BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT
TỪ NHỰA EPOXY DER 331 VÀ TRO BAY PHẾ THẢI
ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội – 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT
TỪ NHỰA EPOXY DER 331 VÀ TRO BAY PHẾ THẢI
ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN

Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp
Mã số: 62440125

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS Bạch Trọng Phúc
2. PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm

thuật Nam Định 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 các anh, các chị và các bạn sinh viên tại Trung tâm Nghiên
cứu Vật liệu Polyme 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, chị gái 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

Phạm Thị Hường

MỤC LỤC
Trang


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT ……………………………
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ………………………………………………..
DANH MỤC CÁC HÌNH………………………………………………………..
MỞ ĐẦU………………………………………………………………………….
1. TỔNG QUAN
1.1 Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nền polyme và chất độn hạt vô
cơ ……………………………………………………………………...
1.1.1. Giới thiệu về vật liệu compozit………………………………..
1.1.2. Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nền polyme và chất độn hạt
vô cơ ……………………………………………………...........
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng của vật liệu polyme
compozit……………………………………………………….
1.2.Nhựa nền nhiệt rắn epoxy…………………………………………......
1.2.1. Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy ………………………………...


1
3
3
3
6
7
9
9
10
12
13
17
18
18
21
21
25
27
27
31
31
32
33
38
38
38
38
38
39

2.5.1. Phương pháp xác định độ bền nén…………………………...
2.5.2. Phương pháp xác định độ bền uốn……………………………...
2.5.3. Phương pháp xác định độ bền kéo……………………………..
2.5.4. Phương pháp xác định độ bền va đập Izod…………………….
2.6. Phương pháp xác định tính chất điện của vật liệu polyme compozit
2.6.1. Phương pháp xác định điện trở suất bề mặt và điện trở suất

45
46
46
46
47
47

khối……………………………………………………………
2.6.2. Hằng số điện môi và hệ số tổn hao điện môi ………………….
2.6.3. Phương pháp xác định độ bền điện……………………………..
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………………..
3.1. Khảo sát các đặc tính kỹ thuật của tro bay ban đầu……………….
3.2. Các đặc tính kỹ thuật của tro bay sau khi biến tính bằng các hóa

49
51
53
53
57

chất vô cơ………………………………………………………..........
3.2.1. Ảnh hưởng của xử lý kiềm đối với tro bay đến phân bố kích thước


silan……………………………………………………………
3.4.3. Xác định mức độ silan ghép trên bề mặt tro bay bằng phân tích

71

nhiệt…………………………………………………………..
3.5. Khảo sát các tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit từ

73


nhựa epoxy DER 331 và tro bay …………………………………….
3.5.1. Khảo sát sự thay đổi độ nhớt, thời gian đóng rắn và hàm lượng

73

phần gel của hệ epoxy/tro bay khi thay đổi hàm lượng tro bay…
3.5.2. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu compozit epoxy/tro bay

74

theo hàm lượng tro bay………………………………………….
3.5.3. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit từ nhựa

77

epoxy và tro bay xử lý bằng dung dịch kiềm…………………..
3.5.4. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit từ nhựa

79


85

hình thái của vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay……………
3.7. Khảo sát ảnh hưởng của tro bay biến tính bề mặt đến độ bền nhiệt

86

của vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay………………...
3.8. Khảo sát các tính chất điện của vật liệu polyme compozit từ nhựa

91

epoxy DER 331 và tro bay……………………………………………
3.8.1. Điện trở suất…………………………………………………….
3.8.2. Hằng số điện môi và hệ số tổn hao điện môi…………………...
3.8.3. Độ bền điện……………………………………………….......
KẾT LUẬN............................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………..
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ……………………………...
PHỤ LỤC

91
96
99
103
105
115



Fly ash
3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane
3- Glycidoxypropyltriethoxysilane
High density polyethylene

silantriol
γ- Aminopropyl trimetoxyl silan
Lò hơi tầng sôi tuần hoàn
Dietylen triamin
Diphenylolpropan
Epiclohydrin
Đương lượng gam epoxy
Epoxy
Etylen vinylaxetat đồng trùng hợp
Tro bay
3- Glycidoxypropyltrimetoxysilan
3- Glycidoxypropyltrietoxysilan
Polyetylen tỉ trọng cao
Hàm lượng nhóm epoxy
Phổ hồng ngoại
Khối lượng phân tử
Polyetylen tỉ trọng thấp
Mất khi nung
Polyme compozit
Polyetylen
Polyetylen polyamin
Phần khối lượng
Polypropylen
Polyetylenterephtalat
Axít stearic

SA
SEM
SSA
TETA
TGA
XRD
XRF

Infrared spectroscopy
Low density polyethylene
Polymer composite
Polyethylene
Polyethylene polyamine
Polypropylene
Polyethylenterephtalat
Stearic acid
Scanning Electron Microscopy
Surface Sphere Area
Triethylenetetramine
Thermal Gravimetric Analysis
X-ray diffraction
X-ray fluorescence


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

UFA
FAN
FAC
FASA

EP/FASGF82
Tg
tanδ
εe
ρs
ρv
θ
Eđt

Vật liệu compozit epoxy/tro bay biến tính bằng axit stearic
Vật liệu compozit epoxy/tro bay biến tính bằng silan
Vật liệu compozit epoxy/tro bay biến tính bằng silan A1100
Vật liệu compozit epoxy/tro bay biến tính bằng silan A186
Vật liệu compozit epoxy/tro bay biến tính bằng silan GF80
Vật liệu compozit epoxy/tro bay biến tính bằng silan GF82
Nhiệt độ thủy tinh hóa
Tang góc tổn hao điện môi
Hằng số điện môi
Điện trở suất mặt
Điện trở suất khối
Góc tiếp xúc
Điện áp đánh thủng


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ ECH và DPP đến tính chất của nhựa epoxy……………
Bảng 1.2: Một số công ty sản xuất và tên thương mại của nhựa epoxy..........................
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của tro bay tại hai nhà máy nhiệt điện khác nhau của

Trang


các môi trường……………………………………………………………
Bảng 3.4: Góc tiếp xúc của tro bay ban đầu và tro bay biến tính bằng các hợp chất silan

67

khác nhau với cùng hàm lượng 2% trong các môi trường lỏng……………….
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến khối lượng riêng, độ nhớt, thời gian gel

74

hóa và hàm lượng phần gel của hệ epoxy DER 331/tro bay………………
Bảng 3.6: Đặc trưng TGA của EP/UFA, EP/FASGF80 2% và EP/FAS1100 2%...........
Bảng 3.7: So sánh hiệu quả của các phương pháp xử lý, biến tính bề mặt tro bay đến độ

90
90

bền cơ học của vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL…………..
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến điện trở suất khối của vật liệu compozit

92

epoxy DER 331/tro bay …………………………………………….
Bảng 3.9: Hằng số điện môi của một số chất tại nhiệt độ phòng …………………………
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến hằng số điện môi và tổn hao điện môi

96
97


26


Hình 1.9: Một số sản phẩm ứng dụng tro bay trong vật liệu compozit…………………..
Hình 1.10: Độ bền va đập của mẫu compozit nylon 6/tro bay và ảnh SEM tro bay phân
tán trong nền nylon 6…………………………………………………………….
Hình 1.11: Ảnh SEM bề mặt hạt tro bay ban đầu và tro bay sau khi đã xử lý …………...
Hình 1.12: Cơ chế hình thành liên kết giữa tro bay và axit stearic………………………
Hình 1.13: Cơ chế biến tính bề mặt tro bay bằng hợp chất silan..........................................
Hình 1.14: Ảnh hưởng của việc xử lý tro bay bằng silan đến sự phân tán của tro bay trong
nhựa nền epoxy ………………………………………………………………..
Hình 1.15: Phản ứng hóa học của tro bay và silan Si69…………………………………..
Hình 2.1: Thiết bị đo nhiễu xạ tia X……………………………………………………….
Hình 2.2: Thiết bị phổ kế huỳnh quang tia X…………………………………………….
Hình 2.3: Thiết bị đo giản đồ phân bố kích thước hạt……………………………………
Hình 2.4: Thiết bị đo diện tích bề mặt hạt………………………………………………..
Hình 2.5: Thiết bị hiển vi điện tử SEM…………………………………………………….
Hình 2.6: Thiết bị đo phổ IR……………………………………………………………….
Hình 2.7: Phương pháp đo góc tiếp xúc Wilhelmy………………………………………
Hình 2.8: Thiết bị đo góc tiếp xúc…………………………………………………………
Hình 2.9: Thiết bị đo độ bền kéo............................................................................................
Hình 2.10: Thiết bị đo độ bền va đập.....................................................................................
Hình 2.11: Thiết bị đo điện trở suất khối và điện trở suất bề mặt.........................................
Hình 2.12: Sơ đồ mạch điện đo điện trở suất khối………………………………………
Hình 2.13: Sơ đồ mạch điện đo điện trở suất bề mặt……………………………………
Hình 2.14: Đồ thị vectơ dòng và áp của điện môi………………………………………..
Hình 2.15: Thiết bị đo điện dung và tổn hao điện môi…………………………………..
Hình 2.16: Hiện tượng đánh thủng điện môi……………………………………………..
Hình 2.17: Mẫu đo và thiết bị đo cường độ đánh thủng………………………………….
Hình 3.1: Cấu trúc hình thái hạt tro bay…………………………………………………..

47
48
49
50
50
51
52
53
54
54
55
55
56
57
58
59
62
63
65

stearic 2%............................................................................................................
Hình 3.14: Phổ IR của hợp chất silan A1100……………………………………………...
Hình 3.14: Phổ IR của hợp chất silan GF80………………………………………………
Hình 3.15: Phổ IR của tro bay ban đầu và tro bay biến tính bằng silan 2%........................
Hình 3.16: Giản đồ TGA/ DTA/DrTGA của tro bay ban đầu và tro bay biến tính bằng

68
69
70
71

77
78

compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL…………………………………….
Hình 3.23: Ảnh hưởng của xử lý tro bay bằng dung dịch kiềm đến độ bền kéo đứt, uốn, nén

78

của vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL………………………
Hình 3.24: Ảnh hưởng của hàm lượng axit stearic đến độ bền uốn và modun uốn của vật liệu

79

compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL……………………………………
Hình 3.25: Ảnh hưởng của hàm lượng axit stearic đến độ bền kéo đứt và modun kéo của vật

80

liệu compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL……………………………….
Hình 3.26: Ảnh hưởng của hàm lượng axit stearic đến độ bền va đập và độ bền nén của vật

80

liệu compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL………………………………
Hình 3.27: Ảnh hưởng của loại silan đến độ bền nén, độ bền uốn và độ bền kéo đứt của vật

81

liệu compozit epoxy DER 331/tro bay 40PKL……………………………….
Hình 3.28: Ảnh hưởng của loại silan đến độ bền va đập của vật liệu compozit epoxy DER


88

tính (EP/UFA) và mẫu compozit epoxy DER 331/tro bay biến tính bằng axit stearic 2%
(EP/FASA2%) ……………………………………………………..
Hình 3.35: Giản đồ TGA của các mẫu compozit nền epoxy với tro bay biến tính silan 2%

89

và tro bay chưa biến tính với cùng hàm lượng 40PKL………………………..
Hình 3.36: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến điện trở suất khối của vật liệu compozit

91

epoxy DER 331/tro bay……………………………………………………….
Hình 3.37: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến điện trở suất mặt của vật liệu compozit

93

epoxy DER 331/tro bay……………………………………………………….
Hình 3.38: Ảnh hưởng của tro bay xử lý kiềm đến điện trở suất khối của vật liệu compozit

94

epoxy DER 331/tro bay 40PKL……………………………………………….
Hình 3.39: Ảnh hưởng của loại silan biến tính tro bay đến điện trở suất khối của vật liệu

94

iii

104

compozit nền epoxy DER331 với hàm lượng tro bay 40PKL………………..

iv


MỞ ĐẦU
Tro bay được biết đến là sản phẩm phế thải từ các nhà máy nhiệt điện trong quá
trình đốt than nhiên liệu. Nó tồn tại ở trạng thái rắn và có kích thước hạt rất nhỏ, vì
thế nó có thể bay tự do trong không khí gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi
trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và đời sống sinh hoạt của nhân dân. Ngoài ra,
tro bay còn gây thiệt hại kinh tế đáng kể khi phải sử dụng một diện tích khá lớn ao
hồ, đất canh tác nông nghiệp để làm diện tích chứa lượng phế thải này.
Gần đây, Tổ chức Y tế Thế Giới (WHO) đã đưa ra báo cáo về tình trạng ô
nhiễm không khí dựa trên số liệu về mức độ ô nhiễm của 1600 thành phố trên khắp
19 quốc gia thì các nước Pakistan, Ấn Độ, Ai Cập, Quatar, Bangladesh được xếp
vào danh sách các nước có bầu không khí ô nhiễm nhất thế giới. Tình trạng này xảy
ra là do quá trình khai thác và sử dụng nguồn nguyên liệu cho các nhà máy nhiệt
điện, các công trình xây dựng, các nhà máy công nghiệp… [113]. Điều này cho thấy
ô nhiễm không khí đang là mối đe dọa ở rất nhiều các quốc gia, trong đó có cả Việt
Nam.
Do đó, việc đặt ra mục tiêu thu hồi và xử lý tro bay thế nào là một vấn đề cấp
thiết đối với tất cả các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Trong một vài năm trở lại đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu về thành phần và
đặc tính kỹ thuật của tro bay và nhận thấy thành phần hóa học chính của tro bay
gồm nhiều oxit kim loại rất bền, có độ bền nhiệt cao, trong khi hạt tro bay có trọng
lượng nhẹ, kích thước nhỏ. Điều này rất phù hợp để lựa chọn tro bay làm phụ gia
cho bê tông hoặc làm chất độn gia cường cho các loại vật liệu khác.
Theo các số liệu thống kê trên thế giới và trong nước, hiện nay tro bay đã được


Nghiên cứu các phương pháp xử lý, biến tính bề mặt tro bay bằng các hóa
chất vô cơ, axit hữu cơ và các hợp chất silan.

-

Đánh giá khả năng gia cường của tro bay biến tính và không biến tính đến
tính chất cơ- nhiệt của vật liệu polyme compozit nền nhựa epoxy DER 331.

-

Nghiên cứu khả năng cách điện của vật liệu polyme compozit với tro bay
biến tính và không biến tính.

2


1. TỔNG QUAN
1.1. Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nền polyme và chất độn hạt vô cơ
1.1.1.

Giới thiệu
về vật liệu
compozit

Vật liệu compozit là vật liệu tổ hợp của hai hay nhiều vật liệu thành phần khác
nhau về hình dạng hoặc thành phần hóa học nhằm tạo nên một vật liệu mới có tính
năng vượt trội so với từng vật liệu thành phần. Trong đó, vật liệu compozit phổ biến
gồm hai thành phần chính là vật liệu gia cường và vật liệu nền. Vật liệu gia cường
(gián đoạn) phân bố trong thành phần vật liệu nền (liên tục) [2].


Phân loại theo cấu trúc vật liệu gia cường.

Với cấu trúc vật liệu gia cường, compozit được phân thành 3 nhóm chính:
compozit gia cường sợi (compozit cốt sợi), compozit gia cường hạt (compozit cốt
hạt) và compozit cấu trúc. Compozit gia cường sợi có thể là sợi thủy tinh, sợi tự
nhiên…, sợi dài, sợi ngắn…còn compozit cốt hạt có thể có nhiều hình dạng khác
nhau: cốt dạng hình cầu, hình que, hình vẩy…hoặc kích cỡ hạt khác nhau như bột
gỗ, than đen, tro bay, talc, cao lanh, sắt, đồng, nhôm, vẩy mica…v.v [16].
Theo bản chất vật liệu nền, compozit cũng được chia thành 3 nhóm chính sau:
compozit nền polyme, compozit nền kim loại, compozit nền ceramic. Trong đó,
compozit nền polyme thường sử dụng rộng rãi hơn nhờ ưu điểm dễ gia công, tạo ra
những sản phẩm phức tạp và kích thước lớn. Compozit nền kim loại thì có ưu điểm
là khả năng chịu nhiệt cao hơn, không cháy và chống lại sự tấn công của các chất
lỏng hữu cơ tốt hơn. Đối với compozit nền ceramic thì ít được sử dụng do nhược
điểm giá thành khá cao [2].
Nhờ các tính chất ưu việt hơn so với các vật liệu truyền thống như gỗ, sắt,
thép…mà ngày nay vật liệu compozit được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực: từ
lĩnh vực giao thông, xây dựng, hàng không, trang trí nội ngoại thất đến lĩnh vực thể
thao và công nghiệp dân dụng.
Hiện nay trên thế giới, ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu compozit vào
chế tạo cánh máy bay, mũi máy bay và một số linh kiện, máy móc khác của các
hãng như Boeing 757, 676 Airbus 310…Theo thống kê của hãng máy bay Boeing,
chiếc Boeing Dreamliner 787 sử dụng đến 50% compozit trên toàn bộ trọng lượng.
Đó là do vật liệu compozit có tính ưu việt như giảm trọng lượng, tăng độ chịu ăn
mòn, giảm độ rung, giảm tiếng ồn và tiết kiệm nhiên liệu cho máy móc [111]. Vật
liệu compozit cũng được sử dụng để sản xuất các chi tiết, các bảng mạch, các linh
4




liệu

compozit
trên cơ sở
nhựa

nền

polyme và
chất

độn

hạt vô cơ
Nhựa nền:
Vật liệu compozit nền polyme có thể là các loại polyme nhiệt dẻo như
polypropylen, polyetylen, polyvinyl clorua, polyamit… hoặc nền là các polyme
nhiệt rắn như polyeste không no, vinyleste, phenolic, melamin, polyuretan, epoxy…
[11].
Với compozit có nền là nhựa nhiệt dẻo, sản phẩm thường có độ tin cậy cao bởi
mức độ ứng suất dư nảy sinh trong những giờ đầu tiên ngay sau khi tạo thành sản
phẩm rất thấp. Ưu điểm của nhựa nhiệt dẻo là khả năng thi công, tạo dáng sản phẩm
dễ thực hiện, có thể khắc phục những khuyết tật trong quá trình sản xuất và tận
dụng phế liệu khi gia công lại. Tuy nhiên, nhược điểm chính của nhựa nhiệt dẻo là
không chịu được nhiệt độ cao và thiết bị gia công sản phẩm thường đắt tiền. Trong
khi đó, nhựa nhiệt rắn có độ nhớt thấp, dễ hòa tan và đóng rắn khi gia nhiệt (có hoặc
không có xúc tác). Sản phẩm sau đóng rắn với cấu trúc không gian thường có tính
chất ưu việt hơn hẳn như độ bền nhiệt, tính chất cơ lý cao hơn so với nhựa nhiệt dẻo
[4].

nhựa nền tại bề mặt ranh giới phân chia pha [2].
Sự có mặt của các vật liệu gia cường dạng hạt đặc biệt là các hạt vô cơ ảnh
hưởng đáng kể đến cấu trúc và tính chất của compozit. Ảnh hưởng đó được thể hiện
như sau:
- Làm thay đổi cấu trúc và khoảng cách giữa các nút mạng sau khi đóng rắn.
- Độn dạng hạt có thể hấp thụ nhiệt do quá trình đóng rắn tỏa ra, làm thay đổi
động học quá trình đóng rắn và tốc độ đóng rắn. Bề mặt chất độn còn hấp phụ và
thay đổi những mạch polyme đang phát triển [2].
- Làm biến đổi tính chất compozit do sự hấp phụ những thành phần có khối
lượng phân tử thấp như chất hóa dẻo.
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng của vật liệu polyme compozit
Các yếu tố đó là:
- Bản chất của các vật liệu thành phần (vật liệu gia cường và vật liệu nền).
- Độ bền liên kết tại bề mặt tiếp xúc vật liệu nền/vật liệu gia cường.
- Hình dạng, kích thước của vật liệu gia cường.
8


Khi vật liệu compozit chịu tác dụng của ngoại lực, tải trọng tác dụng lên vật liệu
nền sẽ được truyền sang vật liệu gia cường qua bề mặt tiếp xúc. Nếu compozit yêu
cầu có độ bền và độ cứng cao thì vật liệu gia cường phải liên kết bền vững với vật
liệu nền. Tuy nhiên, một bề mặt tiếp xúc bền thì sẽ tạo compozit có độ cứng và độ
bền cao nhưng khả năng chống lại sự phát triển vết nứt kém do đặc tính giòn [2].
Khả năng kết dính giữa vật liệu nền và vật liệu gia cường tốt là nhờ tồn tại các
liên kết, tương tác tại bề mặt tiếp xúc. Muốn các liên kết này phát triển thì trước hết
phải có sự thấm ướt tốt vật liệu nền lên bề mặt vật liệu gia cường. Khả năng thấm
ướt được định nghĩa là mức độ phủ của chất lỏng lên một bề mặt rắn và thường
được đánh giá qua góc tiếp xúc θ. Góc tiếp xúc θ có mối tương quan với năng
lượng bề mặt của các pha theo công thức Young (hình 1.4) [106].


pha. Phương pháp xử lý hoặc biến tính này có thể làm tăng diện tính bề mặt riêng
hoặc tăng hoạt tính bề mặt của độn vô cơ với nhựa nền hữu cơ.

1.2. Nhựa nền nhiệt rắn epoxy
1.2.1. Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy
Nhựa epoxy là một loại nhựa nhiệt rắn và được tổng hợp bằng nhiều phương
pháp khác nhau, nhưng trong đó nhựa epoxy phổ biến và quan trọng nhất là nhựa
tạo thành từ phản ứng của diphenylolpropan (DPP) hay Bisphenol A và
epiclohydrin (ECH). Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy xảy ra theo hai giai đoạn với
xúc tác kiềm [47].
Giai đoạn 1: nhóm epoxy của epiclohydrin tác dụng với hydro của Bisphenol A.
Đây là giai đoạn kết hợp, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, xảy ra nhanh ở nhiệt độ 60
-70oC.

Giai đoạn 2: sản phẩm của giai đoạn 1 tạo ra có nhóm –OH bậc 2 ở vị trí α so
với nguyên tử clo. Ở vị trí này trong môi trường kiềm xảy ra phản ứng tách loại HCl
và tạo nhóm epoxy mới. Giai đoạn tách HCl phản ứng thu nhiệt (∆H = 28,09
kcal/mol), xảy ra chậm.

10


Sản phẩm epoxy trung gian tạo thành lại tiếp tục phản ứng với Bisphenol A khi
tỷ lệ mol epiclohydrin/Bisphenol A < 2 thì nhận được nhựa oligome có công thức
tổng quát như sau:

Khối lượng phân tử nhựa epoxy dao động trong khoảng từ 300 -18000 tùy thuộc
vào tỷ lệ mol epiclohydrin/Bisphenol A, nhiệt độ, thời gian phản ứng và nồng độ
NaOH đã sử dụng. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol này đến đương lượng gam và nhiệt độ
chảy mềm của nhựa epoxy thể hiện ở bảng 1.1.

145 – 155

1.2.2. Một số loại nhựa epoxy
- Nhựa epoxydian: được tổng hợp từ epiclohydrin và Bisphenol A

- Nhựa epoxy mạch vòng no: nhận được nhờ phản ứng epoxy hóa các hợp chất chứa
nối đôi bằng peraxit axetic như 3,4-epoxy 6-metylxyclohexyl-metyl-3,4-epoxy 6metyl xyclohexan cacboxylat(Unox Epoxy 201).

hay vinyl xyclohexan dioxit (Unox Epoxy 206)

11