VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI


VŨ MINH TRỌNG
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ HÌNH THÁI
CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP PE/EVA/TRO BAY
BIẾN TÍNH HỮU CƠ Chuyên ngành : Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số : 62440119
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC



CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI:
Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của đề tài
Tro bay (fly ash-FA) là khói bụi của các nhà máy nhiệt điện, một loại phế thải
đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường trầm trọng. Hàng năm, các nhà máy nhiệt
điện đã thải ra một lượng lớn tro bay làm ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của con người.
Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu, ứng dụng thành công tro bay vào
các lĩnh vực khác nhau để tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào này. Ở nước ta, việc
sử dụng tro bay mới bắt đầu trong quá trình sản xuất chất kết dính và bê tông xây
dựng với khối lượng hạn chế. Nghiên cứu ứng dụng tro bay trong sản xuất vật liệu tổ
hợp trên nền polyme còn khá mới mẻ. Do sự khác nhau về cấu trúc, bản chất hoá học,
tro bay và polyme khó trộn lẫn, tương hợp với nhau dẫn đến sự tách pha. Vì vậy, để
tăng cường khả năng tương tác, bám dính và trộn lẫn tro bay với polyme, cần phải
biến tính tro bay bằng các hợp chất thích hợp như các hợp chất silan hữu cơ, các axit
hữu cơ. Một số công trình đã nghiên cứu biến tính tro bay bằng hợp chất silan hữu cơ
và sử dụng tro bay biến tính để chế tạo vật liệu tổ hợp ở trạng thái nóng chảy như
polypropylen (PP)/tro bay, polyetylen tỷ trọng cao (HDPE)/tro bay, polyetylen
(PE)/tro bay, copolyme etylen vinyl axetat (EVA)/tro bay Tuy nhiên, các công
trình nêu trên mới chỉ nghiên cứu chế tạo, xác định các đặc trưng, tính chất của vật
liệu tổ hợp trên cơ sở 1 polyme mà chưa đề cập đến vật liệu có 2 polyme khác nhau
và tro bay biến tính. Các nghiên cứu đưa tro bay vào hỗn hợp polyme có độ phân cực
khác nhau vẫn chưa được công bố. Đề tài luận án này sử dụng copolyme etylen vinyl
axetat (EVA) phối trộn với polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE) nhằm kết hợp các tính
chất tốt của EVA và LDPE. Với những lý do trên, nghiên cứu sinh tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu tính chất hóa lý và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp
PE/EVA/tro bay biến tính hữu cơ” với mục đích tạo ra vật liệu tổ hợp có tính chất
cơ học cao, bền nhiệt, bền thời tiết, khả năng chống cháy cao, cách điện tốt. Từ đó, có
thể ứng dụng vật liệu này trong sản xuất các sản phẩm kỹ thuật và dân dụng như vỏ
bọc dây điện, cáp điện lực, cáp thông tin và một số sản phẩm kỹ thuật khác.

2. Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án
- Biến tính tro bay bằng các các hợp chất silan, lựa chọn một loại hợp chất silan biến

án: 1 trang; Danh mục các công trình công bố của tác giả: 1 trang, với 4 công trình
trong nước và 1 công trình quốc tế (SCI) được công bố; Tài liệu tham khảo: 13 trang
với 117 tài liệu; Phụ lục: 8 trang với hình, ảnh quét kết quả thực nghiệm.

B. PHẦN NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 trình bày tổng quan những vấn đề sau:
1. Tro bay: Thành phần, đặc điểm, hình thái cấu trúc, tình hình sản xuất, tiêu thụ tro
bay trên thế giới và Việt Nam, ứng dụng và biến tính tro bay.
2. EVA và PE: Cấu tạo, hình thái cấu trúc, tính chất, ứng dụng của EVA và PE, tình
hình sản xuất, tiêu thụ EVA, PE trên thế giới và Việt Nam.
3. Vật liệu tổ hợp trên cơ sở PE và EVA: Giới thiệu về vật liệu polyme blend
LDPE/EVA, vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyme blend LDPE/EVA/phụ gia vô cơ, vật
liệu tổ hợp trên cơ sở các polyme EVA, PE và tro bay.
Từ nghiên cứu tổng quan có thể thấy, việc lựa chọn điều kiện công nghệ, lựa
chọn chất biến tính và hàm lượng thích hợp để biến tính tro bay vẫn chưa được
nghiên cứu đầy đủ. Đặc biệt, các kết quả nghiên cứu đưa tro bay biến tính vào hỗn
hợp polyme có độ phân cực khác nhau như vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/tro bay đến
nay vẫn chưa được công bố. Vì vậy, luận án này tập trung nghiên cứu các vấn đề còn
tồn tại nêu trên.

- 3 -
1. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu và hoá chất
- Tro bay silo (FA) của Nhà máy nhiệt điện Phả Lại có hàm lượng SiO
2
+ Fe
2
O

- 3-Glyxidoxypropyltrimetoxysilan (GPTMS), sản phẩm thương mại của công ty
Aldrich (Mỹ), tỷ trọng d = 1,07, nhiệt độ sôi 120 °C, có công thức hóa học:
CH
2
(O)CHCH
2
O(CH
2
)
3
Si(OCH
3
)
3
.
- Vinyltrietoxysilan (VTES), sản phẩm thương mại của hãng Merck (Đức), độ tinh
khiết 99,9%, tỷ trọng d = 0,903, nhiệt độ sôi 160-161 °C, có công thức hóa học:
CH
2
=CHSi(OC
2
H
5
)
3
.
Axit nitric (HNO
3
) 65%, axit axetic (CH
3

2.2.2. Chế tạo vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/tro bay
Chuẩn bị LDPE, EVA với các tỉ lệ phần trăm về khối lượng của LDPE/EVA là
0/100, 10/90, 20/80, 40/60, 60/40, 80/20, 100/0, sau đó, đưa tro bay chưa biến tính và
biến tính hợp chất silan vào hỗn hợp (LDPE/EVA) theo tỷ lệ xác định (hàm lượng tro
bay thay đổi lần lượt là 0, 5, 10, 15 và 20 % so với tổng khối lượng của LDPE/EVA).
Đưa hỗn hợp LDPE/EVA và tro bay vào máy trộn nội HAAKE (CHLB Đức) đã được
gia nhiệt trước đến nhiệt độ và tốc độ trộn thích hợp. Sau một thời gian trộn hỗn hợp
polyme nóng chảy, khi momen xoắn đạt đến ổn định và vật liệu trở nên đồng nhất thì
dừng trộn. Vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/tro bay ở trạng thái nóng chảy được lấy ra,
nhanh chóng ép phẳng trên máy ép thuỷ lực TOYOSEIKI (Nhật Bản) ở 180 ºC trong
2 phút với lực ép 12-15 MPa. Mẫu ép được lấy ra, để nguội trong điều kiện chuẩn ít
nhất 120 giờ trước khi xác định các tính chất và cấu trúc. Quá trình chế tạo vật liệu tổ
hợp LDPE/EVA/tro bay được tiến hành tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.3. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu
Các phương pháp và thiết bị nghiên cứu bao gồm: Phổ huỳnh quang tia X (Spectro
IQ, Đức); hiển vi điện tử quét (FE-SEM Hitachi S-4800, Nhật Bản); Phổ hồng ngoại
(Fourier Nexus 670, Mỹ); Xác định khả năng chảy nhớt (Polylab System Haake,
Đức); Xác định tính chất cơ học theo tiêu chuẩn ASTM DIN 53503 (Zwick Z2.5,
Đức); Xác định tính chất lưu biến (Rheometer C-VOR 150 Anh); Phân tích nhiệt khối
lượng (TGA) (Shimadzu TGA-60H, Nhật Bản); Xác định độ bền bức xạ tử ngoại
nhiệt ẩm theo tiêu chuẩn ASTM D4587-95 (UVCON NC-327-2 Mỹ); Xác định tính
chất điện theo tiêu chuẩn ASTM- D149, D150, D257; Xác định khả năng chống cháy
tiêu chuẩn UL-94 HB.

2. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác định thành phần hoá học của tro bay
Tro bay của Nhà máy nhiệt điện Phả Lại được phân làm ba loại: đầu lò, trung lò

7,485 7,305 6,862
K
2
O 5,190 5,147 5,034
MgO 0,835 0,878 0,931
TiO
2
0,914 0,925 0,904
CaO 0,873 0,855 0,845
Na
2
O 0,259 0,280 0,303
P
2
O
5
0,187 0,192 0,228
SO
3
0,282 0,234 0,133
BaO 0,124 0,112 0,120
MnO 0,062 0,060 0,058
Rb
2
O 0,040 0,039 0,037
ZnO 0,022 0,026 0,030
ZrO
2
0,031 0,031 0,029
Cr

các pic đặc trưng cho liên kết Si-O trong tro bay ban đầu. Điều này phản ánh sự
tương tác giữa hợp chất silan với bề mặt tro bay.
Trong quá trình biến tính tro bay đã xảy ra phản ứng hóa học giữa hợp chất
silan với bề mặt tro bay, có thể giả thiết 2 cơ chế phản ứng sau:
+ Cơ chế thứ nhất xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1, thủy phân hợp chất silan tạo thành các silanol:

- 6 -
Si
OCH
3
OCH
3
OCH
3
3 H-OH
RSi
HO
HO
HO
3 CH
3
OH
R

- Giai đoạn 2, ngưng tụ silanol thành oligome: R
HO-Si - OH

H
O
R
R
R

- Giai đoạn 4, hình thành các liên cộng hóa trị bền vững giữa tro bay với hợp chất
silan:
+ Cơ chế thứ hai gồm 2 giai đoạn:
HO- Si O - Si O - Si - OH
O
n
O
O
(n+2) H
2
O
R
R
R
+

- 7 -
Giai đoạn 1, thủy phân hợp chất silan tạo thành các silanol.
Giai đoạn 2, nhóm silanol phản ứng trực tiếp với nhóm OH trên bề mặt tro bay.
Như vậy, sau khi biến tính tro bay, silan hữu cơ đã được ghép trên bề mặt tro
bay bằng liên kết cộng hóa trị bền vững.
Hình 3.7. Giản đồ TGA của tro bay ban đầu (FA) và tro bay biến tính bằng 3
hợp chất silan (MFA; EFA; GFA).

So sánh giản đồ TGA của các mẫu tro bay biến tính hợp chất silan với tro bay
chưa biến tính, có thể thấy các mẫu tro bay biến tính hợp chất silan đều có phần trăm
mất khối lượng lớn hơn so với tro bay ban đầu, điều đó chứng tỏ khi biến tính tro
bay, hợp chất silan đã được ghép lên bề mặt tro bay với các hàm lượng khác nhau.
Phần trăm khối lượng hợp chất silan ghép trên bề mặt tro bay được tính theo công
thức :
W
ghép
= W
silan-FA
- W
FA
.
Ở đó: W
ghép
: khối lượng silan ghép vào tro bay (%).
W
silan-FA
: tổn hao khối lượng tro bay biến tính hợp chất silan (%).

- 8 -
W
FA
: tổn hao khối lượng tro bay (%).
Từ khối lượng silan ghép vào tro bay, có thể tính được hiệu suất ghép tương

Hình 3.8. Ảnh SEM của tro bay ban đầu, độ phóng đại 10.000 lần.
- 9 -
Hình 3.9 là ảnh SEM của tro bay chưa biến tính và biến tính VTMS. A
B

Hình 3.9. Ảnh SEM của tro bay chưa biến tính (A) và tro bay biến tính VTMS (B), độ
phóng đại 1000 lần.

Quan sát hình 3.9A ta thấy các hạt tro bay chưa biến tính có hiện tượng co
cụm, kết tụ với nhau thành các cụm hạt nên có kích thước lớn. Sau khi biến tính tro
bay bằng VTMS (hình 3.9B), các hạt tro bay biến tính có xu hướng phân tán, tách rời
nhau ra. Hình 3.10 là ảnh SEM phóng đại các hạt tro bay biến tính bằng VTMS.
Hình 3.10. Ảnh SEM của tro bay biến tính VTMS với độ phóng đại 100.000 lần (A) và
200.000 lần (B).


Mẫu vật liệu tổ hợp
Độ bền kéo đứt
(σ) (MPa)
Độ dãn dài khi
đứt (ε) (%)
LDPE/EVA/FA 13,27 610
LDPE/EVA/EFA-1 % 13,31 615
LDPE/EVA/EFA- 2 % 13,36 630
LDPE/EVA/EFA- 3 % 13,62 630
LDPE/EVA/EFA- 4 % 13,33 623
LDPE/EVA/GFA- 1 % 13,29 612
LDPE/EVA/GFA-2 % 13,48 615
LDPE/EVA/GFA-3 % 13,28 614
LDPE/EVA/MFA-1 % 13,41 620
LDPE/EVA/MFA-2 % 14,04 632
LDPE/EVA/MFA-3 % 13,84 616

Bảng 3.4 cho thấy vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA với hàm lượng 2% có tính
chất cơ học cao nhất. Từ kết quả khảo sát, silan VTMS với hàm lượng 2% được lựa

- 11 -
chọn làm tác nhân biến tính tro bay để chế tạo vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA trong
các nghiên cứu tiếp theo.

3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trộn đến tính chất cơ học của vật liệu
tổ hợp LDPE/EVA (tỷ lệ 60/40)/có 10% MFA được thể hiện trong bảng 3.5. Nhiệt độ
trộn được khảo sát trong khoảng 160 - 190
o
C, tốc độ trộn 50 vòng/phút, thời gian

o
C, tốc độ trộn 50 vòng/phút.

Bảng 3.6. Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA theo thời gian trộn

Thời gian
trộn (phút)
Độ bền kéo đứt
(MPa)
Độ dãn dài khi đứt
(%)
3
10,40 707
4
14,95 711
5
14,92 710
6
10,80 693 - 12 -
Bảng 3.6 cho thấy vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA ở thời gian trộn 4 phút cho
kết quả tính chất cơ học cao nhất. Từ kết quả khảo sát, thời gian trộn 4 phút được lựa
chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.3.4. Ảnh hưởng của tốc độ trộn
Bảng 3.7 trình bày kết quả khảo sát tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp
LDPE/EVA (tỷ lệ 60/40)/có 10% MFA theo tốc độ trộn khác nhau. Tốc độ trộn được
khảo sát từ 30 vòng/phút đến 70 vòng/phút, nhiệt độ trộn 180

0/100 15,80 843
10/90 13,51 825
20/80 15,72 835
40/60 15,03 815
60/40 14,97 715
80/20
11,18
435
100/0 9,2 312

- 13 -
Các tỷ lệ khối lượng LDPE/EVA được lựa chọn là 0/100, 10/90, 20/80, 40/60,
60/40, 80/20, 100/0 và hàm lượng tro bay cố định ở 10%. Kết quả khảo sát cho thấy,
khi hàm lượng LDPE tăng từ 10 pkl (phần khối lượng) đến 90 pkl, độ bền kéo đứt và
độ dãn dài khi đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA đạt giá trị lớn nhất ở hàm
lượng 20 pkl LDPE.
Từ kết quả khảo sát, tỉ lệ LDPE/EVA 20/80 được lựa chọn cho các nghiên cứu
tiếp theo.

* Tóm tắt kết quả mục 3.3:
- Điều kiện thích hợp chế tạo vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA:
+ Nhiệt độ trộn: 180
o
C.
+ Thời gian trộn: 4 phút.
+ Tốc độ trộn: 40 vòng/phút.
- Tác nhân biến tính tro bay là VTMS với hàm lượng 2%.
- Tỷ lệ LDPE/EVA 20/80.
Các điều kiện chế tạo, tác nhân biến tính tro bay, tỷ lệ LDPE/EVA nêu trên
được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.

Momen xoaộn oồn ủũnh (Nm)
3
4
5
6
7
LDPE/EVA/FA
LDPE/EVA/MFAHỡnh 3.17. Mụ men xon n nh ca vt liu t hp LDPE/EVA/(FA v MFA).
Khi a tro bay bin tớnh vo polyme blend LDPE/EVA, phn hu c gn vo
b mt cỏc ht tro bay cú tỏc dng lm gim ma sỏt ni hay gim mụ men xon ca
vt liu t hp trong quỏ trỡnh trn núng chy. Nh vy, so vi vt liu t hp
LDPE/EVA/FA, quỏ trỡnh ch to vt liu t hp LDPE/EVA/MFA d dng hn v
tiờu tn ớt nng lng hn.

3.4.2. Ph hng ngoi ca vt liu blend LDPE/EVA v vt liu t hp
LDPE/EVA/MFA
Kt qu phõn tớch ph hng ngoi ca polyme blend LDPE/EVA v vt liu t
hp LDPE/EVA/MFA cho thy s cú mt ca tro bay bin tớnh VTMS trong vt liu
t hp cng nh tng tỏc gia tro bay bin tớnh VTMS (thụng qua cỏc nhúm OH
trờn b mt tro bay, nhúm Si-O-Si v cỏc nhúm OH ca silan sau khi thy phõn) vi
EVA (thụng qua cỏc nhúm C = O v C-O-C), cỏc tng tỏc lng cc lng cc v
liờn kt hiro.

3.4.3. Hỡnh thỏi cu trỳc ca vt liu t hp LDPE/EVA/(FA v MFA)

- 15 -
Hình 3.19 là ảnh SEM bề mặt đứt gãy của polyme blend LDPE/EVA. Có thể


3.5. Tính chất của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA)
3.5.1. Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA)
Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và
MFA) được trình bày trên các hình 3.24, 3.26. Khi hàm lượng tro bay tăng, độ bền
kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu tổ hợp giảm. Khi đưa MFA vào vật liệu
blend LDPE/EVA, độ bền kéo đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA tăng lên
đáng kể so với vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA. Ở hàm lượng 10 % khối lượng tro bay
biến tính, độ bền kéo đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA tăng lớn nhất so với
vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA (28,57 %). Ngun nhân là do tương tác giữa tro bay
biến tính hợp chất silan VTMS (có các nhóm OH trên bề mặt, nhóm Si-O-Si và các
nhóm OH ở VTMS chưa ngưng tụ) với đại phân tử EVA trong polyme blend
LDPE/EVA (có các nhóm C = O và C-O-C).
Hàm lượng tro bay (%)
0 5 10 15 20
Độ bền kéo đứt (MPa)
8
9
10
11
12
13
14
15
16
LDPE/EVA/FA
LDPE/EVA/MFAHình 3.24. Độ bền kéo đứt của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA).

của vật liệu blend LDPE/EVA, vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) theo tần số
của ứng suất tác động, ở nhiệt độ cố định 150
o
C ứng với trạng thái chảy nhớt của vật
liệu tổ hợp. Mô đun trữ động học (G’) và mô đun tổn hao (G’’) của vật liệu tổ hợp có
chứa tro bay biến tính và chưa biến tính đều lớn hơn so với vật liệu blend LDPE/EVA
ở cùng một tần số tác động. Điều đó chứng tỏ khả năng biến dạng trượt ngang của vật
liệu tổ hợp có tro bay khó khăn hơn so với vật liệu tổ hợp không chứa tro bay.
Mô đun G’ và G’’ của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA lớn hơn so với vật liệu
blend LDPE/EVA và vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA ở mọi tần số. Điều này cho thấy
vật liệu tổ hợp chứa tro bay biến tính VTMS có cấu trúc chặt chẽ hơn so với vật liệu
tổ hợp chứa tro bay chưa biến tính. - 18 -
Taàn soá (Hz)
0.1 1 10 100
G' (Pa)
1e+4
1e+5
LDPE/EVA/MFA
LDPE/EVA/FA
LDPE/EVA

Hình 3.28. Sự biến thiên G’ của polyme
blend LDPE/EVA, vật liệu tổ hợp
LDPE/EVA/(FA và MFA) theo tần số.
Taàn soá (Hz)
1e-1 1e+0 1e+1 1e+2
G'' (Pa)

giá trị G’ và G’’ của vật liệu tổ hợp chứa tro bay chưa biến tính và biến tính VTMS
đều lớn hơn so với polyme blend LDPE/EVA. Vật liệu tổ hợp chứa tro bay chưa biến
tính chỉ tăng nhẹ các giá trị G’ và G’’, trong khi vật liệu tổ hợp chứa tro bay biến tính
VTMS có giá trị G’ và G’’ lớn hơn rõ rệt.

Nhieät ñoä (
o
C)
80 100 120 140
G' (Pa)
1e+4
1e+5
1e+6
1e+7
LDPE/EVA/ MFA
LDPE/EVA/FA
LDPE/EVA

Hình 3.30. Sự biến thiên G’ của polyme
blend LDPE/EVA, vật liệu tổ hợp
LDPE/EVA/(FA và MFA) theo nhiệt độ.
Nhieät ñoä (
o
C)
80 100 120 140
G'' (Pa)
1e+4
1e+5
1e+6
LDPE/EVA/ MFA
Hỡnh 3.32. Gin TGA ca polyme blend LDPE/EVA, vt liu t hp
LDPE/EVA/(FA v MFA). Hỡnh 3.32 cho thy gin TGA ca vt liu t hp LDPE/EVA/FA nm phớa
trờn so vi vt liu blend LDPE/EVA v nm phớa di so vi vt liu t hp
LDPE/EVA/MFA. iu ú chng t khi a tro bay vo polyme, bn oxy húa
nhit ca vt liu t hp tng lờn v tng ỏng k khi s dng tro bay bin tớnh
VTMS (MFA). Nhit bt u phõn hy (T
onset
- nhit ú mu b tn hao 5%), 2
nhit phõn hy cc i (T
max 1
, T
max 2
) ca vt liu t hp cha tro bay cha bin
tớnh v bin tớnh VTMS u ln hn v phn trm mt khi lng ti 400
o
C, 500
o
C,
600
o
C u nh hn so vi polyme blend LDPE/EVA. Vt liu t hp
LDPE/EVA/MFA cú T
onset
v T
max

o
C)
T
max2
(
o
C)

400
o
C 500
o
C 600
o
C
LDPE/EVA 290,6 342,2 457,3 42,3 95,6 100,0
LDPE/EVA/10% FA 305,1 343,0 462,1 38,6 84,2 91,5
LDPE/EVA/10%
MFA
314,8 359,7 470,5 24,0 80,9 90,2
LDPE/EVA/15% FA 304,6 342,9 462,0 36,6 81,9 86,9
LDPE/EVA/15%
MFA
307,9 357,3 469,9 30,1 76,8 85,8 3.5.4. Độ bền thời tiết của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA)
Kết quả xác định độ bền thời tiết của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA)
sau 96 giờ (8 chu kỳ) và 288 giờ (24 chu kỳ) thử nghiệm bức xạ tử ngoại - nhiệt ẩm
căn cứ vào phần trăm độ bền kéo đứt còn lại (Hσ) và độ dãn dài khi đứt còn lại (Hε)

σ

(%)
ε
t

(%)
ε
s

(%)
H
ε

(%)
ε
t

(%)
ε
s

(%)
H
ε
(%)
0 14,76 8,23 55,76 14,76 8,23 55,76 827 396 47,9 827 396 47,9
5 11,94 8,17 68,43 14,68 10,14 69,07 642 412 64,2 795 594 74,8
10 11,13 7,89 70,89 14,31 10,46 73,10 599 423 70,7 756 583,6 77,2
15 11,63 7,79 66,98 13,44 9,59 71,35 631 327 51,8 724 543 75,0

σ
t

(MPa)
σ
s

(MPa)
H
σ

(%)
ε
t

(%)
ε
s

(%)
H
ε

(%)
ε
t

(%)
ε
s

điện
môi
Điện trở
suất khối
(Ω.cm)
Điện trở suất
mặt (Ω)
Điện áp đánh
thủng
(kV/mm)
0 2,46 4,5.10
-3
1,61.10
+13
3,16.10
+12
26,9
5 2,49 6,6.10
-3
3,52.10
+12
2,82.10
+11
25,7
10 2,53 7,6.10
-3
1,54.10
+12
2,11.10
+11

bay chưa biến tính, điện áp đánh thủng của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA giảm.
So sánh với các thông số điện của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/FA, có thể thấy
hằng số điện môi của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA (bảng 3.16) giảm nhẹ ở cùng
một hàm lượng tro bay, đồng thời tổn hao điện môi của vật liệu này nhỏ hơn. Điện áp
đánh thủng của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA lớn hơn so với vật liệu tổ hợp
LDPE/EVA/FA.

Bảng 3.14. Tính chất điện của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/MFA

Hàm lượng
MFA (%kl)
Hằng số
điện môi
Tổn hao
điện môi
Điện trở
suất khối
(Ω.cm)
Điện trở
suất mặt
(Ω)
Điện áp
đánh
thủng
(kV/mm)
0 2,46 4,5.10
-3
1,61.10
+13
3,16.10


3.5.6. Khả năng chống cháy của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA)
Vật liệu polyme blend LDPE/EVA khi cháy có giọt cháy rơi liên tục và cháy
sát tới phần kẹp mẫu. Vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) khi cháy có giọt
cháy rơi chậm, ngắt quãng và ngọn lửa nhỏ dần, mức độ ngọn lửa nhỏ giọt giảm và
khối lượng muội than tăng, đến gần sát vạch 25 mm thì gần như tự tắt. Tất cả các
mẫu vật liệu thử nghiệm đều đạt tiêu chuẩn HB. Kết quả xác định khả năng chống
cháy của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) được thể hiện trên hình 3.34.
15
16
17
18
19
20
21
0 5 10 15 20
Hàm lượng tro bay (%)
Tốc độ cháy (mm/phút)
LDPE/EVA/FA
LDPE/EVA/MFAHình 3.34. Tốc độ cháy của vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA).

- 23 -
Vật liệu tổ hợp LDPE/EVA/(FA và MFA) đều có tốc độ cháy nhỏ hơn so với
polyme blend LDPE/EVA. So sánh với tro bay chưa biến tính ở cùng một hàm lượng,
khi sử dụng tro bay biến tính VTMS, tốc độ cháy của vật liệu tổ hợp tăng nhẹ.

KẾT LUẬN