Luận án nghiên cứu nâng cao tính chất nhựa epoxy dian gelr 128 bằng sản phẩm epo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ HỮU HƯNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT NHỰA EPOXY DIAN GELR 128 BẰNG SẢN PHẨM EPOXY HÓA DẦU THỰC VẬT VÀ PHỤ GIA ỐNG NANO CACBON Ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 9520301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS Bạch Trọng Phúc Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả thực nghiệm được trình bày trong luận án là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn khoa học. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào của các nhóm nghiên cứu khác. Hà Nội, ngày…….

Giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS.TS Bạch Trọng Phúc Vũ Hữu Hưng LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Bạch Trọng Phúc đã hướng dẫn, giúp đỡ tận tình và động viên thực hiện thành công luận án tiến sĩ này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn tới Ban Lãnh đạo Tổng cục Hậu cần – Kỹ thuật, Ban Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, Sinh học và Tài liệu Nghiệp vụ và các bạn đồng nghiệp trong cơ quan Tổng cục Hậu cần – Kỹ thuật, Bộ Công an đã luôn ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian đi học và hoàn thành luận án. Xin cảm ơn rất nhiều tới Ban Lãnh đạo Trung tâm và các anh, các chị, các bạn sinh viên tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme Compozit và Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã chia sẻ những khó khăn và hỗ trợ tác giả trong suốt quá trình thực hiện công trình khoa học này. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, gia đình đã luôn ở bên cạnh, cảm thông, chia sẻ và khuyến khích rất nhiều về công việc, tinh thần để tác giả tự tin thực hiện tốt luận án tiến sĩ.

Tác giả luận án Vũ Hữu Hưng MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Chương 1. Vật liệu polyme nanocompozit 4 1. Nhựa nền epoxy dian 5 1. Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy dian 5 1.

Tính chất của nhựa epoxy dian 7 1. Các chất đóng rắn và cơ chế đóng rắn nhựa epoxy 8 1. Ứng dụng của nhựa epoxy dian 12 1. Dầu thực vật epoxy hóa 12 1.

Dầu thực vật 12 1. Thành phần, cấu tạo dầu hướng dương 15 1. Thành phần, cấu tạo dầu hạt cải 17 1. Thành phần, cấu tạo dầu thầu dầu 18 1.

Phương pháp epoxy hóa dầu thực vật 19 1. Ống nano cacbon (CNT) 23 1. Cấu trúc của ống nano cacbon 23 1. Tính chất của ống nano cacbon 23 1.

Các phương pháp chế tạo CNT 25 1. Ứng dụng của ống nano cacbon 27 1. Các phương pháp nâng cao độ bền dai và độ bền cơ học của vật liệu epoxy 27 1. Tình hình nghiên cứu cải thiện tính chất nhựa epoxy bằng dầu thực vật 28 epoxy hóa và phụ gia ống nano cacbon trong và ngoài nước 1.

Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 28 1. Tình hình nghiên cứu trong nước 31 Chương 2. Nguyên liệu, hóa chất thí nghiệm 33 2. Dầu thực vật 33 2.

Nhựa nền epoxy dian GELR 128 33 2. Ống nano cacbon 33 2. Các chất đóng rắn 33 2. Các phương pháp thực nghiệm 34 2.

Phương pháp xác định đặc tính ban đầu của nguyên vật liệu 34 2. Phương pháp xác định chỉ số axit của dầu thực vật 34 2. Phương pháp xác định chỉ số Iot của dầu thực vật 35 2. Phương pháp xác định tỷ trọng của dầu thực vật 36 2.

Phương pháp xác định độ nhớt của dầu thực vật 36 2. Phương pháp sắc ký khí phổ khối GC – MS 36 2. Phương pháp epoxy hóa dầu thực vật 36 2. Phương pháp tạo vật liệu blend epoxy dian/dầu thực vật epoxy hóa 37 2.

Phương pháp chế tạo vật liệu polyme- nanocompozit 38 2. Các phương pháp xác định độ bền cơ học của vật liệu polyme 39 compozit 2. Phương pháp xác định độ bền kéo 39 2. Phương pháp xác định độ bền uốn 39 2.

Phương pháp xác định độ bền va đập Izod 40 2. Phương pháp đo độ bền dai phá hủy KIC 41 2. Phương pháp phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu 42 2. Phương pháp xác định hình thái cấu trúc của vật liệu 42 2.

Phân tích nhiệt trọng lượng TGA 42 2. Phân tích phổ hồng ngoại FTIR 42 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43 3. Khảo sát quá trình epoxy hóa dầu thực vật 43 3.

Khảo sát các đặc tính của dầu thực vật 43 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình epoxy hóa dầu thực vật 45 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ 46 3. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2 55 3.

Ảnh hưởng của tốc độ khuấy 57 ii 3. Ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác 58 3. Đánh giá các đặc trưng của sản phẩm dầu thực vật epoxy hóa 60 3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu blend epoxy dian GELR 128/dầu thực vật 67 epoxy hóa 3.

Khảo sát mức độ đóng rắn của nhựa nền epoxy dian GELR 128 và 67 mức độ đóng rắn của dầu thực vật epoxy hóa 3. Khảo sát chế độ trộn hợp blend giữa nhựa nền epoxy dian GELR 128 70 và dầu thực vật epoxy hóa 3. Khảo sát ảnh hưởng của dầu thực vật epoxy hóa đến tính chất của vật 71 liệu blend 3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và các loại chất đóng rắn 72 đến tính chất của vật liệu blend 3.

Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa nền epoxy dian GELR 128 có gia cường bằng ống nano cacbon đóng rắn bằng Kingcure – 79 K11 3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo vật liệu nano 79 compozit epoxy dian GELR 128/ MWCNTs 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy đến độ bền cơ học của vật liệu nano 79 compozit epoxy dian GELR 128/ MWCNTs 3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến độ bền cơ học của vật liệu 80 nanocompozit epoxy dian GELR 128/ MWCNTs 3.

Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến độ bền cơ học của vật liệu 81 nanocompozit epoxy dian GELR 128/ MWCNTs 3. Ảnh hưởng của hàm lượng ống nano cacbon đến độ bền cơ học của vật liệu nanocompozit nền nhựa epoxy dian GELR 128 đóng rắn bằng 83 Kingcure –K11. Ảnh hưởng của thời gian rung siêu âm và công suất đến độ bền cơ học của vật liệu nanocompozit nền nhựa epoxy dian GELR 128 đóng rắn 85 bằng Kingcure –K11. Hình thái cấu trúc và kết quả phân tích nhiệt của mẫu vật liệu 86 nanocompozit epoxy dian GELR 128/MWCNTs iii 3.

Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit nền nhựa epoxy dian GELR 128 blend dầu hướng dương epoxy hóa gia cường bằng phụ gia ống nano 90 cacbon KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tiếng Anh Tiếng Việt CNT Cacbon nano tube Ống nano cacbon DTV Vegetable oil Dầu thực vật DDM 4,4’- diaminodiphenyl - methane 4,4’- diaminodiphenyl - metan DETA Diethylenetriamine Dietylen triamin DPP Diphenylolpropane Diphenylolpropan ECH Epiclohydrin Epiclohydrin EEW Epoxide equivalent weight Đương lượng gam epoxy EP Epoxy Epoxy ESO Epoxy soybean oil Dầu đậu nành epoxy hóa ECO Epoxy castor oil Dầu thầu dầu epoxy hóa ELO Epoxy linseed oil Dầu lanh epoxy hóa FTIR Fourier-transform infrared Quang phổ hồng ngoại biến đổi spectroscopy Fourier FESEM Field Emission Scanning Electron Kính hiển vi điện tử trường phát xạ Microscopy GC-MS Gas chromatography–mass Sắc ký khí phổ khối spectrometry KLPT Mocular mass Khối lượng phân tử MWCNTs Multi walled cacbon nanotubes Ống nano cacbon đa tường PC Polyme composite Polyme compozit PKL Mass fraction Phần khối lượng SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử quét SWCNT Single walled cacbon nanotubes Ống nano cacbon đơn tường TGA Thermal Gravimetric Analysis Phân tích nhiệt trọng lượng v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU AV Chỉ số axit CI Chỉ số iot DTD Dầu thầu dầu DHC Dầu hạt cải DHD Dầu hướng dương DHDE Dầu hướng dương epoxy hóa DTDE Dầu thầu dầu epoxy hóa DHCE Dầu hạt cải epoxy hóa DTVE Dầu thực vật epoxy hóa DCH Độ chuyển hóa GELR 128 Nhựa nền epoxy dian GELR128 GELR 128/DHDE Vật liệu blend epoxy/dầu hướng dương epoxy hóa GELR 128/DTDE Vật liệu blend epoxy/dầu thầu dầu epoxy hóa GELR 128/DHCE Vật liệu blend epoxy/dầu hạt cải epoxy hóa GELR 128/MWCNTs Vật liệu compozit epoxy/ống nano cacbon GELR 128/MWCNTs/DHDE Vật liệu compozit epoxy/ống nano cacbon/Dầu hướng dương epoxy hóa GELR 128/MWCNTs/K11 Vật liệu compozit epoxy/ống nano cacbon/chất đóng rắn Kingcure K11 HLE Hàm lượng nhóm epoxy KIC Độ bền dai phá hủy vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1. Thành phần % của các axit béo trong một số dầu thực vật 13 Bảng 1. Thành phần các gốc axit béo trong dầu hạt cải 18 Bảng 1. So sánh tính chất cơ học của CNT so với một số vật liệu khác 24 Bảng 2.

Chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa epoxy dian GELR 128 33 Bảng 2. Các thông số kỹ thuật của Kingcure – K11 34 Bảng 3. Thành phần và hàm lượng các axit béo của dầu hướng dương 43 Bảng 3. Thành phần và hàm lượng các axit béo trong dầu thầu dầu 43 Bảng 3.

Thành phần và hàm lượng các axit béo trong dầu hạt cải 44 Bảng 3. Các thông số đặc trưng của dầu hướng dương, thầu dầu, hạt cải 44 Bảng 3. Bảng giá trị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng epoxy hóa 54 dầu thực vật với xúc tác IR 120 và K2620 Bảng 3. Bảng giá trị khảo sát ảnh hưởng của H2O2 đến phản ứng epoxy hóa dầu 56 thực vật với xúc tác IR 120 và K2620 Bảng 3.

Bảng giá trị khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến phản ứng epoxy 58 hóa dầu thực vật với xúc tác IR 120 và K2620 Bảng 3. Bảng giá trị khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác đến phản ứng epoxy 59 hóa dầu thực vật với xúc tác IR 120 và K2620 Bảng 3. Tính chất vật lý của 2 xúc tác K2620 và IR 120 68 Bảng 3. Độ bền cơ học của vật liệu blend giữa nhựa nền epoxy dian GELR 70 128/DHDE 5PKL đóng rắn bằng Kingcure – K11 Bảng 3.

Ảnh hưởng của loại dầu thực vật epoxy hóa đến độ bền cơ học của vật 72 liệu blend epoxy dian GELR 128 đóng rắn bằng Kingcure – K11 Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và chất đóng rắn đến độ bền kéo và 73 độ bền uốn của vật liệu blend epoxy dian GELR 128 Bảng 3.