Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend trên cơ sở PVC và copolyme EVA

Mục lục. 1 Mở đầu. 3 Phần I. Tổng quan về vật liệu polyme blend trên cơ sở polyvinyl clorua (PVC) và copolyme etylen vinyl axtat (EVA) 5 I.1. Hiểu biết chung về polyme blend. 5 I.1.1. Khả năng tương hợp của các polyme và nhiệt động học quá trình trộn hợp polyme- polyme. 5 I.1.2. Vai trò của chất tương hợp trong polyme blend. 6 II.2. Giới thiệu về PVC và copolyme EVA 7 I.2.1. PVC. 7 I.2.2. Copolyme etylen- vinylaxetat (EVA) 12 I.2.2. ứng dụng của EVA 14 I.3. Chế tạo vật liệu polyme blend PVC/EVA 15 I.3.1. Các phương pháp chế tạo vật liệu. 15 I.3.2. Chế tạo polyme blend từ dung dịch polyme. 15 I.3.3. Chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy. 16 I.4. Cơ sở khoa học của qúa trình chế tạo polyme blend. 17 I.4.1 Quá trình cơ hoá. 17 I.4.2. Vai trò của chất khơi mào peoxyt 17 I.4.3. Vai trò của copolyme khối PVC-b- EVA và copolyme ghép PVC- g- EVA 19 I.4.4. Tương tác đặc biệt trong polyme blend PVC/EVA 20 I.5. Ứng dụng của polyme blend PVC/EVA 22 I.6. Vai trò của CaCO3 kết tủa (bột nhẹ) được xử lý bề mặt trong polyme blend PVC/EVA 22 Phần II. Thực Nghiệm 24 II.1 Nguyên vật liệu. 24 II.2 Chế tạo mẫu PVC/EVA. 25 II.3. Các phương pháp nghiên cứu. 25 II.3.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của vật liệu polyme blend PVC/EVA 25 II.3.2. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend. 25 II.3.3 Nghiên cứu tính chất nhiệt của vật liệu polyme blend. 26 II.3.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 27 II.3.5 Nghiên cứu tính chất điện của vật liệu polyme blend. 27 II. 3.6. Nghiên cứu độ bền thời tiết 28 Phần III. Kêt qủa và thảo luận. 29 III.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của vật liệu polyme blend PVC/EVA 29 III.2. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PVC/EVA 33 III.3. Nghiên cứu độ bền ôxy hóa nhiệt của vật liệu polyme blend PVC/EVA. 39 II.4. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu polyme blend PVC/EVA 41 III.5. Nghiên cứu tính chất điện của vật liệu polyme blend PVC/EVA 44 III.6. Nghiên cứu độ bền thời tiết của vật liệu polyme blend PVC/EVA 51 Kết luận. 53 Tài liệu tham khảo. 54

doc54 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 1931 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend trên cơ sở PVC và copolyme EVA, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môc lôc Môc lôc 1 Më ®Çu 3 PhÇn I. Tæng quan vÒ vËt liÖu polyme blend trªn c¬ së polyvinyl clorua (PVC) vµ copolyme etylen vinyl axtat (EVA) 5 I.1. HiÓu biÕt chung vÒ polyme blend 5 I.1.1. Kh¶ n¨ng t­¬ng hîp cña c¸c polyme vµ nhiÖt ®éng häc qu¸ tr×nh trén hîp polyme- polyme 5 I.1.2. Vai trß cña chÊt t­¬ng hîp trong polyme blend 6 II.2. Giíi thiÖu vÒ PVC vµ copolyme EVA 7 I.2.1. PVC 7 I.2.2. Copolyme etylen- vinylaxetat (EVA) 12 I.2.2. øng dông cña EVA 14 I.3. ChÕ t¹o vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 15 I.3.1. C¸c ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu 15 I.3.2. ChÕ t¹o polyme blend tõ dung dÞch polyme 15 I.3.3. ChÕ t¹o polyme blend ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y 16 I.4. C¬ së khoa häc cña qóa tr×nh chÕ t¹o polyme blend 17 I.4.1 Qu¸ tr×nh c¬ ho¸ 17 I.4.2. Vai trß cña chÊt kh¬i mµo peoxyt 17 I.4.3. Vai trß cña copolyme khèi PVC-b- EVA vµ copolyme ghÐp PVC- g- EVA 19 I.4.4. T­¬ng t¸c ®Æc biÖt trong polyme blend PVC/EVA 20 I.5. øng dông cña polyme blend PVC/EVA 22 I.6. Vai trß cña CaCO3 kÕt tña (bét nhÑ) ®­îc xö lý bÒ mÆt trong polyme blend PVC/EVA 22 PhÇn II. Thùc NghiÖm 24 II.1 Nguyªn vËt liÖu 24 II.2 ChÕ t¹o mÉu PVC/EVA. 25 II.3. C¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 25 II.3.1. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 25 II.3.2. Nghiªn cøu tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend 25 II.3.3 Nghiªn cøu tÝnh chÊt nhiÖt cña vËt liÖu polyme blend 26 II.3.4 Ph­¬ng ph¸p kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM) 27 II.3.5 Nghiªn cøu tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu polyme blend 27 II. 3.6. Nghiªn cøu ®é bÒn thêi tiÕt 28 PhÇn III. Kªt qña vµ th¶o luËn 29 III.1. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 29 III.2. Nghiªn cøu tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 33 III.3. Nghiªn cøu ®é bÒn «xy hãa nhiÖt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA. 39 II.4. Nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 41 III.5. Nghiªn cøu tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 44 III.6. Nghiªn cøu ®é bÒn thêi tiÕt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA 51 KÕt luËn 53 Tµi liÖu tham kh¶o 54 Më ®Çu Mét trong nh÷ng thµnh tùu næi bËt cña ngµnh khoa häc vËt liÖu trong nh÷ng thËp kû gÇn ®©y lµ ®· nghiªn cøu, chÕ t¹o vµ øng dông thµnh c«ng c¸c vËt liÖu polyme tæ hîp, trong ®ã cã vËt liÖu trªn c¬ së hçn hîp polyme. VËt liÖu nµy ®·, ®ang vµ sÏ cã mÆt trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc cña ®êi sèng vµ kü thuËt víi nhiÒu ­u ®iÓm næi bËt. Trén hîp hay blend hãa polyme lµ mét ph­¬ng ph¸p tiÖn lîi ®Ó ph¸t triÓn c¸c vËt liÖu polyme míi, nã cho phÐp kÕt hîp c¸c tÝnh chÊt ­u viÖt cña c¸c polyme thµnh phÇn. H­íng ®i nµy sÏ rÎ h¬n vµ tèn Ýt thêi gian h¬n so víi viÖc ph¸t triÓn polyme tõ c¸c monome míi còng nh­ c¸c ph­¬ng ph¸p trïng hîp nh»m t¹o ra c¸c vËt liÖu polyme míi hoµn toµn [1]. ViÖc trén hîp c¸c polyme th­êng ®­îc tiÕn hµnh trªn c¸c m¸y gia c«ng, ch¼ng h¹n nh­ m¸y ®ïn hai trôc vÝt, lµ thiÕt bÞ c«ng nghiÖp ®· ®­îc chuÈn ho¸. V× vËy nh÷ng rñi ro vÒ tµi chÝnh ®Ó ph¸t triÓn vËt liÖu míi trªn c¬ së hçn hîp polyme ®­îc h¹n chÕ rÊt nhiÒu [2]. Mét ­u ®iÓm quan träng n÷a cña blend ho¸ c¸c polyme lµ kh¶ n¨ng thay ®æi tÝnh chÊt cña vËt liÖu thu ®­îc ë mét d¶i réng b»ng c¸ch thay ®æi thµnh phÇn cña hçn hîp polyme. ThÞ tr­êng vËt liÖu trªn c¬ së hçn hîp polyme t¨ng tr­ëng rÊt nhanh, ®Æc biÖt trong hai thËp kû võa qua [2]. V× thÕ trªn thÕ giíi ®· và ®ang quan t©m nghiªn cøu ph¸t triÓn vËt liÖu nµy ®Æc biÖt ë c¸c n­íc: Mü, §øc, Anh, NhËt B¶n, Hµn Quèc, Trung Quèc… ë ViÖt Nam, trong nh÷ng n¨m qua, chóng ta ®· nghiªn cøu vµ b­íc ®Çu øng dông mét sè lo¹i vËt liÖu polyme blend tõ c¸c polyme vµ cao su th­¬ng phÈm [3]. §Ò tµi nµy ®Ò cËp ®Õn vËt liÖu polyme blend trªn c¬ së hai polyme kh¸ phæ biÕn lµ poly vinylclorua (PVC ) vµ copolyme etylen vinyl axetat (EVA) nh»m kÕt hîp c¸c tÝnh chÊt tèt cña EVA nh­ tÝnh mÒm dÎo, bÒn xÐ, trong suèt, dÔ g¾n vµ d¸n ë nhiÖt ®é thÊp, cã kh¶ n¨ng phèi trén víi mét l­îng lín chÊt ®én còng nh­ tÝnh chÊt tèt cña PVC nh­ tÝnh cøng, bÒn ho¸ chÊt, c¸ch ®iÖn tèt. EVA cã t¸c dông lµm thay ®æi ®é bÒn va ®Ëp cña PVC cøng. PVC cã kh¶ n¨ng t¨ng ®é bÒn c¬ lý vµ ®é bÒn nhiÖt cña EVA. §Ó n©ng cao kh¶ n¨ng t­¬ng hîp cho vËt liÖu polyme blend PVC/EVA, hîp chÊt thÊp ph©n tö ho¹t ®éng nh­ dicumyl peoxit (DCP) ®­îc thªm vµo hçn hîp polyme. Ngoµi ra cßn sö dông CaCO3 – lµ lo¹i chÊt ®én kho¸ng nh»m thay ®æi c¸c tÝnh chÊt c¬ lý, nhiÖt, ®é bÒn thêi tiÕt cña vËt liÖu còng nh­ gãp phÇn gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. Nh÷ng nhiÖm vô chñ yÕu cña luËn v¨n nµy lµ: Nghiªn cøu chÕ t¹o hçn hîp polyme PVC/EVA. Nghiªn cøu c¸c tÝnh chÊt vµ cÊu tróc cña polyme blend PVC/EVA cã vµ kh«ng cã mÆt chÊt kh¬i mµo DCP, cã vµ kh«ng cã mÆt CaCO3. PhÇn I. Tæng quan vÒ vËt liÖu polyme blend trªn c¬ së PVC vµ copolyme EVA I.1. HiÓu biÕt chung vÒ polyme blend Theo J.F.Rabek, polyme blend lµ mét hçn hîp vËt lý cña hai hay nhiÒu polyme/copolyme, gi÷a c¸c polyme/copolyme nµy kh«ng cã liªn kÕt ®ång ho¸ trÞ [4]. Theo P.Painter, M.Coleman vµ c¸c chuyªn gia kh¸c trong lÜnh vùc polyme, polyme blend lµ hçn hîp cña hai hay nhiÒu polyme, vËt liÖu nµy cã nh÷ng tÝnh chÊt míi dùa trªn c¸c tÝnh chÊt cña c¸c polyme ban ®Çu [5]. Theo Rao, “Polyme blend lµ mét hçn hîp cña hai hay nhiÒu polyme trong ®ã hµm l­îng cña polyme thø hai kh«ng nhá h¬n 2% víi hÖ chØ cã 2 polyme hoÆc hµm l­îng cña hai hay nhiÒu polyme kh«ng nhá h¬n 2% víi hÖ cã tõ 3 polyme trë lªn” [6]. Nh­ vËy, polyme blend lµ mét lo¹i vËt liÖu tæ hîp, gi÷a c¸c polyme cã thÓ cã t­¬ng t¸c hoÆc kh«ng cã t­¬ng t¸c, nã cã thÓ lµ hÖ ®ång hoÆc dÞ thÓ. Trong polyme blend ®ång thÓ, 2 polyme thµnh phÇn kh«ng cßn ®Æc tÝnh riªng vµ tÝnh chÊt cña polyme blend th­êng lµ trung b×nh céng cña hai polyme ®ã. Trong polyme blend dÞ thÓ, c¸c tÝnh chÊt cña c¶ hai polyme hÇu nh­ ®­îc gi÷ nguyªn. I.1.1. Kh¶ n¨ng t­¬ng hîp cña c¸c polyme vµ nhiÖt ®éng häc qu¸ tr×nh trén hîp polyme- polyme [7] Sù t­¬ng hîp cña c¸c polyme lµ kh¶ n¨ng t¹o thµnh mét pha tæ hîp æn ®Þnh vµ ®ång thÓ tõ hai hoÆc nhiÒu polyme. VÒ mÆt ho¸ häc, sù kh«ng t­¬ng hîp cña c¸c polyme kh¸c nhau vÒ mÆt cÊu t¹o, cÊu tróc, khèi l­îng ph©n tö d­êng nh­ lµ mét quy luËt vµ sù t­¬ng hîp c¸c polyme t¹o thµnh mét hçn hîp ®ång thÓ lµ tr­êng hîp ngo¹i lÖ. Sù ngo¹i lÖ nµy cã thÓ x¶y ra víi c¸c polyme ph©n cùc, polyme nµy cã thÓ t­¬ng t¸c víi polyme kia. VÒ mÆt nhiÖt ®éng häc, c¸c polyme t­¬ng hîp víi nhau khi n¨ng l­îng tù do t­¬ng t¸c gi÷a chóng mang gi¸ trÞ ©m:  N¨ng l­îng tù do qu¸ tr×nh trén theo tû lÖ thÓ tÝch cña c¸c polyme thµnh phÇn ph¶i d­¬ng:  : sù thay ®æi entanpi khi trén lÉn hai polyme. : sù thay ®æi entropi khi trén lÉn hai polyme. Khi trén lÉn 2 polyme, n¨ng l­îng tù do qu¸ tr×nh trén  gi¶m nÕu qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt (<0) vµ t¨ng entropy trén lÉn .Trong tr­êng hîp entropy trén lÉn  kh«ng ®¸ng kÓ, n¨ng l­îng tù do qu¸ tr×nh trén <0 nÕu nhiÖt trén hîp <0. Sù thay ®æi  trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh hçn hîp lý t­ëng cña polyme, thùc tÕ ®­îc x¸c ®Þnh chñ yÕu qua ®¹i l­îng . Nh­ vËy ®Ó 2 polyme trén hîp tèt víi nhau, qu¸ tr×nh trén lÉn ph¶i lµ qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt, ®ßi hái ph¶i cã t­¬ng t¸c ®Æc biÖt gi÷a c¸c polyme thµnh phÇn. C¸c t­¬ng t¸c nµy cã thÓ lµ c¸c t­¬ng t¸c ho¸ häc hoÆc t­¬ng t¸c kh«ng t¹o thµnh liªn kÕt ho¸ häc nh­ liªn kÕt hydro, t­¬ng t¸c ion-ion, t­¬ng t¸c ion-dipol, t­¬ng t¸c dipol-dipol vµ t­¬ng t¸c cho-nhËn. I.1.2. Vai trß cña chÊt t­¬ng hîp trong polyme blend [8] C¸c chÊt t­¬ng hîp polyme lµ c¸c hîp chÊt cao ph©n tö hoÆc thÊp ph©n tö cã kh¶ n¨ng ho¹t ®éng bÒ mÆt trong polyme blend kh«ng ®ång nhÊt. Chóng gióp cho sù ph©n t¸n c¸c pha polyme vµo nhau tèt h¬n. Ngoµi ra, chóng cßn t¨ng c­êng b¸m dÝnh bÒ mÆt hai pha polyme. Trong thùc tÕ, chÊt t­¬ng hîp cho c¸c polyme th­êng lµ polyme. M¹ch cña chÊt t­¬ng hîp nµy cã cÊu tróc khèi hoÆc ghÐp m¹ch, trong ®ã mét khèi cã kh¶ n¨ng trén hîp tèt víi polyme thø nhÊt, cßn khèi thø hai hoÆc m¹ch ghÐp cã kh¶ n¨ng trén hîp tèt víi polyme thø hai. C¸c polyme khèi hoÆc copolyme ghÐp cã thÓ ®­îc chÕ t¹o tr­íc vµ thªm vµo hçn hîp polyme blend kh«ng cã kh¶ n¨ng t­¬ng hîp. MÆt kh¸c, nã cã thÓ ®­îc t¹o thµnh trùc tiÕp/t¹i chç (in-situ) trong qu¸ tr×nh blend ho¸ c¸c polyme. ChÊt t­¬ng hîp cßn cã t¸c dông gi¶m øng suÊt bÒ mÆt gi÷a hai pha polyme. Sù cã mÆt cña chÊt t­¬ng hîp ë bÒ mÆt ph©n pha cã thÓ ng¨n ngõa sù kÕt tô/kÕt ®¸m cña tõng polyme thµnh phÇn trong qu¸ tr×nh gia c«ng vµ lµm cho polyme nµy dÔ ph©n t¸n vµo polyme kia nhê c¸c t­¬ng t¸c ®Æc biÖt. Nã cã thÓ gi¶m kÝch th­íc cña pha ph©n t¸n. Do vËy, øng suÊt bÒ mÆt sÏ cµng nhá vµ biÕn d¹ng sÏ cµng lín khi chÊt t­¬ng hîp ®ñ b·o hoµ bÒ mÆt vµ t­¬ng t¸c tèt víi c¶ hai pha polyme. II.2. Giíi thiÖu vÒ PVC vµ copolyme EVA I.2.1. PVC I.2.1.1. Trïng hîp vinylclorua [9(12] Lµ ph¶n øng kÕt hîp c¸c monome vinylclorua (VC) víi nhau t¹o thµnh ®¹i ph©n tö cña VC: n CH2=CHCl  [- CH2- CHCl-]n C¸c giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh trïng hîp VC: Kh¬i mµo trïng hîp: t¹o thµnh c¸c trung t©m ho¹t ®éng. ChÊt kh¬i mµo: peoxyt h÷u c¬, c¸c hîp chÊt azo vµ diazo; vÝ dô, benzoyl peoxyt (C6H5COO)2; dicumyl peoxyt [C6H5C(CH3)2O]2; axetyl peoxyt (CH3COO)2; azodiizobutylronitril [CNC(CH3)2N]2 ...L­îng chÊt kh¬i mµo 0,11% so víi l­îng monome ban ®Çu. ChÊt kh¬i mµo ph©n huû thµnh gèc tù do: (R)2  2 + CH2 = CHCl   Ngoµi ra cßn dïng chÊt kh¬i mµo oxi ho¸ khö nh­ H2O2 vµ Fe2+. Nhê ph¶n øng oxi ho¸ khö gi÷a H2O2 vµ Fe2+: H2O2 + Fe2+  + + Fe3+ Gèc  tù do t¹o thµnh t¸c dông víi VC vµ t¹o thµnh trung t©m ho¹t ®éng: + CH2= CHCl HOCH2-  Ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch: Lµ c¸c ph¶n øng c¬ së kÕ tiÕp nhau do gèc tù do t­¬ng t¸c víi c¸c ph©n tö monome VC. Trong ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch, liªn kÕt  sÏ biÕn ®æi thµnh liªn kÕt  vµ cã sù chuyÓn dÞch ®iÖn tö ch­a ghÐp ®«i däc theo m¹ch ph©n tö:  Ph¶n øng ng¾t m¹ch: §ã lµ sù b·o hoµ c¸c ®iÖn tö kh«ng ghÐp ®«i cña c¸c gèc ph¸t triÓn. Cã hai c¸ch ng¾t m¹ch: KÕt hîp c¸c gèc ®ang ph¸t triÓn víi nhau:  Ph©n ly c¸c gèc ®ang ph¸t triÓn:  Ph¶n øng chuyÓn m¹ch: ChuyÓn m¹ch x¶y ra khi c¸c trung t©m ho¹t ®éng hoÆc ®ang ph¸t triÓn t­¬ng t¸c víi polyme.  Hay t¸c dông víi monome VC:  I.2.1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p trïng hîp VC [10, 12, 13] Trïng hîp huyÒn phï VC: Trïng hîp huyÒn phï kh¸c trïng hîp nhò t­¬ng ë chç nhò t­¬ng cña monome trong n­íc th« h¬n. HuyÒn phï ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch khuÊy m¹nh VC trong n­íc ®· khö c¸c chÊt kho¸ng, kh«ng chøa c¸c chÊt l¹ vµ oxy. Trong n­íc cßn cã chÊt kh¬i mµo tan trong monome. Ngoµi ra, ng­êi ta cßn ®­a vµo hÖ c¸c colloit b¶o vÖ (c¸c muèi kh«ng tan trong n­íc, hydropeoxyt, c¸c photphat hoÆc cacbonat kim lo¹i, cao lanh, c¸c hîp chÊt cao ph©n tö tan trong n­íc nh­ nhùa phenol vµ ureformaldehyt, copolyme cña vinylaxetat, etylen hay styren víi anhydrit maleic, r­îu polyvinylic). Colloit b¶o vÖ ®­îc sö dông ®ång thêi víi c¸c chÊt biÕn tÝnh: c¸c alkyl, aryl sufonat, c¸c stearat cña Ba, Cd, Sr, Mg, Pb, c¸c hîp chÊt epoxy ... §©y lµ c¸c chÊt lµm thay cÊu tróc vµ h×nh d¹ng h×nh häc cña PVC. ChÊt kh¬i mµo tan trong giät monome vµ trïng hîp huyÒn phï chÝnh lµ trïng hîp khèi trong giät. HuyÒn phï cña polyme vµ c¸c h¹t PVC thu ®­îc cã kÝch th­íc lín h¬n nhiÒu so víi h¹t PVC tæng hîp b»ng ph­¬ng ph¸p nhò t­¬ng. So víi PVC nhò t­¬ng, PVC huyÒn phï cã c¸c tÝnh chÊt ®iÖn m«i tèt h¬n, ®é bÒn Èm, ®é bÒn ¸nh s¸ng vµ ®é bÒn nhiÖt cao h¬n. Trïng hîp nhò t­¬ng VC: Khi trïng hîp ng­êi ta th­êng dïng n­íc lµ m«i tr­êng ph©n t¸n ®Ó t¹o nhò t­¬ng chøa kho¶ng 3060 % monome. ChÊt nhò ho¸ cho vµo hÖ ®Ó t¨ng c­êng sù t¹o nhò cña VC trong n­íc vµ t¨ng ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng. C¸c chÊt nhò ho¸ th­êng lµ xµ phßng oleat, palmitat, laurat cña c¸c kim lo¹i kiÒm, dÇu cña c¸c axit bÐo cao, hçn hîp cña lauryl photphat víi r­îu etylic. ChÊt nhò ho¸ lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt ë giíi h¹n ph©n chia pha hydrocacbon - n­íc lµm dÔ dµng cho sù t¹o nhò cña monome. §é tan ph©n tö cña xµ phßng trong n­íc rÊt nhá. Trong dung dÞch phÇn lín xµ phßng n»m d­íi d¹ng mixen.Trong mixen c¸c ph©n tö xµ phßng h­íng phÇn cã cùc vµo t­íng n­íc, cßn phÇn hydrocacbon vµo t©m mixen, do ®ã trong t©m mixen cã h×nh thµnh t­íng hydrocacbon vµ mét phÇn monome tan trong ®ã. Nh­ vËy khi nhò ho¸, monome trong n­íc t¹o thµnh mét hÖ phøc t¹p lµ dung dÞch ph©n tö xµ phßng vµ c¸c monome trong n­íc. Trong dung dÞch nµy, c¸c giät monome vµ c¸c mixen xµ phßng hoµ tan monome n»m l¬ löng. C¸c chÊt kh¬i mµo tan trong n­íc: c¸c pesulfat cña kim lo¹i kiÒm hoÆc amoni hydropeoxyt... §Ó gi÷ cho pH æn ®Þnh ta cho vµo hÖ chÊt ®iÒu chØnh pH lµ c¸c axetat cña kim lo¹i nÆng, c¸c photphat hoÆc cacbonat cña kim lo¹i kiÒm. §Ó ®iÒu chØnh khèi l­îng ph©n tö PVC, ngoµi thay ®æi nhiÖt ®é trïng hîp hoÆc hµm l­îng chÊt kh¬i mµo, ng­êi ta cßn ®­a vµo hçn hîp ph¶n øng 0,25% chÊt biÕn tÝnh - chÊt chuyÓn m¹ch: dÉn xuÊt halogen cña hydrocacbon, styren, clostyren, hydroquinon...chóng cã t¸c dông øc chÕ trïng hîp VC. Khi trïng hîp nhò t­¬ng VC, qu¸ tr×nh trïng hîp chñ yÕu x¶y ra trªn bÒ mÆt hoÆc bªn trong c¸c mixen - n¬i mµ nång ®é cña c¶ monome vµ chÊt kh¬i mµo lín nhÊt. Nhò t­¬ng monome sÏ chuyÓn ho¸ thµnh hÖ rÊt ph©n t¸n cña polyme lµ latex - sù ph©n t¸n PVC víi kÝch th­íc h¹t 0,050,5 (®«i khi tíi 1). PVC thu ®­îc b»ng c¸ch t¸ch khái latex. Cã hai c¸ch t¸ch PVC khái latex: C¸ch thø nhÊt: phun hçn hîp vµo thiÕt bÞ sÊy phun (ph­¬ng ph¸p liªn tôc, ë 900C ( 1500C). C¸ch thø hai: lµm ®«ng b»ng c¸ch thªm vµo c¸c chÊt ®iÖn ly sau ®ã röa, läc vµ sÊy. T¸ch b»ng ph­¬ng ph¸p nµy, khèi l­îng chÊt nhò ho¸ trong PVC sÏ nhá h¬n so víi ph­¬ng ph¸p sÊy phun. Trïng hîp VC trong dung dÞch Qu¸ tr×nh trïng hîp VC ®­îc tiÕn hµnh trong dung m«i, cã hai ph­¬ng ph¸p: Ph­¬ng ph¸p thø nhÊt : ph¶n øng x¶y ra trong m«i tr­êng lµ dung m«i hoµ tan ®­îc c¶ monome lÉn polyme. Ph­¬ng ph¸p thø hai: trïng hîp trong chÊt láng hoµ tan monome kh«ng hoµ tan polyme. Polyme t¹o thµnh ë d¹ng r¾n sÏ l¾ng dÇn xuèng vµ cã thÓ t¸ch ra b»ng c¸ch läc. Dung m«i cho trïng hîp VC lµ dicloetan, benzen, clobenzen ...HÖ xóc t¸c dïng cho trïng hîp VC trong dung dÞch lµ c¸c hîp chÊt c¬ kim nh­ c¸c ankyl cña B, Pb, Zn, Mg, Al vµ Li. Chóng th­êng ®­îc phèi hîp víi c¸c halogen cña Fe, Cu, Ni, Co, Ti, V ... I.2.1.3. TÝnh chÊt cña PVC [9, 14] PVC lµ mét lo¹i bét mµu tr¾ng, v« ®Þnh h×nh, cã vïng kÕt tinh nhá (kh«ng lín h¬n 5 %). Tuú theo ph­¬ng ph¸p trïng hîp, PVC cã møc ®é trïng hîp 1002500. Tû träng cña PVC: 1,251,46 g/cm3. NhiÖt ®é ho¸ thuû tinh cña PVC lµ 751060C. NhiÖt ®é trïng hîp VC cµng thÊp, nhiÖt ®é ch¶y cña PVC cµng cao (kho¶ng 160 1850C). Trong mét sè tr­êng hîp, nhiÖt ®é ch¶y cña PVC b»ng hoÆc lín h¬n nhiÖt ®é ph©n huû nã. PVC lµ mét polyme cøng do cã liªn kÕt hydro gi÷a nguyªn tö clo vµ nguyªn tö hydro cña m¹ch PVC kh¸c. TÝnh tan trong dung m«i cña PVC gi¶m khi t¨ng møc ®é trïng hîp vµ phô thuéc vµo ph­¬ng ph¸p trïng hîp. PVC ®iÒu chÕ b»ng trïng hîp huyÒn phï hay trong dung dÞch cã møc ®é trïng hîp 300 500 dÔ tan trong c¸c xeton, este, hydrocacbon, halogen ho¸ ... PVC cã møc ®é trïng hîp lín 2000 2500, tÝnh tan bÞ h¹n chÕ. TÝnh chÊt ho¸ häc: PVC kh¸ tr¬ vÒ mÆt ho¸ häc, trong mét sè tr­êng hîp nã cã thÓ tham gia ph¶n øng clo ho¸, ph¶n øng chuyÓn ho¸ thµnh c¸c polyme t­¬ng tù ... PVC cã mét l­îng nhá nguyªn tö clo linh ®éng nªn dÔ x¶y ra ph¶n øng t¸ch HCl t¹o liªn kÕt ®«i trong PVC :  HCl lµ mét t¸c nh©n g©y ph©n huû PVC, nã xóc t¸c qu¸ tr×nh t¸ch HCl tiÕp theo vµ h×nh thµnh polyen trong m¹ch PVC. Sù ph©n huû oxy ho¸ PVC lµm thay ®æi thµnh phÇn, cÊu tróc, khèi l­îng ph©n tö, gi¶m c¸c tÝnh chÊt c¬, lý, ho¸, nhiÖt, ®iÖn, tÝnh tan cña PVC. I.2.1.4 C¸c øng dông cña PVC [9, 15] øng dông trong d©n dông: s¶n phÈm d©n dông ®­îc s¶n xuÊt tõ PVC nh­ dÐp nhùa, quÇn ¸o ®i m­a, v¶i gi¶ da, th¶m d¶i sµn nhµ, v¶i tr¸ng nhùa, con gièng ®å ch¬i ... øng dông trong kü thuËt ®iÖn: s¶n xuÊt d©y vµ c¸p ®iÖn lùc. øng dông trong x©y dùng, cÊp tho¸t n­íc: èng cÊp tho¸t n­íc, khung cöa ra vµo, cöa sæ, m¸i nhµ, trÇn, t­êng ... øng dông trong giao th«ng vËn t¶i ®­êng s¾t: èng dÉn n­íc th¶i, th¶m d¶i sµn toa xe, khung cöa sæ, tÊm ®Öm d­íi ®­êng ray… øng dông trong c«ng nghiÖp sîi: PVC ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt sîi ho¸ häc. øng dông trong y tÕ: PVC ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt tói ®ùng m¸u, vá viªn thuèc, vØ thuèc, tói ®ùng thùc phÈm, van tim, bé phËn läc m¸u ... I.2.2. Copolyme etylen- vinylaxetat (EVA) Copolyme etylen-vinylaxetat (EVA) lµ mét polyme mµ trong ph©n tö cña nã cã c¸c m¾t xÝch vinyl axetat ®­îc ph©n bè ngÉu nhiªn däc theo m¹ch dµi cña c¸c m¾t xÝch etylen: EVA lµ s¶n phÈm ®ång trïng hîp cña etylen víi vinyl axetat, ®­îc s¶n xuÊt b»ng ph­¬ng ph¸p trïng hîp khèi hay trïng hîp dung dÞch [16]. EVA cã mét sè ­u ®iÓm næi bËt nh­: mÒm dÎo ë nhiÖt ®é thÊp, bÒn xÐ, trong suèt, dÔ g¾n vµ d¸n ë nhiÖt ®é thÊp, phèi trén víi mét l­îng lín c¸c chÊt ®én. Theo c¸c chuyªn gia, EVA víi hµm l­îng vinyl axetat thÊp cã nhiÒu tÝnh chÊt gÇn gièng víi mét sè lo¹i cao su v× kh¶ n¨ng kÐo gi·n tèt, rÊt dÔ uèn vµ kh¸ ®µn håi. I.2.2.1. Ph©n lo¹i Phô thuéc vµo hµm l­îng vinyl axetat, ng­êi ta ph©n EVA ra lµm ba nhãm [17]: Nhãm mét: lµ lo¹i EVA cã hµm l­îng vinyl axetat thÊp (1040%), cã tÝnh chÊt gÇn gièng nh­ mét sè lo¹i cao su. Nã ®­îc s¶n xuÊt theo c«ng nghÖ ®ång trïng hîp khèi etylen vµ vinyl axetat ë ¸p suÊt cao vµ ®­îc sö dông lµm keo nãng ch¶y vµ c¸c øng dông kh¸c. HiÖn nay c¸c s¶n phÈm lo¹i nµy cã tªn th­¬ng m¹i Elvax (Dupont), Ultraten (USI), Bakelit (UCC), Lupolen V (Basf), Alaton (Dupont), Alkaten (ICI), Mototen (Monsato) ... Nhãm thø hai: lµ lo¹i EVA cã hµm l­îng vinyl axetat gÇn b»ng etylen (4555%). Nã ®­îc chÕ t¹o b»ng c¸ch ®ång trïng hîp etylen vµ vinyl axetat trong dung dÞch ë ¸p suÊt trung b×nh vµ ®­îc øng dông lµm c¸c lo¹i cao su ®Æc biÖt. Mét trong sè c¸c s¶n phÈm næi tréi cã tªn th­¬ng m¹i lµ Lavapren cña h·ng Bayer. Nhãm thø ba víi hµm l­îng vinyl axetat cao (6090%) lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh trïng hîp nhò t­¬ng ë ¸p suÊt 3001500 psi. EVA lo¹i nµy lµ c¸c nhùa nhiÖt dÎo. Mét sè s¶n phÈm lo¹i nµy cã tªn th­¬ng m¹i lµ Airplex (Air Product and Chemiscals, Inc), Vinapas (Wacker); Mowilith vµ Vinyl (Motecatini Edison) ... NÕu t¨ng hµm l­îng vinyl axetat trong EVA th× ®é bÒn kÐo, ®é cøng, ®é bÒn nhiÖt gi¶m nh­ng tû träng, ®é bÒn uèn, ®é trong suèt, ®é b¸m dÝnh l¹i t¨ng. Sù cã mÆt cña nhãm cacbonyl (- C=O) trong vinyl axetat lµm t¨ng ®é b¸m dÝnh cña nã lªn bÒ mÆt c¸c vËt liÖu kh¸c nhau. I.2.2.2. TÝnh chÊt cña EVA [18] NhiÖt ®é tõ - 600C cho tíi 650C lµ kho¶ng nhiÖt ®é lµm viÖc tèt nhÊt cña EVA. NhiÖt ®é b¶o qu¶n 2180C (4250F), trªn nhiÖt ®é nµy cã thÓ x¶y ra sù ®øt m¹ch ph©n tö. Kh¶ n¨ng chÞu ho¸ chÊt: bÒn víi ozon, n­íc l¹nh, n­íc nãng, dung dÞch amoniac 30%, kÐm bÒn víi dÇu m¸y, dÇu diezen, kh«ng bÒn víi dung dÞch clorua, silicon, x¨ng, axeton, axit sulfuric 40%, axit nitric 10%, bÞ ph©n huû bëi bøc x¹ tö ngo¹i ... Tan trong mét sè dung m«i nh­ xylen, toluen, tetrahydrofuran, decalin. TÝnh chÊt c¬ häc: Phô thuéc vµo hµm l­îng nhãm vinyl axetat trong EVA: khi hµm l­îng vinyl axetat t¨ng, møc ®é kÕt tinh cña EVA gi¶m, tÝnh dÎo, dai, ®µn håi vµ kh¶ n¨ng hoµ tan trong c¸c dung m«i t¨ng nh­ng ®é bÒn víi n­íc, muèi vµ mét sè m«i tr­êng kh¸c gi¶m. C¸c copolyme EVA cã thÓ trén hîp víi c¸c phô gia, bét mµu víi tû lÖ kh¸ cao. §iÓm næi bËt cña EVA lµ cã tÝnh b¸m dÝnh tèt víi nhiÒu lo¹i chÊt nÒn (giÊy, polyeste, gç ...) vµ c¸ch nhiÖt tèt. §é thÈm thÊu cña EVA víi c¸c chÊt khÝ O2, N2, CO2, h¬i Èm t¨ng khi hµm l­îng vinyl axetat t¨ng. I.2.2. øng dông cña EVA [17, 19] Mµng phñ: EVA ®­îc sö dông lµm mµng phñ, bao gãi. §Æc biÖt, do tiªu chuÈn y tÕ, mµng EVA ®­îc sö dông lµm mµng phñ b¶o qu¶n ®å ¨n, phomat, c¸c vËt liÖu dïng trong n«ng nghiÖp, g¨ng tay y tÕ ... Keo d¸n: do tÝnh b¸m dÝnh rÊt tèt vµ cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc hµm l­îng vinyl axetat trong EVA nªn cã thÓ dïng EVA lµm keo dÝnh nãng ch¶y, keo c¸ch nhiÖt. ChÊt ho¸ dÎo: do cã nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp, tÝnh mÒm dÎo, ®µn håi, kh¶ n¨ng d·n dµi cao nªn EVA ®­îc sö dông lµm chÊt ho¸ dÎo ®Ó t¨ng ®é mÒm dÎo, ®µn håi, t¨ng ®é bÒn va ®Ëp cho c¸c lo¹i cao su vµ polyme cøng kh¸c. C¸c øng dông kh¸c: lµm vËt liÖu bäc cho d©y ®iÖn, d©y c¸p, lµm ®Õ giÇy do tÝnh chÞu mµi mßn tèt, lµm ®å ch¬i trÎ em, c¸c èng rçng, mÆt n¹ cã nóm, mµng phun, tÊm Ðp vµ rÊt nhiÒu c¸c s¶n phÈm kh¸c. I.3. ChÕ t¹o polyme blend PVC/EVA I.3.1. C¸c ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu Qu¸ tr×nh chÕ t¹o polyme blend cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p sau: Trén hîp trong dung m«i polyme hoÆc c¸c latec polyme. Trén hîp c¬ häc vµ c¬ ho¸ c¸c polyme thµnh phÇn (th­êng lµ c¸c polyme nhùa nhiÖt dÎo, chÊt ®µn håi) trªn c¸c thiÕt bÞ gia c«ng chÊt dÎo vµ cao su nh­ m¸y c¸n, m¸y trén néi, m¸y ®ïn mét trôc vµ hai trôc vÝt xo¾n, m¸y ®ïn Ðp chÊt dÎo ... Lµm ®«ng hçn hîp polyme. Trïng hîp monome nµy trong mét polyme kh¸c. Trong ®ã, ph­¬ng ph¸p trén hîp c¸c latec polyme vµ trén hîp c¸c polyme thµnh phÇn ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y trªn c¸c thiÕt bÞ gia c«ng chÊt dÎo ®­îc sö dông phæ biÕn h¬n c¶ ®Ó chÕ t¹o polyme blend. §Ó n©ng cao ®é mÒm dÎo vµ kh¶ n¨ng gia c«ng cña PVC/EVA, ng­êi ta chÕ t¹o polyme blend cña PVC/chÊt ho¸ dÎo dioctyl phtalat (DOP) víi EVA.Trén hîp PVC ho¸ dÎo víi c¸c chÊt ®µn håi nh­ cao su acrylonitryl- butadien, cao su styren- butadien, copolyme acrylic, copolyme EVA còng ®· ®­îc nghiªn cøu trong c«ng tr×nh [20]. I.3.2. ChÕ t¹o polyme blend tõ dung dÞch polyme §Ó chÕ t¹o polyme blend tõ dung dÞch polyme, mét ®ßi hái rÊt quan träng lµ c¸c polyme ph¶i cïng tan tèt trong c¸c dung m«i cã kh¶ n¨ng trén lÉn tèt víi nhau. Ng­êi ta cã thÓ chÕ t¹o polyme blend tõ PVC vµ copolyme EVA trong dung m«i tetrahydrofuran. §Çu tiªn cÇn hoµ tan tõng polyme thµnh phÇn trong dung m«i chung ®Ó thu ®­îc c¸c dung dÞch polyme ®ång nhÊt. Sau ®ã trén hîp c¸c dung dÞch polyme theo tû lÖ ®· tÝnh to¸n s½n. Trong nhiÒu tr­êng hîp, ng­êi ta th­êng hoµ tan vµ trén lÉn c¸c polyme cã gia nhiÖt, khi ®ã chóng sÏ trén lÉn víi nhau tèt h¬n. Sau khi t¹o mµng tõ dung dÞch polyme blend cÇn ph¶i ®uæi hÕt dung m«i b»ng ph­¬ng ph¸p sÊy. §Ó mµng polyme blend ®ång nhÊt, kh«ng bÞ r¹n nøt bÒ mÆt, kh«ng bÞ ph©n huû oxy ho¸ nhiÖt, nªn sÊy mµng trong thiÕt bÞ sÊy d­íi ¸p suÊt thÊp vµ nhiÖt ®é thÊp. Ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng kinh tÕ, dÔ g©y « nhiÔm m«i tr­êng, h¹n chÕ kh¶ n¨ng øng dông thùc tÕ. I.3.3. ChÕ t¹o polyme blend ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y Ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o polyme blend ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y trªn c¸c thiÕt bÞ gia c«ng nhùa nhiÖt dÎo nh­ m¸y c¸n, m¸y trén, m¸y ®ïn trôc vÝt xo¾n, m¸y phun Ðp ... lµ ph­¬ng ph¸p kÕt hîp ®ång thêi c¸c yÕu tè c¬ nhiÖt, c¬-ho¸ vµ t¸c ®éng c­ìng bøc lªn c¸c polyme thµnh phÇn, c¸c chÊt phô gia, trén lÉn vµ blend ho¸ chóng víi nhau. Qu¸ tr×nh chÕ t¹o polyme blend PVC/EVA ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y cã mÆt peoxyt trªn m¸y ®ïn trôc vÝt kh¸ d¬n gi¶n vµ lµ qu¸ tr×nh ®ïn ph¶n øng mét b­íc. §©y lµ ph­¬ng ph¸p phæ biÕn vµ rÊt th«ng dông v× t¹o ®­îc ¸p lùc lín, kh¶ n¨ng dÎo ho¸ cao, tr¸nh ®­îc qu¸ nhiÖt côc bé. §Ó chÕ t¹o polyme blend cã c¸c tÝnh chÊt mong muèn, ng­êi ta ph¶i tèi ­u ho¸ c¸c tham sè c«ng nghÖ (ë m¸y ®ïn- phun Ðp, c¸c th«ng sè nµy lµ thêi gian sÊy, nhiÖt ®é c¸c vïng trªn xi lanh cña m¸y ®ïn, ¸p suÊt phun, ¸p suÊt duy tr×, thêi gian n¹p liÖu ...) vµ tû lÖ c¸c polyme thµnh phÇn còng nh­ hµm l­îng c¸c chÊt phô gia. Khi ®ã, h×nh th¸i cÊu tróc vµ tÝnh chÊt c¬ lý vËt liÖu polyme blend ®­îc c¶i thiÖn râ rÖt. I.4. C¬ së khoa häc cña qóa tr×nh chÕ t¹o polyme blend I.4.1 Qu¸ tr×nh c¬ ho¸ [9, 20] Trong qóa tr×nh trén PVC vµ EVA ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y trªn m¸y ®ïn trôc vÝt xo¾n, m¸y trén néi, m¸y c¸n ... d­íi t¸c dông cña c¸c lùc xÐ, sù ph©n huû c¬ häc c¸c polyme x¶y ra. NghÜa lµ cã sù ®øt m¹ch t¹o thµnh c¸c gèc tù do ë cuèi m¹ch polyme. Ph¶n øng ®øt m¹ch PVC vµ EVA t¹o thµnh c¸c gèc tù do nh­ sau:  Qu¸ tr×nh ph©n huû c¬ häc c¸c polyme gióp cho c¸c polyme t­¬ng hîp víi nhau mµ kh«ng cÇn ®­a vµo hÖ bÊt kú mét hîp chÊt nµo kh¸c. C¸c gèc lín cña hai polymePVC vàcã thÓ t¸i hîp t¹o thµnh c¸c copolyme khèi hoÆc copolyme ghÐp. Sù t¹o thµnh c¸c copolyme – lµ c¸c chÊt t­¬ng hîp do qu¸ tr×nh c¬ ho¸ c¸c polyme t­¬ng tù nh­ thªm vµo hçn hîp c¸c polyme hîp chÊt peoxyt. Khi c¸n trén c¸c polyme ph¶i lùa chän c¸c ®iÒu kiÖn sao cho polyme blend thu ®­îc cã ®é nhít thÝch hîp ®¸p øng yªu cÇu ®­a chÊt ®én vµ c¸c chÊt phô gia kh¸c vµo ®ång thêi c¸c polyme Ýt bÞ ph©n huû oxy ho¸ nhÊt. I.4.2. Vai trß cña chÊt kh¬i mµo peoxyt [2, 9, 21] PhÇn lín c¸c chÊt kh¬i mµo peoxyt dialkyl bÞ ph©n huû ë nhiÖt ®é cao vµ liªn kÕt O - O bÞ ®øt t¹o ra c¸c gèc tù do t­¬ng øng. Ph©n huû nhiÖt peoxyt dicumyl nh­ sau:  Gèc tù do peoxyt sÏ ho¹t ho¸ PVC vµ EVA b»ng c¸ch ®ãn b¾t c¸c nguyªn tö hydro g¾n víi nguyªn tö cacbon bËc ba trong m¹ch ®¹i ph©n tö cña chóng. B­íc tiÕp theo, c¸c gèc lín cña PVC, EVA kÕt hîp víi nhau t¹o thµnh copolyme PVC- EVA, copolyme nµy ®ãng vai trß nh­ mét chÊt t­¬ng hîp cña polyme blend PVC/EVA.  Nh­ vËy khi chÕ t¹o polyme blend PVC/EVA ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y, peoxyt ë bÒ mÆt ph©n chia pha lµ ®iÒu kiÖn tèt ®Ó thu ®­îc copolyme PVC-EVA víi hiÖu suÊt cao nhÊt vµ cã thÓ blend ho¸ t¹o thµnh polyme blend cã c¸c tÝnh chÊt tèt. I.4.3. Vai trß cña copolyme khèi PVC-b- EVA vµ copolyme ghÐp PVC- g- EVA C¸c copolyme khèi PVC- b- EVA vµ copolyme ghÐp PVC- g- EVA t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh blend ho¸ polyme PVC vµ copolyme EVA. C¸c m¹ch ®¹i ph©n tö PVC vµ EVA trong copolyme khèi PVC-b- EVA hoÆc copolyme ghÐp PVC-g- EVA dÔ dµng trén lÉn, rèi cuén, ®an mãc víi c¸c polyme thµnh phÇn PVC vµ EVA. Nhê ®ã, mµ hai polyme PVC vµ EVA t­¬ng hîp tèt víi nhau. Nh­ vËy c¸c copolyme t¹o thµnh ®ãng vai trß cña chÊt kÕt dÝnh vµ chÊt t­¬ng hîp EVA víi PVC. Ngoµi ra, khi blend ho¸ PVC vµ EVA, hai polyme nµy cã thÓ ph¶n øng ng­ng tô ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y t¹o thµnh copolyme lµ chÊt t­¬ng hîp cho PVC vµ EVA: Nhê ph¶n øng nµy mµ tÝnh chÊt c¬ lý vµ ®é bÒn nhiÖt cña polyme blend PVC/EVA t¨ng lªn. I.4.4. T­¬ng t¸c ®Æc biÖt trong polyme blend PVC/EVA Khi sö dông chÊt t­¬ng hîp lµ c¸c copolyme PVC-g- EVA, PVC- b- EVA t¹o thµnh nhê t¸c dông cña peoxyt trong polyme blend PVC/EVA, do t­¬ng t¸c diol- dipol gi÷a c¸c nguyªn tö oxy ete cña EVA vµ C=O cña nhãm VA trong c¸c copolyme PVC- g- EVA vµ PVC- b- EVA còng nh­ gi÷a nhãm C=O trong EVA víi nguyªn tö oxy ete cña VA trong PVC- g- EVA, PVC- b- EVA mµ PVC t­¬ng hîp víi EVA tèt h¬n.  Ngoµi ra cßn cã t­¬ng t¸c dipol - dipol cña nguyªn tö clo trong PVC víi nhãm – C = O cña nhãm VA trong EVA.  Gi÷a ®¹i ph©n tö PVC vµ ®¹i ph©n tö EVA cßn xuÊt hiÖn liªn kÕt hydro gi÷a c¸c nguyªn tö clo cña PVC víi c¸c nguyªn tö hydro g¾n víi nguyªn tö cacbon cña EVA: C¸c t­¬ng t¸c ®Æc biÖt (t­¬ng t¸c dipol- dipol, liªn kÕt hydro) gi÷a c¸c ®¹i ph©n tö PVC vµ EVA, gi÷a c¸c copolyme PVC- g- EVA, PVC- b- EVA víi PVC vµ EVA t¹o cho PVC vµ EVA ®an mãc, rèi cuén, b¸m dÝnh vµ t­¬ng hîp tèt víi nhau. I.5. øng dông cña polyme blend PVC/EVA Copolyme EVA cã tÝnh chÊt mÒm dÎo ë nhiÖt ®é thÊp, bÒn xÐ, trong suèt, cã kh¶ n¨ng hµn vµ d¸n ë nhiÖt ®é thÊp. EVA ®ãng vai trß nh­ chÊt ho¸ dÎo cã kÝch th­íc ph©n tö lín. Nã lµm thay ®æi ®é bÒn va ®Ëp cña PVC cøng.TÝnh chÊt cña polyme blend PVC/EVA phô thuéc vµo hµm l­îng EVA chøa trong ®ã [22]. Polyme blend PVC/EVA víi 5% -10% EVA cã kh¶ n¨ng chèng va ®Ëp vµ th­êng ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt c¸c lo¹i vËt liÖu sau: C¸c lo¹i s¶n phÈm èng nh­: èng chøa n­íc th¶i, èng hót n­íc, èng bäc d©y c¸p ®iÖn... C¸c lo¹i s¶n phÈm d¹ng tÊm nh­: cöa sæ, cöa ra vµo, bµn... C¸c s¶n phÈm ®óc ®ïn nh­: tay cÇm cöa, n¾p, mµn che... C¸c s¶n phÈm tr¸ng mµng phim. Víi polyme blend PVC/EVA cã chøa 50% EVA (nh­ PVC ho¸ dÎo), cã thÓ chÕ t¹o c¸c lo¹i s¶n phÈm mµng nh­: mµng chèng thÊm khÝ, mµng che phñ, mµng trong nhµ kÝnh. I.6. Vai trß cña CaCO3 kÕt tña (bét nhÑ) ®­îc xö lý bÒ mÆt trong polyme blend PVC/EVA [23, 24] Môc ®Ých cña viÖc ®­a thªm chÊt ®én vµo polyme hoÆc polyme blend lµ ®Ó thay ®æi mét sè tÝnh chÊt cña chóng nh­ modul ®µn håi, ®é cøng, ®é æn ®Þnh kÝch th­íc.... Bét nhÑ CaCO3 lµ mét lo¹i chÊt phô gia ®­îc sö dông ®Ó thay ®æi c¸c tÝnh chÊt c¬, lý, nhiÖt, lµm chÊt chèng ch¸y, gãp phÇn lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. Phô gia CaCO3 kÕt tña, ®­îc xö lý bÒ mÆt (CPCC): Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt CPCC b»ng ph¶n øng gi÷a khÝ CO2 víi huyÒn phï d¹ng keo cña Ca(OH)2 lµ quy tr×nh rÊt linh ho¹t cho phÐp s¶n xuÊt nhiÒu d¹ng kh¸c nhau cña CaCO3. Ng­êi ta khèng chÕ ®iÒu kiÖn ph¶n øng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm CPCC cã d¹ng thï h×nh vµ kÝch th­íc tinh thÓ x¸c ®Þnh. C¸c t¸c nh©n phñ bÒ mÆt vµ c¸c axÝt bÐo còng ®­îc sö dông ®Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng cña CaCO3. Chóng ®­îc liªn kÕt víi bÒ mÆt chÊt phô gia ë d¹ng muèi canxi. C¸c t¸c nh©n nµy kh«ng bÞ t¸ch ra ngay c¶ khi chiÕt b»ng dung m«i. §iÒu nµy chøng tá chóng cã liªn kÕt víi bÒ mÆt CaCO3. Bæ sung CPCC vµo PVC/EVA cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: Gi¶m chi phÝ nguyªn liÖu vµ thu ®­îc c¸c tÝnh chÊt c¬ häc tèt trong khi c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn gia c«ng PVC/EVA. C¸c tÝnh chÊt c¬ häc nh­ ®é bÒn va ®Ëp kh«ng bÞ ¶nh h­ëng, ®é bÒn ph¸ huû vµ modul ®µn håi t¨ng.... §é bãng bÒ mÆt tèt h¬n sau khi ®ïn Ðp hoÆc phun khu«n do CPCC cã cì h¹t siªu mÞn ®ång ®Òu. Nã gi¶m hiÖn t­îng ng¶ mµu vµng cña vËt liÖu polyme do CPCC cã kh¶ n¨ng hÊp thô HCl mét c¸ch cã hiÖu qu¶ vµ h¹n chÕ sù ph¸t sinh chÊt nµy tõ PVC. Ngoµi ra, do CPCC cã ®é s¸ng cao h¬n d¹ng CaCO3 nghiÒn nªn nã cã t¸c dông t¨ng ®é bÒn mµu cña c¸c s¶n phÈm nhùa ®­îc ®óc Ðp. PHÇN II. THùC NGHIÖM II.1 Nguyªn vËt liÖu 1. Polyvinyl clorua (PVC) PVC ®­îc ®iÒu chÕ b»ng ph­¬ng ph¸p trïng hîp huyÒn phï (PVCs), m¸c cña nã lµ TH1000, do NhËt b¶n s¶n xuÊt. PVC ë d¹ng bét mµu tr¾ng, cã h»ng sè Ficken k( = 62 ( 63. 2. Copolyme etylen vinylaxetat (EVA) EVA cã hµm l­îng vinylaxetat lµ 18%, do Hµn Quèc s¶n xuÊt, ë d¹ng h¹t, cã nhiÖt ®é nãng ch¶y tnc = 90 ( 95(C, tû träng d =0,93 g/cm3. 3. DÇu ®Ëu nµnh epoxy ho¸ DÇu ®Ëu nµnh epoxy ho¸ cña Malayxia s¶n xuÊt, lµ chÊt láng, cã mµu vµng nh¹t, hµm l­îng nhãm epoxy 15,2%. 4. ChÊt æn ®Þnh Bari stearat (khèi l­îng ph©n tö M =703), cadimi stearat (khèi l­îng ph©n tö M = 670), do ViÖn kü thuËt nhiÖt ®íi, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam s¶n xuÊt, ®Òu ë d¹ng bét mµu tr¾ng. 5. Dioctylphtalat (DOP) Lµ chÊt láng nhít, kh«ng mµu, do hµn Quèc s¶n xuÊt, cã M = 390, tû träng d = 0,986 g/cm3, nhiÖt ®é nãng ch¶y tnc = - 46(C. 6. Dicumyl peoxyt (DCP) [Bis ((-(( dimetyl benzyl)] DCP cã nhiÖt ®é ph©n huû 140(C ( 160(C, chu kú b¸n ph©n huû ë 150(C lµ 12 phót, do h·ng Junsei Chemical (nhËt B¶n) s¶n xuÊt. 7. Canxi cacbonat ®­îc ho¹t ho¸ b»ng c¸ch phñ 2% axit stearic, do c«ng ty sø Hoµng Liªn S¬n s¶n xuÊt, ë d¹ng bét, mµu tr¾ng. II.2 ChÕ t¹o mÉu PVC/EVA. C©n chÝnh x¸c c¸c nguyªn liÖu nh­ PVC, chÊt ho¸ dÎo (DOP), dÇu ®Ëu lµnh epoxy ho¸, chÊt æn ®Þnh (bari stearat, cadimi stearat), trén ®Òu. Sau ®ã ñ hçn hîp trong 3 giê ë 80(C, ®Ó thu ®­îc hçn hîp bét PVC kh«, t¬i vµ xèp. PVC ®· ®­îc dÎo ho¸, EVA, DCP, CaCO3 ®­îc c©n chÝnh x¸c theo tû lÖ ®· tÝnh to¸n vµ ®­a vµo m¸y trén néi Haake (§øc) ®· ®­îc gia nhiÖt tr­íc ®Õn nhiÖt ®é 180(C, tèc ®é quay cña roto 50 vßng/phót. Sau thêi gian 5 phót, vËt liÖu ®¹t ®Õn c©n b»ng nãng ch¶y th× dõng m¸y vµ nhanh chãng lÊy mÉu ra Ðp trªn m¸y Ðp thuû lùc toyoseiki ë 200(C trong thêi gian 2 phót víi lùc Ðp lµ 10 –15 MPa. MÉu Ðp ®­îc ®Ó nguéi vµ æn ®Þnh trong 24 giê tr­íc khi kh¶o s¸t tÝnh chÊt vµ cÊu tróc. II.3. C¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu II.3.1. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA Kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y ®­îc ph¶n ¸nh qua gi¶n ®å m«men xo¾n - thêi gian trén ghi bëi phÇn mÒm PolyLab kÕt nèi víi thiÕt bÞ trén néi Haake trong qu¸ tr×nh trén hîp PVC vµ EVA. Qu¸ tr×nh nµy ®­îc tiÕn hµnh t¹i viÖn kü thuËt nhiÖt ®íi, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam. II.3.2. Nghiªn cøu tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend MÉu dïng ®Ó ®o tÝnh chÊt c¬ lý, ®· ®­îc chÕ t¹o ë phÇn III.2, ®­îc c¾t b»ng dao c¾t mÉu theo tiªu chuÈn ViÖt Nam trªn m¸y toyoseiki. Qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý ®­îc thùc hiÖn t¹i viÖn kü thuËt nhiÖt ®íi, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam. §é bÒn kÐo ®øt §é bÒn kÐo ®øt ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn DIN 53503 (Tiªu chuÈn ViÖt Nam 1592 - 87), trªn m¸y ZWICK Z2.5 cña §øc, ë nhiÖt ®é phßng, mÉu ë d¹ng tÊm chµy, víi tèc ®é kÐo 100 mm/ phót. §é bÒn kÐo ®øt ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (k =  Trong ®ã  (k lµ øng suÊt kÐo (N/cm2). F lµ lùc t¸c dông (N) S lµ tiÕt diÖn ngang cña mÉu (mm2). §é d·n dµi khi ®øt §é d·n dµi khi ®øt ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y ZWICK Z2.5 cña §øc, tèc ®é kÐo 100 mm/phót, ë nhiÖt ®é phßng, theo tiªu chuÈn DIN 53503 (tiªu chuÈn ViÖt Nam 1592 - 87). ®é d·n dµi khi ®øt ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: ( = Trong ®ã ( lµ % d·n dµi cña mÉu. lo lµ chiÒu dµi cña mÉu tr­íc khi kÐo (mm) ll lµ chiÒu dµi cña mÉu t¹i thêi ®iÓm mÉu ®øt (mm). §é cøng MÉu ®o ®é cøng cã kÝch th­íc (3(3) cm2. §é cøng cña mÉu ®­îc x¸c ®Þnh trªn m¸y ZWICK shore D cña §øc theo tiªu chuÈn ATSM D2240 II.3.3 Nghiªn cøu tÝnh chÊt nhiÖt cña vËt liÖu polyme blend X¸c ®Þnh ®é bÒn oxy ho¸ nhiÖt cña vËt liÖu polyme blend b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt khèi l­îng (TGA) - lµ ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu sù thay ®æi liªn tôc vÒ khèi l­îng cña mÉu theo nhiÖt ®é. §iÒu kiÖn cña qóa tr×nh ph©n tÝch TGA: ChÐn ®ùng mÉu : platin. C¸c mÉu ®­îc ph©n tÝch trong m«i tr­êng kh«ng khÝ, ë nhiÖt ®é tõ 25(C - 600o C, tèc ®é gia nhiÖt 10o C/phót. Qu¸ tr×nh ph©n tÝch TGA ®­îc x¸c ®Þnh trªn m¸y SHIMADZU TGA - 50H, cña NhËt B¶n t¹i ViÖn Ho¸ häc, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam. II.3.4 Ph­¬ng ph¸p kÝnh hiÓn vi ®iÖn tõ quÐt (SEM) CÊu tróc cña vËt liÖu ®­îc quan s¸t b»ng ¶nh chôp trªn kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt JEOL 5300 cña NhËt B¶n t¹i viÖn kü thuËt nhiÖt ®íi, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam víi ®é phãng ®¹i 1000 lÇn. II.3.5 Nghiªn cøu tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu polyme blend TÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu ®­îc ®o t¹i Phßng hãa lý vËt liÖu phi kim lo¹i, viÖn kü thuËt nhiÖt ®íi, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam. H»ng sè ®iÖn m«i ( vµ hÖ sè tæn hao ®iÖn m«i tg( ®­îc ®o trªn thiÕt bÞ TR - 10C (ANDO - NhËt B¶n) theo tiªu chuÈn ASTM D150 - 70 ë tÇn sè 30kHz b»ng ph­¬ng ph¸p m¹ch cÇu biÕn thÕ. C¸c gi¸ trÞ ( vµ tg( ®­îc tÝnh gi¸n tiÕp qua phÐp ®o ®iÖn dung (Cx) vµ ®é dÉn (Gx) cña mÉu theo ph­¬ng tr×nh sau: ( = tg( = Trong ®ã Co lµ ®iÖn dung cña tô ®iÖn ch©n kh«ng cã kÝch th­íc t­¬ng tù mÉu (F) f lµ tÇn sè cña dßng ®iÖn (Hz) §iÖn trë khèi ((v) ®­îc ®o víi dßng ®iÖn mét chiÒu ë ®iÖn ¸p 100V trªn thiÕt bÞ TR 8401 cña h·ng TAKEDA (NhËt B¶n) theo tiªu chuÈn ASTM D257 - 66 §iÖn trë mÆt ((s) ®­îc ®o víi dßng ®iÖn mét chiÒu ë ®iÖn ¸p 100V trªn thiÕt bÞ TR 8401 cña h·ng TAKEDA (NhËt B¶n) theo tiªu chuÈn ASTM D257 - 66 §iÖn ¸p ®¸nh thñng (E®t) ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ASTM D149 - 64 trªn thiÕt bÞ TIL - A70 No 417 (Liªn X« cò). §iÖn ¸p ®­îc dïng lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu, tÇn sè 50 Hz víi tèc ®é t¨ng dßng ¸p lµ 500 V/gi©y, ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é phßng, ®é Èm kho¶ng 60 % II. 3.6. Nghiªn cøu ®é bÒn thêi tiÕt §é bÒn thêi tiÕt cña vËt liÖu ®­îc x¸c ®Þnh t¹i viÖn kü thuËt nhiÖt ®íi, viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam trªn thiÕt bÞ UV – CON 327 (h·ng Atlas, Mü) víi hÖ thèng ®Ìn xenon theo tiªu chuÈn ASTM 793 – 91 (632). Mçi chu k× thö nghiÖm gåm 8 giê chiÕu x¹ tö ngo¹i ë 70(C vµ 4 giê ngõng chiÕu x¹, ng­ng h¬i Èm ë 50(C. Sau ®ã, mÉu ®­îc lÊy ra ®Ó ®o tÝnh chÊt c¬ lý (®é bÒn khi ®øt, ®é d·n dµi khi ®øt ) nh­ ®· tr×nh bµy ë phÇn III.3.2. PhÇn III. kÕt qña vµ th¶o luËn III.1. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng ch¶y nhít cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA Mét trong nh÷ng chØ tiªu quan träng ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng gia c«ng cña vËt liÖu polyme blend lµ m«men xo¾n cña nã khi ®ïn trén. Gi¸ trÞ m«men xo¾n nµy ®Æc tr­ng cho ®é nhít ch¶y cña vËt liÖu polyme blend trong buång trén. V× vËy, cÇn tiÕn hµnh x¸c ®Þnh sù biÕn ®æi m«men xo¾n cña c¸c polyme blend PVC/EVA trong qu¸ tr×nh trén hîp nãng ch¶y PVC vµ EVA. Qu¸ tr×nh nµy ®­îc thùc hiÖn trªn thiÕt bÞ trén néi Haake. §Ó so s¸nh c¸c gi¸ trÞ m«men xo¾n cña PVC vµ EVA vµ polyme blend PVC/EVA trong qu¸ tr×nh trén nãng ch¶y, nhiÖt ®é, tèc ®é trén vµ thÓ tÝch cña vËt liÖu ®­îc gi÷ cè ®Þnh. NhiÖt ®é buång trén vµ sù quay cña r«to lµm cho vËt liÖu nãng ch¶y dÇn vµ ®¹t ®Õn gi¸ trÞ m«men xo¾n æn ®Þnh.  H×nh 1: Gi¶n ®å m«men xo¾n - thêi gian trén cña PVC, EVA vµ polyme PVC/EVA ë c¸c tû lÖ kh¸c nhau. Trong h×nh 1 cho thÊy gi¸ trÞ m«men xo¾n ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nãng ch¶y cña EVA lµ thÊp nhÊt, cao nhÊt lµ gi¸ trÞ m«men xo¾n cña PVC. §èi víi c¸c mÉu polyme blend cã c¸c tû lÖ PVC/EVA kh¸c nhau, gi¶n ®å m«men xo¾n – thêi gian cña chóng ph¶n ¸nh qu¸ tr×nh ch¶y lÇn l­ît cña EVA, PVC. C¸c gi¸ trÞ m«men xo¾n ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nãng ch¶y cña c¸c vËt liÖu polyme blend nµy n»m trung gian gi÷a gi¸ trÞ m«men xo¾n cña PVC vµ EVA ban ®Çu. Do EVA cã gi¸ trÞ m«men xo¾n thÊp h¬n so víi PVC nªn nã cã t¸c dông lµm gi¶m gi¸ trÞ m«men xo¾n cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA, gi¶m n¨ng l­îng c¬ häc trén nãng ch¶y PVC vµ EVA. Do ®ã qu¸ tr×nh chÕ t¹o polyme blend PVC/EVA trë nªn dÔ dµng h¬n.  H×nh 2: Gi¶n ®å m«men xo¾n – thêi gian trén cña polyme blend PVC/EVA (10/90) ë c¸c hµm l­îng DCP kh¸c nhau. H×nh 2 cho thÊy khi cã mÆt chÊt trî t­¬ng hîp DCP gi¸ trÞ m«men xo¾n ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y cña vËt liÖu polyme blend t¨ng lªn so víi vËt liÖu polyme blend kh«ng cã DCP. §iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch do cã ph¶n øng gi÷a PVC vµ EVA d­íi t¸c dông cña DCP trong qu¸ tr×nh trén hîp nãng ch¶y. Khi hµm l­îng DCP thªm vµo hçn hîp polyme t¨ng, gi¸ trÞ m«men xo¾n cña polyme t¨ng.  H×nh 3. Gi¶n ®å m«men xo¾n - thêi gian trén cña polyme blend PVC/EVA (10/90) ë c¸c hµm l­îng CaCO3 kh¸c nhau. Hµm l­îng CaCO3 (pkl)  M«men xo¾n ë tr¹ng th¸i c©n b»ng (N.m)   0  5,8   10  5,9   15  6,2   20  6,5   25  6,5   30  7,2   35  7,5   B¶ng 1: Sù phô thuéc gi¸ trÞ m«men xo¾n c©n b»ng cña polyme blend PVC/EVA (10/90) vµo hµm l­îng CaCO3 Qu¸ tr×nh ch¶y nhít cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA víi hµm l­îng CaCO3 kh¸c nhau ®­îc ph¶n ¸nh qua sù biÕn ®æi m«men xo¾n theo thêi gian trén. H×nh 3 vµ b¶ng 1 cho thÊy gi¸ trÞ m«men xo¾n cña vËt liÖu polyme blend ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nãng ch¶y t¨ng lªn theo hµm l­îng CaCO3. V× CaCO3 lµ chÊt ®én cøng nªn khi hµm l­îng cña nã t¨ng lªn sÏ lµm gi¶m qu¸ tr×nh ch¶y cña vËt liÖu polyme blend, v× vËy, gi¸ trÞ m«men xo¾n ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nãng ch¶y cña vËt liÖu polyme blend t¨ng lªn.  H×nh 4: Gi¶n ®å m«men xo¾n - thêi gian trén cña polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15) víi c¸c hµm l­îng DCP kh¸c nhau. Tõ h×nh 4 ta thÊy, gi¸ trÞ m«men xo¾n cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15) cã DCP t¹i c¸c thêi ®iÓm trén nãng ch¶y kh¸c nhau ®Òu cao h¬n so víi vËt liÖu polyme kh«ng cã DCP. KÕt qña nµy cho thÊy, ph¶n øng gi÷a c¸c gèc PVC vµ EVA ®­îc kh¬i mµo bëi DCP x¶y ra ngay c¶ khi cã mÆt chÊt ®én CaCO3. III.2. Nghiªn cøu tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA Tû lÖ PVC/EVA (pkl/pkl)  §é d·n khi ®øt (%)  §é bÒn kÐo ®øt (MPa)   100/0  265  23,4   90/10  156  16,8   85/15  100  11,3   80/20  49  7,64   70/30  20  6,64   50/50  263  3,14   30/70  558  5,59   20/80  660  10,1   10/90  667  10,3   0/100  780  13,8   B¶ng 2: ¶nh h­ëng cña tû lÖ thµnh phÇn ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA Tõ b¶ng 2 cho thÊy hiÖu øng kh«ng t­¬ng hîp cña hÖ polyme blend PVC/EVA thÓ hiÖn ë sù suy gi¶m tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend thu ®­îc. §é bÒn ®øt cña vËt liÖu cã gi¸ trÞ cùc tiÓu khi hµm l­îng PVC/EVA lµ 50/50. §é d·n khi ®øt cña vËt liÖu cã gi¸ trÞ cùc tiÓu víi hµm l­îng PVC/EVA lµ 70/30. Víi c¸c polyme blend cã hµm l­îng PVC hoÆc EVA nhá (10 pkl), c¸c tÝnh chÊt c¬ lý gi¶m Ýt h¬n so víi polyme blend cã thµnh phÇn PVC hoÆc EVA lín h¬n. V× vËy, polyme blend víi tû lÖ PVC/EVA lµ 10/90 ®­îc sö dông cho c¸c nghiªn cøu tiÕp theo. Hµm l­îng DCP (%)  §é d·n khi ®øt (%)  §é bÒn kÐo ®øt (MPa)   0  667  10,3   0,05  650  11,4   0,075  650  13,9   0,1  567  14,1   0,125  550  13,5   0,15  369  11,4   B¶ng 3: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng DCP ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña polyme blend PVC/EVA (10/90) B¶ng 3 cho thÊy trong vËt liÖu polyme blend PVC/EVA (10/90), DCP cã t¸c dông n©ng cao ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu polyme blend. §iÒu nµy chøng tá khi cã DCP trong vËt liÖu polyme blend cã ph¶n øng gi÷a c¸c gèc PVC vµ EVA t¹o thµnh copolyme ghÐp PVC – g – EVA ë bÒ mÆt ph©n pha cña 2 polyme. Copolyme nµy dÔ trén lÉn, rèi cuén vµ t­¬ng t¸c víi c¸c polyme thµnh phÇn lµm t¨ng ®é kÕt dÝnh gi÷a 2 pha [3]. Khi hµm l­îng DCP = 0,1%, ®é bÒn ®øt cña vËt liÖu polyme blend ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i (14,1 MPa). Khi hµm l­îng DCP > 0,1%, ®é bÒn ®øt cña vËt liÖu polyme blend cã xu h­íng gi¶m dÇn. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch bëi l­îng DCP d­ ®· thóc ®Èy ph©n huû oxy ho¸ PVC vµ EVA. Do ®ã, tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend gi¶m. DCP lµm gi¶m ®é d·n dµi khi ®øt cña vËt liÖu polyme blend. Hµm l­îng CaCO3 (pkl)  §é d·n khi ®øt (%)  §é bÒn kÐo ®øt (MPa)   0  667  10,3   10  650  11,6   15  650  12,4   20  613  10,7   25  613  10,3   30  563  9,4   35  550  8,4   B¶ng 4: ¶nh h­ëng hµm l­îng CaCO3 ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA (10/90)  H×nh 5: Sù phô thuéc ®é d·n khi ®øt cña polyme blend PVC/EVA(10/90) vµo hµm l­îng CaCO3.  H×nh 6: Sù phô thuéc ®é bÒn ®øt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA(10/90) vµo hµm l­îng CaCO3. Tõ h×nh 5, 6 vµ b¶ng 4 ta thÊy khi cho CaCO3 vµo vËt liÖu polyme blend víi hµm l­îng nhá h¬n 25 pkl, CaCO3 cã kh¶ n¨ng gia c­êng cho vËt liÖu polyme blend nhê kh¶ n¨ng phèi trén, t­¬ng t¸c tèt cña nã víi vËt liÖu polyme blend. §é bÒn ®øt cña polyme blend ®¹t cùc ®¹i ë 15 pkl CaCO3 (12,4 MPa). Khi hµm l­îng CaCO3 lín h¬n 25 pkl, ®é bÒn ®øt cña vËt liÖu polyme blend gi¶m so víi mÉu kh«ng cã CaCO3. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch r»ng: khi v­ît qóa giíi h¹n phèi trén vµ t­¬ng t¸c, mét phÇn chÊt ®én sÏ trë nªn d­, phÇn d­ nµy sÏ ph©n bè vµo kho¶ng trèng gi÷a c¸c pha polyme blend – chÊt ®én, tån t¹i thµnh mét pha riªng biÖt, ph¸ vì cÊu tróc ®ång nhÊt cña vËt liÖu, gi¶m hiÖu qu¶ t¨ng c­êng lùc cho polyme dÉn ®Õn gi¶m ®é bÒn cña polyme blend [25]. KÕt qña nghiªn cøu cho thÊy, ®é d·n khi ®øt cña vËt liÖu polyme blend gi¶m khi hµm l­îng CaCO3 t¨ng. Tõ nh÷ng kh¶o s¸t trªn ta thÊy polyme blend PVC/EVA (10/90) cã 15 pkl CaCO3 ®­îc dïng cho nh÷ng nghiªn cøu tiÕp theo. Hµm l­îng DCP (%)  §é d·n khi ®øt (%)  §é bÒn kÐo ®øt (MPa)   0  650  12,4   0,05  625  12,8   0,1  608  15,3   0,15  395  11,7   B¶ng 5: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng DCP ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15 theo pkl)  H×nh 7: Sù phô thuéc ®é d·n khi ®øt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15) vµo hµm l­îng DCP. §é d·n khi ®øt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15) gi¶m khi t¨ng hµm l­îng DCP (h×nh 7).  H×nh 8: Sù phô thuéc ®é bÒn ®øt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15) vµo hµm l­îng DCP. §é bÒn ®øt cña vËt liÖu polyme blend ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i khi DCP = 0,1% (15,3 MPa) (h×nh 8). Nã t¨ng 23,3 % so víi vËt liÖu polyme blend ban ®Çu. Nh­ vËy, DCP víi hµm l­îng ≤ 0,1 % cã t¸c dông t¨ng c­êng sù t­¬ng hîp cña c¸c polyme thµnh phÇn. Hµm l­îng CaCO3 (pkl)  §é cøng (shoreA)   0  26   10  31   15  32   20  33   25  33,5   30  35   35  36   B¶ng 6: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CaCO3 ®Õn ®é cøng cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA (10/90) Hµm l­îng DCP (%)  §é cøng (shoreA)   0  32   0,05  34   0,1  37   0,15  36   B¶ng 7: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng DCP ®Õn ®é cøng cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/ CaCO3 (10/90/15) B¶ng 6, 7 cho thÊy sù phô thuéc ®é cøng cña vËt liÖu polyme blend vµo hµm l­îng chÊt ®én CaCO3 vµ DCP. §é cøng cña vËt liÖu polyme blend t¨ng theo hµm l­îng cña CaCO3 do CaCO3 lµ chÊt ®én cøng [22]. Khi cã DCP trong vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15), ®é cøng cña vËt liÖu polyme blend ®¹t c­c ®¹i ë 0,1% DCP. Khi hµm l­îng DCP > 0,1%, ®é cøng cña vËt liÖu polyme blend gi¶m do l­îng DCP d­ ®· thóc ®Èy ph©n huû oxy hãa c¸c polyme PVC vµ EVA, gi¶m t­¬ng t¸c vµ trén lÉn PVC vµ EVA. III.3. Nghiªn cøu ®é bÒn «xy hãa nhiÖt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA. MÉu  NhiÖt ®é ph©n huû cùc ®¹i ((C)  Gi¶m khèi l­îng mÉu ë nhiÖt ®é kh¸c nhau (%)    Giai ®o¹n 1  Giai ®o¹n 2  300 ((C)  400 ((C)  500 ((C)   PVC/ EVA(10/90)  287,87  417,3  12,83  31,1  93,73   PVC/EVA/DCp (10/90/0,1)  351,02  413,6  11,65  35,67  93,83   PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15)  304,05  446,12  7,72  25,5  85,98   PVC/EVA/CaCO3/DCP (10/90/15/0,1)  323,88  453,81  7,57  27,54  85,56   B¶ng 8: ¶nh h­ëng cña DCP vµ CaCO3 ®Õn ®é bÒn oxy ho¸ nhiÖt cña polyme blend PVC/EVA(10/90) Ph©n tÝch TGA lµ ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh sù gi¶m khèi l­îng cña vËt liÖu theo nhiÖt ®é. Qua b¶ng 8 ta thÊy vai trß cña CaCO3 vµ DCP ®Õn ®é bÒn oxy ho¸ cña vËt liÖu polyme blend. Tõ gi¶n ®å ta thÊy vËt liÖu polyme blend PVC/EVA cã 2 giai ®o¹n ph©n huû: giai ®o¹n ®Çu lµ giai ®o¹n ph©n huû phÇn lín EVA, giai ®o¹n hai lµ giai ®o¹n ph©n huû c¶ PVC vµ EVA. Khi cã DCP nhiÖt ®é ph©n huû cùc ®¹i ë giai ®o¹n ®Çu t¨ng tõ 287,87˚C ®Õn 351,02˚C. Khi cã CaCO3 nhiÖt ®é ph©n huû cùc ®¹i ë giai ®o¹n ®Çu t¨ng tõ 287,87˚C ®Õn 304,05˚C. Khi cã c¶ DCP vµ CaCO3 nhiÖt ®é ph©n huû cùc ®¹i ë giai ®o¹n ®Çu t¨ng tõ 287,87˚C ®Õn 323,88˚C, nhiÖt ®é ph©n huû cña vËt liÖu ë giai ®o¹n sau t¨ng lªn 38,51˚C so víi vËt liÖu kh«ng cã DCP vµ CaCO3. Qu¸ tr×nh ph©n huû vËt liÖu polyme blend khi cã c¶ DCP vµ CaCO3 x¶y ra víi tèc ®é nhá h¬n so víi vËt liÖu ban ®Çu. ë 300˚C, vËt liÖu polyme blend PVC/EVA(10/90) mÊt 12,83% khèi l­îng, trong khi vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3 mÊt 7,57% khèi l­îng. ë 400˚C, vËt liÖu polyme blend PVC/EVA (10/90) mÊt 31,1% khèi l­îng, trong khi vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3/DCP (10/90/15/0,1) chØ mÊt 27,54 % khèi l­îng. Nh­ vËy, ®é bÒn oxy ho¸ nhiÖt cña vËt liÖu PVC/EVA ®· ®­îc c¶i thiÖn khi cã mÆt cña CaCO3 vµ DCP. §ã lµ do sù t¹o thµnh copolyme PVC – EVA t¹i chç (in – situ) khi cã mÆt DCP trong hçn hîp polyme. Copolyme nµy gióp cho PVC vµ EVA rèi cuén vµ b¸m dÝnh vµo nhau tèt, do ®ã cÊu tróc polyme blend trë nªn chÆt chÏ h¬n, mÆt kh¸c CaCO3 lµ mét kho¸ng v« c¬ bÒn nhiÖt ph©n t¸n tèt trong polyme blend, h¹n chÕ sù khuÕch t¸n cña oxy vµo bªn trong vËt liÖu. II.4. Nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA H×nh 9: ¶nh SEM cña polyme blend PVC/EVA (10/90)(a). H×nh 9: ¶nh SEM cña polyme blend PVC/EVA/DCP (10/90/0,1)(b). H×nh 9 (a) cho thÊy khi kh«ng cã mÆt DCP trong vËt liÖu polyme blend, gi÷a PVC vµ EVA cã sù t¸ch pha râ rÖt (sù t¸ch pha thÓ hiÖn râ ë phÇn mµu tr¾ng (PVC) tô l¹i mét chç cã kÝch th­íc vµi chôc (m, phÇn biªn giíi gi÷a 2 pha còng râ nÐt). Khi cho 0,1% DCP vµo vËt liÖu polyme blend, DCP cã t¸c dông lµm t¨ng kh¶ n¨ng ph©n t¸n cña PVC vµo pha nÒn EVA. H×nh 9(b) cho thÊy c¸c pha PVC cã kÝch th­íc nhá h¬n vµ ph©n t¸n ®Òu h¬n trong pha nÒn EVA. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch bëi DCP ®ãng vai trß quan träng trong viÖc h×nh thµnh copolyme PVC-g- EVA- chÊt t­¬ng hîp t¹o thµnh t¹i chç cho polyme blend PVC/EVA, nhê ®ã PVC vµ EVA ph©n t¸n vµo nhau tèt h¬n.  H×nh 10: ¶nh SEM cña polyme blend PVC/EVA/CaCO3 (10/90/15)(a).  H×nh 10: ¶nh SEM cña polyme blend PVC/EVA/CaCO3/DCP (10/90/15/0,1)(b). H×nh 10 (a) cho thÊy khi kh«ng cã DCP, CaCO3 ph©n t¸n trong polyme blend víi kÝch th­íc kh¸ lín vµ kh«ng ®ång ®Òu. §iÒu nµy phï hîp víi tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA/CaCO3.Trong h×nh 10(b) ta thÊy khi cã DCP, CaCO3 ph©n t¸n trong polyme blend víi kÝch th­íc nhá h¬n vµ ®ång ®Òu h¬n trong pha nÒn do sù t¹o thµnh copolyme ghÐp PVC- g–EVA . Copolyme nµy lµm cho PVC, EVA t­¬ng hîp tèt víi nhau, CaCO3 t­¬ng t¸c tèt víi PVC vµ EVA. III.5. Nghiªn cøu tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA Nh÷ng tÝnh chÊt ®iÖn ®Æc tr­ng cña vËt liÖu lµ: ®iÖn trë suÊt, ®é bÒn ®iÖn (®iÖn ¸p ®¸nh thñng), h»ng sè ®iÖn m«i vµ tæn hao ®iÖn m«i. Tû lÖ PVC/EVA (pkl/pkl)  H»ng sè ®iÖn m«i  Tæn hao ®iÖn m«i  §iÖn trë suÊt khèi ((.cm)   100/0  2,93  0,054  1,34E+15   90/10  2,52  0,01  1,26E+15   80/20  2,61  0,011  1E+15   70/30  2,65  0,012  4,71E+14   50/50  2,67  0,011  3,74E+14   40/60  2,69  0,028  4,58E+14   20/80  2,73  0,034  4,87E+14   10/90  2,91  0,047  5,21E+14   0/100  2,52  0,014  5,43E+14   B¶ng 9: ¶nh h­ëng cña tû lÖ thµnh phÇn PVC/EVA lªn tÝnh chÊt cña vËt liÖu polyme blend PVC/EVA. Tõ b¶ng 9 ta thÊy, kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña vËt liÖu polyme blend t¨ng khi hµm l­îng EVA t¨ng. §iÒu nµy thÓ hiÖn ë gi¸ trÞ tæn hao ®iÖn m«i cña vËt liÖu t¨ng nh­ng vÉn nhá h¬n so víi PVC ban ®Çu. §iÖn trë suÊt khèi cña vËt liÖu n»m gi÷a ®iÖn trë suÊt khèi cña 2 polyme thµnh phÇn.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend trên cơ sở PVC và copolyme EVA.doc