(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực luận văn này, tơi hướng dẫn tận tình cán hướng dẫn luận văn, thầy PGS.TS Lê Hiếu Giang cảm ơn thầy tận tình giúp đỡ, truyền thụ kiến thức quý báu giúp em vượt qua khó khăn để hồn thành đề tài Xin cảm ơn quý thầy cô giảng dạy lớp cao học truyền thụ kiến thức quí báu, bổ ích để phục vụ cho cơng tác sau q trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Ths Nguyễn Văn Sơn, Ths Trần Minh Thế Uyên, Ths Quách văn Thiêm tất thầy khoa khí Trường đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh giúp đỡ tơi trình thực đề tài Xin cảm ơn Ban giám hiệu bạn đồng nghiệp trường Trung cấp nghề Đức Hịa-Long An giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn Cha mẹ, anh chị em động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần vượt qua khó khăn để hồn thành luận văn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Ngƣời thực luận văn Lê Quốc Việt iii TÓM TẮT Khoa học ngày phát triển để phục vụ ngày tốt sống người Trong lĩnh vực khoa học vật liệu Hiện nay, vật liệu phi kim loại phát triển mạnh mẽ nhằm mục đích phục vụ cho nhu cầu người Trong đó, khơng kể đến vật liệu composite polymer đời nhằm để thay vật liệu kim loại dần bị cạn kiệt thiên nhiên, mà tính chất khả ứng dụng khơng thua so với kim loại Vì vậy, luận văn « Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ phụ gia đến độ bền vật liệu compsite polymer công nghệ ép phun » chọn làm đề tài nghiên cứu nhằm giải vấn đề sau: Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO – 527 phương pháp xác định sức bền kéo cho vật liệu polymer Tìm hiểu tổng quan cơng nghệ chế tạo vật liệu composite Tìm hiểu tổng quan cơng nghệ ép phun Tìm hiểu tổng quan vật liệu polymer Nghiên cứu sử dụng chất phụ gia để tăng độ bền cho vật liệu công nghệ ép phun Thiết kế, phân tích chế tạo khn ép mẫu thử sức bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527 Ép thử mẫu – thành lập điều kiện, tiến hành thí nghiệm dùng phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm để đánh giá kết Từ đó, tìm mối quan hệ nhiệt độ áp suất tốt tỉ lệ phần trăm phụ gia cho sức bền kéo lớn Cơng trình kết hợp ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, kết đạt cơng trình đánh giá ảnh hưởng thành phần pha trộn tới sức bền vật liệu iv ABSTRACT Science is developing to better serve for human life So is the field of material science At the present, non-metallic materials extremely strong develop in order to serve the needs of human beings In particular, regardless of polymer and composite materials have been created to replace the metal material gradually exhausted in nature, but the nature and its applicationn is not inferior to the metal So the thesis « Studying the effect of the technological parameters and additives to the durability of polymer and compsite materials in injection molding technology» has been selected as an issue of research to solve the following issues: - Research ISO - 527 for methods of determining tensile strength polymer material - Study an overview of the fabrication technology of composite materials - Study an overview of injection molding technology - Study an overview of polymer material - Research the use of additives to increase the durability of the material in the injection molding technology - Design, analysis and create a fabrication of prototype molds tensile strength according to ISO - 527 - Test Injection pattern - establishing conditions, and conducting experiments and using the method of processing experimental data to evaluate the results From there, find out the best relationship between temperature and pressure with percentage of additives for maximum tensile strength The process is a combination and application of many different fields, the results gaining from it has evaluated the influence of mixing ingredients to the strength of the material v MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách hình ix Danh sách bảng xii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài: 1.2 Mục đích nghiên cứu, khách thể đối tượng nghiên cứu: 1.2.1 Mục đích: 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu: 1.2.3 Khách thể nghiên cứu: 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài: 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài: 1.3.2 Giới hạn đề tài: 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn: 1.4.1 Ý nghĩa khoa học: 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn: 1.5 Phương pháp nghiên cứu: Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Vật liệu composite công nghệ chế tạo: 2.1.1 Khái niệm: 2.1.2 Lịch sử hình thành phát triển: 2.1.3 Đặc điểm – vai trị – tính chất: vi 2.1.4 Ưu điểm vật liệu composite: 2.1.5 Phân loại vật liệu composite: 2.1.6 Công nghệ chế tạo vật liệu composite: 10 2.2 Thành phần vật liệu composite: 17 2.2.1 Vật liệu cốt: 17 2.2.2 Các chất phụ gia: 22 2.2.3 Vật liệu nền: 22 MDPE (Mium density polyetylen) 29 UHMWPE (Ultra high molecular weigh polyetylen) 29 2.3 Công nghệ ép phun: 40 2.4 Tiêu chuẩn ISO 527 (TCVN 4501 -4: 2009) 41 2.4.1 Lĩnh vực phạm vi ứng dụng: 41 2.4.2 Mẫu kéo thử theo tiêu chuẩn ISO 527: 42 Chƣơng PHÂN TÍCH VẬT LIỆU PHUN VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẪU THỬ 43 3.1 Tổng quan nhựa Polypropylen (nhựa PP): 43 3.1.1 Giới thiệu: 43 3.1.2 Tính chất nhựa Polypropylen: 44 3.1.3 Tồng hợp nhựa polypropylen: 46 3.1.4 Gia công nhựa polypropylen: 46 3.1.5 Ứng dụng nhựa polypropylen: 48 3.1.6 Ưu nhược điểm nhựa PP: 48 3.2 Phân tích thơng số kỹ thuật mẫu thử: 49 3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình ép phun: 49 3.2.2 Tính tốn, thiết kế mẫu thử: 52 3.3 Phân tích thơng số q trình ép phun mẫu: 53 3.3.1 Mục tiêu: 53 3.3.2 Phân tích thời gian điền đầy sản phẩm: 53 3.3.3 Phân tích ứng suất phun: 54 vii 3.3.4 Phân tích lực kẹp: 55 3.3.5 Phân tích vị trí điểm phun tốt nhất: 55 3.3.6 Phân tích phân bố phát triển dịng nhựa khn: 56 3.3.7 Phân tích cong vênh, co rút: 57 3.3.8 Phân tích ứng suất dư: 58 3.3.9 Phân tích đường hàn: 59 3.3.10 Bảng tổng hợp phân tích: 60 Chƣơng CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM 61 4.1 Cấu tạo vật liệu nghiên cứu: 61 4.2 Máy móc trang thiết bị phục vụ cho q trình nghiên cứu: 62 Chƣơng TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM, XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 69 5.1 Xác định số lượng thí nghiệm: 69 5.2 Tiến hành thí nghiệm: 71 5.1.1 Dụng cụ thí nghiệm: 71 5.1.2 Cách pha trộn, lựa chọn, mã hóa thí nghiệm: 73 5.1.3 Các thao tác để tiến hành thí nghiệm: 73 5.3 Kết thí nghiệm xử lý số liệu: 73 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 114 6.1 Kết luận 114 6.2 Khuyến nghị 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Phân loại composite theo hình dạng cốt liệu Hình 2.2: Hình dạng loại vật liệu composite 10 Hình 2.3: Cơng nghệ tay 11 Hình 2.4: Cơng nghệ đúc chuyển resin – RTM 13 Hình 2.5:Cơng nghệ phun bắn 15 Hình 2.6: Ảnh hạt nhựa PE 28 Hình 2.2: Các dạng mạch PE 29 Hình 2.7: Ảnh hạt nhựa PP 33 Hình 2.8: Ảnh hạt nhựa PVC 35 Hình 2.9: Kích thước mẫu bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527 42 Hình 3.1: Cấu trúc hóa học Polypropylen 43 Hình 3.2: Phản ứng trùng hợp polypropylen xúc tác 46 Hình 3.3: Các sản phẩm làm từ polypropylen 48 Hình 3.4: Cấu tạo máy ép phun 50 Hình 3.5: Mẫu thiết kế đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ISO 527 52 Hình 3.6: kết phân tích thời gian điền đầy sản phẩm 54 Hình 3.7: Kết phân tích tìm vị trí điểm phun tốt 56 Hình 3.8: Sự phát triển dịng nhựa khn 56 Hình 3.9: Kết phân tích cong vênh, co rút 57 Hình 3.10: Phân bố ứng suất dư trước thiết kế hệ thống làm mát 58 Hình 3.11: Phân bố ứng suất dư sau thiết kế hệ thống giải nhiệt 58 Hình 3.12: Kết phân tích dự đốn đường hàn 60 Hình 4.1: Máy ép – phun khuôn ép mẫu thử 63 Hình 4.2: Giai đoạn kẹp 64 Hình 4.3: Giai đoạn phun 64 Hình 4.4: Giai đoạn làm nguội 65 Hình 4.5: Giai đoạn đẩy 65 Hình 4.6:Thước kẹp 67 ix Hình 4.7: Cân CP-324S cân TE 612 68 Hình 5.1: Máy đo độ bền kéo 72 Hình 5.3: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 76 Hình 5.4: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 77 Hình 5.5: biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 78 Hình 5.6: Vật mẫu bị kéo đứt 78 Hình 5.7: Hình chụp mặt bị kéo đứt mẫu 78 Hình 5.8: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 81 Hình 5.9: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 82 Hình 5.10: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 83 Hình 5.11: Vật mẫu bị kéo đứt 83 Hỉnh 5.12: Hỉnh chụp mặt bị kéo đứt mẫu 83 Hình 5.13: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 86 Hình 5.14: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 87 Hình 5.15: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 88 Hình 5.16: Vật mẫu bị kéo đứt 88 Hình 5.17: Hỉnh chụp mặt bị kéo đứt mẫu 88 Hình 5.18: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 91 Hình 5.19: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 92 Hình 5.20: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 93 Hình 5.21: Vật mẫu bị kéo đứt 93 Hỉnh 5.22: Hỉnh chụp mặt bị kéo đứt mẫu 93 Hình 5.23: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 96 Hình 5.24: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 97 Hình 5.25: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 98 Hình 5.26: Vật mẫu bị kéo đứt 98 Hình 5.27: Hỉnh chụp mặt bị kéo đứt mẫu 98 x Hình 5.28: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 101 Hình 5.29: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 102 Hình 5.30: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 103 Hình 5.31: Vật mẫu bị kéo đứt 103 Hình 5.32: Hỉnh chụp mặt bị kéo đứt mẫu 103 Hình 5.33: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A 106 Hình 5.34: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 107 Hình 5.35: biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài 108 Hình 6.36: Vật mẫu bị kéo đứt 108 Hỉnh 5.37: Hỉnh chụp mặt bị kéo đứt mẫu 108 Hình 5.38: Biểu đồ tổng hợp ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A ba thí nghiệm trung tâm (e,f,g) 109 Hình 5.39: So sánh biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ phụ gia Na10MB3A nhiệt độ áp suất khác 110 Hình 5.40: Cơ chế phá hủy bề mặt gãy đứt mẫu PP có trộn phụ gia: 111 Hình 5.41: Cơ chế tăng bền vật liệu polymer 112 Hình 5.42: Quá trình bóc tách lớp polymer 113 xi Hình 5.30: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài Hình 5.31: Vật mẫu bị kéo đứt Hình 5.3220: Hình chụp mặt bị kéo đứt mẫu 20 Hình chụp Viện công nghệ vật liệu – Viện khoa học công nghệ Việt Nam Trang 103 g Ở nhiệt độ t 2000 C, P 65kg f Tỉ lệ TT 106.43 108.84 109.32 109.98 109.67 108.35 106.37 108.67 109.46 109.89 109.69 108.07 106.56 108.76 109.61 109.97 109.63 108.14 106.38 108.79 109.65 110.01 109.54 108.17 106.36 108.76 109.48 110.05 109.71 108.13 106.52 108.77 109.49 110.10 109.58 108.22 106.46 108.82 109.58 109.88 109.47 108.32 106.47 108.71 108.63 109.86 109.78 108.36 106.44 108.65 109.68 109.84 109.6 108.37 10 106.35 108.86 109.55 110.15 109.66 108.41 11 106.38 108.66 109.63 110.19 109.68 108.19 12 106.36 108.72 109.71 110.21 109.55 108.25 13 106.48 108.82 109.45 110.08 109.74 108.12 14 106.52 108.86 109.67 110.06 109.61 108.09 15 106.47 108.83 109.41 110.16 109.53 108.16 16 106.44 108.74 109.58 110.22 109.62 108.15 Bảng 5.9: Kết ứng suất kéo phụ gia Na10MB3A Xử lý kết phần mềm Statgraphic với độ tin cậy 95% , chức One Sample Analysis sau: Tỉ lệ %: Ứng suất trung bình [Kg.f] X : 106.4368 Phương sai mẫu : 0.0653 Khoảng tin cậy( X - ; X + ): 106.3715 106.5021 Trang 104 Tỉ lệ 1%: Ứng suất trung bình [Kg.f] X : 108.7662 Phương sai mẫu : 0.0700 Khoảng tin cậy( X - ; X + ): 108.6962 108.8362 Tỉ lệ 2%: Ứng suất trung bình [Kg.f] X : 109.4937 Phương sai mẫu : 0.2548 Khoảng tin cậy( X - ; X + ): 109.2389 109.7485 Tỉ lệ 3%: Ứng suất trung bình [Kg.f] X : 110.0406 Phương sai mẫu : 0.1280 Khoảng tin cậy( X - ; X + ): 109.9126 110.1686 Tỉ lệ 5%: Ứng suất trung bình [Kg.f] X : 109.6287 Phương sai mẫu : 0.0831 Khoảng tin cậy( X - ; X + ): 1095456 109.7118 Tỉ lệ 7%: Ứng suất trung bình [Kg.f] X : 108.2187 Phương sai mẫu : 0.1101 Khoảng tin cậy( X - ; X + ): 108.1086 108.3288 Bảng tổng hợp giá trị trung bình: Ứng suất kéo (TB) [kg.f] 1% 2% 3% 5% 7% 108.7662 109.4937 110.0406 109.6287 108.2187 Trang 105 Kết phân tích thực nghiệm tiếp thu ý kiến thảo luận: để tiến hành tìm cơng thức thực nghiệm, xây dựng biểu đồ quan hệ tỉ lệ ứng suất kéo sau: Hình 5.33: Biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A Nhận xét: Kết (hình 5.33) cho thấy sức bền kéo vật liệu PP tăng nhanh tỉ lệ phụ gia tăng từ 1% đến 2% sức bền kéo đạt giá trị lớn tăng bền khoảng 6.3% tỉ lệ phụ gia đạt khoảng 3% Khi tỉ lệ phụ gia Na10MB3A tăng đến 5%, sức bền kéo giảm chậm tỉ lệ phụ gia tăng đến 7%, sức bền kéo giảm nhanh nhỏ so với sức bền kéo tỉ lệ phụ gia 1% So sánh kết với dạng biểu đồ thực nghiệm21, dạng phương trình chọn là: y = ax2 + bx + c Sử dụng phần mềm xử lý số liệu thực nghiệm Statgraphic để phân tích số liệu, kết tổng hợp sau ( phần báo cáo chi tiết phần mềm đính kèm phần phục lục, số liệu thống kê kính kèm mục lưu trữ CD) Công thức thực nghiệm: Y = 106.774 + 1.77337*X-0.227079*X^2 21 Quy hoạch xử lý số liệu thực nghiệm, PGS.TS Phùng Rân, trang 65 Trang 106 Trong đó: Y: ứng suất trung bình [kg.f] X: tỉ lệ thành phần phụ gia Na10MB3A Biểu đồ thực nghiệm (hình 5.34) thể mối quan hệ ứng suất kéo trung bình tỉ lệ thành phần phụ gia Na10MB3A: biểu đồ đường màu xanh biểu đồ thực nghiệm, giá trị nằm hai vùng màu đỏ giá trị phù hợp Hình 5.34: Biểu đồ thực nghiệm thể sử ảnh hưởng thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo Độ tin cậy: R2 = 94.7056%,( R2 = 0.86 trở lên kết chấp nhận) Cực trị: 3%, giá trị: 110.0406, ứng suất kéo tăng: 6.3% Kết luận: Phụ gia Na10MB3A có ảnh hưởng tới sức bền kéo vật liệu polypropylen, với tỉ lệ để tăng sức bền tốt 3% nhiệt độ 2000C áp suất 65kg.f ứng suất kéo tăng 6.3% Trang 107 Hình 5.35: Biểu đồ ứng suất kéo lực dãn dài Hình 5.36: Vật mẫu bị kéo đứt Hình 5.3722: Hình chụp mặt bị kéo đứt mẫu 22 Hình chụp Viện cơng nghệ vật liệu – Viện khoa học công nghệ Việt Nam Trang 108 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất kéo trung bình ba thí nghiệm trung tâm: Ứng suất kéo (TB) [kg.f] 1% 2% 3% 5% 7% 109.2050 110.1869 110.5316 109.9873 108.2929 Hình 5.38: Biểu đồ tổng hợp ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A ba thí nghiệm trung tâm (e,f,g) Nhận xét: Kết (hình 5.38) cho thấy sức bền kéo vật liệu PP tăng tỉ lệ phụ gia tăng từ 1% đến 2% sức bền kéo đạt giá trị lớn tỉ lệ phụ gia đạt khoảng 3% nhiệt độ 2000C, áp suất 65kg.f Khi tỉ lệ phụ gia Na10MB3A tăng đến 5%, sức bền kéo giảm chậm tỉ lệ phụ gia tăng đến 7%, sức bền kéo giảm nhanh nhỏ so với sức bền kéo tỉ lệ phụ gia 1% Trang 109 Bảng tổng hợp tất giá trị ứng suất kéo trung bỉnh qua thí nghiệm: tt a b c d h 1% 107.5194 110.1025 109.5025 108.1056 109.205 2% 110.0919 111.8993 110.8325 111.8287 110.1869 3% 112.0550 112.8525 112.1218 112.0587 110.5316 5% 111.4044 112.1218 111.2131 110.7544 109.9873 7% 110.3175 110.8981 108.4062 107.8425 108.2929 Hình 5.39: So sánh biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ phụ gia Na10MB3A nhiệt độ áp suất khác Trong đó: Đường cong a: biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A nhiệt độ 1900C, áp suất 60kg.f Đường cong b: biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A nhiệt độ 1900C, áp suất 70kg.f Đường cong c: biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A nhiệt độ 2100C, áp suất 60kg.f Trang 110 Đường cong d: biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A nhiệt độ 2100C, áp suất70kg.f Đường cong h: biểu đồ ứng suất kéo tỉ lệ Na10MB3A ba thí nghiệm trung tâm (e,f,g) nhiệt độ 2000C, áp suất 65kg.f Nhận xét chung: Khi ghép biểu đồ lại với khoảng tỉ lệ phụ gia từ 1% đến 7% ( hình 5.39), ta thấy sức bền kéo vật liệu PP tăng tỉ lệ phụ gia tăng từ 1% đến 2% sức bền kéo đạt giá trị lớn tỉ lệ phụ gia đạt khoảng 3% Khi tỉ lệ phụ gia Na10MB3A tăng đến 5%, sức bền kéo giảm dần tăng tỉ lệ phụ gia đến 7%, sức bền kéo giảm nhanh Kết (hình 5.39) cho thấy với tỉ lệ phụ gia Na10MB3A 3% nhiệt độ 1900C áp suất 70kg.f giúp cho Polypropylen (PP) đạt sức bền kéo tốt ( đường cong b), nhiệt độ 2000C áp suất 65kg.f với tỉ lệ phụ gia Na10MB3A 3% làm cho Polypropylen (PP) có sức bền kéo thấp ( đường cong h) Lý giải chế tăng bền polymer hạt phụ gia, trước hết cần tìm hiểu chế phá hủy loại vật liệu A B Nền polymer Hạt phụ gia Hình 5.4023 : Cơ chế phá hủy bề mặt gãy đứt mẫu PP có trộn phụ gia: A Sự bong tách polymer hạt phụ gia, B Sự biến dạng phá hủy polymer Cơ chế phá hủy bề mặt gãy đứt mẫu vật liệu PP trộn hạt phụ gia mô tả hình 5.40; bao gồm bong tách polymer bề mặt hạt phụ gia, Tham khảo báo: Tăng bền cho Polypropylen vi hạt phụ gia, Lê Hiếu Giang, Nguyễn Văn Sơn, ĐHSPKT.TP.HCM 23 Trang 111 biến dạng phá hủy polymer So với chế phá hủy composite sợi ngắn polymer, chế đơn giản Quá trình tăng bền, thực chất q trình làm cho thân vật liệu có khả hấp thụ lượng tác động từ bền ngồi, lượng tác động vào bề mặt gãy đứt bị giảm Về chế tăng bền hạt phụ gia, có nhiều cơng trình nghiên cứu chế việc tăng bền polymer PP với việc thêm vào chất phụ gia vơ Q trình tăng bền polymer liên quan đến tập trung ứng suất, bong tách polymer bền mặt hạt phụ gia, hình thành dải ứng suất trượt Đầu tiên, hạt vô hoạt động nơi tập trung ứng suất polymer suốt trình biến dạng khác biệt ứng xử đàn hồi phụ gia polymer, có nghĩa là, mơ đun đàn hồi khác pha Do ảnh hưởng tập trung ứng suất, trạng thái ứng suất ba chiều hữu quanh hạt phụ gia Sự bong tách polymer bề mặt hạt hấp thụ lượng tác động từ bên ngồi, giải phóng trạng thái ứng suất này, tạo thành bề mặt làm cho trình uốn polymer thuận lợi Sau cùng, dải ứng suất trượt mà chúng chế biến dạng bên vật liệu polymer tạo dẫn đến việc hấp thụ lượng cao trình biến dạng hình 5.41 Hình 5.4124:Cơ chế tăng bền vật liệu polymer Ngoài ra, phân tích thành phần lực mặt cắt ngang qua lỗ trống bất kỳ, ta thấy thành phần lực xuất vng góc với phương kéo (hình 5.42.a), , Tham khảo báo: Tăng bền cho Polypropylen vi hạt phụ gia, Lê Hiếu Giang, Nguyễn 24 25 Văn Sơn, ĐHSPKT.TP.HCM Trang 112 có xu hướng bóc tách lớp polymer vi mơ Q trình hấp thụ lượng lượng đáng kể giúp tăng bền cho polymer (hình 5.42.b) a b Hình 5.425 : Quá trình bóc tách lớp polymer Tuy nhiên, tỉ lệ hạt phụ gia tăng lên nhiều, vật liệu polymer trở nên dịn Q trình hấp thụ lượng tác động bên chế bong tách bề mặt hạt phụ gia xảy nhiều Nhưng ngược lại, dải ứng suất trượt xảy polymer q trình bóc tách lớp polymer vi mơ q trình biến dạng lại xảy hơn, dẫn đến kết tổng lượng hấp thụ thân vật liệu giảm nhiều, làm cho sức bền giảm đáng kể Kết luận: Việc sử dụng hạt phụ gia nano giúp tăng bền cho PP polymer nói chung Sức bền kéo PP đạt giá trị lớn tỉ lệ phụ gia định Nếu tỉ lệ phụ gia vượt qua giá trị này, sức bền PP giảm đáng kể vật liệu trở nên dòn Nghiên cứu cho thấy sức bền kéo PP tăng 10.7% sử dụng Na10MB3A tỉ lệ 3% với nhiệt độ 190 0C áp suất 70kg.f Phân tích mô tả chế phá hủy bề mặt gãy đứt vật liệu PP độn hạt phụ gia bao gồm trình bong tách polymer bề mặt hạt, trình biến dạng phá hủy polymer Quá trình tăng bền vật liệu polymer độn hạt phụ gia nhờ vào trình hấp thụ lượng tác động từ bên thân vật liệu này, liên quan đến tập trung ứng suất quanh hạt, q trình bóc tách polymer bề mặt hạt, dải ứng suất trượt bóc tách lớp polymer q trình biến dạng Trang 113 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận 6.1 Luận văn hoàn tất đạt yêu cầu đề ra, bao gồm: Nghiên cứu lý thuyết công nghệ chế tạo vật liệu composite Thiết kế thí nghiệm đa yếu tố, từ đánh giá mức độ ảnh hưởng thành phần phụ gia đến độ bền kéo vật liệu Đánh giá mức độ ảnh hưởng phụ gia Na10MB3A Từ kết đánh giá thực nghiệm: sản phẩm nhựa Polypropylen cần tăng độ bền đòi hỏi xử lý màu sắc sản phẩm sử dụng thành phần phụ gia Na10MB3A, tỉ lệ pha trộn tốt 3%, độ bền kéo tăng trung bình 10.7% nhiệt độ 1900C áp suất 70kg/f 6.2 Khuyến nghị Để tiếp tục phát triển đề tài nhằm đánh giá ảnh hưởng thành phần phụ gia, thành phần gia cường khác, mức độ ảnh hưởng yếu tố đến tính chất lý khác vật liệu trình ép phun, đề tài nên phát triển theo hướng sau: Khảo sát ảnh hưởng thành phần sợi thủy tinh tới sức bền kéo vật liệu polymer Khảo sát ảnh hưởng thành phần phụ gia khác đến sức bền kéo vật liệu polymer Khảo sát ảnh hưởng thành phần phụ gia chất độn đến sức bền uốn độ dai va đập vật liệu polymer Khảo sát ảnh hưởng thành phần phụ gia chất độn tới bề dày sản phẩm Trang 114 Khảo sát mức độ chất độn CaCO3 theo tỉ lệ cụ thể ảnh hưởng tới sức bền vật liệu polymer Khảo sát tổ chức tế vi vật liệu chổ kéo đứt Từ đó, đánh giá mức độ phụ gia, chất độn thông số công nghệ ( nhiệt độ áp suất) ảnh hưởng tới sức bền độ dai va đập vật liệu polymer Trang 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PTS Vũ Hồi Ân, Thiết kế khn cho sản phẩm nhựa, Viện máy ứng dụng công nghiệp, 1994, 284 trang [2] PGS TS Phùng Rân, Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2006 [3] Edmund Lindner and Peter Unger (Ed.), Injection Molds 130 Proven Designs Third Edition, Hanser Gardner Publications Inc., Cincinnati, 2002 [4] Herausgegeben von Tim A Osswald, Lih-Sheng Turng, Paul Gramann, Injection Molding Handbook, Kluver Academic Publisher, 2007 [5] Peter Jones, The Mould Degign Guide, Smithers RapraTechnology Limited, 2008 [6] S.R Reid, G Zhou, Impact Behaviour of Fibre-Reinforced Composite Materials and structures, ISBN 85573 423 0, October 2000 [7] L.H Giang, Z Korinek, J Steidl, Z Jenikova, Temperature Effect on Dynamic Fracture Parameters of Short Fiber Composites, SAMPE2003, Dayton-Ohio, USA, 28/09-02/10/2003 [8] L.H Giang, Z Korinek, J Steidl, Investigation of Moisture Effect on Dynamic Fracture Parameters of Polymer Matrix Composites, Juniormat’03, Brno, Czech Republic, 23-24/09/2003, p.156-157, ISPN 80-214-2462-1 [9] K.Friedrich, Fractographic Analysis of Polymer composites, in „Applications of Fracture Mechanics to Composite Materials“, edited by K Friedrich, Elsevier Science Publishers, B.V., 1989 [10] http://www.misumi-techcentral.com Trang 116 ... trình nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tỉ lệ thành phần chất phụ gia trực tiếp vào trình ép phun để tăng sức bền cho vật liệu sử dụng công nghệ ép phun Đề tài nghiên cứu chế tạo khuôn ép phun. .. quan công nghệ chế tạo vật liệu composite Tìm hiểu tổng quan cơng nghệ ép phun Tìm hiểu tổng quan vật liệu polymer Nghiên cứu sử dụng chất phụ gia để tăng độ bền cho vật liệu công nghệ ép phun. .. Nghiên cứu công nghệ chế tạo ứng dụng vật liệu polymer - Nghiên cứu công nghệ chế tạo ứng dụng vật liệu composite Trang - Nghiên cứu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa - Nghiên cứu công nghệ chế