TẠP CHÍ CÔNG THƯƠNG CẢI TIẾN VẬT LIỆU sheet molding COMPOUND (SMC) BANG NhỰá BẮKELITE TỪ DẦU Vỏ HẠT ĐIỀU ỮNG DỤNG SẢN XUẤT NẮP HÔ GA COMPOSITE • HUỲNH THÀNH CÔNG'''' * NGUYỀN THỊ THU THẢO ĐOÀN NGỌC GIANG[.]
TẠP CHÍ CƠNG THƯƠNG CẢI TIẾN VẬT LIỆU sheet molding COMPOUND (SMC) BANG NhỰá BẮKELITE TỪ DẦU Vỏ HẠT ĐIỀU ỮNG DỤNG SẢN XUẤT NẮP HƠ GA COMPOSITE • HUỲNH THÀNH CƠNG' * - NGUYỀN THỊ THU THẢO - ĐỒN NGỌC GIANG - HUỲNH HOÀNG HẠNH - TRƯƠNG THANH NGỌC TĨM TẮT: Với mục tiêu phân tích rõ việc cải tiến vật liệu sheet molding compound (SMC) nhựa bakelite từ dầu vỏ hạt điều (DVHĐ) ứng dụng sản xuất nắp hố ga composite, nghiên cứu đưa quy trình ép nắp hố ga composite với điều kiện nhiệt độ 180°C, thời gian ép 15 phút, lực ép 500kg/cm3 Vật liệu sau ép tiến hành đo lý xác định tỷ lệ phủ bề mặt tối ưu Bakelite/SMC 3%, từ đó, sản xuất thử nghiệm thành cơng nắp hố ga composite SMC Bakelite cải tiến Từ khóa: dầu vỏ hạt điều, bakelite, SMC, composite l Đặt vân đề Những năm gần đây, việc nghiên cứu vật liệu composite ngày phát triển, điển hình vật liệu SMC (sheet molding compound) - hợp chất gia cố sợi thủy tinh nhựa nhiệt rắn, với chất độn khoáng chất phụ gia khác Các chát hữu thường sử dụng polyester khơng bão hịa nhiệt rắn vinylester DVHĐ tách loại từ vỏ hạt điều trình sản xuất nhân hạt có thành phần acid anacardic 74 - 77% cardol 15 - 20% cardanol 2-9% [1-4] DVHĐ phân thành loại dựa phương pháp phân lập khác nhau: DVHĐ chiết dung môi DVHĐ kỹ thuật [4-8] DVHĐ chiết dung môi, gồm: acid anacardic (60 - 65%), cardol (15 - 20%), cardanol (10%) phần nhỏ methyl cardol DVHĐ kỹ thuật nhận 150 SỐ 15-Tháng Ó/2022 cách ép nhiệt gồm chủ yếu cardanol (6065%), cardol (15-20%), polime (10%) phần nhỏ methyl cardol Trước đây, DVHĐ dùng làm chát đốt hay xuất thơ [3-4], DVHĐ có nhiều ứng dụng công nghiệp đại, như: sản xuất bột má phanh, chế tạo thuốc bảo vệ thực vật, vật liệu cách điện, chất phủ bề mặt thông dụng [8-10| DVHĐ thương phẩm có màu nâu, mùi hăng, khơng tan nước, rượu cồn, ete, tan acetone, n-hexane, toluene, Nhằm mục đích cải tiến vật liệu composite, thành phần khác nghiên cứu thêm vào, như: phụ gia liên kết, chất tăng cứng, phụ gia chống lão hóa Gần đây, phụ gia gia cường bề mặt vật liệu từ DVHĐ nghiên cứu nhằm cải thiện tính chất lý vật liệu, độ lão hóa thời tiết Bakelite tổng hợp từ DVHĐ formaldehyde có độ bền nhiệt cao có HÚAHỌC-GƠN8NKHỆ TMỰCPHÁM độ mài mịn thấp [11], Chính lý trên, tác giả sử dụng DVHĐ kỹ thuật tiến hành tổng hợp nhựa Bakelite cải tiền bề mặt vật liệu SMC vào mục đích ứng dụng sản xuât nắp hố ga Thực nghiệm 2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu nhựa Bakelite tổng hợp từ DVHĐ Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng (Bảng 1) Các nguyên liệu khác bao gồm: SMC 19-32% sợi thủy tinh nhập từ Trung Quốc 2.2 Các phương pháp phân tích Độ bền lý vật liệu composite bao gồm: độ bền uốn xác định theo ASTM D790, độ bền va đập xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 256-18, độ bền kéo D638, độ bền nén ASTM D695 đo Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polymer - Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Tải trọng vành nắp sản phẩm thu nước thải tiến hành thử nghiệm Chi nhánh Công ty CP Tư vấn kiểm định xây dựng Thái Dương Trung tâm Thí nghiệm kiểm định xây dựng 2.3 Quy trình giữ cơng mẫu SMC Bakelite cải tiến SMC chuẩn bị với kích thước vừa khn mẫu, gia cơng với hàm lượng Bakelite 1-5% Khuôn ép bao gồm khuôn khuôn Cả khuôn làm thép lắp điện trở khuôn Điện trở điều khiển hộp điều chỉnh nhiệt độ, phía khn nối với đội, lực ép 500 Kg/cm2, đội điều chỉnh lực ép (Bảng 2) 2.4 Quy trình ép nắp hơ ga composite (Hình 1, Hình 2) Bộ sản phẩm nắp hố ga composite bao gồm: vành ga thoát nước (960x530x70 mm), nắp ga thoát nước (860x430x50 mm) Nguyên liệu bao gồm SMC cân theo khối lượng, xếp vào nửa khuôn ép với độ dày phù hợp yêu cầu Phần diện tích SMC xếp lớp chiếm 60 - 70% bề mặt khuôn cốt Sau cùng, Bakelite tổng hợp từ DVHĐ phủ lên bề mặt lớp SMC lớp SMC Bảng Các thơng số hóa lý DVHĐ Các tiêu STT Đơn VỊ Giá tr| - nâu g/mL 1.39 Màu sắc Trọng lượng riêng Độ bền nhiệt °C 415.21 Nhiệt độ chảy °C 100 Bảng Thông số kỳ thuật khuôn ép Kích thước khn ép Chiểu dài 100mm và200mm Chiểu rộng 100 mmvà 200 mm Chiểu dày 3-10mm Thiết bị gia nhiệt - điện trở Tối đa 250°C Lực nén 500 Kg/cm2 Kết thảo luận 3.1 Độ bền lý vật liệu (Hình 2) Qua hình la, nhận thấy mẫu M2 - tỷ lệ SMC/Bakelite 3% cho kết độ va đập tốt mẫu M0 (100% SMC) mẫu B0 (100% Bakelite) tiếp tục tăng tỷ lệ bakelite lên 5% - mẫu M3 độ va đập cho kết có dấu hiệu Điều cho thây khả kết hợp dòng polymer tỷ lệ thấp (3%) Nếu tỷ lệ cao dẫn đến tách lớp ảnh hưởng đến tính lý sản phẩm Điều làm rõ kết độ tương hợp loại polymer Qua hình Ib, mẫu B0 (100% Bakelite) mẫu M0 (100% SMC) cho kết cụ thể, phủ lên bề mặt vật liệu lớp phụ gia gia cường từ - 5% (tương ứng vối mẫu Ml M2 M3), kết đo độ bền uốn cho thấy ưu việt polymer có kết hợp với làm tăng tính chịu lực uốn vật liệu Từ kết ta khẳng định, kết hợp SMC Bakelite tỷ lệ 1% phủ bề mặt vật liệu làm thay đổi tính chất vật liệu composite Do chênh lệch mẫu M2 M3 không nhiều, nên dựa hiệu kinh tế tiết kiệm chi phí lựa chọn tỷ lệ tối ưu 3% - M2 Kết đo độ bền kéo thông qua đồ thị, mẫu MI (1% Bakelite) M3 (5% Bakelite) có kết tháp mẫu M2 (3% Bakelite) M0 (100% SMC), mẫu MI thể sai số kết đo, đến mẫu M3 kết giảm xuống rõ, chứng tỏ kết hợp vật liệu với tỷ SỐ 15 - Thớ ng Ó/2022 151 TẠP CHÍ CĨNG TIMING Hình ì: Khn ép máy éo nắp hố ga Hình 2: Đồ thị biểu độ bền lý vật liệu cải tiến SMC với bakelite từ DVHĐ a: độ bền va đập; b: độ bền uốn, c: độ bền kéo, d: độ bền nén a ĐỘ BỀN KÉO, MPa b ĐỘ BỀN NÉN, MPa d 152 Số 15-Tháng Ĩ/2022 HĨA HỌC-CƠNG NGHỆ THựC PHẨM lệ tăng dần dẫn đến độ bền kéo vật liệu giảm đi, nên chọn kết mẫu M2 (3% Bakelite) tối ưu Từ kết độ bền nén cho thấy, mẫu MO (100% SMC) mẫu BO (100% Bakelite) có số độ bền Hình 3: Bộ sản phẩm nắp hô' ga compostie nén thấp SO với mẫu CÓ tỷ lệ trộn với từ ■ 5%, đạt độ bền nén cao ô hàm lượng 3% Bakelte Khi tăng lên 5% Bakelite, kết cho thây giảm sút độ bền Điều chứng tỏ hàm lượng tối ưu để đạt độ bền nén vật liệu 3% so với mẫu 100% SMC 100% Bakelite Từ kết trên, chọn công thức nắp hố ga để làm vành nắp hố ga thoát nước là: - SMC: 97% -Bakelite từDVHĐ: 3% 3.2 Sản xuất thử nghiệm nắp hô ga composite SMC bakelite cải tiến 3.2.1 Đánh giá sản phẩm 3.2.2 Kết thử tải sản phẩm nắp hố ga Nắp hố ga composite Các sản phẩm sản xuất phân xưởng chịu tải trọng yêu cầu sử dụng cho đường nhóm c, với lực chịu tải 125 KN 250 KN để lắp đặt đường bậc A 3.2.3 Kết khả chống chịu mơi trường Vì sản phẩm sản xuất công thức nguyên liệu, nên tiến hành thử nghiệm lão hóa với mẫu composite có kích thước 200x200x10 mm Buồng mô thời tiết điều chỉnh theo điều kiện khí hậu Việt Nam, thử nghiệm khả chống chịu mẫu vật với môi trường: thử nghiêm khả chống lão hóa tia cực tím, thử Vành hố ga Bảng Đánh già cảm quan ban đầu sản phẩm STT Các tiêu kỹ thuật Đánh giá thực tế Nhẹ nắp làm Phương pháp Đạt Cân trọng lượng Nhẹ Bằng cảm quan So sánh với mâu thiết kế Đúng vói thiết kê' Họa tiết hoa văn trang trí Bằng cảm quan So sánh với mail thiết kế Đúng với thiết kế Các mối nối Khớp với Ghép khớp nối vói Đạt độ xác cao Độ kín khít Bằng cảm quan Xem VỊ trí hở Trọng lượng Hình dạng vật liệu gang, thép Kín khít, đảm bảo an tồn sử dụng số 15 - Tháng Ĩ/2022 153 TẠP CHÍ CƠNG THƯƠNG Bảng Kết kiểm nghiệm tải trọng sản phẩm Sản phẩm thử STT Tai trọng Biến dạng sau Ngoại quan sau thủ (kN) thứ tải (mm) chiu tải Sau khoảng thời gian tương ứng năm, năm, mẫu vật liệu 0.93 Không nứt Vỡ đo lại độ ben uốn độ 1.05 Không nứt võ 0.96 Khơng nứt vỡ Vành ga nước (800x800x70mm) Vành ga thoát nước (960x530x70mm) Nắp ga thoát nước (D700x40mm) Nắp ga thoát nước nghiệm khả chịu nhiệt thử nghiệm độ ẩm (860x430x50mm) 125 125 1.12 0.88 250 0.97 0.58 250 0.62 Bảng Độ bền lý sản phẩm sau thời gian lão hóa Thời gian Độ uốn (Mpa) Độ bẽn kéo (Mpa) năm 139 81.2 năm 119 72.1 bền kéo để kiểm tra độ lão hóa sản phẩm Kết từ Bảng cho thấy, vật liệu không thay đổi nhiều sau Không nứt vỡ thời gian lão hóa, độ giảm biến Khơng nứt vỡ thiên theo thời gian, Không nứt vỡ không đáng kể nằm giới hạn yêu cầu đôi với vật liệu Không nứt vỡ composite dùng làm sản phẩm Không nứt nắp thu nước thải, nước mưa Kết luận Từ kết nghiên cứu thu được: tỷ lệ ưu phụ gia Bakelite vật liệu sc 3%, vật liệu có dấu hiệu lão hóa theo thời gian không đáng kể, giới hạn yêu cầu vật liệu sau năm, ứng dụng lắp đặt thi công nắp hố ga vành ga thoát nước thực tê đường chịu tải trọng 125 KN 250 KN ■ Lời cảm ơn: Nhóm tác giả xin cảm ơn Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh tài trợ kinh phí cho nghiên cứu (Hợp đồng sô 123/2020/HĐ-QPTKHCN) TÀI LIỆU THAM KHẢO: Phan Hữu Trinh (1988) Cây Điều: gieo trồng, chăm sóc, chê'biến NXB Tổng hợp Phú Khánh, TP Hồ Chí Minh Nguyễn Bội Quỳnh, Phạm Đình Thanh (1983) Cây đào lộn hột: Điều NXB Nông nghiệp, Hà Nội Mazzetto S.E., Lomonaco D., Mele G (2009) Cashew nut oil: opportunities and challenges in the context of sustainable industrial QuimNova, 32,732-41 Tyman J.H., Kiong L.s (1978) Long chain phenols: Part XY Composition of natural cashew nutshell liquid (Anacardium occidentale) from various sources Lipids, 13,525-32 Francisco H A Rodrigues; Francisco c F Francal: José R R Souza; Nágila M p s Ricardo; Judith p A Feitosa (2011) Comparison between physico-chemical properties of the technical Cashew Nut Shell Liquid (CNSL) and those natural extracted from solvent and pressing Polimeros, 21,156-60 Akinhanmi T.F., Atasie V.N (2008) Chemical composition and physicochemical properties of cashew nut (Anacardium occidentale) oil and cashew nut shell liquid J Agri.c Food.Environ Sci., 2,1-10 Chaudhari A.P., Thakor N.J., Mahale D.M., Haldankar P.M., Sonawane s.p (2012) Physical properties of cashew nut shell Int J Innov Eng Res Manag., 1,172-5 Trịnh Văn Dung (2007) Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột má phanh từ dầu vỏ hạt điều Tạp chí phát triển Khoa học Cơng nghệ, 10(6), 59-69 Bùi Vãn Ái, Nguyễn Thị Bích Ngọc (2010) Kết nghiên cứu sử dụng dầu vỏ hạt Điều tạo chế phẩm bảo quản lâm sản Truy cập http://vafs.gov.vn/wp-content/uploads/sites/2/2010/10/64BVAi_TBQ.pdf 154 SƠ' 15- Tháng 6/2022 HĨA HỌC-CỒNG NGHỆ THựC PHẨM 10 Huỳnh Thành Cơng, Nguyễn Thị Thu Thảo, Đồn Ngọc Giang, Huỳnh Hoàng Hạnh, Trương Thanh Ngọc (2022) Tổng hợp nhựa bakelite từ dầu vỏ hạt điều ứng dụng phủ bề mặt vật liệu sheet molding compound (smc) Tạp chí Cơng Thương, 5,385-391 12, p^y R^oul, Rob Perree (2015) Bakelite: The material of a thousand uses (Advertisement) [Online] Available ĩíihttps‘.//www.thtenryford.org/explore/blog/bakelite-the-material-of-a-thoiisand-uses 13 Meikle, Jeffrey L (1995) American Plastic; A Cultural History New Brunswick, NJ: Rutgers University Press, Ngày nhận bài: 8/5/2022 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 23/5/2022 Ngày chấp nhận đăng bài: 11/6/2022 Thông tin tác giả: HUỲNH THÀNH CÔNG1*’ NGUYỄN THỊ THU THẢO1 ĐOÀN NGỌC GIANG1 HUỲNH HOÀNG HẠNH1 TRƯƠNG THANH NGỌC1 ‘Viện Khoa học vật liệu ứng dụng, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam IMPROVING SHEET MOLDING COMPOUND (SMC) BY USING CASHEW NUT SHELL LIQUID-BASED BAKELITE RESIN TO MANUFACTURE COMPOSITE MANHOLE COVER • HUYNH THANH CONG1 • NGUYEN THI THU THAO’ • DOAN NGOC GIANG’ • HUYNH HOANG THANH’ • TRUONG THANH NGOC1 ’Institute of Applied Materials Science, Vietnam Academy of Science and Technology ABSTRACT: This study is to analyze the improvement of sheet molding compound (SMC) which is made from cashew nut shell liquid-based bakelite resin to apply in the manufacturing of composite manhole cover The study’s results show that the composite manhole cover should be manufactured at 180°C with the pressing time of 15 minutes at a pressure of 500 kg/cm3 The physico-mechanical properties of product are tested and the optimum surface coating ratio of Bakelite/SMC is 3% In this study, the improved composite manhole cover is successfully made from SMC and bakelite resin Keywords: cashew nut shell liquid, bakelite, SMC, composite So 15-Tháng 6/2022 155 ... sử dụng DVHĐ kỹ thuật tiến hành tổng hợp nhựa Bakelite cải tiền bề mặt vật liệu SMC vào mục đích ứng dụng sản xuât nắp hố ga Thực nghiệm 2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu nhựa Bakelite tổng hợp từ. .. Bakelite Từ kết trên, chọn công thức nắp hố ga để làm vành nắp hố ga thoát nước là: - SMC: 97% -Bakelite từDVHĐ: 3% 3.2 Sản xuất thử nghiệm nắp hô ga composite SMC bakelite cải tiến 3.2.1 Đánh giá sản. .. Ngọc (2022) Tổng hợp nhựa bakelite từ dầu vỏ hạt điều ứng dụng phủ bề mặt vật liệu sheet molding compound (smc) Tạp chí Cơng Thương, 5,385-391 12, p^y R^oul, Rob Perree (2015) Bakelite: The material