Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nữa

7 1.3K 18
Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nữa

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nữa

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ quý báu từ các thầy cô, các cán bộ trong suốt quá trình nghiên cứu, học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme – Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Phan thị Minh Ngọc vì sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm và chu đáo, em xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Minh Đức và ThS Đoàn Yến Oanh vì những sự giúp đỡ quý báu của thầy để em thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị trong Trung tâm nghiên cứu Vật liệu Polyme, cùng toàn thể các bạn trong lớp Polyme – K49 trường Đại học Bách khoa Hà nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Hà nội, ngày 7 tháng 6 năm 2009 Sinh viên Lê Cao Chiến SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Sự ra đời của vật liệu Compozit là một cuộc cách mạng về vật liệu nhằm thay thế cho vật liệu truyền thống trong công nghiệp và đời sống, với những ưu điểm nhẹ - chắc - bền – không gỉ - chịu hóa chất - chịu thời tiết ….Vì vậy, từ đầu những năm 60 của thế kỷ 20, cùng với sự phát triển của công nghệ polyme, vật liệu compozit đã không ngừng được phát triển cho đến ngày nay và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực công nghiệp và đời sống như: vật liệu gia đình, tranh trí nội thất, ngoại thất, tượng đài, cầu trượt, bể bơi, nhà cửa, tấm lợp, vách ngăn, ống dẫn, bồn chứa, vỏ ô tô, tầu thủy, xe lửa, máy bay, cấu kiện điện tử, cấu kiện cho ngành hàng không vũ trụ, …Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ đó, vật liệu compozit hàng năm thải ra môi trường sống của chúng ta một lượng lớn rác thải khó phân hủy. Polyme tự hủy sinh học là vật liệu tưởng thay thế các polyme truyển thống, mà quá trình phân hủy nó do vi khuẩn đảm nhiệm, không đòi hỏi năng lượng, không tạo ra các chất độc hại cho môi trường, góp phần giải quyết nhu cầu sử dụng của con người, không để lại tác hại cho môi trường. Polyme phân hủy sinh học gia cường bằng sợi thực vật không những giúp vật liệu PC giữ được những tính chất tốt khi sử dụng, mà còn khả năng phân hủy sinh học khi ngừng sử dụng. Những năm gần đây, việc nghiên cứu chế tạo loại vật liệu này đang được quan tâm và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP khác nhau. Việt nam trữ lượng các loại thực vật khả năng lấy sợi lớn, đặc biệt là các cây họ tre nứa với nguồn nguyên liệu phong phú và khả năng tái sinh nhanh. Đây là một lợi thế để phát triển loại vật liệu này. Trên sở đó hình thành đề tài: “Nghiên cứu tính chất của vật liệu polyme compozit trên sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nứa”. PHẦN 1: TỔNG QUAN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU POLYMECOMPOZIT I.1. Khái niệm, phân loại vật liệu polyme compozit a. Khái niệm Compozit là tên gọi chung của các vật liệu được tạo nên bởi sự pha trộn các thành phần riêng lẻ trước khi sử dụng và chế tạo cụ thể. Những thành phần riêng lẻ này nếu chỉ mình nó thì đặc tính và công dụng hoàn toàn khác. Nhưng khi chúng kết hợp với nhau trong một quy trình hợp thì sẽ tạo nên một loại vật liệu đặc tính sức bền cao hơn hẳn. Đó chính là vật liệu compozit. Nói cách khác compozit là loại vật liệu đa thành phần. [1] Theo Enikolopyan, vật liệu compozit bao gồm hai hay nhiều pha thường khác nhau về bản chất, không hòa tan lẫn nhau. Trong đó pha liên tục còn gọi là pha nền (matrix). Pha thứ hai là pha gia cường được phân bố gián đoạn được bao bọc bởi nền [2]. b. phân loại Thông thường vật liệu PC được phân loại theo 2 cách dựa trên đặc điểm của 2 pha [2].  Theo pha nền polyme: SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP • Vật liệu PC nền nhựa nhiệt rắn • Vật liệu PC nền nhựa nhiệt dẻo  Theo pha gia cường: • Chất gia cường dạng phân tán (bột). • Chất gia cường dạng sợi ngắn hay vẩy. • Chất gia cường dạng sợi liên tục (sợi cacbon, sợi thủy tinh…). • Độn không khí. • Polyme blend. I.2. Thành phần vật liệu PC a. Chất gia cường [3] Chất gia cường dạng sợi: thường được sử dụng dưới dạng liên tục (sợi dài, vải) hay gián đoạn (sợi ngắn, vụn) Vật liệu PC gia cường bằng sợi vai trò quan trọng và nhiều ứng dụng trong công nghiệp hiện nay. Phụ gia dạng bột thường được sử dụng để cải thiện một số tính chất của vật liệu như tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm độ co ngót. Trong nhiều trường hợp phụ gia dạng hạt được sử dụng với mục đích làm giảm giá thành sản phẩm mà vẫn không làm thay đổi tính chất học của vật liệu. b. Nền polyme [4] Đây là một trong những cấu tử chính của vật liệu PC. Polyme là pha liên tục đóng vai trò chất kết dính làm nhiệm vụ liên kết các vật liệu gia cường, SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP chuyển ứng suất lên chúng. Nền polyme sử dụng cho vật liệu compozit thể là nhựa nhiệt rắn hay nhiệt dẻo. - Nhựa nhiệt dẻo: là loại polyme khả năng chảy mềm khi tăng nhiệt độ lên và đóng rắn lại khi làm nguội. Nhựa nhiệt dẻo khả năng tái sinh nhiều lần. Một số nhựa nhiệt dẻo: polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), polyvinyl clorua (PVC), polymetyl meta acrylat (PMMA), polyetylen terephtalat (PET)… - Nhựa nhiệt rắn: Vật liệu PC nền nhựa nhiệt rắn: là loại polyme khi bị tác động của nhiệt hoặc các phương pháp xử hóa học khác sẽ trở nên cứng rắn hay nói một cách khác dưới tác động của nhiệt, chất đóng rắn và áp suất nhựa này xảy ra phản ứng hóa học chuyển từ cấu trúc mạch dài sang cấu trúc không gian ba chiều. Nhựa nhiệt rắn sau khi đóng rắn không còn khả năng chuyển sang trạng thái chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt nữa. Do đó nó không khả năng tái sinh. Một số nhựa nhiệt rắn: nhựa phenolic, nhựa ure, nhựa melamin, nhựa alkyt, nhựa epoxy, nhựa polyuretan… c. Phụ gia [3] Phụ gia sử dụng trong công nghiệp sản xuất các vật liệu compozit là các chất chống cháy, chống dính, chất liên kết, chất chống lão hóa… II. SỢI GIA CƯỜNG II.1. Phân loại sợi Theo thống kê khoảng 1000 loài thực vật khả năng sử dụng để sản xuất sợi thực vật. Tuy nhiên chỉ một số ít trong đó được sử dụng để lấy sợi như tre, nứa, bông, đay, dứa, lau, gai, đay… Phụ thuộc nguồn gốc người ta thể phân loại sợi thực vật thành các loại sau: [2] SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP II.2. Thành phần hóa học và cấu trúc của sợi II.2.1. Thành phần hóa học Trong sợi thực vật gồm bốn thành phần chính sau xenlulo, hemixenlulo, lignin và các thành phần vô khác. Trong đó xenlulo, hemixenlulo và lignin là các thành phần ảnh hưởng lớn đến các tính chất của sợi. Thành phần hóa học của sợi phụ thuộc vào môi trường sống, tuổi cây, phương pháp tách sợi …[7] SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 6 Hình 1: Phân loại sợi thực vật [5] Hình 2: Một số loại sợi thực vật thông dụng [6] LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thành phần hóa học của một số loại thực vật được thể hiện ở bảng 1. Loại sợi Thành phần hóa học (%KL) Xenlul o Hemixenlu lo Lignin Pectin Nước Sáp Sợi lanh 71 18,6 – 20,6 2,2 2,3 8 - 12 1,7 Gai dầu 70 -74 17,9-22,4 3,7-5,7 0,9 6,2-12 0,8 Sợi đay 61-71,5 13,6-20,4 12-13 0,2 12,5- 13,7 0,5 Sợi kenaf 45-57 21,5 8-13 3-5 - - Sợi sisal 66-78 10-14 10-14 10 10-22 2 Sợi thùa 77,6 4-8 13,1 - - - Sợi bông 85-90 5,7 - 0-1 7,85-8,5 0,6 Xơ dừa 32-43 0,15-0,25 40-45 3-4 8 - Sợi chuối 63-64 10 5 - 10-12 - a. Xenlulo [2] Được coi là polysacarit tự nhiên, cấu trúc mạch thẳng không phân nhánh, được tạo thành từ các mắt xích bản là anhydro–D–gluco–pyranozơ, liên kết với nhau qua liên kết 1,4–α–glucozit. Xenlulo mặt trong tất cả các loài thực vật nhưng mỗi loài một hàm lượng khác nhau. Ccông thức phân tử của xenlulo là (C 6 H 10 O 5 ) n hay [C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n ; và công thức cấu tạo như sau: hoặc chế phân hủy sinh học của xelulo [9]: Một số nấm thể tiết ra các enzym, xúc tác phản ứng oxy hóa xenlulo. Ví dụ peroxydaza thể cung cấp SVTH: Lê Cao Chiê ́ n – Polyme K49 7 Bảng 1: Thành phần hóa học của một số loại sợi thực vật [5] Hình 3: Công thức cấu tạo xenlulo [8] . v t li u polyme compozit tr n c s nh a polyvinyl ancol gia c ng b ng s i n a . PH N 1: T NG QUAN I. GI I THI U CHUNG V V T LI U POLYME V COMPOZIT I. 1.. đư c ng d ng r ng r i trong m i l nh v c c ng nghi p v đ i s ng nh : v t li u gia đ nh, tranh tr n i th t, ngo i th t, t ng đ i, c u tr t, b b i, nh

Ngày đăng: 23/04/2013, 21:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan