DE TAI
VAT LIEU COMPOSITE TREN CO
SO POLYESTER KHONG NO VA SO THUY TINH
Trang 2TRUUNG PAI HOC BAGH KHOA TP.H.C.M TRUNG TAM VAT LIEU POLYMER
a ee
} _—
tis “ica
“yy at /(IỆU (_ OHPOSITE 'ƑRÊN (T—d / Ở
POLYESTER KHƠNOGNƠva SOI THUY TINH
~~
ob
Chủ trì đề tài : NGUYỄN HỮU NIỂU
+ 1990; r TƯNg
Trang 32-
MG -ZZ3// ———Ể— _— —_—_F—_—_—_——
Sau hon 40 năm vat liệu composite đã phat triển rất mar mé ve so lượng cũng như chất lượng, sự phong phú về ching loại cũng như tỉnh năng sử đụng- Vật lieu composites ‘duge xem 1a vat liệu cua the Ky 21 bởi vì các tính chấp nổi bật của n như : tỈ số tính năng/ gia thành thấp, nhẹ, khơng bị ăn mịn dễ gia cơng chế tạo «.« đo đồ nỗ được ứng đụng rong rai tron các lãnh vực của cuộc song cũng như trong kỹ thuật
Trong cac loại vật liệu composite, thi vat liệu trên co sé _polyester khong no va sợi thủy tinh được sử đụng nhiều nhất bởi vì độ bền cơ 1% tinh cao, kỹ thuậ b của cong đơn eign đầu tư Ít và cía thành rễ, rất phù hợp vổi điêu kiện hiện nan brong nước
Ê nước ta việc nehien cứu và sử đụng vật liệu composite -van cịn 1a van de méi me, trong vài năm gan day cũng đã cơ mot số cơ quan kỹ thuật, các viện, cáo „trung tâm, đã quan tâm nghiên cứu đến van ae này, tuy nhiên vẫn Chưa đạt được kết qu kha quan, chủ yêu là nghiên cứu chế độ gia cơng trên co sé uh polyester khong no nhap tử nước ngồi ,
Trước tỉnh hình đồ tại Trung tam vat polymer, +rường Đại
Học Bách Khoa ip Cm, ching tơi đã nghiên cứu và ứng dụng
thành cơng vạt liệu composite tren cơ số polyester khơng no; va sgi thủy tinh để sản xuất chế tạo cano, tau du lich, tau
đánh cá và các dụng cụ gia đụng khắc như : bồn tấm, bản ghế,
bồn chứa nước -
Đặc biệt é đây ching tơi cũng đã sẵn xuất nhựa polyester khơng no tren, cd sở mgt số nguyên liệu sẽ tien, sẵn cĩ trong
nước để cố the chủ động trong sẵn xuất, gia thành hạ và tỉnh én định cao
Trang 4PEAN I, I 11 ill iv PHAN Il 1, 11 111 Bo ĐẦU ¿ở SỞ LÝ THUYẾT
GIỚI THIBU Var LIEU OCMPUsITs 1 Khái niệm"
2 vấu tạo vat lieu composite 2.1 Folymer nen
2.2 Uhất độn
2 Bac điểm, tính chất va ung dune
Vật LIỆU GUMPOSIT» THÂN CỬ SỐ FULtbọEä
KHONG NU VA SOT THUY TIM
1 Folymer nền : polyester khong no
2 that don : sợi thủy tỉnh
TỔNG HỢP POLYESIbi hHƠNG NO 1 Nguyen liệu
2 Phan Ung tore hop polyester xhong no
je Phương pháp tiên hành
ke Dong ran Folyester khơng no
UhS Tau Vii LIỆU 0UPULT@
1 tơ chế gia cường của vật liệu composite 2 Uống nghệ chế tạo vạt liểu composite THUC NGH 1b,
DAT VAN DE
TCM HOP FOLYRoibik KHCMG Nu 1 Nguy eến liệu
ae Khảo sat phương pháp tong hợp
3 Khảo sát anh hướng của nguy eến lieu 4 Cad thiện tính chất nhựa polyester
bang dau thực vật
KHAO SẤI UẤC YẾU TỔ ẲNh HƯỜNG ĐếA viv LIỆU
JÚk.POS 1T
1 ảnh hưởng của tỉ lệ sgi/vạt liệu
của các dang vai „ 2 ảnh hương của cach sấu xếr vai
a a , a
2+ Anh hướng cue sự phan bo hương sợi vải tho
Trang 54 Nang cao đạc tính của vạt liệu composite bằng chất 4on dang hat
2« Bo ben moi trường, khả năng bất chay của vat lieu
PHẨN 111 ỨNG DỤNG VẬỸ LIỆU cukFUsïT, VÀO SẴN XUẤT PHẦN IV PHỤ Luc
PHAN Vo TMI LIỆU THak KHẨU
Trang
Trang 63 ))
_z—' -BHẦN 1 : (LƠ SỐ LÝ THUYẾT
- `
)
1, GIỚI THIỆU CHUNG VẬT LIỆU GV&FCSITE
1 Khái niệm : /8,12/
- Composite là loại vật liệu hon hợp, do su kết hợp của 2 phay nhiều thành phan khác nhau nhằm tao ra vat liệu moi cd tinh chat dac biệt
- Trong lãnh vuc polymer, các vật liệu đi từ nhựa được tăng cường bằng độn (dang sợi, dạng hạt ‹‹) đượ gọi là
vật liệu composite ov kết hợp này nhằm hạn chế nhược điển “cua vat liệu này bằng ưu diem cua vat lieu kia; tạo ra san
pham mới cĩ tính nang cơ lý "hĩa hơn hẳn vạt liệu bạn đầu ( ngo 3i ra cồn cơ kha năng hạ gia thanh)
- Thống thường các chất độn cĩ tính chất cơ lý hĩa
cao hơn polymer nền, vì vậy việc đưa độn vào mạng nhựa nhằn
phân tan các đi êm tap trung ứng suất trên mang _chuyền sang
cho aon 1am tăng cường kha nã nợ chịu lực của vật liệu Ngồi ra polymer nền cịn lầm chất kết dính các phần don, chuyển chất 4on tu dang roi rac thanh vat lieu liên tục; lam tang tinh nang su dung
- Trong thực te, người ta phân chia vật liệu composi thành các loại sau day
+ Composite fat (particle composite ) : gom các >
tiểu phần chất độn phan tan vao cau truc mang cua polymer ne
%
+ Composite lớp (3 layered composite) : gồm các
~ a a a a
lớp vạt lieu xen kế nhau, cĩ tính chất kết hop cha vat lieu tao thành,
+ Composite độn soi tang cương (fiber reinforeed material) gom chat don dang sợi gia cường cho polymer nên
2s cau tao vat lieu composite
` » ` ~ ˆ
Thanh phan composite 15 polymer nen va chat don ` a _@ `
2.1, Polymer nen : la chat ket dinh, đong vai tro
a ~ -Ư “-Ấ ˆ
Trang 7Trong thực te người ta cĩ thể sử dụng nhựa nhiệt déo hay nhiệt rắn
- Nhựa nhiệt dẻo ; Pd, FS, aBS, PVU, gia cổng bằng nhương pháp đúc tiêm độn 4ã được tron với nhựa Ờ trạng thái nong chay
- Nhựa nhiệt rấn : PU, Pr, UF, melamin form, epoxy, polyester, khong no, polyuretan, gla cong đúc dưới ap sud cao, nhiệt đc cao; rieng đối với epoxy và polyester khong „no cĩ thể tiến hành ở ấp suất thường, nhiệt 46 thường, gia cong
bằng tay
Nhin chung nhựa nhiệt rấn cho vat liệu cơ tính nang cơ lý hỗa cạo hơn nhựa nhiệt dẻo,
2.2 chat don : dong vai tro Ja các điểm chiuứng suất tập trung vì thong thường cĩ tinh chất cơ ly cao hơn nhựa
Người ta đãnh gia chất độn dựa trên các đạc điểm sau ~ Tính gia cường cơ học; _nhẹ, khẳng nhiệt
- Tỉnh khang hĩa chất, mod trường
- Trường hợp vơi nhựa giảm ag co rut cua san phẩm - Tray én nhiét, giai nhiet tot
- Thuan lợi cho quá trình gia cong
- Gid thanh re
Thy thuộc vào tung yeu cầu cho từng san phẩm cụ thể ma người ba chọn lựa vạt liệu aon cho thich hợp
ud 2 logi don
2.2.1 Chat 4on dang soi :
Uấc loại sợi cĩ tính năng cơ ly hĩá cao thường dùng
“a a ^ ^ˆ
de che tgo các loại vạt lieu cao cấp như : sợi thủy tính, sơi carbon, sgi Bo, soi amid, soi carbua silic,
2.2.2 Chat don dang hat :
Các loạt đơn hạt hay được sử dụng | : Silica, Gato, vay mica, hay các don khống : cao lanh, đất sét, bột tale, -
grafic, - Kha nang gia cường cơ tính của don hat khong ca bằng đang sợi, tuy nhiên giúp hạ gia thanh dang kể
3- Đặc điểm, tính chất và ứng dung :
Trang 8
3 ~
4
dụng rợng rãi trong hau hết các lãnh vực kỹ thuật và đời song
do các đặc điểm ưu việt của no:
- Gia thành re hơn thép khơng ri
- TỈ số tính ch ất cơ ly/gia cả và tì số tính chất cơ
lý/khối lượng thi caœ hơn sắt thép rất nhiều
- Nhe hon nhom
- Phương pháp gia cổng và chế tạo đa dạng
- Dễ tạo hình, thay đổi, sửa chữa
- Khong ton kẽm trong bo quan, chong an mon
ˆ a ~ ^ ˆ
Sau day 1a bảng so sánh tính chat ky thuat cua vat liệu composite và các vat liệu truyền thống nhác ( Bađg 4)
, , a a, a ,
+ Voi cac uu diem noi bạt do, vat ligu composite
` ` ~ ae ~ +
ngay cang đi sau vào các lãnh vực của cuộc song
- Vật liệu gia dụng : lavabo, bồn tắn, ban chế, tấm
trần
- Vật liệu xay dựng : tấm lợp, cấu kiện nhà lấp ghép
gan dam chiu luc,
- Vat liệu điện : mach in, tam cach dien, canhquat, vo bao ve các vi mạch cao tan, -
- Vật liệu hoa chất : ong dan, bon chứa, van, bể
đi en phan, :
- Giao thơng vận tai : vo tau be, than xe, khung, cabin,
- Hằng khơng, vũ trụ : cánh, khung thiét bi dap,
Composite là vật liệu của ngày mai; nở đang thay the dân cho các vat lieu truyen thong : go, kim logi, SỬ, II VAT _LIBU COMPUSITE TRÊN G2 SỞ POLYz3TM+ KHƠNG NO VR
SỢI THỦ THỦY TỊ NH TINH
Nat ligu composite trên cơ sở nhựa nhiệt rắn cho các tính chất cơ ly chốn hơn hẳn các họ nhựa nhi ẹt dẻo, đồng thời quá trình gia cong, che tao don gian hon, chi phi đầu tu thap
hơn Do đỡ nhựa nhiệt rấn thường được sử dụng nhiều hơn
Chất đến dạng sợi được sử đụng nhieu hon dang hat, bởi vì tính gia cường cơ học cao hơn
Do đỗ ở đầy chỉ đề cập đến polymer nen là nhyanhi et
Trang 101 Folymer nen nên : Polyester khơng no
- Trong các loại nhựa nhiệt rấn thì © poxy va
polyester khong no thường hay được sử dụng nhất, wi chúng cỡ độ nhớt thấp, đong ran được ở nhiệt 40 phịng và ap suất khí quyền
- Nhựa epoxy mặc dù tính năng cơ lý cĩ ca hơn
polyester khong no một Ít, nhưng giá thành cáo hơn rat nhiều, do đĩ dẫn đến tf sé tinh „năng cơ 1ý/giá cả thấp hơn nhựa
polyester khong no cho nen it được sử dụng hơn, thường chỉ sử dụng cho những mục đích đặc biệt
- Gdn nhựa polyester khong no với tác nhan khẩu mạch ngang 13 styren, đồng thời là dung moi, do do né cổ nhũng đặc
điểm sai (bong 3)
Ủe điều chỉnh độ nhớt thích hợp „pho quá trình gia ac Đống rn nhiệt độ thường , ấp suất thường, để đồng điều chỉnh
: be dieu chỉnh ấn truc nhựa bạn 4âu đề tạo tính
chất sản phẩm theo y muon Gig thanh ha
- Tính thám ướt chất độn cao
Phân nhựa polyester khơng no sẽ được grình bầy rõ ở phần Sau
2: Chất đến :
Bon dang soi thường được sử dụng nhi hơn SO với aon
dang hat, trong 40 soi thủy tỉnh được sử dụng nhieu nhất vì những lý do sau
- Tính gia cường cơ lý tính rất ca
- Tì số co ly tinh/gia cả rất lổn hơn so với các loại
sợi khác
- Phố bien da dạng dể gia cơng, chế tạo
hac ah so với sợi carbon, sợi Bo thi kha nang chiu moi trường, hĩa chất cơ kem hon
2.1 Phần loai chat don :
a) Theo hình dang : sgi liên tục và xơ cắt ngắn
Trang 12Bang 3 : TÍNH NĂNG CƠ LÝ GA SỰI THỦY TINH SỐ xử VỚI bất LOạI BON KHAS /8//9/
~X~XT—X~— X~ÿ~ X~X~X~XT XT X— XXX—X—X~ XT XT X~ X— XT X— XCXT X— Xe XC X— Xc Xe X—X¬ XC —
1 ’ ; ` , a ? a
Đặc tỉnh ; n,kính :§.lvgng :Ben keo : Modul a a : Nh.do 3 Chi so:
4on : soi : rieng : kg/mm2 tđần hồi mongchay: gia ca:
An : g/emg : kg/mm2 :; kg/mm2 ; °C : : amiäng : 0,2 2,0 130-800 ; 1o00U =; 1506 =: 6,15 : : Day :150+200 : 1,42 : 22 : 4000 : 0,5 : : Polyamid 21C 4 ¿Ĩ : 31,12 bà 2 260 220 2,0 : Folyester 210 4 20: 1,“ 7e „20 250 3,0 eos 2 : tình B ; 1Ơ 2,52: 32U : 7300 1700: 1,0:
yi Soi T.tinh S ; 10 2,5 : 390 &7CO 1o50 3-20;
: " x; 10 2,5 „72 ; 6200 3-10
: Sgi Silic 5-10 75~100 50g
Soi thach anh: 9 : 2,2 2 7G 7100 1925 : 100 :
: Sgi carbon 9 14 140 17500 5050 3200-900; grat: Pb shes 29 :.565€ .LMGC- se 7 GS Bo-Vofram: 100 2,0 2100 1000 thep 5-260 : 7,8 420 21000 ; 1o00 6-150 a ee to 2,25 2100 70000; 3930; - ; # ì the S1U ¡ O,5-10 ; 3,2 2UL0 50000 ; 2300 13500 ;
Trang 13n)
CG
0 ^)
CM)
+ , a - ` Ls 3 ,
- Xơ cắt ngăn : dai 200 - 32Ơmm,tao thành dạng mat ; sắp
xếp đa hướng
b, Theo thành phan hĩa học :
- A:Sgi thủy tinh co nam lượng kiểm cao khang am kém 0:Bợi thủy tỉnh bến hởa „ dùng cho mục tích chống an mon - E:Sgi thủy tỉnh Bo ding cho vật liệu cách điện
Soi thủy tinh co modul và ben kéo cao si dung cho nhắn, mục Ích đặc biệt
TM - 314 : loại sợi thủy tỉnh cải thiện độ mềm cho vat liệu trên cơ sở hoại BE
BANG 4 : THÀNH PHẦN HỔA HỌC CŨA DẤU LOẠI SỢI (16)(1:)(E
g
mt am tele lem let ae pe te te tet Š.-
: 8102 ‡ 72,0 3 54,0 : 24,3 : 04,2 >: 53,7
: A1203 : O,o 3: 4,l os: 15,2 : 24,8 3: -
Trang 14
- 9 -
0 Theo đường kính s"ợi :
BANG 8 ; PHAN LOẠI SỢI THEO Ø sợi (17)
TT hp Tị mt TẾ Ti TT HE T g1 Em T1 1 T4 mg mị mg Em ï ng TT: mm ậm
Ky hiệu : Ø sợi (6): Ky hiểu : sợi (Am) : Ký hiệu: _#sg1 Un)
: 8 : 3,8 : DE : 6,0 : #5 : 10,0
: Cc : 452 : E ;: 7,0 :K : 12,0
2, D : 5,0 ; 6 : 9,0 :
TT$T Ti Tim TT mm Tri m th mm thi m Tim Trim tai mi m1 m tri mm im
2.2 Tinh chat :
tùy tử ude vào thành phần hĩa học ma sợi sẽ cĩ các tinh chat cơ ly hĩa khác nhau s
BANG o : — TÍNH GHẤU SỢI THỦY TìNH /16/, /17⁄
: & : A C : S
: Khĩi lượng riêng (kg/#m3) : 2540 : 2500: 2490 : 2480
: Bên keo (MPa) & 22°C : 3448 + 5033: 3053: 4585
: 27120 ¡2020 7: = pc : 3708
: 53570 21720 : = 3: = 3: 2413
: hodul din hoi (MPa) : 72,4 : : 09 : 82,5
; Hệ số dãn nở nhiệt (1/2K) ; 5,0 : 8,6 : 7,2: 5,6
; Hệ số truyen nhiệt (w/m°k) : 1,4, oo: foo
: Nhiệt dung rieng (cal/g) : 6,197 _ : 0,212 : 0,176
: m9 bền điện (ve / mm} : 39920 _ - foo
: Hằng số điện moi 9 00 Hz 25,980,450 L : - 29,085,4
20°C 1 MHz : 0,3 : 5,9 27,0 3: 5,1
Biện trở khỏi ở 2220 (QQm) : 1017 - oo: ~ r101Ẻ
Chỉ số khúc xạ tủ 247 3: - : - : 1,423
: Van toc am n/s : 53530 - : : 5850
em ei ee a ee ee ee ee te te te te
2.2 Uac dạng sợi thủy tinh /lo/ , /17/
Sol thuy inh cớ the sử dụng 3 dang mat rơi hay det lai th anh tung bến vai với các phương pháp det khac nhau tạo thành các loại vai khác nhau với các tính răng cơ ly tương ứng
phi hợp cho từngmục đích sử dụng
Trang 15- 10 ~
cha sol ngang va soi doc xen kế nhau Lam tang + bên Va đập b) Vai cheo Be (iwill weave _ cloth) : bo tr 1 Sơi doc và 2 sơi ngang xen ke nhau, do đố vai mềm hon vai phẳng, dùng ae phủ các goc canh
` e) Vải satin (satin weave cloth) : bo tril Sơi dọc
đạn với 4,5, 7 soi ngang, do đồ vai rất mềm, dễ trai phủ tren khuon
ad) Vai don hướng (unidirectional cloth) : sgi doc lon hon sợi ngang va khit hon soi ngang nhỉ eu lần, nhằm tạo sản phẩm cĩ 4 bền cao theo hướng doc
e) Vai thé (oving woven) : vai dét từ sợi roving
(sợi liên tục được se thành), cổ khơi lượng rieng 0,407 +
1,350 kg/m2 be dày tu 0,51 +4 1,02 mm, được su dung rong rai £) Vai mat : gồm các sgi xd hay sơi liền tục được phân bố hỗn aon aa hướng, với + dai sgi cổ 3 cấp :
Cap Nol : độ đầi 30 + 00 mm
No 2 46 + 100 mm
he
ee jo 7Ơ ~ 120 mm
Cĩ 3 loại ; mat từ sợi xơ
„ mat ĐỪ sơi liên tục -Ổ mat trang tri
Trang 16
- 11 ~ 3+ Đặc © điềm :
Vat liệu composite tren cơ sở polyester khong no va soi thủy tỉnh cĩ nhiều ưu diem hơn hẳn các loại vat liệu composite khác, i 1a:
- Tri SỐ cơ ly tính / gia cả thấp
- xui trình ee cong che tạo đa dạng, phorg phú, đơn giã - Dau tu thấp, khơng đồi hồi ay thuật cao
- Nguyên ligu re tiền, dễ kiếm, giá thành sản phẩm hạ Ủo đĩ nở được ứng dụng rat phổ biến, rong rãi trong cad lãnh vực kỹ thuật và cuộc sống
BANG 7 : SU SÁNH TÍNH CHAE Vj LIZU cUmPOSITS PULYESTER KHONG NO VỚI SỢI THỦY TINH VA CAC LOaI COMPOSITE KH‘c /2C/
Folymer nen : _Folyester khơng _r n tÈpoxy : Vai thủy : Mat thuy : Sởi bồng rsợi thủy
: tinh : tinh : tinh
K, luv rieng (kg/dm3 t 1,5 + 21 : 1,5 4 #: 1,2 +~t,
Bến k eo (Hy t1 ? :18Ơ0550Ư0 nhất 3 20Cotoobe? 20000 + + toe
Ben nen (Lbf/in2) :22000+GOOUU ;25000+oOGOO; 2300G+ 2„OÚ0 ; ~
Bén uon Sancoere :18GO0+80000 1150004 40000: 1300021 E0U0; 16000 220
Ben ya dap (ftLbf/in) : 19 4 35 : Ế + 16 11,542,3 : -
Độ - hap thu nước (á 8 : 0,24 2,5 : 0,24 0,8 :l,del,o : -
ign the xuyen thing > 250 2 700 ; 3UU 4 5U0 :30u 4500 + 300+h00
_(Ÿ/0,001in)_ _ _ Me Ln
: silicon : _Fhenolic t le Lạmi nform Tà
: SƠI thuy : “sgithuy: sob an, ^ :sgïthuy ‡ sợi bong
: tinh : tinh : bong : tỉnh :
K, Luong, rieng (kg/dm3) : 21,@2,0 : 1,5
Ben kẹo ( (ELbf/in2) : 10000 15950027500: £5006; 700 BOD = 10.000 Gos “10 500
Bến nen (Tbf/in2} : - : - - ete of -
Ben uon (Lbf/in2) : - : : tot - -
Ben ya dap (ftLbf/in) : 340 : 30 “34,0 : A219! 426,0 + 06240
Do chấp thụ nước (i) Điện the xuyen thung : 0,04 : ~ : - + 004:028 0,4 296
> 290-350: 20+ (S0; 902150: AFD ZOD: 22200
(V/o, COl in) h
Trang 17- 12 -
III TỔNG HỢP POLYZSTEE KHƠNG NO
ˆ Polyester khong no 13 san pham của qua trinh trung ngung polyol va các polyacid, mà trong 40 hoặc polyol, hoặc Ppolyacid hoặc ca 2 cĩ chúa nĩi doi
Thong thường đề sử dụng trong vật liệu composite, căn phải số độ nhớt, 49 _kết tinh va kha nang tham ướt thích hợp cho quá trình gle cơng, người ta hay
¡ch iang “ýdŸivaeii nHầh! ¡kho u mạeFš ging "Le
inj methylmethacrylat) đồng” "thời: là: dụng moi
1 do nguyen liệu tổng hợp Folyester thường là về các 1) và diacdd khơng no ,kết hựp với diacid no ắ điều 46 nĩi đổi tren mạch
monomer:
guyen li liệu
tuyến liệu 48 tổng hợp Folyyester khơng no rất đa dạng hu sno cổ tinh chat quyết định tinh chat của sản phẩm thuộc yêu cầu sử dụng ma ta chon nguyen lieu cho thích u đây 1a bang tom tat các loại nguyên liệu về tính olyester tương Ung
3UYSN LIỆU và TÍNH cht? PCLyesTEx [2/, [of , / 5/
- Uiacid
TƯƠNG ONG
shĩa chọc : Ten gọi Lee Bae Te LOVES TET : ti nh chat cua polvester
PHO ne, ‘oi “bi en mãn”
anhŸ d>i:6 tềtra-: = Cơ dự tín cáo -
Trang 18
©
oe
oe
ce
Quer 679 7 endomethyl tetra- anhydric hexaclo-
: hydro phthalic anhydric phthalic , > Nhựa cĩ tính đong cao ; Chịu lựa
Bên mơi trường
ae oe VỢ
net bon lao hoa bền mơi trương
a a
Chiu va dap tot Whge vang,séng,tr
Chiu ăn mon , moi t:
, ,
Co ly tinh cao
acid terephthalic Nhựa đục nhưng sát
Chiu nước và hơi
ở 100°0
chịu nhiệt tot
cí(t&c) : (br) @ z0 : Ors J (ba Xo , anhydric tetraclo phthalic ~ 2 x
Nhya mem deo, det
, : a
Kem chịu moi trườ
2 ,
Chịu lựa kem
AHO Cho ts - Olt :
H eM :
© Cts Ct
= » Cts
HQ) Cty Cll at 01h t
n- & acid succinic n- 3 glutaric no4 adipic n- 7 azelaic n- & sebasic Ten gọi £øthylen glycol ; Propylen glycol : Butylen glycol Nhựa dồn, thường dùng vớ propylenglycol
Nyva ben uon,tuong hgp
: vol styren yw a `
Trang 19: HO Crp cipOar crn? Diethylenglycol ; mem deo, chiu va (aap ca vipropylenglycol : kẽm tương hợp với muối "HO o14O Chống On,
Cy, Sitghit, : cobalt
TT TU TT aT
: : : CO tỉnh ban đỉnh tot
ma - - ù ` »
: Gy (Cit br): Neopentyl glycol : Chịh kiem cao
; MØ- Ae © Cl OU : Bén nhiệt, bền lão hĩa
by (Clip br , chiu moi trường tot
1,4- cyclo hexan : - lo ly tính cao
` a at
: dimetanol : - chiu ăn mon,khong bien
HOCH, <<) -CHpole mau
- Giá thành cao
: Cre, : dicyclohexanol :
WO CYS ~<YO¥: propan - Nhựa đạc biệt khơng bi
nh ——— _ ; ăn mơn bởi kiểm
; bisphenol a : - Cn định nhiệt cao
: Của Oxyetyl : ~ Kếm bên trong dung moi
2 HOCH HOOD : thom
: “Aa on: : > Chịu uxy hĩa trung bình
bisphenol a : - Nhựa đặc biệt khơng
br OS Be ¡ oxy propyl : chay và chịu ăn mơn rất
tChoOS0)4 (020C1g210h Brom hĩa : tốt
Tàu bc Cbg Be Oy
3.1.3 Monomer
Céc Komomer dung cho phan ing dong trùng hợp với prepolyester khong no can thos man một số đieu kiện sau?
- Tham gla hoan toan vào cấu trúc mạng
- Tạo hỗn hợp đồng nhất với polyester, tot nhat monomer
là dure moi hoa tan nhựa, lầm giam 4@ nhớt thuận lợi cho qua trinh gia cong
- Konomer co he so ty trùng hợpkếm và kha nang đồng trùng hợp cao với nhựa, đề tạo thành cau trúc mạng đồng nhất
Trang 20- 15 -
cuona Une /2/,/3/,/15,
rie NAH Hel
: : - Tương hợp hồn tồn với
Roe : Obtyren : phựa polyester maleic
LỚ] : :- Đống ran nhanh,chiu th¥i
: tiet cod ly tinh cao, cach
a a
đien tot
- : :- Ít bay hơihơn S5tyren
Pr = Ae : Vinyltoluen : - Khẩu mach khơng hồn toi
2 i a 2
: : - Mem deo hon
City : : - ft co ngot hon
re: Sr a” Sey as
: AC br) : :~ Giam kha năng bọc chay
Ona : Diclo Styren : cua nhựa
ý : : - Giá thành cao
TT TT TT TT TT TT TT ng HT mĩ MƠ TT TT nan
: Dialyl : hhựa mem deo
AS COOK ty Cid = Cp ` “ : a
Sĩ : phthalate : Boc hoi thap
NA eit, Ch = City,
: Kho tuong hop với nhựa
HạC =G~Csbcu; : Methyl : Tự tring hợp cao,do 4o chỉ
,
Ch : methacrylat : dùng chung voi styren cho
2
san pham chịu mơi trường
a
VÌ những đặc diem tren new yi ta su dụng styren lam monomer khẩu mạch ngang
3.1.4 Chất khơi mào (xúc tac), xuc tien
„e1 Chất xhơi mào ¡
Cịn gol 13 chát khởi đầu, chất xức tác cĩ nhiệm vụ
cu ng cấo ge tu do, khơi mào phần ứng day chuyen cĩc chuối,
cụ thể Ở aay là tan cong vào noi 461 ols otyren hay noi đổi
cua polyester khong no thực hiện phan ung Ơng trùng hợp
Người ta thường dùng,các chất Sau (1) Feroxyt va hydroperoxyt
- Diaroyl peroxyt : benzoyl perosyt (BF) <3>$ -8-9- 4
Trang 21- Dialkyl peroxyt : di-t-butyl peroxyt (Cg), © -O-0 ~C CCH),
- Perester : t-butyl verbenzoat Lop GF -O-0 - CCH),
So
- Peraxit : peraxit acetic củ g„oowt
oO
~ Alkyl hydroperoxyt : t-butyl hydroperoxyt (Cig) ,C O11
- aryl alkyl hydroperoxyt:cumenhydroperoxyt Lop Cg) 9 OOM
~ Hydroxy cyclohexyl peroxyt <=»e.o- {>
OO `
- Bis (hydroxy cyclohexyl) peroxyt CYo-e-c>
Gọon oon
- Methyl ethyl keton peroxyt (MEKP) là 1 hơn hợp 3 peroxyt
+ tà -O, Os OH 70 - ON hy
Gig > -0 Cpe , GUẾ Sa ra Colts , Ge VWW tqo *ư
Mot loại peroxyt odlehé độ Lam viec nhat định, phù hợp với một chế độ ga cổng nhất định, thong thường lượng sử dụn O,1 - 2% so với nhựa
(2) Tác nhận khử và Mere aptan
- Tác nhân khử ; ion kim loại, Fe“f, šn^t
- Mercaptan ; lauryl mercaptan, dodexyl mercaptan
CH (CH) 44 SH
ực tế các chất này Ít 4ược sử dụng ) Tác nhan azo vA diazo
Diazo amino benzen Co>-Nt- N= N-NH-YO)
Th (2
- Diethyl ester của acid azodi-igobutyric
C¿ tr CO oO ` Coote
\ Ị
thường it su dụng ta On,
ede chat xúc _tién
cĩ nhi m vụ xúc tác cho chất khơi mào phan hủy thành gốc tu do xây ra nhanh
Thống thường, sử dụng đề đồng ran polyester khong no ở
nhiệt độ thường `
Các loại xúc tiến hay được dùng như sau
(1) Amin bậc 3 (đ; 2È)
- ác quín bạc 3 cơ mau sam, thường dùng chung với
peroxyt benzoyl giúp đồng rên nhan h 3 nhiệt 4© thường, sản phẩm xhổ bề mặt khổng tốt, age và biến mầu theo thời gian
- Thong dung nhất là : Dimethyl anilin (UMa),
Trang 22- 17 -
€,C2 + C,5¿ lương nhựa
- to che phan he ug, tien, vi dụ như của Lita
@Ơ CCH), + @#°°Š@ — @%° ~LƠ: s22]
=
@ìe si OF see ƠNG +P OF „im
om), Ị
(2) Ton kim loại đa hĩa trị
- vac Ton kim loại đa hĩa tri: cobalt, mangan, đồng, sắt 13 muối của các scid hữu cơ : naphthenat, octoat,resinat tỉnoleat , đặc biệt lồ muối Cơ! thường đùng chung với các peroxyt ae ting rn nhiet 49 thương, với lượng Ĩ,ÚU2 + O,U2 % ion ce* + S0 với „nhựa-
- Cơ chế phần ứng xúc tiến
HOCH + cer v uu’ + OH + 06”*
t,ÉCH - + cer itOO?P + ® + ue2+~
ROOK —CĐ ” kU ¿+ h0" + HạO
(2) kereaptan ; thường Ít được dùng
Cg chế phan ứng xúc tiến :
aRCOR + &'SH CƠ xà RĨ” 2 nOH + tse 5 chat én định (kim ham, uc che)
- Chat on định dùng cho „quá trình 1ưu tr, „chồng kết th polymer hĩa kÌm hãm thời et an đồng rấn khi cần thiết Phần lổn chỉ sử dune 2 /ooo vì nở cơ thể kết hợp với cốc tu do tgo thành cốc kén ho gt động, ngăn chan phan ứng trùng hợp
- ác chất én di nh thường dùng
+ Vo cd : Sulfua đồng, Sulfua sắt, vy anua 4ồng aoe + Folyphenol : hydroquinol, catechol, pyrogallon + wuinon : Naphthaquinon, phenatraquinon,
+ amin : Pyridin, N ~ phenyl - - naphthylamin, + Nitro thom : dinitrofoluen, acid picric,
- co chế ổn định
ot a `
¬ 5 AN
2ZRO° 4 2 to >» 2ROWH 4 oO LO}
Cu ‘ OH 0 đvokiAres
Khi sử dung nong 4 cao, ne lại đồng, vai trẻ chát xúc
tien ie C
ROOR’ 5 6 — » ROW + &O©' „ (@
Trang 23~ 18 ~
3.2 Gáo giad_ đoạn phan ứng
Phân ứng tổn hợp polyester là phan ứng ester hơa cĩ can bằng, xây ra gi ore như ở các hyp chat thấp phan tu, cố thể
biểu đị en tươn đối như sau ;:
_ Giai đoạn 1Ì ; Tạo monoester
ZO
CH.c* CH, ~OK cá
hers ‘O + 2 | * + oO c8
CH CL So Clin -OH SO
(anhydric maleic) (ethylen glycol) (anhydric phthalic)
1.1 cH COO CH - CHOW oo Coocu,c Hart )
Ct COOK Oh coo
Ta thấy phan ung nay khong tạo san phán phụ; sản phẩm thu được 14 1 ester co chus đồng thỒi 2 nhĩm chức : acid và aleol
- Giai đoạn 2: da tu sau
Use monoester tạo thành sẽ tiếp tục ester hĩa tạo thành oligomer
Củ - COO ty ~ CHEOH or COOH y CA OW ~ ạO
coi ¬¬ =—=-
- w >\9ớ,
FOG Ch = CH COCHy, Clty 0 Ges Che, 40%
oO O
Phan ứng này là phân tng | cĩ can bang, san phẩm: phụ là nước, do 4ĩ cần phải tách loại sản phẩm phụ 4 lầm chuyen dịch can bang
+ Theo Flory (23 / và /3/ đã chứng mình thie “ong học của qua trink polyester hoa tương đương aoc hoc của quá trình ester hĩa hợp chất đơn chức
- Ngo Bi 2 phần ứng chính ở trên, tùy thược vào điểu kiện tiến hành mà các phan Ung phu cỗ thể xây ra Q những mốc + khác nhau như : phan ứng trùng hợp noi aoa, phan ứng đồng vị nợ nội phan ĐỒ
+ Phân Ứng của nối đơi trên anhydric Faleie (2e)
- Ở nhị et độ 3, 20090 cỡ kha năng mở nỗi đồi và ở
nhiệt +6 > 230% phan ung nay xây r'a mãnh liệt
- Ch = He CH - = Gt = —_ > ~ CH _ II Fie (13)
ow 7 Xo { ~ „8
© oO c Cc
Trang 24- 19 ~
<a thấy trong trường hợp này mạch oligomer sẽ cĩ 46 chức là 4, do 46 dé darg xẩy ra phan Ung gel hơa do phan ứng
tring ngưng ,
- Ngoai ra ở day cịn cố ime ke đến phân ứng gel hĩa
a?
do sự trùng hợp nhiệt của các nĩi doi voi nhau Đeu eo mặt Oo khong khí phan ứng xây ra càng mãnh liệt
+ Phan ứng dong vo ng noi phan tw
Nhu ta thay các oligomer polyester dang phat triển là hợp chất mang cỗ 2 nhĩm chức : va acid, vừa alcol 3 2 nhom chức này cĩ kha nang phan Ủng được với nhau
khi nhiệt độ > 240°u thi phan ứng đong vồng nội nhân
tử xấy na, và khi nhiệt độ >} 200°C thi phan ang x4y ra manh
liệt, _
1a cc the hình dung như sau
Cty —
\
HO City, (Cip,) Og Cp, - Cty), COBH —> (S10 ep (Ce) A4) Củy -O-CO
iẫn đến kết quả 1am cất mạch phân ứng, co nghĩa làm giam trọng lượng, phần tử, giảm tinh nang cơ lý hea của sản phẩm
+ ác yeu to anh bưởng đến qua trinh phan ứng
- Tỉ lẹ mol các cầu tử : khi dùng dư mọt cầu tử hay sự
cố mặt cua 1 chất đơn chức sẽ lầm giảm trọng lượng phân tử
rỉ lệ mol diacid no/diecid khong no cang „tăng thời gian gel cằng giam, chỉ số khúc xạ và 46 nhớt gian
vac mach polyester 4iệu chera khơng phai ca 2 dau mach của mơi phan tử polgmer đều giống nhau, các thi nghiệm phan tích /9/ 4ã cho th
- 25% tan cùng bằng nhơm COUH ở 2 4ấu mạch
- 25% 0H
= 50% CH va COOH
Lo đồ tuy thuộc yeu cầu, mục đích sử dụng mà nedot ta cĩ thề ding mono acid hay mono alcol + khỏa các nhĩm chức ở cuối mạch
- Nhiệt đ@ ¡ nhiệt %6 cồng cao thÌ tĩc độ phản ng càng
lớn, táchnước càng triệt đề, tuy nhiên neu nhiet 4© cao quá thì sấy ra phan Ủng trùng hợp nhiệt tạo gel som hoặc cố thê đồng VỊ trợ noi phan tử lầm gi an trong lượng, phần tu, do a6 trong tổng
Trang 25
thong thường 195 - 2029
- rạch san cham phụ : phan ung can bằng do a6 can phai
dùng khí trợ, dung mối đẳng phí để tách nước lầm chuyển dịch
cần bằng l °
2-+ Thương pháp tien hành
Trong thực te, nhằm tao sân phân cỡ ag dong au mach va phan bể nĩi đổi dieu hịa, người ta tien hanh theo nhiều giai đoạn
- Giai đạn 1 : tạo monoester, khổrg tạo san phẩm phụ
do 46 cĩ thể đun hoần „1ưu hồn hợp ở nhiệt độ sối trong thời gia
thích hợp de tranh that thos ot tác chất
- Giai đoạn 2 : đa tụ sau, „tạo san phẩm phụ là nước, kha nang phan ứng ikem hơn do đo tien hành ỡ nhiệt to cao hon, cĩ ch ung tách nước 4e lầm chuyen dịch cần bằng, cĩ the ding dun, moi đẳng phí hay khi tro hay sử dụng ca 2 xuấ trÌnh được đánh giá bằng chỉ số acid, 49 nhớt Thong thường chỉ số acid cuoi cùng sư + 50, cịn 4 nhớ tùy thuộc vao nguyên liều,
- vi noi đời Ø AM cĩ Jha nang tham gia _phần ứng trùng hợp Bey gel hĩa nen trong qua trinh phan ung cần sử dụng chất, ức che, thong thường hay dùng là hydroquinon 19/ooo
- hye polyester khong no Sau khi tong hợp xonk được hịa tan nong ở Je - E020 với monomer styren theo ti lệ th {ch hop, cĩ mặt chất ức chế
- sau cùng được bao quan lạnh 4° C, khi tro va bao bi co mau toi, ổn định trong Ì năm,
Ae Đồng rần Polyester khong no
Phan ứng dong ran dựa tren noi 464 cha alk tren mạch nhực cố kha nang 4ằng trùng hợp vdi c&c monomer khác, cụ thể ở aay la styren, de tạo lưới khơng gian 3 chiều,
ue le Động, học và cơ che qua trinh dong ran
Phan ung đồng trùng hợp gilta polyester khơng no về sty re lồ phần Ứng day chuyên Bốc tự do, với su cĩ mặt chất khơi mào và cĩ hoặc khơng cơ chất xúc tiến
xua trình gom các giai đạn sau :
ø} Khơi mào ; phân iy, các chất khi mào tao các gĩc
tự do hoạt 4đểng
OOït — 1U” + đ (
Trang 26- 21 -
` , a ` “
- Trong trương hợp cĩ mặt chất xuc tien la muoi Gobalt
ROUH + c6**_ og no’ + cH@ 4 caPt (1.7)
uuCH 4 cot - 0%, HE ¿ cĩ2* (1.8)
`2 °
2k00H = CỔ” 0" 4 KOO 120 (4.9)
, a a ˆ
- Sau do gĩc tu do tan cong len monomer styren (k4) thay oligomer (2) tao các cốc ho ạt dong
My) + nO" Hoo My" (1.10)
M2 + RUT Ly M2” (1.11)
2 a a a ˆ
b) Phát triển mạch ; các goc hoạt đọng tan cong các phần tử hy, he khác để kếo dài mạch
: ear my -
Me My _- _ = iM ane kA (MIM
MM, 2 MuM¿ (L9)
My + Mg Han, MyM) 014) atts - 2-1 tạm
Mỹ „Mẹ Him, MyM; Us) 20M2 —|MJUf03, DAO) BEM] ” Weg > O40)
Phan ứng đồng trùng hợp được đánh giả qua cáo hằng
số đồng trùng hợp : k kag rl = u ; r2 = K12 kar
Theo /G/ va /19/ thi các gid tri ry 1 Ts cla phan ứng đồng trùng hợp styren với nĩi doi ah 13 :
ry = O,01
ro = lơ)
Do khả năng tự „trùm hợp của he rat là bế, và đồng trùng hợp xây ra rat tot
Trang 27- 22 -
Điều này cĩ nghĩa là sân pham cỡ cấu trúc điều hịa c) Bdtmach „
Theo cơ che tai hop
M’ oy M* _ M - W (1.16)
Theo /19/ thi độ trùng hợp của styren vu Polyester khong no tren co sd ah nhữ sau :
Bang 1¢ ; Ani HUGKG THE LE sTYagn Lin chu rato Sin PHAN
mee ee etme ee te ete te tate tet te te te tet mw ee te!
^ ` " 4 a a
: riié mol Styren/zði : M copolymer 250 noi doi trong 1 chudi
copolymer
24 : 15.G00 21
: lla 11.000 38
Cuối cùng ta cĩ thể biểu dién cấu tạo của sản phẩm đỗng rấn như seu : co coo._ COOL LŨ | ZN —CH_ \ i LỘI `" i Chu “Cặp - ct \ oO CH + Oly - Ot Chk — Co CH ~ ủ% { iv 73 COO COO ce eG \ ` , a ae ? a *, ` # z
%«2 Các yeu to ánh hượng den qua trinh dong ran
a ` a
Loại chất khơi mào và hàm lượng sử dụng, loại xúc tiến
va ham lượng sử dung, nhiệt 4 đều anh hướng rat lớn #ến qua
+ ` a A
trinh dong rén ve tinh ehst san cham
TT NG ` + a + + 2 a , a
Ngoal ra con ke den anh huong cua chat we che, tap
a a , = a
Trang 28
‹ - 23 -
` bảng 1Ị : ANH HƯỚNG CŨa Hệ ĐỨNG HẤN LêA qUÁ TRÌNH ĐỨNG GAN /1
)
loại xúc:Ä- tác: 1: tiến gel 2 : o% or (50°C) stoara © to 5 loại xúc tác He tac: xtién: Tgel 2 2% of wR 3 30° Crtd :
OG : : : : 0 : : : pho: °C : ph : 2,0: 4)? 1060 1 : 2,0 : 9,0 1 21,0: 7,5 1 155 f ?9StY : 1,0 :0,4p :13,0;: 1 0,5 0,28 : 12,0 : 155 pemxyt : 0,5 ; bMỆT:20,0 : 1 : O,22:DMð&A : 21,0 102 : O,4 39,0 0,20: 25,5 2:93 POUT TT eee TT : O,15: : 34,4: 1 2,00: 29,0: 1 Benzoyl, Lt KP ; 1,00;:0, „7 :18,5 ¡ 1 Peroxyt 2,00: ¡¡ 2,0 ¡ 171 : 0, 75:Co** :25,0 : ¢ : 1,00; 24,0 ¡ 127 : 0,50; t26,5 3 € Ole - ma — ; M9282 ep 2c ; dal bis-1-hydregy’ 2,0 922 0,22: tí 19,2 : 127 cyclo hexyl ' 1,0 :9; : 7,5 3 0,20: : 12,5 ; 110 peroxyt Ĩg5 : Cổ TY :14,0 ¡2 0,10; : 19,5 : 79 2: O,4 : :22,0 :
Bang 12; 2NK HUONG GUe HE DONG adv LEN TENE CHOY SAN FHI
/9/ , 1 l
: loại : dug 1h độ : Khởi mào ‘Du diem : hư: điển : Ứng dụng
: : tien :dg rấn; : -
: OCG
Ồ +
: hac Feroxyketon : :
: : 1U ; Fer bensoat ;ðống rấn: kạch - „ngắn : Đức none
: : ; 150; Butyl tertiale: nhanh :Don, de vỡ ; Dùn keo
Bong Khơng ——=————————~ ` ,
‡ rằn ; dùng ; 140 ;1,1-bis(t-butyl: (1410 :Dau tu may:
: nĩng ; : 120 speroxid) 3,5,5 : ph) ;mịc thiet
: : : :trimetyl cyclo ; sbi :
Trang 295 &O Hydro peroxyt :
z : Co** 66 :
ore 708 —~i— oumer — —— ' bạch gai: Đầu tự ‡— Đục tấm
‘an : : OG : Metyl izobutyl:Toc a9, : may moc: ~ Byn kéo
hiet : : 40 : keton neroxyt ;đong rắn; thiết bio: - Keo soi
9 : 40: gyelohexanon ;°TUM :
Tum : amin : 36 : peroxyt : : :
inh : bậc :740 ~ 7 Eethyl ethyl
: III; 20 : keton peroxyt
243 0 : Keton Pperoxyt :kach rã % Dong rấn : ~ Phun, ly ta „: ỔO : 3G : va hy droneroxyt : cơ lự : chạm , : Dục tiem
ng rắn a : :(Ex : MikKP) tỉnh ca ‡ lan giam : Ep lạnh
TTT Test 77 TTT 2 ndng Suat ‘
guọi ; amin Ì ~20_ ; Diaxyl peroxyt:-Đơn gian : - khích hợp,
t bạc ¡ 2070 ;(x: Benzoyl ,sản phán, :-Taoduge : ; nhạt cho vie
gia cổng ban
: III: : peroxyt) ta
-k,thướê „L8
*Lén
2- Gác thơng số hoa ly của nhựa polyester khơn no /1/,/8,p.2,
- 9 mhdt & 25°C (poises) 1+ 1,5
~ CA (these aud) 40 2 50
- Thời gian bảo quản ở 25°C 1 nam
- hau sAc wang - trong suốt
- Hàm lượng monome© 25 4 40h
- Tỉ trọng 1,10 + 1,46 ‹/cn?
- Biển dạng dài lúc kéo 2#
- BQ co rút khả đồng rắn ae 8G
- Độ hấp thụ nuce 24h/20°C Cyl + 0,3 %
- Nhigt 49 bi udn 20 + 110%0 - Hệ sO dan nhiệt 0,21 w/m°c
- HỆ số dân nở nhiệt 10C+200 x 107°/2g
- Nhiệt dung riéng 0,3 cal/g°c
- Bo cing (sock well MN) 70 4 115
- 38n keo a0 + 9OMFa 7
- kodul kéo (2,1+4,55)x10°? MPa
- Bần nen 90 + 250 MPa
~ He số Toission 0,37 + 0,39
Trang 30- 2 -
1V CHẾ 1¿O VẬT LIBU COMFUSITE
- ` ˆ „^ *
1 bơ che gia cương của vat lieu composite
- a ¬
1.1 ly thuyết kệt dính tren bẻ mặt nhựa-sơi
Vai trồ của chế St đến dạng hạt cũng như dạng sợi là
những, tiem chiu Ứng suất tập „trang do nhựa truyen đen khi cĩ ngoại lực tác dụng ‹ Vi chat don thường cĩ tính năng cơ ly cao hon nhựa rất nhiều, do đố tính năng, cơ ly của vet liéu được cái thiện hơn nhiều Đố là cơ chế gia cường của vat liều composite
(Van đề đặt ra a tay là phat số sự truyền tai ứng suất
từ nhự tuân cho tot, dieu ad Aide quyét định bởi sự tương tác gia bề mặt #ến và nhựa, hà ở đỡ thành phần va cau true bề
mặt chất đến vị thành phan va ban chat cua nhựa lại lồ yếu tế anh hướng quyết định đến tương tác 46,
Ngo Bi ra con eo the kể đến hình dạng kích thước,
chất don Doi với chất độn dng Sơi, Sự truyen tat ung suat xây ra de dang hơn so với chất đến dang hat
BOL vi khi ứng suất do nhựa truy én tới tại mgt đi ếm bất kỳ trên chiều dai soi sé được phan bố đều trên khoảng,
chiều đài tới hạn, do 6 tại moi diem sé phải chiu ứng suất nhỏ hơn rat nhieu so với chất don Sang pat khi cùng chịu chung 1 tác dụng như vay- bo đề vat ligu don dang Sgi sé cho tinh năng cơ ly hĩa cao hơn dang hat
Ờ aay ch ung ta chi xét đến chất đến dang soi
a
+ Người te giá thiết như sau /8, pa7/ , feof
- “hye va sợi là vet liệu dan hoi
- bẻ mat “tiên xủe 1à mot lớp về cùng be
- Lien ket xấy ra hồn toỳùn ở tren bề mặt tiếp xúc - Vat liệu tăng cường là vat lieu đẳng hướng, đồng nhất về lực tác dụng
- Sgi được tach re 0 dang sơ cấp
thân tích các liên kết dựa trên ly thuyet “kết dính ta nhan thấy giữa sợi và nhựa cĩ những lực liên kết sau :
(1) Lực hấp phụ và thâm ướt :
ak ~ , 2 *
Trang 31~ 26 =
sẽ lương, kếch thước mạo quần thy thuộc vào bản chất và cách chế tao Nhva 4 dạng lơng được thấm ude tren be mat soi bang lực vat ly, une với mgt nang lượng, liên kết be mat
Sự “thấm ướt sẽ tốt khi gilda | 2 be mat cố „sức căng bề mặt cang be ẩm, tar chat cling là yêu tổ lầm giam su than vot
Nhựa đã thân ướt tren be mat soi và Sẽ được hấp phụ vào các lỗ mạo quan bang, luc hấp phụ
(2) Lực tĩnh điện
Bề mặt sợi thủy tính cĩ thể tích điện đương hay am thy thuge thinh phan và cách xử ly be mat, nhựa nen cũng luổn
cơ độ phần cực nhất định VÌ vậy dân đến sự tương tác tĩnh
điện gia chúng với nhau thong qua viée tgo thanh lớp điện tích kẹp trên be mat 2 vat liệu
Lực tĩnh đi ến khơng quy t định a0 ben vat lieu composite nhưng trong giai đoạn đều nĩ đồng vai tro quan
®rong trong viẹc định hương các mạch polymer trong hệ compo Sỉ t
Ngồi ra lực tĩnh điện cồn giúp cho sự định hướng của
chất liên siến như oils, acid aerylic, chromic len be mat soi
(3) Lién kết t_¢o hoe :
Lo sự khuyéch tấn các phan tu nhựa vào những cho trồng trên mat sợihay của từng bể sgi hay của be mặt sợi
Liên kết này phụ thuộc vào hình dạng, cách nhân bĩ,
đan det soi, thường khong ben, để bị pha hủy trong quá trình
sử dụng, khi bị co giãn nhiệt
(4) Lien kết ì hĩa bọc :
Bay là liển kết cĩ ag bền cao “nhất, phụ thuộc vào loại lien kết về so ligne lien ket Lien ket nay dùng đe giai thích cho việc đùng chất liên diện Si lan, Chrom, phủ lên soi thoy tinh
1.2 ác yeu tổ anh hưng đến tính nang gia cương (1) bản chát polymer nen
a a , , z ˆ ˆ
- ban chat hoa học, phan bo các nhom chuc, đọ phan
nhánh, độ phan CỨC V.V
- Than tửlượng và 49 ta phan tan
- Trang thai pha : VƠ định hình hay tỉnh thể - Điều kiện đong ran-
Polyester cơ +6 phan cực trung bình, thường _khơng phan nhanh và các nhĩm phần cực nằm ở 2 đầu mạch, a ket tinh thap, do 40 kha năng tương tác với sơi cũng khá tốt,
Trang 32ve mặt sợi ảnh hướng lớn 4êntÝnh chat san phẩm thong qua việc ảnh hưởng đến sự liên kết giữa soi - nhys «
Bề mat soi thủy tinh gom các oxyt phan bố ngau nhién cac oxyt << › al 203 va SiOg khong hut am va cac oxyt khác thì hút am va tao be mat bi hydrat hĩa
Lớp hydrat hĩc này anh hường lớn én tinh thám ướt
của sợi vì nơ lầm giâm năng lượng be mặt từ 500 J/m2 xuống cồn
10 + 20 J/m3, lầm gì ám sự tương tác giữa sợi và nhựa Do 46 người ta su „dụng che St „Liên điện vừa khắc phục tình trạng này; vừa cai th ign tính chất bề mặt sợi giúp cho sự liên diện nhựa soi xâ ra tot hon
+ Chat lién diện cĩ nhiệm, vụ tạo lien ket hĩa học mạnh giữa nhựa và sot thong qua viec bao ve be mgt khơng bị am dan
đến thủy phan an mon sợi, đồng thời lầm giam sức căng be mat giữa soi va nhựa tăng tính than wat
- Uịng thức hĩa hoc tổng quất : nhân
HR ¡ cố nhốm chức khơng no ae liên kết với nhựa xk; halogen, eter, +s eo the “thủy phần tạo
nhơnm hy droxy1 4ể tham gia liên kết với soi Mi : Silic hoặc nhom Chrom
- qua trinh phủ chat liên điện xây Ta nhữ Sai :
Thùy phan chết liên diện
v đây mo ta 2 chất liên diện biểu biểu
CHa = oH Ch; = G8
QSi-G ~ SO —, Ho- Si-O 4 SHC)
{ t
a SH day
(Vinyl tricloro silan)
Của= C„ Chy Cig = © - Ca
z£x + 4O —> Z*o + AHO
9 O ọ L
i (Ho), See) (119)
ce ` cứ
Soe
Trang 33- 28 «
- Dehydrat hoa, tao lien kết trên bề mat soi
Clty = CH Cty = CH Ch = Cu Củ >CH
HOS) OK i HOW (OW | ~2© ; _9- Si ~9O SF - OL
È Ee | | tu ¬g⁄Z "8 HC ”H “67 Uc i 1 I \ M M & M 7 ? TTF > z = oo wn nee
ily = ar Yip = hh, = CCH, Chee © LO
Cực = c- Ching, Cty = © - Cie, hy i 3, hp: %,
Cc fon aN ON
0” % o 3 SO So Oo
4 Ị 1 _ 4 ( + i
HO-Cr ,CrOn [or Ce Sot | —: Or Ar - Oe Cx.O te
| | G Oo, oe ụ Ww rom * HW ¬h `⁄ M G Q Oo 9 sợ i { #9 | | | ị M M MM MoM MoM =—— ———— — 7—>~———————— 5 ~ = EE BE OE TAIT TS Sn Thun tĩnh
Sợi Sau khi phú Si1an hay Chrnom thì chất lien diện này bấm dính tốt lên soi, con đầu tren cơ chứa nhĩm vinyl do ao dể đồng tham gia đồng trùng hợp với noi 461 của nhựa polyester khổng no hay với Sty ren, dân đến liên kết hĩa học gì ữa sợi và nhựa được hình thành do đĩ tính năng cơ ly của no 3ược cai thien
+ Ngồi ra cồn cĩ thể ` đến đường kính sgt, chiều đài so, kiểu fan vai cũng anh hưởng dang kế đến tinh chat san phần
2 dồn nghệ ché tạo Vat lieu composite ⁄1/,/8 /9/, 417 Tày thuộc vào yen cầu, _tính chất san pham, doi hoi mot đơn pha chế và core nghệ gia cơng thích hop
| Cong nghệ chế tạo vật liệu composite rat phong hú, 4a dang, cĩ thể tiến hành theo „các phương pháp sau
2.1 Gia cong ap suất thường
(1) Gia cong bing tay {( Hanđ~ 1ay - up}
ving co hay con lăn quết nhựa lên khuơn đã phủ chong
Trang 34- 8 ~
bọt khí và lần chặt.Lần lượt 4Ếp 4ên đạt bề dồy yêu cầu
(2) Phun nhựa - soi (Soray-uP)
sợi thể được cất ngăn > ‘hun vio cùng lúc với nhựa tuần tự cho đến khi đạt bề dày; dùng con lăn đuổi bọt khÍ và ép chặt
(5) Cuợn sợi (Filament winding)
Cuốn sơ được keo qua bỂ cho thẩm nhựa trưa sau 40 được cuộn phủ lên bề mặt khuon, “ding ae san xuat ong dan,
thùng chứa nhỏ ,
(4) iad chan khơng, tui ấp suất, noi hap
- xếp sol đã tầm nhựa trước vào khuơn rồi phủ lên một tui mến: deo
~ Hút chan khơng ben trong các sol sẽ ép vào khuén, tach bọt, định hình san phẩm, ta gọi phương phấp túi chân khơn
(Vacuum bag)
- Men ếp su ất vào, é0 các lớp Sa sát vào khuơn, đẩy
bọt khí, ta gọi phương pháp tii ap suat (pressure bag)
- Vừa tạo ap suất vừa gia nhiệt định hình sản pham ta gọi phương phấp noi hap (autoclave)
(5) Ly tam
Xếp Sợi đã tầm nhựa vào khuon tron, sau 46 quay ly t am, lực ly tâm sẽ tạo hÌnh sản phẩm
2.2 Gia cổng dư2i áp suất
(1) Đức ếp nĩng (hot press moulding) : Nhva, soi hay don được tron đều, cho vào khuơn đúc dưới ấp suất và nhiệt 4G ceo
Sản phẩm định hÌnh 3 chiểu
(2) Đốc ep nguội) (cold press moulding)
Giống đúc ếp nĩng nhưng tiền hành ở nhiệt 46 thường
(3) Đồn kéo (pultrustion}
Chất gon tron với nhựa nạp liên tục và kếo qua lỗi cĩ gia nhiệt, nhựa đĩng rắn mọt phần hay hồn tồn khi qua lõi
tạo hình :
(4) Buc tiem (Injection)
Đến cho vso khuơn, sau để nhựa léng tiem vio khuon, sau 46 gis nhiet ae đĩng rấn
Trang 354% HAN II ; THỤC NGHIỆM
1) DAT VAN ĐỀ
Như đã phân tích trong phần ly thuyet, ching ta nhan thay vat lieu composite tren ed sd polyester khong no va sợi thủy tinh nang nhiều ưu điểm noi bat : ti sd tinh năng/ gia thanh cao, đầu tư thấp, đặc biệt lả cơng nghệ gìa cơng rất đơn giãn cơ thể bằng phương phấp thủ cơng ›phủ hợp với điều kiện và hồn cảnh sẵn xuất trong nước
vi vay ching toi nghiên cứu vật liệu composite trên eo sd polyester khong no va sợi thủy tinh, phục vụ cho việc sản xuất các vật liệu kỹ thuật cũng như gia đụng như : vỏ
tau thuyên, lavobo, bon tấm, bản ghế, bồn chứa, qúa trình nghiên cứu nhằm vào các mục đích sau :
- Tổng hợp nhya Polyester khong no, tren co sé nguyen lieu re tién, dé kiém : Anhydric Malere, anhydric Phthalic, ethylen glycol, propylen glycol, diethylglycol, va su dung them một số nguyên lieu trong nước : dầu thực vạt và các dan suất của nĩ; bằng những phương phấp tổng hợp khắc nhau Sau đĩ khảo sắt các bính chất của sản phẩm đĩng rắn
~ Khảo sắt các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu composite : ti lệ sợ1/ nhựa, loại sợi, phân bố sợi, và sự định hướng sợi trên cơ sở sử đụng một số nguyên liệu sẵn cĩ trong nước -
- Thong qua đĩ xây đựng qui trình cơng nghệ chế tạo vật liệu, composite “bằng phương phap gia cong bằng tay cho một số sản phẩm nhất định
II) TONG HGP POLYESTER KHƠNG NO
Phan ting tổng hợp polyester như sau :
~ Giai đoạn 1 : Tạo monoester CH, ~ Gt, - OH
on cc 2 CHM , os co _ O0 ~ ến
CH CN 6H On fo (AM so
(AM) (£6) (AP) COOCH,CH,OH
2h COOH
Trang 36- 31 ~
~ Giai đoạn 2 : Teo Prepolyester ;
CH-COOU1,CH,OH «HOO? ` _ HLỊ
ụ + 7
(ịt~ (ĐĐR HOCH GH,OCO
(2.2)
HO EH, CH 0 EO.CH = CH COO CH, Crh O CO >3¢ COOH
Tiếp tyuc da tu:
a A 4, CH, O + COCH =CH Coo)
HOCH, CH, © feoen = CH COOCH, CHO c6 v060 ote +
(2.3) Ta cĩ thể biếu điển ++ - EG AM - EG - AP - EG - AM - EG - ÁP -— B6 - Ai 1~ Nguyên liệu a) Glycol (1) Ethylenglycol : G;HeO›
CTCP : HO- CH„~ CHo- oH M - 62,07 aco -1,113 “OL
no? -1,4519 TA; 197,690
- Chất lỗổng, khơng màu, mùi, rất đã hút ẩm
- Cho nhựa cơ khuynh hướng kết tinh mạnh, cấu trúc đối xứng, gia thành ré,nhung tưưỡng hợp vối stysen kém,don
(2) Propylengly col : C4Hg02 <0 CTCT: HO CH2-CH-OH M- 76,09 dig =1,040 CHa 25 : » 50 Dn ~1,44e Teoh 388,2 Cc
- Chất lồng, khơng mau, mùi, rất để hút ẩm
- Cho nhựa khơng tạo tính thế (nhé nhém methyl), tương hợp hồn tồn với styren, cho nhựa mềm đểo, gía thành đắt hĩn
(2) Diethylen glycol : CyHy 90%
ao
CTOT; HO-CH2-CHz-O-CH2- CHp- OH , M - 106,14, dag = 4119 25
ap = 4,447) Tsdi - 245 8°
Trang 37b) Diacid
(1) Anhydric Maler : AM: CaH2Oz
CTICT : CH- c# M : 98,06 đ - 1,48
CH- of The + 52,8°C Ts, -199,9°C
- C dang bot kết tỉnh, tỉnh thế hình thoi, khơng mầu, mùi hắc, để thăng hoa, để rút ẩm
- Khả năng phản ứng cao, cho san phẩm M lốn, đề tham
gia phan ứng dong tring hợp -
(2) Anhydric Phthalic : AP : CgHy,Oz
Cơm ero aa M_ -148,11 d - 1,53
The 150,890 1T, - 284,590
XO
- ¢ dang tinh the tréng, hinh thoi, de thăng hoa, khĩ tantrong nước -
„ 7 Dung để điều chỉnh mật độ nối đơi trong nhựa, tăng
kha nang tưởng hợp styren, tăng độ bền cơ lý hỗa cho sẵn phan
9) Dầu thực vật và đân suất
Đầu Thầu dầu : trong đồ chứa 7 85 % 1A acid Ricinoleic
cơ cơng thức như sau :
CHz (ƠH2)5 GH OH2CH -GH (CHz)
{ ỒN + 000W
Trong aeid Ricinoleie cĩ nhĩm hydroxyl cổ khả năng tham gia phan tng ester héa -
Như vậy trong cấu true đầu thầu đầu 3 nhém hydroxyl trên mọt phan tử đầy, tương ứng với độ chức trung bình là 5 x 85 % Z,55 7 Z, do đồ cĩ khả năng tạo mạch nhánh và mạch lưới
Ngồi cồn dùng monoglyeerit của đầu cao su „như vậy độ chức trung bỉnh của nĩ là 2 để hạn chế khả năng gây keo tụ sốm
Myc đích việc sử đụng đầu thực vật là để tăng độ mềm đẻo co giãn, đọ bền uốn, cho nhựa polyester khơng no, hau thay the mọt phan propylen glycol
ad) Monomer khau mach ngang
Styren duce stt đụng đạng binh khiết ›
corer GH = CH deo = 0,059 g/cm?
<0
Trang 38- 33 =
- La chat long, trong suốt, khơng tan trong nước, tan tot trong nhiều đụng mơi hữu co
- Khong bền đưGi tác đụng ảnh sắng, nhiệt độ và khơng khi, đề bị trùng hợp do đĩ bảo _ quần trong tơi, cĩ khí nite, nhiet độ thấp (490), và các chat ổn định
- Gay kich thich nat, mui, ngo aoc than kinh, de chay nề ~ Khả năng đồng trùng hợp cao với polyester khong no «
2) Khảo sắt phương phấp tổng hợp
thương pháp tống hợp ảnh hưởng rat lén đến tính chất của polyester khơng no : độ điều hịa mạch, phân tử tượng, độ nhốt, đo đĩ đồi hổi phải xay dựng mot phương pháp tổng hợp thich hợp Chúng tơi đã nghiên cứu tơng hợp polyester theo < phương pháp Sau :
(1) Not giai doan :
Cho nguyên liệu vào bình cầu, 3 “Số, co moteur khuay, sinh han chung cat, gia nhiet từ từ đến nhiệt độ phần ứng trong khoảng 1 giờ, đồng thoi ding xylen tách nước; giữ
nhiệt độ nảy (195 - 200°0) cho đến Khi đạt Cy, 240 - 50
(2) dai giai doan : - Gisi doan 1
Cho nguyen liệu vào bình 3 cố, moteur, sinh han hồn lưu, gia nhiệt ỏ nhiệt độ soi hon hợp Ổ 6iai đoạn này AM và AP phần ứng với glycol tao mono ester mà khong co kha năng tạo polymer é kẻ nhiệt độ này Nhiệt độ soi ela hon agp giam dan ti 180 - 150 do glycol luơn hút am, theo phan ứng, lugng glycol ty do giảm dan % tưởng nước trong hon hợp tăng lên đo đồ nhiệt độ sơi của hẹ giảm xuống Sau đĩ nhiệt độ sơi khơng giễm nữa do phần ứngđã dat can bằng- Tương ứng, với thời điểm này chỉ số acid cũng khơng giảm nữa và bằng xấp xỉ 1⁄2 gla tri Chỉ số acid ban đầu
- Giai đoạn 2
Trang 39- 34 -
Các mau thí nghiệm như sau :
TL 1g AM/AP/EG - 1/1/2,2 (mel)
(dw 10 % glycol để tránh thất thốt)
Bằng ] : Biến thiên nhiệt độ và chỉ số Acid theo
phương phap tong hẹp -
— T^Tox TT ~T—=—_—— Se Ghi cha
(ph) :Nh độ °C: CA: Nh-do : CA Oo 10 130 — 160 ~ 2O 150 250 180 280 30 : 16 ¡ 180 : 167 ; 25g 4O 50 t 125 ¡ 155 ¡ 165 ;¡ 256 185 0: 14h 164s 205 60 : 195 : 115: 160 : 150 70 : 198 : gO: 157 : 174 80 > 19 : 68 : 152 ;¡ 160;
SO i 196 0: 550: 150 ¡ 155 ;Chuyển giai đoạn
12: 19: 46 c 150 ¡15 ¡ 120: 168 : 40 : 20 : 120 180 200 S8 210 200 81 240 200 se E70 200 Se 300 200 +6 sản phẩm ~ Tính chất :Ph/phấp 1 : Fh/phấp 2 7 : Tỷ trọng (50°G) : 1,125 : 1,061 : Chiết suất (280G) : 1,321 : 1,325
Théi gian gel (ph) : 32: 45
(O,4 Go“*, 1% MEKP) | :
Độ nhĩt CCP) Ty 162 : 16O
Hiệu suất 4 : 81,5 : 87,4
Trang 40
x Nhận xét
Ta nhan thay phương _“phấp (1) cho sẵn phẩm, cĩ tính chất kén hơn, hiệu guat thap hơn, điều nay | cĩ thể giải thích đo lượng tác chất bi bốc hơi khơng đều đan đến tỉ lệ cấu tử trong phần Ứng bị thay đổi nhiều
Đo đồ ổ đây ba chọn phương pháp (2) cho những nghiên 2) Khao sat ảnh hưởng của nguyên liệu
C aay ching tơi khổo sắt ổ những tỈ lệ sau :
AM/AP - 1/1 - 2/1 (mol/mol ) PƠ/86 - 2/0 - 0/2
% Stynen -20 - 45% , % HIẾP -1, % Coe? -0,4 a- Ảnh hưởng của AM/AP
Bang 3; Anh hưởng của AM/AP
ca 1i ai 2 4 5 6
AM (mol) 2 1,5: 1 2 1,5 1
AP 1 1 1 1 1 1
PG Oo Oo : O 5 2,5 2
: EG > 3 2:25: 2 : 0: 0 : Oo
:Thỏi gian gel: 25:30 : 45 : 35 : 40 : 4g
:Be kef en nén (kef/: "14,50: 15 ¡ 11,5 ;¡ 10,24: 12,29 : 11,60 mm©) :3ền nên (k 1: ; - mm2) ° : 4,08: 4,8 : 4,87: 5 682: 6,79: 6,69 ? O ‘Mi trong 50°C: 1 4), 1,12: 1,09: 1,08: 1,12: 1,15 :( nhựa } : :DQ nhét (CP) : 145: 157: 160: 180: 255 : 280 :Hieu suat °%: Đ6.<: 66,8: 87,4 : 86,3 : 86,9 : 87,1 :Độ hút ấm # 1020466 33580 13125:0,2183: 0,2516: 0,2563: