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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC<br /> VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> <br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> <br /> ……..….***…………<br /> <br /> NGUYỄN TRUNG THÀNH<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP<br /> TRÊN CƠ SỞ POLYOLEFIN VÀ ỨNG DỤNG<br /> TRONG NGÀNH VẬT LIỆU NỔ<br /> <br /> Chuyên ngành: Hoá hữu cơ<br /> Mã số: 62.44.01.14<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học: GS, TS. Nguyễn Văn Khôi<br /> <br /> Phản biện 1: GS, TS. Bùi Chương<br /> Phản biện 2: PGS, TS. Trần Đại Lâm<br /> Phản biện 3: GS, TS. Thái Hoàng<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học<br /> viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ<br /> Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 2016<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của luận án<br /> - Dây dẫn tín hiệu nổ và thuốc nổ công nghiệp AD1 được sử dụng nhiều trong<br /> khai thác than, khai thác đá, khác thác dầu mỏ... Cấu tạo dây dẫn tín hiệu nổ gồm một<br /> vỏ ống được chế tạo từ tổ hợp vật liệu PE/EVA và PP/PE, bên trong được rắc một lớp<br /> mỏng thuốc hoạt tính (thuốc nổ hexogen). Hiện nay, dây dẫn tín hiệu nổ ở nước ta<br /> chế tạo có một số nhược điểm như: tỷ lệ dập, nứt nhỏ dọc theo dây dẫn cao, độ bám<br /> dính của thuốc dẫn nổ vào dây dẫn kém, có hiện tượng phân lớp giữa lớp vỏ và lớp<br /> lõi sau khi bọc vỏ... Bên cạnh đó, do nhu cầu sử dụng thuốc nổ công nghiệp AD1 là<br /> rất lớn nên nhu cầu về bi nghiền để nghiền, trộn thuốc nổ này là không nhỏ. Bi<br /> nghiền thuốc nổ công nghiệp AD1 hiện nay được gia công bằng gỗ nghiến. Bi gỗ<br /> nghiến có một số nhược điểm như: bị sứt, vỡ trong quá trình nghiền, độ kháng mài<br /> mòn thấp, sự khan hiếm gỗ nghiến do cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng… Tuy dây dẫn<br /> tín hiệu nổ và bi nghiền thuốc nổ AD1 có nhiều nhược điểm nhưng việc nghiên cứu<br /> về 02 sản phẩm này hầu như chưa được đề cập ở Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu<br /> để nâng cao chất lượng của dây dẫn tín hiệu nổ và chế tạo được bi nghiền để thay thế<br /> cho bi gỗ nghiến sử dụng trong nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1 là rất cần<br /> thiết. Đề tài luận án “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyolefin và<br /> ứng dụng trong ngành vật liệu nổ” đã kết hợp giữa nghiên cứu và ứng dụng để giải<br /> quyết nhu cầu cấp thiết của ngành công nghiệp Quốc phòng nên đề tài vừa có ý nghĩa<br /> khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao.<br /> - Luận án đã nghiên cứu 03 tổ hợp vật liệu polyme blend gồm: PE/EVA, PP/PP,<br /> PA/PP. Trong đó, tổ hợp vật liệu PE/EVA, PP/PE dùng mLLDPE làm phụ gia tương<br /> hợp được ứng dụng làm dây dẫn tín hiệu nổ. Tổ hợp vật liệu PA/PP đã được nghiên<br /> cứu ảnh hưởng các phụ gia chống oxy hóa, chống tĩnh điện, khảo sát tỷ trọng, độ mài<br /> mòn, điện trở suất bề mặt... nhằm mục tiêu chế tạo được vật liệu sử dụng làm bi<br /> nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1.<br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án<br /> - Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PE/EVA, PP/PE đạt yêu cầu kỹ<br /> thuật làm dây dẫn tín hiệu nổ và khắc phục được các nhược điểm hiện nay.<br /> - Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PA/PP đạt yêu cầu kỹ thuật làm bi<br /> nghiền thuốc nổ công nghiệp AD1 và khắc phục được các nhược điểm hiện nay của<br /> bi gỗ nghiến.<br /> 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án<br /> - Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của polyme blend<br /> - Xác định tính chất cơ lý của polyme blend đã chế tạo<br /> - Phân tích sự thay đổi khối lượng mẫu theo nhiệt độ (TGA)<br /> - Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu polyme blend bằng chụp ảnh hiển vi<br /> điện tử quét (SEM)<br /> - Phân tích nhiệt lượng vi sai quét (DSC)<br /> - Xác định điện trở suất bề mặt<br /> - Đánh giá độ bền lão hóa oxy hóa nhiệt<br /> - Xác định độ cứng của vật liệu<br /> - Xác định độ mài mòn của vật liệu<br /> - Xác định độ hấp thụ nước của polyme blend<br /> 1<br /> <br /> - Chế thử dây dẫn tín hiệu nổ và kiểm tra sản phẩm tại Nhà máy Z121. Dây dẫn<br /> tín hiệu nổ được thử nghiệm đánh giá tốc độ nổ, độ nhạy nổ, thử chấn động, thử độ<br /> bền kéo theo QCVN 06:2012/BCT.<br /> - Tiến hành sản xuất bi nghiền và thử nghiệm nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp<br /> AD1 tại Nhà máy Z121.<br /> - Thử nghiệm bi của luận án nghiên cứu để nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp<br /> AD1 và so sánh với bi gỗ nghiến tại Nhà máy Z121.<br /> 4. Cấu trúc của luận án<br /> Luận án gồm các phần chính sau:<br /> - Mở đầu : 2 trang<br /> - Phần kết quả thảo luận: 58 trang<br /> - Phần tổng quan: 48 trang<br /> - Kết luận: 02 trang<br /> - Phần thực nghiệm: 16 trang<br /> CHƯƠNG I. TỔNG QUAN<br /> 1.1. Tổng quan về polyme blend<br /> 1.2. Tình hình nghiên cứu về tổ hợp vật liệu trên cơ sở polyolefin<br /> 1.3. Một số ứng dụng của tổ hợp vật liệu trên cơ sở polyolefin<br /> CHƯƠNG II. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM<br /> 2.1. Hóa chất, thiết bị sử dụng<br /> - LLDPE là sản phẩm của hãng Sumitomo Polyethylene – Nhật Bản.<br /> - EVA là sản phẩm của hãng Taisox – Đài Loan.<br /> - PA6 được sản xuất bởi BASF (Malaysia) SDN BHD- Malaysia.<br /> - PP được sản xuất bởi LyondellBasell (Hàn Quốc).<br /> - mLLDPE là sản phẩm của hãng Mitsui Chemicals, Inc. – Nhật Bản.<br /> - PP-g-MA là sản phẩm của Sigma-Aldrich Co. LLC - Singapo.<br /> - Phụ gia chống tĩnh điện: AEAS 300, Irgastat P18, Antistatic Agent HKD-100.<br /> - Phụ gia chống oxy hóa: Irganox 1010.<br /> - Máy trộn kín Haake, máy ép Toyoseiki, máy ép phun TH130S…<br /> - Thiết bị phân tích nhiệt DSC, TGA...<br /> - Thiết bị đo tính chất cơ học Zwick.<br /> 2.2. Phương pháp thực nghiệm<br /> - Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PE/EVA. Nguyên liệu được sấy trong tủ<br /> sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 5 giờ, cân định lượng với hàm lượng xác định,<br /> trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PE,<br /> EVA trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau:<br /> + Nhiệt độ trộn:<br /> 140oC.<br /> +Tốc độ trộn:<br /> 40 vòng/ phút.<br /> + Thời gian trộn:<br /> 5 phút.<br /> Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt độ<br /> o<br /> 140 C, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu<br /> sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm.<br /> - Chế tạo mẫu polyme blend PE/EVA/mLLDPE. Nguyên liệu được sấy trong tủ<br /> sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 5 giờ, cân định lượng với hàm lượng xác định,<br /> 2<br /> <br /> trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PE,<br /> EVA, mLLDPE trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau:<br /> - Nhiệt độ trộn:<br /> 140oC, 150oC, 160oC.<br /> - Tốc độ trộn:<br /> 40 vòng/ phút.<br /> - Thời gian trộn:<br /> 5 phút.<br /> Mẫu vật liệu được chế tạo tương tự như trên.<br /> - Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PP/PE và PP/PE/mLLDPE. N<br /> guyên<br /> o<br /> liệu được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 60 C trong thời gian 5 giờ. Cân định lượng hỗn<br /> hợp theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín<br /> Haake. Tiến hành trộn hỗn hợp polyme blend trong máy trộn kín Haake với các thông<br /> số như sau:<br /> - Nhiệt độ trộn:<br /> 190oC.<br /> - Tốc độ trộn:<br /> 40 vòng/ phút.<br /> - Thời gian trộn:<br /> 5 phút.<br /> Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt<br /> độ 180oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản).<br /> Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm.<br /> - Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PA/PP và PA/PP/PP-g-MA. Nguyên liệu<br /> được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 10 giờ. Cân định lượng hỗn<br /> hợp theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy ép phun<br /> TH130S. Tiến hành trộn nóng chảy hỗn hợp polyme PA, PP trong máy máy ép phun<br /> TH130S với 04 vùng nhiệt độ 225oC, 230oC, 245oC, 240oC. Vật liệu sau khi lấy ra<br /> khỏi máy ép phun TH130S nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 220oC, lực ép 15 MPa<br /> trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm<br /> có độ dày 1 ÷ 2 mm.<br /> CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ & THẢO LUẬN<br /> 3.1. Nghiên cứu chế tạo polyme blend PE/EVA<br /> 3.1.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PE/EVA<br /> 3.1.1.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của PE, EVA và polyme blend PE/EVA<br /> Giá trị momen xoắn ổn định của hỗn hợp polyme PE, EVA này nằm trong<br /> khoảng momen xoắn ổn định của EVA và PE. Các kết quả nghiên cứu được thể hiện<br /> trên hình 3.1 và bảng 3.1.<br /> <br /> 3<br /> <br />