Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên

• Tác giả: Lê Thị Như Ý
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lê Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Nanocomposite Từ Nanocellulose Và Cao Su Tự Nhiên
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp.Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan vật liệu composite
• 1.2. Giới thiệu vật liệu composite
• 1.3. Giới thiệu vật liệu nanocomposite
• 1.4. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite
• 1.5. Ảnh hưởng của vật liệu nano đến polymer
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thiết bị và dụng cụ
• 2.2. Quy trình thực nghiệm
• 2.2.1. Giai đoạn 1: Biến tính NR trong latex
• 2.2.2. Giai đoạn 2: Tổng hợp master bacth và cán trộn nanocomposite
• 2.3. Các phương pháp phân tích
• 2.3.1. Xác định sự thay đổi các nhóm chức trong mẫu FT-IR
• 2.3.2. Xác định thời gian lưu hoá tối ưu
• 2.3.3. Khảo sát sự trương nở của vật liệu trong dung môi
• 2.3.4. Phương pháp cơ tính
• 2.3.5. Khảo sát sự lão hoá của vật liệu
• 2.3.6. Phương pháp kính hiển vi điện tử SEM
• 2.3.7. Phương pháp phân tích nhiệt (TGA)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả xử lý biến tính NR trong latex
• 3.2. Kết quả đo FT-IR
• 3.3. Hiệu suất phản ứng tổng hợp master batch
• 3.4. Kết quả xác định thời gian lưu hoá tối ưu
• 3.5. Kết quả khảo sát sự trương nở của vật liệu trong dung môi
• 3.6. Kết quả phân tích cơ tính
• 3.6.1. Kết quả đo độ bền kéo
• 3.6.2. Kết quả đo độ bền xé
• 3.6.3. Kết quả đo độ cứng
• 3.7. Kết quả khảo sát sự lão hoá của vật liệu
• 3.8. Kết quả phân tích kính hiển vi điện tử SEM
• 3.9. Kết quả phân tích nhiệt (TGA)
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên

Vật liệu nanocomposite đang trở thành xu hướng trong nghiên cứu vật liệu mới. Sự kết hợp giữa nanocellulose và cao su tự nhiên tạo ra những sản phẩm có tính chất vượt trội. Nanocellulose là một loại vật liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên, mang lại nhiều lợi ích cho môi trường. Trong khi đó, cao su tự nhiên là nguyên liệu phổ biến, dễ tìm và có giá thành thấp. Việc tổng hợp hai loại vật liệu này không chỉ giúp cải thiện tính chất cơ học mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Ứng dụng của vật liệu nanocomposite trong công nghiệp

Vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như xây dựng, ô tô và điện tử. Chúng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm nhẹ, bền và thân thiện với môi trường.

1.2. Tính chất nổi bật của nanocomposite

Nanocomposite có tính chất cơ học vượt trội, bao gồm độ bền kéo cao và khả năng chống lão hóa tốt. Sự kết hợp giữa nanocellulose và cao su tự nhiên giúp cải thiện đáng kể các tính chất này.

II. Vấn đề và thách thức trong tổng hợp vật liệu nanocomposite

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tổng hợp vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc phân tán đồng đều nanocellulose trong nền cao su tự nhiên. Nếu không được phân tán tốt, tính chất của vật liệu sẽ không đạt yêu cầu. Ngoài ra, việc lựa chọn phương pháp tổng hợp phù hợp cũng là một thách thức lớn.

2.1. Khó khăn trong việc phân tán nanocellulose

Phân tán nanocellulose trong cao su tự nhiên là một thách thức lớn. Việc này đòi hỏi các phương pháp xử lý và biến tính hiệu quả để đảm bảo sự tương tác tốt giữa hai thành phần.

2.2. Lựa chọn phương pháp tổng hợp hiệu quả

Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite, nhưng không phải phương pháp nào cũng mang lại hiệu quả cao. Cần nghiên cứu và lựa chọn phương pháp phù hợp nhất để tối ưu hóa tính chất của vật liệu.

III. Phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite hiệu quả

Để tổng hợp vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên, có thể áp dụng một số phương pháp như trộn hợp, sol-gel và trùng hợp in-situ. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

3.1. Phương pháp trộn hợp

Phương pháp trộn hợp là cách đơn giản nhất để kết hợp nanocellulose vào cao su tự nhiên. Tuy nhiên, việc phân tán đồng đều là một thách thức lớn.

3.2. Phương pháp sol gel

Phương pháp sol-gel cho phép tạo ra các vật liệu nanocomposite với cấu trúc đồng nhất và tính chất vượt trội. Đây là một trong những phương pháp hứa hẹn nhất trong nghiên cứu hiện nay.

3.3. Phương pháp trùng hợp in situ

Phương pháp trùng hợp in-situ giúp tạo ra vật liệu nanocomposite với tính chất tốt và quy trình sản xuất đơn giản. Đây là lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của nanocomposite

Nghiên cứu cho thấy rằng việc tổng hợp vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên mang lại nhiều kết quả khả quan. Các mẫu vật liệu được kiểm tra cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ bền kéo, độ bền xé và khả năng chống lão hóa. Những kết quả này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong thực tiễn.

4.1. Kết quả kiểm tra tính chất cơ học

Các mẫu nanocomposite cho thấy độ bền kéo tăng lên 155% so với mẫu ban đầu. Điều này chứng tỏ rằng sự kết hợp giữa nanocellulose và cao su tự nhiên mang lại hiệu quả cao.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất vật liệu thân thiện với môi trường

Vật liệu nanocomposite có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, sản xuất ô tô và điện tử. Chúng không chỉ bền mà còn thân thiện với môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của vật liệu nanocomposite

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposite từ nanocellulose và cao su tự nhiên đã mở ra nhiều triển vọng cho ngành công nghiệp vật liệu. Với những tính chất vượt trội, nanocomposite hứa hẹn sẽ trở thành lựa chọn hàng đầu trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ giúp tối ưu hóa các tính chất và ứng dụng của vật liệu này.

5.1. Tương lai của vật liệu nanocomposite

Vật liệu nanocomposite sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Các ứng dụng mới sẽ được khám phá và phát triển.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện quy trình tổng hợp và tối ưu hóa tính chất của vật liệu nanocomposite. Điều này sẽ giúp nâng cao giá trị ứng dụng của chúng trong thực tiễn.