(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh

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 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2015 Người nghiên cứu Lưu Văn Tiến -iii- LỜI CẢM ƠN Qua q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, học trị kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung - thầy hướng dẫn thực luận văn tận tình dạy, tạo điều kiện động viên học trị suốt q trình thực  Thầy TS Phạm Sơn Minh - thầy hướng dẫn tận tình q trình thiết kế khn chế tạo mẫu thử kéo  Thầy Th.S Trần Minh Thế Uyên - thầy hướng dẫn tận tình trình thiết kế khuôn gia công chế tạo mẫu thử kéo  Quý thầy, cô giáo tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn học trò thành viên lớp Cao học chun ngành Cơ Khí Máy khóa 2013 – 2015 tồn khố học  Q thầy, giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ người thực thời gian học tập nghiên cứu trường  Kính gửi lời cảm ơn BGH trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho cho học viên trường học tập nghiên cứu Kính chúc Q thầy, dồi sức khỏe Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2015 Học viên Lưu Văn Tiến -iv- TÓM TẮT Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật thập niên gần đây, đời phát triển vật liệu composite chiếm vị trí trội ngành công nghiệp chế tạo Với ưu độ bền riêng cao, mô đun đàn hồi cao, khối lượng riêng nhỏ, công nghệ sản xuất đa dạng vật liệu polymer composite sử dụng rộng rãi thay vật liệu truyền thống để chế tạo chi tiết máy, kết cấu máy Vì sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, nghành hàng hải làm vỏ tàu biển, lưới đánh cá…và ngành công nghiệp hóa chất bồn chứa hóa chất công nghiệp Sự tác động môi trường làm việc thời gian sử dụng ảnh hưởng đến độ bền vật liệu composite, đặc biệt làm việc mơi trường có nồng độ kiềm cao Tuy nhiên, có cơng trình nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng môi trường sử dụng đến độ bền sản phẩm từ PC Trên sở đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ kiềm đến độ bền kéo vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh” cần thiết Trong đề tài này, tác giả chế tạo mẫu thử độ bền kéo vật liệu composite nhựa poliamid cốt sợi ngắn thủy tinh 30% (PA66-30GF) theo tiêu chuẩn ISO – 527, sau tiến hành ngâm mẫu thử dung dịch có nồng độ kiềm pH=7,0; pH=8,0; pH=9,5; ph=11,5; pH=12,5 pH=13,0 khoảng thời gian tháng, tháng, tháng, tháng tháng Sau khoảng thời gian ngâm trên, mẫu thử kiểm tra độ bền kéo máy thử kéo Instron Series 3367 Các kết cho thấy, khoảng thời gian nhau, nồng độ pH tăng mẫu ngâm dung dịch có độ bền kéo giảm nồng độ pH, thời gian ngâm lâu, độ bền kéo vật liệu giảm Mức độ giảm độ bền kéo phụ thuộc vào tùy nồng độ pH thời gian ngâm Kết nghiên cứu sở đánh để đánh giá ảnh hưởng nồng độ kiềm thời gian sử dụng đến độ bền sản phẩm tạo từ vật liệu composite PA66-30GF -v- ABSTRACT Along with the strong development of science and technology in recent decades, the advent and development of composite materials occupies a dominant position in the manufacturing industries With advantages such as high specific strength, high modulus, small specific weight, diversified manufacturing technology of composite polymer materials are used widely replacing traditional materials to manufacture the parts, structural machine It is used in many different fields, especially in the maritime industries such as marine hulls, fishing nets, etc and the chemical industry as the tanks of industrial chemicals The environmental impact of the work and time use affects the reliability of composite materials, especially when working in an environment with high concentrations of alkali However, this does not have any research studies on environmental impact of used to the reliability of the product from the PC On that basis, formed the theme: To study the effect of alkali concentration to the tensile strength of short fiber reinforced composite material of glass In this topic, the author has developed prototype in tensile strength composite material of short glass fiber reinforced polyamide (PA66-30GF) ISO - 527, then proceed to soak sample in solution alkaline pH levels of 7.0 ; pH=8.0 ; pH=9.5 ; pH=11.5 ; pH=12.5 and pH=13.0 for a period of month , months , months , months and months After a soaking time on, the samples are tested on tensile pull test machine Instron series 3367 The results show that around the same time, increasing the pH then immersed in liquid form with tensile strength decreases In the same the pH, the longer soaking time, the tensile strength of the material decreases The extent of the reduction depends on the tensile strength depending on the pH and immersion time The research results are a basis to assess the effect of alkali concentration and duration to the reliability of the products made from composite materials PA66-30GF -vi- MỤC LỤC XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT xi DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC HÌNH xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu 1.1.1 Các kết nghiên cứu nước 1.1.2 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục đích 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 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài 1.5.2 Giới hạn đề tài 1.6 Phương pháp nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT -vii- 2.1 Cơ sở vật liệu Composite 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Tính chất vật liệu composite 2.1.3 Ưu nhược điểm vật liệu composite 10 2.1.4 Xu hướng phát triển vật liệu composite thời gian tới 11 2.1.5 Phân loại vật liệu composite 12 2.1.6 Cấu tạo vật liệu composite 13 2.1.7 Chất pha loãng 20 2.1.8 Chất tách khn, chất làm kín phụ gia khác 21 2.2 Composite nhựa PA66 cốt sợi ngắn thủy 21 2.2.1 Ảnh hưởng yếu tố hình học sợi 21 2.2.2 Sợi ngắn thủy tinh 25 2.2.3 Nhựa poliamid (PA) 29 2.3 Công nghệ chế tạo sản phẩm composite 30 2.3.1 Phương pháp chế tạo thủ công 30 2.3.2 Phương pháp phun hỗn hợp composite 31 2.3.3 Phương pháp thấm nhựa trước 32 2.3.4 Phương pháp đùn ép 33 2.3.5 Phương pháp đúc chuyển nhựa 34 2.3.6 Phương pháp đúc chân không 35 2.4 Cơ học vật liệu PC 36 2.4.1 Độ bền kéo ứng suất kéo 36 2.4.2 Độ giãn dài 37 2.4.3 Mô đun đàn hồi 37 2.5 Giới thiệu công nghệ ép phun 38 2.5.1 Khái niệm 38 2.5.2 Nguyên lý hoạt động: 39 -viii- 2.6 Nồng độ pH mơi trường kiềm tính 39 2.6.1 Khái niệm nồng độ pH 39 2.6.2 Một số giá trị pH phổ biến 40 2.7 Tiêu chuẩn ISO 527 (TCVN 4501-4:2009) 40 Chương MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 42 3.1 Thiết kế mẫu thử 42 3.2 Khuôn ép phun 42 3.3 Vật liệu, hóa chất, dụng cụ 47 3.3.1 Vật liệu 47 3.3.2 Hóa chất 47 3.3.3 Thiết bị thí nghiệm 48 Chương 4: THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 52 4.1 Thành lập điều kiện thí nghiệm 52 4.1.1 Xác định số lượng mẫu 52 4.1.2 Các bước thực 52 4.2 Kiểm tra độ bền kéo 53 4.2.1 Thực thí nghiệm 53 4.2.2 Điều kiện thí nghiệm 53 4.2.3 Chuẩn bị thí nghiệm 53 4.2.4 Tiến hành thí nghiệm 54 4.3 Kết thí nghiệm mẫu kéo 55 4.3.1 Số liệu thí nghiệm 55 4.3.2 Xác định lực kéo Pmax 58 4.3.3 Xác định ứng suất kéo mô đun đàn hồi 65 4.3.4 Phân tích bề mặt sau chụp qua kính hiển vi điện tử quét SEM 75 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 5.1 Kết luận 79 -ix- 5.2 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 -x- DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT PC Polymer Composite PF PhenolFomandehit PET PolyEste MAPE Maleic Anhydride grafted PolyEthylene PA PoliAmid PVC PolyVinyl Clorua PP PolyPropylen UF UreFormaldehyt MMA Metyl Meta Acrylat SEM Scanning Electron Microscope -xi- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học loại sợi thủy tinh 26 Bảng 2.2: Tính chất lý loại sợi thủy tinh 27 Bảng 2.3: So sánh tính chất số sợi gia cường 29 Bảng 3.1: Thành phần hóa học dung dịch NaOH 47 Bảng 4.1: Số lượng thí nghiệm 52 Bảng 4.2: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 tháng (kgf) 56 Bảng 4.3: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 tháng (kgf) 56 Bảng 4.4: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 tháng (kgf) 57 Bảng 4.5: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 tháng (kgf) 57 Bảng 4.6: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 tháng (kgf) 58 Bảng 4.7: Tổng hợp kết lực kéo mẫu PA6-GF30 theo thời gian (kgf) 61 Bảng 4.8: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 theo nồng độ pH (kgf) 64 Bảng 4.9: Tổng hợp kết ứng suất kéo mẫu thử kéo PA6-GF30 (MPa) 65 Bảng 4.10: Thông số độ giãn dài mẫu sau kéo (mm) 69 Bảng 4.11: Thông số độ giãn dài mẫu sau san tuyến tính (mm) 70 Bảng 4.12: Tổng hợp kết ứng suất kéo mẫu PA6-GF30 (MPa) 71 Bảng 4.13: Tổng hợp kết kéo mẫu PA6-GF30 theo thời gian (MPa) 74 -xii- Hình 4.11: Ảnh hưởng nồng độ pH đến ứng suất kéo vật liệu PA6630GF Xét khoảng nồng độ pH từ 8,0 – 9,5 khoảng nồng độ pH từ 11,5 – 13,0 hình ta thấy góc α1