Luận văn: Cải thiện khả năng chịu va đập của nhựa Polypropylene bằng Elastomer

Luận văn nghiên cứu giải pháp dùng elastomer nhằm cải thiện độ bền va đập của nhựa Polypropylene (PP), phân tích tính chất cơ học, nhiệt và cấu trúc.

• Tác giả: Ngô Thanh Bình
• Người hướng dẫn: PGS. Đoàn Thị Thu Loan
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Elastomer Nhằm Cải Thiện Khả Năng Chịu Va Đập Của Nhựa Polypropylene
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Hướng Dẫn Tăng Độ Bền Va Đập Cho Nhựa PP Bằng Elastomer

Nhựa Polypropylene (PP) là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất thế giới nhờ giá thành hợp lý, khả năng gia công đa dạng và tính chất cơ lý hóa tốt. Tuy nhiên, một nhược điểm cố hữu của PP là độ bền va đập kém, đặc biệt ở nhiệt độ thấp dưới nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg). Tình trạng giòn, dễ nứt vỡ này đã hạn chế đáng kể tiềm năng ứng dụng của vật liệu. Để giải quyết thách thức này, phương pháp gia cường nhựa PP bằng cách phối trộn với Elastomer đã được chứng minh là một giải pháp hiệu quả. Elastomer, với bản chất là polymer có tính đàn hồi cao, hoạt động như một chất trợ va đập cho PP, giúp hấp thụ và phân tán năng lượng tác động, từ đó cải thiện độ bền va đập polypropylene một cách ngoạn mục. Nghiên cứu của Ngô Thanh Bình (2019) về việc sử dụng các loại Polyolefin Elastomer (POE) để biến tính nhựa PP đã cung cấp những dữ liệu khoa học thuyết phục về hiệu quả của phương pháp này. Bài viết sẽ phân tích sâu về cơ chế, các loại vật liệu liên quan, quy trình thực nghiệm và kết quả đạt được, cung cấp một cái nhìn toàn diện về việc tạo ra vật liệu hạt nhựa pp compound hiệu suất cao, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe trong nhiều ngành công nghiệp.

1.1. Tổng quan về nhựa Polypropylene PP và các hạn chế

Polypropylene (PP) là một loại nhựa nhiệt dẻo thuộc nhóm polyolefin, được sản xuất từ quá trình polymer hóa propylene. Vật liệu này sở hữu nhiều đặc tính ưu việt như độ bền cơ học cao, khá cứng, chống thấm O2 và hơi nước tốt, chịu được nhiệt độ trên 100°C và có giá thành thấp. Nhờ vậy, PP được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất bao bì, sợi dệt, đồ gia dụng, và linh kiện kỹ thuật. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Ngô Thanh Bình (2019), nhược điểm lớn nhất của PP là trở nên giòn ở nhiệt độ dưới nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg ≈ 0÷10°C). Khi nhiệt độ môi trường xuống thấp, các mạch phân tử polymer giảm đáng kể độ linh động, khiến vật liệu mất đi độ dẻo dai và dễ bị phá hủy khi có lực tác động đột ngột. Hạn chế này ngăn cản PP được sử dụng trong các ứng dụng của PP chịu va đập cao như linh kiện ô tô ở vùng khí hậu lạnh hay bao bì thực phẩm đông lạnh, nơi yêu cầu vật liệu phải duy trì được tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ âm.

1.2. Elastomer là gì Vai trò của chất trợ va đập cho PP

Elastomer là một nhóm polymer có đặc tính đàn hồi nổi bật, hay còn gọi là đàn nhớt. Chúng có lực tương tác liên phân tử yếu, module đàn hồi thấp và khả năng biến dạng phá hủy cao. Về cơ bản, elastomer là polymer vô định hình, hoạt động ở nhiệt độ trên Tg của nó, cho phép các đoạn mạch phân tử dao động tự do. Khi được phối trộn vào nền nhựa PP cứng, các hạt elastomer phân tán và hoạt động như một pp impact modifier (chất biến tính va đập). Vai trò chính của chúng là hấp thụ năng lượng va đập thông qua cơ chế biến dạng dẻo. Khi một vết nứt vi mô hình thành và lan truyền trong nền PP, nó sẽ gặp phải các hạt elastomer mềm dẻo. Các hạt này sẽ ngăn chặn hoặc làm chệch hướng lan truyền của vết nứt, đồng thời tạo ra các lỗ trống (cavitation) và kích hoạt cơ chế chảy trượt (shear yielding) trong nền nhựa xung quanh, giúp phân tán năng lượng hiệu quả. Các loại phổ biến dùng làm phụ gia tăng dai cho nhựa PP bao gồm chất tăng dai POE, hạt nhựa TPE, hạt nhựa TPV và cao su EPDM cho nhựa PP.

II. Thách Thức Của Nhựa PP Độ Giòn Ở Môi Trường Nhiệt Độ Thấp

Nguyên nhân sâu xa khiến nhựa PP trở nên giòn gãy ở nhiệt độ thấp chính là do cấu trúc phân tử và đặc tính nhiệt của nó. Là một polymer bán kết tinh, PP chứa cả vùng kết tinh có trật tự và vùng vô định hình. Chính nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) của vùng vô định hình quyết định đến độ dẻo dai của vật liệu. Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới mức Tg, các chuỗi polymer trong vùng vô định hình mất đi sự linh động, bị "đóng băng" vào một trạng thái cứng và giòn. Bất kỳ tác động lực nào cũng có thể gây ra sự phá hủy đột ngột thay vì biến dạng dẻo. Đây là một thách thức lớn, bởi nhiều ứng dụng của PP chịu va đập cao đòi hỏi vật liệu phải hoạt động ổn định trong một dải nhiệt độ rộng, bao gồm cả điều kiện dưới 0°C. Việc không giải quyết được vấn đề độ giòn này làm giảm tính cạnh tranh của PP so với các loại nhựa kỹ thuật khác có giá thành cao hơn nhưng hiệu suất ở nhiệt độ thấp tốt hơn. Do đó, việc nghiên cứu các giải pháp cải thiện tính chất cơ lý của PP là một yêu cầu cấp thiết từ thực tiễn sản xuất.

2.1. Phân tích nhiệt độ hóa thủy tinh Tg của Polypropylene

Nhiệt độ hóa thủy tinh (Tg) là một trong những thông số nhiệt quan trọng nhất của polymer. Nó đánh dấu sự chuyển đổi trạng thái của vùng vô định hình từ mềm dẻo, giống cao su sang cứng, giòn như thủy tinh. Đối với PP, giá trị Tg nằm trong khoảng từ 0°C đến 10°C. Đây là một ngưỡng nhiệt độ rất gần với điều kiện hoạt động thông thường và đặc biệt là các ứng dụng bảo quản lạnh. Khi nhiệt độ giảm xuống dưới ngưỡng này, ví dụ như trong tủ đông (-18°C), các phân đoạn mạch PP không còn đủ năng lượng nhiệt để di chuyển và trượt lên nhau. Kết quả là vật liệu mất khả năng hấp thụ năng lượng, dẫn đến phá hủy giòn. Ngược lại, các elastomer được sử dụng trong nghiên cứu của Ngô Thanh Bình (2019) có Tg rất thấp, chẳng hạn như Engage™ 8407 (-54°C) và Infuse™ 9100 (-62°C). Sự chênh lệch lớn về Tg này chính là chìa khóa để elastomer duy trì được sự mềm dẻo và khả năng tăng dai cho PP ngay cả ở nhiệt độ âm.

2.2. Hạn chế trong ứng dụng khi độ bền va đập PP thấp

Độ bền va đập thấp của PP tiêu chuẩn ở nhiệt độ thường và đặc biệt là nhiệt độ thấp đã tạo ra nhiều rào cản ứng dụng. Trong ngành công nghiệp ô tô, các bộ phận như cản xe, tấm ốp nội thất, vỏ hộp ắc quy đòi hỏi phải chịu được va đập trong nhiều điều kiện thời tiết. PP nguyên sinh không thể đáp ứng yêu cầu này và dễ bị nứt vỡ khi xảy ra va chạm vào mùa đông. Trong lĩnh vực bao bì, các hộp đựng thực phẩm đông lạnh làm từ PP thường bị giòn và vỡ trong quá trình vận chuyển hoặc khi người dùng thao tác, gây lãng phí và mất an toàn vệ sinh thực phẩm. Tương tự, các sản phẩm gia dụng như vỏ máy, thùng chứa công nghiệp, đồ chơi trẻ em cũng yêu cầu độ bền cao để đảm bảo an toàn và tuổi thọ. Sự thiếu hụt độ dẻo dai đã buộc các nhà sản xuất phải tìm đến các loại nhựa PP gia cường hoặc chuyển sang các vật liệu thay thế đắt tiền hơn. Do đó, việc phát triển một công thức compound nhựa PP tối ưu là vô cùng quan trọng.

III. Phương Pháp Gia Cường Nhựa PP Bằng Polyolefin Elastomer

Để khắc phục nhược điểm về độ bền va đập, phương pháp phổ biến và hiệu quả nhất là biến tính PP bằng cách tạo hỗn hợp polymer (polymer blend) với các loại elastomer. Trong số đó, Polyolefin Elastomer (POE) nổi lên như một phụ gia tăng dai cho nhựa PP lý tưởng do có cấu trúc hóa học tương đồng, giúp tăng khảă năng tương hợp. Các loại chất tăng dai POE được nghiên cứu trong luận văn của Ngô Thanh Bình (2019) bao gồm Engage™ (copolymer ethylene-octene), Infuse™ (copolymer khối olefin) và Versify™ (copolymer propylene-ethylene). Khi được phối trộn trong máy đùn trục vít đôi, các hạt elastomer tan chảy và phân tán vào trong nền nhựa PP nóng chảy, tạo thành một cấu trúc pha dị thể. Trong đó, PP là pha liên tục (matrix) và elastomer là pha phân tán (dạng hạt). Kích thước và sự phân bố của các hạt elastomer này đóng vai trò quyết định đến hiệu quả tăng dai va đập Izod. Một hệ thống phân tán tốt, với các hạt elastomer có kích thước tối ưu (thường ở quy mô micromet), sẽ tạo ra vô số điểm hấp thụ và tiêu tán năng lượng, ngăn chặn hiệu quả sự lan truyền của các vết nứt.

3.1. Các loại Polyolefin Elastomer POE phổ biến hiện nay

Thị trường hiện nay có nhiều loại chất tăng dai POE khác nhau, mỗi loại có cấu trúc và đặc tính riêng, phù hợp với các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Luận văn của Ngô Thanh Bình đã khảo sát ba loại tiêu biểu của Dow Chemical:

1. Engage™ Polyolefin Elastomers: Đây là copolymer ngẫu nhiên trên cơ sở ethylene và một α-olefin (như octene hoặc butene). Chúng có độ đa phân tán hẹp, khối lượng riêng thấp và Tg rất thấp (<-50°C), mang lại khả năng chống va đập tuyệt vời, đặc biệt ở nhiệt độ âm.
2. Infuse™ Olefin Block Copolymers: Loại này có cấu trúc copolymer khối, xen kẽ giữa các đoạn cứng và mềm. Cấu trúc này giúp cân bằng tốt hơn giữa độ mềm dẻo và khả năng chịu nhiệt cao, đồng thời mang lại tính đàn hồi tốt.
3. Versify™ Plastomers and Elastomers: Đây là copolymer ngẫu nhiên propylene-ethylene. Do có chứa propylene trong mạch chính, Versify™ có độ tương hợp tốt hơn với nền PP, giúp duy trì các tính chất như độ cứng và độ bền kéo tốt hơn so với hai loại trên, nhưng hiệu quả tăng dai va đập có phần kém hơn.

3.2. Cơ chế tăng dai va đập Izod trong hỗn hợp PP Elastomer

Cơ chế chính giúp tăng dai va đập Izod cho hỗn hợp PP/Elastomer là sự hấp thụ và phân tán năng lượng. Khi mẫu thử chịu một lực va đập mạnh, ứng suất sẽ tập trung tại các điểm yếu, đặc biệt là đầu vết khía (notch) trong phép thử Izod. Trong vật liệu PP/Elastomer, các hạt elastomer mềm dẻo hoạt động như những điểm giảm chấn. Dưới tác động của ứng suất, các hạt này bắt đầu biến dạng, tạo ra các vi lỗ trống (micro-voids) bên trong và tại bề mặt tiếp xúc với nền PP. Quá trình tạo lỗ trống này giúp giải tỏa ứng suất ba trục tại đầu vết nứt, cho phép vùng nhựa PP xung quanh có thể biến dạng dẻo (chảy trượt) thay vì bị phá hủy giòn. Năng lượng va đập được tiêu thụ qua các quá trình biến dạng của hạt elastomer, tạo lỗ trống và chảy trượt của nền PP. Điều này giúp ngăn chặn sự lan truyền nhanh của vết nứt, dẫn đến việc cải thiện độ bền va đập polypropylene một cách đáng kể, thể hiện qua giá trị năng lượng hấp thụ cao hơn trong phép thử Izod.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Cải Thiện Tính Chất Cơ Lý Của PP

Các kết quả thực nghiệm từ luận văn "Nghiên cứu sử dụng Elastomer nhằm cải thiện khả năng chịu va đập của nhựa Polypropylene" đã cung cấp bằng chứng rõ ràng về hiệu quả của phương pháp biến tính này. Việc bổ sung ba loại elastomer là Engage, Infuse, và Versify vào nền nhựa PP I3110 đã làm thay đổi sâu sắc các đặc tính cơ học của vật liệu. Đáng chú ý nhất là sự gia tăng vượt trội của độ bền va đập, cả ở nhiệt độ thường và nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, việc gia cường nhựa PP bằng elastomer cũng đi kèm với sự đánh đổi. Các tính chất liên quan đến độ cứng như độ bền kéo, module kéo, độ bền uốn và module uốn đều có xu hướng giảm khi hàm lượng elastomer tăng lên. Điều này là do elastomer có bản chất mềm dẻo, làm giảm độ cứng tổng thể và mức độ kết tinh của hỗn hợp. Sự cân bằng giữa độ dẻo dai và độ cứng là yếu tố then chốt khi xây dựng một công thức compound nhựa PP để đáp ứng yêu cầu của một ứng dụng cụ thể. Dữ liệu nghiên cứu cho phép lựa chọn loại và hàm lượng elastomer phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất vật liệu.

4.1. Phân tích độ bền va đập của nhựa PP gia cường

Kết quả đo độ bền va đập Izod cho thấy một sự cải thiện ấn tượng. Theo dữ liệu từ Hình 3.8 và 3.9 của nghiên cứu, khi hàm lượng elastomer tăng, độ bền va đập của hỗn hợp tăng lên rõ rệt. Cụ thể, ở hàm lượng 25%, mẫu PP/Engage có độ bền va đập ở nhiệt độ thường cao hơn PP nguyên chất khoảng 860%, và ở nhiệt độ thấp là 330%. Tương tự, mẫu PP/Infuse cho mức tăng lần lượt là 790% và 240%. Mẫu PP/Versify cũng cho thấy sự cải thiện nhưng ở mức độ thấp hơn. Thứ tự hiệu quả cải thiện tính chất cơ lý của PP về mặt va đập là Engage > Infuse > Versify. Kết quả này khẳng định rằng POE trên cơ sở ethylene (Engage, Infuse) có hiệu quả tăng dai tốt hơn so với POE trên cơ sở propylene (Versify), chủ yếu do chúng có nhiệt độ Tg thấp hơn và độ mềm dẻo cao hơn, giúp hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn, đặc biệt trong điều kiện lạnh.

4.2. Đánh giá hình thái cấu trúc qua kính hiển vi điện tử SEM

Phân tích hình thái học bề mặt gãy của mẫu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) là một công cụ quan trọng để hiểu rõ cơ chế tăng dai. Các hình ảnh SEM từ Hình 3.22 đến 3.27 trong luận văn cho thấy cấu trúc vi mô của hỗn hợp hạt nhựa pp compound. Trong các mẫu biến tính, có thể quan sát rõ các hạt elastomer (pha phân tán) có dạng gần hình cầu, được phân bố tương đối đồng đều trong nền nhựa PP (pha liên tục). Sự phân tán tốt và kích thước hạt nhỏ là yếu tố quyết định hiệu quả tăng dai. Bề mặt gãy của mẫu biến tính cho thấy các dấu hiệu của biến dạng dẻo, khác với bề mặt gãy phẳng và giòn của PP nguyên chất. Một liên kết tốt giữa pha elastomer và pha PP, đôi khi cần đến chất tương hợp cho pp và elastomer, sẽ đảm bảo sự truyền ứng suất hiệu quả, tối ưu hóa khả năng hấp thụ năng lượng của toàn bộ hệ vật liệu.

4.3. Ứng dụng của PP chịu va đập cao trong thực tiễn

Với những cải tiến vượt trội về độ bền va đập, vật liệu nhựa PP gia cường bằng elastomer mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới. Các ứng dụng của PP chịu va đập cao bao gồm:

• Ngành ô tô: Sản xuất cản xe, bảng điều khiển, tấm ốp cửa, vỏ gương và các chi tiết nội ngoại thất khác yêu cầu khả năng chống va đập tốt ở nhiều điều kiện nhiệt độ.
• Hàng gia dụng: Chế tạo vỏ máy hút bụi, máy giặt, hộp đựng dụng cụ, và các sản phẩm yêu cầu độ bền cao, chống nứt vỡ khi rơi.
• Bao bì công nghiệp và tiêu dùng: Sản xuất thùng sơn, thùng chứa hóa chất, container vận chuyển và đặc biệt là các hộp đựng thực phẩm có thể sử dụng an toàn trong tủ đông mà không lo bị giòn vỡ.
• Đồ chơi trẻ em: Tạo ra các sản phẩm an toàn, bền bỉ, chịu được va đập mạnh trong quá trình sử dụng. Những ứng dụng này cho thấy giá trị thực tiễn to lớn của việc nghiên cứu và phát triển vật liệu PP biến tính.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1. Tổng quan về Polypropylene (PP) 1. Giới thiệu Polypropylene hình thành từ quá trình trùng hợp phối trí với sự có mặt của xúc tác Ziegler – Natta. PP được đưa ra thị trường lần đầu tiên vào năm 1957 bởi Công ty Montecatini, Italia.

Ngay sau đó, nó được sản xuất hàng loạt tại châu Âu, Mỹ và Nhật. Theo thời gian phát triển, công suất và chất lượng polypropylene thương mại ngày càng được cải thiện. PP sử dụng ngày nay phần lớn là isotactic, một phần nhỏ là syndiotactic và atactic. Khi nhiệt độ phản ứng t=50°C và dùng xúc tác TiCl 3-Al(C2H5)3 thì hàm lượng isotactic là 85÷95%.

Vì mỗi mắc xích có một nhóm –CH 3 nên mạch cứng hơn polyethylene (PE) vì thế độ bền cơ, bền nhiệt lớn hơn PE [1]. Cấu trúc phân tử [4] Polypropylene là một hợp chất cao phân tử có công thức tổng quát là: (C3H6)n. Công thức cấu tạo: Hình 1.1: Công thức cấu tạo polypropylene Ba loại cấu trúc lập thể của polypropylene là atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene và isotactic polypropylene. - Isotactic polypropylene: Có các nhóm -CH3 cùng nằm về một phía mặt phẳng phân tử, dạng tinh thể.

Có tính chất là không tan được trong n-heptan sôi và có nhiệt độ điểm chảy khoảng 165°C.2: Cấu trúc isotactic polypropylene - Atactic polypropylene: Có các nhóm -CH3 sắp xếp ngẫu nhiên không theo một quy luật nào, vô định hình.3: Cấu trúc atactic polypropylene - Syndiotactic polypropylene: Có các nhóm -CH3 sắp xếp luân phiên trật tự cả hai phía của mặt phẳng phân tử.4: Cấu trúc syndiotactic polypropylene 1. Trong công nghiệp người ta chia PP thành các họ lớn với các tên gọi như sau: - Homopolypropylene (polypropylene đơn trùng hợp, HPP), là kết quả của quá trình polymer hóa chỉ duy nhất monomer là propylene. Là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại sản phẩm của PP. Homopolypropylene là một hệ hai pha, vì nó chứa cả vùng kết tinh và vùng không kết tinh (vô định hình).

Vùng không có khả năng kết tinh bao gồm cả isotactic PP và atactic PP. - Random copolypropylene (polypropylene đồng trùng hợp ngẫu nhiên, RCP) là kết quả của quá trình đồng trùng hợp monomer propylene với các monomer khác. Đa số copolymer có cấu tạo không điều hòa, trong mạch phân tử của chúng có các mắc xích cơ sở (monomer A và B) khác nhau sắp xếp một cách hỗn độn và không thể tách ra các đoạn mạch lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn. Đồng trùng hợp có các ứng dụng lớn trong thực tế vì nó cho phép thay đổi tính chất của các hợp chất cao phân tử trong một giới hạn rộng.

-B-A-B-B-A-A- A - B - A - B - B - A -A-B-A… - Copolypropyleneblock (polypropylene đồng trùng hợp khối): Khác với các copolymer thông thường, trong đại phân tử của chúng các đơn vị monomer riêng biệt sắp xếp không theo một trật tự nhất định. Tính chất [4] - Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng, không mềm dẻo 8 như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi. - PP không màu, không mùi, không vị, không độc. PP cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su.

- Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác. o - Chịu được nhiệt độ cao hơn 100 C. Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí bao bì PP o (140 C) cao so với PE - có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng. Ứng dụng [23] - Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng, bảo quản thực phẩm, không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm ngặt.

- Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc. - PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước. - Dùng làm chai đựng nước, bình sữa cho bé, hộp bảo quản thực phẩm. - Một số sản phẩm làm từ nhựa PP có khả năng chịu nhiệt tốt dùng được trong lò vi sóng.

Tổng quan về PolyolefinElastomer (POE) 1. Giới thiệu Vật liệu đàn hồi trên cơ sở polyolefin (polyolefinelastomer - POE) là copolymer được tổng hợp từ ethylene và đồng monomer (comonomer) như propylene, butene, hexane và octene [16]. Elastomer là một polymer có tính đàn nhớt và lực tương tác liên phân tử rất yếu, thông thường có modul đàn hồi thấp và biến dạng phá huỷ cao so với những vật liệu khác. Elastomer là polymer vô định hình, tồn tại trên nhiệt độ hóa thủy tinh của nó, do đó sự dao động các đoạn mạch phân tử có thể xảy ra.

Ở nhiệt độ thường, elastomer tương đối mềm dẻo và dễ bị biến dạng. Ứng dụng chủ yếu là làm chất bít kín, keo dán và các sản phẩm đúc tiêm. Phạm vi ứng dụng cho các loại cao su rất nhiều và đa dạng như lốp xe, đế giày, bộ phận giảm xóc và cách điện [24]. IUPAC định nghĩa thuật ngữ “elastomer” là “polymer thể hiện tính đàn hồi như cao su” [24].

Nhựa đàn hồi nhiệt dẻo cho thấy ưu điểm điển hình của cả vật liệu cao su và vật liệu nhựa. Lợi ích của việc sử dụng vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo là khả năng kéo dài đến độ giãn dài vừa phải và trở về hình dạng ban đầu và phạm vi tính chất vật lý tốt hơn so với các vật liệu khác [25]. Trong đề tài này, tôi sử dụng 3 loại elastomer của Công ty Dow Chemical, Mỹ TM TM TM sản xuất, gồm: Engage 8407 (Engage Polyolefin Elastomers), Infuse 9100 9 TM TM (Infuse Olefin Block Copolymers) và Versify™ 2000 (Versify Plastomers and Elastomers). Engage Polyolefin Elastomers  Cấu trúc [20] TM Engage Polyolefin elastomers (Hình 1.5) là random copolymer trên cơ sở ethylene, chủ yếu là copolymer ethylene - octene và copolymer ethylene - butene.5: Cấu trúc của engage  Tính chất [20] - Độ đa phân tán bé - Sự phân bố comonomer hẹp - Chiều dài nhánh có thể thay đổi 3 - Khối lượng riêng: 0.913 g/cm - Chỉ số chảy ở 190°C: 0.3÷1250 g/10phút - Độ cứng Shore A: 50÷96 và cao hơn - Nhiệt độ nóng chảy: 45÷90°C - Nhiệt độ hóa thủy tinh: < -50°C (đo bằng DSC)  Đặc điểm [26] - Khả năng chống va đập tốt - Dễ dàng tạo màu - Bền nhưng mềm dẻo - Khối lượng riêng thấp - Có khả năng tái chế - Dễ trộn, tạo hình và gia công trên thiết bị gia công nhựa hoặc cao su - Độ bền chảy và khả năng gia công cao - Độ co ngót thấp  Ứng dụng [26] - Chất biến tính sản phẩm nội thất ô tô cho cảm giác tuyệt vời - Lớp phủ dây và cáp với các tính chất vật lí cao 10 - Làm foam giày nhẹ, đàn hồi tốt và đệm cho giày - Các sản phẩm đúc như đồ chơi và đồ gia dụng khác - Cải thiện khả năng kháng va đập và khả năng sử dụng ở nhiệt độ thấp như tấm phủ TPO, cản trước xe ô tô.

Infuse Olefin Block Copolymers  Cấu trúc [20] TM Infuse Olefin Block Copolymers (Hình1.6) là block copolymer trên cơ sở ethylene với các đoạn cứng và mềm xen kẽ nhau.  Tính chất [20] - Khối lượng phân tử cao - Nhiệt độ hóa thủy tinh thấp - Độ đa phân tán bé - Chỉ số chảy ở 190°C: 0.5÷30 g/10phút 3 - Khối lượng riêng: 0.6: Cấu trúc của infuse  Đặc điểm [27] - Cải thiện sự cân bằng về tính mềm dẻo và khả năng chịu nhiệt cao - Nhiệt độ kết tinh cao hơn so với engage - Các tính chất nén và đàn hồi tốt ở nhiệt độ thường (25±C) và nhiệt độ cao  Ứng dụng [27] - Làm giày dép - Chất kết dính - Đồ gia dụng - Cơ sở hạ tầng 1. Versify™ Plastomers and Elastomers  Cấu trúc [7] Versify™ Plastomers and Elastomers (Hình 1.7) là random propylene – ethylene copolymer.7: Cấu trúc của versify  Tính chất [12] - Độ đa phân tán bé - Chỉ số chảy (MFI): 2÷25 g/10phút 3 - Khối lượng riêng: 0.891 g/cm o - Nhiệt độ hóa thủy tinh: -15 đến -35 C o - Nhiệt độ nóng chảy: 50÷120 C - Độ cứng Shore A: 70÷ 95  Đặc điểm [12] - Module đàn hồi thấp - Cho cảm giác mềm, đàn hồi, dẻo dai - Có khả năng hàn nhiệt, nhiệt độ hàn mí thấp - Độ trong suốt cao - Dễ gia công theo nhiều phương pháp khác nhau - Tương hợp, kết dính tốt với nhiều loại polyolefin  Ứng dụng [28] - Biến tính polymer, tạo compound - Chất kết dính - Vỏ dây diện, dây cáp - Tấm lợp chống nước 1. Tổng quan về hỗn hợp polymer (polymer blend) 1.

Định nghĩa Polymer blend là một loại vật liệu tổ hợp được tạo thành từ ít nhất hai homopolymer/copolymer thành phần. Trộn hợp hay blend hoá các polymer/copolymer (nhất là từ các polymer và copolymer đã được thương mại hoá) ngày càng phổ biến để chế tạo vật liệu polymer mới có các tính chất, hình thái cấu trúc và giá thành như mong muốn, rẻ hơn và tốn ít thời gian hơn so với trùng hợp, đồng trùng hợp các monomer hay đồng trùng ngưng các hợp chất thấp phân tử mới. Vật liệu polymer blend có mặt trong hầu hết các lĩnh vực của kỹ thuật và đời sống như ô tô, hàng không, đường sắt, viễn thông, xây dựng, dệt may, nông nghiệp, thể thao, y tế… [4]. Ngoài trộn hợp, các polymer có bản chất, cấu tạo, cấu trúc đại phân tử khác 12 nhau, hỗn hợp của 2 polymer được tổng hợp từ cùng một monomer, song có cấu trúc đại phân tử khác nhau như polyethylene mạch thẳng và mạch nhánh, polypropylene cấu trúc điều hòa lập thể và không điều hòa lập thể cũng được xem là polymer blend… Một hỗn hợp polymer tạo thành khi trùng hợp một monomer trong một polymer khác cũng là một polymer blend.

Trong hoá học polymer, có thể kết hợp hai polymer có cấu tạo hoá học khác nhau thành một copolymer nhờ phản ứng giữa các nhóm chức cuối mạch. Những copolymer khối như vậy có thể bị phân pha, song chúng lại được xem là hệ một thành phần. Tương tự, nếu chỉ có một phần các polymer tạo khối và chủ yếu phân bố ở lớp bề mặt phân cách giữa hai polymer, khi đó hệ tạo thành là một polymer blend. Vật liệu lớp tạo thành từ các loại polymer khác nhau (mỗi lớp là một loại polymer thành phần) cũng được gọi là polymer blend [3].

Trong polymer blend, giữa các polymer có thể có tương tác vật lý hoặc tương tác hoá học, có thể là hệ đồng thể hoặc dị thể: + Hỗn hợp polymer dị thể: Đây là nhóm phổ biến nhất. Tính chất của polymer thành phần được giữ nguyên. + Hỗn hợp polymer đồng thể: Sự pha trộn polymer tạo ra cấu trúc một pha.