Nghiên cứu thay thế bột đá bằng thạch cao phế thải để chế tạo vật liệu polyme compozit chống cháy trên nền polyetylen tỉ trọng cao copolyme etylen vinyl axetat (HDPE/EVA)

Bài viết Nghiên cứu thay thế bột đá bằng thạch cao phế thải để chế tạo vật liệu polyme compozit chống cháy trên nền polyetylen tỉ trọng cao copolyme etylen vinyl axetat (HDPE/EVA) làm rõ khả năng gia công, tính chất cơ học, tính chất nhiệt và khả năng chống cháy của vật liệu compozit HDPE/EVA/TCPT và HDPE/EVA/bột đá.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thay thế bột đá bằng thạch cao phế thải để chế tạo vật liệu polyme compozit chống cháy trên nền polyetylen tỉ trọng cao copolyme etylen vinyl axetat (HDPE/EVA) Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 26, Số 3B/2021 NGHIÊN CỨU THAY THẾ BỘT ĐÁ BẰNG THẠCH CAO PHẾ THẢI ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT CHỐNG CHÁY TRÊN NỀN POLYETYLEN TỈ TRỌNG CAO/COPOLYME ETYLEN VINYL AXETAT (HDPE/EVA) Đến tòa soạn 05-03-2021 Mai Đức Huynh, Nguyễn Hữu Đạt, Nguyễn Thị Diệu Linh, Trần Hữu Trung, Trần Thị Mai, Nguyễn Thị Thu Trang, Nguyễn Vũ Giang Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Lê Đức Hạnh Công ty TNHH MTV Hóa chất 21, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, BQP Nguyễn Vũ Giang Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam SUMMARY THE SUBSTITUTION OF CALCIUM CARBONATE POWDER BY WASTE GYPSUM TO PREPARE FLAME RETARDANT POLYMER COMPOSITES BASED ON HDPE/EVA BLEND In this study, waste gypsum (WGS) and CaCO3 powder were used as the fillers for the high density polyethylene/copolymer ethylene vinyl acetate (HDPE/EVA) polymer blend. To improve the fire resistance, the additives including zinc borate and decabromodiphenyl ethane were added to the HDPE/EVA/WGS and HDPE/EVA/CaCO3 composites. Their processability, mechanical properties, fire resistance and thermal stability were compared and discussed. The processing data showed that there is no significant difference in the torque behaviors between HDPE/EVA/WGS and HDPE/EVA/CaCO3 composites. It proves that WGS can process easily as CaCO3 powder. By adding WGS, the flame resistance of HDPE/EVA/WGS composites was fireproof grade V2 according UL94 standard. On the contrary, CaCO3 particles did not effectively improve the fire resistance of the material. The tensile characteristics and hardness (shore D) of HDPE/EVA/CaCO3 composites were higher than that of HDPE/EVA/WGS compsites. Thermal gravimetric analysis (TGA) showed that onset degradation temperature of HDPE/EVA/WGS (10%) composite was lower than that of HDPE/EVA/CaCO 3 (10%) composite; however, its maximum rate decomposition temperature (Tmax) was higher. Scanning electron microscopy (SEM) images showed WGS and CaCO3 particles dispersed regularly in polymer matrix that demonstrated the good adhesion of the both with the matrix. The obtained results comfirmed that CaCO3 powder could be substituted by WGS to prepare the flame retardant composites. Key words: Gypsum, CaCO3 powder, polymer composites, flame resistance, flame retardant. 1. GIỚI THIỆU lượng riêng và giảm giá thành cho sản phẩm Bột đá là nguyên liệu không thể thiếu trong [1-2]. Mỗi năm trên thế giới lượng bột đá được ngành công nghiệp chế tạo các sản phẩm từ tiêu thụ lên tới hơn 10 triệu tấn, chủ yếu được nhựa nhờ khả năng cải thiện tính chất cơ học, khai thác từ các mỏ đá tự nhiên [2]. Tuy nhiên độ bóng, màu sắc, cũng như nâng cao khối khai thác đá tự nhiên nói chung và bột đá nói 132 riêng gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và stearic đã cải thiện độ bền kéo đứt và độ dãn dài khả năng phục hồi hệ sinh thái tại các mỏ khai khi đứt của hỗn hợp polyme LDPE/EVA so với thác. Nghiên cứu sử dụng các bã thải công thạch cao không biến tính. Một nghiên cứu khác nghiệp thay thế một phần bột đá trong một số của Nguyễn Vũ Giang và cộng sự [13] cũng đã sản phẩm đặc thù đang nhận được sự quan tâm sử dụng thạch cao biến tính bằng chất hoạt động của các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước. bề mặt natri dodexyl sunfat (SDS) để tăng cường Thạch cao phế thải (TCPT) là sản phẩm phụ khả năng phân tán và tương hợp của thạch cao của quá trình sản xuất phân đạm từ quặng với nền nhựa polyetylen tỉ trọng cao (HDPE). apatit. TCPT có thành phần chính 75 % là Kết quả cho thấy vật liệu compozit HDPE/CaSO4 CaSO4.2H2O, H2O; H2SO4; P2O5; SiO2; Al2O3. biến tính SDS cải thiện đáng kể độ bền kéo đứt so Với hàm lượng axit tồn dư lớn, nên TCPT có với nhựa HDPE ban đầu từ 30,35 MPa lên 35 nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, nguồn nước MPa; tính dẫn điện tăng được cải thiện. Điều đó xung quanh các bãi chứa [3-5]. Tuy nhiên, với khẳng định sự phân tán tốt của hạt CaSO4 trong các ưu điểm của thạch cao như độ bền nhiệt nền polyme và khẳng định hiệu quả gia cường. cao, khả năng chống cháy, chịu mài mòn và Ngoài ra, khảo sát độ bền lão hóa của vật liệu bền thời tiết, các nghiên cứu sử dụng thạch cao cũng chứng minh tính chịu nhiệt của vật liệu đã làm phụ gia cho xi măng, bê tông, gạch xây được cải thiện. Trong nghiên cứu gần đây, Trần dựng, nhựa, cao su.... [6]. Trong đó, nhiều Hữu Trung và các cộng sự [14] đã sử dụng TCPT nghiên cứu trong và ngoài nước đã sử dụng biến tính với ethylene bis stearamide (EBS) kết thạch cao để cải thiện tính chất cơ học, tính hợp với phụ gia chống cháy ammonium chất nhiệt cho nhựa nhiệt dẻo: nhựa polyetylen polyphotphat (APP) và kẽm borat (ZB) để cải (PE), polypropylene (PP), polyvinyl thiện khả năng tắt cháy của blend HDPE/EVA. clorua…[7-9] Trên thế giới, Marius Murariu và Kết quả là vật liệu thu được có khả năng tắt các cộng sự [10] đã chế tạo thành công hệ vật cháy đạt V2 theo tiêu chuẩn UL94. Hàm lượng liệu polylactic axit (PLA)/thạch cao có ...