T¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (4), Tr. 428 - 431, 2006<br />
<br />
<br />
nghiªn cøu kh¶ n¨ng ch¶y nhít, tÝnh chÊt c¬ vµ cÊu<br />
tróc cña vËt liÖu blend Polyetylen ghÐp Axit<br />
Acrylic/copolyme Etylen Vinyl axetAt<br />
§Õn Tßa so¹n 7-7-2005<br />
Th¸i Ho ng, §ç V¨n C«ng<br />
ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi, ViÖn Khoa häc v- C«ng nghÖ ViÖt Nam<br />
<br />
<br />
Summary<br />
The preparation of polymer blends by mixing polymers in melt state is a simple, cheap,<br />
effective method. Polymer blend of polyethylene grafted acrylic acid/copolymer ethylene vinyl<br />
acetate (PE-g-AA/EVA) is formed in the conditions of temperature 140oC, mixing speed 40 rpm,<br />
mixing time 5 minutes. The experimental results show that the presence of AA in PE-g-AA does<br />
not make considerably changes in the shape of torque momen–mixing time curves of the polymer<br />
blend PE-g-AA/EVA compared with the polymer blend of PE/EVA. Mechanical property of the<br />
obtained blend is improved remarkably. Beside that, the presence of oligomers AA in PE-g-AA<br />
enhances the interaction between PE-g-AA and EVA phases and makes these two polymers<br />
disperse into each other better.<br />
<br />
<br />
I - Më ®Çu ghÐp v(o PE c¸c monome cã cùc nh* axit<br />
acrylic (AA), anhydrit maleic (AM) [5].<br />
Trong nhiÒu n¨m gÇn ®©y, chÕ t¹o vËt liÖu B(i n(y tr×nh b(y kÕt qu¶ nghiªn cøu kh¶<br />
polyme míi b»ng c¸ch tæ hîp c¸c polyme ë n¨ng ch¶y nhít, tÝnh chÊt c¬ v( cÊu tróc h×nh<br />
tr¹ng th¸i nãng ch¶y l( mét h*íng cã hiÖu qu¶, th¸i cña polyme blend PE-g-AA/EVA. KÕt qu¶<br />
rÎ tiÒn v( ®¬n gi¶n. VËt liÖu polyme blend tõ cho thÊy viÖc ghÐp AA lªn m¹ch PE kh«ng l(m<br />
polyetylen m¹ch th¼ng, tû träng thÊp (LLDPE) thay ®æi nhiÒu kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña polyme<br />
v( copolyme etylen-vinyl axetat (EVA) cã thÓ blend so víi polyme blend ban ®Çu. §é bÒn kÐo<br />
kÕt hîp ®*îc c¸c *u ®iÓm cña LLDPE (trong b(i ®øt cña polyme blend PE-g-AA/EVA t¨ng ®¸ng<br />
n(y gäi t¾t l( PE) nh* dDn d(i tèt, bÒn va ®Ëp, kÓ so víi polyme blend PE/EVA. Nhê cã t*¬ng<br />
bÒn hãa chÊt, c¸ch ®iÖn tèt, gi¸ th(nh rÎ [1, 2] t¸c tèt gi÷a PE-g-AA v( EVA nªn 2 polyme n(y<br />
còng nh* ®é mÒm dÎo, bÒn xÐ, dÔ g¾n v( d¸n ë ph©n t¸n v(o nhau tèt h¬n.<br />
nhiÖt ®é thÊp, kh¶ n¨ng phèi trén víi mét l*îng<br />
lín c¸c chÊt ®én cña EVA [3, 4]. Tuy nhiªn, do II - Thùc nghiÖm<br />
sù kh¸c nhau vÒ cÊu t¹o, nhiÖt ®é nãng ch¶y, ®é<br />
ph©n cùc... nªn c¸c polyme n(y kh«ng t*¬ng 1. Nguyªn liÖu<br />
hîp víi nhau. §Ó t¨ng c*êng kh¶ n¨ng t*¬ng<br />
hîp, b¸m dÝnh cña PE víi EVA nh»m n©ng cao LLDPE, EVA ë d¹ng h¹t do H(n Quèc s¶n<br />
tÝnh chÊt, kh¶ n¨ng sö dông cña polyme blend xuÊt. LLDPE cã khèi l*îng ph©n tö 52000<br />
PE/EVA, ta cã thÓ ®*a v(o hçn hîp polyme hîp ®.v.C, nhiÖt ®é ch¶y mÒm 120 - 125oC, chØ sè<br />
chÊt thÊp ph©n tö nh* dicumyl peoxit (DCP) hay ch¶y 2,69 g/10 phót (190oC, t¶i träng 2,16 kg).<br />
sö dông copolyme t¹o th(nh t¹i chç b»ng c¸ch EVA cã h(m l*îng vinyl axetat 18%, nhiÖt ®é<br />
<br />
428<br />
ch¶y mÒm 95 - 99oC, khèi l*îng riªng 0,93 trén ghi bëi phÇn mÒm PolyLab 3.1 kÕt nèi víi<br />
g/cm3. DCP cña hDng Junsei (NhËt B¶n) ®*îc sö thiÕt bÞ trén néi.<br />
dông ë d¹ng h¹t, tinh khiÕt. AA l( l( s¶n phÈm TÝnh chÊt c¬ cña vËt liÖu polyme blend ®*îc<br />
th*¬ng m¹i cña H(n Quèc, nhiÖt ®é s«i 140oC, x¸c ®Þnh trªn thiÕt bÞ WMP (CHLB §øc) theo<br />
hÖ sè chiÕt quang (n20d) 1,42 v( khèi l*îng riªng tiªu chuÈn ASTM D638.<br />
1,05 g/ml.<br />
CÊu tróc h×nh th¸i cña polyme blend ®*îc<br />
2. ChÕ t¹o vËt liÖu v c¸c ph ¬ng ph¸p quan s¸t b»ng ¶nh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt chôp trªn<br />
nghiªn cøu thiÕt bÞ Jeol-5300 (NhËt B¶n) víi ®é phãng ®¹i<br />
1000 lÇn.<br />
ChÕ t¹o PE-g-AA: hçn hîp PE, DCP 0,5%<br />
v( AA 1,0% (theo khèi l*îng cña PE) ®*îc trén C¸c thÝ nghiÖm trªn ®Òu ®*îc tiÕn h(nh t¹i<br />
®Òu v( ®*a v(o m¸y ®ïn c¾t h¹t mét trôc vÝt ë ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi, ViÖn Khoa häc v(<br />
165 - 170oC. H(m l*îng AA ghÐp v(o PE l( C«ng nghÖ ViÖt Nam.<br />
0,4% (x¸c ®Þnh theo ph*¬ng ph¸p chuÈn ®é hãa<br />
häc) [6]. III - KÕt qu¶ v th¶o luËn<br />
ChÕ t¹o polyme blend PE-g-AA/EVA: hçn 1. Kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña PE-g-AA, EVA v<br />
hîp PE-g-AA v( EVA víi tû lÖ th(nh phÇn x¸c polyme blend PE-g-AA/EVA<br />
®Þnh ®*îc ®*a v(o buång trén cña thiÕt bÞ trén<br />
néi Haake (CHLB §øc) ë 140oC, tèc ®é trén 40 Kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña polyme blend ®*îc<br />
vßng/phót trong thêi gian 5 phót. KÕt thóc, mÉu ph¶n ¸nh bëi sù biÕn ®æi momen xo¾n (l( ®¹i<br />
®*îc Ðp th(nh tÊm ph¼ng trªn m¸y Ðp thuû lùc l*îng tû lÖ thuËn víi ®é nhít ch¶y t*¬ng ®èi cña<br />
Toyoeiki (NhËt B¶n) ë 150oC, lùc Ðp 15 MPa. vËt liÖu) trong qu¸ tr×nh trén nãng ch¶y c¸c<br />
polyme. Sù biÕn ®æi momen xo¾n cña c¸c<br />
Kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña polyme blend ®*îc polyme blend PE-g-AA/EVA v( PE/EVA ®*îc<br />
ph¶n ¸nh qua gi¶n ®å m«men xo¾n - thêi gian thÓ hiÖn trªn h×nh 1.<br />
Momen xo¾n, Nm<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Momen xo¾n, Nm<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Thêi gian trén, phót Thêi gian trén, phót<br />
H×nh 1: Gi¶n ®å m«men xo¾n-thêi gian trén cña c¸c polyme blend PE/EVA (a)<br />
v( PE-g-AA/EVA (b)<br />
<br />
Cã thÓ nhËn thÊy r»ng cã sù thay ®æi nhiÒu AA/EVA (h×nh 1b). §èi víi c¸c polyme blend<br />
vÒ d¹ng ®*êng cong momen xo¾n v( gi¸ trÞ PE/EVA v( PE-g-AA/EVA cã cïng th(nh phÇn<br />
momen xo¾n t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng cña c¸c (70/30, 50/50, 30/70), gi¸ trÞ momen xo¾n cña<br />
polyme blend PE/EVA (h×nh 1a) v( PE-g- chóng biÕn ®æi qua ba giai ®o¹n: gi¸ trÞ momen<br />
429<br />
xo¾n gi¶m nhanh tõ 0 - 0,6 phót, sau ®ã t¨ng lªn dÎo l(m gi¶m momen xo¾n cña copolyme [5, 6].<br />
kh¸ râ sau 0,6 - 1,2 phót v( gi¶m dÇn sau 1,2 So víi polyme blend PE/EVA cã cïng tû lÖ<br />
phót cho ®Õn khi ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng th(nh phÇn, gi¸ trÞ momen xo¾n ë tr¹ng th¸i c©n<br />
nãng ch¶y. §iÒu n(y thÓ hiÖn qu¸ tr×nh nãng b»ng nãng ch¶y cña polyme blend PE-g-<br />
ch¶y cña hai polyme diÔn ra tuÇn tù: EVA nãng AA/EVA t¨ng lªn kh«ng ®¸ng kÓ.<br />
ch¶y tr*íc (do cã nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp h¬n<br />
2. TÝnh chÊt c¬ cña polyme blend PE-g-<br />
PE còng nh* PE-g-AA) sÏ t¹o thuËn lîi cho PE,<br />
AA/EVA<br />
PE-g-AA nãng ch¶y sau ®ã. Sau 4,5 phót, c¸c<br />
polyme nãng ch¶y ho(n to(n, trén lÉn v(o nhau C¸c kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é bÒn kÐo ®øt ( ) v(<br />
v( ®¹t ®Õn tr¹ng th¸i c©n b»ng nãng ch¶y, c¸c ®é dDn d(i khi ®øt ( ) cña c¸c polyme blend<br />
gi¸ trÞ momen xo¾n øng víi c¸c mÉu PE/EVA PE/EVA v( PE-g-AA/EVA ®*îc tr×nh b(y ë<br />
v( PE-g-AA/EVA ë cïng tû lÖ 70/30, 50/50, b¶ng 1. B¶ng 1 cho thÊy xu h*íng t¨ng gi¸ trÞ<br />
30/70 lÇn l*ît l( 15,4; 11,5; 10,3 Nm v( 15,4; v( gi¶m x¶y ra ë hÇu hÕt c¸c polyme blend<br />
11,9; 10,7 Nm. PE-g-AA/EVA so víi polyme blend PE/EVA<br />
Nh* vËy, qu¸ tr×nh ghÐp AA v(o PE kh«ng ban ®Çu. Tuy nhiªn, ®èi víi c¸c polyme blend<br />
l(m thay ®æi nhiÒu kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña cã tû lÖ PE-g-AA hay EVA lín, sù t¨ng gi¸ trÞ<br />
polyme blend PE/EVA. Gi¸ trÞ momen xo¾n ë so víi c¸c polyme blend ban ®Çu míi ®¸ng kÓ.<br />
tr¹ng th¸i c©n b»ng cña PE-g-AA gi¶m mét Ýt so C¸c polyme blend cã tû lÖ th(nh phÇn 50/50 v(<br />
víi PE (24,4 Nm so víi 25,0 Nm) cã thÓ do c¸c 40/60, sù t¨ng v( gi¶m kh«ng nhiÒu. C¸c<br />
m¹ch PE-g-AA ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y linh ®éng mÉu polyme blend cã th(nh phÇn EVA lín (tõ<br />
h¬n, c¸c oligome AA ®ãng vai trß nh* chÊt hãa 50 pkl trë lªn), gi¸ trÞ gi¶m Ýt.<br />
<br />
B¶ng 1: TÝnh chÊt c¬ cña c¸c polyme blend PE/EVA v( PE-g-AA/EVA<br />
<br />
, MPa ,%<br />
Th(nh phÇn<br />
PE/EVA PE-g-AA/EVA PE/EVA PE-g-AA/EVA<br />
100/0 20,89 21,17 810 610<br />
90/10 20,77 25,89 809 709<br />
80/20 20,61 23,56 789 685<br />
70/30 19,72 21,21 758 692<br />
60/40 19,40 20,94 775 700<br />
50/50 19,15 19,17 750 700<br />
40/60 17,64 18,00 753 669<br />
30/70 15,21 17,23 750 725<br />
20/80 14,56 17,33 700 697<br />
0/100 14,10 14,10 780 780<br />
<br />
ViÖc ghÐp AA v(o PE ®D t¨ng ®é kÕt tinh th(nh phÇn. ThËm chÝ c¸c mÉu PE-g-AA/EVA<br />
cña PE [6] còng nh* t¨ng t*¬ng t¸c gi÷a c¸c ®¹i cã tû lÖ 90/10, 80/20 v( 70/30 cã gi¸ trÞ lín<br />
ph©n tö PE th«ng qua c¸c liªn kÕt hi®ro. V× vËy, h¬n gi¸ trÞ cña PE-g-AA ban ®Çu. §iÒu n(y cã<br />
so víi PE, gi¸ trÞ cña PE-g-AA t¨ng lªn ®¸ng thÓ gi¶i thÝch bëi ghÐp AA v(o PE ®D t¹o ra<br />
kÓ v( gi¸ trÞ gi¶m ®i kh¸ nhiÒu. C¸c polyme t*¬ng t¸c tèt gi÷a c¸c pha PE v( EVA th«ng qua<br />
blend PE-g-AA/EVA cã t¨ng lªn kh¸ râ so c¸c liªn kÕt ®ipol-®ipol gi÷a c¸c nhãm cacbonyl<br />
víi c¸c polyme blend PE/EVA cã cïng tû lÖ v( liªn kÕt hi®r« gi÷a c¸c nhãm cacboxyl víi<br />
430<br />
c¸c nhãm cacbonyl. Tuy nhiªn, gi¸ trÞ cña ph©n t¸n PE trong pha nÒn EVA t*¬ng ®èi lín<br />
polyme blend PE-g-AA/EVA t¨ng lªn kh«ng (kho¶ng 8 - 22 µm) (h×nh 2a). Trong khi ®ã,<br />
®ång ®Òu ë c¸c mÉu cã tû lÖ th(nh phÇn kh¸c polyme blend PE-g-AA/EVA (30/70) (h×nh 2b)<br />
nhau. cã c¸c pha polyme ph©n t¸n v(o nhau ®ång ®Òu<br />
h¬n v( kÝch th*íc pha ph©n t¸n PE gi¶m ®i kh¸<br />
3. CÊu tróc cña polyme blend PE-g-AA/EVA<br />
râ (cßn kho¶ng 6 - 12 µm). §iÒu n(y ®*îc gi¶i<br />
¶nh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt cña polyme blend thÝch bëi sù t*¬ng t¸c tèt gi÷a c¸c pha PE-g-AA<br />
PE/EVA (30/70) cho thÊy c¸c pha PE v( EVA v( EVA, l(m cho c¸c pha n(y ph©n t¸n v(o nhau<br />
ph©n t¸n v(o nhau kh«ng ®Òu, kÝch th*íc pha tèt h¬n.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(a) (b)<br />
H×nh 2: ¶nh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt cña polyme blend PE/EVA (30/70) (a)<br />
v( PE-g-AA/EVA (30/70) (b)<br />
<br />
IV - KÕt luËn 2. Y. Chang Nho, J. Hajin. J. Appl. Polym.<br />
Sci., Vol. 63, 1101 (1997).<br />
Kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña polyme blend PE- 3. Stefan Ross. A new mineral flame retardant<br />
g-AA/EVA kh«ng kh¸c nhiÒu so víi polyme with increased thermal stability, Nabaltec<br />
blend PE/EVA. GmbH, Germany (1998).<br />
TÝnh chÊt c¬ cña polyme blend PE-g- 4. S. Chattopadhyay, T. K. Chalet, A. K.<br />
AA/EVA t¨ng ®¸ng kÓ so víi polyme blend Bhowmich. J. Appl. Polym. Sci., Vol. 79,<br />
PE/EVA ë cïng tû lÖ th(nh phÇn do PE-g-AA 1877 - 1889 (2000).<br />
v( EVA t*¬ng t¸c tèt víi nhau.<br />
5. C. Koning, M. V. Duin, C. Pagnoulle, R.<br />
Sù cã mÆt cña AA trong PE-g-AA gióp cho Jemero. Prog. Polym. Sci., Vol. 23, 707 -<br />
sù ph©n t¸n cña c¸c pha PE-g-AA, EVA v(o 757 (1998).<br />
nhau ®ång ®Òu h¬n v( gãp phÇn gi¶m kÝch th*íc<br />
cña pha ph©n t¸n trong pha nÒn. 6. H. L. Huang, Z. H. Yao, J. H. Yang, Y.<br />
Wang, D. A. Shi, J. H. Yin. J. Appl. Polym.<br />
Sci., Vol. 80, 2538 - 2544 (2001).<br />
T i liÖu tham kh¶o<br />
7. J. M. G. Cowif. Chemistry and physics of<br />
1. P. Galli, G. Vecellio. Prog. Polym. Sci., Vol. modern materials, 2nd Ed., Edinburgh, UK<br />
26, 1287 - 1336 (2001). (1993).<br />
<br />
<br />
<br />
431<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
