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

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 0,1
1% 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 30
60 % 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 0,2
5% 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 0,05
0,5
(®«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 100
2500. Tû träng cña PVC: 1,25
1,46 g/cm3. NhiÖt ®é ho¸ thuû tinh cña PVC lµ 75
1060C. 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 (10
40%), 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 (45
55%). 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 (60
90%) lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh trïng hîp nhò t­¬ng ë ¸p suÊt 300
1500 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.