Đề tài Nghiên cứu quá trình trùng hợp acrylamit và axit acrylic trong lớp nanoclay

- Etanol, Metanol, N­íc cÊt - KhÝ nit¬: 99,99% 2.1.2 - ThiÕt bÞ, dông cô - M¸y khuÊy tõ: IKA - Gold Fish, tèc ®é 0 ¸ 1500 vßng/phót - Tñ sÊy, bÕp ®iÖn, tñ hót ch©n kh«ng: SPt 200 (Horyzont, Ba Lan) - M¸y li t©m: Universal 32 (Hettich, §øc) - B×nh cÇu 3 cæ 250ml, 500ml, sinh hµn th¼ng - èng ®ong, cèc thñy tinh, b×nh ®Þnh møc, phÔu läc - C©n ®iÖn tö: Scientech (Mü), ®é chÝnh x¸c 0,001 (g) - M¸y khuÊy c¬, m¸y nghiÒn bi - Tiªu b¶n mÉu thÐp CT3: 15x7,5x0,1 cm, chæi quÐt. 2.1.3 - C¸c thiÕt bÞ ph©n tÝch, ®o ®¹c - ThiÕt bÞ ghi phæ hång ngo¹i: FT - IR Impact 410 Nicolet USA - ThiÕt bÞ ph©n tÝch nhiÖt: M¸y DSC - TGA 131, Setaram - ThiÕt bÞ ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X: M¸y AXS , SIEMENS D5005, Brucker - ThiÕt bÞ kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt: M¸y Hitachi S - 4800, NhËt - Nhít kÕt Ubbelohde. 2.2 - Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh 2.2.1 - Tæng hîp polyacrylamit nguyªn gèc Theo nhiÒu tµi liÖu nghiªn cøu th× ®iÒu kiÖn thÝch hîp th­êng sö dông trong qu¸ tr×nh polyme hãa acrylamit lµ nång ®é monome tõ 16% - 20%, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng 1% so víi l­îng monome, nhiÖt ®é ph¶n øng, thêi gian tiÕn hµnh ph¶n øng lµ 700C/2h [52]. Trong khu«n khæ cña kho¸ luËn chóng t«i còng tiÕn hµnh trïng hîp acrylamit ë ®iÒu kiÖn: nång ®é monome 20%, l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng, ®iÒu kiÖn ph¶n øng nh­ trªn vµ tiÕn hµnh x¸c ®Þnh khèi l­îng ph©n tö, phæ hång ngo¹i vµ ®é bÒn nhiÖt, ¶nh SEM vµ c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ cña polyacrylamit tæng hîp ®­îc nh»m so s¸nh c¸c tÝnh chÊt cña polyacrylamit nguyªn gèc víi vËt liÖu polyacrylamit clay nanocomposite sÏ tæng hîp sau nµy. Quy tr×nh: Hoµ tan 20g acrylamit vµ 0,2g amonipersulfat vµo 80 ml n­íc cÊt. Sau ®ã, cho vµo b×nh cÇu ba cæ, cã n¾p sinh hµn, c¸nh khuÊy. HÖ ph¶n øng ®­îc khuÊy m¹nh trong 30 phót cã sôc khÝ nit¬ ®Ó ®uæi hÕt oxy trong dung dÞch ph¶n øng. Qu¸ tr×nh trïng hîp ®­îc tiÕn hµnh ë 700C/2h. Trong suèt qu¸ tr×nh trïng hîp hÖ lu«n ®­îc sôc khÝ nit¬ vµ ®­îc khuÊy m¹nh. Sau khi kÕt thóc ph¶n øng, lµm l¹nh vµ th¸o thiÕt bÞ cho s¶n phÈm kÕt tña trong etanol ®Ó lo¹i bá c¸c monome d­. SÊy, hót ch©n kh«ng ë 800C cho ®Õn khi khèi l­îng kh«ng ®æi. 2.2.2 - ChÕ t¹o clay h÷u c¬. Clay h÷u c¬ ®­îc chÕ t¹o th«ng qua ph¶n øng trao ®æi ion gi÷a c¸c cation Na+ trong cÊu tróc MMT víi cation ankyl amonium, t¸c nh©n trao ®æi ë ®©y lµ acrylamit ®· ®­îc muèi hãa b»ng dung dÞch HCl 1M. Quy tr×nh: - Dung dÞch huyÒn phï bentonit ®­îc chuÈn bÞ nh­ sau: Hoµ 5g Clay vµo 500 ml n­íc cÊt, vµ ®­îc khuÊy m¹nh trong nhiÒu giê. Sau ®ã, ®Ó xa l¾ng 24h, lo¹i bá phÇn xa l¸ng bªn d­íi. Dung dÞch huyÒn phï thu ®­îc ®em x¸c ®Þnh l¹i hµm kh« ®Ó tiÕn hµnh h÷u c¬ hãa. - C©n 1 l­îng x¸c ®Þnh acrylamit hoµ tan trong n­íc cÊt. KhuÊy m¹nh vµ ®­îc muèi hãa b»ng dung dÞch HCl 1M. Sau 1 giê khuÊy, mçi l­îng acrylamit ®· muèi hãa trªn ®­îc nhá tõ tõ vµo dung dÞch huyÒn phï bentonit ®É ®­îc chuÈn bÞ tõ tr­íc. Hçn hîp ®­îc khuÊy trong 24 giê ®Ó tiÕn hµnh ph¶n øng trao ®æi. - Clay h÷u c¬ ho¸ ®­îc thu håi b»ng ph­¬ng ph¸p ly t©m, sau ®ã läc röa vµi lÇn b»ng n­íc cÊt ®Ó lo¹i bá hÕt ankyl amonium vµ Cl- d­. SÊy, hót ch©n kh«ng ë 300C cho ®Õn khi khèi l­îng kh«ng ®æi (kho¶ng 3 ngµy). +) Kh¶o s¸t hµm l­îng acrylamit tèi ­u ®Õn qu¸ tr×nh h÷u c¬ hãa kho¸ng sÐt, chóng tèi tiÕn hµnh lÊy acrylamit cã hµm l­îng kh¸c nhau lµ: 10%, 20%, 30%, 50% so víi l­îng clay cã trong dung dÞch. +) §Ó kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é tíi qu¸ tr×nh h÷u c¬ hãa kho¸ng sÐt, chóng t«i tiÕn hµnh ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau: 300C, 400C, 600C vµ 800C. +) Tæng hîp polyacrylamit trªn nÒn nanoclay h÷u c¬ ®­îc chÕ t¹o nh­ sau: Hoµ tan 1 l­îng acrylamit thÝch hîp vµo n­íc cÊt, sau ®ã bæ xung thªm l­îng nanoclay h÷u c¬ theo tû lÖ nh­ sau: 2%, 3% vµ 4% so víi monome acrylamit. Thªm mét l­îng thÝch hîp chÊt kh¬i mµo vµ qu¸ tr×nh trïng hîp ®­îc tiÕn hµnh ë ®iÒu kiÖn ®· chän. +) Mµng phñ clay nanocomposit ®­îc chÕ t¹o theo s¬ ®å quy tr×nh sau: Clay h÷u c¬ Dung dÞch Polyacrylamit NghiÒn bi Polyacrylamit clay nanocomposit T¹o mµng 2.2.3 - §ång trïng hîp cña acrylamit vµ axit acrylic víi sù cã mÆt cña nanoclay - Tr­íc tiªn, chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp cña acrylamit vµ axit acrylic, víi N, N’ - metylen bisacrrylamit lµ t¸c nh©n ®an l­íi. Quy tr×nh: Cho hçn hîp dung dÞch gåm mét l­îng axit acrylic x¸c ®Þnh ®· trung hoµ mét phÇn, acrylamit vµ N, N’ - metylen bisacrylamit vµo b×nh cÇu 3 cæ cã l¾p sinh hµn, c¸nh khuÊy vµ nhiÖt kÕ. Hçn hîp ®­îc khuÊy vµ sôc khÝ nit¬ trong 30 phót cho ®Õn khi hÖ thµnh ®ång thÓ. Bæ xung 1 l­îng thÝch hîp chÊt kh¬i mµo ph¶n øng vµo hÖ. Trong suèt qu¸ tr×nh ph¶n øng hÖ lu«n ®­îc sôc khÝ nit¬ vµ ®­îc khuÊy æn ®Þnh. S¶n phÈm ®­îc röa vµi lÇn b»ng hçn hîp dung m«i etanol/n­íc víi tû lÖ 9/1 theo thÓ tÝch ®Ó lo¹i bá c¸c monome d­. S¶n phÈm ®­îc sÊy, hót ch©n kh«ng ë 800C cho ®Õn khi khèi l­îng kh«ng ®æi. Chóng t«i tiÕn hµnh kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt cña s¶n phÈm nh­: Tû lÖ mol cña c¸c monome, hµm l­îng chÊt ®an l­íi vµ hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng. TiÕp theo, chóng t«i tiÕp tôc tiÕn hµnh nghiªn cøu ph¶n øng ®ång trïng hîp cña acrylamit vµ axit acrylic víi sù cã mÆt cña nanoclay ®· h÷u c¬ còng ®­îc tiÕn hµnh t­¬ng tù trªn víi hµm l­îng clay h÷u c¬ tõ 2 ¸ 5% so víi tæng l­îng monome. 2.3 - C¸c ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ vËt liÖu 2.3.1 - X¸c ®Þnh träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña polyacrylamit nguyªn gèc Träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña polyacrylamit ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p ®o ®é nhít, sö dông nhít kÕ Ubbelohde, tiÕn hµnh ®o ë 300C. Träng l­îng ph©n tö trung b×nh ®­îc tÝnh theo ph­¬ng Mark - Houwink nh­ sau: [h] = K.Ma Víi: K = 6,8.10-4 vµ a = 0,66 ± 0,05 2.3.2 - X¸c ®Þnh ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm b»ng ph­¬ng ph¸p tói chÌ C©n chÝnh x¸c 50mg polyme siªu hÊp thô cho vµo tói chÌ sau ®ã ng©m trong cèc ®ùng 500ml n­íc cÊt hay c¸c dung dÞch muèi cã nång ®é kh¸c nhau trong 8 giê, ®Ó ë nhiÖt ®é phßng. Sau ®ã, lÊy ra ®Ó r¸o n­íc, x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc theo c«ng thøc sau: Q = (m2 - m1)/m0 Trong ®ã: Q: §é tr­¬ng cña polyme, g/g m0: Khèi l­îng polyme kh«, g m1: Khèi l­îng tói v¶i, g m2: Khèi l­îng tói v¶i vµ polyme sau khi tr­¬ng, g 2.3.3 - Kh¶o s¸t cÊu tróc s¶n phÈm 2.3.3.1 - Nghiªn cøu cÊu tróc b»ng kü thuËt ®o phæ hång ngo¹i (FT - IR) Phæ hång ngo¹i ®­îc ghi trªn m¸y quang phæ hång ngo¹i víi d¶i sãng tõ 400 ¸ 4000 cm- 1 ThiÕt bÞ ph©n tÝch: FT - IR Impact 410 Nicolet USA, ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ ViÖt Nam. 2.3.3.2 - Nghiªn cøu cÊu tróc b»ng ph­¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X ®­îc ghi trªn m¸y ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X víi gãc quÐt tõ 20 ¸ 500 ThiÕt bÞ ph©n tÝch: M¸y AXS SIEMENS D5005, Bruker 2.3.3.3 - Nghiªn cøu cÊu tróc h×nh th¸i häc b»ng kü thuËt kÝnh hiÓn vi ®iÓn tö quÐt (SEM) KÝch th­íc vµ h×nh th¸i häc cña vËt liÖu cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng kü thuËt chôp ¶nh trªn kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt ph¸t x¹ tr­êng (PE - SEM) víi giíi h¹n kÝch th­íc cã thÓ ph©n biÖt ®­îc trong ph¹m vi 5 ¸ 10nm. ThiÕt bÞ ph©n tÝch: M¸y Hitachi S - 4800, NhËt 2.3.3.4 - Nghiªn cøu thµnh phÇn, ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu b»ng kü thuËt ph©n tÝch nhiÖt (TGA) Nghiªn cøu ®é bÒn nhiÖt trªn thiÕt bÞ ph©n tÝch nhiÖt DSC - TGA 131, Sertaram Labsys, Khoa hãa häc, Tr­êng ®¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §HQG HN ChÕ ®é ®o: NhiÖt ®é: tõ 25 - 8000C Tèc ®é n©ng nhiÖt: 100C/phót M«i tr­êng ®o: Kh«ng khÝ 2.4 - C¸c ph­¬ng ph¸p kh¶o s¸t tÝnh n¨ng cña mµng. 2.4.1 - X¸c ®Þnh ®é bÒn va ®Ëp cña mµng §é bÒn va ®Ëp cña mµng cña mµng phñ ®­îc x¸c ®Þnh trªn m¸y Erischen model 304 theo tiªu chuÈn ISO D - 58675, ViÖn VËt liÖu - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. 2.4.2 - X¸c ®Þnh ®é bÒ uèn cña mµng §é bÒn uèn dÎo cña mµng ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ASTM 1737 trªn dông cô Erischen model 266, ViÖn VËt liÖu - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. 2.4.3 - X¸c ®Þnh ®é bÒn cµo x­íc §é bÒn cµo x­íc ®­îc ®¸nh gi¸ theo tiªu chuÈn ISO 1518 trªn dông cô Erischen model 3239/I, ViÖn VËt liÖu - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. 2.4.4 - X¸c ®Þnh ®é b¸m dÝnh §é b¸m dÝnh cña mµng ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ASTM D - 4541 trªn dông cô Erischen model 525, ViÖn VËt liÖu - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. Ch­¬ng 3 - kÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.1 - Tæng hîp polyacrylamit §iÒu kiÖn tæng hîp polyacrylamit ®­îc lùa chän nh­ trªn. D­íi ®©y lµ phæ hång ngo¹i cña acrylamit vµ polyacrylamit tæng hîp ®­îc. H×nh 3.1 - Phæ hång ngo¹i cña acrylamit H×nh 3.2 - Phæ hång ngo¹i cña polyacrylamit B¶ng 3.1 - TÇn sè dao ®éng ®Æc tr­ng cña acrylamit vµ polyacrylamit Sè sãng, cm-1 Dao ®éng Acrylamit Polyacrylamit nNH 3371 3250 3423 nCH 2812 2941 2931 nC O 1673 1633 nC=C 1612 1596 dCH 1428 1423 Tõ d÷ kiÖn trªn phæ hång ngo¹i vµ b¶ng 3.1 ta thÊy c¸c pic dao ®éng ®Æc tr­ng nNH, nCH, nC O, nC=C trong ph©n tö acrylamit vµ polyacrylamit ®Òu xuÊt hiÖn nh­ng cã sù xª dÞch ®«i chót. Trªn phæ hång ngo¹i cña monome acrylamit cã xuÊt hiÖn pic dao ®éng ®Æc tr­ng cña liªn kÕt ®«i nC=C ë 1612 cm-1 víi c­êng ®é m¹nh. Trong khi ®ã pic dao ®éng ®Æc tr­ng cña liªn kÕt ®«i nC=C trªn phæ hång ngo¹i cña polyacrylamit còng xuÊt hiÖn ë 1596 cm-1 víi c­êng ®é thÊp. Chøng tá mét l­îng lín liªn kÕt ®«i ®· bÞ më. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ ®· x¶y ra ph¶n øng trïng hîp acrylamit ®Ó t¹o ra polyacrylamit. Träng l­îng ph©n tö cña polyacrylamit ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p ®o ®é nhít vµ cã gi¸ trÞ 3,1.105. 3.2 - KÕt qu¶ biÕn tÝnh h÷u c¬ hãa kho¸ng sÐt 3.2.1 KÕt qu¶ kh¶o s¸t kh¶ n¨ng chÌn acrylamit vµo gi÷a c¸c líp MMT §Ó nghiªn cøu kh¶ n¨ng chÌn acrylamit vµo kho¶ng gi÷a c¸c líp MMT, chóng t«i tiÕn hµnh ph¶n øng trao ®æi cation trong kho¶ng gi÷a c¸c líp MMT víi acrylamit ®· ®­îc muèi ho¸ b»ng HCl 1M, cã hµm l­îng thay ®æi tõ 10%, 20%, 30% vµ 50% so víi MMT cã trong dung dÞch. KÕt qu¶ ®­îc nªu ë c¸c h×nh tõ h×nh 3.3 ®Õn h×nh 3.7. Tæng hîp kÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X ®­îc tæng hîp trong b¶ng 3.2 sau: B¶ng 3.2 - D·n c¸ch (d001) cña c¸c mÉu cã hµm l­îng acrylamit kh¸c nhau Hµm l­îng acrylamit 0% 10% 20% 30% 50% D·n c¸ch líp (d001), A0 12,947 14,947 14,968 14,728 14,360 H×nh 3.3 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña MMT ban ®Çu Tõ kÕt qu¶ trªn, ta thÊy d·n c¸ch (d001) ë gãc nhiÔu x¹ (2q) cña c¸c mÉu cao h¬n d·n c¸ch (d001) cña MMT ban ®Çu. §iÒu nµy chøng tá ®· cã sù trao ®æi ion gi÷a c¸c cation trong cÊu tróc MMT víi c¸c monome acrylamit. Hay c¸c monome nµy ®· ®­îc chÌn vµo kho¶ng gi÷a c¸c líp cña kho¶ng sÐt. Còng tõ kÕt qu¶ trªn, ta thÊy d·n c¸ch (d001) ®¹t ®­îc gi¸ trÞ cao nhÊt lµ 14,968 A0 ë mÉu cã hµm l­îng acrylamit 20% so víi c¸c mÉu cã hµm l­îng acrylamit kh¸c. Sù kh¸c nhau vÒ sù d·n c¸ch nµy cã thÓ do nhiÒu nguyªn nh©n nh­: sè monome ®­îc trao ®æi lµ kh¸c nhau, sù s¾p xÕp cña c¸c monome gi÷a c¸c líp trong kho¸ng sÐt lµ ®¬n líp hay ®a líp ... MÆt kh¸c, do acrylamit lµ mét monome dÔ trïng hîp ngay c¶ ë ®iÒu kiÖn th­êng. Do ®ã, kh¶ n¨ng trïng hîp bªn ngoµi t¹o thµnh polyme còng ng¨n c¶n c¸c monome kh¸c tiÕp tôc khuÕch t¸n vµo kho¶ng gi÷a cña kho¸ng sÐt. D­íi ®©y lµ h×nh ¶nh gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña c¸c mÉu Bentonit ban ®Çu vµ gi¶n ®å cña c¸c mÉu bentonit ®· ®­îc chÌn acrylamit víi hµm l­îng kh¸c nhau: 10%, 20%, 30% vµ 50%. H×nh 3.4 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña MMT ®· ®­îc chÌn 10% acrylamit H×nh 3.5 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 20% acrylamit H×nh 3.6 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 30% acrylamit H×nh 3.7 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 50% acrylamit 3.2.2 - ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é tíi kh¶ n¨ng h÷u c¬ hãa kho¸ng sÐt §Ó kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é tíi qu¸ tr×nh h÷u c¬ ho¸ MMT chóng t«i lùa chän mÉu cã hµm l­îng acrylamit b»ng 20% so víi MMT cã trong dung dÞch vµ tiÕn hµnh ph¶n øng trao ®æi ion ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau lµ: 300C, 400C, 600C vµ 800C. C¸c ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh, muèi hãa ®­îc gi÷ cè ®Þnh. KÕt qu¶ ®­îc nªu ra trong b¶ng 3.3 vµ h×nh 3.8 ®Õn h×nh 3.11 B¶ng 3.3 - ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é tíi kh¶ n¨ng h÷u c¬ hãa MMT NhiÖt ®é 300C 400C 600C 800C D·n c¸ch líp (d001), A0 14,968 15,063 14,733 14,181 H×nh 3.8 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 20% acrylamit ë 300C Tõ kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng trªn, ta thÊy d·n c¸ch (d001) cña c¸c mÉu t¨ng khi nhiÖt ®é t¨ng tõ 30 ¸ 400C. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ khi nhiÖt ®é t¨ng th× ph¶n øng trao ®æi ion x¶y ra thuËn lîi h¬n. Tuy nhiªn, khi nhiÖt ®é t¨ng cao h¬n 400C kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp l¹i gi¶m. Sù gi¶m d·n c¸ch líp nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ do ë nhiÖt ®é cao trªn 600C, tèc ®é ph¶n øng trïng hîp cña acrylamit ®Ó t¹o thµnh polyacrylamit trong dung dÞch diÔn ra m·nh liÖt h¬n so víi tèc ®é cña ph¶n øng trao ®æi ion. ChÝnh v× ®iÒu nµy ®· c¶n trë c¸c monome acrylamit tiÕp tôc khuÕch t¸n vµo kho¶ng gi÷a c¸c líp sÐt dÉn ®Õn d001 gi¶m. Tõ c¸c kÕt qu¶ cho thÊy nhiÖt ®é tèi ­u cho ph¶n øng h÷u c¬ hãa kho¸ng sÐt trong tr­êng hîp nµy lµ 400C. D­íi ®©y lµ h×nh ¶nh gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X c¸c mÉu ®­îc tiÕn hµnh ph¶n øng trao ®æi ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau: H×nh 3.9 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 20% acrylamit ë 400C H×nh 3.10 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 20% acrylamit ë 600C H×nh 3.11 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu MMTchÌn 20% acrylamit ë 800C 3.2.3 - Nghiªn cøu cÊu tróc nanoclay h÷u c¬ b»ng phæ hång ngo¹i H×nh 3.12 - Phæ hång ngo¹i cña Acrylamit Ph­¬ng ph¸p phæ hång ngo¹i lµ ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nhanh, nh¹y ®Ó cã thÓ nghiªn cøu cÊu tróc MMT h÷u c¬. Chóng t«i tiÕn hµnh chôp phæ hång ngo¹i mÉu MMT ban ®Çu, acrylamit vµ mÉu MMT ®· ®­îc h÷u c¬ hãa b»ng acrylamit 20% ë 400C. KÕt qu¶ ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.4 sau: H×nh 3.13 - Phæ hång ngo¹i cña Bentonit ban ®Çu H×nh 3.14 - Phæ hång ngo¹i cña Clay h÷u c¬ B¶ng 3.4 - TÇn sè dao ®éng ®Æc tr­ng cña MMT ban ®Çu, acrylamit vµ MMT h÷u c¬ hãa Sè sãng, cm-1 Dao ®éng Clay Acrylamit Clay h÷u c¬ nOH 3628 3449 3642 nNH 3371 3250 3427 3220 nCH 2926 2812 nC O 1673 1674 nC=C 1612 dNH 1428 dCH 1347 nSi-O 1042 1034 nAl-OH 920 921 gCH 819 801 nSi-O-Al 788 Trªn phæ hÊp thô hång ngo¹i cña mÉu MMT ban ®Çu, ta thÊy c¸c dao ®éng hãa trÞ nOH ë 3642 cm-1 vµ 3449 cm-1 trong m¹ng tinh thÓ liªn kÕt víi c¸c cation Al3+, Mg2+ vµ Fe2+ trong nhãm b¸t diÖn, vµ dao ®éng ®Æc tr­ng cña nSi - O ë 1042 cm-1 trong m¹ng tinh thÓ tø diÖn. Cßn trªn phæ hång ngo¹i cña mÉu MMT - h÷u c¬, ngoµi c¸c dao ®éng ®Æc tr­ng cña c¸c nhãm trªn ta cßn thÊyxuÊt hiÖn c¸c dao ®éng ®Æc tr­ng cña nN - H ë 3410 cm-1 vµ 3220 cm-1, dao ®éng ®Æc tr­ng cña nhãm nC - O ë 1674 cm-1 vµ dao ®éng biÕn d¹ng cña dC - H ë 1347 cm-1. KÕt qu¶ ph©n tÝch phæ hång ngo¹i cña mÉu MMT ®­îc h÷u c¬ hãa b»ng acrylamit cña c¸c mÉu vËt liÖu trªn ®· chøng minh ®­îc sù h×nh thµnh MMT - h÷u c¬ tõ ph¶n øng h÷u c¬ hãa clay víi t¸c nh©n h÷u c¬ hãa lµ acrylamit. 3.2.4 - Nghiªn cøu h×nh th¸i häc cña nanoclay h÷u c¬ §Ó bæ xung cho viÖc chøng m×nh cÊu tróc cña nanoclay h÷u c¬ chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu h×nh th¸i häc cña vËt liÖu b»ng ph­¬ng ph¸p kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM). D­íi ®©y lµ h×nh ¶nh SEM cã ®é ph©n gi¶i cao cña c¸c mÉu MMT ban ®Çu vµ MMT h÷u c¬ víi t¸c nh©n h÷u c¬ hãa lµ acrylamit. H×nh 3.15 - ¶nh SEM cña MMT ban ®Çu H×nh 3.16 - ¶nh SEM cña MMT- h÷u c¬ Trong ¶nh SEM cña clay ban ®Çu cho thÊy c¸c h¹t MMT cã d¹ng tÊm vµ ®­îc xÕp thµnh c¸c líp, khã ph©n biÖt ®­îc ranh giíi gi÷a c¸c líp. Trong khi ®ã, ¶nh SEM cña clay h÷u c¬ c¸c h¹t MMT còng cã d¹ng tÊm xÕp líp nh­ng c¸c líp nµy ®· d·n réng ra vµ h×nh ¶nh c¸c tÊm nµy s¾c nÐt h¬n so víi MMT ban ®Çu. §iÒu nµy chøng tá t¸c nh©n h÷u c¬ hãa acrylamit amonium ®· thay thÕ ®­îc c¸c ion Na+ trong cÊu tróc MMT, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp ®· ®­îc ®Èy ra xa. Nh­ vËy, xen kÏ gi÷a c¸c líp nµy lµ t¸c nh©n h÷u c¬ ho¸ mµ ë ®©y sö dông lµ acrylamit. 3.3 - KÕt qu¶ tæng hîp polyacrylamit clay nanocomposit VËt liÖu polyme clay nanocomposit ®­îc chÕ t¹o trªn c¬ së qu¸ tr×nh trïng hîp acrylamit víi sù cã mÆt cña nanoclay h÷u c¬ cã hµm l­îng thay ®æi tõ 2%, 3%, vµ 4%. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®­îc tr×nh bµy trong c¸c phÇn tiÕp theo. 3.3.1 - Nghiªn cøu cÊu tróc polyacrylamit clay nanocomposit b»ng nhiÔu x¹ tia X. Ph­¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X ®­îc sö dông phæ biÕn ®Ó nghiªn cøu ®¸nh gi¸ nh÷ng thay ®æi vÒ cÊu tróc cña vËt liÖu. KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X cña c¸c mÉu polyacrylamit clay nanocomposit cã hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ kh¸c nhau ®­îc tr×nh bµy ë c¸c h×nh tõ 3.17 ®Õn 3.19 vµ ®­îc tæng hîp ë b¶ng 3.5. B¶ng 3.5 - KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X cña c¸c mÉu cã hµm l­îng clay h÷u c¬ kh¸c nhau Hµm l­îng clay h÷u c¬, % 2% 3% 4% D·n c¸ch líp (d001), A0 15,779 15,586 15,377 Tõ kÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X thu ®­îc ta thÊy: ë c¸c mÉu cã hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ tõ 2 - 4%, d·n c¸ch líp (d001) øng víi gãc nhiÔu x¹ (2q) ®Òu lín h¬n so víi d·n c¸ch líp cña MMT - h÷u c¬ ban ®Çu (15,036 A0). §iÒu ®ã chøng tá c¸c monome acrylamit bªn ngoµi dung dÞch ®· tiÕp tôc khuÕch t¸n vµo kho¶ng gi÷a c¸c líp MMT - h÷u c¬ vµ trong qu¸ tr×nh trïng hîp c¸c monome nµy kÕt hîp víi c¸c monome cã s½n trong trong kho¶ng gi÷a c¸c líp cña MMT - h÷u c¬ ®Ó t¹o thµnh polyacrylamit. ChÝnh ®iÒu nµy dÉn tíi kho¶ng c¸ch hai líp MMT ®­îc d·n réng ra. Thùc tÕ th× polyacrylamit clay nanocomposit thu ®­îc ngoµi c¸c monome acrylamit khuÕch t¸n vµo trong hµnh lang cña kho¶ng sÐt ®Ó trïng hîp t¹o thµnh polyacrylamit xen gi÷a c¸c líp MMT. Ta cßn nhËn ®­îc c¶ polyacrylamit bao quanh c¸c h¹t MMT - h÷u c¬ bªn ngoµi. C¸c mÉu cã d·n c¸ch líp dao ®éng tõ 15,377 ¸ 15,779 A0, t­¬ng øng kÝch th­íc m¹ch polyacrylamit xÕp th¼ng hµng trong kho¶ng gi÷a c¸c líp sÐt. KÕt qu¶ thu ®­îc phï hîp víi c¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c cña nhiÒu t¸c gi¶ kh¸c [2,11]. Trong c¸c mÉu polyacrylamit clay nanocomposit thu ®­îc th× mÉu cã hµm l­îng MMT - h÷u c¬ 2% cã kho¶ng d·n c¸ch líp lµ lín nhÊt. Chóng t«i sÏ sö dông mÉu cã hµm l­îng MMT - h÷u c¬ lµ 2% ®Ó nghiªn cøu cÊu tróc vËt liÖu tæng hîp ®­îc. Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña c¸c mÉu ®­îc tr×nh bµy ë d­íi ®©y. H×nh 3.17- Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu cã 2% nanoclay h÷u c¬ H×nh 3.18 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu chøa 3% nanoclay h÷u c¬ H×nh 3.19 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu chøa 4% nanoclay h÷u c¬ H×nh 3.20 - Phæ IR mÉu polyacrylamit chøa 2% MMT - h÷u c¬ 3.3.2 - Nghiªn cøu cÊu tróc polyacrylamit clay nanocomposit b»ng phæ hång ngo¹i Phæ hång ngo¹i cña mÉu polyacrylamit clay nanocomposit ®­a ra ë h×nh 3.20 Trªn phæ hång ngo¹i cña mÉu polyacrylamit chøa 2% MMT - h÷u c¬ cho thÊy, c¸c pic dao ®éng ®Æc tr­ng cña nOH ë 3638 cm-1, nNH ë 3411 cm-1 cña nhãm amit, nCH ë 2944 cm-1, nCO ë 1666 cm-1, dCH ë 1460 cm-1, nSiO ë 1038 cm-1, nAl-OH ë 920 cm-1 ®Òu xuÊt hiÖn ®· kh¼ng ®Þnh ®­îc sù cã mÆt cña hai thµnh phÇn cña hÖ composit. Ngoµi viÖc t¹o thµnh polyacrylamit bao quanh c¸c h¹t MMT - h÷u c¬ thÓ hiÖn b»ng c¸c dao ®éng ®Æc tr­ng cña nhãm amit víi c­êng ®é m¹nh, th× viÖc t¹o thµnh polyacrylamit xen trong kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp MMT - h÷u c¬ còng ®­îc x¸c ®Þnh thÓ hiÖn b»ng sù xª dÞch c¸c v¹ch phæ ®Æc tr­ng vµ thay ®æi c­êng ®é cña chóng. Sù xª dÞch vµ thay ®æi c­êng ®é cña cña c¸c v¹ch phæ nµy cã thÓ lµ do sù t­¬ng t¸c gi÷a nhãm chøc amit ph©n cùc víi c¸c nhãm chøc cã trong cÊu tróc MMT khi chóng cã ®iÒu kiÖn ®­îc tiÕp xóc gÇn nhau. §iÒu nµy lµ minh chøng kh¸ thó vÞ cho viÖc h×nh thµnh vËt liÖu polyme nanocomposit b»ng ph¶n øng trïng hîp cation acrylamit khi cã mÆt nanoclay . 3.3.3 - KÕt qu¶ nghiªn cøu h×nh th¸i häc cña polyacrylamit clay nanocomposit H×nh 3.21b - ¶nh SEM cña mÉu polyacrylamit chøa 2% MMT - h÷u c¬ H×nh 3.21a - ¶nh SEM cña mÉu polyacrylamit Kü thuËt kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM) lµ mét trong nhiÒu ph­¬ng ph¸p dïng ®Ó nghiªn cøu cÊu tróc bÒ mÆt cña vËt liÖu nanocomposit nh»m x¸c ®Þnh ®é lín cña c¸c h¹t trong cÊu tróc nano. Chóng t«i lùa chän mÉu polyacrylamit clay nanocomposit cã d·n c¸ch líp (d001) ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt lµ 15,779 A0 vµ mÉu polyacrylamit kh«ng chøa nanoclay ®Ó tiÕn hµnh nghiªn cøu cÊu tróc bÒ mÆt cña vËt liÖu tæng hîp ®­îc, d­íi ®©y lµ h×nh ¶nh SEM cña hai mÉu vËt liÖu ®ã . Trªn h×nh ¶nh SEM 3.21 a, ta thÊy cÊu tróc bÒ mÆt cña vËt liÖu lµ khèi liÒn kh«ng cã c¸c h¹t d¹ng tÊm. Cßn víi mÉu polyacrylamit chøa 2% nanoclay h÷u c¬ th× bÒ mÆt cña vËt liÖu cã c¸c h¹t MMT d¹ng tÊm, xÕp líp vµ d·n réng ra bëi qu¸ tr×nh khuÕch t¸n polyacrylamit trong kho¶ng xen gi÷a c¸c líp MMT. C¸c h¹t nµy ph©n t¸n ®Òu trong nÒn polyacrylamit vµ cã kÝch th­íc cì 200nm. 3. 3. 4 - KÕt qu¶ ph©n tÝch ®é bÒn nhiÖt cña polyacrylamit clay nanocomposit TÝnh chÊt nhiÖt cña polyacrylamit clay nanocomposit ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt TGA. Trong qu¸ tr×nh nung nãng tÝnh chÊt vµ cÊu tróc cña polyacrylamit clay nanocomposit thay ®æi. Nh÷ng thay ®æi nµy kÌm theo qu¸ tr×nh thu nhiÖt hay to¶ nhiÖt. D­íi ®©y lµ gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu bentonit ban ®Çu, mÉu polyacrylamit vµ mÉu polyacrylamit clay nanocomposit. H×nh 3.22 - Gi¶n ®å TGA cña bentonit ban ®Çu H×nh 3.23 - Gi¶n ®å TGA cña polyacrylamit H×nh3.24 - Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu polyacrylamit clay nanocomposit Trªn gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu bentonit ban ®Çu ta thÊy ë kho¶ng nhiÖt ®é 60 ¸ 1500C x¶y ra qu¸ tr×nh t¸ch n­íc hÊp thô vËt lý trong mÉu vµ ®¹t cùc ®¹i ë 1500C, víi tæn hao khèi l­îng lµ 7,64%. TiÕp theo lµ qu¸ tr×nh mÊt n­íc trong cÊu tróc tinh thÓ ë 6610C víi tæn hao khèi l­îng lµ 1,79%. Cßn trªn gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu polyacrylamit ta thÊy qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt diÔn ra qua ba giai ®o¹n râ rµng. ë nhiÖt ®é 1470C x¶y ra qu¸ tr×nh mÊt n­íc, tæn hao khèi l­îng lµ 8,18%. T¹i nhiÖt ®é 2860C th× polyacrylamit b¾t ®Çu ph©n huû víi tæn hao khèi l­îng lµ17,31%, ®Õn nhiÖt ®é 4100C polyacrylamit ph©n huû m¹nh nhÊt víi tæn hao khèi l­îng lµ 30,32% vµ ë nhiÖt ®é trªn 4100C ph©n hñy x¶y ra hoµn toµn. Trªn gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu polyacrylamit clay nanocomposit ta thÊy t¹i nhiÖt ®é 1530C x¶y ra qu¸ tr×nh t¸ch n­íc, víi tæn hao khèi l­îng lµ 17,31%. T¹i nhiÖt ®é tõ 2830C - 4360C lµ giai ®o¹n polyacrylamit clay nanocomposit bÞ ph©n hñy víi tæn hao khèi l­îng lÇn l­ît lµ 6,76% vµ 15,34%. Ta thÊy ë giai ®o¹n nµy qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt diÔn ra thµnh hai giai ®o¹n. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ do sù cã mÆt cña nanoclay h÷u c¬ ®· ng¨n c¶n sù khuÕch t¸n «xy vµo tiÕp cËn víi m¹ch polyacrylamit. DÉn tíi qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt ë gian ®o¹n nµy x¶y ra kh«ng liªn tôc mµ cã sù thay ®æi. ë nhiÖt ®é 7310C x¶y ra qu¸ tr×nh t¸ch n­íc trong cÊu tróc m¹ng tinh thÓ vµ cã thÓ lµ c¶ qu¸ tr×nh ph©n hñy polyacrylamit xen trong kho¶ng gi÷a c¸c líp MMT, tæn hao khèi l­îng ë giai ®o¹n nµy lµ 5,87%. Tõ c¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt trªn ®©y ta thÊy r»ng chØ víi 2% hµm l­îng MMT h÷u c¬ th× kh¶ n¨ng bÒn nhiÖt cña vËt liÖu polyacrylamit ®· ®­îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ. 3.3.5 - KÕt qu¶ x¸c ®Þnh träng l­îng ph©n tö cña polyacrylamit clay nanocompsit Chóng t«i ®· tiÕn hµnh kh¶ s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng nanoclay ®Õn träng l­îng ph©n tö cña s¶n phÈm theo ph­¬ng ph¸p ®o ®é nhít. KÕt qu¶ ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.6 sau: B¶ng 3.6 - Sù phô thuéc cña träng l­îng ph©n tö polyacrylamit víi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬. Hµm l­îng nanoclay h÷u c¬, % Träng l­îng ph©n tö x103 0 310 2 306 3 302 4 298 5 295 Tõ kÕt qu¶ trªn, cho thÊy ë cïng ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh ph¶n øng th× träng l­îng ph©n tö cña c¸c mÉu thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ so víi träng l­îng ph©n tö cña mÉu polyacrylamit kh«ng chøa MMT - h÷u c¬ khi hµm l­îng MMT - h÷u c¬ t¨ng tõ 2 - 5% . §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau: Víi hµm l­îng MMT - h÷u c¬ cã trong polyme kh«ng nhiÒu vµ c¸c h¹t MMT - h÷u c¬ cã kÝch th­íc rÊt nhá cì nano vµ ®­îc ph©n t¸n ®Òu trong nÒn polyme. Do ®ã, c¸c h¹t MMT - h÷u c¬ nµy kh«ng g©y ¶nh h­ëng ®¸ng kÓ tíi ®é nhít cña dung dÞch polyme dÉn tíi träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña c¸c mÉu polyacrylamit clay nanocomposit tæng hîp ®­îc thay ®æi kh«ng nhiÒu. Tõ kÕt qu¶ x¸c ®Þnh träng l­îng ph©n tö cña c¸c mÉu tæng hîp ®­îc th× mÉu cã chøa 2% MMT - h÷u c¬ cã träng l­îng ph©n tö gÇn b»ng träng l­îng ph©n tö cña polyacrylamit nguyªn gèc lµ do víi hµm l­îng nhá vµ kÝch th­íc rÊt nhá th× c¸c h¹t MMT - h÷u c¬ dÔ dµng khuÕch t¸n vµo trong nÒn polyacrylamit tèt h¬n so víi c¸c mÉu cã hµm l­îng MMT - h÷u c¬ cao h¬n. 3.4 - KÕt qu¶ nghiªn cøu ®ång trïng hîp acrylamit vµ axit acrylic Còng nh­ c¸c ph¶n øng tæng hîp polyme kh¸c, ph¶n øng ®ång trïng hîp cña acrylamit vµ axit acrylic chÞu ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè nh­: nång ®é chÊt kh¬i mµo, tû lÖ mol gi÷a hai cÊu tö, nhiÖt ®é ph¶n øng ... Trong khu«n khæ cña b¶n luËn v¨n nµy, do thêi gian cã h¹n chóng t«i chØ lùa chän nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña mét vµi yÕu tè quan träng nhÊt, cßn c¸c ®iÒu kiÖn ph¶n øng kh¸c ®­îc tham kh¶o theo tµi liÖu vµ ®­îc gi÷ cè ®Þnh. 3.4.1 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ®Õn ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm KÕt qu¶ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ®Õn ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.7 vµ h×nh 3.25. §iÒu kiÖn tiÕn hµnh ph¶n øng ë 700C trong 2giê, hµm l­îng chÊt ®an l­íi lµ 0,2%, møc ®é trung hoµ cña axit acrylic lµ 75%, tû lÖ mol gi÷a AM/AA lµ 0,5, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo thay ®æi tõ 0,2 ¸ 1,4%. B¶ng 3.7 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ®Õn ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm Hµm l­îng chÊt kh¬i mµo, % §é tr­¬ng, g/g 0,2 302 0,5 338 0,7 365 1 432 1,2 269 1,4 234 H×nh 3.25 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ®Õn ®é tr­¬ng cña vËt liÖu Tõ kÕt qu¶ ë b¶ng 3.7 vµ h×nh 3.25, cho thÊy khi hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng t¨ng th× ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm còng t¨ng. Nh­ng ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm chØ t¨ng tíi mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh sau ®ã l¹i gi¶m xuèng. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch: khi t¨ng hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng th× sè gèc tù do t¹o thµnh sÏ t¨ng lªn, sè trung t©m ho¹t ®éng còng t¨ng dÉn tíi tèc ®é ph¶n øng chung t¨ng lªn. Tuy nhiªn, khi hµm l­îng chÊt kh¬i mµo t¨ng qu¸ cao sÏ lµm cho sè gèc tù do t¹o thµnh còng ph©n hñy nhanh h¬n, t¨ng tèc ®é ng¾t m¹ch cña ph¶n øng, dÉn ®Õn träng l­îng ph©n tö cña s¶n phÈm gi¶m do ®ã ®é tr­¬ng gi¶m. Tõ kÕt qu¶ trªn chóng t«i lùa chän hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng lµ 1% so víi tæng l­îng monome ®Ó thùc hiÖn c¸c kh¶o s¸t tiÕp theo. 3.4.2 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt ®an l­íi tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm KÕt qu¶ nghiªn cøu kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña chÊt ®an l­íi tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.8 vµ h×nh 3.26, ph¶n øng ®­îc tiÕn hµnh ë 700C trong 2 giê, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng lµ 1%, møc ®é trung hoµ axit acrylic lµ 75%, tû lÖ mol AM/AA lµ 0,5, hµm l­îng chÊt ®an l­íi thay ®æi tõ 0,2 ¸ 1%. B¶ng 3.8 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt ®an l­íi tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm Hµm l­îng chÊt ®an l­íi, % §é tr­¬ng, g/g 0,2 432 0,4 214 0,6 123 0,8 106 1,0 95 H×nh 3.26 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt ®an l­íi tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm Tõ kÕt qu¶ trong b¶ng 3.8 vµ h×nh 3.26, cho thÊy ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm gi¶m khi hµm l­îng chÊt ®an l­íi t¨ng tõ 0,2 ¸ 1%. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau: víi hµm l­îng chÊt t¹o l­íi nhá t¹o cho s¶n phÈm cã sè liªn kÕt ngang gi÷a c¸c m¹ch copolyme thÊp, c¸c ph©n tö n­íc cã thÓ dÔ dµng khuÕch t¸n vµo trong copolyme vµ ®Èy c¸c m¹ch mÒm dÎo ra xa nhau, nªn s¶n phÈm thu ®­îc cã ®é tr­¬ng cao. Khi l­îng chÊt ®an l­íi t¨ng lªn sÏ lµm cho c¸c m¹ch copolyme ®­îc ®an l­íi chÆt chÏ h¬n, lµm gi¶m kho¶ng kh«ng gian chøa n­íc cña s¶n phÈm, dÉn ®Õn ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm gi¶m. §Ó thuËn lîi cho viÖc nghiªn cøu kh¶o s¸t tiÕp theo, chóng t«i chän tû lÖ chÊt ®an l­íi lµ 0,2% so víi tæng monome cã trong dung dÞch. 3.4.3 - ¶nh h­ëng cña tû lÖ mol gi÷a hai cÊu tö acrylamit vµ axit acrylic KÕt qu¶ nghiªn cøu kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña tû lÖ mol gi÷a c¸c cÊu tö tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm ®­îc nªu ra ë b¶ng 3.9 vµ h×nh 3.27, ph¶n øng ®­îc tiÕn hµnh ë 700C trong 2 giê, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng lµ 1%, møc ®é trung hoµ axit acrylic lµ 75%, hµm l­îng chÊt ®an l­íi 0,2 %. Tû lÖ mol gi÷a acrylamit/ axit acrylic (AM/AA) thay ®æi tõ 0,2; 0,3; 0,5; 0,7 vµ 0,9. KÕt qu¶ ®­îc nªu ë b¶ng 3.8 vµ h×nh 3.28: B¶ng 3.9 - ¶nh h­ëng cña tû lÖ mol gi÷a c¸c cÊu tö tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm Tû lÖ mol AM/AA §é tr­¬ng, g/g 0,2 274 0,3 328 0,5 432 0,7 311 0,9 289 H×nh 3.27 - ¶nh h­ëng cña tû lÖ mol AM/AA tíi ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn, cho thÊy ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm t¨ng khi tû lÖ mol gi÷a acrylamit/axit acrylic t¨ng tõ 0,2 - 0,5 sau ®ã l¹i gi¶m khi mµ tû lÖ mol gi÷a hai cÊu tö l¹i t¨ng. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch: Khi tû lÖ sè mol cña AM/AA t¨ng tõ 0,2 - 0,5 tøc lµ t¨ng nhãm ­a n­íc (CONH) trong m¹ch copolyme dÉn ®Õn kh¶ n¨ng gi÷ n­íc t¨ng dÉn tíi ®é tr­¬ng cña copolyme t¨ng. Nh­ng nÕu tiÕp tôc t¨ng AM th× lùc t­¬ng t¸c gi÷a c¸c m¹ch polyme th«ng qua liªn kÕt cÇu hydro t¨ng, chÝnh ®iÒu nµy dÉn tíi sè liªn kÕt ngang trong m¹ch copolyme t¨ng lµm gi¶m kh«ng gian chøa n­íc cña s¶n phÈm, dÉn ®Õn ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm gi¶m. Khi trong cÊu tróc cña vËt liÖu thu ®­îc tån t¹i c¶ ba nhãm ­a n­íc lµ - COO-, - COONa, - CONH víi mét tû lÖ thÝch hîp, nã cã t¸c dông lµm gi¶m ¶nh h­ëng gi÷a c¸c ion vµ dÉn tíi kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc cña vËt liÖu t¨ng [27]. Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®­îc chóng t«i ®· lùa chän tû lÖ AM/AA tèi ­u lµ 0,5 ®Ó tiÕn hµnh c¸c nghiªn cøu kh¶o s¸t tiÕp theo. 3.5 - KÕt qu¶ kh¶o s¸t qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp cña acrylamit vµ axit acrylic víi sù cã mÆt cña nanoclay h÷u c¬. 3.5.1 - KÕt qu¶ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng nanoclay ®Õn kh¶ n¨ng tr­¬ng cña s¶n phÈm Tõ kÕt qu¶ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè nh­: tû lÖ mol AM/AA, hµm l­îng chÊt ®an l­íi, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng ®Õn tÝnh chÊt cña s¶n phÈm ë phÇn trªn, chóng t«i ®· chän ®­îc tû lÖ tèi ­u: AM/AA = 0,5, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ph¶n øng 1%, hµm l­îng chÊt ®an l­íi lµ 0,2%. Ph¶n øng tiÕn hµnh ë 700C trong 2 giê. Chóng t«i tiÕn hµnh ph¶n øng ®ång trïng hîp gi÷a c¸c cÊu tö víi sù cã mÆt cña nanoclay h÷u c¬ víi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ thay ®æi tõ 0%, - 5% so víi l­îng monome cã trong dung dÞch. KÕt qu¶ ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.10 vµ h×nh 3.28 sau: B¶ng 3.10 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ tíi ®é tr­¬ng Hµm l­îng nanoclay h÷u c¬, % §é tr­¬ng, g/g 0 432 1 522 2 545 3 416 4 363 5 275 H×nh 3.28 - ¶nh h­ëng cña hµm l­îng nanoclay ®Õn ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm Tõ kÕt qu¶ trªn cho thÊy ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm t¨ng khi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ t¨ng tõ 0 - 2%, sau ®ã l¹i gi¶m khi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ tiÕp tôc t¨ng. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau: Trong clay cã chøa c¸c nhãm chøc OH trªn bÒ mÆt, c¸c nhãm nµy cã thÓ t­¬ng t¸c víi c¸c nhãm chøc COO- cña polyme t¹o thµnh c¸c liÖn kÕt trong m¹ng l­íi cña vËt liÖu. ë ®©y clay ®ãng vai trß gÇn gièng nh­ t¸c nh©n t¹o liªn kÕt ngang. Víi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ thÊp (1 - 2%) th× nanoclay h÷u c¬ dÔ dµng ph©n t¸n vµo trong polyme, lµm cho m¹ch polyme mÒm dÎo vµ d·n réng ra, dÉn ®Õn ®é tr­¬ng cña polyme t¨ng. Nh­ng khi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ t¨ng lªn th× lùc t­¬ng t¸c gi÷a polyme vµ nanoclay h÷u c¬ t¨ng dÉn tíi mËt ®é liªn kÕt ngang cña polyme t¨ng lªn dÉn ®Õn lµm gi¶m kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc cña vËt liÖu. 3.5.2 - KÕt qu¶ kh¶o s¸t ®é tr­¬ng cña s¶n phÈm trong c¸c dung dÞch muèi cã nång ®é kh¸c nhau §Ó tiÕn hµnh nghiªn cøu kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp thô cña s¶n phÈm ®èi víi c¸c dung dÞch muèi cã nång ®é kh¸c nhau, chóng t«i tiÕn hµnh lùa chän hai s¶n phÈm cã vµ kh«ng cã nanoclay h÷u c¬ cã kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc cÊt cao nhÊt ®Ó so s¸nh. KÕt qu¶ ®­îc tr×nh bµy trong b¶ng 3.11 vµ h×nh 3.29, 3.30 d­íi ®©y. B¶ng 3.11 - §é tr­¬ng cña vËt liÖu víi c¸c dung dÞch muèi cã nång ®é kh¸c nhau §é tr­¬ng, g/g PAAM PAAM2 Nång ®é, % Dung dÞch 0,3 0,5 0,7 0,9 0,3 0,5 0,7 0,9 NaCl 71 53 45 39 88 65 52 44 CaCl2 15 8 7 6 31 18 15 9 FeCl3 19 11 5 3 42 22 13 7 Ghi chó: PAAM: Poly(acrylamit - co - axit acrylic ) PAAM2: Poly(acrylamit - co - axit acrylic ) chøa 2% naoclay h÷u c¬. ¨ NaCl ▲FeCl3 ■ CaCl2 H×nh 3.29 - §é tr­¬ng cña PAAM trong c¸c dung dÞch muèi cã nång ®é kh¸c nhau H×nh 3.30 - §é tr­¬ng cña PAAM2 trong c¸c dung dÞch muèi cã nång ®é kh¸c nhau ¨ NaCl ▲FeCl3 ■ CaCl2 Tõ kÕt qu¶ thu ®­îc cho thÊy ®é tr­¬ng cña PAAM vµ PAAM2 gi¶m khi nång ®é ion trong c¸c dung dÞch muèi t¨ng (Na+, Ca2+, Fe3+). §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ do sù gi¶m chªnh lÖnh ¸p suÊt thÈm thÊu gi÷a gel víi dung dÞch bªn ngoµi. Tõ c¸c ®å thÞ trªn cho thÊy kh¶ n¨ng hÊp thô cña c¶ hai s¶n phÈm trong c¸c dung dÞch muèi kh¸c nhau lµ kh¸c nhau. Kh¶ n¨ng hÊp thô trong dung dÞch NaCl cao h¬n so víi hai dung dÞch CaCl2 vµ FeCl3 nguyªn nh©n lµ do kh¶ n¨ng t¹o phøc cña c¸c cation Ca2+, Fe3+ víi nhãm cacboxylate cña vËt liÖu kÕt qu¶ lµ lµm t¨ng mËt ®é ®an l­íi cña hydrogel dÉn tíi ®é tr­¬ng gi¶m[15,21]. KÕt qu¶ cho thÊy ®é tr­¬ng cña PAAM2 trong c¸c dung dÞch muèi cao h¬n cña PAAM. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ hµm l­îng nhãm chøc COOH cña vËt liÖu PAAM2 Ýt h¬n so víi PAAM lµ do nhãm chøc nµy ®· t­¬ng t¸c víi c¸c nhãm chøc OH cã trong cÊu tróc clay trong qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. DÉn ®Õn kh¶ n¨ng t¹o phøc cña vËt liÖu PAAM2 víi c¸c ion trªn Ýt h¬n so víi vËt liÖu PAAM. 3.5.3 - KÕt qu¶ nghiªn cøu cÊu tróc cña poly(acrylamit - co - acrylic acid) clay nanocomposit b»ng phæ hång ngo¹i. H×nh 3.31 - Phæ hång ngo¹i cña mÉu PAAM Phæ hång ngo¹i lµ ph­¬ng ph¸p nhanh nh¹y ®Ó cã thÓ nghiªn cøu cÊu tróc cña s¶n phÈm thu ®­îc. Chóng t«i tiÕn hµnh chôp phæ hång ngo¹i cña hai lo¹i s¶n phÈm PAAM vµ PAAM2. KÕt qu¶ ®­îc tr×nh bµy ë c¸c h×nh 3.31, 3.32 vµ ®­îc tæng hîp trong b¶ng 3.12. H×nh 3.32 - Phæ hång ngo¹i cña PAAM2 B¶ng 3.12 - TÇn sè dao ®éng ®Æc tr­ng cña hai lo¹i s¶n phÈm Sè sãng, cm-1 Dao ®éng MMT - h÷u c¬ PAAM PAAM2 nOH 3642 nOH nNH 3427 3220 3446 3261 3449 nCH 2934 2926 nCO 1674 1638 1661 dNH 1448 1450 dCH 1347 1366 1321 nSi-O 1034 1046 nAl-OH 920 gCH 883 832 nSi-O-Al 788 Tõ kÕt qu¶ trong b¶ng 3.12 cho thÊy, c¸c ®Ønh ®Æc tr­ng cho dao ®éng hãa trÞ cña c¸c nhãm chøc nh­: nNH, nCH, nCO, dNH ®Òu xuÊt hiÖn trong c¶ hai s¶n phÈm PAAM vµ PAAM2. Trong khi ®ã ë s¶n phÈm PAAM2 cßn xuÊt hiÖn thªm dao ®éng hãa trÞ nSi-O trong cÊu tróc bentonit. KÕt qu¶ ®o phæ hång ngo¹i cña vËt liÖu PAAM vµ PAAM2 ®· chøng tá ®­îc sù h×nh thµnh cña vËt liÖu nanocomposit tõ ph¶n øng ®ång trïng hîp gi÷a acrylamit vµ axit acrylic víi sù cã mÆt cña nanoclay h÷u c¬. 3.5.4 - KÕt qu¶ nghiªn cøu cÊu tróc vËt liÖu b»ng nhiÔu x¹ tia X Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X ®­îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ c¸c thay ®æi vÒ cÊu tróc vËt liÖu trong qu¸ tr×nh tæng hîp vËt liÖu nano composit. Chóng t«i tiÕn hµnh lùa chän c¸c mÉu cã kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc tiªu biÓu vµ mÉu nanoclay ®· chÌn 20% acrylamit ®Ó ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X. Trªn gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu nanoclay h÷u c¬ ta thÊy ë gãc quay 2q = 4 - 60, kho¶ng c¸ch d001 ®Æc tr­ng cho gi¸ trÞ d·n c¸ch líp tinh thÓ lµ 15,063 A0. Cßn trªn gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña c¸c mÉu cã chøa 2%, 5% nanoclay h÷u c¬ th× d·n c¸ch líp (d001) lÇn l­ît lµ 19,983 A0 vµ 20,912 A0. §iÒu nµy cho thÊy m¹ch copolyme ®· ®­îc xÕp ®a líp trong kho¶ng gi÷a c¸c líp MMT cña clay. §iÒu nµy sÏ ®­îc kh¼ng ®Þng thªm b»ng viÖc nghiªn cøu h×nh th¸i häc cña vËt liÖu ë phÇn sau. H×nh 3.33 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu clay chÌn 20% acrylamit H×nh 3.34 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu PAAM2 H×nh 3.35 - Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu PAAM5 3.5.5 - KÕt qu¶ nghiªn cøu h×nh th¸i häc cña PAAM vµ PAAM2 Mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu cÊu tróc bÒ mÆt cña vËt liÖu nanocomposit ®Ó x¸c ®Þnh ®é lín cña c¸c h¹t trong cÊu tróc nano b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö cã ®é ph©n gi¶i cao nh­ kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM). Tõ h×nh ¶nh SEM cña mÉu PAAM ta thÊy mÉu cã cÊu tróc khèi mÞn t­¬ng ®èi chÆt sÝt vµ kh«ng thÊy xuÊt hiÖn c¸c lç xèp. Trong khi ®ã ë mÉu PAAM2 cã xuÊt hiÖn c¸c lç xèp cã kÝch th­íc cì micro vµ cÊu tróc c¸c h¹t MMT cã d¹ng tÊm xÕp líp, ®­îc d·n réng ra vµ c¸c h¹t MMT - h÷u c¬ ph©n t¸n ®Òu trong nÒn polyme. §iÒu nµy lµm cho kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc cña mÉu PAAM2 cao h¬n cña mÉu PAAM. Vµ còng phï hîp víi kÕt qu¶ thùc nghiÖm thu ®­îc. D­íi ®©y lµ h×nh ¶nh SEM cña hai s¶n phÈm PAAM vµ PAAM2. H×nh 3.37 - ¶nh SEM cña mÉu PAAM2 H×nh 3.36 - ¶nh SEM cña PAAM 3.5.6 - KÕt qu¶ ph©n tÝch ®é bÒn nhiÖt cña PAAM vµ PAAM2 §é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt TGA. Trong qu¸ tr×nh nung nãng vËt liÖu, cÊu tróc PAAM vµ PAAM2 thay ®æi. Nh÷ng thay ®æi nµy kÌm theo qu¸ tr×nh thu nhiÖt hay to¶ nhiÖt. D­íi ®©y lµ gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña PAAM µ PAAM2. H×nh3.38 - Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖ mÉu PAAM H×nh3.39 - Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu PAAM2 Trong gi¶n ®å TGA cña mÉu PAAM ta thÊy ë nhiÖt ®é 1770C x¶y ra qu¸ tr×nh t¸ch n­íc víi tæn hao khèi l­îng lµ 17,84%. T¹i nhiÖt ®é 3490C PAAM b¾t ®Çu ph©n huû, víi tæn hao khèi l­îng lµ 51,93%. Qu¸ tr×nh ph©n hñy PAAM diÔn ra tõ tõ, kh«ng cã ®ét biÕn nµo trªn ®­êng cong TGA. §iÒu nµy cho thÊy PAAM kh«ng bÞ ch¸y hay x¶y ra ®ét biÕn nµo kh¸c. Cßn víi mÉu PAAM2 khi ®­îc tæng hîp ra cho thÊy cã nh÷ng thay ®æi ®¸ng kÓ trong cÊu tróc qua viÖc ph©n tÝch nhiÔu tia X, IR, SEM. Víi sù cã mÆt cña nanoclay h÷u c¬ cho phÐp copolyme xen lÊp vµo kho¶ng gi÷a c¸c líp sÐt vµ cã thÓ dÉn tíi thay ®æi ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu. KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt chØ ra rÊt râ ®iÒu ®ã. Trªn gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña mÉu PAAM2 ta thÊy ë nhiÖt ®é 1160C lµ qu¸ tr×nh t¸ch n­íc, víi tæn hao khèi l­îng lµ 12,43%, sau ®ã qu¸ tr×nh ph©n hñy b¾t ®Çu x¶y ra ë nhiÖt ®é 4300C vµ ®Õn 5770C th× ph©n hñy hoµn toµn víi tæn hao khæi l­îng ë giai ®o¹n nµy lµ 54,65%. Qu¸ tr×nh ph©n huû PAAM2 diÔn ra kh«ng tõ tõ mµ trªn ®­êng cong TGA cã nh÷ng ®o¹n “gÊp khóc”. §iÒu nµy cã thÓ lý gi¶i lµ khi cã mÆt nanoclay h÷u c¬ kh¶ n¨ng bÒn nhiÖt cña vËt liÖu t¨ng lªn lµ do nanoclay cã t¸c dông b¶o vÖ, ng¨n c¶n sù khuÕch t¸n «xy vµo tiÕp cËn víi m¹ch copolyme. MÆt kh¸c víi kÝch th­íc hÑp gi÷a c¸c líp clay còng h¹n chÕ sù dÉn nhiÖt lµm ph©n hñy, ®øt g·y sím cña m¹ch copolyme. T¸c dông chung lµ lµm t¨ng kh¶ n¨ng ®¸ng kÓ ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu tæng hîp ®­îc. Tãm l¹i chØ víi mét l­îng nhá nanoclay h÷u c¬ (2%) kh«ng nh÷ng lµm t¨ng kh¶ n¨ng hÊp thô n­íc cña vËt liÖu mµ cßn c¶i thiÖn ®¸ng kÓ ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu. §iÒu nµy ®· kh¼ng ®Þnh tÝnh ­u viÖt cña vËt liÖu nanocomposit. 3.6 - KÕt qu¶ nghiªn cøu kh¶o s¸t mét sè tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ polyacrylamit. Polyacrylamit lµ mét polyme ph©n cùc dÔ hoµ tan trong n­íc vµ cã rÊt nhiÒu øng dông trong thùc tÕ. Trong khu«n khæ cña kho¸ luËn chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu øng dông cña polyacrylamit trong viÖc t¹o mµng phñ. §©y lµ mét h­íng nghiªn cøu míi. Víi lîi thÕ lµ mét polyme ph©n cùc dÔ hoµ tan trong n­íc lµ dung m«i rÎ tiÒn, phæ biÕn vµ kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr­êng. Nh­ng h¹n chÕ cña vËt liÖu nµy chÝnh lµ kh¶ n¨ng dÔ bÞ ph©n hñy khi tiÕp xóc víi m«i tr­êng n­íc vµ mµng phñ cã tÝnh n¨ng c¬ lý kh«ng cao. Víi môc ®Ých nh»m n©ng cao tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ. Chóng tèi tiÕn hµnh nghiªn cøu chÕ t¹o mµng víi sù gia c­êng cña nanoclay víi c¸c tû lÖ thay ®æi 0%, 2%, 3%, 4% vµ 5%. KÕt qu¶ kh¶o s¸t mét sè tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng ®­îc tr×nh bµy d­íi b¶ng vµ h×nh sau: B¶ng 3.13 - Mét sè tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ polyacrylamit Nanoclay (%) §é b¸m dÝnh (%) §é bÒn uèn (mm) §é bÒn va ®Ëp (KG.cm) §é bÒn cµo x­íc (kg) 0 100 2 31 0.3 2 100 2 38 0.6 3 100 3 36.5 0.45 4 100 3 33 0.4 5 100 3 32 0.3 H×nh 3.40 - §­êng biÓu diÔn ®é bÒn va ®Ëp cña mµng víi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ H×nh 3.41 - §­êng biÓu diÔn ®é bÒn cµo x­íc cña mµng víi hµm l­îng nanoclay h÷u c¬ Tõ kÕt qu¶ thu ®­îc ta nhËn thÊy r»ng c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt ë mÉu cã hµm l­îng nanoclay lµ 2%. Sau ®ã l¹i gi¶m khi hµm l­îng nanoclay t¨ng lªn. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ khi hµm l­îng nanoclay 2% th× kh¶ n¨ng ph©n t¸n cña nanoclay vµo trong nÒn polyacrylamit lµ tèt nhÊt. Cßn khi hµm l­îng nanoclay t¨ng lªn th× mét l­îng nhÊt ®Þnh nanoclay kh«ng ph©n t¸n ®Òu vµo trong nÒn polyacrylamit mµ chóng khuÕch t¸n vµo trong nÒn theo ph­¬ng ph¸p trén hîp composit th«ng th­êng. ChÝnh v× vËy mµ c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ thay ®æi. Trªn c¬ së lùa chän mÉu cã c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý tèt nhÊt trong c¸c mÉu polyacrylamit clay nanocomposit chÕ t¹o ®­îc (mÉu chøa 2% MMT - h÷u c¬), chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu cÊu tróc vËt liÖu b»ng ph­¬nng ph¸p SEM kÕt qu¶ thu ®­îc ë c¸c h×nh sau: H×nh 3.43- ¶nh SEM cña mÉu polyacrylamit/clay nanocompossit H×nh 3.42- ¶nh SEM cña mÉu polyacrylamit Qua c¸c h×nh ¶nh SEM, ta thÊy ë mÉu polyacrylamit kh«ng cã chøa MMT - h÷u c¬ cã cÊu tróc khèi vµ t­¬ng ®èi chÆt xÝt, kh«ng thÊy xuÊt hiÖn c¸c h¹t d¹ng tÊm xÕp líp. Cßn víi mÉu polyacrylamit clay nanocomposit th× c¸c h¹t nanoclay h÷u c¬ ph©n t¸n vµo trong polyacrylamit kh¸ ®ång ®Òu. §iÒu nµy ®· chøng minh tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng polyacrylamit clay nanocomposit t¨ng ®¸ng kÓ so víi mµng polyacrylamit kh«ng cã ®én nanoclay. Tuy nhiªn mµng phñ trªn c¬ së polyacrylamit clay nanocomposit thu ®­îc cã ®é bÒn c¬ lý ch­a cao, vµ cßn nhiÒu h¹n chÕ khi sö dông lµm mµng b¶o vÖ trong thùc tiÔn. Xong b­íc ®Çu ®· gãp phÇn nghiªn cøu vµ kh¼ng ®Þnh tÝnh ­u viÖt cña vËt liÖu nanocomposit. KÕt luËn §Ò tµi: “ Nghiªn cøu qu¸ tr×nh trïng hîp acrylamit vµ axit acrylic trong líp nanoclay” ®· nghiªn cøu chÕ t¹o ®­îc vËt liÖu nanocomposit. §©y lµ mét ®Ò tµi ®i theo h­íng nghiªn cøu míi ®ã lµ c«ng nghÖ nano vµ vËt liÖu nanocomposit. Sau mét thêi gian nghiªn cøu, chóng t«i ®· thu ®­îc mét sè kÕt qu¶ sau: - §· nghiªn cøu t×m ra tû lÖ vµ nhiÖt ®é tèi ­u ®Õn kh¶ n¨ng chÌn cña acrylamit vµo gi÷a c¸c líp MMT lµ 20% vµ ë 400C. - §· tæng hîp ®­îc vËt liÖu polyacrylamit clay nanocomposit bëi ph¶n øng trïng hîp cation monome acrylamit xen trong kho¶ng gi÷a hai líp MMT h÷u c¬. - §· kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nanoclay ®Õn tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng phñ polyacrylamit. Víi tû lÖ 2% nanoclay h÷u c¬ c¸c chØ tiªu c¬ lý cña mµng phñ nanocomposit ®Òu ®­îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ so víi mµng phñ kh«ng cã nanoclay h÷u c¬. - §· tæng hîp ®­îc vËt liÖu siªu hÊp thô n­íc trªn c¬ së ph¶n øng ®ång trïng hîp cña acrylamit vµ axit acrylic cã vµ kh«ng cã MMT h÷u c¬. §é tr­¬ng cña PAAM ®¹t 432g/g ®èi víi n­íc cÊt cßn víi dung dÞch NaCl 0,9%, CaCl2 0,9% vµ FeCl3 0,9% lÇn l­ît lµ 39g/g, 6 g/g, 3 g/g. Cßn cña PAAM2 trong n­íc cÊt, NaCl 0,9%, CaCl2 0,9% vµ FeCl3 0,9% lÇn l­ît lµ 545 g/g, 44 g/g, 9g/g, 7g/g. Tµi liÖu tham kh¶o Tµi liÖu tiÕng viÖt [1]. NguyÔn ViÖt B¾c vµ ctv.(2009), Nghiªn cøu chÕ t¹o polyme dÉn trªn nÒn nanoclay, B¸o c¸o tæng kÕt Khoa häc kü thuËt, ViÖn Hãa häc - C«ng nghÖ Qu©n sù. [2]. L­u V¨n B«i (2008), Nghiªn cøu chÕ t¹o vµ øng dông polyacrylamit lµm vËt liÖu chèng ®ãng cÆn cho c¸c nåi h¬i, B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc vµ c«ng nghÖ cÊp thµnh phè, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. [3]. Ng« Duy C­êng (2004), Hãa häc c¸c hîp chÊt cao ph©n tö, NXB §¹i häc Quèc gia, Hµ Néi. [4]. Ng« Duy C­êng (2008), Nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu polyme cã cÊu tróc nano, B¸o c¸o ®Þnh kú kÕt qu¶ ®Ò tµi, Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ, [5]. NguyÔn V¨n Kh«i (2007), Polyme ­a n­íc hãa häc vµ øng dông, NXB Khoa häc Tù nhiªn vµ C«ng nghÖ Hµ Néi, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. [6]. NguyÔn §øc NghÜa (2007), Hãa häc nano c«ng nghÖ nÒn vµ vËt liÖu nguån, NXB Khoa häc Tù nhiªn vµ C«ng nghÖ, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. [7]. NguyÔn §øc NghÜa (2009), Polyme chøc n¨ng vµ vËt liÖu lai cÊu tróc nano, NXB Khoa häc Tù nhiªn vµ C«ng nghÖ Hµ Néi, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. [8]. Ph¹m C«ng Ng÷ (2007), Nghiªn cøu, chÕ t¹o polyacrylamit clay nanocomposit vµ øng dông t¹o mµng phñ, LuËn v¨n tèt nghiÖp ®¹i häc, §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. [9]. NguyÔn Thanh Tïng (2003), Nghiªn cøu ph¶n øng ®ång trïng hîp axit acrylic vµ dÉn xuÊt trong sù cã mÆt cña chÊt t¹o l­íi, LuËn v¨n th¹c sü khoa häc hãa häc, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. [10]. NguyÔn §×nh TriÖu (2001), C¸c ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch vËt lÝ vµ hãa lÝ, NXB Khoa häc KÜ thuËt. [11]. Qu¸ch §¨ng TriÒu vµ ctv. (2003), Nghiªn cøu chÕ t¹o vµ øng dông vËt liÖu nano polyme - composit, B¸o c¸o tæng kÕt Khoa häc vµ Kü thuËt, Trung t©m Khoa häc tù nhiªn & C«ng nghÖ Quèc gia, TiÕng Anh [12]. [13]. [14]. P. M. Ajayan, L.S. Schadler, P.V. Braun, (2003), Nanocomposite Science and Technology, J. Wiley - VCH, Weinhein, 230p. [15]. An Li, Aiqin Wang, (2005), “Synth. And properties of clay - bases superaborbent composite”, Eur. Polym. J., Vol.41, pp. 1630 - 1637. [16]. Barvenik F. W., (1994), Polyacrylamide characteristics related to soil applications, Soil Sci. , Vol. 158, pp. 235 - 243. [17]. Bharat Bhushan et al., (2004), Hanbook of Nanotechnology, Springer, NY, 1258p. [18]. Bouranis D. L., Theodoropoulus A. G. and Drossopoulus J. B., (1995), Designing synthetic polymers as soil conditioner, Communications in Soil Science and Plant Analysis, Vol. 26, p. 1455 - 1480. [19]. Daniel Schmidt et al., (2002), “New advances in polymer/layered silicate nanocomposites”, Current Opinion in solid state and Materials Science, Vol. 6, pp. 205 - 212. [20]. Elton N. Kaufmann, “Characterization of materials”, J. Wiley - Interscience, Vol. 1, 1413p. [21]. Francisca Santiago et al., (2007), “Preparation of composites and nanocomposites bases on bentonite and poly(sodium acrylate). Effect of amount of bentonite on the swelling behaviour”, Eur. Polym. J., Vol. 43, pp. 1 - 9. [22]. Heitz C., Binana - Limbele W., Francois J., Biver C., (1999), “Absorption and desorption of Chromium ions by Poly(acrylic acid) gels”, Journal of Applied Polymer Science, Vol 72, pp. 455 - 466. [23]. Hua Zou et al., (2008), Polymer/Silica Nanocomposites: Preparation, Characterization, Properties, and Applications, Chem. Rev., Vol. 108, p. 3893 - 3957. [24]. Ignacio Rintoul, Chritine Wandrey, (2005), “Polymerization of ionic monomers in polar solvents: kinetics and mechan. Of the free radial copolymerization of acrylamide/acrylic acid”, Polym., Vol. 46, p. 4525 - 4532. [25]. Jamal Aalaie et al., (2008), “Effect of montmorillonite on gelation and swelling behavior of sulfonated polyacrylamide nanocomposite hydrogels in electrolyte solutions”, Eur. Polym. J., Vol. 44, p. 2024 - 2031. [26]. James E. Mark, (1998), Polyme data Handbook, Oxford University Press, 1102p. [27]. Ji Zhang et al., (2007), “Preparation and properties of polyacrylate/bentonite superbsorbent hybrid via intercal. Polymerization”, Materials Letter, Vol. 61, pp. 316 - 320. [28]. Junzhong Wang et al. (2004), “Preparation of polyacrylamide and gamma - zirconium phosphate nanocomposites by intercalative polymerization”, Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 11, p. 301 - 306. [29]. Kazutoshi Haraguchi, (2007), “Nanocomposite hydrogels”, Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol. 11, pp. 47 - 54. [30]. Kun Xu et al., (2007), “Study on the synthesis and performance of hydrogels with ionic monomers and montmorillonite”, Appl. Clay science, Vol. 38, pp. 139 - 145. [31]. László Janovák, (2009), “Swelling properties of copolymer hydrogels in the presence of montmorillonite and alkylammonium montmorillonite”, Applied Clay Science, Vol. 43, p. 260 - 270. [32]. W. Li et al., (2002), “Synthesis and characterisation of a polyacrylamide - polyacrylic acid copolymer hydrogel for environmental analysis of Cu and Cd”, Reactive & Functional Polymers, Vol. 52, pp. 31 - 41. [33]. Lucilene Betega de Paiva et al., (2008), “Organoclays: Properties, preparation and applications”, Applied Clay Science, Vol. 42, pp. 8 - 24. [34]. J. Madejova, (2003), “FTIR techniques in clay mineral studies”, Vibrational Spectroscopy, Vol. 31, pp. 1 - 10. [35]. Makoto Ogawa et al., (1992), “Solid - state intercalation of acrylamide into smectites and Na - taeniolite”, Appl. Clay Science, Vol.7, p. 291 - 302. [36]. Michael Alexandre, Philippe Dubois, (2000), “Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials Science and Engineering, Vol. 28, p. 1 - 63. [37]. Mohammad J. Zohuriaan - Mehr* and Kourosh Kabiri, (2008), “Superabsorbent polymer materials”, Iranian Polym. Journal, Vol. 17, pp. 451 - 477. [38]. D. R. Paul and L.M. Robeson, (2008), “ Polymer nanotechnology: Nanocomposites”, Polymer, Vol.49, pp. 3187 - 3204. [39]. S. Pavlidou, (2008), ” A review on polymer - layered silicate nanocomposites”, Progress in Polymer Science, Vol. 33, pp. 1119 - 1198. [40]. Peng Li, (2008), “Novel PAAm/Laponite clay nanocomposite hydrogels with improved cationic dye adsorption behavior” , Composites: Part B, Vol. 39, pp. 756 - 763. [41]. F. Rodrigue and R. D. Givey, (1956), Polymerization of acrylamite with persulfate - metabisufate initiator, US. Patent 3853802. [42]. Scott R. A. and Peppas N.A, (2007), “ Kinetic study of acrylic acid sodium polymerization”, Aiche Journal, Vol. 43, pp. 135 - 144. [43]. Suprakas Sinha Ray et al, (2003), “Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing”, Prog. Polym. Sci., Vol. 28, pp. 1539 - 1641. [44]. Yian Zheng et al., (2007), “Study on superabsorbent composite XVI. Synthesis, characterization and swelling behaviors of poly(sodium acrylate)/vermiculite superabsorbent composites”, European Polymer Journal, Vol. 43, pp. 1691-1698. [45]. Thomas W.M., (1067), Encyclopedia of polymer science and technology, Vol. 1, p. 177 - 226. [46]. S.C. Tjong, (2006), “Structural and mechanical properties of polymer nanocomposites”, Materials Science and Engineering R, Vol. 53, pp. 73 - 197. [47]. Wan T. et al., (2008), “Preparation of poly(AA-AM) water superabsorbent by inverse microemulsion polymerization”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 110, p. 3859 - 3864. [48]. Youjun Deng et al., (2006), “Bonding between polyacrylamide and smectite”, Colloids and Surface A: Physicochem. Eng. Aspects, Vol. 281, pp. 82 - 91. [49]. Deyu Gao & Robert B. Heimann, (1993), “Structure and mechanical properties of superabsorbent poly(acrylamide) - Montmorillonite composite hydrogels”, Polym. Gels and Networks, Vol. 1, pp. 225 - 246. [50]. Zhiqi Shen et al., (2002), “Comparison of solutionc intercalation and melt intercalation of polymer - clay nanocomposites”, Polymer, 43, pp. 4251 - 4260. [51]. Zhaohui Tong (2007), Water-based suspension of Polymer Nanoclay Composite Prepared via Miniemulsion Polymerization, School of Chemical and Biomolecular Engineering Georgia Institute of Technology. [52]. Dietrich B., Cheroro H., Kern V., (1971), Techniques of polymer syntheses and charaterization, Wiley - Interscience, New York.