intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Tiểu luận: Vật liệu nano trong công nghiệp Polymer

Chia sẻ: Nhân Lê | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
377
lượt xem 74
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vật liệu vô cơ, hữu cơ cấu trúc nano đã trở thành một lĩnh vực quan tâm chuyên sâu cho các nhà khoa học và trong công nghiệp do tính chất đa dạng và ưu việt của nó. Để tìm hiểu rõ hơn, mời các bạn cùng tham khảo bài tiểu luận dưới đây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Vật liệu nano trong công nghiệp Polymer

  1. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER GIỚI THIỆU Vật liệu vô cơ, hữu cơ cấu trúc nano đã trở thành một lĩnh vực quan tâm chuyên sâu cho các nhà khoa học và trong công nghiệp do tính ch ất đa d ạng và ưu việt của nó. Gần đây, một nhóm vật liệu mới dựa trên chất liệu polymer/nano đã được tạo nên một chiều hướng mới cho lĩnh vực này. Vật liệu nanocomposite được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghệ cao như vật liệu dẫn đi ện, v ật liệu chống ăn mòn, dây phân tử, các thiết bị cảm bi ến, cửa s ổ thông minh, các thiết bị điện hóa... Ống cacbon nano ( carbon nanotube CNT) là một trong những loại vật li ệu được nghiên cứu nhiều nhất hiện nay. Là loại vật liệu linh ho ạt, nhi ều ứng d ụng, tính chất phong phú – hấp thụ quang, phát xạ, cơ học (Young modulus). Có kh ả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa học, vật lý, sinh học, vật liệu. 1. Carbon nanotube - CNT là cấu trúc dạng chuỗi các phân tử fullerene được tìm th ấy b ởi Ti ến sĩ Sumio Iijima vào năm 1991. Trong đó các phân tử C sắp xếp với nhau thành dạng hình 6 cạnh trong các ống có kích thước rất nhỏ. Chúng có đường kính các vòng từ vài Å đến trên 10nm và chiều dài cỡ vài mm. CNT đa lớp có dạng hình tr ụ g ồm nhiều lớp graphane bọc xung quanh lõi CNT đơn lớp và 2 đầu trụ được bọc bởi các bán cầu fullerene. - Phun khí chứa carbon (CO, C2H4, C2H2…) qua 1 lò nung ở 800-1200oC. Khí sẽ phân giải ra các phân tử carbon. Những phân tử này tụ lại trên 1 bề m ặt rắn phủ các hạt kim loại như Fe, Ni, Co với kích cỡ nano. Tại các h ạt xúc tác kim lo ại này, phân tử carbon sẽ chồng lên nhau tạo thành ống nano, đường kính của hạt kim loại cũng chính là đường kính ống. Sự tạo thành ống nano không ph ức t ạp, nh ưng tạo thành những ống có cùng đặc tính, cấu trúc, kích thước trong nhiều lần tổng SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 1 Lớp 12H4LT
  2. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER hợp và sau đó tinh chế để gạn lọc tạp chất, đòi hỏi những điều kiện vận hành một cách cực kỳ chính xác. Quá trình hình thành carbon nanotube: (a) Các hạt xúc tác nano kim loại; (b) Nguyên tố carbon chồng lên nhau phát triển thành ống, đồng thời nâng hạt kim loại lên; (c) Kết thúc sự hình thành. 2. Tính chất carbon nanotube - Tính chất cơ học và đặc tính điện của CNT ch ỉ ph ụ thu ộc vào c ấu trúc hình học và cấu trúc không gian của nó. CNT có h ệ số module rất cao và có th ể là v ật liệu nhẹ và bền nhất so với các loại vật liệu trước đây. - Tính chất cơ học: Cho đến hiện nay, người ta cho rằng cơ tính c ủa CNT được thể hiện là do sự tương đồng với graphite vì CNT có đ ộ b ền và đ ộ c ứng khá cao. Do tính chất của các liên kết C-C; graphite có module khoảng 1,06TPa; độ bền kéo khoảng 130Gpa; độ bền uốn khoảng 20Gpa. Đối với CNT, tùy thuộc vào đường kính và kiểu ống, module đàn h ồi trên 1Tpa tương đương kim cương, độ bền kéo khoảng 200Gpa. CNT có khả năng u ốn gập cao nhất do liên kết cộng hóa trị C-C và cấu trúc hình 6 cạnh. Tỷ l ệ gi ữa đ ộ bền và khối lượng lớn hơn nhôm, thép và titan đến vài trăm lần. - Tính chất nhiệt: Do ống nano có khả năng dẫn photon rất tốt nên người ta cho rằng CNT có thể có tính dẫn nhiệt tốt, độ dẫn nhi ệt c ủa nó kho ảng 3000W/m.K theo hướng trục với sự thay đổi đường kính rất nhỏ. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 2 Lớp 12H4LT
  3. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER - Tính chất điện: Một tấm graphene có thể được cuộn lại theo nhi ều cách khác nhau để tạo thành ống CNT đơn lớp, quá trình cuộn l ại làm m ất tính đ ối xứng của hệ thống phẳng và tạo ra phương riêng theo trục với cấu trúc các mắt lưới lục giác. Bởi vì cac đăc tinh riêng biêt cua MWCNTs mà nhiêu nghiên cứu đã khai thac ́ ̣ ́ ̣ ̉ ̀ ́ những đăc tinh ngac nhiên đó để hôi tụ trong nhiêu ứng dung kỹ thuât, như là ̣ ́ ̣ ̣ ̀ ̣ ̣ polymer nanocomposite, bộ phat xa, cac thiêt bị điên nano, cam biên hoá hoc và vât ́ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ̣ liêu sinh hoc. Đôi với nanocomposite polymer/MWCNT, viêc thêm MWCNT vao se ̃ ̣ ̣ ́ ̣ ̀ lam thay đôi môt cach rông rai cac tinh chât cơ, nhiêt, điên cua polymer nên, điêu đo ́ ̀ ̉ ̣ ́ ̣ ̃ ́ ́ ́ ̣ ̣ ̉ ̀ ̀ sẽ lam keo dai rõ rêt cac miên ứng dung cua chung. Tuy nhiên, môt vai bao cao chỉ ra ̀ ́ ̀ ̣ ́ ̀ ̣ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ́ răng cac cai thiên về tinh chât cơ hoc cua composite polymer/CNT bị giới han bởi sự ̀ ́ ̉ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ̣ phân chia pha giữa polymer nên và CNT. Cho đên nay, sự phân phôi đêu cua CNT ̀ ́ ́ ̀ ̉ trong polymer nên vân là vân đề rât quan trong. ̀ ̃ ́ ́ ̣ 3. Chế tạo nanocomposite từ carbon nanotube - Sự chức năng hóa (quá trình xử lý tạo ra các nhóm chức b ề mặt) là bi ện pháp được sử dụng để nâng cao sự phân tán trong môi trường h ữu cơ PC. Gân đây, ̀ vai nghiên cứu đã dung MWCNT chức năng hóa như là đôn gia cường băng cach sử ̀ ̀ ̣ ̀ ́ dung cac phương phap khac nhau như quá trinh hoà tan, quá trinh nong chay và phan ̣ ́ ́ ́ ̀ ̀ ́ ̉ ̉ ứng trung hợp dạng in situ. Chung chứng tỏ răng MWCNT đã xử lý được phân tach ̀ ́ ̀ ́ tôt và phân bố ngâu nhiên trong polymer nên. ́ ̃ ̀ - Ví du, Coleman và cac công sự đã sử dung có hiêu quả CNTs lam chât đôn để ̣ ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ́ ̣ lam tăng đang kể cac tinh chât cơ và quang hoc cua polymer. Trong cac nghiên cứu ̀ ́ ́ ́ ́ ̣ ̉ ́ trước đo, composite polymer dân/MWCNT được chuân bị khá thanh công bằng ́ ̃ ̉ ̀ cách sử dụng phản ứng trùng hợp oxi hóa theo kiểu in-situ. Cac hệ số dẫn điên ở ́ ̣ nhiêt độ phong cua composite nay đã tăng rông nêu đem so với polymer dân không ̣ ̀ ̉ ̀ ̣ ́ ̃ chứa MWCNT. Nhưng cung tương đôi khó khăn để phân tan đông nhât MWCNT ̃ ́ ́ ̀ ́ với nên băng phương phap nong chay. Potschke đã sử dung loai PC/NT thương mai ̀ ̀ ́ ́ ̉ ̣ ̣ ̣ có săn lam nguyên liêu và thêm vao môt lượng thich h ợp polymer nguyên chât trong ̃ ̀ ̣ ̀ ̣ ́ ́ SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 3 Lớp 12H4LT
  4. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER quá trinh nong chay sau đo. Những kêt quả được đề nghị nh ư là CNT phân bô ́ ngâu ̀ ́ ̉ ́ ́ ̃ nhiên trong polymer nên. Tinh chât vât lý cua cac tâm nanocomposite PC/CNT đuc ̀ ́ ́ ̣ ̉ ́ ́ ́ săn phụ thuôc đang kể vao lượng CNT và khả năng phân bố cua chung. Tuy nhiên, ̃ ́ ́ ̀ ̉ ́ việc chế tạo các mẻ PC/CNT và quá trinh nong chay sau đo ́ hiêm đ ược đê ̀ câp đên ̀ ́ ̉ ́ ̣ ́ trong cac nghiên cứu sau nay. ́ ̀ SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 4 Lớp 12H4LT
  5. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER NỘI DUNG ĐỀ TÀI Trong nghiên cứu nay, mâu PC/MWCNT được lam săn băng cach trôn PC và ̀ ̃ ̀ ̃ ̀ ́ ̣ axit carboxylic chứa MWCNT trong dung dich tetrahydrofuran. Sau đó PC được ̣ thêm vao các mẻ PC/MWCNT với những lượng khac nhau bằng cách làm nong ̀ ́ ́ chay ngay sau đó. Câu truc, hinh thai hoc và tinh chât vât lý cua nanocomposite ̉ ́ ́ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̣ ̉ PC/MWCNT được biêu thị đăc trưng bởi FESEM, HRTEM (TEM độ phân giải ̉ ̣ cao), phân tich nhiêt trong lượng TGA và phân tich cơ đông lực DMA. ́ ̣ ̣ ́ ̣ 1. Chế tạo PC/MWCNT sử dung phương phap xử lý nong chay ̣ ́ ́ ̉ - Cac tâm MWCNT tông hợp từ quá trinh lắng đọng pha hơi (CVD) etylen ́ ́ ̉ ̀ (xuc tac Al2O3/Fe2O3, nền nhôm, hạt sắt) và PC với chỉ số nong chay MI là ́ ́ ́ ̉ 12g/10phut (số liêu cung câp bởi Phong Thí nghiêm Nghiên cứu Hoá hoc & Vât liêu ́ ̣ ́ ̀ ̣ ̣ ̣ ̣ Hsinchu – Đai Loan). Đường kinh MWCNT khoang 40nm, độ tinh khiêt đat h ơn ̀ ́ ̉ ́ ̣ 90% sau khi được ̀ lam ̣ sach. ́ Cac chất như axit nitric, THF, và cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) cung được khi tinh ch ế mà không c ần ̃ phải xử lý gì thêm. Nhưng 1 vấn đề là: MWCNT nhận được sau xử lý bằng cách sử dụng axit nitric (trong bể hoàn lưu ở 160 oC với các thời gian khác nhau tương ứng) sẽ tạo ra những tỷ lệ các nhóm axit carboxylic (được biểu thị là c-MWCNT) khác nhau tại các điểm khuyết tật. - Để đam bao axit nitric tach ra hoan toan từ c-MWCNT, người ta dung môt ̉ ̉ ́ ̀ ̀ ̀ ̣ lượng lớn nước cât để trung hoà c-MWCNT trong 48 giờ. Nhằm tránh sự tương tác ́ mạnh mẽ của các nhóm chức năng trên bề mặt của c-MWCNTs trong suốt quá trình lọc, 10% khối lượng c-MWCNT được trộn lẫn với chất hoạt động bề mặt CTAB trong dung dịch THF và khuấy trộn siêu âm hơn 3 giờ để tạo thành c- MWCNT phủ CTAB trong dung dịch. Sau đó cac mâu c-MWCNT đã phu ̉ CTAB ́ ̃ SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 5 Lớp 12H4LT
  6. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER được loc và sâytrong may sây chân không ở 60oC để tach triêt để hơi nước và axit ̣ ́ ́ ́ ́ ̣ nitric. CNT đa lớp Bể hoàn lưu c-MWCNT Dung môi CTAB axit nitric Máy trộn siêu âm Sấy tách nước, axit c-MWCNT Dung dịch THF phủ CTAB c-MWCNT Dung dịch THF Polycarbonate tinh khiết Polycarbonate c-MWCNT trong dd THF phủ CTAB/THF Máy trộn siêu âm Hỗn hợp đồng Dung dịch metanol nhất Kết t ủa PC/MWCNT dạng bột (10% CNT) Lọc, rửa nhiều lần Chế tạo nanocomposite Hạt Polycarbonate SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 6 Lớp 12H4LT
  7. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER - Cac mâu PC/MWCNT sử dung những lượng khac nhau c-MWCNT phủ ́ ̃ ̣ ́ CTAB và PC hoà tan trong THF bởi quá trinh trong 3h hay 1h tương ứng. Sau đó ̀ dung dich THF/PC và THF/c-MWCNT phủ CTAB được trôn bằng siêu âm trong 60 ̣ ̣ phut. Cuôi cung, dung dịch methanolđược đổ từ từ vào để kết tủa h ỗn h ợp c ủa ́ ́ ̀ PC/MWCNT. - Phần kết tủa PC/MWCNT được lọc và rửa sạch nhiều lần bằng nước cất và methanol. Phần bột với 10% khối lượng MWCNT được sấy chân không ở 60 oC trong 12h. Các phần 2, 5, và 7% khối lượng PC/MWCNT được đưa vào quá trình nóng chảy trực tiếp với các viên PC trong một máy trộn Haake ho ạt động ở 260 oC và 60 rpm trong 10 phút. 2. Phân tích cấu trúc và hình thái - Phổ Raman đã được sử dụng để mô tả cấu trúc của MWCNT, c-MWCNT, và c-MWCNT phủ CTAB. Phổ Raman được thực hiện trên h ệ th ống Yvon TRIAX 550 Jobin – sử dụng một laser He-Ne được điều chỉnh ở 632,8 nm với một detector CCD. Phổ được trình bày là trung bình của 3 phổ đo tại các vùng khác nhau trên phạm vi toàn bộ mẫu. Sử dụng các phương pháp FESEM – Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường và HRTEM – Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao để mô tả đặc trưng hình thái học của nanocomposite chế tạo được. FESEM sử dụng một công c ụ phát xạ trường JSM-6700F JEOL thực hiện ở 3kV và HRTEM được ghi lại trên máy Hitachi HF-2000 200kV. - Tính ổn định nhiệt của các mẫu nhận được khi sử dụng máy phân tích nhi ệt trọng lượng TGA. Test này được thực hiện từ nhiệt độ phòng đến 800 oC với tốc độ quét 10oC/phút. Chế tạo một mẫu composite (từ nền PC và PC/MWCNT) hình chữ nhật có kích thước 18x10x2mm. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 7 Lớp 12H4LT
  8. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER - Các thí nghiệm được thực hiện ở phạm vi nhiệt độ 40-200 oC với tốc độ gia nhiệt 2oC/phút và tần số không đổi 1Hz. Các hiệu ch ỉnh vềđộ bền, kh ối l ượng, v ị trí định hướng, và nhiệt độ được thực hiện theo phương pháp PerkinElmer. Để xác định độ dẫn điện, các mẫu nhựa nền PC nguyên chất, PC/MWCNT dạng masterbatch, và nanocomposite PC/MWCNT đã được ép thành viên dưới áp lực 20MPa. Độ dẫn ở nhiệt độ phòng (sử dụng tiêu chuẩn Van Der Pauw) được đo bằng detector dòng 1 chiều. Mỗi dữ liệu hiển thị là giá trị trung bình của phép đo từ ít nhất ba mẫu và các lỗi thực nghiệm sử dụng độ lệch chuẩn của các dữ li ệu thu được. 3. Kết quả và thảo luận Hình 1 cho thấy phổ Raman của MWCNT, c-MWCNT, và c-MWCNT phủ CTAB. Cả hai phổ đồ của MWCNT và c-MWCNTvới cùng mẫu phân tích, cho thấy rằng việc biến tính bề mặt bằng dung dịch axit nitric trong bể h ồi l ưu ở 160oC không ảnh hưởng đến cấu trúc MWCNT. Hình 1. Phổ Raman của (a) MWCNT, (b) c-MWCNT, và (c) c-MWCNT phủ CTAB. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 8 Lớp 12H4LT
  9. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Các peak Raman đặc trưng tại 1355cm -1là D-band (phổ điện từ tần số 110÷170GHz) và 1580cm-1G-band (phổ điện từ tần số 4÷6MHz) tương ứng với carbon lai hóa sp3, sp2và trạng thái sắp xếp trên bề mặt của MWCNT. Tỷ lệ cường độ giữa G và D (IG/ID) của MWCNT là 0,88 và c-MWCNT là 0,65. Nh ững kết qu ả này chỉ ra rằng sự chức năng hóa của axit nitric làm tăng mức độbất ổn đ ịnh. Ph ổ Raman của c-MWCNT phủ CTAB có peak đặc trưng khác nhau so v ới c-MWCNT, nó cho thấyCTAB được phủ thành công trên bề mặt của c-MWCNT. Phân tích TGA(Hình 2) được tiến hành để xác định tính ổn đ ịnh nhi ệt c ủa MWCNT, c-MWCNT và c-MWCNT phủ CTAB. Từ phổ đồ cho thấy, khối lượng giảm của MWCNT chủ yếu là do mất đi carbon vô định hình. Đ ối v ới c-MWCNT khối lượng giảm do sự phân hủy hữu cơ cho các nhóm axit cacboxylic sau khi biến tính bề mặt theo đề nghị của các báo cáo trước đó. Hình 2. Giản đồ TGA của (a) MWCNT, (b) c-MWCNT, c-MWCNT được phủ CTAB Sau đó, sự giảm nhiều nhất của c-MWCNT phủ CTABquan sát được trong khoảng nhiệt độ 200 ÷ 250oC, có thểdo sự phân hủy nhiệt cation CTAB hình thành trên bề mặt của c-MWCNT. Cả hai dữ liệu phổ Raman và TGA chỉ ra rằng ch ất hoạt động bề mặt cation được phủ thành công trên bề mặt c-MWCNT. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 9 Lớp 12H4LT
  10. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER PC/MWCNT dạng masterbatch được chế tạo sử dụng các lượng khác nhau c- MWCNT phủ CTAB và PC trong dung dịch THF. Hình 3 cho thấy ảnh HRTEM của masterbatch PC/MWCNT. Từ hình này có thểthấy rõ ràng hình thái dạng ống đại diện cho c-MWCNT trong n ền PC đ ược tách ra và phân bố ngẫu nhiên. Điều này cho th ấy sự hiệu qu ả t ừ ph ương pháp trộn trong dung dịch dưới tác động siêu âm. Hình 3. Ảnh HRTEM của PC/MWCNT dạng master batch. Hình 4 là dữ liệu FESEM của nanocomposite với 2%, 5% và 7% khối l ượng PC/MWCNTvà viên nhựa PC. Rõ ràng là cấu trúc hình ống c ủa MWCNT đ ược phân bố ngẫu nhiên trong nền PC. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 10 Lớp 12H4LT
  11. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình 4. Ảnh FESEM của nanocomposite (a) 2% khối lượng PC/MWCNT, (b) 5% PC/MWCNT, và (c) 7% PC/MWCNT. Quan sát ảnh HRTEM của nanocomposite PC/MWCNT trong hình 5 cho th ấy sự phân bố khá đồng đều của MWCNT trong composite. Hình 5. Ảnh hiển vi HRTEM của mẫu (a) 2% khối lượng, mẫu (b) 5% khối lượng và mẫu (c) 7% PC/MWCNT trong nanocomposite. Phân tích TGA sử dụng để xác định sự phân hủy nhiệt của PC vàcomposite PC/MWCNT. Hình 6 cho thấy đường cong TGA của PC và nanocomposite v ới t ốc độ gia nhiệt 10oC/phút. Trong hình 6b, nhiệt độ bắt đầu phân h ủy (T onset) có thể được xác định bằng cách ngoại suy từ các đường cong phân hủy lớn nhất so với khối lượng ban đầu củapolymer. Nhiệt độ T onsetcủa PC và nanocompositePC/MWCNT được tóm tắt trong bảng 1. T onset của PC là 488oC và tăng lên 495, 497, 498oC thương ứng với 2, 5, và 7% khối lượng PC/MWCNT. Từ những kết quả thực nghiệm, có thể thấy rằng sự hiện diện của MWCNT trong nền PCtạo ra tính ổn định nhiệt tốt hơn, do đó theo phổ đồ, sự suy thoái bắt đầu thể hiện đổi rõ ràng với nhiệt độ cao. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 11 Lớp 12H4LT
  12. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình 6. A: Giản đồ TGA của (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites. B: Ảnh khuếch đại TGA từ 44oC đến 54oC cho (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites Hình 7 cho thấy module đàn hồi động của nhựa PC nguyên ch ất và nanoconpositse PC/MWCNT ở nhiệt độ từ 40-180 oC. Các dữ liệu module được liệt kê trong Bảng 1. Bảng 1. Giá trị nhiệt độ bắt đầu phân hủy (T onset), module đàn h ồi động (G'), và độ dẫn điện của nền PC và vật liệu nanocomposite PC/MWCNT. G' (MPa) Mẫu Tonset (⁰C) Độ dẫn điện (S/cm) 40⁰C 160⁰C Nền PC 488 384 6.36 1.10-13 2% klg PC/MWCNT 495 420 108 1,9.10-8 5% klg PC/MWCNT 497 551 145 1,8.10-6 7% klg PC/MWCNT 498 702 210 2,5.10-5 SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 12 Lớp 12H4LT
  13. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Rõ ràng, module của PC bắt đầu giảm vào khoảng 150 oC, có lẽ là kết quả từ nhiệt độ Tg của PC. Trong khi đó, Tgcủa nanocompositethấp hơn so với nền PC tinh khiết, có thể dosự hiện diện của cation CTAB ph ủ trên bề m ặt MWCNT t ạo ra sự giảmTg (hình 8). Tại 40oC, moduleđàn hồi của PC là 3,48.10 8 Pa, nó sẽ giảm với sự gia tăng nhiệt độ, ở 160 oC nó giảm xuống 6,36.106 Pa. Điều này được cho là do không đủ nhiệt lượng để vượt qua hàng rào th ế năng cho chuy ển động quay và chuyển động chuyển tiếp của các đoạn phân tử polymer trong vùng thủy tinh, khi nhiệt độ vượt Tg, năng lượng nhiệt có thể so sánh được vớirào cản thế năng cho các chuyển động đó. Đối với nanocompositePC/MWCNT, sự tăng đáng kể G’ có thể thấy được trong phạm vi nhiệt độ thấp hơn, có nghĩa là việc th ử nghi ệm đua MWCNT vào nềnPC có ảnh hưởng lớn đến tính chất đàn hồi của nền. Dưới Tg, tăng cường G’của nanocomposite khi so sánh với PC nguyên chất là 20,7%, 58,3%, và 102% tương ứng với 2, 5, và 7% khối lượng masterbatch PC/MWCNT trong nanocomposite. Hình 7. Module đàn hồi động (G') của (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT Những kết quả này chỉ ra rằng các ảnh hưởng của vật liệu gia cường trong nanocomposite bởi sự có mặt của MWCNT và sự ảnh hưởng tương hỗ có th ể x ảy ra giữa c-MWCNT phủ CTAB và PC tạo ra vùng phân chia pha hình khuyên c ủa SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 13 Lớp 12H4LT
  14. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER polymer bao bọc cố định xung quanh MWCNT. Điều này cần thi ết đ ể ch ỉ ra s ự tăng lên đáng kểmodule đàn hồicủa nanocomposite trên nhiệt độ T g với việc đưa MWCNT vào nền PC. - Trên nhiệt độ hóa thủy tinh (Tg), module đàn hồi của nền PC tinh khiết giảm khoảng 2 bậc về độ lớn, nhưng module đàn hồi của nanocomposite v ẫn còn khoảng 20-30% độ lớn so với những số liệu ở nhiệt độ dưới T g. Do đó, vật liệu nanocomposite PC/MWCNT cải thiện độ lớn của module đàn hồi cao h ơn 1 b ậc so với nền PC không có MWCNT. Những kết quả trên cho thấy sự có mặt của MWCNT trong PC /MWCNT có thể giới hạn và làm chậm từng chuỗi chuy ển động của PC trên bề mặt tiếp xúc. Sự phân bố đồng đều của MWCNT trên c ỡ nano có thể kết luận mudule đàn hồi của vật liệu nanocomposite PC/MWCNT tăng lên. Hình 8 minh họa giá trị tan ᵟ của nannocomposite PC/MWCNT. Peak t ại v ị trí 152⁰C của nền PC tinh khiết và hình dạng peak của PC/MWCNT thay đổi rõ nét trong vùng nhiệt độ thấp với cường độ bé và peak rộng hơn so với mẫu PC tinh khiết. Sự giảm của giá trị tanδ trong nanocomposites chế tạo sẵn là do sự có mặt của cation bề mặt CTAB được phủ lên bề mặt của MWCNT. Các hình d ạng peak rộng hơn của nanocomposite chỉ ra một chuỗi chuyển động của nanocomposite PC/MWCNT bị kìm hãm do các PC bao bọc bên ngoài MWCNT. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 14 Lớp 12H4LT
  15. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình 8. Giá trị tan δ của (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites. Độ dẫn điện của nền PC, PC/MWCNT dạng masterbatch và nanocomposites PC/MWCNT được đo bằng tiêu chuẩn Van Der Pauw với phương pháp thăm dò 4 bước [30]. Độ dẫn điện của nền PC ở nhiệt độ phòng là 10 -13 S/cm. Khi bổ sung 2% khối lượng MWCNT vào PC, độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng tăng đáng kể từ 10-13 S/cm lên 2.10-8 S/cm . Với sự sự tăng hàm lượng của MWCNT, các giá trị độ dẫn ở nhiệt độ phòng tăng dần từ 1,9.10 -8 S/cm cho 2% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites đến 1,8.10-6 S/cm cho 5% khối lượng nanocomposites PC/MWCNT. Khi tăng thêm hàm lượng của MWCNT , độ dẫn đi ện ở nhi ệt đ ộ phòng tiến gần đến độ dẫn điện của PC/MWCNT dạng master patch (4,9*10 -5 S/cm). Các giá trị cụ thể về độ dẫn điện của nền PC và nanocomposite PC/MWCNT cũng được tóm tắt trong bảng 1. Tuy nhiên, độ dẫn của nanocomposite đúc sẵn với hàm lượng MWCNT rất thấp ở nhiệt độ phòng có cường độ cao hơn 4 bậc so với PC mà không chứa MWCNT. Kết quả này có thể do sự có mặt của MWCNTs với tỉ lệ lớn và ở vùng bề m ặt , do đó vùng d ẫn đi ện nằm giữa vùng PC cách điện và tăng độ dẫn khi tăng hàm lượng MWCNT. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 15 Lớp 12H4LT
  16. TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER KẾT LUẬN Theo nghiên cứu này, nanocomposite PC/MWCNT đã được ch ế tạo thành công bằng cách trộn master batch PC/MWCNT và các h ạt nh ỏ PC thông qua quá trình nóng chảy. Các ảnh chụp hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao HRTEM của nanocomposite cho thấy MWCNT được phân tách và phân bố đ ồng đều trong nền PC. Các module đàn hồi của nanocomposite PC/MWCNT ch ế t ạo sẵn được nhận thấy tăng đáng kể so với nền PC tinh khiết. Những kết quả này chỉ ra rằng những tác động gia cường của nanocomposite PC/MWCNT cao h ơn khi có mặt của MWCNT và tương tác tốt hơn giữa các MWCNT và PC. Độ dẫn đi ện c ủa nanocomposite PC/MWCNT với hàm lượng 2% và 5% kh ối l ượng cao h ơn b ốn và bảy bậc về độ lớn so với PC mà không ch ứa MWCNT t ương ứng. Đó là b ởi vì đ ộ dẫn điện của MWCNT được xen như là vùng trung gian giữa PC cách điện , tăng độ dẫn điện khi tăng hàm lượng MWCNT. SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 16 Lớp 12H4LT
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA
165 tài liệu
2069 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2