Luận văn thạc sĩ về tổng hợp nanocomposite polystyrene-montmorillonite biến tính bằng PEO

• Tác giả: Lê Văn Khải
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Hà Thúc Huy
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nano
• Đề tài: Tổng hợp nanocomposite trên cơ sở polystyrene/montmorillonite biến tính bằng PEO theo phương pháp trùng hợp in-situ
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Vật liệu nanocomposite
• 1.1.1. Tổng quan về vật liệu nanocomposite
• 1.1.2. Giới thiệu về Polystyrene và trường hợp nhũ tương
• 1.1.3. Phương pháp nghiên cứu vật liệu polymer/clay nanocomposite
• 1.1.4. Các nghiên cứu tổng hợp PS/MMT nanocomposite
• 1.1.5. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.1.5.1. Phân tích phương hướng cho đề tài
• 1.1.5.2. Mục tiêu của đề tài và phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP PS/MMT NANOCOMPOSITE
• 2.1. Hệ phản ứng. Hóa chất và thiết bị
• 2.2. Thiết bị thí nghiệm
• 2.3. Thực nghiệm
• 2.3.1. Biến tính đất sét bằng PEO
• 2.3.2. Tổng hợp polystyrene
• 2.3.3. Tổng hợp PS/MMT nanocomposite với các % organoclay khác nhau
• 2.4. Khảo sát tính chất của vật liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kích thước hạt đất sét
• 3.2. Kết quả từ phổ XRD
• 3.3. Khảo sát cấu trúc các liên kết của clay, organoclay, PS/MMT qua FTIR
• 3.4. Khảo sát hình thái học của PS/MMT qua ảnh TEM, SEM
• 3.5. Xác định trọng lượng phân tử trung bình của PS
• 3.6. Ảnh hưởng hàm lượng đất sét lên độ chuyển hóa của phản ứng trường hợp
• 3.7. Khảo sát tính chịu nhiệt của vật liệu PS/MMT nanocomposite
• 3.8. Khảo sát tính chất cơ lý của PS/N757-PEO nanocomposite theo phương pháp cô-nhiệt động học (DMTA)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nanocomposite polystyrene montmorillonite biến tính bằng PEO

Nanocomposite là một loại vật liệu composite có ít nhất một chiều ở cấp độ nano. Trong nghiên cứu này, nanocomposite polystyrene-montmorillonite (PS/MMT) được biến tính bằng polyethylene oxide (PEO) nhằm cải thiện tính chất cơ học và nhiệt của vật liệu. Việc kết hợp giữa polystyrene và montmorillonite tạo ra một cấu trúc nanocomposite với nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng chịu nhiệt tốt hơn và độ bền cao hơn so với vật liệu truyền thống.

1.1. Định nghĩa và ứng dụng của nanocomposite

Nanocomposite là loại vật liệu composite có cấu trúc nano, thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, điện tử và y tế. Chúng có khả năng cải thiện tính chất cơ học, nhiệt và điện, giúp mở rộng ứng dụng trong công nghiệp.

1.2. Tại sao chọn polystyrene và montmorillonite

Polystyrene là một loại polymer phổ biến với tính chất nhẹ và dễ chế tạo. Montmorillonite, một loại đất sét tự nhiên, có khả năng tăng cường tính chất cơ học và nhiệt cho nanocomposite. Sự kết hợp này tạo ra một vật liệu có tính năng vượt trội.

II. Thách thức trong việc tổng hợp nanocomposite PS MMT biến tính bằng PEO

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tổng hợp nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc phân tán đồng đều montmorillonite trong polystyrene. Nếu không được phân tán tốt, tính chất của nanocomposite sẽ không đạt yêu cầu. Ngoài ra, việc kiểm soát tỷ lệ giữa các thành phần cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Vấn đề phân tán montmorillonite trong polystyrene

Phân tán montmorillonite trong polystyrene là một thách thức lớn. Nếu montmorillonite không được phân tán đều, nó có thể tạo ra các điểm yếu trong cấu trúc nanocomposite, làm giảm tính chất cơ học.

2.2. Kiểm soát tỷ lệ giữa các thành phần

Tỷ lệ giữa polystyrene, montmorillonite và PEO cần được kiểm soát chặt chẽ. Việc thay đổi tỷ lệ này có thể ảnh hưởng đến tính chất cuối cùng của nanocomposite, do đó cần có các phương pháp tối ưu hóa hợp lý.

III. Phương pháp tổng hợp nanocomposite PS MMT biến tính bằng PEO

Phương pháp tổng hợp nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO thường được thực hiện theo quy trình in-situ. Quy trình này cho phép montmorillonite được phân tán trong polystyrene trong quá trình polymer hóa, giúp cải thiện tính chất của vật liệu. Các bước chính bao gồm chuẩn bị dung dịch, trộn đều các thành phần và thực hiện quá trình polymer hóa.

3.1. Quy trình in situ trong tổng hợp nanocomposite

Quy trình in-situ cho phép montmorillonite được phân tán trong polystyrene trong quá trình polymer hóa. Điều này giúp cải thiện tính chất cơ học và nhiệt của nanocomposite.

3.2. Các bước chuẩn bị và thực hiện thí nghiệm

Các bước chuẩn bị bao gồm chuẩn bị dung dịch polystyrene và montmorillonite, sau đó trộn đều và thực hiện quá trình polymer hóa. Việc kiểm soát nhiệt độ và thời gian là rất quan trọng để đạt được kết quả tốt nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu về tính chất của nanocomposite PS MMT biến tính bằng PEO

Kết quả nghiên cứu cho thấy nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO có tính chất cơ học và nhiệt tốt hơn so với polystyrene thông thường. Các thử nghiệm cho thấy độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt của nanocomposite này cao hơn đáng kể. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như xây dựng và điện tử.

4.1. Đánh giá tính chất cơ học của nanocomposite

Các thử nghiệm cho thấy nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO có độ bền kéo cao hơn so với polystyrene thông thường. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng montmorillonite đã cải thiện đáng kể tính chất cơ học của vật liệu.

4.2. Khả năng chịu nhiệt của nanocomposite

Nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO cho thấy khả năng chịu nhiệt tốt hơn, giúp mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu tính chịu nhiệt cao.

V. Ứng dụng thực tiễn của nanocomposite PS MMT biến tính bằng PEO

Nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như xây dựng, điện tử và y tế. Với tính chất vượt trội, vật liệu này có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như màng chắn, vật liệu cách nhiệt và linh kiện điện tử. Sự phát triển của nanocomposite này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành công nghiệp.

5.1. Ứng dụng trong ngành xây dựng

Nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO có thể được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng như vật liệu cách nhiệt và chống thấm. Tính chất chịu nhiệt và độ bền cao giúp cải thiện hiệu suất của các công trình.

5.2. Ứng dụng trong ngành điện tử

Với khả năng dẫn điện tốt, nanocomposite này có thể được sử dụng trong sản xuất linh kiện điện tử, giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của các thiết bị điện tử.

VI. Kết luận và tương lai của nanocomposite PS MMT biến tính bằng PEO

Nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO là một vật liệu hứa hẹn với nhiều ứng dụng tiềm năng. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính chất của nanocomposite mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực vật liệu nano. Tương lai của nanocomposite này rất sáng sủa, với khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

6.1. Tóm tắt những lợi ích của nanocomposite

Nanocomposite PS/MMT biến tính bằng PEO mang lại nhiều lợi ích như tính chất cơ học và nhiệt tốt hơn, khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

6.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình tổng hợp và cải thiện tính chất của nanocomposite, mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp và đời sống.