Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua

TÓM TẮT

Trong nghiên cứu này, vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền polyvinyl

clorua (PVC) đã được chế tạo thành công bằng phương pháp trộn kín trên cơ sở

phối trộn PVC với các phụ gia chống cháy là nhôm hydroxit (ATH), kẽm borat (ZB)

và nanoclay. Ảnh hưởng của phụ gia chống cháy đến cấu trúc, tính chất cơ lý và

khả năng chống cháy của vật liệu PVC nanocompozit đã được khảo sát. Kết quả

khi đưa vào nền polyme PVC với hàm lượng 5% ATH, 5% ZB và 1,5% nanoclay thì

vật liệu PVC nanocompozit cho khả năng chống cháy cao (giá trị LOI đạt 31,2%)

và tổng thời gian cháy (t1+t2) chỉ 1,2s. Các tính chất cơ lý như mô đun đàn hồi, độ

bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu đạt kết quả tốt, các giá trị lần lượt

là 34,5MPa, 27,1MPa và 295,0%.

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 1

Trang 1

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 2

Trang 2

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 3

Trang 3

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 4

Trang 4

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 5

Trang 5

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 6

Trang 6

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua trang 7

Trang 7

pdf 7 trang baonam 9760
Bạn đang xem tài liệu "Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua

Chế tạo và đánh giá tính chất của vật liệu Nanocompozit chống cháy trên nền Polyvinyl Clorua
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 115
CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT 
CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOZIT CHỐNG CHÁY 
TRÊN NỀN POLYVINYL CLORUA 
PREPARATION AND CHARATERIZATION OF FLAME RETARDANT NANOCOMPOSITE 
BASED ON POLYVINYL CHLORIDE 
Trương Công Doanh1, Vũ Minh Tân1, 
Hồ Thị Oanh2, Hắc Thị Nhung2, Hoàng Mai Hà2,* 
TÓM TẮT 
Trong nghiên cứu này, vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền polyvinyl 
clorua (PVC) đã được chế tạo thành công bằng phương pháp trộn kín trên cơ sở
phối trộn PVC với các phụ gia chống cháy là nhôm hydroxit (ATH), kẽm borat (ZB) 
và nanoclay. Ảnh hưởng của phụ gia chống cháy đến cấu trúc, tính chất cơ lý và 
khả năng chống cháy của vật liệu PVC nanocompozit đã được khảo sát. Kết quả
khi đưa vào nền polyme PVC với hàm lượng 5% ATH, 5% ZB và 1,5% nanoclay thì 
vật liệu PVC nanocompozit cho khả năng chống cháy cao (giá trị LOI đạt 31,2%) 
và tổng thời gian cháy (t1+t2) chỉ 1,2s. Các tính chất cơ lý như mô đun đàn hồi, độ
bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu đạt kết quả tốt, các giá trị lần lượt 
là 34,5MPa, 27,1MPa và 295,0%. 
Từ khóa: PVC, nanocompozit, ATH, ZB, nanoclay, chống cháy. 
ABSTRACT 
In this study, flame retardant polyvinyl chloride (PVC) nanocomposites were 
prepared successfully by melt blending in the internal mixer of PVC and 
conventional fire retardants (aluminum hydroxide (ATH), zinc borate (ZB), and 
nanoclay). The effect of flame retardant on the structure, mechanical, and fire-
resistant properties of PVC nanocomposites were investigated. The results showed 
that in the nanocomposite with 1.5 wt% nanoclay, 5 wt% ATH, and 5 wt% ZB, 
limiting oxygen index (LOI) reaches 31.2%, UL-94 V-0 rating was obtained (total 
time of burn was 1.2 seconds). Moreover, mechanical properties of PVC 
nanocomposite such as modulus of elasticity, tensile strength, and elongation at 
break achieved good results, respectively 34.5MPa, 27.1MPa, and 295.0%. 
Keywords: PVC, nanocompozit, ATH, ZB, nanoclay, flame-retardant. 
1Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
2Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
*Email: hoangmaiha@ich.vast.vn 
Ngày nhận bài: 20/02/2021 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 05/4/2021 
Ngày chấp nhận đăng: 25/4/2021 
1. MỞ ĐẦU 
Polyvinyl clorua (PVC) là một trong những vật liệu được 
tổng hợp nhân tạo sớm nhất và có lịch sử dài nhất trong sản 
xuất công nghiệp [1]. Đây là một polyme thương mại rất 
quan trọng và được ứng dụng để chế tạo nhiều loại sản 
phẩm khác nhau [2]. Với hàm lượng clo cao (chiếm 57% 
trọng lượng) nên PVC có khả năng chống cháy tốt [3]. Tuy 
nhiên, các vật liệu PVC compozit ứng dụng trong thực tế hầu 
hết đều được bổ sung một lượng lớn các chất hóa dẻo để dễ 
gia công, sự có mặt của các chất hóa dẻo đã làm giảm khả 
năng chống cháy của PVC [4]. Ngoài ra, độ ổn định nhiệt 
thấp, dễ bị oxy hóa nhiệt dưới tác động của nhiệt độ cao và 
ánh sáng tử ngoại nên khả năng ứng dụng của PVC cũng bị 
hạn chế [5]. Do đó, các nhà khoa học trong nước và trên thế 
giới đã và đang nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu PVC khắc 
phục các nhược điểm trên nhằm nâng cao hơn nữa tiềm 
năng ứng dụng của PVC. Hiện nay, vật liệu PVC 
nanocompozit là loại vật liệu mới có những tính năng cơ lý, 
kỹ thuật cao, khả năng bền nhiệt và chống cháy tốt, có tính 
chất che chắn (barie) tốt [6]. Vật liệu PVC nanocompozit gồm 
pha nền là PVC và pha gia cường là các vật liệu chống cháy 
vô cơ có kích thước nano mét. Vật liệu lai hữu cơ - vô cơ này 
hứa hẹn tạo ra một hệ vật liệu mới đầy triển vọng làm sản 
phẩm chống cháy ứng dụng trong các ngành công nghiệp 
xây dựng. Hệ vật liệu tích hợp một cách tổng thể các lợi thế 
của polyme hữu cơ và vật liệu vô cơ. 
Trong số những vật liệu chống cháy vô cơ điển hình thì 
nhôm hydroxit (ATH) và kẽm borat (ZB) là những hợp chất 
chống cháy phi halogen được lựa chọn sử dụng nhiều và 
rộng rãi nhất bởi giá thành thấp, phổ biến, không độc hại 
và có tính tương hợp tốt với các pha nền polyme [7]. Các 
công trình nghiên cứu mới đây về vật liệu chống cháy PVC 
compozit cho thấy sự có mặt của ATH hay ZB trong quá 
trình cháy đã hạn chế phát sinh ra chất khí độc hại gây ăn 
mòn, giảm lượng khói và cho khả năng chống cháy tốt [8]. 
Tuy nhiên, các tính chất cơ lý của vật liệu PVC compozit bị 
suy giảm do phụ gia vô cơ phân bố không đồng đều trong 
nền polyme hữu cơ. Trong khi đó, nanoclay (đã biến tính) 
được biết đến là một phụ gia vô cơ chống cháy rất tốt. Các 
lớp phylosilicat có thể mở rộng, thậm chí bóc tách bởi các 
phân tử hữu cơ trong điều kiện thích hợp [9]. Hơn nữa, chỉ 
một lượng nhỏ nanoclay đưa vào nền polyme có thể nâng 
cao tính chất cơ lý, khả năng bền nhiệt, khả năng chống 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 2 (4/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 116
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
ch ...  và tổng thời gian cháy t1+t2 (s) cho mỗi mẫu sau 
các lần đốt mẫu theo chỉ tiêu UL94-V. Kết quả tính chất 
chống cháy của các mẫu vật liệu PVC compozit được thể 
hiện trong bảng 3. 
Bảng 3. Kết quả kiểm tra tính chất chống cháy của các mẫu PVC compozit 
TT Kí hiệu mẫu Mẫu 
Tổng thời 
gian cháy 
t1 + t2 (s) 
Đánh giá 
theo 
UL94-V 
LOI 
(%) 
Ghi chú 
1 PVC0 PVC 7,5 V-0 25,5 Không có giọt cháy rơi xuống, rất nhiều khói 
2 PVC1 5ATH/PVC 3,5 V-0 28,1 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, khói ít 
hơn 
3 PVC2 10ATH/PVC 1,9 V-0 30,0 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, ít khói 
4 PVC3 15ATH/PVC 0,5 V-0 32,0 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, ít khói 
5 PVC4 5ZB/PVC 3,8 V-0 27,8 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, giảm 
khói 
6 PVC5 10ZB/PVC 2,1 V-0 29,8 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, ít khói 
7 PVC6 15ZB/PVC 0,7 V-0 31,7 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, ít khói 
8 PVC7 5ATH/5ZB /PVC 1,7 V-0 30,3 
Không có giọt cháy rơi 
xuống, không có tàn 
than cháy dư, rất ít 
khói 
Kết quả thử nghiệm cháy cho thấy tất cả các mẫu đều tự 
tắt cháy sau cả hai lần mồi lửa, không có tàn than cháy dư, 
không có giọt cháy rơi xuống, do đó thời gian cháy t3 được 
bỏ qua. Đối với mẫu PVC0 ban đầu khi chưa có mặt phụ gia 
chống cháy thì tổng thời gian cháy (t1+t2) là 7,5s và có 
nhiều khói thoát ra từ quá trình cháy. Các mẫu compozit 
PVC1 đến PVC7 (có chứa chất độn vô cơ) cho kết quả tổng 
thời gian cháy (t1+t2) ngắn hơn nhiều so với hỗn hợp PVC 
ban đầu và lượng khói thoát ra cũng rất ít. Trong đó, mẫu 
compozit PVC7 (mẫu vật liệu có chứa đồng thời cả ATH và 
ZB) có tổng thời gian cháy (t1+t2) chỉ 1,7s. Việc đánh giá chỉ 
số LOI của các loại compozit PVC cho kết quả tương đồng 
với đánh giá khả năng chống cháy của chúng theo UL-94V. 
Có nghĩa là giá trị LOI của compozit PVC cũng đạt kết quả 
cao hơn so với giá trị LOI của hỗn hợp PVC bạn đầu. Giá trị 
LOI của mẫu PVC7 đạt 30,3% cao hơn các compozit chứa 
một thành phần chất chống cháy (PVC2 và PVC5) và cao 
hơn hẳn giá trị LOI của hỗn hợp PVC ban đầu tới 18,82%. 
Ngoài ra, kết quả đo chỉ số oxy giới hạn cũng cho thấy 
không có sự chênh lệch nhiều trong giá trị LOI giữa hai 
compozit chứa ATH hoặc ZB ở cùng hàm lượng. Như vậy có 
thể thấy rằng, bổ sung đồng thời ATH và ZB- là các hợp 
chất vô cơ, không cháy, có khả năng hấp thu nhiệt sẽ góp 
phần giảm khả năng cháy của tổ hợp PVC chứa chất hóa 
dẻo. Cơ chế chống cháy của chúng là khi tiếp xúc với 
nguồn nhiệt, ATH phân hủy thu nhiệt làm chậm quá trình 
nhiệt phân và giảm tốc độ cháy của polyme nền. Trong khi 
đó, vật liệu ZB (2ZnO.3B2O3.3.5H2O) sẽ giải phóng lượng 
nước kết tinh và hình thành một lớp phủ giống như thủy 
tinh (glasslike). Lượng nước kết tinh được giải phóng ra sẽ 
giúp pha loãng nồng độ oxy và các thành phần khí dễ cháy 
khác. Lớp phủ thủy tinh đóng vai trò là một chất cách nhiệt 
tốt, bảo vệ PVC khỏi nhiệt độ và oxy, đồng thời giảm lượng 
khí thoát ra từ sự phân hủy polyme. 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 119
Hình 3. Tính chất của các mẫu vật liệu PVC compozit 
(a) Mối tương quan giữa chỉ số oxy giới hạn LOI (i) và độ giãn dài khi đứt (ii), 
 (b) Mối tương quan giữa mô đun đàn hồi (iii) và độ bền kéo đứt (iv) 
Như vậy, kết quả khảo sát tính chất cơ lý và khả năng 
chống cháy của các mẫu vật liệu PVC compozit chỉ ra rằng, 
compozit PVC có tỉ lệ thành phần phụ gia chống cháy là 5% 
ATH + 5% ZB cho kết quả đạt cả hai tiêu chí: Vật liệu vừa có 
tính chất cơ lý tốt vừa cho khả năng chống cháy cao (hình 
3). Do vậy, compozit này tiếp tục được dùng để nghiên cứu 
chế tạo vật liệu nanocompozit trên nền PVC. 
3.2. Kết quả nghiên cứu chế tạo và đánh giá tính chất 
của vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền PVC 
3.2.1. Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu 
nanocompozit chống cháy trên nền PVC 
Khả năng chảy nhớt của vật liệu được phản ánh bởi sự 
thay đổi mômen xoắn trong quá trình trộn hợp nóng chảy 
hỗn hợp PVC và các vật liệu chống cháy. Sự biến đổi 
mômen xoắn của các mẫu vật liệu trên nền PVC được thể 
hiện trong hình 4. 
Hình 4. Giản đồ mômen xoắn của các mẫu vật liệu trên nền PVC 
Kết quả cho thấy, sau khi nạp hỗn hợp PVC vào buồng 
trộn thì mômen xoắn của vật liệu giảm theo thời gian trộn 
do PVC bị mềm và nóng chảy. Khi có mặt thêm các chất 
độn vô cơ là ATH, ZB và nanoclay thì mômen xoắn của 
compozit PVC7 (5ATH/5ZB/PVC) và nanocompzoit PVC10 
(1,5n-clay/5ATH/5ZB/PVC) tăng lên so với mômen xoắn của 
hỗn hợp PVC ban đầu. Có nghĩa là hỗn hợp PVC khó chảy 
nhớt hơn khi thêm các vật liệu chống cháy vô cơ. Cụ thể, 
trong quá trình trộn kín, ở nhiệt độ nóng chảy của PVC, các 
hợp chất vô cơ vẫn còn ở trạng thái rắn nên làm tăng ma 
sát nội của vật liệu PVC dẫn tới tăng mômen xoắn của hệ. 
Mẫu vật liệu PVC nanocompozit sau khi chế tạo cũng 
được phân tích cấu trúc bằng phổ FT-IR, kết quả thu được 
như trên hình 5. 
Hình 5. Phổ FT-IR của các mẫu vật liệu 
(i) PVC; (ii) 1,5n-clay/5ATH/5ZB/PVC; (iii) nanoclay 
Một số pic đặc trưng của nanoclay như: pic hấp thụ ở 
tần số 461cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng góc của 
liên kết Si-O-Si, pic 1043cm-1 đặc trưng cho liên kết Si-O và 
pic ở 3630 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm 
O-H tự do đều xuất hiện trên phổ FT-IR của PVC 
nanocompozit. Tuy nhiên, các pic này không thực sự rõ nét 
bởi hàm lượng nanoclay chứa trong mẫu nanocompozit ít 
hơn nhiều so với hàm lượng hỗn hợp PVC. Ngược lại thì các 
pic đặc trưng của PVC như: pic ở 1480cm-1 đặc trưng cho 
dao động CH2-Cl, pic ở 615cm-1 đặc trưng cho dao động C-
Cl và pic hấp thụ ở 1723cm-1 đặc trưng C=O của DOP thể 
hiện một cách rõ nét trên phổ hồng ngoại của mẫu vật liệu 
nanocompozit. Bên cạnh đó, phổ FT-IR của PVC 
nanocompozit cũng cho thấy sự có mặt hai phụ gia chống 
cháy ATH và ZB, cụ thể pic hấp thụ ở tần số 510cm-1 đặc 
trưng cho liên kết Al-O và pic hấp thụ ở tần số 457cm-1 đặc 
trưng cho liên kết Zn-O. 
3.2.2. Đánh giá khả năng chống cháy của vật liệu 
nanocompozit trên nền PVC 
Khả năng chống cháy của các vật liệu PVC nano 
compozit có chứa hàm lượng phụ gia nanoclay khác nhau 
đã được khảo sát. Kết quả kiểm tra tính chất chống cháy 
của nanocompozit theo UL94-V cho thấy các mẫu đều đạt 
V-0 và tổng thời gian cháy cũng rất ngắn (bảng 4). Đồng 
thời, các vật liệu nanocompozit này đạt chỉ số LOI cao hơn 
so với mẫu compozit PVC và hỗn hợp PVC ban đầu. Cụ thể, 
giá trị LOI của các mẫu nanocompozit 1,5n-clay/ 
5ATH/5ZB/PVC và 2n-clay/5ATH/5ZB/PVC lần lượt là 31,2% 
và 31,4%, tăng so với compozit PVC (LOI = 30,3%) và hỗn 
hợp PVC ban đầu (LOI = 25,5%). Nanoclay đã đóng vai trò là 
một chất chống cháy hoạt động pha rắn. Sự tương tác tốt 
của clay với PVC hình thành cấu trúc nano bóc tách có khả 
năng che chắn, hấp thụ nhiệt cho đại phân tử PVC, hạn chế 
sự thâm nhập của oxy không khí vào bên trong vật liệu. Do 
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0
5
10
15
20
25
30
 PVC
 5ATH/5ZB/PVC
 1,5n-clay/5ATH/5ZB/PVC
Thời gian trộn (phút)
M
ô
m
en
 x
o
ắn
(N
.m
)
Đ
ộ 
tr
uy
ền
qu
a 
(%
)
Số sóng (cm-1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
510
1478
3625
(iii)
(ii)
1480
3630
1718
457
1723
615
1043
461
(i)
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 2 (4/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 120
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
đó, nanoclay và các chất chống cháy ATH, ZB đã thể hiện 
hiệu quả hiệp đồng trong sự cải thiện khả năng chống cháy 
của hỗn hợp PVC chứa chất hóa dẻo. 
Bảng 4. Kết quả kiểm tra tính chất chống cháy của các mẫu vật liệu 
nanocompozit trên nền PVC 
STT 
Kí 
hiệu 
mẫu 
Mẫu 
 Tổng 
thời gian 
cháy 
t1+t2 (s) 
Đánh 
giá 
theo 
UL94-V 
LOI 
(%) 
Ghi chú 
1 PVC0 PVC 7,5 V-0 25,5 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, rất nhiều 
khói 
2 PVC7 5ATH/5ZB/PVC 1,7 V-0 30,3 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, không có 
tàn than cháy dư, 
rất ít khói 
3 PVC8 0,5n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 1,5 V-0 30,5 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, không có 
tàn than cháy dư, 
khói ngắn, ít khói 
4 PVC9 1n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 1,3 V-0 30,8 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, không có 
tàn than cháy dư, 
khói ngắn, ít khói 
5 PVC10 1,5n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 1,2 V-0 31,2 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, không có 
tàn than cháy dư, 
rất ít khói 
6 PVC11 2n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 1,0 V-0 31,4 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, không có 
tàn than cháy dư, 
khói ngắn, ít khói 
7 PVC12 2,5n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 0,8 V-0 31,5 
Không có giọt cháy 
rơi xuống, không có 
tàn than cháy dư, 
khói ngắn, ít khói 
3.2.3. Tính chất cơ lý của vật liệu nanocompozit chống 
cháy trên nền PVC 
Các tính chất cơ lý như mô đun đàn hồi, độ bền kéo đứt 
và độ dãn dài khi đứt của các vật liệu nanocompozit chống 
cháy trên nền PVC được thể hiện trong bảng 5. 
Hình 6. Ảnh TEM của các mẫu nanocompozit chứa 1,5% clay (a) và chứa 
2,5% clay (b) 
Sự có mặt của phụ gia nanoclay khi đưa vào nền PVC 
compozit đã cải thiện đáng kể các tính chất cơ lý của vật 
liệu. Hàm lượng nanoclay trong khoảng từ 1% đến 1,5% 
cho kết quả mô đun đàn hồi, độ bền đứt và độ dãn dài khi 
đứt của vật liệu nanocompozit tăng dần và đạt cực đại ở 
hàm lượng nanoclay 1,5%. 
Khi hàm lượng nanoclay tăng hơn 1,5% thì các tính chất 
cơ lý của PVC nanocompozit giảm. Điều này có nghĩa là, khi 
đưa lượng nhỏ nanoclay (từ 1 đến 1,5%), trong điều kiện 
gia công, các lớp clay đã bị bóc tách, phân tán tương đối 
đồng đều trong nền PVC. Khi hàm lượng nanoclay trong 
hỗn hợp PVC lớn hơn 1,5% thì một số hạt nanoclay không 
phân tán được ở kích thước nano, dẫn tới lực liên kết giữa 
pha nền và phụ gia nano yếu đi, từ đó các tính chất cơ lý 
của vật liệu giảm xuống. 
Bảng 5. Tính chất cơ lý của vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền PVC 
STT Kí hiệu mẫu Mẫu 
Độ bền kéo 
đứt 
(MPa) 
Độ dãn dài 
khi đứt 
(%) 
Mô đun 
đàn hồi 
(MPa) 
1 PVC0 PVC 25,7 289,5 30,1 
2 PVC7 5ATH/5ZB/PVC 24,2 271,0 33,3 
3 PVC8 0,5n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 26,1 290,0 33,5 
4 PVC9 1n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 26,6 292,3 34,1 
5 PVC10 1,5n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 27,1 295,0 34,5 
6 PVC11 2n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 26,3 290,7 34,0 
7 PVC12 2,5n-clay/5ATH/ 5ZB/PVC 25,9 287,1 33,8 
Từ kết quả khảo sát hàm lượng phụ gia nano tới các tính 
chất của vật liệu PVC nanocompozit thấy rằng hàm lượng 
nanoclay thích hợp khi đưa vào compozit PVC là 1,5% (hình 
7). Tại hàm lượng này, vật liệu 1,5n-clay/5ATH/5ZB/PVC 
không những cho kết quả khả năng chống cháy cao mà các 
giá trị cơ tính của vật liệu được cải thiện đáng kể so với hỗn 
hợp PVC ban đầu và PVC compozit. 
 P
VC
0
PV
C
7
PV
C
8
PV
C
9
PV
C
10
PV
C
11
PV
C
12
25
26
27
28
29
30
31
32
 (i)
 (ii)
265
270
275
280
285
290
295
300
L
O
I
(%
)
Đ
ộ 
d
ãn
d
ài
k
h
iđ
ứ
t
(%
)
(a) 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 121
Hình 7. So sánh tính chất cơ lý và khả năng chống cháy của các mẫu PVC, 
PVC compozit và PVC nanocompozit 
(a) Mối tương quan giữa chỉ số oxy giới hạn LOI (i) và độ giãn dài khi đứt (ii); 
 (b) Mối tương quan giữa mô đun đàn hồi (iii) và độ bền kéo đứt (iv) 
4. KẾT LUẬN 
Đã xây dựng thành công công thức chế tạo vật liệu 
nanocompozit chống cháy trên nền PVC. Các tỷ lệ hàm 
lượng thành phần phối trộn tối ưu được lựa chọn là (1,5% 
nanoclay + 5% ATH + 5% ZB + 66,5% PVC + 1% magie 
stearate + 1% kẽm stearate + 20% DOP). Vật liệu 
nanocompozit 1,5n-clay/5ATH/5ZB/PVC có mô đun đàn 
hồi, độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt rất tốt, các giá trị 
lần lượt là 34,5MPa, 27,1MPa và 295,0%. Đồng thời, vật liệu 
PVC nanocompozit này cho khả năng chống cháy cao với 
giá trị LOI đạt 31,2% và tổng thời gian cháy (t1+ t2) chỉ 1,2s. 
LỜI CẢM ƠN 
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Viện Hàn lâm Khoa học 
và Công nghệ Việt Nam theo đề tài mã số “TĐPCCC.04/ 
21-23” 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Feldman Dorel, 2014. Poly (vinyl chloride) Nanocomposites. Journal of 
Macromolecular Science, Part A, 51(8), 659–667. 
[2]. S. Moulay, 2010. Chemical modification of poly (vinyl chloride)-Still on the 
run. Progress in Polymer Science 35(3), 303–331. 
[3]. Jia Puyou, Hu Lihong, Feng Guodong, Bo Caiying, Zhang Meng, Zhou 
Yonghong, 2017. PVC materials without migration obtained by chemical 
modification of azide-functionalized PVC and triethyl citrate plasticizer. Materials 
Chemistry and Physics, 190, 25–30. 
[4]. A.A. Basfar, 2002. Flame retardantcy of radiation cross-linked poly (vinyl 
chloride) (PVC) used as an insulating material for wire and cable. Polym. Degrad. 
Stabil. 77, 221-226. 
[5]. Kiyoshi Endo, 2002. Synthesis and Structure of Poly (vinyl chloride). Prog. 
Polym. Sci. 27, 2021-2050. 
[6]. Pan Ye-Tang, Trempont Cédric, Wang De-Yi, 2016. Hierarchical 
nanoporous silica doped with tin as novel multifunctional hybrid material to 
flexible poly (vinyl chloride) with greatly improved flame retardancy and 
mechanical properties. Chemical Engineering Journal, 295, 451–460. 
[7]. G. Chai, G. Zhu, S. Gao, J. Zhou, Y. Gao, Y. Wang, 2019. On improving 
flame retardant and smoke suppression efficiency of epoxy resin doped with 
aluminum tri-hydroxide. Adv. Compos. Lett. 28, 1-12. 
[8]. Ayşe Çetin, S.Gamze Erzengin, F. Burcu Alp, 2019. Various Combinations 
of Flame Retardants for Poly (vinyl chloride). Open Chem., 17, 980-987. 
[9]. Dao The Minh, 2006. Nghien cuu che tao vat lieu nanocompozit tren co so 
polyme nhiet deo (PE, PVC) va nano- clay de lam cap dien ben thoi tiet va kho chay. 
Science and technology topics, Vietnam Academy of Science and Technology. 
[10]. A.R. Horrocks, 2008. 6 - Nanocomposites II: Potential applications for 
nanocomposite-based flame-retardant systems. Advances in Fire Retardant 
Materials, 124-158. 
[11]. Jayrajsinh S, Gauri Shankar D, Agrawal YK, Lateef Bakre D, 2017. 
Montmorillonite nanoclay as a multifaceted drug-delivery carrier: A review. Journal 
of Drug Delivery Science and Technology, 39, 200-209. 
[12]. Zuhair Ameer, Diyar Habbeb, 2016. Production Nanoparticles by 
Chemical Precipitation for Use as Flame Retardant of PVC. Australian Journal of 
Basic and Applied Sciences, 10(15), 167-176. 
AUTHORS INFORMATION 
Truong Cong Doanh1, Vu Minh Tan1, Ho Thi Oanh2, 
Hac Thi Nhung2, Hoang Mai Ha2 
1Hanoi University of Industry 
2Institute of Chemistry, Vietnam Academy of Science and Technology 
PV
C
0
PV
C7
PV
C8
PV
C9
PV
C
10
PV
C
11
PV
C
12
29
30
31
32
33
34
35
 (iii)
 (iv)
23
24
25
26
27
28
Đ
ộ
 b
ền
k
éo
đ
ứ
t
(M
P
a)
M
ô
đ
u
n
đ
à
n
h
ồ
i
(M
P
a
)
(b) 

File đính kèm:

  • pdfche_tao_va_danh_gia_tinh_chat_cua_vat_lieu_nanocompozit_chon.pdf