HỆ THÔNG CÁC TIÊU CHUÂN KIỆM TRA ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU COMPOSITE TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG HỆ THỐNG CÁC TIÊU CHUẨN KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU COMPOSITE LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Cơng nghệ hóa học Chun ngành: Vật liệu hữu Mã số ngành: GVHD: THS NGUYỄN QUỐC VIỆT SVTH: TRẦN THANH TRÚC MSSV: 072120H TP HỒ CHÍ MINH, 01/2012 LỜI CẢM ƠN Gần năm năm học tập thực hành trường đại học Tôn Đức Thắng để lại em nhiều dấu ấn quên Thời gian học tập giảng đường đại học qua đi, với nhận hôm em không quên công ơn, dìu dắt, tận tụy hết lịng Thầy Cô Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cơ trường đại học Tơn Đức Thắng nói chung Thầy Cơ khoa Khoa Học Ứng Dụng nói riêng tận tình hướng dẫn, hỗ trợ em suốt thời gian học đại học, người cho em học bổ ích, kinh nghiệm tài liệu quý báu Đặc biệt, em xin cám ơn thầy Nguyễn Quốc Việt truyền đạt giúp đỡ cho em nhiều kiến thức kinh nghiệm trình làm luận văn tốt nghiệp Thầy tận tình hướng dẫn, dìu dắt giúp đỡ em từ em bắt đầu nhận đề tài luận văn, hoàn thành xong luận văn lúc em học tập đúc kết cho nhiều kiến thức kinh nghiệm mẻ quý cịn ngồi ghế nhà trường em chưa có Bằng lịng chân thành mình, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Sau em xin cảm ơn gia đình bạn bè trường giúp đỡ động viên em suốt trình làm luận văn Trần Thanh Trúc MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, ngành khoa học vật liệu hữu mà cụ thể vật liệu ngày di vào sống Những vât liệu bước thay cho vật liệu truyền thống mục đích thích hợp cơng nghiệp đời sống tính vượt trội chúng như: nhẹ, bền, tính cao, chịu hóa chất, khơng thấm nước, màu sắc đa dạng, bảo trì sửa chữa dễ dàng,…compozít vật liệu Compozít xuất từ lâu, vật liệu làm compozít ngày xuất nhiều Việt Nam giới Cho nên đòi hỏi tài liệu cung cấp đặc điểm kĩ thuật vật liệu compozít nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu, phát triển ứng dụng compozít vào thực tế sống nghiên cứu nhóm vật liệu với tính vượt trội Chính việc nghiên cứu hệ thống lại tiêu chuẩn để phục vụ cho việc kiểm tra đánh giá tính chất vật liệu compozít quan tâm Với giúp đỡ hướng dẫn thầy Nguyễn Quốc Việt em thực đề tài “Nghiên cứu hệ thống tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá vật liệu composite” \ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOZÍT 1.1 Tổng quan 1.2 Vật liệu compozít 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Lịch sử 1.3 Thành phần cấu tạo compozít 1.4 Phân loại compozít 10 1.5 Ứng dụng: 11 CHƯƠNG 2: CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CƠ BẢN 14 2.1 Đánh giá hàm lượng thành phần cấu tạo vật liệu (D3171) 14 2.1.1 Phạm vi 14 2.1.2 Tóm tắt phương pháp thực hiện: 15 2.1.3 Ý nghĩa ứng dụng 16 2.1.4 Những khó khăn thực : 16 2.1.5 Thiết bị, máy móc 17 2.1.6 Hóa chất 19 2.1.7 Biện pháp an toàn 19 2.1.8 Chuẩn bị mẫu kiểm tra 20 2.1.9 Điều kiện 21 2.1.10 Phương pháp 21 2.1.11 Tính toán 22 2.1.12 Báo cáo 24 2.2 Kiểm tra đánh giá hàm lượng chất rắn hàm lượng chất compozít (D 3529) 28 2.2.1 Phạm vi áp dụng 28 2.2.2 Tóm tắt phương pháp kiểm tra 29 2.2.3 Ý nghĩa ứng dụng: 29 2.2.4 Một số lưu ý 30 2.2.5 Thiết bị 30 2.2.6 Hóa chất 31 2.2.7 Những ý an toàn 31 2.2.8 Chuẩn bị mẫu kiểm tra 31 2.2.9 Điều kiện tiến hành 32 2.2.10 Phương pháp 32 2.2.11 Tính tốn 33 2.2.12 Báo cáo 34 2.3 Kiểm tra hàm lượng chất bay vật liệu compozít Prepreg (D 3530) 34 2.3.1 Phạm vi áp dụng 34 2.3.2 Tóm tắt phương pháp 35 2.3.3 Ý nghĩa ứng dụng 35 2.3.4 Những khó khăn 35 2.3.5 Thiết bị, máy móc 36 2.3.6 Độc hại 36 2.3.7 Chuẩn bị mẫu kiểm tra 36 2.3.8 Điều kiện tiến hành 37 2.3.9 Phương pháp 37 2.3.10 Tính tốn 37 2.3.11 Báo cáo 38 Chương 3: CÁC TIÊU CHUẨN KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CƠ TÍNH 39 3.1 Kiểm tra đánh giá mô đun kéo (D3039): 39 3.1.1 Phạm vi 39 3.1.2 Tóm tắt phương pháp thử nghiệm 39 3.1.3 Ý nghĩa sử dụng 39 3.1.4 Yếu tố gây sai lệch 40 3.1.5 Thiết bị 40 3.1.6 Phương thức lấy mẫu mẫu kiểm tra: 43 3.1.7 Phương pháp tiến hành 44 3.1.8 Tính toán 48 3.2 Kiểm tra đánh giá tính bền nén (D695) 50 3.2.1 Phạm vi 50 3.2.2 Ý nghĩa sử dụng 51 3.2.3 Thiết bị 52 3.2.4 Mẫu Kiểm tra 54 3.2.5 Điều kiện tiến hành 55 3.2.6 Số mẫu vật thử nghiệm 56 3.2.7 Tốc độ tiến hành kiểm tra 56 3.2.8 Phương pháp 56 3.2.9 Tính tốn 58 3.2.10 Báo cáo 59 3.3 Đánh giá độ bền kéo tác dụng lực môt mặt phẳng (D3846) 60 3.3.1 Phạm vi 60 3.3.2 Tóm tắt phương pháp 60 3.3.3 Ý nghĩa ứng dụng 61 3.3.4 Thiết bị máy móc 61 3.3.5 Mẫu kiểm tra 61 3.3.6 Điều kiện 62 3.3.7 Tốc độ kiểm tra 62 3.3.8 Phương pháp 63 3.3.9 Tính tốn 63 3.3.10 Báo cáo 63 3.4 Kiểm tra đánh giá độ bền xé vật liệu (D 3518) 63 3.4.1 Phạm vi 63 3.4.2 Tóm tắt phương pháp 64 3.4.4 Ý nghĩa ứng dụng 64 3.4.5 Các trở ngại, yếu tố gây sai số 65 3.4.6 Thiết bị 65 3.4.7 Lấy mẫu mẫu kiểm tra 66 3.4.8 Phương pháp tiến hành 66 3.4.9 Tính toán 66 3.5 KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN VA CHẠM (D256) 68 3.5.1 Phạm vi áp dụng 68 3.5.2 Các phương pháp kiểm tra 70 3.5.3 Ý nghĩa ứng dụng 72 3.5.4 Thiết bị máy móc 75 3.5.5 Mẫu kiểm tra 78 3.5.6 Vết khía mẫu kiểm tra 81 3.5.7 Điều kiện tiến hành 82 3.5.8 Phương pháp 82 3.5.9 Báo cáo 84 3.5.10 Phương pháp 85 TEST METHOD D—NOTCH RADIUS SENSITIVITY TEST 86 4.1 Kiểm tra đánh giá tỉ trọng khối lượng riêng vật liệu (D792) 87 4.1.1 Phạm vi 87 4.1.2 Tóm tắt phương pháp kiểm tra 87 4.1.3 Ý nghĩa ứng dụng 87 4.1.4 Cách lấy mẫu 88 4.1.5 Điều kiện 88 PHƯƠNG PHÁP A: kiểm tra cho nhựa nhiệt rắn cách ngâm nước 88 PHƯƠNG PHÁP B:kiểm tra nhựa nhiệt rắn với chất lỏng khác nước 91 4.2 Kiểm tra đánh giá độ hấp thu nước nhựa (D570) 93 4.2.1 Phạm vi 93 4.2.2 Ý nghĩa ứng dụng 93 4.2.3 Thiết bị 94 4.2.4 Mẫu 94 4.2.5 Điều kiện 95 4.2.6 Phương pháp 95 4.2.7 Hiệu chỉnh 97 4.2.8 Tính tốn báo cáo 97 4.2.9 Độ xác sai số 98 4.3 Đánh giá độ cứng thiết bị đo độ cứng Barcol (D 2583) 98 4.3.1 Phạm vi áp dụng 98 4.3.2 Tóm tắt phương pháp 98 4.3.3 Ý nghĩa ứng dụng 99 4.3.4 Thiết bị máy móc 99 4.3.5 Mẫu kiểm tra 100 4.3.6 Chuẩn bị vận hành máy móc 100 4.3.7 Điều kiện 101 4.3.8 Phương pháp 101 4.3.9 Báo cáo 101 4.3.10 Độ xác sai số 101 4.4 Đánh giá Hệ số giãn nở nhiệt (D696) 102 4.4.1 Phạm vi áp dụng 102 4.4.2 Tóm tắt phương pháp 103 4.4.3 Ý nghĩa ứng dụng 103 4.4.4 Thiết bị, máy móc 104 4.4.5 Mẫu kiểm tra 105 4.4.6 Điều kiện 105 4.4.7 Phương pháp 105 4.4.8 Tính tốn 106 4.4.9 Báo cáo 106 5.1 Đánh giá độ ăn mịn hóa học vật liệu (ASTM C581) 108 5.1.1 Phạm vi áp dụng 108 5.1.2 Ý nghĩa ứng dụng 108 5.1.3 Các máy móc thiết bị sử dụng 108 5.1.4 Mẫu kiểm tra 109 5.1.5 Phương pháp tiến hành 110 5.1.6 Tính tốn 111 5.1.7 Giải thích kết 112 5.2 Tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá độ kháng hóa chất 112 5.2.1 Phạm vi áp dụng 112 5.2.2 Ý nghĩa ứng dụng 113 5.2.3 Thiết bị kiểm tra 113 5.2.4 Thuốc thử tiêu chuẩn 114 5.2.5 An toàn lao động 116 5.2.6 Mẫu thử 116 5.2.7 Điều kiện tiến hành kiểm tra 117 Phương pháp A: KIỂM TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGÂM HÓA CHẤT 117 Phương pháp B: KIỂM TRA BỀN CƠ HỌC VÀ BỀN HÓA CHẤT 118 5.3 Kiểm tra đánh giá tốc độ bắt cháy ảnh hương lửa 119 5.3.1 Phạm vi áp dụng 119 5.3.2 Tóm tắt phương pháp 120 5.3.3 Ý nghĩa ứng dụng 120 5.3.4 Thiết bị 120 5.3.5 Mẫu kiểm tra 121 5.3.6 Điều kiện tiến hành 122 5.3.7 Phương pháp tiến hành 122 5.3.9 Tính tốn 123 5.3.10 Ghi nhận báo cáo kết 123 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT 5.2.2 Ý nghĩa ứng dụng - Các kết thu phép kiểm tra cơng nhận có nhiều hạn chế định Ví dụ lựa chọn tùy ý nồng độ hóa chất, thời gian ngâm hay tác dụng ứng suất, nhiệt độ kiểm tra tính chất vật liệu Các vật liệu chất dẻo khác có qui định đặc điểm tiêu chuẩn kĩ thuật phép thử yêu cầu người tiến hành kiểm tra để so sánh độ kháng hóa chất khác - Sự tương quan kết kiểm tra thực tế phụ thuộc vào điều kiện bảo quản lúc thực kiểm tra trình sử dụng Kết thu sau thời gian ngắn kiểm tra khẳng định xác chất vật liệu khả kháng hóa chất vật liệu cách tương đối muốn sử dụng kết đòi hỏi phải tiến hành kiểm tra thời gian kĩ lưỡng - Cần phải đánh giá ứng dụng đặc biệt mẫu điều kiện mơi trường ăn mịn bazơ đặc biệt với nồng độ khác nhau, lựa chọn phương pháp tính tốn cần ý đến thời gian tiếp xúc hóa chất nhiệt độ tiến hành kiểm tra lực tác động yếu tố đặc biệt khác 5.2.3 Thiết bị kiểm tra - Cân: phải có khả cân xác khối lượng đến 0.05% (của mẫu100g) hơn, 0.1% mẫu nặng 100g Để đảm bảo kết cần kiểm tra định kì thường xuyên hiệu chỉnh điểm số Kiểm tra độ nhạy cân để đảm bảo độ xác tuyệt đối khối lượng mẫu chuẩn - Thước đo µm: sử dụng loại thích hợp để đo mẫu có khối lượng tương đồng Thước đo nên có khoảng chia nhỏ 0.025mm (0.001in) Đối với mẫu có độ dày 0.1in bé sử dụng thước đo vạch chia 0.0025mm (0.0001in) Thước đo kiểm tra thường xuyên dụng cụ khắc vạch chuẩn NIST tối thiểu 30 ngày/lần - Phịng kiểm tra: có khả trì nhiệt độ chuẩn : 23±20C (73.4±3.60F) độ ẩm tương đối 50±5% - Dụng cụ ngâm mẫu: đảm bảo ngâm hồn tồn mẫu hóa chất thử phải có khả kháng ăn mịn với loại hóa chất dùng kiểm tra Dụng cụ chứa phải đảm bảo thống khí, đặc biệt sử dụng loại hóa chất dễ bay SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 113 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT nhiệt độ cao cần đậy kín vật chứa đảm bảo nhiệt độ phịng thất thoát bé - Bể điều nhiệt: đảm bảo khả trì nhiệt độ biến thiên ±20C so với nhiệt độ lí thuyết mà phương pháp yêu cầu -Thiết bị kiểm tra xác định tính chất học mẫu trước sau ngâm thuốc thử, trước sau bị biến dạng phải phù hợp yêu cầu tiêu chuẩn kiểm tra - Thiết bị kéo giãn - Hệ thống thông gió phịng thí nghiệm 5.2.4 Thuốc thử tiêu chuẩn: - Thuốc thử bao gồm dung dịch, hợp chất hay hóa chất dạng nguyên chất Các dung dịch pha nước cất nồng độ dung dịch thuốc thử đặc trưng % khối lượng % thể tích - Những thuốc thử khơng có danh sách chuẩn loại đáp ứng yêu cầu phương pháp kiểm tra độ kháng hóa chất đặc biệt Loại hóa chất nồng độ dd phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra tùy thuộc vào thỏa thuận người mua người bán * Hóa chất tiêu chuẩn: - Acid acetic (nguyên chất) - Acid acetic 5% (48ml axit/955ml nước) - Acetone - Ammonium hydroxide ( NH4OH nguyên chất) - Ammonium hydroxide 10% ( 375ml NH4OH / 622 ml nước) - Aniline - Benzene - Carbon tetrachloride - Chromic Acid 40% (549g CrO2/ 822ml nước) - Citric acid 10% (104g acid / 935ml nước) - Dầu hạt vải ( cottonseed oil) - Dung dịch tẩy rửa - Diethyl ether SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 114 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT - Dimethyl Formamide - Nước cất - Ethyl acetate - Ethyl ancol 95% - Ethyl ancol 50% (598ml ethyl ancol 95% / 435ml nước) - Ethylene Dicholoride - 2-Ethylhexy Sebacate : (CH2)8(COOC8H17)2 - Heptane - Hydrochloric acid HCl - Hydrochloric acid 10% (283g HCl / 764ml nước) - Hydrofluoric acid 40% (784g HF / 293ml nước) - Dung dịch hydrogen peroxide 28% (H2O2) - Dung dịch hydrogen peroxide 3% (H2O2) - Iso octane (CH3)3CCH2CH(CH3)2 - Dầu hỏa - Methyl Alcohol - Dầu khoáng - Nitric Acid - Nitric Acid 40% ( 710gHNO3 / 535ml nước) - Nitric Acid 10% ( 153gHNO3 / 910ml nước) - Oleic Acid - Dầu oliu - Dung dịch Phenol 5% - Dung dịch xà phòng 1% - Dung dịch sodium Carbonate 20% (660g Na2O3.10H2O / 555ml nước) - Dung dịch sodium Carbonate 2% (55g Na2O3.10H2O / 964ml nước) - Dung dịch sodium Chloride 10% (107gNaCl / 964ml nước) - Dung dịch sodium Hydroxide 60% (971gNaOH/ 649ml nước) - Dung dịch sodium Hydroxide 10% (111gNaOH/ 988ml nước) - Dung dịch sodium Hydroxide 1% (10.1gNaOH/ 999ml nước) - Dung dịch Sodium Hypochlorite 4-6% SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 115 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT - Sunfuric Acid H2SO4 - Sunfuric Acid 30% (366g H2SO4 / 853ml nước) - Sunfuric Acid 3% (30.6g H2SO4 / 988ml nước) - Toluen - Dầu cách điện - Nhựa thông 5.2.5 An tồn lao động Để đề phịng nguy hiểm cần phải tránh tiếp xúc với hóa chất, loại bỏ độc đề phòng vụ nổ xảy Đọc kĩ hướng dẫn sử dụng để biết tính chất hóa chất sử dụng 5.2.6 Mẫu thử: - Kích thước mẫu tùy Mẫu thuộc vào hình dáng vật liệu phương pháp kiểm tra Yêu cầu tối thiểu có mẫu thử để Kẹp kiểm tra cho loại vật liệu mẫu độ bền hóa chất, mức độ kéo căng điều kiện giãn dài - Vật liệu đưa vào khuôn cắt thành yêu cầu, cạnh mẫu làm cho nhẵn mịn dao sắc, giấy nhám hay Dụng cụ cố định Hình 5.3: Mẫu kiểm tra máy Độ mịn bề mặt làm theo yêu cầu nhà sản xuất vật liệu - Khối lượng kích thước: mẫu chuẩn có hình đĩa có đường kính 2in (50.8mm), bề dày 0.125in (3.175mm) , diện tích bề mặt mẫu theo tiêu chuẩn 7.1 in2 (45.6 cm2) - Tính chất học: độ căng giãn mẫu phải theo yêu cầu phương pháp kiểm tra dành cho chi tiết kĩ thuật làm vật liệu compozít theo yêu cầu kiểm tra thỏa thuận người mua bán SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 116 Luận văn tốt nghiệp  GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT Các mẫu thử tương đồng cắt từ vật liệu tiêu biểu có độ dày tiêu chuẩn phù hợp với điều kiện mà phương pháp yêu cầu: dài 76.2mm (3in), rộng 25.4mm (1in) Nếu vật liệu gốc có dạng có diện tích bề mặt 45.16cm2 (7.0 in 2) có độ dày 3.175mm (0.125in)  Mẫu dạng hình đĩa trịn có đường kính 50.8mm (2in) độ dày mẫu vật liệu đúc khn nóng : ±0.18mm (±0.007in) cịn vật liệu đúc khn nguội thì: ±0.3mm (±0.012in) Chú ý: Mẫu có bề mặt rộng khối lượng thay đổi ngâm hóa chất nhiều hơn, đọ dà mẫu tác động đến đến tính chất bền hóa học vật liệu mà mẫu đòi hỏi phải đồng 5.2.7 Điều kiện tiến hành kiểm tra - Nhiệt độ : 23±20C (73.4 ± 3.60F) - Độ ẩm tương đối: 50% ± 5% - Thời gian kiểm tra không 40h - Sai số cho phép 10C (1.80F) ± 2% độ ẩm tương đối Phương pháp A: KIỂM TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGÂM HÓA CHẤT 5.2.8 phương pháp kiểm tra thay đổi khối lượng kích thước - Đối với mẫu riêng cần xác định khối lượng, chiều dài, rộng, độ dày vị trí trung tâm mẫu, xác định đường kính mẫu góc khác cách khoảng 0.025mm(0.001in) Đối với vật liệu laminates tượng trương phồng lên có điều kiện xác định cần thiết đo độ dày mẫu vị trí riêng biệt - Dụng cụ chứa mẫu phải đảm bảo mẫu ngâm hồn tồn hóa chất vịng ngày với điều kiện phịng thí nghiệm Tiến hành treo mẫu lơ lửng tránh va chạm mẫu với thành nắp dụng cụ Đối với mẫu dạng mỏng hay có tỉ trọng thấp so với hóa chất cần gắn thêm vật nặng nhỏ để tránh lên xoắn mẫu Có thể có vài mẫu ngâm dụng cụ nên cần chuẩn bị đủ lượng hóa chất để đảm bảo ngâm tồn bề mặt mẫu nà đảm bảo mẫu khơng va chạm vào Các vật liệu tương đối không hịa tan hóa chất lượng hóa chất cần khoảng 10ml/in2 cịn mẫu có khuynh SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 117 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT hướng hịa tan khơng địi hỏi cần chiết tách lượng hóa chất khoảng 40ml/in2 Có thể kiểm tra nhiệt độ khác nhiệt độ phòng : 50 0C, 70 0C hay nhiệt độ khác tùy theo yêu cầu kiểm tra - Khuấy tay xoay vòng đặn 24h hay khoảng thời gian phù hợp - Sau 168h khoảng thời gian khác tiến hành loại bỏ hóa chất mẫu, rửa mẫu nước sau làm khơ xác định lại khối lượng kích thước mẫu Tiến hành hút ẩm, làm bay hóa chất bề mặt, cần ý bề mặt mẫu sau rửa yêu cầu xử lí đặc biệt tránh xa ẩm bốc lên phải giữ nguyên khối lượng Rửa mẫu khỏi chất không bay hơi, khơng hịa tan nước hay chất lỏng hữu không tác dụng dung môi trước lau khô Loại bỏ dung môi dễ bay axeton, rượu… mẫu, cần rửa lại cịn cặn bề mặt mẫu chưa khơ Chú ý lau rửa mà khơng làm dính bẩn, hư hỏng bề mặt, xáo trộn cấu trúc bề mặt - Quan sát bề mặt mẫu: độ bóng, bụi bám, kết cấu, độ bạc màu, độ trương phồng, lớp keo dính, vết rạn nứt, độ hịa tan… 5.2.9 Xác định thay đổi tính chất học - Tiến hành ngâm hóa chất xử lí mẫu theo hướng dẫn - Xác định tính chất học cách đồng mẫu ngâm hóa chất mẫu khơng ngâm hóa chất Tiến hành theo yêu cầu hướng dẫn mức độ kéo căng mẫu kiểm tra Kiểm tra tính chất mẫu sau rửa hóa chất ngâm điều kiện kiểm tra khác khoảng 1h  Nói chung ưu tiên xác định đánh giá tính chất học thay đổi tác dụng hóa chất hay trường hợp đặc biệt Phương pháp B: KIỂM TRA BỀN CƠ HỌC VÀ BỀN HÓA CHẤT - Thiết bị: Thước đo có khoảng chia µm, dụng cụ chứa mẫu, dụng cụ cố định sức căng, bể điều nhiệt, thiết bị kiểm tra, phịng thí nghiệm - Phương pháp: Các khung giá cố định xếp dùng để kiểm tra số tính chất học mẫu Giá đỡ phải có độ cong cần thiết (bán kính thích hợp) để chuẩn bị mẫu có sức căng theo yêu cầu Đảm bảo cho tiếp xúc mẫu khung giá đỡ dọc theo toàn chiều dài suốt trình kiểm tra SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 118 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT + Chuẩn bị thêm mẫu không bị kéo căng để đánh giá mẫu trước sau kéo căng Mẫu kiểm tra ngâm hồn tồn hóa chất sử dụng phương pháp dùng miếng bơng thấm liên tục hóa chất lên mẫu, ghép miếng (cotton) thấm đẫm dung dịch hóa chất lên bề mặt mẫu + Đối với hóa chất dễ bay cần đảm bảo cung cấp cách liên tục đặn 5.3 KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ TỐC ĐỘ BẮT CHÁY VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NGỌN LỬA 5.3.1 Phạm vi áp dụng - Phương pháp kiểm tra bao gồm thủ tục kiểm tra phòng thí nghiệm quy mơ nhỏ để so sánh tỷ lệ tương đối bắt cháy mức độ, thời gian tự bốc cháy vật liệu nhựa dạng thỏi đúc cắt từ tấm, lớp, thử nghiệm vị trí ngang Phương pháp kiểm tra nên sử dụng để thiết lập đặc điểm đốt cháy tương đối vật liệu nhựa không nên sử dụng phương pháp kiểm tra bắt cháy nguy hiểm Lưu ý: Trong trình đốt cháy, khí độc, hai nguy hại cho nhân viên Cần có biện pháp phịng ngừa thích hợp - Các giá trị nêu đơn vị SI coi tiêu chuẩn - Tiêu chuẩn nên sử dụng để đo lường mơ tả thuộc tính vật liệu, sản phẩm, cụm phản ứng với nhiệt lửa điều kiện phịng thí nghiệm kiểm sốt không nên sử dụng để mô tả thẩm định nguy hỏa hoạn nguy cháy vật liệu, sản phẩm, lắp ráp điều kiện lửa thực tế Tuy nhiên, kết thử nghiệm sử dụng yếu tố đánh giá rủi ro cháy đưa vào tài liệu tất yếu tố thích hợp để đánh giá nguy hỏa hoạn - Tiêu chuẩn chưa đáp ứng giải tất mối quan tâm an tồn có, liên kết với việc sử dụng Trách nhiệm người sử dụng tiêu chuẩn phải thiết lập điều kiện an tồn y tế thích hợp đồng thời cần xác định phạm vi áp dụng, hạn chế tiêu chuẩn trước sử dụng SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 119 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT 5.3.2 Tóm tắt phương pháp Thanh vật liệu mẫu dùng để đỡ khối vật liệu điểm cố định sử dụng lửa đốt điểm 30 giây Đo báo cáo thời gian, phạm vi vết cháy vết cháy không 100mm, phạm vi vết cháy vượt 100mm lấy giá trị trung bình 5.3.3 ý nghĩa ứng dụng - Tiêu chuẩn yêu cầu điều kiện tiến hành kiểm tra: so sánh giá trị tốc độ bốc cháy hay phạm vi thời gian, đặc điểm vết cháy vật liệu khác nhau, hay vật liệu có phương pháp sản xuất khác + So sánh mức độ hư hỏng vật liệu hay thay đổi đặc tính mẫu cháy gây suốt trình sử dụng + Tiêu chuẩn không bao hàm mối tương quan với tính dễ bốc cháy điều kiện thực tế - Tốc độ bốc cháy tượng cháy ảnh hưởng đến yếu tố tỉ trọng, màu sắc, tính khơng đẳng hướng vật liệu độ dày mẫu Dữ liệu kiểm tra so sánh với mẫu có độ dày tương đương loại vật liệu khác loại vật liệu - Đối với vật liệu kéo căng suốt q trình gia cơng cho kết kiểm tra thất thường, khơng nhiệt độ biến dạng ban đầu cao có thời gian cho phép phục hồi hoàn toàn - Yêu cầu kiểm tra: cháy có độ biến thiên tùy ý khơng đổi, kích thước mẫu, nguồn gốc lượng cung cấp cho cháy, thời gian đốt cháy điểm kết thúc Mỗi vật liệu có vài điều kiện làm cho kết thu mức cao - Tiêu chuẩn trình bày lí thuyết cho trường hợp kiểm tra mẫu điều kiện phòng thí nghiệm tiến hành kiểm tra điều kiện khác khơng thể dự đốn thay đổi kết thu nên trước tiến hành kiểm tra cần trình bày ghi nhận đặc tính mẫu 5.3.4 Thiết bị - Phịng kiểm tra: Đảm bảo cung cấp lượng cho suốt q trình kiểm tra Phịng thí nghiệm có cửa sổ kính có khả bền với nóng phải có SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 120 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT quạt hút để loại bỏ sản phẩm cháy sau kết thúc kiểm tra Điều kiện phòng kiểm tra dao động t0 từ 15-350C, độ ẩm tương đối từ 45-75% - Thiết bị cố định: cố định lưới thép mịn có diện tích 125mm2 cố định mẫu vật liệu theo yêu cầu: cố định theo trục chiều dọc trục ngang nghiêng góc 45±20C Mẫu Dây kim loại Dây kim loại Hình 5.4 : Lắp ráp hệ thống thiết bị kiểm tra - Hệ thống cung cấp đốt : phải có khả điều chỉnh lưu lượng khí đốt cách phù hợp (khoảng 37MJ/m3) để đảm bảo thu kết xác Tuy nhiên việc sử dụng loại khí đốt vấn đề cần xem xét, cân nhắc kĩ lưỡng - Lưới thép mịn: 20 mesh (20 lỗ/25mm), đường kính lỗ 0.43±0.03mm, diện tích 125mm2 có tác dụng giữ vững lửa trình kiểm tra hứng phần rơi xuống từ mẫu kiểm tra - Thiết bị điều chỉnh lượng gas: xác khoảng 0.5giây - Thước đo µm: khoảng chia 0.05mm - Điều kiện phòng: nhiệt độ 23± 20C, độ ẩm tương đối: 50±5% - Giá cố định mẫu 5.3.5 Mẫu kiểm tra - Các mẫu tương đồng cắt từ vật liệu chuẩn ép, đúc từ khuôn tương đồng Sau cắt cần ý bỏ phần bụi bẩn vụn nhựa bề mặt mẫu, cạnh mẫu phải làm cho nhẵn mịn - Kích thước mẫu: dài :125±5mm, rộng: 13±0.5mm, dày: 3.0 đến 3.2mm (yêu cầu mẫu: chiều rộng không 13.5mm dày không 13.0 mm) SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 121 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT Hình 5.5: Hình dạng kích thước mẫu kiểm tra 5.3.6 Điều kiện tiến hành - Chuẩn bị 10 mẫu cho loại vật liệu bảo quản điều kiện nhiệt độ 23±20C, độ ẩm tương đối 50±5%, thời gian 48h tiến hành kiểm tra mẫu vòng sau đưa khỏi điều kiện bảo quản - Thực kiểm tra tính dẫn nhiệt mẫu điều kiện t0 khoảng 15-350C, độ ẩm tương đối khoảng 45-75% 5.3.7 Phương pháp tiến hành - Chuẩn bị 10 mẫu sau tiến hành đo ghi nhận độ dày mẫu tiến hành đánh dấu mẫu đường thẳng vng góc với trục chiều dọc điểm 25±1mm 100±1mm, từ sát mép tiếp xúc với lửa - Kiểm tra tính dẫn nhiệt mẫu, phịng thí nghiệm phải khép kín có rào bảo vệ xung quanh (phịng thí nghiệm phải có quạt hút để loại bỏ tro, bụi…) - Mẫu cố định theo chiều dọc trục ngang nghiêng góc 45±20 Tấm lưới thép mịn cố định mẫu cách mẫu 10mm Và trước tiến hành kiểm tra thay lưới thép - Nếu mẫu bị cong thời gian kiểm tra khoảng cách mẫu lưới thép 20mm - Chú ý: Trục thẳng đứng tâm lửa phải cách biệt với mẫu, điều chỉnh lửa xanh cao 20mm có lửa vàng cao 20mm điều chỉnh tăng lượng khí cung cấp đến lửa vàng khơng xuất Nếu lửa khơng đạt chiều cao 20±2mm cung cấp khí đốt lúc chưa phù hợp Ta SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 122 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT tiến hành xác định chiều cao lửa sau đốt thời gian phút lúc đạt điều kiện cân - Sau lửa tiếp xúc mẫu, vết cháy lan khoảng 6mm tiến hành điều chỉnh thiết bị, sau thời gian 30±1giây thay đổi vị trí lửa Nếu mẫu bị co rút tiếp xúc với lửa cần xem xét lại, kiểm tra cho phù hợp Nếu mẫu bị biến dạng mức kết khơng cơng nhận Cịn sau thời gian 30±1giây mà chưa có tượng bề mặt mẫu đưa lửa tiếp xúc sâu vào mẫu (điểm đánh đấu 25mm) - Nếu mẫu tiếp tục cháy sau ngưng đốt: ghi nhận thời gian chiều dài vết cháy, vượt qua vạch 25mm gần chạm vạch 100mm ta ghi nhận 75mm; vượt qua vạch 25mm mà chưa chạm vạch 100mm dánh dấu đo thước đo mm - Thực lặp lại lần ghi nhận kết 5.3.9 Tính tốn: - Tốc độ bắt cháy: V= 60 L / t đó: L chiều dài vết cháy(mm) t thời gian kiểm tra(s) 5.3.10 Ghi nhận báo cáo kết quả: - Ghi nhận đặc điểm bên trước tiến hành kiểm tra: đặc điểm ngoại quan, tên thương mại, kiểu dáng bên ngoài, nhà sản xuất, màu sắc… - Đo độ dày mẫu - Cấu trúc vật liệu - Điều kiện xử lí mẫu - Tính chất mẫu trước sau kiểm tra - Nếu vết cháy đạt tới mức 100mm có chảy dẻo hay nhỏ giọt nhựa cần trình bày cụ thể báo cáo - Trình bày báo cáo tình trạng dụng cụ mẫu sau kiểm tra SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 123 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT KẾT LUẬN Sau trải qua trình tìm hiểu nghiên cứu sơ hệ thống tiêu chuẩn ASTM dành cho vật liệu compozít, em bước đầu hệ thống cho kiến thức phương pháp kiểm tra, đánh giá tính chất vật liệu - Để đánh giá tính chất vật liệu: + Đánh giá hàm lượng thành phần cấu tạo vật liệu (dựa ASTM D3171) + Đánh giá hàm lượng chất rắn hàm lượng chất vật liệu compozít prepreg (dựa ASTM D3529) + Đánh giá hàm lượng chất bay vật liệu compozít prepreg (dựa ASTM D3530) - Để đánh giá tính vật liệu: + Đánh giá độ bền kéo đứt (dựa ASTM D3039) + Đánh giá độ bền nén (dựa ASTM D695) + Đánh giá độ bền kéo tác dụng lực mặt phẳng (dựa ASTM D3846) + Đánh giá độ kháng xé (dựa ASTM D3581) + Đánh giá độ bền va đập (dựa ASTM D256) - Để đánh giá lý tính vật liệu: + Đánh giá tỉ trọng khối lượng riêng (dựa ASTM D792) + Đánh giá độ hấp thu nước nhựa (dựa ASTM D570) + Đánh giá độ cứng barcol (dựa ASTM D2583) + Đánh giá hệ số giãn nở nhiệt (dựa ASTM D696) - Để đánh giá hóa tính vật liệu: + Đánh giá độ ăn mịn hóa học (dựa ASTM C581) + Đánh giá độ kháng hóa chất (dựa ASTM C543) + Đánh giá tốc độ bắt cháy ảnh hưởng lửa (dựa ASTM D635) SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 124 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT Trình bày kiến thức phương pháp, thao tác tiến hành, điều kiện môi trường, cách chuẩn bị mẫu cách tính tốn báo cáo kết ghi nhận sở hình thành liệu nhằm đánh giá thành phần cấu tạo, tính, tính chất nhiệt tính chất hóa học vật liệu compozít Tuy đề tài nghiên cứu em phần hệ thống tiêu chuẩn phục vụ cho việc kiểm tra đánh giá tính chất vật liệu compozít phần sơ lược Nếu ứng dụng vào việc nghiên cứu chế tạo vật liệu cịn thiếu sót hạn chế, nên tiến hành nghiên cứu tìm hiểu sâu cho nhóm vật liệu tính chất cần thiết Em hy vọng tài liệu tham khảo hữu ích cho Ngành Vật Liệu Compozít nói chung Doanh nghiệp sản xuất người quan tâm đến nói riêng Mặc dù, q trình thực có nhiều cố gắng, khơng thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong q thầy đóng góp ý kiến để em hiểu sâu sắc rõ vấn đề tiền đề để giúp em có nhìn tồn diện trình làm việc nghiên cứu sau Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 125 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].De charentenay, F.X, Harry, J.M ,Prel, Y.J., and Benzeggagh, M.l., “characterizing the Effect of delamination Defect by Mode I Delamination Test,” in the Effect of Defects in composite materials, ASTM STP 836, D.J Wilkins, Ed, American Society for Testing and materials, 1984, pp 84-103 [2] Johnson, W S, and Mangalgari, P D., “Investigation of fiber Bridging in Double Cantiver Beam Speciment”, Journal of composite Technologry and Research, vol 9, spring 1987, pp 10-13 [3] O’Brien, T K., and Martin, R H., “Results of ASTM Round Robin Testing for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Composite Materials, Journal of composite Technologry and Research, vol 15, No 4, winter1993 [4] Smiley, A J., and Pipes, R R., “Rate Effects on Mode I Interlaminar Facture Tounghness in Composite Material”, Journal of composite material, vol 21, July 1987, pp 670-687 [5] Berry, J P., “determination of Facture Energies by the Cleavage Techique”, Journal of Applied Physics, vol 34, No.1, January 1963, pp 227-234 [6] Walrath, D E., and Adams, D F., “The Losipescu Shear Test as Applied to Composite Materials”, Experimental Mechanics, vol 23, No 1, March 1983, pp 105-110 [7] Walrath, D E., and Adams, D F., “Analysis of the Stress State in an losipescu Test Speciment”, University of Wyoming Deparment Report UWME-DR301-102-1, June 1983 [8] Aracn, M., and Goldenberg, N., “On a Basic Criterion for Selecting a Shear Testing Sandard for Plastic Material”, (in French), ISO/TC61-WG S.P, 171, Burgenstock, Switzerland, 1957 [9] Annual Book of ASTM Standards, vol 08.01 [10] Annual Book of ASTM Standards, vol 08.02 [11] Annual Book of ASTM Standards, vol 15.03 [12] Annual Book of ASTM Standards, vol 04.02 [13] Annual Book of ASTM Standards, vol 03.01 SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 126 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT [14] Annual Book of ASTM Standards, vol 15.06 [15] Annual Book of ASTM Standards, vol 14.02 [16] Nhữ Phương Mai, Hoàng Sĩ Tuấn, “Nghiên cứu ứng xử tính tốn vật liệu dệt composite nhiều lớp”, Tuyển tập báo cáo hội nghị học toàn quốc – Tập [17] Trần ích Thịnh, “Vật liệu composite - học tính tốn kết cấu”, NXB KHKT, Hà Nội, 1998 [18] Trần Công Nghị, “Độ bền kết cấu vật liệu composite”, tập 2, NXB ĐH Quốc Gia TPHCM, 2004 SVTH: Trần Thanh Trúc Trang 127 ... tỉ lệ 0, 5-2 % so với nhựa Ngoài chất xúc tác thuộc loại peroxide cịn có: ▪ Di-t-butyl peroxide (CH3)3-COOC-(CH3)3 ▪ Di-acetyl peroxide (CH3)3-CO-O-O-OC-(CH 3)3 +Hydroperoxide : ▪ t-butyl-hydroperoxide... t-butyl-hydroperoxide (CH3)3-COOH ▪ Cumen-hydroperoxide C6H5-C-(CH3)2-O-OH SVTH: Trần Thanh Trúc Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S NGUYỄN QUỐC VIỆT +Xúc tác azo diazo: Diazo aminobenzen: C6H5-NH-N=N-C6H5 Dinitric... C6H5-NH-N=N-C6H5 Dinitric cuả acid diizobutyric: NC(CH3)2-N=N-C(CH3)2-COO-CN Dimetyl ester cuả acid diizobutyric: C2H5-OOC-C(CH3)2-N=N-C(CH3)2COOC2H5 • Chất xúc tiến: Chất xúc tiến chất đóng