Tóm tắt Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyolefin và ứng dụng trong ngành vật liệu nổ

độ trộn và hàm lượng mLLDPE đến độ bền kéo đứt của vật liệu polyme 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 6 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 PE/EVA (70/30) Hình 3.7b. Ảnh SEM của polyme blend 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 7 (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 Mẫu Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ mẫu (oC) Khối lượng mẫu mất ở các nhiệt độ khác nhau (%) 350 oC 400 oC 450 oC PE/EVA: 70/30 271,70 4,45 12,86 77,63 PE/EVA/mLLDPE: 70/30/8 277,67 2,64 4,17 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 σ TLH σ SLH % còn lại 70/30/0/0 17,1 13 76,02 70/30/8/0 23,1 18,5 80,01 70/30/8/0,5 22,8 19,2 84,21 70/30/8/1 22,3 20,5 91,93 70/30/8/1,5 21,2 19,9 93,87 8 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 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 3.9a. Giản đồ DSC của PE Hình 3.9b. Giản đồ DSC của EVA 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 9 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. 10 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 11 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 Độ bền kéo đứt σ, Mpa Độ dãn dài khi đứt ε, % 80/20/0 22,8 230,3 80/20/2 24,2 275,4 80/20/4 26,6 347,3 80/20/6 28,7 476,0 80/20/8 26,9 435,1 80/20/10 25,8 402,9 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. 12 Bảng 3.10. Các đặc trưng TGA của polyme blend PP/PE có và không sử dụng mLLDPE Tỷ lệ PKL Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ mẫu (oC) Khối lượng mẫu mất ở các nhiệt độ khác nhau (%) 350oC 400oC 450oC PP/PE: 80/20 324,74 1,82 4,78 53,46 PP/PE/mLLDPE: 80/20/6 326,68 1,56 3,58 51,74 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 3.13a. Ảnh SEM của polyme blend PP/PE (80/20) Hình 3.13b. Ảnh SEM của polyme blend PP/PE/mLLDPE (80/20/6) 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 σ TLH σ SLH % còn lại 80/20/0/0 22,8 10,7 46,92 80/20/6/0 28,7 15,8 55,05 80/20/6/0,5 28,1 16,9 60,14 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 25,3 22,5 90,36 80/20/6/2,5 23,8 21,7 91,17 13 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 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) Tỷ lệ PKL PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010 ε TLH ε SLH % còn lại 80/20/0/0 230,3 80,5 34,95 80/20/6/0 476,0 201,3 42,28 80/20/6/0,5 468,4 234,9 50,14 80/20/6/1 451,3 280,7 62,20 80/20/6/1,5 439,6 321,5 73,13 80/20/6/2 428,6 345,6 80,63 80/20/6/2,5 401,9 329,7 82,03 14 Bảng 3.13. Các đặc trưng TGA của vật liệu polyme blend PP/PE/mLLDPE và PP/PE/mLLDPE/Irganox 1010 Mẫu Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ mẫu (oC) Khối lượng mẫu mất ở nhiệt độ khác nhau (%) 350oC 400oC 450oC PP/PE: 80/20 224,72 46,26 68,55 88,48 PP/PE/mLLDPE/ Irganox 1010: 80/20/6/2 261,64 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 3.15a. Giản đồ DSC của PE Hình 3.15b. Giản đồ DSC của PP Hình 3.15c. Giản đồ DSC của polyme blend PP/PE (80/20) Hình 3.15d. Giản đồ DSC của polyme 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 15 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 PA/PP/PP-g-MA Độ bền kéo đứt σ, Mpa Độ dãn dài khi đứt ε, % 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 16 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 Mẫu Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ mẫu (oC) Khối lượng mẫu mất ở các nhiệt độ khác nhau (%) 350oC 400oC 450oC PA/PP: 80/20 318,60 2,50 29,64 81,60 PA/PP/PP-g-MA: 80/20/10 329,50 1,40 16,50 60,80 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 17 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 3.19c. Giản đồ DSC của polyme blend PA/PP (80/20) Hình 3.19d. Giản đồ DSC của polyme blend PA/PP/PP-g-MA (80/20/10) 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. 3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của PP-g-MA tới khả năng hấp thụ nước của polyme blend PA/PP 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) Đ ộ hấ p th ụ n ướ c (% ) Thời gian ngâm (ngày) 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 5 10 15 20 25 30 A/B: 80/20 A/B/C: 80/20/10 18 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 Hàm lượng phụ gia chống tĩnh điện (PKL) Điện trở suất bề mặt (Ω) 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 TT Thời điểm kiểm tra Loại phụ gia chống tĩnh điện AEAS 300 HKD-100 Irgastat P18 1. Ban đầu 4,26.1010 3,26.1011 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 19 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 PA/PP/PP-g-MA/Irgastat P18 Độ bền kéo đứt σ, MPa Độ dãn dài khi đứt 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 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 σ TLH σ SLH % còn lại 80/20/0/0 48,7 31,3 64,27 80/20/10/0 54,5 39,2 71,93 80/20/10/0,5 54,1 41,2 76,15 80/20/10/1 53,5 43,1 80,56 80/20/10/1,5 52,8 45,9 86,93 80/20/10/2 50,3 44,3 88,17 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 20 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 TT Loại vật liệu Tỷ trọng Độ cứng (Shore D) Độ mài mòn (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 5. PA/PP/PP-g-MA /Irgastat P18/Irganox 1010 (80/20/10/2/1,5) 1,07 66 0,76 Bảng 3.22 cho thấy tỷ trọng, độ cứng củ