Tóm tắt Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo

1 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
CHỮ VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ 
Amino silan N-(2- aminetyl)- 3- aminopropyltrimetoxysilan 
BOTPS bis (1-octyloxy-2,2,6,-tetrametyl-4-piperidyl) sebacate 
DMI 1,2-Dimetylimidazol 
DSC Quét nhiệt vi sai 
E11 2-(2-hydroxy-5-metylphenyl)benzotiazol 
E765 
Bis-(N-metyl,2,2,6,6-tetametyl-4-piperidinyl) sebacate + 
metyl-(N-metyl,2,2,6,6-tetrametyl-4- piperidinyl) sebacate 
EC Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thủy tinh 
EQ Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thạch anh 
ELO Epoxy linseed oil - Dầu lanh epoxy hóa 
EMI 2-Etyl- 4 – Metylimidazol 
FESEM Kính hiển vi điện tử trường phát xạ 
FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 
Glycidoxy silan 3-Glycidoxypropyltrimethxysilan 
HALS Chất cản quang 
HnOB 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon 
IM Imidazol 
MHHPA Anhydrit 4- metylhexahydrophtalic 
MHOP Metanon, 2-hydroxy-4-(octyloxy)-phenyl 
NMI 1-metylimidazol 
PC Polyme compozit 
PHSH Phân hủy sinh học 
PEKN Nhựa polyeste không no 
TGA Phân tích nhiệt khối lượng 
UVA Chất hấp phụ tia tử ngoại 
%KL Phần trăm theo khối lượng 
MỞ ĐẦU 
Tính cấp thiết của đề tài 
Hiện nay, đá tự nhiên đang dần cạn kiệt do khối lượng khai thác và 
sử dụng ngày càng lớn, trong khi nhu cầu về vật liệu đá ốp lát ngày 
càng tăng. Thêm vào đó, trong thành phần chất kết dính polyeste không 
no có sử dụng hàm lượng dung môi styren lớn, dung môi này dễ bay hơi 
ở nhiệt độ thường gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động và 
gây ô nhiễm môi trường. Trong bối cảnh trên, đề tài “Nghiên cứu chế 
tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng 
2 
cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương 
nhân tạo” được tiến hành với mục đích nghiên cứu sử dụng nhựa nền từ 
dầu lanh epoxy sử dụng trong quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo. 
Mục đích nghiên cứu 
Tìm ra các giải pháp và công nghệ phù hợp để sử dụng nhựa nền từ 
dầu lanh epoxy hóa thay thế polyeste không no trong sản xuất đá hoa 
cương nhân tạo. 
Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án 
Các kết quả nghiên cứu trong luận án này sẽ mở ra khả năng ứng 
dụng vật liệu polyme compozit sinh thái, trên cơ sở dầu thực vật có khả 
năng tái tạo và cốt liệu hạt tái chế ứng dụng trong sản xuất đá hoa 
cương nhân tạo. 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 
1.1. Tổng quan về vật liệu polyme compozit 
Vật liệu PC đã có mặt từ nhiều thập kỷ trở lại đây trong hầu hết các 
lĩnh vực. Vật liệu PC có nhiều ưu điểm nổi bật như: khối lượng riêng 
nhỏ, độ bền cơ học cao, chịu mài mòn, chịu hóa chất tốt, không dẫn 
điện, bền khí hậu. 
Về mặt cấu tạo, vật liệu PC bao gồm một hay nhiều pha gián đoạn 
(cốt) phân bố đều trong một pha nền liên tục (pha nền). Vật liệu PC bao 
gồm các thành phần: vật liệu nền, vật liệu gia cường, chất độn, phụ gia. 
1.1.1. Vật liệu polyme compozit cốt sợi 
Trong thành phần của vật liệu PC cốt sợi, chất gia cường được sử 
dụng là các loại sợi khác nhau. Một số loại sợi truyền thống và phổ biến 
thường sử dụng trong chế tạo vật liệu PC cốt sợi bao gồm: sợi thủy tinh, 
sợi cacbon, tạo ra vật liệu PC có tính chất cơ lý rất tốt như: độ bền kéo, 
độ bền uốn,Một vài thập kỷ trở lại đây, các loại sợi có nguồn gốc 
thực vật được nghiên cứu sử dụng để chế tạo vật liệu PC sinh thái như: 
sợi tre, sợi nứa, 
Vật liệu PC gia cường bằng cốt sợi có một số ưu điểm so với vật liệu 
PC cốt hạt như: độ bền kéo và độ bền va đập tốt hơn, tỷ trọng nhẹ hơn 
và có tính chất định hướng. Bên cạnh đó, vật liệu PC cốt sợi có một số 
nhược điểm so với vật liệu PC cốt hạt như: khả năng gia công khó khăn 
do tính chất bất đẳng hướng của sợi, cường lực nén thấp, các tính chất 
bề mặt như độ bóng và độ cứng thấp, và giá thành của vật liệu PC cốt 
sợi cao. 
3 
1.1.2. Vật liệu polyme compozit cốt hạt 
1.1.2.1. Hiểu biết chung về polyme compozit cốt hạt 
Vật liệu PC cốt hạt là vật liệu PC được gia cường bởi các hạt với các 
kích thước và hình dạng khác nhau. Một số cốt hạt như: thạch anh, 
canxi cacbonat, mika, hạt kim loại,. 
Mục đích sử dụng cốt liệu hạt: Sử dụng trong trường hợp cần tăng 
cường một số tính chất như: chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm độ co ngót 
hoặc khi cần giảm giá thành sản phẩm. 
Ưu điểm của vật liệu PC cốt hạt là giá thành rẻ, khả năng gia công 
chế tạo dễ dàng do có tính đẳng hướng và một số tính chất cơ lý vượt 
trội so với PC dạng sợi như cường lực nén, độ bóng bề mặt, độ cứng bề 
mặt. 
1.1.2.2. Các chất gia cường silic đioxit 
a. Thạch anh 
b. Thủy tinh/gương kính 
c. Cristobalit 
1.2. Khái quát chung về tình hình nghiên cứu và sản xuất vâṭ liêụ 
polyme compozit sinh thái 
1.2.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo 
1.2.1.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo trên thế 
giới 
a. Nhu cầu sử dụng vật liệu ốp lát 
 Theo thống kê từ của các tạp chí Stone World và Freedonia thì nhu 
cầu về vật liệu ốp lát trên toàn thế gới ngày càng tăng với tốc độ trung 
bình hàng năm 15 – 20%. 
 Trên thế giới hiện nay có khoảng 13 loại nguyên vật liệu được sử 
dụng trong lĩnh vực ốp lát. Theo đánh giá và xếp hạng về ưu điểm cơ lý 
của vật liệu ốp lát thì vật liệu ốp lát từ thạch anh có ưu điểm cơ lý nổi 
bật nhất. 
b. Công nghệ sản xuất đá nhân tạo có 3 công nghệ sản xuất chính như 
sau: 
• Công nghệ “ghép mảnh” là công nghệ đầu tiên về sản xuất đá nhân 
tạo. 
• Công nghệ “đúc khối”:Cách thức vận hành của công nghệ này tương 
tự như công nghệ “ghép mảnh” nhưng được làm thành từng khối và 
được cắt ra khi sử dụng. 
4 
• Công nghệ “tạo tấm” ra đời cách đây 30 năm và đã khắc phục được 
các nhược điểm mà các công nghệ trước để lại như tính cơ lý kém, 
không đồng nhất. Đây cũng là công nghệ mà hầu hết các nhà sản xuất 
đá nhân tạo gốc thạch anh uy tín hiện nay đang sử dụng và được gọi là 
công nghệ Breton. Công nghệ sản xuất đá của Trung Quốc: giai đoạn 
đầu khi công nghệ Breton xuất hiện đã được bán rất nhiều cho Trung 
Quốc và người Trung Quốc đã biến đổi công nghệ, nội địa hóa nó thành 
công nghệ riêng của Trung Quốc. 
c. Một số nhà sản xuất đá ốp lát nhân tạo theo công nghệ Breton 
Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 30 nhà cung cấp đá ốp lát nhân 
tạo sử dụng công nghệ Breton. Trong đó, Cosentino – Silestone (Tây 
Ban Nha); Caesarstone (Isaren); Cambria (Hoa Kỳ) và Vicostone (Việt 
Nam) là những nhà cung cấp lớn đã tạo được thương hiệu cũng như chỗ 
đứng tại thị trường. 
1.2.1.2.Tình hình sản xuất và sử dụng đá nhân tạo trong nước 
Tại Việt Nam hiện nay, có duy nhất Công ty Vicostone sản xuất đá 
nhân tạo dòng sản phẩm đá ốp lát nhân tạo gốc thạch anh dạng tấm theo 
công nghệ rung ép vật liệu trong môi trường chân không chuyển giao từ 
hãng Breton (Italy). 
1.2.2.Tình hình nghiên cứu ngoài nước 
Với ưu điểm là có khả năng tái tạo, không độc hại cả trong quá trình 
sản xuất và sử dụng, và có thể biến tính để tạo ra các nhóm chức hoạt 
động mong muốn, dầu thực vật đang được nghiên cứu và ứng dụng trên 
phạm vi thế giới. 
Hãng Breton bắt đầu triển khai nghiên cứu ứng dụng dầu lanh epoxy 
hóa ứng dụng tronng sản xuất đá ốp lát nhân tạo. Bên cạnh đó, một số 
nhà sản xuất đá ốp lát nhân tạo trên thế giới bắt đầu nghiên cứu ứng 
dụng dầu lanh epoxy hóa để sản xuất đá ốp lát nhân tạo, tuy nhiên, kết 
quả nghiên cứu ứng dụng dầu lanh epoxy hóa mới triển khai trên mẫu 
đá ốp lát tại trong phòng thí nghiệm 
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước 
Hiện nay, trong nước chưa có bất cứ một công trình nào nghiên cứu 
về vật liệu PC từ dầu lanh epoxy hóa ứng dụng riêng cho sản xuất đá ốp 
lát nhân tạo. Nếu sản phẩm này được sản xuất thành công không những 
sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho doanh nghiệp mà còn phù hợp với 
xu thế toàn cầu là sự phát triển bền vững. 
5 
1.3. Giới thiệu về dầu thực vật và dầu lanh epoxy hóa 
1.3.1. Giới thiệu về dầu thực vật 
Hiện nay, dầu thực vật là một nguồn nguyên liệu dồi dào được lấy từ 
hạt của những cây như cây lanh, đậu nành, hướng dương,.Các dầu 
thực vật phổ biến nhất được sử dụng để biến tính với mục đích sử dụng 
trong công nghiệp phải kể đến đó là: Dầu đậu nành, dầu hướng dương 
và dầu lanh. 
1.3.2. Giới thiệu về các phương pháp biến tính dầu thực vật 
Những thành phần chính của dầu thực vật là các axit béo có một nối 
đôi, hai nối đôi và các este của chúng có thể dễ dàng chuyển hóa thành 
dạng epoxy (oxiran) bởi quá trình epoxy hóa nhờ peraxit hữu cơ, hay 
axit hydro - peroxit hữu cơ. 
1.3.3. Giới thiệu về biến tính dầu lanh bằng phản ứng epoxy hóa 
Dầu thực vật nói chung và dầu lanh epoxy hóa nói riêng, do có nhóm 
epoxy nằm giữa mạch, khác với epoxy đi từ nguồn gốc dầu mỏ có 
nhóm epoxy nằm cuối mạch, nên hoạt tính của nhóm epoxy trong dầu 
thực vật thấp. Vì vậy, dầu thực vật epoxy hóa thường được lựa chọn 
đóng rắn nóng bằng anhydrit với sự có mặt của xúc tác imidazol. 
1.4. Phương pháp nâng cao tính chất bền cơ và bền màu của vật 
liệu polyme compozit cốt hạt 
Để tăng cường các tính chất bền cơ và khả năng chịu thời tiết của vật 
liệu PC, biến tính nhựa nền hoặc phương pháp xử lý bề mặt chất gia 
cường (dạng sợi/hạt) và sử dụng chất chống UV là các phương pháp đã 
đạt được hiệu quả cao. 
1.4.1. Sử dụng phụ gia có tính tương thích với hệ nhựa nền 
Các phương pháp biến tính nhựa nền để nâng cao tính chất cơ lý của 
vật liệu PC thường được sử dụng bao gồm: chất tương hợp, chất liên kết 
silan, chất hóa dẻo. 
1.42. Biến tính bề mặt cốt liệu hạt bằng chất liên kết silan 
Để tăng cường khả gia công cũng như tính chất cơ lý của vật liệu PC 
đã tiến hành nghiên cứu sử dụng chất liên kết silan trong quá trình gia 
công vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO. 
1.4.3. Sử dụng chất chống tia tử ngoại 
Để nâng cao độ bền thời tiết và khả năng chịu môi trường của vật 
liệu PC người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó 
phương pháp sử dụng chất chống tia UV là một trong những phương 
b) 
6 
pháp được lựa chọn. Các chất chống tia UV được chia làm 2 loại: Chất 
hấp thụ tia tử ngoại (UVA) và chất cản quang ( HALS). 
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 
2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 
 Dầu lanh epoxy hóa (ELO) có hàm lượng nhóm epoxy 22,8%, 
Akcros, Anh. 
 Anhydrit 4-metylhexahydrophtalic (MHHPA), Lindau Chemical, 
Anh. 
 2- metylimidazol (2-MI); Imidazol (IM); 1,2-Dimetylimidazol 
(DMI); 2-Etyl- 4 – Metylimidazol (EMI) và 1-metylimidazol (NMI), 
BASF, Đức. 
 Polyol-PT1 có khả năng phân tán hoàn toàn trong nước, có độ tinh 
khiết 99,5%, độ nhớt 800 ÷ 1000 cps (ở 25°C) của Malaysia. 
 N-(2- aminetyl)- 3- aminopropyltrimetoxysilan, Wacker, Đức. 
 3-Glycidoxypropyltrimetoxysilan, Evonik, Đức. 
 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenol (HnOB), Mayzo, Hoa Kỳ 
 2-(2-hydroxy-5-metylphenyl) benzotiazol (E11); và bis-(N-
metyl,2,2,6,6-tetrametyl-4-piperidinyl) sebacat + metyl-(N-metyl, 
2,2,6,6-tetrametyl-4- piperidin) sebacat (E765), Everlight, Đài Loan. 
 Metanol, 2-hydroxy-4-(octyloxy)-phenyl (MHOP); 
 Bis (1-octyloxy-2,2,6,-tetrametyl-4-piperidyl) sebacat (BOTPS), 
BASF, Đức. 
 Thạch anh có hàm lươṇg SiO2 ≥ 99,5%, đô ̣ẩm ≤ 0,3%, Quảng Nam, 
Việt Nam. 
 Gương, kính tái chế có hàm lươṇg SiO2 ≥ 72,0%, Na2O ~15%, đô ̣ẩm 
≤ 0,3%,, Camacho, Tây Ban Nha. 
2.2. Phương pháp thực nghiệm 
2.2.1.Phương pháp chuẩn bị mẫu nhựa nền ELO 
2.2.2. Phương pháp chuẩn bị mẫu vật liệu polyme compozit từ nhựa 
nền dầu lanh epoxy hóa và cốt liệu thạch anh 
2.2.3.Các phương pháp xác định đặc trưng đóng rắn của dầu lanh 
epoxy hóa 
2.2.3.1.Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng và quét nhiệt vi sai 
2.2.3.2.Phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ theo thời gian 
2.2.3.3.Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 
7 
2.2.4.Các phương pháp xác định mức độ đóng rắn của dầu lanh 
epoxy hóa 
2.2.4.1.Phương pháp trích ly trong axeton 
2.2.4.2.Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy 
2.2.4.3.Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai 
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 
2.2.5.1.Xử lý số liệu thực nghiệm mức độ đóng rắn của hệ nhựa trên cơ 
sở dầu lanh epoxy hóa theo thời gian phản ứng 
2.2.5.2.Tính toán tốc độ phản ứng của hệ nhựa trên cơ sở dầu lanh 
epoxy hóa 
2.2.6. Các phương pháp xác định tính chất cơ học của nhựa nền trên 
cơ sở dầu lanh epoxy hóa 
2.2.6.1.Phương pháp xác định độ cứng Barcol 
2.2.6.2.Phương pháp xác định độ bền kéo 
2.2.6.3.Phương pháp xác định độ bền uốn 
2.2.6.4.Phương pháp xác định độ bền va đập Izod không khía 
2.2.6.5.Phương pháp xác định độ mài mòn 
2.2.6.6.Phương phác xác định màu sắc 
2.2.7.Phương pháp xác định hình thái cấu trúc vật liệu bằng phương 
pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét trường phát xạ 
2.2.8. Phương pháp xác định tính chất cơ – lý của vật liệu PC 
2.2.8.1.Phương pháp xác định độ hấp thụ nước 
2.2.8.2.Phương pháp xác định độ bền uốn 
2.2.8.3.Phương pháp xác định độ bền va đập 
2.2.8.4.Phương pháp xác định độ mài mòn sâu 
2.2.8.5.Phương pháp xác định màu sắc của bề mặt vật liệu PC 
2.2.8.6.Phương pháp xác định độ bóng bề mặt vật liệu PC 
2.2.9.Phương pháp xác định khả năng chịu thời tiết 
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1.Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn ELO 
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình đóng rắn hệ nhựa 
nền ELO 
Việc khảo sát và tìm ra nhiệt độ đóng rắn thích hợp cho quá trình 
đóng rắn của hệ nhựa nền ELO là rất cần thiết. Trong phần này, đã tiến 
hành đồng thời ba phương pháp để xác định nhiệt độ đóng rắn thiết lập 
8 
bao gồm phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) và nhiệt quét 
vi sai (DSC); phương pháp xác định hàm lượng phần gel và phương 
pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư theo thời gian phản ứng. Tỷ 
lệ mol ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 và nhiệt độ đóng rắn: 120°C, 
130°C, 140°C và 150°C. Đồng thời, đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của 
nhiệt độ đến quá trình biến thiên nhiệt độ phản ứng theo thời gian đóng 
rắn của hệ nhựa nền ELO và đặc điểm của mẫu nhựa sau đóng rắn ở các 
nhiệt độ khác nhau. 
Kết quả khảo sát mức độ đóng rắn của hệ ELO đã lựa chọn nhiệt độ 
đóng rắn thích hợp tại 140°C. 
3.1.2.Khảo sát ảnh hưởng của một số chất xúc tác họ imidazol đến quá 
trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA 
Trong đề tài này, đã lựa chọn chất xúc tác amin bậc 3 họ imidazol để 
tăng tốc cho quá trình phản ứng. 
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số chất xúc tác họ 
imidazol gồm DMI, EMI, 2-MI, IM và NMI đến quá trình đóng rắn và 
mức độ đóng rắn theo phương pháp xác định hàm lượng phần gel và tốc 
độ phản ứng của ELO và chất đóng rắn MHHPA. Tỷ lệ mol 
ELO/MHHPA là 1,0/1,0 và tỷ lê ̣ mol imidazol/MHHPA là: 0,05/1,0; 
0,08/1,0; 0,09/1,0; 0,1/1,0; 0,11/1,0 và 0,12/1,0. 
Kết quả khảo sát nhận thấy, sử dụng 5 loại chất xúc tác họ amin bậc 
3 đã chọn đều có khả năng tăng tốc cho quá trình đóng rắn nhựa nền 
ELO/MHHPA với mức độ tăng tốc khác nhau tùy thuộc vào từng chất 
xúc tác. Đã tìm được tỷ lệ mol thích hợp của các chất xúc tác/MHHPA 
là 0,1/1,0. 
Đã tiến hành so sánh mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO khi sử dụng 
5 loại xúc  ... y tinh, sẽ ưu tiên lựa chọn chất liên kết 
glycidoxy silan với nồng độ dung dịch silan là 2% trong dung môi 
etanol và thời gian biến tính là 2 giờ. 
3.3.1.2. Ảnh hưởng của kích thước và bản chất hạt cốt liệu 
Khi tăng kích thước hạt cốt liệu trông công thức phối liệu, tỷ lệ nhựa 
nền ELO sử dụng giảm dần. 
Từ kết quả phân tích ảnh FESEM của vật liệu PC nhận thấy: Khi sử 
dụng hạt có kích thước lớn, diện tích vùng hỗn hợp chất điền đầy giảm, 
thay vào đó là phần diện tích chiếm chỗ bởi hạt cốt liệu có kích thước 
lớn. Do đó các tính chất cơ lý của sản phẩm sẽ thay đổi theo xu hướng 
gần giống tính chất của hạt cốt liệu thạch anh hơn như: độ bóng bề mặt, 
độ cứng, độ bền mài mòn tăng. 
Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt cốt liệu đến tính 
chất cơ lý của vật liệu PC nhận thấy: Khi tăng kích thước hạt cốt liệu 
trong công thức phối liệu, độ bền uốn và độ bền va đập giảm dần. 
Bên caṇh đó, khi kích thước hạt cốt liệu tăng thì tổng diện tích bề 
mặt giảm, có nghĩa là vùng ranh giới giữa nhựa nền và cốt liệu giảm. 
Như vậy, độ hấp thụ nước của vật liệu tăng có thể do độ rỗng (nứt tế vi) 
của các hạt cốt liệu. 
Khi kích thước hạt cốt liệu tăng lên, diện tích tiếp xúc phía ngoài 
tăng lên nên bề mặt vật liệu có khả năng chịu mài mòn tốt hơn. 
a. Ảnh hưởng của bản chất hạt cốt liệu đến khả năng gia công và tính 
chất cơ lý của vật liệu PC 
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cốt liệu cristobalit đến khả năng gia 
công vật liệu PC nhận thấy: Khi sử dụng cốt liệu cristobalit, hỗn hợp 
phối liệu có độ linh động giảm so với mẫu chỉ sử dụng cốt liệu thạch 
anh thông thường. Độ linh động của hỗn hợp phối liệu giảm dần khi 
tăng tỷ lệ cốt liệu cristobalit. 
Sử dụng vật liệu cristobalit làm cho khả năng mài độ bóng cao khó 
khăn hơn, bề mặt sau mài dễ bị xước do tỷ lệ ELO tăng cao và cấu trúc 
cốt liệu cristobalit ở dạng xốp rỗng cũng làm giảm độ bóng của bề mặt 
vật liệu. 
17 
Từ kết quả phân tích ảnh FESEM nhận thấy, trong trường hợp sử 
dụng cốt liệu cristobalit liên kết giữa nhựa nền ELO và cốt liệu hạt mịn 
rời rạc, cấu trúc của hỗn hợp điền đầy không đặc chắc như trong trường 
hợp sử dụng cốt liệu thạch anh thông thường. Tại vùng ranh giới giữa 
hỗn hợp chất điền đầy và cốt liệu hạt to kết dính với nhau không chặt 
chẽ, có sự phân cách rõ rệt. 
Như vậy, bản chất của cốt liệu có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng 
thấm ướt của nhựa nền ELO lên bề mặt của chúng. Nếu cốt liệu có cấu 
trúc đặc chắc, bề mặt mịn thì nhựa nền ELO dễ dàng thấm ướt lên bề 
mặt cốt liệu, qua đó sẽ tăng cường khả năng kết dính của các thành 
phần trong vật liệu PC. 
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của vâṭ liêụ cristobalit đến một số tính 
chất cơ lý của vật liệu PC nhâṇ thấy, khi sử duṇg vâṭ liêụ cristobalit độ 
bền uốn và độ bền va đập, độ hấp thụ nước và độ mài mòn của vật liệu 
thấp hơn so với vật liệu PC sử dụng thạch anh thông thường. 
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn tính chất cơ lý 
của vật liệu PC nhận thấy: đối với các vâṭ liêụ PC màu trắng, ở cùng 
một thời gian đóng rắn khi nhiệt độ đóng rắn quá cao sẽ dẫn đến hiện 
tượng màu bị ngả vàng. 
Ở cùng điều kiện về thời gian đóng rắn, khi tăng nhiệt độ phản ứng 
độ bền uốn và độ bền va đập đều có xu hướng giảm. 
Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến khả năng gia công và 
tính chất cơ lý của vật liệu PC đã lựa chọn được nhiệt độ đóng rắn của 
mẫu vâṭ liêụ PC tại 140°C để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo. 
3.3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến tính chất cơ lý của vật 
liệu PC 
Nhiệt độ đóng rắn ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của vật liệu PC từ 
nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu hạt, đặc biệt khi các vật liệu này 
được ứng dụng sản xuất các sản phẩm đá nhân tạo dạng tấm. Nếu nhiệt 
độ đóng rắn lựa chọn không tối ưu có thể là nguyên nhân sinh ra nhiều 
lỗi như: sản phẩm bị cong vênh (nếu nhiệt độ đóng rắn quá thấp); nứt 
(nếu nhiệt độ đóng rắn quá cao), màu của sản phẩm bị thay đổi (vàng 
hơn nếu nhiệt độ quá cao làm cho nhưạ nền bị lão hóa. Đã tiến hành 
khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến ngoại quan và một số tính chất cơ 
lý của vâṭ liêụ PC trên cơ sở nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu hạt 
thạch anh. Cốt liệu đã được silanol hóa bằng hợp chất glycidoxy silan 
với nồng độ dung dịch là 2,0% và thời gian silanol hóa 2 giờ. 
18 
Kết quả cho thấy, nếu nhiệt độ đóng rắn cao độ bền va đập và độ bền 
uốn giảm. Tuy nhiên, khi nhiệt độ phản ứng thấp sẽ kéo dài thời gian 
đóng rắn. 
3.3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến tính chất cơ lý của vật 
liệu PC 
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến một số 
tính chất cơ lý của vâṭ liêụ PC trên cơ sở nhưạ nền ELO. Mâũ vâṭ liêụ 
PC được đóng rắn ở nhiệt độ 140ºC trong thời gian đóng rắn 25÷65 
phút. Kết quả thí nghiệm cho thấy: Ở cùng điều kiện về nhiệt độ đóng 
rắn, khi tăng thời gian đóng rắn độ bền uốn và độ bền va đập đều giảm. 
Tuy nhiên, nếu thời gian đóng rắn quá ngắn, mẫu vật liệu PC chưa đóng 
rắn hoàn toàn, độ biến dạng uốn của mẫu vật liệu PC cao là nguyên 
nhân gây ra hiện tượng cong vênh của vật liệu PC trong quá trình sử 
dụng. Vì vậy đã lựa chọn thời gian đóng rắn của vật liệu PC là 45 phút 
để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo. 
3.3.1.5. Ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian lưu hỗn hợp phối liêụ 
Trong thành phần hệ nhựa nền ELO sử dụng để làm chất kết dính 
cho vâṭ liêụ PC có sử dụng chất đóng rắn MHHPA. MHHPA là một 
anhydrit rất dễ hút ẩm ở điều kiện thường tạo ra axit tương ứng ở dạng 
tinh thể rắn. Khi tạo thành axit như vậy chúng sẽ mất hoạt tính, do đó sẽ 
làm giảm khả năng đóng rắn của hệ nhựa nền và sẽ làm ảnh hưởng đến 
tính chất của vâṭ liêụ PC. 
Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian lưu hỗn hợp 
phối liêụ đến khả năng gia công nhận thấy: 
Khả năng rung ép: Độ ẩm càng cao, độ linh động của hỗn hợp phối 
liệu càng giảm, khi rung ép khó dàn đều. 
Khả năng mài: Đối với mẫu vật liệu PC được thí nghiệm ở độ ẩm 
cao và thời gian lưu hỗn hợp phối liêụ càng dài thì khả năng mài càng 
khó. Khi mài bề mặt mẫu dễ bị xước và không đạt độ bóng cao. 
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian lưu hỗn hợp phối 
liêụ đến tính chất cơ lý của vâṭ liêụ PC nhận thấy, nếu độ ẩm môi 
trường càng cao thì độ bền uốn và độ bền va đập của vật liệu PC càng 
bị suy giảm nhiều. Bên cạnh đó, tại cùng một độ ẩm của môi trường thí 
nghiệm, nếu thời gian lưu hỗn hợp phối liêụ càng dài thì các tính chất 
cơ lý càng bị suy giảm. Trong khoảng 30 ÷45 phút đầu, các tính chất cơ 
19 
lý của mẫu ít bị suy giảm ngay cả ở điều kiện độ ẩm môi trường cao. 
Tuy nhiên, khi thời gian lưu hỗn hợp phối liêụ kéo dài từ 60 phút trở 
lên, sự suy giảm độ bền uốn và độ bền va đập lớn. 
Như vậy, do chất đóng rắn MHHPA dễ hút ẩm, vì vậy, trong quá 
trình sản xuất cần phải bảo quản hóa chất MHHPA ở nơi khô ráo 
thoáng mát, độ ẩm môi trường thấp. Đối với hỗn hợp phối liệu đã trộn, 
nên được sử dụng trong khoảng thời gian 30 phút sau khi trộn để tránh 
ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình đóng rắn của hệ nhựa nền ELO. 
3.3.2. Ảnh hưởng của chất chống tia tử ngoại đến khả năng chịu 
thời tiết của vật liệu 
3.3.2.1. Lựa chọn loại chất chống UV phù hợp 
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại 
đến khả năng chịu thời tiết của mẫu vật liệu PC từ hệ nhựa nền 
ELO/MHHPA/NMI gia cường bằng cốt liệu thạch anh. Kết quả khảo 
sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại ở một số tỷ lệ khác 
nhau đến sự biến đối màu sắc của bề mặt vâṭ liêụ PC đươc̣ trình bày ở 
hình 3.96. 
Hình 3.96: Sự chênh lệch màu sắc E của bề mặt đá sau 1000 giờ 
chiếu UV khi sử dụng các chất chống UV khác nhau 
Từ hình 3.96 nhận thấy: Trong các chất chống UV đã thử nghiệm, 
hai chất chống UV MHOP và BOTPS có khả năng làm chậm lão hóa 
thời tiết của vật liệu PC tốt nhất thể hiện ở sự chênh lệch màu sắc E 
(trung bình) thấp nhất. 
0
5
10
15
20
HnOB MHOP E11 E765 BOTPS
16,6
8,1
13,8 13,7
7,3
S
ự
 c
h
ê
n
h
 l
ệ
ch
m
à
u
 s
ắ
c,
 Δ
E
20 
Nhằm nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu PC từ nhựa nền ELO 
phải sử dụng kết hợp 2 loại chất chống UV bao gồm chất cản quang 
(MHOP) và chất hấp thụ quang (BOTPS). Tỷ lệ sử dụng kết hợp: 
MHOP = 2,0 %KL và BOTPS= 3,0 %KL so với hệ nhựa nền ELO. 
3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV MHOP/BOTPS 
đến sự chênh lệch màu sắc của vật liệu PC 
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV MHOP và 
BOTPS đến sự chênh lệch màu sắc của một số mẫu vật liệu PC từ hệ 
nhựa ELO gia cường bằng cốt liệu silic đioxit khác nhau. Hàm lươṇg 
MHOP và BOTPS sử duṇg lần lươṭ là 2,0 và 3,0% KL, mâũ có sử duṇg 
hệ chất chống UV này đươc̣ ký hiêụ là 5%UV. 
Sự chênh lệch màu sắc của các mẫu vật liệu PC (từ M1 đến M6) theo 
thời gian chiếu UV khác nhau trình bày ở hình 3.103. 
Hình 3.103: Tổng hợp sự chênh lệch màu sắc của các mẫu vật liệu PC 
sau 1000 giờ chiếu UV 
Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống UV trên mẫu 
vật liệu PC nhận thấy: Trong tất cả các mẫu vâṭ liêụ PC đều có xu 
hướng bị thay đổi màu sắc ở cả mẫu có sử dụng chất chống UV và mẫu 
không sử dụng chất chống UV thể hiện ở chỉ số ΔE tăng theo thời gian 
chiếu UV. Sự chênh lệch màu sắc khác nhau ở các mâũ, trong đó, các 
mâũ tối màu bị bạc màu và sự suy giảm màu sắc diễn ra nhanh nhất, 
ngược lại, các mâũ màu trắng có xu hướng chuyển sang màu vàng và sự 
biến đổi màu diễn ra chậm hơn so với các mẫu tối màu. 
0
2
4
6
8
10
12
14
M1 M2 M3 M4 M5 M6
5,68 5,73
13,78
4,28
10,78
4,73
3,73 3,57
4,81
2,18
3,98
2,96
C
h
ên
h
 l
ệc
h
 m
à
u
 s
ắ
c,
 Δ
E 0% chất 
chống UV
21 
Hình 3.101: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M5) khi có và 
không sử dụng chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV 
Trên hình 3.101 cho thấy hình ảnh của mâũ vâṭ liêụ PC (M5) có và 
không sử duṇg chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV. 
 Khi sử dụng kết hợp 2 loại chất chống UV MHOP và BOTPS đã cải 
thiện đáng kể khả năng chống UV của các mâũ vâṭ liêụ PC. 
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV đến một số 
tính chất cơ lý của vật liệu PC. Kết quả khảo sát nhận thấy: các mẫu vật 
liệu PC từ ELO gia cường bằng cốt hạt silic đioxit có xu hướng bị suy 
giảm về độ bóng và các tính chất cơ lý như: độ bền uốn, đô ̣mài mòn. 
Kết quả khảo sát cũng cho thấy, tốc độ suy giảm độ bóng bề mặt 
mẫu và các tính chất cơ lý của mẫu khi sử dụng hệ chất chống UV 
trong hệ nhựa nền thấp hơn nhiều so với mẫu không sử dụng chất 
chống UV. 
3.4. So sánh một số tính chất cơ lý của vật liệu PC khi sử dụng 
nhựa nền ELO và polyeste không no (PEKN) 
Đã tiến hành các thí nghiệm khảo sát một số tính chất cơ lý của vật 
liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và so sánh với tính chất của vật liệu 
PC khi sử dụng nhựa nền PEKN. Mẫu PC trên cơ sở nhựa nền PEKN 
được đóng rắn ở 120°C trong thời gian 45 phút và mẫu PC trên cơ sở 
nhựa nền ELO được đóng rắn ở 140°C trong 45 phút. 
22 
Hình 3.107: Độ bền uốn của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN 
gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b) 
Hình 3.108: Độ bền va đập của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và 
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b) 
Hình 3.109: Độ mài sâu của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và 
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a), mẫu hạt nhỏ (b) 
23 
Hình 3.110: Độ hấp thụ nước của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và 
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b) 
Từ kết quả trên hình 3.107; 3.108; 3.109 và 3.110 nhận thấy: Sử 
dụng nhựa nền ELO thay thế cho nhựa PEKN trong quá trình chế tạo 
vật liệu PC gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh, các tính chất cơ lý 
của vật liệu PC như: độ bền uốn; độ bền va đập; độ mài mòn sâu và độ 
hấp thụ nước là tương đương. Do đó, có thể sử dụng nhựa nền ELO để 
thay thế nhựa polyeste không no trong chế tạo vật liệu PC ứng dụng 
trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo với các tính chất cơ lý đảm bảo 
theo tiêu chuẩn châu Âu về “Đá ốp lát nhân tạo trên cơ sở chất kết dính 
hữu cơ” EN-15258:2008 hoặc tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8057:2009. 
KẾT LUẬN CHUNG 
1. Dầu lanh epoxy hóa (ELO) được đóng rắn bằng 4- metylhexa-
hydrophtalic anhydrit (MHHPA), với sự có mặt của 1- metylimi-
dazol (NMI) ở tỷ lệ mol ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 phù hợp 
làm nhựa nền để chế tạo vật liệu polyme compozit. 
2. Việc biến tính hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI bằng chất bổ sung 
polyol-PT1 với hàm lươṇg 2,0% khối lượng đã giúp cho hệ nhựa 
sau đóng rắn tăng cường các tính chất cơ lý cần thiết như độ cứng 
Barcol, độ bền uốn, độ bền va đập, độ bền mài mòn, do đó, đáp ứng 
24 
được các yêu cầu để sử dụng trong chế tạo vật liệu polyme compozit 
gia cường bằng cốt hạt thạch anh và thủy tinh. 
3. Các hạt cốt liệu được xử lý bằng dung dịch có nồng độ 2% trong 
dung môi etanol của 3-glycidoxy-propyltrimetoxysilan (Glycidoxy 
silan) trong 2 giờ đã có hiêụ quả rõ rệt trong việc xử lý bề mặt. Việc 
hình thành liên kết hữu cơ giữa cốt liệu – silan – nhựa nền đã giúp 
cải thiện các tính chất cơ lý của vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền 
ELO và các hạt cốt liệu. 
4. Kích thước và bản chất hạt cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến khả năng 
gia công và tính chất cơ lý của vật liệu PC từ dầu lanh epoxy hóa gia 
cường bằng cốt liệu hạt thạch anh và thủy tinh. Đối với công nghệ 
sản xuất đá hoa cương nhân tạo, vật liệu PC ngoài nhựa nền ELO và 
hạt có kích thước ≤ 45 µm có thêm cấp phối hạt có kích thước từ 0,1 
– 0,4 mm đến kích thước ≤ 5 mm đáp ứng các yêu cầu về khả năng 
gia công, tính chất cơ lý của vật liệu PC. 
5. Việc đưa hệ chất chống UV MHOP và BOTPS vào hệ nhựa nền trên 
cơ sở ELO đã giúp tăng khả năng chống lại sự phá hủy bề mặt của 
vật liệu. Các kết quả kiểm tra cho thấy, vật liệu polyme compozit sử 
duṇg 2,0% MHOP và 3,0% BOTPS đã hạn chế được sự tác động 
của môi trường lên bề mặt vật liệu thông qua giá trị chênh lệch màu 
sắc (ΔE) và các tính chất cơ lý của vật liệu PC như: độ bền uốn, độ 
bền va đập, độ hấp thụ nước và độ mài mòn sâu. 
6. Đá ốp lát nhân tạo sinh thái, bản chất là vật liệu polyme compozit 
trên cơ sở nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh và 
thủy tinh đã được chế tạo thành công với công thức phối liệu và điều 
kiện gia công thích hợp bằng phương pháp rung ép trong điều kiện 
chân không thấp, sau đó đóng rắn ở 140°C trong 45 phút có các tính 
chất cơ lý tương đương với sản phẩm đá ốp lát nhân tạo sử dụng 
nhựa nền đi từ nhựa polyeste không no và đáp ứng yêu cầu theo tiêu 
chuẩn châu Âu về “Đá ốp lát nhân tạo trên cơ sở chất kết dính hữu 
cơ” EN-15258:2008. Như vậy, mục tiêu của luận án đặt ra đã thực 
hiện được đó là loại trừ được hàm lượng dung môi độc hại phát thải 
ra môi trường trong quá trình sản xuất và không làm thay đổi nhiều 
tính chất cơ lý của sản phẩm đá hoa cương nhân tạo.