Luận văn thạc sĩ: Tổng hợp vật liệu aerogel từ sợi polypropylene cho hấp phụ dầu và cách nhiệt

Vật liệu aerogel là một trong những loại vật liệu siêu nhẹ và có tính chất cách nhiệt vượt trội. Chúng được hình thành thông qua quá trình tách nước từ gel, tạo ra cấu trúc xốp với mật độ cực kỳ thấp. Aerogel từ sợi polypropylene (PP) đã được nghiên cứu vì khả năng hấp phụ dầu và cách nhiệt. Vật liệu này không chỉ có đặc tính cách nhiệt tốt mà còn có khả năng hấp phụ chất lỏng, đặc biệt là dầu, nhờ vào cấu trúc xốp và bề mặt lớn của nó. Theo nghiên cứu, tính năng của aerogel phụ thuộc vào thành phần và quy trình tổng hợp, điều này làm cho việc nghiên cứu và phát triển các loại aerogel mới từ sợi polypropylene trở nên cần thiết trong các ứng dụng công nghiệp hiện nay.

Quy trình tổng hợp vật liệu aerogel từ sợi polypropylene thường bao gồm các bước chính như hòa tan, trộn lẫn và đông lạnh. Trong nghiên cứu, polyvinyl alcohol (PVA) và carboxymethyl cellulose (CMC) được sử dụng làm chất liên kết ngang, giúp gia tăng độ bền và tính ổn định của aerogel. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ của các thành phần này ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất của aerogel. Kết quả cho thấy, aerogel có mật độ thấp (0,024-0,054 g/cm³) và độ xốp cao (94,84%-97,92%). Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp là rất quan trọng để tạo ra các sản phẩm có tính năng vượt trội hơn.

Aerogel từ sợi polypropylene có nhiều tính chất vật lý và hóa học đáng chú ý. Nhiệt độ chịu đựng của vật liệu này lên đến 270°C, đồng thời có tính dẫn nhiệt rất thấp (0,036-0,039 W.K⁻¹). Các thí nghiệm cho thấy sau khi được phủ bằng methyltrimethoxysilane (MTMS), aerogel đạt được tính chất kị nước với góc tiếp xúc nước từ 114 đến 139 độ. Điều này không chỉ giúp cải thiện khả năng hấp phụ dầu mà còn làm tăng khả năng chống thấm nước, mở ra nhiều ứng dụng mới trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và công nghiệp. Tuy nhiên, một trong những hạn chế lớn của aerogel là độ bền cấu trúc kém, chủ yếu do lực Van der Waals yếu.

Vật liệu aerogel từ sợi polypropylene có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực hấp phụ dầu và cách nhiệt. Với khả năng hấp phụ chất lỏng tốt, aerogel có thể được sử dụng để xử lý sự cố tràn dầu, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, tính chất cách nhiệt của nó cũng cho phép ứng dụng trong xây dựng và sản xuất thiết bị cách nhiệt. Nghiên cứu cho thấy rằng aerogel có khả năng hấp phụ dầu lên đến 10,79-19,15 g/g và thời gian đạt trạng thái cân bằng chỉ trong 50 giây, điều này cho thấy hiệu quả cao trong việc xử lý dầu tràn. Việc phát triển các ứng dụng này có thể góp phần vào việc bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả năng lượng trong các công trình xây dựng.