện điện tử, màng phủ,
vật liệu compozit, keo dán kết cấu....Bên cạnh những -u điểm nổi trội nhtrên, nhựa epoxy vẫn còn có một số nh-ợc điểm nh- ,cứng, dòn, đọ bền va đập
thấp, độ dẻo không cao, tải trọng thấp, hơi -a n-ớc và chỉ thể hiện các -u
điểm về tính chất cơ lý trong điều kiện tĩnh Vì vậy vấn đề biến tính tăng
c-ờng độ bền của nhựa epoxy đ-ợc nhiều ng-ời quan tâm nghiên cứu. Có 2
ph-ơng pháp chính để biến tính nhựa epoxy:
+ Biến tính hoá học bản thân cấu trúc của nhựa epoxy nh- đ-a vào
khung của nhựa những đoạn mạch mềm hơn.
+ Thay đổi tác nhân khâu mạch, chế độ khâu mạch và sử dụng các chất
biến tính nhựa epoxy để điều chỉnh mật độ tạo l-ới.
Ph-ơng pháp thứ hai đ-ợc các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan
tâm nghiên cứu và phát triển trong đó có việc sử dụng rộng rÃi các loại cao su
lỏng (CSL) và elastome nhiệt dẻo lỏng (ENDL) ®Ĩ biÕn tÝnh nhùa epoxy.
Cao su thiªn nhiªn láng cã nhóm phenyl hidrazon cuối mạch (CSTNL-PH) với
nhiều tính chất đặc biệt và có thể biến đổi theo nhiều h-ớng nhờ hoạt tính hoá
học cao của nhóm phenylhidrazon từ lâu đà và đang là đối t-ợng của nhiều
nhà nghiên cứu.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

1

SVTH: Nguyễn Thị Sáu

Khóa luận tốt nghiệp đại học
Xuất phát từ tình hình nêu trên nên tôi chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh
h-ởng của một số yếu tố đến tính chất cơ lý cđa blend nhùa Epoxy/cao su
thiªn nhiªn láng cã nhãm phenyl hiđrazon cuối mạch .
Mục đích và nhiệm vụ của khoá luận
- Điều chế cao su thiên nhiên lỏng có nhóm phenyl hiđrazon ở cuối
mạch bằng ph-ơng pháp cắt mạch cao su thiên nhiên bởi tác nhân phenyl
hiđrazon-Fe2+.
- Khảo sát ảnh h-ởng của hàm l-ợng cao su thiên nhiên lỏng có nhóm
phenyl hiđrazon cuối mạch; ảnh h-ởng của nhiệt độ, dung môi và thứ tự trộn
hợp đến tính chất cơ lí cđa blend nhùa epoxy/cao su thiªn nhiªn láng cã nhãm
phenyl hidrazon cuối mạch.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

2

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Ch-ơng 1

tổng quan

1.1. Tổng quan về nhựa epoxy
1.1.1. Lịch sử phát triển
Hợp chất epoxy đ-ợc phát hiện từ thế kỷ thứ 19 song những công trình

nghiên cứu về nhựa epoxy chỉ đ-ợc trình bày trong các sáng chế vào những
năm đầu thế kỷ 20.
Năm 1909, nhà Bác học ng-ời Nga Priles Chajew đà phát hiện ra phản
ứng của các olefin với peraxat benzoic để tạo thành các hợp chất epoxy.
Năm 1918 Macintos và Volford công bố một loại nhựa tổng hợp từ
phenol và cresol với epiclohydrin trong môi tr-ờng kiềm, có thể đóng rắn ở
120-130 0C với hecxa metylentetramin [7, 8].
Đến năm 1930, Blumer tổng hợp đ-ợc nhựa từ phenol, andehit thơm và
epiclohydrin trong kiềm. Năm 1934, nhà Bác học ng-ời Đức H.Shlack đà tổng
hợp đ-ợc nhựa epoxy từ bisphenol A và epiclohydrin trong môi tr-ờng kiềm.
Nhựa này có thể đóng rắn bằng một đ-ơng l-ợng amin, song vào thời gian ấy
H.Shlack vẫn ch-a nhận ra đ-ợc điều đó [7, 6].
Năm 1938, nhà sáng chế ng-ời Thụy Sĩ Pierre Castan đà công bố bằng
sáng chế về tổng hợp nhựa epoxy từ bisphenol A và epiclohydrin và ông đÃ
phát hiện ra tính chất quý báu của nhựa epoxy là có độ bám dính rất tốt với
nhiều loại vật liệu sau khi đóng rắn bằng anhydrit phtalic.
Từ sau năm 1950 sản l-ợng nhựa epoxy tăng nhanh. Trong những năm
70, tổng sản l-ợng nhựa epoxy bán ra thị tr-ờng thế giới hàng năm vào
khoảng 150.000 tấn. Trong đó, 1/3 bán ở Mỹ, 1/2 ở Châu Âu và còn lại hầu
hết bán ở Nhật. Nhựa epoxy đ-ợc bán ra chủ yếu đi từ bisphenol A và
epiclohydrin.
Vào đầu những năm 80, sản l-ợng nhựa epoxy đà đạt tới 60.000
tấn/năm. So với tổng sản l-ợng nhựa nhiệt rắn thì nhựa epoxy chiếm khoảng
3% trên toàn thế giới.
Một số hÃng sản xuất nhùa epoxy lín nhÊt trªn thÕ giíi: Shell
Chemicals (Mü) lÊy tên th-ơng mại Mỹ là EPON và Epikote (ở n-ớc ngoài).
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

3

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
HÃng Ciba Geigy (Thụy Sỹ) lấy tên th-ơng mại là Araldite. HÃng Dow
Chemicals lấy tên th-ơng mại là DRL. Ngoài ra còn một số hÃng khác cũng
sản xuất nhựa epoxy với sản l-ợng thấp hơn nh-: Union Carbide (tên th-ơng
mại ERL), Borden (Epiphen), Bakelit (R).
1.1.2 Ph-ơng pháp tổng nhựa epoxy-DGEBA
1.1.2.1 Nguyên liệu đầu để tổng hỵp nhùa epoxy
a) Bis phenol A (diphenylol propan)
Bis phenol A đ-ợc chế tạo từ phản ứng của axeton và phenol trong môi
tr-ờng axit mạnh ở 10 - 500C [7, 10]
CH3
+

HO

C

+

O +

OH

H
t0= 10

0

50 C

CH3
CH3
HO

OH + OH2

C
CH3

b) Epiclohydrin
Epiclohydrin đ-ợc điều chế bằng hai cách [7,10].
- Đi từ glyxerin
- Đi từ propylen
Epiclohydrin là mội chất lỏng, không màu, mùi hắc, độc, tỷ trọng
d= 1,175 - 1,185 (g/ml), có nhiệt độ sôi 117 - 1180C.
1.1.2.2 Phản ứng tạo thành nhựa epoxy
Phản ứng ng-ng tụ của bisphenol A và epiclohydrin để tạo nhựa epoxy
th-ờng sử dụng xúc tác kiềm, phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Giai đoạn kết hợp, nhóm epoxy cđa epiclohydrin t¸c
dơng víi nhãm hydroxyl cđa bisphenol A phản ứng xảy ra rất nhanh ở nhiệt
độ 25oC, phản ứng toả nhiệt H = -17,08 Kcal/mol

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

4

SVTH: Nguyễn Thị Sáu

Khóa luận tốt nghiệp đại học
+ Giai đoạn 2: Tách HCl trong môi tr-ờng kiềm tạo thành diepoxy,
phản ứng xảy ra chậm và thu nhiệt H = 28,09 Kcal/mol.
Ph-ơng trình ph¶n øng x¶y ra nh- sau:
CH3
OH

O
OH + CH2

C

Bisphenol A CH3

CH2

Cl

NaOH

epiclohydrin
CH3

O
CH2

CH

CH

CH2 O

C

CH2

O

CH2 O

OH

CH3

CH3
C

CH

n

O
O

O

CH2

CH

CH2

CH3

1.1.3. TÝnh chÊt vËt lý cña nhùa epoxy
Nhùa epoxy tan tốt trong các dung môi hữu cơ nh-: axeton,
hiđrocacbon clo hoá, đioxin,... tuỳ vào trọng l-ợng phân tử mà có thể tan trong
một số dung môi khác nhau nh- ancol (butanol, pentanol,...), hiđrocacbon
thơm (benzen, xilen, toluen,...). Nhựa epoxy có thể phối trộn tốt với các loại
nhựa khác nh-: PF, nitroxenlulo, polyeste, polysunfit.
Nhựa epoxy khi ch-a khâu mạch là loại nhựa nhiệt dẻo, không màu
hoặc có màu vàng sáng đến trong suốt. Nhựa epoxy có thể ở dạng lỏng, đặc
hay rắn tuỳ thuộc vào khối l-ợng phân tử của nó.
Nhựa epoxy có thể chuyển sang dạng mạng l-ới không gian ba chiều
khi sử dụng các chất đóng rắn nh-: anhidrit phtalic, anhidrit maleic,.... hay các
chất đóng rắn nguội nh- các hợp chất amin mạch thẳng, polyamit,...

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

5

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
1.1.4. Cấu tạo và tính chất hoá học của nhựa epoxy
1.1.4.1. Cấu tạo của nhựa epoxy
Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động trong mạch đại phân tử, đó là
nhóm epoxy và nhóm hyđroxyl nên chúng có thể tham gia nhiều loại phản

ứng khác nhau. Nhóm epoxy dễ dàng phản ứng với tác nhân nucleophin. Còn
nhóm hyđroxyl có khả năng phản ứng với các tác nhân electrophin, phản ứng
xảy ra thuận lợi khi có mặt xúc tác proton nh- r-ợu, phenol, axit,... Sự có mặt
của hai nhóm định chức này là cơ sở của các quá trình khâu mạch nhựa epoxy
với các tác nhân hoá học thích hợp.
Quá trình chuyển nhựa epoxy từ cấu trúc ban đầu sang cấu trúc dạng
mạng l-ới không gian ba chiều gọi là quá trình khâu mạch nhựa epoxy. Theo
bản chất vật lý, quá trình khâu mach nhựa epoxy có thể phân thành 3 loại
chính: khâu mạch nhiệt (nhiệt độ th-ờng và nhiệt độ cao); khâu mạch quang
học và khâu mạch quang- nhiệt. Còn theo bản chất hoá học, quá trình khâu
mạch nhựa epoxy cũng có thể chia thành 3 loại chính: khâu mạch nhựa epoxy
theo cơ chế của phản ứng cộng hợp mở vòng; khâu mạch nhựa epoxy theo cơ
chế của phản ứng ng-ng tụ và khâu mạch nhựa epoxy theo cơ chế của phản
ứng trùng hợp mở vòng cation với các chất khơi mào quang cation. Về nguyên
tắc là nh- vậy nh-ng trong thực tế, nhiều quá trình khâu mạch nhựa epoxy xảy
ra theo cơ chế hỗn hợp cộng h-ởng- ng-ng tụ và phức tạp hơn rất nhiều. Thí
dụ axit cacboxylic đa chức vừa tham gia phản ứng ng-ng tụ với nhóm
hyđroxyl tạo liên kết este, vừa tham gia phản ứng cộng hợp mở vòng nhóm
epoxy. Các nhựa ®a tơ chøa nhãm metylol (phenolfoman®ehit d¹ng rezol,
urefocmandehit) cịng vËy.
Sau khi khâu mạch, nhựa epoxy có một tính chất quý nh- bám dính tốt
với nhiều loại vật liệu khác, bền hoá học, độ bền cơ học cao, cách điện tốt, Ýt
co ngãt vỊ nhiƯt. Tuy nhiªn, vËt liƯu cịng trë lên cứng hơn, dòn hơn, độ bền
va đập, độ kéo đứt cũng có khả năng chịu tải trọng thấp.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

6

SVTH: Nguyễn Thị Sáu

Khóa luận tốt nghiệp đại học
1.1.4.2.Phản ứng khâu mạch theo nhóm epoxy
Để khâu mạch epoxy theo nhóm epoxy ng-ời ta sử dụng các hợp chất
thấp phân tử và cao phân tử chứa các nguyên tử hyđro linh động (các axit
cacboxylic, ancolamin, phenol, ankylphenol, nhựa phenolfomanđehit,
polyuretan, polyamin,... Tuy nhiên do khả năng phản ứng cao ở nhiệt độ
th-ờng nên ng-ời ta th-ờng sử dụng các hợp chất amin. Chẳng hạn, quá trình
khâu mạch nhựa epoxy bằng hợp chất điamin xảy ra theo sơ đồ sau:
CH2

(OH)n

O

CH2

CH

CH

O

H2N-R-NH2
NH

CH2

R

NH

CH
OH

CH2

CH
(OH)n

CH
OH

CH2

OH
CH

(OH)n

NH
R

CH2

NH

OH

(I)

1.1.4.3. Khâu mạch theo nhóm hydroxyl
Để khâu mạch nhựa epoxy theo nhóm hyđroxyl ng-ời ta sử dụng các
tác nhân có khả năng phản ứng cao với nó nh- các anhyđrit của axit đa chức,
các hợp chất isoxianat đa chức,...
Các anhyđrit của axit cacboxylic đa chức đ-ợc ứng dụng rộng rÃi làm
chất khâu mạch nhựa epoxy nh-: anhyđrit phtalic,... Ng-êi ta th-êng sư dơng
baz¬ Lewis nh- amin bËc 4, imidazol hay muối amino làm xúc tác cho phản
ứng khâu mạch nhựa epoxy bằng anhiđrit axit.
Quá trình khâu mạch nhựa epoxy xảy ra theo cơ chế hỗn hợp cộng hợpng-ng tụ: các anhiđrit tát dụng với các nhóm hydroxy của hợp chất chứa
nhóm epoxy tạo thành liên kết este và nhóm cacboxyl.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

7

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
CH2

OH

O

(OH)n -2 OH

O
O

O
CH

CH

C
O

CH

C

+

O
CH

C

C
O
O

O
O
CH2

OH

(OH)n -2 OH

O

O
CH2

CH2

CH

CH
O

CH2

CH

CH

CH2

CH2

CH

CH

(OH)n-2 O

C=O

C=O

CH

CH

CH

CH

C=O

C=O

O

O

O

(OH)n-2 O

CH

CH

CH2

Một số hợp chất isoxianat đa chức nh- toluen ®iisoxianat (TDI),
metylen ®iphenyl ®iisoxianat (MDI), hexametylen ®iisoxianat (HDI),... ®ang
®-ỵc sư dụng nhiều trên thế giới cho mục đích khác nhau. Nhờ hoạt tính cao
của nhóm isoxianat mà phản ứng giữa hợp chất isoxianat đa chức và nhóm
hiđroxyl của nhựa epoxy có thể xảy ra một cách dễ dàng ngay ở nhiệt độ
th-ờng.
Trong phản ứng khâu mạch nhựa epoxy bằng các nhóm hidroxyl, các
tác nhân khâu mạch isoxianat đóng vai trò là cầu nối giữa các phân tử của
nhựa epoxy.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

8

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Ph-ơng pháp khâu mạch theo nhóm epoxy tiến hành ở nhiệt độ thấp
nh-ng trong sản phÈm xt hiƯn thªm nhiỊu nhãm -a n-íc míi (-OH, -NH)
nên khả năng chịu ẩm và cách nhiệt kém hơn. Ng-ợc lại, ph-ơng pháp khâu
mạch theo nhóm hyđroxyl bằng anhyđrit axit tiến hành ở nhiệt độ t-ơng đối
cao (trên 150oC) nh-ng sản phẩm sau khi khâu mạch có nhiều tính chất quý
báu nh- độ chịu ẩm và tính chất điện cao vì sự có mặt liên kết este và hàm
l-ợng nhóm hydroxyl còn lại ít. Tuy nhiên, sản phẩm khâu mạch chịu kiềm
kém và có giá thành cao khi phải tiến hành khâu mạch ở nhiệt độ cao.
Tính chất đặc tr-ng của nhựa epoxy sau khi khâu mạch là khả năng
bám dính tốt với hầu hết các loại vật liệu, chịu tác dụng cơ học, bền nhiệt, bền
hoá chất, cách nhiệt,...
1.1.5. Các chất khâu mạch cho nhựa epoxy

Các chất khâu mạch cho nhựa epoxy đ-ợc chia làm 2 nhóm: chất khâu
mạch cộng hợp và chất khâu mạch trùng hợp.
1.1.5.1. Chất khâu mạch cộng hợp
Chất khâu mạch cộng hợp bao gồm các chất chứa nguyên tử hiđro linh
động nh- các hợp chất amin, polyaxit, polyphenol, polymercaptan...
+ Chất khâu mạch amin: bao gồm các hợp chất chứa nhóm amin tự do:
amin mạch thẳng, mạch vòng, dị vòng và polyamin thơm, các sản phÈm biÕn
tÝnh amin cịng nh- c¸c oligome amitamin cã nhãm amin ở cuối mạch khi
dùng chất khâu mạch amin có nhóm NH2 ở cuối mạch thì nguyên tử H cđa
nhãm amin sÏ tham gia ph¶n øng víi nhãm epoxy tạo ra những nhóm
hyđroxyl. Các chất khâu mạch amin có khả năng khâu mạch hầu hết các dạng
nhựa epoxy trong khoảng nhiệt độ 0-150oC.
+ Chất khâu mạch axit và anhyđrit axit: so với khâu mạch amin, chất
khâu mạch axit ít bị ăn da hơn, toả nhiệt ít hơn khi khâu mạch và các tính chất
cơ lý của nhựa thu đ-ợc nh- độ bền, độ bền hoá học, độ bền nhiệt, tính chịu
axit cao hơn khi sử dụng các chất khâu mạch amin nh-ng khả năng chịu bazơ
kém hơn.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

9

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Các chất khâu mạch axit, anhyđrit axit th-ờng đ-ợc sử dụng: anhydrit
phtalic, anhydrrit maleic,... Các chất này mặc dù đem lại cho vật liệu epoxy
sau khi khâu mạch có tính chất chịu nhiệt và cách điện tốt nh-ng do chúng
đều là những chất rắn ở nhiệt độ th-ờng nên khó hoà tan vào nhựa epoxy và

thăng hoa khi tăng nhiệt độ nên gây trở ngại cho quá trình chế tạo và ảnh
h-ởng đáng kể đến chất l-ợng sản phẩm.
1.1.5.2. Chất khâu mạch trùng hợp [9]
Chất khâu mạch trùng hợp có tác dụng xúc tác mở vòng epoxy để thực
hiện phản ứng trùng hợp cation và anion.
+ Trùng hợp catinon: quá trình khâu mạch nhựa epoxy theo cơ chế
trùng hợp cation xảy ra khi sử dụng các chất khâu mạch là các axit Lewis nhBF3, TiCl4 vµ ng-êi ta sư dơng phøc cđa BF4, nh- BF3O(C2H5)2,...
+ Trùng hợp anion: quá trình khâu mạch nhựa epoxy theo cơ chế trùng
hợp anion xảy ra khi sử dụng các chát đóng rắn amin đó là các amin bậc 3 và
các ancolat kim loại.
Trong số các tác nhân khâu mạch trên, các hợp chất polyamin đ-ợc
dùng phổ biến nhất. Phản ứng khâu mạch của nhựa epoxy bằng các hợp chất
polyamin có thể xảy ra ở nhiệt độ th-ờng hay nhiệt ®é cao. T tõng tr-êng
hỵp cơ thĨ, cã thĨ sư dụng amin bậc 3 hoặc hợp chất triflorua bo và phức của
(BF3, RNH2) làm xúc tác. Phản ứng của các amin bậc một với nhóm epoxy
đầu mạch xảy ra với vận tốc nhanh ở nhiệt độ th-ờng và toả nhiệt. Các amin
bậc 2 phản ứng chậm hơn và để đạt đ-ợc mức độ khâu mạch cao phải thực
hiện phản ứng ở nhiệt độ phù hợp. Các amin mạch thẳng phản ứng rất mạnh,
Các amin mạch vòng phản ứng yếu hơn, quá trình khâu mạch phải tiến hành ở
nhiệt độ cao. Tuy nhiên nếu khâu mạch màng epoxy bằng các amin mạch
thẳng th-ờng gặp một số khó khăn do amin mạch thẳng có độ nhạy cảm cao
với độ ẩm không khí làm cho màng bị đục, dính, không khâu mạch hoàn toàn
và do đố làm giảm đáng kể tính chất cơ lý và khả năng chống ăn mòn. Để
khắc phục tình trạng đó, ng-ời ta đà sự dụng hợp chất kemitin, còn gọi là chất
khâu mạch ẩn . Trần Vĩnh Diệu và cộng sự đà tổng hợp chất khâu mạch
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

10

SVTH: Nguyễn Thị Sáu

Khóa luận tốt nghiệp đại học
kemitin từ metyletyl xeton và dietylentriamin đồng thời sử dụng để khâu mạch
nhựa epoxy trong ®iỊu kiƯn ®é Èm cao. D-íi t¸c dơng cđa n-íc có trong môi
tr-ờng không khí ẩm, kemitin sẽ tạo thành và amin mới đó phản ứng với nhóm
-oxit của nhựa epoxy.
Chất khâu mạch amin còn đ-ợc tổng hợp từ nhựa epoxy lỏng và khí
amoniac bởi Trần Vĩnh Diệu và cộng sự. Ngoài ra, khả năng khâu mạch của
nó với nhựa epoxy Epikote 828 và tính chất cơ lý của vật liệu đà đ-ợc khảo
sát.
1.1.5.3. Các chất khâu mạch khác
Ngoài các chất khâu mạch phổ biến vừa nêu trên, còn sử dụng một số
chất đóng rắn cho nhựa epoxy sau:
+ Chất khâu mạch izoxyanat
+ Chất khâu mạch dạng oligome
Khi đóng rắn bằng các loại nhựa này tạo ra vật liệu có tÝnh chÊt tèt nhbỊn hãa häc, bỊn nhiƯt, bỊn kiỊm, màu đẹp, thời gian đóng rắn ngắn.
+ Chất đóng rắn polymercaptan đ-ợc sử dụng rộng rÃi nhất là các
polyme polisunfit mercaptan bậc 4, phản ứng đóng rắn có thể xảy ra ở nhiệt
độ thấp nếu có mặt của các amin bậc 3.
+ Các chất khâu mạch khác nh- các hợp chất cơ kim, các hợp chất
silicon,.... cũng đ-ợc sử dụng để khâu mạch nhựa epoxy.
1.1.6. Ưu điểm và nh-ợc điểm của nhựa epoxy
1.1.6.1. Ưu điểm
Nhìn chung các loại nhựa epoxy khâu mạch có rất nhiều tính chất quý
nh- khả năng bám dính trên nhiều loại vật liệu, có tính chất cơ học cao (độ
bền va đập, bền mài mòn), bền nhiệt, cách điện, bền môi tr-ờng, bền hoá chất,
chịu ăn mòn, bền vi sinh vật, dễ gia công, khi khâu mạch không phát thải các
hợp chất dễ bay hơi, ít co ngót khi khâu mạch, giá thành t-ơng đối rẻ,...
1.1.6.2. Nh-ợc điểm

Nhựa epoxy sau khi khâu mạch là một vật liệu dòn, dễ gẫy vỡ ở nhiệt
độ phòng và vô cùng dòn ở nhiệt độ thấp, độ dẻo không cao, độ bền thời tiết,
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

11

SVTH: Nguyễn Thị S¸u


Khóa luận tốt nghiệp đại học
bền tia tử ngoại kém. Vì vậy các ứng dụng vô cùng quan trọng của nhựa epoxy
khâu mạch trong các ngành công nghiệp công nghệ cao nh- công nghiệp vũ
trụ, vật liệu siêu dẫn ở nhiêt độ thấp bị hạn chế hoặc không thể thực hiện
đ-ợc.
1.1.6.3. Các lĩnh vực ứng dụng chính của nhựa epoxy
+ Vật liệu để chế tạo sơn, keo dán, vật liệu bảo vệ và trang trí hữu cơ;
vật liệu cách điẹn.
+ Vật liệu compozit kể từ các loại vật liệu compozit tiên tiến, các vật
liệu compozit nano.
+ ứng dụng trong các ngành công nghệ cao: ôto, điện, điện tử, hàng
không, vũ trụ, vật liệu ở nhiệt độ thấp, vật liệu cáp siêu dẫn,...
1.2. Các ph-ơng pháp biến tính tăng c-ờng độ bỊn nhùa epoxy
1.2.1. Mét sè vÊn ®Ị chung vỊ biÕn tính nhựa epoxy
Do có những đặc tính kỹ thuật quý nên nhựa epoxy trở thành một trong
các vật liệu quan trọng nhất, đ-ợc ứng dụng rộng rÃi nhất trong hầu hết các
lĩnh vực của đời sống, ngành kỹ thuật thông dụng và các ngành công nghệ
cao. Tuy nhiên, nhựa epoxy vẫn còn một số nh-ợc điểm nh- đà nêu ở trên nên
vấn đề nghiên cứu biến tính nhựa epoxy là một h-ớng nghiên cứu vô cùng
quan trọng có ý nghĩa khoa häc vµ thùc tiƠn cao, thu hót sù chó ý của nhiều
nhà khoa học trên thế giới. Mục đích quan trọng nhất của tất cả các quá trình

biến tính tăng c-ờng độ bền của nhựa epoxy là làm thế nào để tăng tính mềm
dẻo là đàn hồi của nhựa epoxy. Về bản chất khoa học, để đạt đ-ợc mục tiêu
này, các ph-ơng pháp biến tính đều h-ớng vào việc ®iỊu chØnh mËt ®é t¹o l-íi
cđa nhùa epoxy sau khi khâu mạch đến một mức độ tối -u nào đấy. Nhìn
chung có hai h-ớng nghiên cứu lớn để biến tính nhựa epoxy:
H-ớng thứ 1: Thay đổi thành phần tổng hợp nhựa epoxy
Khi thay đổi thành phần ban đầu để tổng hợp nhựa epoxy nh- thay
biphenol-A bằng các hợp chất khác víi c¸c tû lƯ kh¸c nhau, ng-êi ta cã thĨ
tỉng hợp đ-ợc nhiều loại nhựa epoxy khác nhau và các loại nhựa epoxy này có

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

12

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
tính chất thay đổi rất rộng. Nh- vậy, nhựa epoxy rất đa dạng về thành phần,
cấu trúc hoá học tuỳ theo ph-ơng pháp và nguyên liệu tổng hợp. Thành phần
và cấu trúc hoá học lại quyết định hoạt tính hoá học, khả năng biến đổi và
khâu mạch cũng nh- tính chất của chúng. Số l-ợng và mật độ các nhóm chức
(epoxy, hydroxyl ) trong phân tử càng nhiều thì khả năng phản ứng càng tăng,
nhiệt độ bắt đầu phản ứng cũng thấp hơn. Cấu trúc các đoạn mạch trong nhựa
epoxy cũng ảnh h-ởng tới khả năng phản ứng tới tính chất của nhựa epoxy sau
khi khâu mạch. Nhựa epoxy chứa mạch thẳng có khả năng phản ứng cao hơn
so với nhựa epoxy chứa mạch vòng trong phân tử do khả năng mềm dẻo, linh
động của mạch thẳng. Sản phẩm khâu mạch của nhựa epoxy loại này có độ
mềm dẻo và bền thời tiết cao hơn nhựa epoxy của các vòng thơm. Tuy nhiên,
do dộ bền liên kết hoá học của vòng thơm cao (cao hơn nhiều so với độ bền

liên kết hoá học mạch thẳng) nên các tính năng cơ lí và độ bền nhiệt của sản
phẩm khâu mạch trên cơ sở nhựa epoxy tỷ lệ thuận với số l-ợng vòng thơm
trong phân tử [11, 8, 16].
H-ớng thứ 2: Thay đổi tác nhân khâu mạch, chế độ khâu mạch và sử
dụng các chất biến tính nhựa epoxy để điều chỉnh mật độ tạo l-ới.
Cho đến nay, cả hai h-ớng có tính chiến l-ợc trên đều đ-ợc quan tâm
nghiên cứu và phất triển một cách hết sức mạnh mẽ. Theo h-ớng thứ nhất,
ng-ời ta đÃ. đang và sẽ tiếp tục tìm tòi nghiên cứu các ph-ơng pháp mới để
tổng hợp nhiều loại nhựa epoxy mới có các tính năng đặc biệt mới, đáp ứng
đ-ợc yêu cầu đặc biệt cao của các ngành kỹ thuật mũi nhọn. Tuy nhiên h-ớng
này đòi hỏi thời gian và đầu t- lớn, ch-a có những ứng dụng rộng rÃi ngay
đ-ợc.
H-ớng thứ hai võa cã ý nghÜa khoa häc võa cã ý nghĩa thực tiễn cao nên
đ-ợc đặc biệt quan tâm nghiên cứu và phất triển ở hầu hết các n-ớc, đặc biệt
là các n-ớc công nhiệp phất triển. Theo h-ớng thứ hai trên, ng-ời ta đà nghiên
cứu và phát triển hai ph-ơng pháp chính để điều chỉnh mật độ tạo l-ới của
nhựa epoxy:

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

13

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
a) Sử dụng các loại monome epoxy phân tử l-ợng thấp có số l-ợng
nhóm chức thích hợp
b) Sử dụng các loại chất dẻo có phân tử l-ợng lớn bao gồm:
+ Các chất hoá dẻo trơ (tức không tham gia phản ứng với nhựa

epoxy trong quá trình khâu mạch) nh- DBP, DOP; các loại CSL trơ (cao su
tổng hợp lỏng) không có các nhóm chức có khả năng phản ứng ở cuối mạch
hoặc dọc theo mạch đại phân tử, các loại ENDL trơ không có các nhóm chức
có khả năng phản ứng ở cuối mạch hoặc dọc theo mạch đại phân tử [15].
Trong quá trình biến tính nhựa epoxy bằng các chất hoá dẻo trơ, các
phân tử của các chất hoá dẻo trơ chỉ đ-ợc xen kẽ giữa các phân tử nhựa epoxy,
làm giÃn khoảng cách giữa các phân tử nhựa epoxy, giảm lực t-ơng tác giữa
chúng, giảm tổng năng l-ợng kết dính chung của toàn hệ và kết quả sẽ làm
tăng biến dạng đàn hồi của vật liệu. Tất nhiên hiệu ứng này phụ thuộc vào
nhiều yếu tố, trong đó yếu tố quan trọng nhất là tính t-ơng hợp (compatibility)
và tính trộn hợp ( miscibility) giữa nhựa epoxy và các chất hoá dẻo trơ. Điểm
quan trọng nhất đối với việc sử dụng các chất hoá dẻo trơ để biến tính nhựa
epoxy là trong quá trình khâu mạch với các tác nhân khâu mạch thích hợp,
không xảy ra sự phân pha giữa các chất hoá dẻo trơ và nhựa epoxy nền, vì thế
các chất hoá dẻo trơ chỉ có hiệu ứng hoá dẻo mà không có hiệu ứng tăng
c-ờng độ bền của nhựa epoxy.
+ Các chất hoá dẻo có khả năng phản ứng (reactivi plasticizers) có
khả năng tham gia phản ứng với nhựa epoxy trong quá trình khâu mạch, bao
gồm: các chất khâu mạch cho nhựa epoxy có mạch dài nh- các loại versamit
(amit giữa PEPA và một loại axit tách từ dầu thực vật); các loại dầu thực vật,
chất khâu mạch polioxipropylen diamin; các loại CSL có khả năng phản ứng
(cao su tổng hợp lỏng và cao su thiên nhiên lỏng) có các nhóm chức có khả
năng phản ứng ở cuối mạch hoặc dọc theo mạch đại phân tử; các loại ENDL
có khả năng phản ứng [14]. Các loại CSL/ ENDL đặc biệt này tạo thành hỗn
hợp hoặc dung dịch đồng thể với nhựa epoxy tr-ớc phản ứng khâu mạch.
Trong quá trình khâu mạch sẽ xảy ra hiện t-ợng phân pha tạo các hạt và lỗ
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

14

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
hổng trong các hạt CSL/ ENDL với kích th-ớc khác nhau phân tán trong pha

nhựa nền, đóng vai trò nh- những hạt tăng c-ờng độ bền của nhựa epoxy. Nhvậy, các chất dẻo có khả năng phản ứng vừa có hiệu ứng hoá dẻo vừa có hiệu
ứng tăng c-ờng độ bền của nhựa epoxy nên các tính chất sau cùng của tổ hợp
nhựa epoxy biến tính nhìn chung tốt hơn rất nhiều so với khi biến tính với các
loại chất hoá dẻo trơ.
Do tầm quan trọng đặc biệt của các loại CSL/ENDL có các nhóm
chức phản ứng nh- trên và do nội dung của luận văn liên quan đến biến tính
tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy bằng CSTNL và CSTNL- E nên trong phần
tổng quan này sẽ tập trung nhiều nhất trình bày về những vấn đề biến tính tăng
c-ờng độ bền nhựa epoxy bằng các loại CSL và ENDL có các nhóm chức có
khả năng phản ứng trong quá trình khâu mạch nhựa epoxy. Tuy nhiên, tr-ớc
khi đi sâu vào những vấn đề biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy bằng các
loại CSL và các loại ENDL để có một bức tranh chung về tình hình nghiên
cứu biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy bằng các loại dầu thực vật ( tức là
sử dụng các chất dẻo có khả năng phản ứng) của các nhà khoa học Việt Nam.
Biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy với các loại dầu thực vật có
thành phần chính là các triglyxerit hoặc dầu thực vật có thành phần chính là
các phenol tự nhiên; bằng cách này một phần các nhóm chức (epoxy,
hydroxyl) của nhựa đà bị phản ứng với dầu và không thể tham gia vào phản
ứng khâu mạch. Có 2 loại dầu thực vật: dầu thực vật có thành phần chính là
các triglyxerit nh- dÇu trÈu, dÇu lanh, dÇu thÇu dÇu, dÇu cao su và dầu thực vật
có thành phần chính là các phenol tự nhiên nh- cardanol, laccol, thisiol. Cơ sở
khoa học của việc sử dụng dầu thực vật coa thành phần chính là các triglyxerit
biến tính nhựa epoxy là dựa trên phản ứng este hoá giữa nhóm hydroxyl trong
nhựa epoxy hoặc với các axit tự do tách ra từ dầu, hoặc phản ứng trao đổi este

giữa nhóm hydroxyl trong nhựa epoxy và các triglyxerit của dầu. Còn cơ sỏ
khoa học của việc sự dụng dầu thực vật có thành phần chính là các phenol tự
nhiên là phản ứng mở vòng epoxy của nhóm hydroxyl trong phenol tự nhiên.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

15

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy
Nhìn chung biến tính tăng c-ờng độ bền nhựa epoxy bằng các loại
dầu thực vật kể trên chủ yếu đ-ợc các nhà khoa học Việt Nam quan tâm
nghiên cứu và phát triển. Theo h-ớng thứ 1, Lê Xuân Hiền và cộng sự tại Viện
Kỹ thuật nhiệt đơi- Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam đà nghiên cứu
phản ứng trao đổi este giữa epoxy và nhiều loại dầu thực vật (dầu trẩu, dầu
dậu, dầu cao su) để chế tạo sơn phủ [3, 4] Nguyến Hữu Niếu (Đại học Bách
Khoa Tp. Hồ Chí Minh) đà nghiên cứu sử dụng dầu thầu dầu biến tính nhựa
epoxy để chế tạo email cách điện và biến tính nhựa polyeste không no để chế
tạo vật liệu compozit [8]. Theo h-ớng thứ 2: thay đổi tác nhân khâu mạch, chế
độ khâu mạch và sử dụng các chất biến tính nhựa epoxy để điều chỉnh mật độ
tạo l-ới, Trần Vĩnh Diệu và các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu Vật
liệu polyme (Đại học Bách Khoa Hà Nội) đà tập trung nghiên cứu biến tính
nhựa epoxy bằng laccol, thisiol [1, 2]. Các tác giả đà đi theo nhiều h-ớng nhsử dụng trực tiếp laccol làm chất khâu mạch cho oligome epoxy với sự có mặt
của xúc tác amin bậc ba tạo thành nhựa epoxy-laccol; phản ứng giữa laccol và
oligome epoxy tạo thành hợp chất mới gọi là epolac và tiếp tục khâu mạch
bằng các polyamin; phối hợp epolac với các loại nhựa epoxy khác và khâu
mạch tổ hợp bằng các polyamin.

1.3. Tổng quan về vật liƯu blend
1.3.1. Mét sè kh¸i niƯm vỊ vËt liƯu Blend
Polyme blend là một loại vật liệu polyme compozit, đ-ợc cấu thành từ
hai hay nhiều polyme/copolyme. Giữa các polyme có nhiều t-ơng tác hoặc
không có t-ơng tác vật lý hoặc hóa học.
Polyme blend có thể là hệ đồng thể hoặc hệ dị thể. Trong hệ đồng thể
các polyme thành phần không còn đặc tính riêng, còn trong hệ dị thể thì các
tính chất của các polyme thành phần hầu nh- đ-ợc giữ nguyên.
Polyme blend là một loại vật liệu có nhiều pha trong đó có một pha liên
tục (pha nền, matrix) và một hoặc nhiều pha phân tán (pha gián đoạn), mỗi
pha đ-ợc tạo nên bởi một polyme thành phần.
GVHD: ThS. Lê Đức Giang

16

SVTH: Nguyễn Thị Sáu


Khóa luận tốt nghiệp đại học
Mục đích của việc nghiên cứu chế tạo ra một loại vật liệu polyme blend
ngoài việc tạo ra vật liệu mới có các tính chất đặc biệt theo yêu cầu sản phẩm
nhờ việc điều chỉnh tỷ lệ các polyme thành phần, hàm l-ợng các chất tổng hợp
còn góp phần giảm nhẹ điều kiện gia công polyme, giảm giá thành sản phẩm
[2, 5].
1.3.2. Sự t-ơng hợp của các polyme
Sự t-ơng hợp của các polyme là khả năng tạo thành một pha tổ hợp ổn
định và đồng thĨ tõ hai hay nhiỊu polyme. Nã cịng chÝnh lµ khả năng trộn lẫn
tốt của các polyme vào nhau tạo nªn mét vËt liƯu polyme míi - vËt liƯu
polyme blend [5].
Sự tổng hợp có liên quan chặt chẽ tới nhiệt động học quá trình trộn lẫn

và hoà tan các polyme. Các polyme t-ơng hợp với nhau khi năng l-ợng tự do
t-ơng tác của chúng mang giá trị âm:

GTr = HTr - T. STr < 0
Và đạo hàm riêng bậc 2 của năng l-ợng tự do quá trình trộn theo tỉ lệ
thể tích của các polyme thành phần phải d-ơng:

2GTr /  2 > 0 ë mäi tØ lƯ.
Trong ®ã:
- HTr : NhiƯt trén lÉn 2 polyme (sù thay ®ỉi entanpi)
- STr : Sù thay ®ỉi entropy (møc ®é mÊt trËt tự) khi trộn lẫn các
polyme.
1.3.3. Một số loại polyme blend [2]
Polyme blend có thể chia làm 3 loại theo sự t-ơng hợp của các polyme
thành phần:
- Polyme blend trộn lẫn và t-ơng hợp hoàn toàn.
- Polyme blend trộn lẫn và t-ơng hợp một phần.
- Polyme blend không trộn lẫn và không t-ơng hợp hoàn toàn.

GVHD: ThS. Lê Đức Giang

17

SVTH: Nguyễn Thị Sáu