1. Trang Chủ
  2. Khoa học tự nhiên
  3. Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu tăng cường khả năng bảo vệ của màng phủ bằng khoáng talc

Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu tăng cường khả năng bảo vệ của màng phủ bằng khoáng talc

Trong lĩnh vực chiếu sáng bằng đèn LED, các bộ phận tản nhiệt chủ yếu đang sử dụng các vật liệu được làm từ kim loại. Ở những môi trường khắc nghiệt như vùng biển, các bộ phận này bị phá hủy do ăn mòn rất nhanh. Sơn là biện pháp bảo vệ chống ăn mòn hiệu quả với chi phí hợp lý. Mục đích nghiên cứu của đề tài này là chế tạo hệ sơn có khả năng bảo vệ cao cho vật liệu kim loại hoạt động trong môi trường biển. Mời các bạn cùng tham khảo khóa luận để biết thêm nội dung chi tiết. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Thể loại Tài liệu miễn phí Khoa học tự nhiên

Số trang 39

Ngày tạo 4/2/2023 8:33:38 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.34 M

Tên tệp

Tải Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu tăng cường khả nă... (.pdf)

Xem mẫu

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ===o0o=== TRỊNH THANH TRANG NGHIÊN CỨU TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA MÀNG PHỦ BẰNG KHOÁNG TALC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường nGNg HÀ NỘI - 2018
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ===o0o=== TRỊNH THANH TRANG NGHIÊN CỨU TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA MÀNG PHỦ BẰNG KHOÁNG TALC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGÔ KẾ THẾ ThS. NGUYỄN VIỆT DŨNG HÀ NỘI - 2018
  3. LỜI CẢM ƠN Khóa luận này được thực hiện tại Phòng Nghiên cứu Vật liệu Polyme & Compozit, Viện khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Việt Dũng và PGS.TS. Ngô Kế Thế, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã giao đề tài và nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị trong Phòng Nghiên cứu Vật liệu Polyme và Compozit đã chỉ bảo và giúp đỡ em trong thời gian qua. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học trường Đại đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã cung cấp cho em những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập để em có thể hoàn thành khóa luận này. Quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp trong thời gian ngắn không tránh khỏi một số sai sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô và các bạn sinh viên. Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 08 tháng 5 năm 2018 Sinh viên Trịnh Thanh Trang
  4. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và thầy hướng dẫn. Các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận là hoàn toàn trung thực và không trùng với kết quả của tác giả khác. Hà Nội, ngày 08 tháng 5 năm 2018 Sinh viên Trịnh Thanh Trang
  5. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tên đầy đủ IR Phương pháp phổ hồng ngoại (Infrared (IR) spectroscopy) SEM Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) ASTM Tiêu chuẩn đo của Mỹ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam MKN Mất khi nung PP Polypropylen
  6. MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 1 1. TỔNG QUAN ............................................................................................... 2 1.1. Chất độn gia cường cho vật liệu polyme .................................................. 2 1.1.1. Đặc trưng về khoáng vật học .................................................................. 2 1.1.2. Đặc trưng và cấu tạo khoáng chất ........................................................... 4 1.1.3. Tỷ lệ bề mặt ............................................................................................. 4 1.1.4. Kích thước hạt ......................................................................................... 6 1.1.5. Tương tác pha giữa chất độn và chất nền ............................................... 6 1.2. Khoáng chất talc và ứng dụng trong các ngành công nghiệp ................... 8 1.2.1. Các đặc điểm cơ bản của khoáng talc ..................................................... 8 1.2.2. Ứng dụng talc trong các ngành công nghiệp ........................................ 10 1.3. Sơn bảo vệ chống ăn mòn trên cơ sở nhựa epoxy ................................... 12 2. THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 15 2.1. Nguyên liệu .............................................................................................. 15 2.1.1. Chất tạo màng ....................................................................................... 15 2.1.2. Chất độn gia cường ............................................................................... 15 2.1.3. Các hóa chất khác.................................................................................. 17 2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 17 2.2.1. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FT-IR.......................... 17 2.2.2. Phương pháp chế tạo sơn ...................................................................... 17 2.2.3. Nghiên cứu các tính chất của sơn và màng sơn .................................... 17 2.2.4. Nghiên cứu khả năng bảo vệ của màng sơn.......................................... 18 2.2.5. Nghiên cứu hình thái tương tác pha trong vật liệu ............................... 18 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 19 3.1. Biến đổi bề mặt khoáng talc bằng hợp chất silan .................................... 19 3.2. Nghiên cứu chế tạo hệ sơn trên cơ sở nhựa epoxy .................................. 20 3.3. Nghiên cứu tính chất của sơn ................................................................... 21
  7. 3.4. Nghiên cứu tính chất cơ lý của màng sơn ................................................ 22 3.5. Nghiên cứu khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn ..................... 23 3.6. Hình thái tương tác pha ............................................................................ 27 4. KẾT LUẬN ................................................................................................. 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 29
  8. DANH MUC HÌNH Hình 1.1. Độ cứng của các khoáng ................................................................... 3 Hình 1.2. Hình dạng phổ biến của các chất độn ............................................... 4 Hình 1.3. Tỷ lệ bề mặt của các dạng hạt hình kim hay sợi ............................... 4 Hình 1.4. Tỷ lệ bề mặt của các hạt dạng tấm hay dạng phiến .......................... 5 Hình 1.5. Ảnh hưởng của các đặc trưng hạt đến tính chất vật liệu ................... 5 Hình 1.6. Tương tác giữa bề mặt chất độn và chất nền .................................... 7 Hình 1.7. Talc dưới kính hiển vi điện tử quét ................................................... 8 Hình 1.8. Một số quặng talc có màu khác nhau ................................................ 9 Hình 1.9. Ứng dụng talc trong các ngành công nghiệp ở Hoa Kỳ các năm 2003 và 2011 ................................................................................................... 10 Hình 2.1. Phân bố kích thước khoáng talc ...................................................... 16 Hình 3.1. Phổ FT-IR của mẫu khoáng talc ban............................................... 19 Hình 3.2. Phổ FT-IR của mẫu khoáng talc biến đổi bề mặt bằng hợp chất silan ......................................................................................................................... 20 Hình 3.3. Ảnh các mẫu sơn trước khi đo khả năng bảo vệ bằng phương pháp điện hóa ........................................................................................................... 23 Hình 3.4. Quá trình xác định khả năng bảo vệ của màng sơn bằng phương pháp điện hóa .................................................................................................. 24 Hình 3.5. Phổ tổng trở sau 21 ngày thử nghiệm. ............................................ 25 Hình 3.6. Phổ tổng trở sau 54 ngày thử nghiệm ............................................. 26 Hình 3.7. Ảnh SEM hình thái bề mặt gẫy vật liệu Epoxy/talc ....................... 27
  9. DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Thành phần hóa học của khoáng talc ............................................. 16 Bảng 3.1. Thành phần các mẫu sơn nghiên cứu ............................................. 21 Bảng 3.2. Tính chất của sơn ............................................................................ 22 Bảng 3.3. Tính chất cơ lý của màng sơn ......................................................... 22
  10. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong lĩnh vực chiếu sáng bằng đèn LED, các bộ phận tản nhiệt chủ yếu đang sử dụng các vật liệu được làm từ kim loại. Ở những môi trường khắc nghiệt như vùng biển, các bộ phận này bị phá hủy do ăn mòn rất nhanh. Sơn là biện pháp bảo vệ chống ăn mòn hiệu quả với chi phí hợp lý. Đề tài “Nghiên cứu tăng cường khả năng bảo vệ của màng phủ bằng khoáng talc” xuất phát từ nhu cầu thực tế đặt ra và định hướng chế tạo một hệ sơn bảo vệ kim loại nói chung và các bộ phận kim loại của đèn LED nói riêng có khả năng chống ăn mòn cao hoạt động trong môi trường biển. 2. Mục đích nghiên cứu Chế tạo hệ sơn có khả năng bảo vệ cao cho vật liệu kim loại hoạt động trong môi trường biển. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo màng phủ trên cơ sở nhựa epoxy với các hàm lượng bột khoáng talc khác nhau. - Đánh giá tính chất cơ lý của màng phủ - Đánh giá khả năng bảo vệ của màng phủ Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 1
  11. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu 1. TỔNG QUAN 1.1. Chất độn gia cường cho vật liệu polyme [1-5] Hầu như tất cả các vật liệu polyme đều có chứa ít nhiều chất độn với nhiều mục đích khác nhau. Các chất độn cho vật liệu polyme có nguồn gốc chủ yếu từ khoáng chất. Ở nước ta, khoáng chất có nhiều ở các dạng mica, talc, thạch anh, dolomit, khoáng sét, bột đá..., song còn ít được tinh chế thành sản phẩm thương mại để sử dụng làm chất độn trong ngành cao su, sơn và polyme compozit. Các chất độn này chủ yếu phải nhập ngoại. Nghiên cứu biến đổi bề mặt các bột khoáng và khả năng ứng dụng chúng làm chất độn gia cường trong lĩnh vực vật liệu polyme là một hướng nghiên cứu từ lâu trên thế giới nhưng vẫn còn mới mẻ và cần được quan tâm đúng mức. 1.1.1. Đặc trưng về khoáng vật học Khoáng không thể được xem xét một cách đơn giản theo công thức hóa học. Cấu trúc tinh thể cũng có ý nghĩa quyết định đến tính chất của khoáng chất. Trong thiên nhiên có rất nhiều loại alumin silicat, như Hydrous kaolin [Al 2Si2O5(OH)4], mullite [Al2SiO5], pyrophyllite [Al2Si4O10(OH)2], kyanite [Al2OSiO4] và sillimanite [Al2SiO5]. Tất cả đều là alumin silicat nhưng chúng là những loại khoáng riêng biệt, có cấu trúc tinh thể và đặc tính khác nhau, liên quan đến khả năng sử dụng làm chất độn gia cường cho các vật liệu polyme. Độ cứng Mohs là một khái niệm tương đối thể hiện độ mài mòn và khả năng chịu mài mòn của khoáng. Talc là khoáng mềm nhất và kim cương có độ cứng lớn nhất (hình 1.1). Những loại khoáng cứng sẽ có khả năng chịu mài mòn và chịu được sự ma sát tốt hơn. Do tính mài mòn, khoáng cứng dễ làm hỏng thiết bị công nghệ hơn khoáng mềm. Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 2
  12. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu 1. Talc 2. Thạch cao 3. Khoáng canxi 4. Khoáng fluorit 5. Apatite 6. Feldspar 7. Thạch anh 8. Khoáng topaz 9. Khoáng corundum 10. Kim cương Hình 1.1. Độ cứng của các khoáng Độ hấp thụ dầu của khoáng là một đặc tính có liên quan đến khả năng tương tác với nền polyme, nhất là trong công nghiệp chế tạo sơn dung môi hữu cơ. Độ hấp thụ dầu của chất độn phản ánh hiệu quả tổng hợp của tất cả những yếu tố như hình dạng hạt, độ phân bố kích thước hạt, diện tích bề mặt và sự tiếp xúc của khoáng với chất nền. Độ hấp thụ dầu cho chất độn khoáng thường được xác định theo ASTM-D281, phương pháp này đo được lượng dầu lanh vừa đủ phủ lên các hạt khoáng và lấp đầy khe hở giữa các hạt. Có 2 phần của độ hấp thụ dầu. Đầu tiên là lượng dầu cần để thấm ướt và phủ lên những hạt khoáng. Điều này phụ thuộc vào diện tích bề mặt và độ phân bố kích thước hạt; khả năng thấm ướt của khoáng (có thể được điều chỉnh bởi lớp phủ bề mặt) và độ xốp của hạt (là nguyên nhân tạo thành cấu trúc mạng). Lớp phủ bề mặt có thể làm giảm hoặc tăng độ hấp thụ dầu. Sau khi các hạt được phủ lớp dầu trên bề mặt, thành phần thứ 2 của quá trình hấp thụ là sự bổ sung dầu để lấp đầy các khe hở. Đối với một khoáng cụ thể, độ hấp thụ dầu tăng khi kích thước hạt giảm (tăng diện tích bề mặt), tăng tỷ lệ bề mặt (khe hở của các lỗ trống lớn Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 3
  13. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu hơn) và giảm sự phân bố kích thước hạt. 1.1.2. Đặc trưng và cấu tạo khoáng chất Các đặc trưng của khoáng chất - những tính chất sẽ có những ảnh hưởng đến khả năng gia cường trong vật liệu của chất độn bao gồm các yếu tố chính: hình dạng, kích thước hạt, diện tích bề mặt và khả năng tương tác của chất độn với chất nền polyme. Hình cầu Hình Khối lập phương Hình kim Hình khối hộp Hình phiến (tấm) Hình sợi Hình 1.2. Hình dạng phổ biến của các chất độn Hình dạng phổ biến của các loại chất độn dạng hạt như hình cầu, hình khối, hình lập phương, hình kim, dạng phiến hay dạng sợi. Một vài loại chất độn chứa nhiều loại hình dạng khác nhau. Các chất độn khoáng đặc trưng bởi các dạng tấm, dạng kim và dạng sợi có những ảnh hưởng sâu sắc bởi tỷ lệ bề mặt của chúng. 1.1.3. Tỷ lệ bề mặt Tỷ lệ bề mặt của các hạt dạng hình kim hay sợi là tỷ lệ giữa độ dài trung bình với đường kính trung bình: Hình 1.3. Tỷ lệ bề mặt của các dạng hạt hình kim hay sợi Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 4
  14. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu Hình 1.4. Tỷ lệ bề mặt của các hạt dạng tấm hay dạng phiến Trong khi đó, tỷ lệ bề mặt của các hạt dạng phiến hay dạng tấm là tỷ lệ giữa đường kính trung bình của một vòng tròn có cùng diện tích với độ dày trung bình. Với các hạt dạng sợi hay dạng kim, tỷ lệ bề mặt là tỷ lệ giữa độ dài trung bình và đường kính trung bình. Với các hạt dạng phiến, đó là tỷ lệ giữa đường kính trung bình của một vòng tròn có cùng diện tích với bề mặt với độ dày trung bình của tấm. Hình 1.5. Ảnh hưởng của các đặc trưng hạt đến tính chất vật liệu Trong vật liệu polyme, độ cứng được gia tăng cho chất nền từ các loại bột độn khoáng cứng và bền. Điều này có thể thấy là hoàn toàn hợp lý khi mà độ bền của vật liệu sẽ tốt hơn nếu như vật liệu khoáng có kích thước càng nhỏ, khi đó chúng có diện tích bề mặt lớn hơn và dẫn đến hàm lượng khoáng cao hơn. Hơn nữa, nếu các hạt này có tỷ lệ bề mặt cao (các hạt Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 5
  15. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu dạng kim, sợi hoặc phiến), chúng sẽ che chắn tốt hơn và lan truyền độ cứng dọc qua chất nền. 1.1.4. Kích thước hạt Kích thước hạt chất độn có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng gia cường tính chất của vật liệu polyme. Người ta thấy rằng nếu kích thước hạt: >10 000 nm (10µm) : làm suy giảm tính chất vật liệu 1000 – 10 000 nm (1-10µm) : có tác dụng như chất pha loãng 10 – 1000 nm (0,1-1µm) : có tác dụng như chất bán gia cường 10 – 100 nm (0,01-0,1µm) : có tác dụng gia cường tính chất vật liệu Với các chất đàn hồi, nếu kích thước hạt của các hạt chất độn lớn hơn khoảng trống giữa các chuỗi mạch polyme, nó sẽ có xu hướng tập trung vào một vùng nào đó. Điều này có thể đưa đến sự gãy nứt các chuỗi mạch trong quá trình uốn hay kéo căng. Các chất độn với kích thước hạt lớn hơn 10 000 nm (10µm) thường bị hạn chế sử dụng do chúng có thể làm giảm tính chất của sản phẩm hơn là khả năng tăng cường. Các chất độn với kích thước hạt giữa 1 000 và 10 000 nm (1 tới 10 µm) thường được sử dụng như những chất pha loãng mà không có ảnh hưởng lớn nào đến tính chất của sản phẩm. Các chất độn với khả năng bán gia cường có kích thước hạt trong khoảng 100 đến 1000 nm (0,1 đến 1 µm). Các chất độn có khả năng gia cường tính chất vật liệu có kích thước hạt trong khoảng 10 đến 100 nm (0,01 đến 0,1 µm), cải thiện đáng kể tính chất của sản phẩm. 1.1.5. Tương tác pha giữa chất độn và chất nền Không kể đến hình dạng và kích thước của chất độn thì khả năng tiếp xúc giữa chất nền và các chất độn quyết định đến vai trò của chất độn. Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 6
  16. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu Hình 1.6. Tương tác giữa bề mặt chất độn và chất nền Do đó, độ bền của hợp chất được cải thiện bằng cách “tẩm” chất nền lên chất độn và được cải thiện nhiều hơn nữa khi chất nền bám dính lên bề mặt khoáng qua các liên kết hóa học. Lớp phủ bề mặt thường được sử dụng để tối ưu hóa khả năng tương thích và kết dính chất độn với chất nền polyme. Việc cải thiện khả năng tương thích hay kết dính giữa chất độn và chất nền bằng các phương pháp xử lý bề mặt có thể phân ra theo các phương thức: - Xử lý bề mặt chất độn cùng các chất trợ công nghệ: Quá trình xử lý bề mặt này sử dụng các hợp chất có hoặc không tạo ra liên kết với chất độn và không tạo ra liên kết với chất nền. Nó chỉ hoạt động như một tác nhân thấm ướt để tạo lớp bề mặt kỵ nước trên chất độn và lớp phủ này tương thích hơn với chất nền polyme. - Xử lý bề mặt làm tăng khả năng phân tán và chống kết tụ của chất độn và cho phép đưa được hàm lượng chất độn cao hơn. - Biến đổi bề mặt với sự có mặt của tác nhân ghép nối. Một chất độn được biến đổi bề mặt bằng tác nhân ghép nối qua các liên kết cộng hóa trị Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 7
  17. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu bền vững. Các tác nhân hóa học cũng liên kết với chất nền qua các phản ứng hóa học hoặc sự đan xen các chuỗi mạch. Các tác nhân ghép nối được sử dụng như những chất biến đổi bề mặt, chúng cải thiện khả năng kết dính, nâng cao cũng như duy trì tính chất của vật liệu khi tiếp xúc với môi trường. 1.2. Khoáng chất talc và ứng dụng trong các ngành công nghiệp [6-9] 1.2.1. Các đặc điểm cơ bản của khoáng talc Talc là một khoáng vật silicat lớp của magie hydrat, có công thức là Mg3Si4O10(OH)2. Cấu trúc của talc bao gồm lớp bát diện magie liên kết kẹp giữa hai lớp tứ diện silic. Các lớp đơn vị cấu trúc này liên kết với nhau bằng lực liên kết yếu Van Der Waals, do vậy mà chúng rất dễ tách ra khỏi nhau [6]. Tinh thể talc kết tinh trong hệ ba nghiêng hoặc đơn nghiêng có hình thái dạng tấm, dạng hạt, dạng sợi (hình 1.7) [7]. Hình 1.7. Talc dưới kính hiển vi điện tử quét Talc rất đặc trưng bởi độ mềm của nó. Trên thang độ cứng Mohs talc có độ cứng là 1, thấp nhất so với các khoáng chất khác trong tự nhiên và có thể vạch móng tay lên được. Ngoài ra, talc rất mịn, nó cho cảm giác trơn bóng như xà phòng (do đó “đá xà phòng” được dùng để gọi một loại đá biến chất có thành phần chính là talc). Talc có tính chất cách điện, cách Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 8
  18. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu nhiệt, nhiệt độ nóng chảy cao, độ giãn nhiệt thấp, bền hóa học, hấp thụ dầu, kị nước, ưu hợp chất hữu cơ và diện tích bề mặt lớn [8,9]. Với công thức hóa học như trên, thành phần hóa học lý thuyết của talc là MgO chiếm 31,7%, SiO2 chiếm 63,5%, và H2O chiếm 4,8%. Tuy nhiên, thành phần hóa học và khoáng vật của đá talc thường rất đa dạng, phụ thuộc vào tổ hợp đá mẹ và lịch sử địa chất của vùng. Các khoáng vật đi cùng với talc thường là chlorit, tremolit và các carbonat như magnesit, calcit và dolomit. Trong cấu trúc tinh thể khoáng vật talc, một lượng nhỏ Fe2+ và Fe3+ có thể thay thế đồng hình cho Mg 2+ và một phần rất nhỏ của Al3+ có thể thay thế Si 4+. Sự đa dạng về thành phần do khoáng vật đi kèm và thay thế đồng hình sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và kéo theo hạn chế hoặc lợi thế trong ứng dụng talc [6]. Hình 1.8. Một số quặng talc có màu khác nhau Talc có tỉ trọng thực tế khoảng 2,58 - 2,83 g/cm3 (giá trị tỉ trọng theo tính toán là 2,78 g/cm3). Talc có ánh mờ; màu xanh lá cây nhạt đến đậm, trắng, trắng phớt xám, trắng phớt vàng, trắng phớt nâu và nâu (Hình 1.8), talc có thể không màu trong lát mỏng thạch học. Kích thước của các hạt talc riêng rẽ (gồm rất nhiều các lớp đơn vị cấu Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 9
  19. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu trúc cơ sở) có thể thay đổi từ 1μm đến trên 100μm phụ thuộc vào quá trình hình thành. Tùy từng mỏ, talc có thể có dạng tấm với các hạt riêng rẽ lớn, trong khi có những mỏ, talc tồn tại ở hạt riêng rẽ, kích thước rất nhỏ. Talc tinh khiết có thể bền nhiệt tới 930°C, mất nước cấu trúc trong khoảng 930 - 970ºC tạo thành enstatit (MgSiO 3). Thông thường các sản phẩm talc thương mại giảm khối lượng ở dưới 930°C do có chứa carbonat - phá hủy ở 600°C và chlorit - mất nước ở 800°C. Talc nóng chảy ở nhiệt độ 1.500°C. 1.2.2. Ứng dụng talc trong các ngành công nghiệp Với các tính chất về quang học (độ trắng), nhiệt (chịu nhiệt, ổn định nhiệt), hóa học (độ tinh khiết, độ mất khi nung, độ trơ, ái lực với các chất hữu cơ), vật lý (kích thước hạt, độ mịn, kết cấu dạng tấm, tỉ trọng)… talc được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như gốm sứ, sơn, giấy, vật liệu lợp, chất dẻo, mỹ phẩm và dược phẩm [10]. Tỉ lệ ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau cũng đa dạng ở các quốc gia khác nhau và thay đổi tùy theo từng năm, hình 1.9 giới thiệu cơ cấu sử dụng khoáng chất talc trong nền công nghiệp Mỹ năm 2003, và năm 2011 [12]. Hình 1.9. Ứng dụng talc trong các ngành công nghiệp ở Hoa Kỳ các năm 2003 và 2011 Talc được dùng rộng rãi trong công nghiệp gốm sứ. Trong gốm nghệ Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 10
  20. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Viện khoa học Vật liệu thuật, talc được thêm vào để làm tăng độ trắng và tăng khả năng chịu nhiệt khi nung tránh nứt vỡ. Trong men sứ, một lượng nhỏ talc được thêm vào để làm tăng độ bền và làm chảy thủy tinh. Là nguyên liệu sản xuất MgO bởi quá trình điện phân nóng chảy. Mỗi năm có khoảng 200 nghìn tấn bột talc kỹ thuật được trộn với polypropylen (PP) để làm vật liệu kết cấu. Loại bột talc này hoạt động như những chất gia cường, tạo độ cứng, chống biến dạng ở nhiệt độ cao và tăng độ ổn định về kích thước sản phẩm nhựa PP. Xu hướng hiện nay trong ngành công nghiệp ô tô là chế tạo các bộ phận mỏng, nhẹ và kích thước chính xác, điều này đòi hỏi nhựa có tính lưu biến cao hơn. Mặt khác, các lọai nhựa có độ nóng chảy cao lại hay bị giòn. Các xe ô tô ngày nay thường chứa tới khoảng 1.000 các thành phần từ cao su và chất dẻo, trung bình một xe ô tô sử dụng tới 8 kg bột talc làm chất độn gia cường. Sử dụng bột talc không thấm nước trong lốp xe giúp các nhà sản xuất chế tạo ra những lốp nhẹ và mỏng hơn với sức cản lăn thấp, và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn. Bột talc cũng tiết kiệm năng lượng do việc giảm độ nhớt của hợp chất cao su làm cho các bộ phận đúc và ép dễ dàng hơn, thiết bị khuôn ít bị mài mòn hơn. Vừa qua, Công ty Rio Tinto Minerals đã phát triển một loại bột talc (HAR) siêu mịn, cho phép định vị tốt các hạt trong quá trình đúc bằng áp lực, do có độ phân tán tốt hơn trong nhựa nên duy trì độ cứng cho các phụ tùng đúc [13]. Bột talc HAR làm tăng hệ số uốn cong lên 20%, tăng nhiệt độ biến dạng của hợp chất PP với hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn 20% và tỉ lệ co ngót thấp trong khi không làm giảm độ dẻo của các bộ phận đúc. Loại PP chứa bột talc HAR được dùng bên ngoài các bộ phận của ô tô (bộ giảm chấn, bộ Khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thanh Trang 11
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược