Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa nền polyeste không no và nano silica A200: Phần II

82

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME NANOCOMPOZIT TRÊN

CƠ SỞ NHỰA NỀN POLYESTE KHÔNG NO VÀ NANO SILICA A200

PHẦN II - CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU POLYME NANOCOMPOZIT TRÊN

NỀN NHỰA POLYESTE KHÔNG NO VÀ NANO SILICA A200 KHI CÓ CHẤT LIÊN KẾT

Trịnh Minh Đạt

1

, Bùi Chương2

, Bạch Trọng Phúc2*

, Đinh Văn Kải

2

, Lưu Văn Khuê2

1

Trung tâm Vật liệu hữu cơ và Hóa phẩm xây dựng, Viện Vật liệu xây dựng

2

Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Đến Tòa soạn 15-9-2011

Abstract

Effects of coupling agent on the structures and properties of nanocomposite materials based on unsaturated

polyester resin and A200 silica nanoparticles were investigated. The viscosity of the resin/A200 silica mixtures

increased with increasing coupling agent content because of forming core-shell structures and the mechanical properties

of polymer nanocomposites generally were better than those without coupling agent and appeared a maximum in

mechanical properties at 4.0 wt% coupling agent content. IR analyze indicated that the coupling agent had reacted with

unsaturated polyester resin and A200 silica nanoparticles. SEM, Fe-SEM and TG-SDC demonstrated more

homogeneous dispersion of A200 silica nanoparticles in the polymer matrix and accompanied by lower glass transition

temperature and melt temperature. Furthermore, it was also found that the best dispersion route involved a methanol

dispersion technique.

1. GIỚI THIỆU

Tính chất của vật liệu polyme nanocompozit phụ

thuộc rất lớn vào nền polyme, hạt nano và phương

pháp chế tạo. Các hạt nanosilica sơ cấp không tồn tại

ở dạng đơn lẻ mà duy trì ở dạng tập hợp do lực bám

dính nội. Các nhóm silanol và siloxan tồn tại trên bề

mặt silica theo 4 kiểu liên kết [1, 2]. Mật độ nhóm

silanol trên bề mặt nanosilica từ 2,5 đến 3,5

SiOH/nm2

. Ngay sau khi tạo thành các hạt sơ cấp,

nanosilica chỉ có các nhóm silanol tự do là chính.

Sau một thời gian, nước hấp phụ phản ứng với các

nhóm siloxan bị kéo giãn và hình thành các nhóm

silanol ghép đôi [3].

Để tăng khả năng phân tán hạt nanosilica trong

nền polyme thì việc sử dụng chất liên kết silan trong

quá trình trộn hợp làm gia tăng liên kết giữa hạt độn

và nền nhựa hoặc hình thành cấu trúc vỏ-lõi cũng đã

được xem xét. Quá trình hình thành cấu trúc vỏ-lõi

qua hai bước: đầu tiên hạt nanosilica được bao bọc

bởi chất liên kết, sau đó chất liên kết tương tác với

nhau tạo thành các oligome siloxanol bám dính dần

trên bề mặt hạt có độ dày lên đến khoảng 20 nm, và

cuối cùng tạo ra các hạt có cấu trúc vỏ-lõi. Để chống

lại sự kết tụ, các cấu trúc vỏ-lõi đơn lẻ kết hợp lại

với nhau thành những tập hợp cấu trúc vỏ-lõi được

che chắn bởi lớp màng mỏng là nhựa nền có kích

thước khoảng 20 nm tạo nên sự ổn định tập hợp

(hình 1) [4].

Hình 1: Cơ chế hình thành cấu trúc vỏ-lõi và hiệu ứng che chắn không gian

2. THỰC NGHIỆM

- Chất liên kết silan MPS (3-metacrylo￾xypropyltrimetoxysilan) của hãng Wacker Silicones

(Đức) có khối lượng phân tử 248,4; tỉ trọng (25oC)

1,05; điểm chớp cháy > 100oC.

Hiệu ứng che

chắn không gian

Chất liên kết Oligome

Cấu trúc vỏ-lõi

TẠP CHÍ HÓA HỌC T. 50(1) 82-85 THÁNG 2 NĂM 2012