Luận văn thạc sĩ: Đặc trưng vật liệu compozit polypropylene/bột silica - ĐH Khoa học Thái Nguyên (2023)

Luận văn nghiên cứu đặc trưng và tính chất của vật liệu compozit polypropylene/bột silica bằng các phương pháp hóa lý tại Đại học Khoa học Thái Nguyên.

• Tác giả: Nguyễn Thị Phương Nga
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thanh Phương
• Trường học: Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Phân tích đặc trưng và tính chất của vật liệu compozit polypropylene/bột silica bằng các phương pháp hóa lý hiện đại
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thái Nguyên

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bức tranh toàn cảnh ngành vật liệu polyme, nhựa nhiệt dẻo hiện chiếm khoảng 85% tổng sản lượng thương mại toàn cầu, trong đó polypropylene (PP) giữ vị thế chiến lược với tỷ trọng tiêu thụ đạt xấp xỉ 18%. Sở hữu nhiều ưu điểm cơ lý vượt trội như khối lượng riêng nhẹ chỉ khoảng 0,903 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy cao dao động từ 160 đến 170 độ C cùng khả năng kháng hóa chất xuất sắc, PP được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất bao bì, dệt sợi và linh kiện kỹ thuật. Dẫu vậy, PP nguyên sinh tồn tại điểm nghẽn kỹ thuật lớn là độ bền va đập ở nhiệt độ thấp suy giảm mạnh và độ cứng bề mặt chưa đủ cao để đáp ứng các kết cấu đòi hỏi tải trọng lớn.

Để giải quyết thách thức này, luận văn thạc sĩ Hóa phân tích thực hiện tại Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên năm 2023 tập trung nghiên cứu tận dụng nguồn cát silica tự nhiên dồi dào tại Việt Nam với hàm lượng SiO2 đạt từ 99,0% đến 99,8% làm chất độn gia cường. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu compozit PP/bột silica bằng phương pháp trộn nóng chảy, đồng thời khảo sát toàn diện ảnh hưởng của kích thước hạt (5, 10, 30 micromet), hàm lượng bột silica (từ 10% đến 50% khối lượng) và hiệu quả xử lý bề mặt bằng acid stearic. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc nâng cao độ cứng Shore D của vật liệu từ mức 56,00 lên 74,59 đơn vị (tăng trưởng 33,2%), tạo ra dòng vật liệu compozit chất lượng cao với chi phí cạnh tranh nhằm phục vụ ngành công nghiệp phụ trợ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết tương tác liên bề mặt của vật liệu polyme compozit hai pha, bao gồm pha liên tục là nhựa nền nhiệt dẻo PP và pha phân tán là các hạt vô cơ silica. Mô hình nghiên cứu vận dụng thuyết cơ học phá hủy đàn dẻo để phân tích sự phân bố ứng suất và cơ chế truyền lực từ nền polyme sang các trung tâm gia cường khi chịu ngoại lực tác động. Ba khái niệm cốt lõi định hình khung lý thuyết gồm: cấu trúc lập thể isotactic của mạch đại phân tử PP quyết định mức độ kết tinh; hành vi lưu biến ở trạng thái nóng chảy phản ánh qua biến thiên mô men xoắn từ 2,2 N.m đến 7,6 N.m; và cơ chế biến tính bề mặt không hoạt tính bằng hợp chất hoạt động bề mặt lưỡng cực. Khi xử lý bằng acid béo, nhóm phân cực của acid stearic hấp phụ ưu tiên lên bề mặt silica giàu nhóm hydroxyl, trong khi đuôi hydrocacbon kỵ nước vươn ra ngoài tương hợp tốt với mạch PP, giúp triệt tiêu năng lượng tự do bề mặt và ngăn chặn hiện tượng kết tụ hạt vô cơ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm sử dụng nhựa polypropylene thương phẩm Singapore có chỉ số chảy 20 g/10 phút ở 146 độ C và bột silica Việt Nam có hàm lượng tạp chất Fe2O3 dưới 0,03% với ba kích thước trung bình 5 micromet (BCSi3), 10 micromet (BCSi2) và 30 micromet (BCSi1). Luận văn áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích theo hàm lượng gia cường biến thiên từ 10% đến 50% khối lượng. Toàn bộ mẫu thử nghiệm cơ lý được gia công ép tiêm tạo hình dạng mái chèo theo tiêu chuẩn ISO 527 trên máy chuyên dụng Haake MiniJet Pro dưới áp suất 650 bar, nhiệt độ buồng gia nhiệt 190 độ C và nhiệt độ khuôn 120 độ C. Kích thước mẫu va đập đạt chuẩn 3,2 x 12,7 x 50 mm. Cỡ mẫu đo lặp lại 5 lần cho phép thử kéo đứt và 3 lần cho phép thử va đập để xác định giá trị trung bình thống kê với độ tin cậy cao. Lý do lựa chọn tổ hợp phân tích gồm phổ FTIR (Nexus 670, độ phân giải 4 cm-1, quét 32 lần) và kính hiển vi điện tử quét FESEM (S-4800, điện thế 10 kV) là nhằm nhận diện chính xác các nhóm liên kết đặc trưng Si-O-Si, C-O và đánh giá độ phân tán vi mô bề mặt nứt gãy. Độ bền cơ học được kiểm tra trên máy Zwick Z2.5 với tốc độ kéo 50 mm/phút theo tiêu chuẩn ASTM D638M, hoàn thiện trong lộ trình nghiên cứu 10 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ trộn nóng chảy tối ưu tại nhiệt độ 190 độ C, tốc độ trục vít 50 vòng/phút và thời gian trộn 5 phút. Khi nhiệt độ gia công tăng từ 170 lên 190 độ C, độ bền kéo đứt tăng mạnh từ 18,34 MPa lên 24,00 MPa (tăng 30,8%) và độ bền va đập tăng từ 20,78 kJ/m2 lên 27,83 kJ/m2 (tăng 33,9%), trước khi sụt giảm ở 200 độ C do đứt mạch nhiệt phân.

Thứ hai, kích thước hạt silica ảnh hưởng mang tính quyết định đến tính chất cơ lý. Tại cùng hàm lượng 20% khối lượng, mẫu silica 5 micromet đạt độ bền kéo 28,81 MPa và độ dãn dài khi đứt 731,48%, cao hơn đáng kể so với mẫu 30 micromet chỉ đạt 28,18 MPa và 725,98%.

Thứ ba, tỷ lệ phối trộn 30% khối lượng bột silica 5 micromet là ngưỡng tối ưu toàn diện, đưa độ cứng Shore D đạt đỉnh 74,59 đơn vị (tăng 33,2% so với nhựa PP nguyên sinh đạt 56,00 đơn vị). Nếu tiếp tục tăng hàm lượng lên 40% và 50%, độ bền kéo đứt giảm nhanh còn 20,73 MPa và 17,25 MPa, đồng thời độ bền va đập giảm từ 27,83 kJ/m2 xuống 12,34 kJ/m2.

Thứ tư, phương pháp biến tính hóa học bột silica bằng acid stearic đã tạo liên kết hữu cơ bền vững, thể hiện rõ qua các đỉnh phổ hồng ngoại mới tại 2915 cm-1, 2848 cm-1 và 1697 cm-1, giúp triệt tiêu hiện tượng vón đám trên bề mặt vật liệu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến độ bền kéo và độ dãn dài suy giảm khi tỷ lệ silica vượt quá 30% là do sự bất tương thích cực tính giữa nền PP kỵ nước và bề mặt vô cơ ưa nước. Khi nồng độ hạt quá cao, khoảng cách giữa các hạt bị thu hẹp dẫn đến hiện tượng kết tụ cục bộ, tạo thành các tâm tập trung ứng suất gây phá hủy giòn sớm dưới tải trọng kéo. So sánh với các nghiên cứu trước đây về compozit PP gia cường bột đá CaCO3 hoặc hạt thủy tinh, việc sử dụng hạt silica nội địa 5 micromet biến tính bằng acid stearic mang lại độ đồng nhất bề mặt cao hơn và hạn chế tối đa sự hình thành lỗ xốp vi mô. Dữ liệu thực nghiệm được trực quan hóa rất hiệu quả thông qua giản đồ mô men xoắn lưu biến, ghi nhận sự sụt giảm lực cản nhớt từ đỉnh ban đầu trên 100 N.m xuống mức cân bằng thấp 2,2 N.m ở mẫu 30% silica. Bên cạnh đó, biểu đồ phân bố độ cứng dạng phân đoạn và ảnh hiển vi SEM phóng đại cao đã mô tả rõ nét hình thái bề mặt đồng đều, chứng minh trực quan khả năng gia công đúc tiêm vượt trội của hệ vật liệu.

Đề xuất và khuyến nghị

Để ứng dụng hiệu quả kết quả nghiên cứu vào thực tiễn công nghiệp, bốn giải pháp trọng tâm được đề xuất như sau:

Một là, chuẩn hóa quy trình xử lý hóa học bề mặt bột silica bằng acid béo tại các cơ sở chế biến khoáng sản. Doanh nghiệp cần vận hành hệ thống sấy tầng sôi kết hợp phun phủ acid stearic với tỷ lệ tối ưu 1,5% đến 2,0% khối lượng, đảm bảo độ ẩm bột dưới 0,1% và hiệu suất bao phủ đạt trên 98% ngay trong quý 1 đến quý 2 tới.

Hai là, kiểm soát nghiêm ngặt các thông số công nghệ ép đùn tại nhà máy gia công nhựa kỹ thuật. Đội ngũ kỹ sư vận hành máy trộn nội hoặc đùn trục vít đôi cần duy trì nhiệt độ các khoang gia nhiệt ổn định ở mức 185 đến 190 độ C, tốc độ trục vít 50 đến 55 vòng/phút nhằm đảm bảo độ bền kéo của sản phẩm đạt ngưỡng tối thiểu 24,00 MPa và độ cứng Shore D duy trì từ 74 đến 75 đơn vị.

Ba là, ứng dụng công thức phối trộn PP với 30% bột silica vào sản xuất linh kiện dân dụng và vỏ thiết bị chịu lực. Phòng R&D của các doanh nghiệp nhựa gia dụng cần tiến hành đúc thử nghiệm yếm xe máy, vỏ máy xay sinh tố và phụ tùng cơ khí trong vòng 6 đến 9 tháng, hướng tới mục tiêu cắt giảm từ 15% đến 20% chi phí nguyên liệu so với việc nhập khẩu nhựa ABS.

Bốn là, mở rộng nghiên cứu độ bền thời tiết và khả năng kháng tia cực tím của vật liệu compozit. Viện Kỹ thuật nhiệt đới và các trung tâm kiểm định cần phối hợp triển khai thử nghiệm lão hóa gia tốc theo tiêu chuẩn ASTM G154 trong chu kỳ 12 tháng, nhằm kiểm soát độ suy giảm cơ lý không vượt quá 10% sau 1.000 giờ thử nghiệm thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn cao cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

Thứ nhất, kỹ sư R&D và quản đốc sản xuất tại các nhà máy chế biến nhựa nhiệt dẻo: Tiếp cận trực tiếp bộ thông số công nghệ chuẩn hóa (nhiệt độ 190 độ C, tốc độ 50 vòng/phút, tỷ lệ silica 30%) để ứng dụng ngay vào dây chuyền ép phun, rút ngắn 40% chu kỳ thử nghiệm sản phẩm mới.

Thứ hai, giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Hóa học, Công nghệ vật liệu: Khai thác phương pháp luận tích hợp giữa lưu biến học Haake Polylab, phổ hồng ngoại FTIR và ảnh hiển vi điện tử FESEM điện thế 10 kV làm tài liệu tham khảo mẫu mực cho các đề tài phát triển vật liệu compozit nền polyme.

Thứ ba, doanh nghiệp khai thác và tinh luyện khoáng sản phi kim loại: Định hướng đầu tư công nghệ nghiền siêu mịn và biến tính bề mặt cho nguồn cát silica nội địa có hàm lượng SiO2 trên 99,0%, nâng cao giá trị gia tăng gấp nhiều lần so với xuất khẩu khoáng sản thô.

Thứ tư, chuyên gia giám định chất lượng và cơ quan tiêu chuẩn đo lường: Sử dụng hệ thống chỉ tiêu cơ lý thực nghiệm gồm độ cứng Shore D 74,59 và độ bền va đập 27,83 kJ/m2 làm cơ sở xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia cho các sản phẩm compozit gia cường khoáng chất.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao bột silica kích thước 5 micromet mang lại cơ tính tốt hơn loại 10 và 30 micromet?

Nhờ kích thước siêu mịn 5 micromet, hạt silica có diện tích tiếp xúc riêng lớn, phân tán xen kẽ đồng đều vào các bó sợi đại phân tử polypropylene và hạn chế khuyết tật cấu trúc. Ngược lại, hạt kích thước 10 và 30 micromet dễ hình thành các lỗ xốp tách pha trên ảnh SEM, khiến độ bền kéo giảm từ 28,81 MPa xuống 28,18 MPa ở hàm lượng 20% khối lượng.

Vai trò quyết định của nhiệt độ trộn 190 độ C trong quy trình chế tạo là gì?

Ở nhiệt độ 190 độ C, nhựa PP đạt độ linh động nóng chảy hoàn hảo để bao bọc các hạt vô cơ mà chưa xảy ra phản ứng oxy hóa nhiệt làm đứt mạch đại phân tử. Nhờ đó, vật liệu compozit đạt độ bền kéo cực đại 24,00 MPa và độ bền va đập 27,83 kJ/m2, vượt trội so với khi gia công ở 170 hoặc 200 độ C.

Việc đưa 30% bột silica vào PP ảnh hưởng thế nào đến tính năng lưu biến nóng chảy?

Tại tỷ lệ 30% khối lượng, các hạt silica kích thước 5 micromet đóng vai trò như chất bôi trơn nội khối, làm giảm mô men xoắn ổn định xuống mức đáy 2,2 N.m so với mức 7,6 N.m của PP nguyên sinh. Đặc tính này giúp giảm ma sát nội, tăng khả năng điền đầy khuôn ép tiêm và tiết kiệm đáng kể điện năng gia công.

Cơ chế biến tính bề mặt hạt silica bằng acid stearic mang lại lợi ích gì?

Do bột silica có tính ưa nước phân cực còn PP lại kỵ nước không phân cực, acid stearic đóng vai trò tác nhân ghép nối lưỡng tính. Phổ FTIR xuất hiện đỉnh mới tại 2915 cm-1 và 1697 cm-1 chứng minh acid béo đã liên kết bền vững, giúp triệt tiêu hiện tượng vón cục hạt và tăng cường lực bám dính pha.

Vật liệu compozit PP phối trộn 30% silica có khả năng ứng dụng thay thế vật liệu nào trong thực tế?

Với độ cứng Shore D nâng cao đạt 74,59 đơn vị cùng độ bền cơ học ấn tượng, compozit PP/silica 30% có khả năng thay thế hiệu quả các dòng nhựa kỹ thuật đắt tiền như ABS hoặc PP trộn talc trong sản xuất vỏ đồ gia dụng, yếm xe máy và mũ bảo hiểm, giúp tiết kiệm 15% đến 20% chi phí nguyên liệu.

Kết luận

• Thiết lập thành công quy trình công nghệ chế tạo compozit PP/bột silica tối ưu tại 190 độ C, tốc độ trộn 50 vòng/phút và thời gian 5 phút.
• Khẳng định bột silica kích thước 5 micromet cho khả năng phân tán và cải thiện cơ tính vượt trội so với kích thước 10 và 30 micromet.
• Xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu 30% khối lượng silica, giúp độ cứng Shore D đạt 74,59 đơn vị và độ bền kéo đạt 24,00 MPa.
• Làm rõ cơ chế tương tác pha và hiệu quả biến tính bề mặt bằng acid stearic thông qua phổ hồng ngoại FTIR và vi cấu trúc FESEM.
• Mở ra hướng đi bền vững trong việc tận dụng nguồn khoáng sản silica nội địa có hàm lượng SiO2 trên 99,0% để giảm giá thành sản xuất nhựa.

Về lộ trình tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến hoàn thiện thử nghiệm đùn thổi quy mô bán công nghiệp trong 6 đến 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu quan tâm xin vui lòng liên hệ trực tiếp tác giả để cùng hợp tác thử nghiệm và chuyển giao công nghệ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Vật liệu có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Vật liệu kim loại, vật liệu vô cơ - silicat, chất dẻo và polyme compozit đều có vai trò riêng, song vật liệu chất dẻo và polyme compozit được đặc biệt quan tâm vì có nhiều tính chất ưu việt hơn như khả năng chống ăn mòn, chống thấm, dễ tạo hình và sản xuất, … nên được ứng dụng rộng rãi. Các sản phẩm từ ngành nhựa không chỉ phong phú, đa dạng mà còn có nhiều sự tiện lợi và các tính năng vượt trội nên nó ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn. Ví dụ, các sản phẩm như bao bì, đồ gia dụng, văn phòng phẩm, đồ chơi, … sản xuất từ nhựa đang dần thay thế cho các sản phẩm truyền thống.

Trong các loại nhựa nhiệt dẻo như Polyetylen (PE), Polystyrein (PS), …Polypropylene (PP) là một trong loại nhựa nhiệt dẻo không chỉ có khả năng chịu hóa chất tuyệt vời cùng với độ cứng tương đối cao và điểm nóng chảy cao so với các polymer khác mà còn phù hợp với nhiều nhiều công nghệ gia công ép phun, sợi, màng và đùn trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng như sản xuất bao bì, y tế, ô tô, xây dựng, điện và điện tử,… nên được sản xuất và có tốc độ tăng trưởng cao. Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật ngày càng cao của các ngành công nghiệp như xây dựng, giao thông, dân dụng… thì việc cải tiến, phát hiện ra các loại vật liệu mới luôn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học. Một trong những hướng là sử dụng chất gia cường/chất độn vô cơ cho vật liệu polyme tiếp tục đóng vai trò quan trọng để cải thiện tính chất của vật liệu mà còn giảm giả thành sản xuất. PP là loại nhựa được ứng dụng nhiều nhất và thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu do nó khả năng biến đổi tính chất linh hoạt và tái sử dụng.

Khi sử dụng các chất gia cường cho nhựa PP, các nghiên cứu tập trung sử dụng các loại hạt vô cơ như hạt thủy tinh, tacl, đá vôi và khảo sát ảnh hưởng của kích thước, hàm lượng , … xử lý bề mặt hạt đến điều kiện chế tạo và tính chất của vật liệu. 2 Bột silica với thành phần chính là dioxide silic – một nguồn nguyên liệu dồi dào, dễ kiếm ở nước ta. Bột silica là nguyên liệu thô được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực như sản xuất lớp phủ, gốm sứ, … và là nguyên liệu tiềm năng làm chất gia cường cho nhựa nhiệt dẻo. Khi sử dụng bột silica làm chất gia cường/chất độn cho PP thì một vấn đề cần được nghiên cứu là khả năng phân tán tương tác của bột silica với nhựa nền PP.

Ngoài ra, cần phân tích, khảo sát ảnh hưởng của bột silica đến tính chất cơ lý và điều kiện chế tạo vật liệu compozit. Từ những phân tích trên, em chọn đề tài “ Phân tích đặc trưng và tính chất của vật liệu compozit polypropylene/bột silica bằng các phương pháp hóa lý hiện đại” làm luận văn tốt nghiệp. - Mục tiêu: Xây dựng được quy trình chế tạo vật liệu compozit PP/bột silica nhằm tạo ra vật liệu mới có tính chất cơ lý tốt, giá thành hợp lý. - Đối tượng nghiên cứu: Polypropylene (PP), bột silica (BCSi) và vật liệu compozit PP/BCSi - Nội dung nghiên cứu: + Khảo sát và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện chế tạo vật liệu compozit PP/bột silica.

+ Chế tạo, phân tích hình thái cấu trúc và tính chất của vật liệu compozit PP/bột silica. - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp thu thập tài liệu, xử lí số liệu thống kê. + Chế tạo vật liệu compozit bằng phương pháp trộn nóng chảy. + Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: lưu biến nóng chảy; xác định, phân tích tính chất cơ lý của sản phẩm; phân tích hình thái cấu trúc FTIR, SEM.

TỔNG QUAN VỀ POLYPROPYLEN (PP) 1. Giới thiệu chung Nhựa nhiệt dẻo là loại vật liệu có thể chảy mềm ở nhiệt độ cao và đông cứng lại khi nguội. Hiện nay, tổng sản lượng polyme trên thị trường có khoảng 85% khối lượng thuộc về nhóm các loại nhựa nhiệt dẻo thông dung như Polyetilen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinyl clorua (PVC), … trong đó PP chiếm tỷ lệ lớn 18%. Đầu những năm 1950 các nhóm nghiên cứu ở Châu Âu và Hoa Kỳ độc lập phát minh ra PP.

PP bắt đầu được sản xuất thương mại hóa ở Hoa Kỳ năm 1957 và ở Châu Âu năm 1958 [1]. PP được ứng dụng để làm bao bì bảo quản thực phẩm, sợi bện dây cáp, dùng làm lưới đánh cá, … do tỷ trọng thấp, chịu hóa chất, quá trình gia công dễ dàng và có khả năng tái chế. Tuy nhiên, PP khi ở nhiệt độ thấp tính chất bị suy giảm nhanh và độ bền va đập thấp. Vì vậy, vẫn có nhiều nghiên cứu để hạn chế và phát triển thương mại hóa các copolyme PP khác nhau, cũng như vật liệu tổ hợp PP với chất độn vô cơ hay các blend của chúng.

Điều chế và cấu trúc PP được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp polypropylen: Polypropylen là một hydrocacbon không no mạch thẳng, là sản phẩm phụ của quá trình khai thác dầu mỏ dùng để sản xuất hạt nhựa PP. PP có ba loại cấu trúc lập thể là atactic polypropylen, syndiotactic polypropylen và isotactic polypropylen là do vị trí nhóm -CH3. Phân loại và cấu trúc lập thể của PP [2] Phân loại Cấu trúc lập thể atactic Có các nhóm –CH3 cùng nằm về một phía trong mặt phẳng polypropylen phân tử, dạng tinh thể. syndiotactic Có các nhóm –CH3 sắp xếp ngẫu nhiên không theo một quy polypropylen luật nào, vô định hình.

isotactic Có các nhóm –CH3 sắp xếp luân phiên trật tự về cả hai phía polypropylen trong mặt phẳng phân tử Cấu trúc lập thể khác nhau dẫn đến sự khác nhau về tính chất cơ lý của hạt nhựa PP. Tính chất vật lý và hóa học 1. Tính chất vật lý - PP là chất rắn không màu, không mùi, không vị và không độc, khi cháy cho ngọn lửa có màu xanh nhạt, có mùi gần giống mùi cao su. 5 - Ở nhiệt độ phòng không tan trong dung môi hữu cơ, bền với dầu mỏ và dầu thực vật, chống thấm nước.

PP bị trương trong hydrocacbon thơm và hydrocacbon clo hóa. - Khối lượng phân tử trung bình từ 80.000 đcV, khối lượng riêng khoảng 0,90 – 0,91 g/cm3. - Nhiệt độ nóng cháy cao 160 oC – 170 oC, ổn định đến 150 oC khi không có ngoại lực. PP bắt đầu kết tinh ở 120 oC.

PP vẫn tồn tại ở trạng thái rắn ở 155 oC, khi đến nhiệt độ nóng cháy chuyển sang trạng thái mềm cao tương tự như cao su. Tính chất hóa học Công thức cấu tạo của polypropylen (PP) - PP bị oxy hóa, lão hóa do có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động trong mạch phân tử. - PP bền với hóa chất: ở 20 oC PP chịu được axit H2SO4 20% trong 30 ngày, với HNO3 50% chị được ở nhiệt độ phòng và với NaOH có thể chịu được ở nhiệt độ nhỏ hơn 110 oC 1. Tính chất cơ học - Tính chất cơ học cao, khá cứng, không mềm dẻo như polyetylen (PE), không bị kéo dãn dài.

- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao. Một số đặc tính của isotactic polypropylen Tính chất cơ học Giá trị Khối lượng riêng dạng vô định hình 0,85 gam/cm3 Khối lượng riêng dạng tinh thể 0,95 gam/cm3 Độ dãn dài 250 = 700% Độ bền kéo 30 – 40 N/mm2+ Độ bền va đập (Izod) 3,28 – 5,90 kJ/m2+ Mô đun đàn hồi kéo 1,1 – 1,4 Gpa Chất lượng đúc Tốt Khả năng gia công cơ khí Tốt Tính quang học Trong suốt đến mờ đục Tốc độ cháy Chậm 1. Ứng dụng PP bền hóa chất, các tính chất cơ lý tốt và đặc biệt là khả năng thích ứng với các kỹ thuật chế tạo khác nhau nên được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Một số ứng dụng của PP được trình bày ở bảng 1.

Một số ứng dụng của PP STT Lĩnh vực ứng dụng 1 Sản xuất vật dụng: các vật dụng trang trí nhà của như giá nhựa, nghế ngồi, …; dụng cụ học tập như thước kẻ, vỏ bút bi, …; đồ gia dụng như đồ chơi cho trẻ em, ly nhựa dùng 1 lần 2 Ngành kỹ thuật: bao bì, dây gói kiện hàng, … 3 Ngành xây dựng: tấm ốp 4 Ngành y tế: bơm tiêm 8 1. Ưu điểm và nhược điểm của Polypropylen Bảng 1. Ưu và nhược điểm của nhựa PP [3, 4] Ưu điểm Nhược điểm Khả năng gia công tốt Suy giảm nhanh bởi tác động của tia cực tím (tia UV) Độ cứng cao, độ bền va đập tốt Cháy chậm Sử dụng thích hợp cho nhiều kỹ Bị tác động bởi dung môi thơm và thuật gia công dung môi hydrocacbon clo hóa Hệ số ma sát thấp Tốc độ oxy hóa tăng khi lẫn tạp chất với một số kim loại Cách điện rất tốt Độ bền va đập ở nhiệt độ thấp có giá trị nhỏ Chịu mài mòn Khả năng kết dính không cao Độ bền hóa học cao 1. VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ PP VỚI CHẤT GIA CƯỜNG DẠNG HẠT VÔ CƠ.

Khái niệm về vật liệu compozit - Vật liệu polyme compozit được chế tạo gồm 2 pha: pha liên tục hay polyme nền và pha phân tán (chất gia cường hay chất độn). - Polyme nền là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sang độn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu. Có thể tạo thành từ một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất được trộn lẫn một cách đồng nhất tạo thể liên tục. Polyme nền thường sử dụng là nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn (bảng 1.

Một số loại polyme nền thường gặp Loại polyme Một số loại thường gặp Nhựa nhiệt dẻo: là một loại nhựa chảy PE, PP, Polystyrene (PS), mềm thành chất lỏng dưới tác dụng Acrylonitrin Butadien Styren (ABS), của nhiệt độ cao và đóng rắn lại khi poly(vinyl chloride ) (PVC),. Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân polyurethane (PU), ure formaldehyde tử có khả năng chuyển sang trạng (UF), Epoxy, polyesste,. thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học. - Chất độn (cốt) là chất cho vào hợp chất compozit để làm tăng tính cơ học (va đập, giãn nở, cách âm, tính ma sát – mài mòn, độ bền hóa chất, …), giảm giá thành sản phẩm, kết dính, chống mòn.

cho vật liệu compozit. Một số loại chất độn thường dùng (bảng 1.