Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE [6],[7],[8],[9], 1.1 Khái niệm:[6] Vật liệu composite loại vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo loại vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu ban đầu Vật liệu composit cấu tạo từ thành phần cốt nhằm bảo đảm cho composit có đặc tính học cần thiết vật liệu đảm bảo cho thành phần Composit liên kết hài hòa với 1.2 Thành phần cấu tạo: Nhìn chung, vật liệu composite gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục Pha liên tục gọi vật liệu (matrice), thường làm nhiệm vụ liên kết pha gián đoạn lại Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăng cường (reinfort) trộn vào pha làm tăng tính, tính kết dính, chống mòn, chống xước 1.2.1 Vật liệu nền: Là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sang cốt có ngoại lực tác dụng lên vật liệu Có thể tạo thành từ chất hỗn hợp nhiều chất trộn lẫn cách đồng tạo thể liên tục [8, 10] • Nền nhựa:Nhựa nhiệt dẻo: PE, PS, ABS, PVC [8] • Nhựa nhiệt rắn: PU, UF, UPE, Epoxy Nhìn chung nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có tính cao nhựa nhiệt dẻo [8.9]  Nền kim loại carbon v.v… Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành 1.2.2 Vật liệu gia cường: Đóng vai trò chất chịu ứng suất tập trung chúng thường có tính chất lý cao nhựa Người ta đánh giá độn dựa đặc điểm sau - Tính gia cường học - Tính kháng hóa chất, môi trường, nhiệt độ - Phân tán vào nhựa tốt - Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt - Thuận lợi cho trình gia công - Giảm giá thành Tuỳ thuộc vào yêu cầu cho loại sản phẩm mà người ta chọn loại vật liệu độn cho thích hợp Có hai dạng độn [10]:  Gia cường dạng sợi: Sợi có tính lý hoá cao độn dạng hạt, nhiên, sợi có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo loại vật liệu cao cấp như: sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi Bo, sợi cacbua silic, sợi amide…  Gia cường dạng hạt : Thường sử dụng : silica, CaCO 3, vẩy mica, vẩy kim loại, độn khoáng, cao lanh, đất sét, bột talc, hay graphite, carbon… khả gia cường tính chất độn dạng hạt sử dụng với mục đích sau: - Giảm giá thành Tăng thể tích cần thiết độn trơ, tăng độ bền lý, hoá, nhiệt, điện, - khả chậm cháy độn tăng cường Dễ đúc khuôn, giảm tạo bọt khí nhựa có độ nhớt cao Cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, chống co rút đóng rắn, che khuất sợi cấu tạo tăng cường sợi, giảm toả nhiệt đóng rắn Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Cốt sợi sợi tự nhiên (sợi đay, sợi gai, sợi lanh, xơ dừa, xơ tre, bông, sợi dứa…), sợi nhân tạo (sợi thuỷ tinh, sợi vải, sợi poliamit, sợi bazan, sợi cacbon, sợi kevla…) Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà người ta chế tạo sợi thành nhiều dạng khác : sợi ngắn, sợi dài, sợi rối, dạng MAT… Việc trộn thêm loại cốt sợi vào hỗn hợp có tác dụng làm tăng độ bền học độ bền hoá học vật liệu PC : khả chịu va đập ; độ giãn nở cao ; khả cách âm tốt ; tính chịu ma sát- mài mòn ; độ nén, độ uốn dẻo độ kéo đứt cao ; khả chịu môi trường ăn mòn : muối, kiềm, axít… Những khả chứng tỏ tính ưu việt vật liệu PC so với loại Polyme thông thường Và, tính ưu việt mà vật liệu PC sử dụng rông rãi sản xuất đời sống 1.3 Phân loại composite: Phân loại theo chất, thành phần [8, 10]:  Composit hữu (nhựa, hạt) kết hợp với vật liệu cốt có dạng: - Sợi hữu cơ: polyamid, kevla… - Sợi khoáng: thủy tinh, cacbon, bazan… - Sợi kim loại: Bo, nhôm…  Composit kim loại (hợp kim Titan, hợp kim Al…) kết hợp với: - Sợi kim loại: Bo… - Sợi khoáng: Si, Cacbon…  Composit khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: - Sợi kim loại: Bo… - Hạt gốm: cacbua, nitơ… Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành 1.4 Đặc điểm, tính chất ứng dụng vật liệu composit: Tính ưu việt vật liệu Composite khả chế tạo từ vật liệu thành kết cấu sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật khác mà ta mong muốn, thành phần cốt Composite có độ cứng, độ bền học cao, vật liệu đảm bảo cho thành phần liên kết hài hòa tạo nên kết cấu có khả chịu nhiệt chịu ăn mòn vật liệu điều kiện khắc nghiệt môi trường [8, 10] 1.4.1 Tính chất bật composite: - Nhẹ, độ bền cao, chịu môi trường (bền vững với môi trường ăn mòn hoá - học), dễ lắp đặt Có độ bền riêng đặc trưng đàn hồi cao, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp Khi chế tạo nhiệt độ áp suất định dễ triển khai thủ - pháp công nghệ, thuận lợi cho trình sản xuất Giá thành thấp số vật liệu khác [8, 9,10] 1.4.2 Ứng dụng vật liệu composite:  Thế giới [ 10]: Với lịch sử phát triển phong phú mình, vật liệu composite nhiều nhà nghiên cứu khoa học giới biết đến Việc nghiên cứu áp dụng thành công vật liệu nhiều nước giới áp dụng Đại chiến giới thứ hai nhiều nước sản xuất mày bay, tàu chiến vũ phục vụ cho chiến Cho đến vật liệu Composite polyme sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết, linh kiện chế tạo ôtô; Dựa ưu đặc biệt giảm trọng lượng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, tiếng ồn tiết kiệm nhiên liệu cho máy móc - Ngành hàng không vũ trụ: cánh máy bay, mũi máy bay số - linh kiện, máy móc khác hãng Boeing 757, 676 Airbus 310… Trong ngành công nghiệp điện tử: chi tiết, bảng mạch linh kiện Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ - CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Ngành công nghiệp đóng tàu, xuồng, ca nô; Các ngành dân dụng y tế: hệ thống chân, tay giả, giả, ghép sọ… Ngành thể thao: đồ dùng thể thao gậy gôn, vợt tennit… Vật liệu gia dụng: bồn chứa nước, bàn ghế, trần, cách âm… Vật liệu xây dựng: gỗ, dằm chịu lực, cấu kiện nhà lắp ghép, đá ốp lát, lợp…  Việt Nam [9,10]: Tại khoa bệnh viện Trung ương Quân đội 108 sử dụng vật liệu Composite vào việc ghép thưa, ngành thiết bị giáo dục, bàn ghế, giải phân cách đường giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trượt, máng hứng ghế ngồi, mái che nhà thi đấu, sân vận động trung tâm văn hoá… Việt Nam ứng dụng vật liệu Composite vào lĩnh vực điện dân dụng, hộp công tơ điện, sào cách điện, đặc biệt sứ cách điện Vật liệu điện: mạch in, cách điện, vỏ bảo vệ vi mạch cao tầng, vỏ thiết bị điện, máy biến thế… 1.5 Công nghệ chế tạo vật liệu composite polymer:[6,8,10] Công nghệ chế tạo vật liệu composite phong phú đa dạng Tùy thuộc vào yêu cầu, tính chất sản phẩm mà thay đổi phù hợp 1.5.1 Gia công tay (hand lay up): Dùng cọ hay lăn quét nhựa lên bề mặt khuôn chống dính, đặt sợi lên quét nhựa, sau dùng lăn đuổi bọt khí nén chặt liên tục đạt bề dày yêu cầu Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Hình 1.1: Phương pháp handlay up Ưu điểm nhược điểm phương pháp handlay up • Ưu điểm  Thiết kế linh động, dễ dàng thay đổi  Chi phí đầu tư dụng cụ, thiết bị thấp  Hàm lượng sợi cao phù hợp với sợi dài • Nhược điểm  Sản phẩm có bề mặt nhẵn  Thời gian đóng rắn thường dài  Chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào kỹ thao tác  Vấn đề an toàn sức khoẻ, nhựa dùng phương pháp thường có khối lượng phân tử thấp nên mức độ độc hại cao hơn, dễ thấm vào áo quần…  Nhựa yêu cầu có độ nhớt thấp, ảnh hưởng đến tính chất học, tính chất nhiệt yêu cầu lượng chất pha loãng (VD: styren) thích hợp 1.5.2 Phương pháp phun: Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ Hình 1.2: CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Phương pháp dùng súng phun Sợi cắt ngắn súng phun, phun đồng thời với nhựa lên khuôn Để sản phẩm đóng rắn hoàn toàn tháo khuôn • Ưu điểm  Nhanh, chi phí dụng cụ thấp • Nhược điểm  Hàm lượng nhựa cao  Chỉ chế tạo composite sợi ngắn  Nhựa cần có độ nhớt thấp phun, ảnh hưởng đến tính chất nhiệt sản phẩm; với hàm lượng styren cao, dễ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc công nhân 1.5.3 Phương pháp hút chân không Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Hình 1.3 Phương pháp hút chân không Vật liệu lớp gia công tay theo phương pháp ướt Màng chất dẻo (nilon) bọc lên khuôn không khí tháo nhờ bơm Lượng nhựa thừa loại bỏ tác dụng bơm chân không Ưu điểm nhược điểm phương pháp hút chân không • Ưu điểm  Hàm lượng lỗ bọt  Thấm ướt nhựa lên sợi tốt nhờ áp suât chân không, lượng nhựa thừa loại bỏ, hàm lượng sợi cao phương pháp gia công tay  An toàn cho sức khoẻ: Túi chân không làm giảm lượng chất bay giải phóng đóng rắn • Nhược điểm  Quá trình tạo chân không làm tăng giá thành sản phẩm  Đòi hỏi kỹ thao tác cao 1.5.4 Quấn sợi (filament winding): Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Cốt sợi kéo qua bể chứa nhựa cho thấm nhựa trước, sau cuộn phủ lên bề mặt khuôn Phương pháp dùng để sản xuất ống thùng chứa… Có hai phương pháp cuộn: cuộn khô cuộn ướt Cuộn khô: quấn lên trục khuôn bán thành phẩm tức trình tẩm nhựa lên sợi thức trước Cuộn ướt:quá trình tẩm nhựa lên sợi diễn đồng thời với trình quấn lên khuôn Tức sợi thô sau qua bể quấn lên trục Hình 1.4 Phương pháp quấn sợi Ưu điểm nhược điểm phương pháp quấn sợi • Ưu điểm:  Nhanh, hiệu kinh tế cao  Tỷ lệ sợi/nhựa điều chỉnh sợi qua bể nhựa  Giá thành sợi giảm thiểu không qua công đoạn dệt sợi thành vải  Tính chất sản phẩm tốt điều chỉnh phương sợi phù hợp Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành • Nhược điểm:  Hạn chế số dạng sản phẩm định (rỗng, mặt cắt tròn, oval, )  Khó điều chỉnh xác vị trí sợi dọc theo chiều dài sản phẩm  Giá thành sản phẩm lớn cao  Yêu cầu nhựa có độ nhớt thấp nên ảnh hưởng tính chất học vấn đề an toàn sức khỏe 1.5.5 Đúc ép nóng (hot moulding): Nhựa cốt phân bố mặt khuôn đúc áp suất nhiệt độ cao Sản phẩm định hình theo ba chiều kỹ thuật đúc ép sử dụng để tao sản phẩm có kích thước lớn Sản phẩm định hình sau làm nguội  Đúc ép nguội (cold press moulding): Tương tự đúc ép nóng nhiệt độ thường Hình 1.5 Phương pháp đúc ép 1.5.6 Ép phun ( injecting moulding): - Nhựa nhiệt dẻo: tạo hạt compound nhựa sợi cắt nghiền, sau đưa vào máy ép phun để tạo thành sản phẩm Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 10 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành chứng tỏ trình xử lý sợi làm cho liên kết với nhựa tốt hơn, tính sợi tăng lên nên gia cường tốt cho mẫu composite Bảng 6.6 Kết độ bền uốn mẫu với sợi xử lý thay đổi nhiệt độ ép Nhiệt độ 800 C Nhiệt độ phòng Mẫu (sợi xử lý) 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi Độ bền uốn (Mpa) 32.39 34.27 33.69 35.45 29.9 33.15 Hình 6.6 Đồ thị độ bền uốn mẫu nhiệt độ thay đổi Nhận xét: Với sợi lục bình xử lý ta tiến hành tạo mẫu composite thay đổi nhiệt độ ép Ta so sánh thấy mẫu composite đóng rắn nhiệt độ thường cho kết tốt mẫu đóng rắn có gia nhiệt cho khuôn 800 C mục đích gia nhiệt tạo đóng rắn dồng tránh co ngót trình gia nhiệt, nhiệt độ khuôn cao so với ta cài đặt kết làm trình đóng rắn xảy nhanh làm bọt khí sinh trình đóng rắn không thoát hết khỏi mẫu kết mẫu composite chứa nhiều bọt khí nên tính giảm độ bền uốn giảm 6.2.3.2 Kết đo modul uốn Modul uốn thể khả chống lại biến dạng uốn vật liệu Bảng 6.7 Kết modul uốn mẫu composite với sợi chưa xử lý xử lý Sợi chưa xử lý Mẫu 26% sợi Modul Uốn (Mpa) 1734.42 32% sợi 1417.23 Sợi xử lý 38% sợi 1570.56 26% sợi 2065 Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình 32% sợi 2341 38% sợi 2668 Trang 62 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Hình 6.7 Đồ thị modul uốn mẫu composite với loại sợi Nhận xét: Khi hàm lượng sợi lục bình gia cường tăng mẫu composite modul uốn tăng Khi thay đổi loại sợi thành phần composite ta thấy mẫu composite gia cường sợi lục bình xử lý cho kết modul uốn cao nhiều so với mẫu composite gia cường sợi lục bình chưa qua xử lý với hàm lượng sợi Với tỉ lệ nhựa/sợi 74/26 ta thấy thay sợi lục bình chưa xử lý sợi lục bình xử lý modul uốn có tăng không mẫu composite với tỉ lệ nhựa/sợi 62/64 điều chứng tỏ sợi xử lý NaOH loại bỏ phần lignin làm bề mặt thô ráp hơn, khả liên kết với nhựa tốt Bảng 6.8 Kết modul uốn mẫu composite với sợi xử lý thay đổi nhiệt độ ép Nhiệt độ 800 C Nhiệt độ phòng Mẫu ( sợi xử lý) 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi Modul Uốn (Mpa) 2065 2341 2668 2110.5 2137 2375 Hình 6.8 Đồ thị modul uốn mẫu composite nhiệt độ ép thay đổi Nhận xét: Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 63 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Khi thay đổi nhiệt độ ép mẫu, ta thấy mẫu composite tỉ lệ nhựa/sợi mẫu gia nhiệt ép 800 C modul giảm điều chứng tỏ có tạo bọt làm giảm tính mẫu Khi tăng hàm lượng sợi mẫu composite modul tăng theo, chứng tỏ sợi lục bình truyền tải tốt, gia cường cho mẫu composite 6.2.4 Kết đo độ bền nén modul nén 6.2.4.1 Kết đo độ bền nén Độ bền nén thể khả chịu nén cao vật liệu Bảng 6.9 Kết độ bền nén mẫu với sợi chưa xử lý xử lý Sợi chưa xử lý Mẫu Độ bền nén (Mpa) Sợi xử lý 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi 34.68 17.68 24.94 35.76 42.03 40.02 Hình 6.9 Độ thị độ bền nén mẫu composite với loại sợi Nhận xét: Sự thay đổi độ bền nén theo hàm lượng sợi: hàm lượng sợi tăng độ bền nén tăng theo đạt giá trị cao với hàm lượng sợi 32% sợi xử lý Khi hàm lượng Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 64 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành sợi cao 44% độ bền nén giảm rõ rệt, chứng tỏ liên kết nhựa sợi có chỗ không tốt tạo hội tạo vết nứt cản truyền ứng suất làm giảm khả gia cường Sự thay đổi độ bền theo loại sợi: sợi xử lý cho mẫu composite có độ bền nén tốt sợi chưa xử lý, tính sợi xử lý tốt sợi chưa xử lý, hàm lượng xenlulo sợi xử lý cao Và liên diện sợi nhựa có kết hợp tốt Bảng 6.10 Kết độ bền nén mẫu với sợi xử lý nhiệt độ ép thay đổi Nhiệt độ 800C Nhiệt độ phòng Mẫu ( sợi xử lý) 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi 35.76 42.03 40.02 43.15 36.5 44.86 Độ bền nén (Mpa) Hình 6.10 Đồ thị độ bền nén mẫu composite nhiệt độ ép thay đổi Nhận xét: Độ bền thay đổi theo tỉ lệ nhưa/sơi: giống độ bền uốn tăng hàm lượng sợi sợi đóng vai trò chịu tải nhựa truyền tải đến sợi độ bền nén mẫu composite tăng với hàm lượng nhựa Độ bền nén thay đổi theo nhiệt độ: tạo mẫu composite kèm theo gia nhiệt khuôn lên 800 C phản ứng đóng rắn nhựa UPE phản ứng tỏa nhiệt, nhiệt khuôn gần với nhiệt độ tỏa ta tránh ứng suất nhiệt, tránh tạo vết nứt mẫu làm cho mẫu cho độ bền nén tốt 6.2.4.2 Kết đo Modul nén Modul nén thể khả chống lại biến dạng nén vật liệu Bảng 6.11 Kết modul nén mẫu với sợi chưa xử lý xử lý Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 65 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Mẫu Modul nén (Mpa) Hình 6.11 Đồ thị modul nén mẫu composite thay đổi sợi Nhận xét: Modul nén thay đổi theo hàm lương nhưa/sợi thay đổi: sợi chưa xử lý mẫu composite cho modul nén cao với hàm lượng sợi 26% với hàm lượng sợi phân bố tốt mẫu sợi xử lý mẫu cho modul nén cao hàm lượng 38% Modul nén thay đổi theo loại sợi: sợi xử lý gia cường tốt cho mẫu composite tạo gắn kết với nhựa tốt Bảng 6.12 Kết modul nén mẫu composite thay đổi nhiệt độ ép Nhiệt độ 800C Nhiệt độ phòng Mẫu ( sợi xử lý) Modul Nén (Mpa) 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi 653.7 729 826.6 707.27 646.3 799.9 Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 66 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Hình 6.12 Đồ thị modul nén mẫu composite nhiệt độ ép thay đổi Nhận xét: Modul nén mẫu composite thay đổi không đáng kể đóng rắn nhiệt độ phòng hay gia nhiệt 800 C hàm lượng sợi tăng modul nén tăng theo 6.2.5 kết đo độ bền kéo modul kéo 6.2.5.1 kết đo độ bền kéo Độ bền kéo thể khả chịu lực kéo tối đa vật liệu Bảng 6.13 Kết độ bền nén mẫu với sợi chưa xử lý xử lý Sợi chưa xử lý Sợi xử lý Mẫu 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi Độ bền kéo (Mpa) 13.11 12.73 14.46 15.61 15.83 16.7 Hình 6.13 Đồ thị độ bền kéo mẫu composite thay đổi hàm lượng sợi Nhận xét Độ bền kéo thay đổi thay đổi hàm lượng sợi không nhiều hàm lượng sợi nhiều độ bền kéo giảm đáng kể (44% sợi ) Nhìn chung sợi xử lý mẫu composite có độ bền kéo tốt so với sợi chưa xử lý, liên kết nhựa sợi bền chặt Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 67 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Bảng 6.14 Kết độ bền kéo mẫu với sợi xử lý thay đổi nhiệt độ ép Nhiệt độ 800C Nhiệt độ phòng Mẫu ( sợi xử lý) 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi Độ bền kéo (Mpa) 15.61 15.83 16.7 13.68 17.4 38% sợi 19.4 Hình 6.14 Đồ thị độ bền kéo mẫu composite nhiệt độ ép thay đổi Nhận xét: Độ bền kéo mẫu composite thay đổi theo tỉ lê nhựa/sợi theo trình tạo mẫu composite nhìn chung độ bền kéo tăng lên hàm lượng sợi mẫu tăng đóng rắn nhiệt độ 800C cho kết độ bền kéo cao hơn.vì phản ứng đóng rắn xảy em dịu loại bỏ ứng suất nhiệt xảy trình đóng rắn 6.2.5.2 Kết đo modul kéo Modul kéo thể khả chống lại biến dạng kéo vật liệu Bảng 6.15 Kết modul kéo mẫu với sợi chưa xử lý xử lý Sợi chưa xử lý Mẫu Modul kéo (MPa) 26% sợi 839.23 Sợi xử lý 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi 772.76 764.65 1370 1262 1308 Hình 6.15 Đồ thị modul kéo mẫu composite hàm lượng sợi thay đổi Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 68 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Nhận xét: Modul kéo mẫu composite thay đổi theo hàm lượng: mẫu composite có hàm lượng sợi cao độ modul kéo giảm trình tạo mẫu xuất vết nứt sợi Modul kéo mẫu composite thay đổi thay đổi loại sợi: sợi xử lý có bề mặt thô ráp hơn, nhờ loại bỏ phần lignin, nên tính sợi tăng lên Mẫu composite có modul kéo cao Bảng 6.16 Kết modul kéo mẫu với sợi xử lý nhiệt độ ép thay đổi Nhiệt độ 800 C Nhiệt độ phòng Mẫu ( sợi xử lý) Modul kéo (MPa) 26% sợi 32% sợi 1370 1262 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi 1308 1183 1267 1558 Hình 6.16 Đồ thị modul kéo mẫu composite nhiệt độ ép thay đổi 6.3 Kết đo SEM mẫu composite Mẫu composite sau đo độ bền kéo đứt, bề mặt mẫu quan sát kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kết cho ta hình bền Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 69 Luận Văn Thạc Sĩ mẫu composite với sợi chưa xử lý CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành mẫu composite với sợi xử lý Hình 6.17 Kết chụp SEM bề mặt đứt mẫu composite Nhận xét: Mẫu composite với tỉ lệ nhựa/sợi 62%/38% sau tiến hành đo độ bền kéo đứt ta tiến hành quan sát bề mặt mẫu chỗ đứt kính hiển vi điện tử quét Quan sát bề mặt mẫu composite bề mặt gãy ta nhận thấy mẫu composite với sợi lục bình chưa xử lý liên kết sợi nhựa chưa tốt, nhiều khoảng trống, ta thấy sợi bị tách khỏi nhựa nhô mảng sợi Trong liên kết nhựa sợi xử lý tốt nên nhìn vào hình SEM ta thấy sợi bị đứt nhỏ bề mặt thể nhựa sợi có liên kết tốt Vì đo tính chất lý mẫu ta thấy tính chất lý mẫu composite nhựa sợi xử lý tôt so với sợi chưa xử lý 6.4 Kết đo độ thấm nước: Bảng 6.17 kết độ thấm nước mẫu với sợi chưa xử lý xử lý Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 70 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Sợi chưa xử lý Mẫu Sợi xử lý 26% sợi 32% sợi 38% sợi 26% sợi 32% sợi 38% sợi 4.31 6.88 9.38 2.46 4.16 4.90 Độ thấm nước (%) Hình 6.18 Đồ thị độ thấm nước mẫu composite hàm lượng sợi thay đổi Nhận xét: Độ thấm nước thay đổi theo hàm lượng sợi: hai mẫu composite từ sợi không xử lý hay sợi xử lý với nhựa UPE cho kết độ thấm nước tăng hàm lượng sợi tăng, bề mặt sợi có nhóm –OH nước nên giữ nước dính bề mặt sợi hàm lượng sợi nhiều có nhiều nhóm –OH nên độ thấm nước tăng Độ thấm nước thay đổi theo loại sợi tạo mẫu composite: sợi xử lý cho mẫu composite có độ thấm nước so với mẫu composite từ sợi chưa xử lý Độ thấm nước mẫu composite phụ thuộc vào nhiều yếu tô: chất nhựa nền, sơi, liên kết nhựa sơi Ta thấy sợi xử lý bị hòa tan phần lignin độ hút nước sợi giảm đồng thời qua đồ thị ta thấy liên kết nhựa sợi bền chặt trước nên nước làm trương cấu trúc composite phải phá vỡ liên kết trước, trước xâm nhập vào bên mẫu composite 6.5 So sánh tính mẫu composite nền nhựa lục bình loại gỗ ép thị trường Bảng 6.18: Độ bền uốn modul uốn loại vật liệu Cơ Tính Độ Bền Uốn (Mpa) Modul Uốn (Mpa) UPE+Sợi Lục Bình 29.58 1570 Giấy Ép 37.5 2400 Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình MDF-PF 14 1400 MDF-PP 12.24 617.5 Trang 71 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Hình 6.19 Đồ thị so sánh tính loại vật liệu Nhận xét: Nhìn vào độ thị ta thấy tính chất mẫu composite nhựa UPE sợi lục bình chưa xử lý (hàm lượng sợi 38%) không vật liệu giấy ép so với loại gỗ MPF nhựa PF PP tính tốt nên hoàn toàn thay loại vật liệu sống Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 72 Luận Văn Thạc Sĩ CHƯƠNG 7: CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận Về mặt vật liệu:  Khi thay đổi hàm lượng sợi ảnh hưởng đến tính độ thấm nước vật liệu Cụ thể hàm lượng sợi cao tính lớn độ chịu biến dạng lớn Tuy nhiên hàm lượng sợi cao làm khả thấm nước tăng theo hàm lượng nhựa (62%)/sợi (38%) cho tính tốt hàm lượng sợi tăng lên 44% thi tính vật liệu giảm rõ rệt nhựa không bao hết sợi, liên kết nhựa sợi giảm, có lỗ sản phẩm  Mẫu composite nhựa UPE sợi xử lý có tính tốt so với sợi chưa xử lý Điều giải thích sợi xử lý có bề mặt thô nhám nhờ hòa tan phần lignin chất phi hữu Sợi nhỏ cứng so với sợi chưa xử lý  Sản phẩm composite từ nhựa UPE sợi lục bình có độ bền đáp ứng ứng dụng dân dụng thay cho sản phầm ván ép thông thường đời sống Về mặt kinh tế xã hội  Cây lục bình có khả sinh sản nhanh nên nguồn nguyên liệu dồi có sẵn tự nhiên Vì sản phẩm composite từ sợi lục bình có giả thành rẻ so với loại vật liệu khác, đồng thời tạo công ăn việc làm cho người dân vùng có lục bình mọc nhiều Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 73 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành 7.2 Hạn chế luận văn định hướng nghiên cứu: Hạn chế luận văn: o o Chưa khảo sát composite với sợi hay tạo thành dạng mat Chưa khảo sát nồng độ NaOH xử lý sợi, nhiệt độ thời gian xử lý ảnh hưởng đến tính sản phẩm o Trong trình tạo mẫu composite phải trộn sợi, nhựa chất đóng rắn trước không sử dụng máy trộn mà trộn tay nên trộn không o Chưa khảo sát nhiệt độ thời gian đóng rắn mẫu tối ưu o Chưa khảo sát yếu tố công nghệ , phương pháp tạo mẫu, thông số ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm composite Định hướng nghiên cứu: Khảo sát composite UPE với sợi lục bình thành hay tạo mat Khảo sát phương pháp gia công tạo mẫu khác ảnh hưởng đến tính chất vật liệu Khảo sát nhiệt độ đóng rắn mẫu composite cho phù hợp Tài liệu tham khảo Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 74 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Saheb D Nabi, Jop J P., “ Natural fiber Polymer Composites : A review ” ,Advances in Polymer Technology, Vol.18, Issue 4, P.P.( 351-363), 2007 Alsina O L S ,De Carvalho L.H “ Thermal properties of Lignocellulosic Fabric – Hybrid Reinforced Polyester Matrix Composites” , Polymer Testing Vol.24,P.P.(81- 85) , 2005 A.K Bledzki, J Gassan, “Composites reinforced with cellulose based fibres” , Prog Polymer Science,Vol.24, P.P.(221–274) , 1999 Nelly flores-Ramires, José Cruz-De Leon , part : Novel, Low-cost Water Hyacinth-Polyester Composites Processing, Mechanical Properties and FTIR Spectroscopy “Design, Manufacturing and Applications of Composites: Proceedings of the Eighth Joint Canada-Japan Workshop on Composites “,DEStech Publications, Inc., Nov 2010 Nguyễn Hữu Niếu, Phan Thanh Bình, Huỳnh Sáu, “Một Số Thay Đổi Về Tính Chất Sợi Dứa Việt Nam Bằng Phương Pháp Xử Lý Trong Dung Dịch Sodium Hydroxide “, Tạp chí phát triển KH & CN, tập 10, số 03-2007 Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu , “Kỹ thuật sản xuất chất dẻo” NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM 2007 Nguyễn Bá Trung – Trần Văn Phước , “Nghiên Cứu Vật Liệu Composite Trên Nền Nhựa Polyeste Gia Cường Bằng Sợi Đay”,Tạp chí Khoa Học số 10, trang 91, Tạp chí Khoa Học Công Nghệ, Đại học Đà Nẵng Trần Vĩnh Diệu – Trần Trung Lê , “Môi Trường Trong Gia Công Chất Dẻo Và Vật Liệu Composite”, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2006 Phan Thanh Bình, “Hóa Học Và Hóa Lý Polyme”, Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, 2002 10 Nguyễn Phước Hậu “Nhựa tổng hợp composite.” Biên dịch Nhà xuất trẻ 2006 Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 75 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành 11 Cao Thị Nhung “Công nghệ sản xuất bột giấy giấy”, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM 2008 12 Hồ Sĩ Tráng “Cơ sở hóa học gỗ xenluloza” Tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2003 13 từ Wikimedia Internet Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 76 ... vinyl monomer với liên kết đôi phân tử polyeste tạo thành mạng lưới không gian chiều Nhựa polyeste loại nhựa nhiệt rắn Polyeste không no khác với nhựa polyeste không no Polyeste không no polyeste. .. Cobalt thêm vào nhựa để hoàn tất trình tổng hợp nhựa polyeste Một nhựa polyeste không Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 21 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành no không trộn... sản phẩm Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang 11 Luận Văn Thạc Sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Hình 1.7 Phương pháp đùn kéo CHƯƠNG : Vật Liệu Composite nhựa UPE Thân Lục Bình Trang