Chế tạo, nghiên cứu tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu compozit trên cơ sở copolyme etylen-vinyl axetat (EVA) và nanosilica

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

******************

CHÕ T¹O, NGHI£N CøU TÝNH CHÊT Vµ H×NH TH¸I

CÊU TRóC CñA VËT LIÖU COMPOZIT TR£N C¥ Së

COPOLYME ETYLEN-VINYL AXETAT (eva) Vµ

NANOSILICA

Hà Nội – 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

**********

CHÕ T¹O, NGHI£N CøU TÝNH CHÊT Vµ H×NH TH¸I CÊU TRóC

CñA VËT LIÖU COMPOZIT TR£N C¥ Së COPOLYME ETYLEN￾VINYL AXETAT (eva) Vµ NANOSILICA

: 62440125

Hà Nội – 2014

Lời cảm ơn

.

Tôi xi

, nơi tôi đang

làm việc, đã quan tâm và tham gia giúp đỡ tôi thực hiện các

nhiệm vụ của luận án và đóng góp những thảo luận khoa học quý

báu. Tôi xin

.

.

104.04-2010.02).

ii

.

ẩm

i

Trang

.................................................................. v

...............................viii

....................................................xiii

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

............................................................................. 3

1.1. Copolyme etylen vinyl axetat (EVA)......................................................... 3

.............................................................................. 3

.............................................................................. 4

1.1.3. Ứng dụng của EVA............................................................................. 4

1.2. Nanosilica................................................................................................... 5

1.2.1. Giới thiệu về silica .............................................................................. 5

.................................................................... 7

(fumed silica) ................. 7

gel) ........................ 7

-gel .................................................................... 8

....................................................................... 9

............................................... 10

1.2.4.1. Tính chất vật lý của nanosilica .................................................. 10

1.2.4.2. Tính chất hóa học của silica....................................................... 12

................................................................... 12

lyme/silica.................... 13

/silica ...... 13

..................................................... 13

ii

............................................ 14

-gel .................................................................. 15

1.3.2

polyme/silica..................................................................................... 17

........................................................................... 18

....................................................................... 18

/silica...................................................... 22

/silica........................ 27

...................................................................... 35

........................................................................... 35

EVAgAM................................................................................................. 35

-gel ................................................... 35

...................................... 36

................................................. 36

(FTIR) .......................................... 36

2.3.2. Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM) ......................... 37

2.3.3. Phân tích nhiệt................................................................................... 37

.......................................................................... 37

.................................................................. 37

......................................................... 38

t, dung môi ........................................... 38

.................. 39

94 HB........................ 40

2.3.10. Xác định ..................... 41

.................................................. 42

iii

sol-gel....................................................................................................... 42

- ............................................................. 42

(IR)................................................................... 42

....................................................................... 49

......................................................................... 54

........................................................................... 57

...................................................................... 60

- ........................................................... 63

(IR)................................................................... 63

....................................................................... 65

......................................................................... 69

........................................................................... 72

...................................................................... 75

3.1.................................................................................. 77

.......................................................................................... 77

3.2.1 ................................................................................ 78

.................................................................................. 84

.......................................................................... 86

3.2.4 ............................................................................. 89

iv

.............................................................................. 93

................................................................................... 95

.................................................................................... 97

3.2.7.1. Hằng số điện môi ....................................................................... 97

3.2.7.2. Tổn hao điện môi ....................................................................... 98

3.2.7.3. Điện trở suất khối....................................................................... 99

.................................................................. 101

t - dung môi............................................................ 102

....................................................................... 106

.................................................. 108

/silica khô

........ 109

m......................................................................................... 111

......................................................................................... 116

.................................................................... 118

Tóm tắt kết quả 3.2................................................................................ 120

....................................................................... 122

........................... 124

.......................... 125

............................................................................. 127

...................................................................................................... 144

v

APTES 3-amino propyl trietoxy silan

As

CTAB n-hexadexyl trimetylammoni bromua

CCT (cone calorimeter test)

DCP dicumyl peoxit

DSC (differential scanning calorimetry)

DTA (differential thermal analysis)

DTMA (dynamic thermo mechanical analysis)

E mô đun đàn hồi (Young’s modulus; elastic modulus)

EVA copolyme etylen vinylaxetat

EVAgAM

EVAsilX nanocompozit EVA/X%silica chế tạo bằng phương pháp trộn

nóng chảy, với X = 2, 3, 4, 5 (% về khối lượng so với EVA)

EVAsilXgG nanocompozit EVA/X%silica/G%EVAgAM chế tạo bằng

phương pháp trộn nóng chảy; G = 0.5; 1; 1.5; 2 (% về khối

lượng so với EVA)

EVAsolX nanocompozit chế tạo từ EVA và X% TEOS bằng phương pháp

sol-gel, với X = 5; 10; 15; 20; 25 (% về khối lượng so với EVA)

EVAsolXg nanocompozit chế tạo từ EVA và X%TEOS bằng phương pháp

sol-gel có 1%EVAgAM

FESEM hiển vi điện tử quét phát xạ trường

(field emission scanning electron microscope)

FTIR (Fourier transform infrared)

G* mô đun đàn hồi phức (complex modulus)

G’ (storage modulus)

vi

G” (loss modulus)

GMA glyxidyl metacrylat

Hε

Hζ

Hεtnna

Hζtnna

HRSEM

(high resolution scanning electron microscope)

IR (infrared)

LOI (limiting oxygen index)

NMR (nuclear magnetic resonance)

PA6 polyamit

PA66 poly hexametylen adipamit

PAAm polyacrylamit

PC polycacbonat

PCL polycaprolacton

PDMS polydimetylsiloxan

PE )

PEN polyetylen 2, 6-naphtalen

PET polyetylen terephtalat

PMMA polymetylmetacrylat

PMP poly(4-metyl-2-pentyn)

PP polypropylen (iPP: isotactic PP)

PS polystyren

PU polyuretan

PVAc poly vinylaxetat

SEM (scanning electron microscope)

vii

TEM (transmssion electron microscope)

TEOS tetraetoxysilan

Tg

TGA (thermal gravimetric analysis)

tg δ

TMA (thermo-mechanical analysis)

UL 94 94 (Underwriter’s Laboratory Test #94)

VA vinylaxetat

VTES vinyltrietoxysilan

VTMS vinyltrimetoxysilan

WAXS tán xạ tia X góc rộng (wide angle X-ray scattering)

XRD nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction)

ν

νđx, νkđx dao , không đối xứng

δ

ε độ giãn dài khi đứt

ε' hằng số điện môi

ρv điện trở suất khối

ζ độ bền kéo đứt

viii

1.1. Các dạng liên kết của nhóm Si−O trên bề mặt silica và s

................................................................................ 10

1.2. /silica

................................................. 15

-g-MA. ............................... 23

-g-MA. ............................... 24

-g-MA. .................... 24

1.6. Ảnh TEM của vật liệu nanocompozit EVA/Aerosil ở các hàm

lượng silica khác nhau. ........................................................................... 28

/silica....... 30

1.8. /silica. ..... 31

1.9. ............. 32

/silica.............. 32

94HB. ...................................................................................................... 41

3.1 .............................................................................. 43

-

axit HCl, ở pH = 4................................................................................... 43

= 6 (d)...................................................................................... 44

ix

3.4. Phổ IR của VAsol10g

(pH=4)..................................................................................................... 46

- nocompozit

EVA/EVAgAM/silica - (b). .................................................................... 48

3.6. Ảnh FESEM của silica chế tạo ở pH = 3 (a) và pH = 4 (b)............ 49

pH = 1 - 6. ............................................................................................... 50

(b): 25%......................... 53

/EVAgAM

(b): 25%......... 53

3.10

= 4..................................................................................... 57

3.11. G của EVAsol25

EVAsol25g.............................................................................................. 60

3.12

= 2; 4; 6). ........................................................ 61

3.13

= 2; 4; 6)................................................................................... 61

3.14

10. .......................................................................... 62

: - -

-

9........................................................................................... 64

- -

= 8,5. ............................... 65

x

= 9,5 (b). ... 66

/si

= 9,5 (d).............................. 66

EVAsol25................................................................................................ 68

EVAsol25g.............................................................................................. 69

25%...................................................... 73

3.22. nanocompozit EVA/silica

.................................................... 74

15%......................................................... 75

-

EVAgAM)............................................................................................... 76

3.25. Đường cong ứng suất kéo - độ giãn dài của vật liệu

nanocompozit EVA/silica không có và có EVAgAM............................ 79

EVA/silica không có và có 1% EVAgAM. ............................................ 81

/silica

không có và có 1% EVAgAM. ............................................................... 82

3.28. Tính chất cơ học của vật liệu nanocompozit EVAsil3 với các

hàm lượng EVAgAM khác nhau. ........................................................... 83

3.29. Phổ IR của nanosilica và vật liệu nanocompozit EVAsil3

không c ....................................................................... 85

xi

3.30. Giản đồ mô men xoắn - thời gian trộn của EVA và vật liệu

nanocompozit EVA/silica. ...................................................................... 88

3.31. Giản đồ mô men xoắn - thời gian trộn của vật liệu

nanocompozit EVA/silica 1% EVAgAM. ......................................... 88

. .... 90

1% EVAgAM). .......................................... 90

. ............................................................................................... 92

1% EVAgAM. ........................ 92

/silica. ....................... 94

1%

EVAgAM. ............................................................................................... 95

3

1% EVAgAM. ............................................................... 96

Hình 3.39. Hằng số điện môi của vật liệu nanocompozit EVA/silica

không có và có 1% EVAgAM theo hàm lượng nanosilica..................... 98

Hình 3.40. Thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm của EVA ở 25°C

trong các dung dịch/dung môi............................................................... 103

Hình 3.41. Thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm của vật liệu

nanocompozit EVAsil3 ở 25°C trong các dung dịch/dung môi. ......... 103

Hình 3.42. Thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm của vật liệu

nanocompozit EVAsil3g1 ở 25°C trong các dung dịch/dung môi. ...... 104