intTypePromotion=3

Nghiên cứu khả năng chảy nhớt, tính chất cơ lý và cấu trúc của vật liệu polyme blend pvc/eva

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
67
lượt xem
10
download

Nghiên cứu khả năng chảy nhớt, tính chất cơ lý và cấu trúc của vật liệu polyme blend pvc/eva

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Công trình này nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng các polyme thành phần và hàm lượng DCP tới mô men xoắn của polyme blend trong quá trình trộn nóng chảy, tính chất lưu biến, tính chất cơ lý và cấu trúc của polyme blend. Từ đó làm rõ vai trò của DCP trong việc tăng cường các tính chất và cấu trúc hình thái của polyme blend PVC/EVA.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu khả năng chảy nhớt, tính chất cơ lý và cấu trúc của vật liệu polyme blend pvc/eva

  1. T¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (3), Tr. 295 - 299, 2006 Nghiªn cøu kh¶ n¨ng ch¶y nhít, tÝnh chÊt c¬ lý vµ cÊu tróc cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA §Õn Tßa so¹n 20-6-2005 Th¸i Ho ng, §ç Quang ThÈm ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi, ViÖn Khoa häc v+ C«ng nghÖ ViÖt Nam SUMMARY The polymer blends based on plasticized poly(vinylchloride)/ethylene-vinyl acetate copolymer (PVC/EVA) are prepared by mixing plasticized PVC and EVA in a Haake intermixer. The torque curves show that the relative melt viscosity of the polymer blends decreases with increasing EVA content. The G’ modulus also decreases with rising EVA content. The polymer blends of PVC/EVA exhibit imcompatible effect and the tensile strength of polymer blends is small. The torque and temperature of the polymer blends of PVC/EVA (10/90, wt/wt) with different DCP contents are higher than those of the polymer blend without DCP. The tensile strength of the polymer blend reaches maximum with DCP content of 0.1%wt. The elongation at break of the polymer blend decreases with increasing DCP content. DCP plays an important role in reduction of particle size of PVC (disperse phase) and improvement of its dispersion in EVA matrix. I - Më ®Çu h(m l îng c¸c polyme th(nh phÇn v( h(m l îng DCP tíi m« men xo¾n cña polyme blend trong VËt liÖu polyme blend ® ® îc nghiªn cøu qu¸ tr×nh trén nãng ch¶y, tÝnh chÊt l u biÕn, tÝnh kh¸ phæ biÕn do vËt liÖu n(y kÕt hîp ® îc mét chÊt c¬ lý v( cÊu tróc cña polyme blend. Tõ ®ã sè tÝnh chÊt u viÖt cña c¸c polyme th(nh phÇn l(m râ vai trß cña DCP trong viÖc t¨ng c êng [1, 2]. Polyme blend polyvinylclorua/copolyme c¸c tÝnh chÊt v( cÊu tróc h×nh th¸i cña polyme etylen vinyl axetat (PVC/EVA) cã thÓ kÕt hîp blend PVC/EVA. ® îc tÝnh chÊt tèt cña EVA nh mÒm dÎo, bÒn xÐ víi tÝnh chÊt tèt cña PVC nh cøng, bÒn hãa II - Thùc nghiÖm chÊt v( c¸ch ®iÖn tèt. Tuy nhiªn, c¸c polyme n(y t ¬ng hîp kÐm hoÆc kh«ng t ¬ng hîp do sù 1. Nguyªn liÖu kh¸c nhau vÒ cÊu t¹o, nhiÖt ®é hãa thuû tinh, PVC, m¸c TH-1000 do NhËt B¶n s¶n xuÊt nhiÖt ®é nãng ch¶y… cña chóng [3 - 5]. §Ó t¨ng cã tû träng 1,4 g/cm3. ChÊt hãa dÎo dioctyl c êng kh¶ n¨ng t ¬ng hîp polyme blend, ng êi phtalat (DOP), tû träng 0,986 g/cm3 do H(n ta th êng sö dông hîp chÊt thÊp ph©n tö cã kh¶ Quèc s¶n xuÊt. DÇu ®Ëu n(nh epoxy hãa cña n¨ng ho¹t ®éng hãa nh dicumyl peoxit (DCP) Malayxia cã h(m l îng nhãm epoxy 15,2%. [1]. D íi t¸c dông cña nhiÖt ®é cao trong qu¸ Bari stearat, cacdimi stearat ® îc chÕ t¹o t¹i tr×nh trén nãng ch¶y PVC v( EVA, DCP cã kh¶ ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi. Nhùa EVA, cã h(m n¨ng tham gia v(o ph¶n øng t¹o th(nh copolyme l îng vinyl axetat 18%, nhiÖt ®é nãng ch¶y 90 - PVC-EVA. Copolyme n(y t¨ng c êng t ¬ng t¸c 95oC, khèi l îng riªng 0,93 g/cm3 do H(n Quèc v( kÕt dÝnh gi÷a hai pha polyme. chÕ t¹o. DCP ë d¹ng r¾n m(u tr¾ng do h ng C«ng tr×nh n(y nghiªn cøu ¶nh h ëng cña Junsei, NhËt B¶n s¶n xuÊt. 295
  2. 2. ChÕ t¹o vËt liÖu v c¸c ph ¬ng ph¸p thiÕt bÞ hiÓn vi ®iÖn tö quÐt Jeol-5300 (NhËt nghiªn cøu B¶n) víi ®é phãng ®¹i 1000 lÇn t¹i ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi. - PVC, c¸c chÊt æn ®Þnh nh dÇu ®Ëu n(nh epoxy hãa (3%), bari stearat (1%), cacdimi stearat (1%) ® îc trén ®Òu cïng víi DOP (30%) III - KÕt qu¶ v th¶o luËn (tÊt c¶ so víi PVC). Sau ®ã, hçn hîp PVC ® îc ñ trong tñ cã ®èi l u kh«ng khÝ nãng ë 80oC 1. Kh¶ n¨ng ch¶y nhít v tÝnh chÊt l u biÕn trong 2,5 giê ®Ó DOP v( c¸c chÊt phô gia thÈm cña polyme blend PVC/EVA thÊu v(o c¸c ®¹i ph©n tö PVC. KÕt thóc qu¸ Kh¶ n¨ng gia c«ng cña vËt liÖu polyme tr×nh ñ thu ® îc hçn hîp bét PVC kh« v( t¬i. blend ® îc ®¸nh gi¸ bëi sù biÕn ®æi m« men - Polyme blend tõ hçn hîp PVC v( EVA xo¾n trong qu¸ tr×nh trén hîp nãng ch¶y (blend (viÕt t¾t l( PVC/EVA) ® îc chÕ t¹o t¹i ViÖn Kü hãa) trªn thiÕt bÞ trén néi Haake. M« men xo¾n thuËt NhiÖt ®íi trªn thiÕt bÞ trén néi Haake ®Æc tr ng cho ®é nhít ch¶y t ¬ng ®èi cña vËt (§øc) ë 170oC trong 5 phót víi tèc ®é trén 50 liÖu. Trong nghiªn cøu n(y, nhiÖt ®é, tèc ®é vßng/phót. Sau ®ã mÉu ® îc Ðp ph¼ng trªn m¸y quay cña r«to v( thÓ tÝch cña vËt liÖu trong Ðp Toyoseiki (NhËt B¶n) ë 200oC. M« men buång trén l( nh nhau cho c¸c mÉu. NhiÖt xo¾n, nhiÖt ®é cña polyme blend theo thêi gian l îng cÊp cho buång trén ë 170oC v( sù quay trén nãng ch¶y ® îc ghi l¹i nhê phÇn mÒm cña r«to l(m cho EVA v( PVC ch¶y dÇn v( ®¹t Polylab 3.1. ®Õn tr¹ng th¸i m« men xo¾n æn ®Þnh. H×nh 1 cho thÊy m« men xo¾n cña EVA thÊp nhÊt, cao nhÊt - TÝnh chÊt l u biÕn cña vËt liÖu ® îc x¸c l( ®èi víi hçn hîp PVC. C¸c polyme blend ®Þnh trªn thiÕt bÞ Bohlin Rheometer C-VOR 150 PVC/EVA cã m« men xo¾n n»m ë gi÷a PVC v( (Anh) t¹i ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi. M« ®un dÎo EVA. M« men xo¾n cña c¸c polyme blend gi¶m (elastic modulus) cña vËt liÖu theo tÇn sè cña dÇn khi h(m l îng EVA t¨ng lªn [3]. Tõ ®ã cho ngo¹i lùc ® îc ghi l¹i nhê mét phÇn mÒm kÕt thÊy EVA cã t¸c dông t¨ng c êng kh¶ n¨ng gia hîp [6]. §é bÒn kÐo ®øt v( ®é d n d(i khi ®øt c«ng cho PVC bëi v× sù cã mÆt cña nã ® l(m cña vËt liÖu ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn gi¶m n¨ng l îng tiªu tèn cho qu¸ tr×nh ch¶y cña ASTM D638 trªn m¸y kÐo ®øt WMP cña §øc vËt liÖu (c¬ n¨ng tiªu tèn cho qu¸ tr×nh ch¶y t¹i ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi. CÊu tróc cña ® îc tÝnh theo diÖn tÝch giíi h¹n bëi ® êng m« polyme blend ® îc quan s¸t tõ ¶nh chôp trªn men xo¾n v( trôc thêi gian). H×nh 1: Gi¶n ®å m« men xo¾n theo thêi gian cña c¸c polyme blend PVC/EVA 2. TÝnh chÊt l u biÕn cña polyme blend b»ng c¸ch ®iÒu khiÓn øng suÊt t¸c ®éng v(o vËt PVC/EVA liÖu ë nhiÖt ®é phßng. KÕt qu¶ ë h×nh 2 cho thÊy M« ®un dÎo (G’) cña vËt liÖu ® îc x¸c ®Þnh m« ®un G’ cña c¸c polyme blend PVC/EVA ®Òu 296
  3. H×nh 2: Logarit m«®un G’ cña PVC, EVA v( c¸c polyme blend PVC/EVA n»m gi÷a gi¸ trÞ G’ cña PVC v( EVA v( gi¶m xo¾n t¨ng theo sù t¨ng cña h(m l îng DCP. khi h(m l îng EVA trong polyme blend t¨ng HiÖn t îng n(y cã thÓ gi¶i thÝch bëi ph¶n øng lªn. Gi¸ trÞ m« ®un G’ cña c¸c polyme blend gi÷a c¸c gèc PVC v( EVA, gi÷a c¸c gèc PVC gi¶m ®i so víi PVC chøng tá EVA cã t¸c dông còng nh EVA víi nhau khi cã mÆt DCP l(m l(m t¨ng ®é dÎo cho PVC. t¨ng khèi l îng ph©n tö còng nh t¨ng ma s¸t 3. ¶nh h ëng cña h m l îng polyme th nh néi cña vËt liÖu. Khi vËt liÖu polyme blend trong phÇn tíi tÝnh chÊt c¬ lý cña polyme blend buång trén ®¹t ®Õn nhiÖt ®é gÇn 170oC (øng víi PVC/EVA thêi gian 2,2 phót), ® êng m« men xo¾n cña c¸c polyme blend cã DCP b¾t ®Çu t¸ch ra v( t¨ng B¶ng 1 cho thÊy sù kh«ng t ¬ng hîp cña dÇn lªn so víi mÉu kh«ng cã DCP. Nh vËy, cã polyme blend PVC/EVA khi xem xÐt tÝnh chÊt thÓ thÊy ®Ó cã ph¶n øng gi÷a c¸c gèc tù do nãi c¬ lý ë c¸c tû lÖ kh¸c nhau. §é d n d(i khi ®øt trªn th× nhiÖt ®é trén c¸c polyme ph¶i lín h¬n cã gi¸ trÞ cùc tiÓu ë 70% PVC v( ®é bÒn kÐo ®øt cã gi¸ trÞ cùc tiÓu ë 50% PVC. Víi c¸c polyme 170oC. blend cã h(m l îng PVC hay EVA kh¸ nhá (10%), tÝnh chÊt c¬ lý cña chóng gi¶m Ýt h¬n so B¶ng 1: TÝnh chÊt c¬ lý cña polyme blend víi polyme cã h(m l îng PVC hoÆc EVA lín PVC/EVA h¬n. V× vËy, tû lÖ PVC/EVA 10/90 (pkl/pkl) MÉu PVC/EVA, §é d n d(i §é bÒn kÐo ® îc dïng cho c¸c nghiªn cøu tiÕp theo víi c¸c pkl/pkl khi ®øt, % ®øt, MPa polyme blend ®ßi hái ®é d n d(i khi ®øt lín. 100/0 265 23,4 4. ¶nh h ëng cña h m l îng DCP tíi qu¸ 90/10 156 16,8 tr×nh trén nãng ch¶y v tÝnh chÊt c¬ lý cña 85/15 100 11,3 polyme blend PVC/EVA 80/20 49 7,6 H×nh 3(a) biÓu diÔn sù biÕn ®æi m« men 70/30 20 6,6 xo¾n cña polyme blend theo h(m l îng DCP 50/50 263 3,1 (thay ®æi tõ 0,075% ®Õn 0,15%, theo khèi l îng 30/70 558 5,6 tæng cña 2 polyme). Gi¶n ®å m« men xo¾n-thêi 20/80 660 10,1 gian trén nãng ch¶y cho thÊy m« men xo¾n thÊp nhÊt øng víi polyme blend PVC/EVA (10/90) 10/90 683 10,3 kh«ng cã DCP. Víi c¸c mÉu cã DCP, m« men 0/100 780 13,8 297
  4. H×nh 3(b) cho thÊy khi t¨ng h(m l îng DCP 0,125% v( 0,15%. Sù t¨ng nhiÖt ®é cña polyme trong polyme blend PVC/EVA, ®ång thêi víi sù blend khi cã DCP cã thÓ gi¶i thÝch bëi c¸c ph¶n t¨ng m« men xo¾n, nhiÖt ®é cña polyme blend øng gi÷a c¸c gèc cña PVC v( EVA t¹o th(nh còng t¨ng lªn. Khi kÕt thóc qu¸ tr×nh trén nãng c¸c ®¹i ph©n tö cã khèi l îng ph©n tö lín l(m ch¶y 2 polyme (5 phót), chªnh lÖch nhiÖt ®é cña t¨ng ma s¸t néi trong khèi vËt liÖu. Do ®ã, nhiÖt mÉu cã DCP v( mÉu kh«ng cã DCP l( 3,2oC, ®é cña polyme blend cã DCP t¨ng lªn so víi 4,4oC, 7oC t ¬ng øng víi h(m l îng DCP 0,1%, polyme blend kh«ng cã DCP. H×nh 3: ¶nh h ëng cña h(m l îng DCP tíi m« men xo¾n v( nhiÖt ®é cña polyme blend PVC/EVA (10/90) B¶ng 2 tr×nh b(y kÕt qu¶ x¸c ®Þnh tÝnh chÊt PVC ph©n bè víi kÝch th íc kh¸ lín (40 - 50 c¬ lý cña c¸c mÉu polyme blend PVC/EVA theo µm) v( kh«ng ®Òu trong pha nÒn EVA. H×nh h(m l îng DCP. Râ r(ng l( DCP cã t¸c dông 4(b) cho thÊy DCP t¨ng kh¶ n¨ng ph©n t¸n cña n©ng cao ®é bÒn kÐo ®øt cho polyme blend, tuy pha PVC trong pha nÒn EVA. PVC ph©n t¸n nhiªn nã còng l(m gi¶m ®é d n d(i khi ®øt cña trong pha nÒn EVA víi kÝch th íc nhá h¬n (1 - vËt liÖu n(y. Sù t¨ng ®é bÒn kÐo ®øt cña polyme 12 µm) v( ®ång ®Òu h¬n. §iÒu n(y cã thÓ gi¶i blend l( do ph¶n øng cña c¸c gèc polyme t¹o thÝch bëi DCP ®ãng vai trß quan träng trong th(nh copolyme PVC-EVA cã vai trß nh mét viÖc t¹o th(nh chÊt t ¬ng hîp t¹i chç PVC-g- chÊt t ¬ng hîp cho 2 polyme PVC v( EVA [3]. EVA, nhê ®ã PVC ph©n t¸n v(o pha nÒn EVA Copolyme n(y t¨ng kh¶ n¨ng t ¬ng t¸c v( kÕt tèt h¬n. dÝnh gi÷a 2 pha polyme. Khi h(m l îng DCP = 0,1%, ®é bÒn kÐo ®øt cña polyme blend ®¹t gi¸ B¶ng 2: Sù phô thuéc tÝnh chÊt c¬ lý cña polyme trÞ lín nhÊt (lín h¬n 37% so víi mÉu kh«ng cã blend PVC/EVA (10/90) v(o h(m l îng DCP DCP). Khi h(m l îng DCP > 0,1%, ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu cã xu h íng gi¶m dÇn. §iÒu n(y H(m l îng §é d n khi §é bÒn kÐo cã thÓ gi¶i thÝch bëi l îng DCP d cã t¸c dông DCP, % ®øt, % ®øt, MPa oxi hãa v( ph©n huû ®øt m¹nh c¸c polyme PVC 0,000 683 10,3 v( EVA, do ®ã l(m gi¶m ®é bÒn kÐo ®øt cña 0,050 650 11,4 polyme blend. 0,075 650 13,9 5. ¶nh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt cña polyme blend 0,100 567 14,1 PVC/EVA (10/90) 0,125 550 13,5 H×nh 4(a) cho thÊy trong polyme blend 0,150 369 11,4 kh«ng cã 0,1% DCP, cã sù t¸ch pha râ rÖt, pha 298
  5. (a) (b) H×nh 4: ¶nh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt cña polyme blend PVC/EVA (10/90) kh«ng cã (a) v( cã 0,1% DCP (b) IV - KÕt luËn T i liÖu tham kh¶o EVA cã t¸c dông t¨ng c êng kh¶ n¨ng ch¶y, 1. S. Chattopadhyay, T. K. Chaki, Anil K. kh¶ n¨ng gia c«ng v( t¨ng ®é dÎo cña PVC. M« Bhowmick. J. Appl. Polym. Sci., Vol. 79, men xo¾n v( nhiÖt ®é cña polyme blend 1877 - 1889 (2002). PVC/EVA (10/90) cã DCP lín h¬n so víi 2. http://www.devicelink.com/mddi/archive polyme blend kh«ng cã DCP. §é bÒn kÐo ®øt 3. R. Pena, M. Hidalgo, C. Mijangos. J. Appl. cña polyme blend ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt khi h(m Polym. Sci., Vol. 75, 1003 - 1312 (2002). l îng DCP b»ng 0,1%. §é d n d(i khi ®øt cña 4. Lloyd. M. Robeson, Robert. A. Berner. J. polyme blend gi¶m khi t¨ng h(m l îng DCP. Polym. Sci., Part B. Polymer Physics, Vol. DCP gi¶m kÝch th íc pha ph©n t¸n PVC v( l(m 39, 1093 - 1106 (2001). cho pha n(y ph©n bè ®ång ®Òu h¬n trong pha 5. S. Ray Chowdhury and C. K. Das. Polym. nÒn EVA. Plast. Technol. Eng. 40(1), 23 - 28 (2001). 6. Marianna Kontopoulou, Leo C. Huang, C«ng tr×nh n+y ®Hîc ho+n th+nh víi sù hç Jennifer A. Lee. Adv. Polym. Technol., trî kinh phÝ cña Héi ®ång Khoa häc Tù nhiªn. Vol. 22, No. 3, 209 - 217 (2003). 299

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản