(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane

(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane(Đề tài NCKH) Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Thermoplastic Polyurethane

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN KÉO CỦA HỖN HỢP POLY (BUTYLENE TEREPHTHALATE) VÀ THERMOPLASTIC POLYURETHANE SV2022-97 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơ Khí Chế Tạo Máy SV thực hiện: Lữ Hoàng Khang Nam, Nữ: Nam Đỗ Huỳnh Nhật Huy Nam, Nữ: Nam Nguyễn Trần Như Ngọc Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 181040B, Cơ khí chế tạo máy Năm thứ: 02 /Số năm đào tạo:04 Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Hồng Nga TP Hồ Chí Minh, 06/2022 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài .1 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .3 2.1 Giới thiệu nhựa PBT Poly (Polybutylene terephthalate) TPU 2.1.1 Tính chất ứng dụng PBT 2.1.2 Tính chất ứng dụng TPU .3 2.2 Vật liệu Polyme blend 2.2.1 Giới thiệu chung vật liệu polyme blend 2.2.2 Phân loại polyme blend .5 2.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật liệu polyme blend 2.3.4 Các phương pháp chế tạo vật liệu polyme blend 2.3.5 Ưu điểm ứng dụng polyme blend 2.3 Hỗn hợp PBT/TPU blend CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU PBT/TPU .9 3.1 Tỷ lệ ép sản phẩm .9 3.2 Thiết kế mẫu thử .9 3.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế mẫu .9 3.2.2 Thiết kế mẫu phần mềm Inventor 11 3.2.3 Tổng quan máy ép phun nhựa: 11 3.3 Ép mẫu thử 14 3.3.1 Chuẩn bị mẫu 14 3.3.2 Quy trình ép sản phẩm 16 3.4 Xác định độ bền kéo cho vật liệu nhựa theo tiêu chuẩn ASTM D638 17 3.4.1 Các tiêu chuẩn thử kéo cho sản phẩm nhựa 17 3.4.2 Chuẩn bị mẫu 18 3.4.3 Dụng cụ thí nghiệm 19 3.5 Xác định độ dai va đập Charpy cho vật liệu nhựa theo tiêu chuẩn Charpy ISO 1791 .21 3.5.1 Các tiêu chuẩn độ dai va đập Charpy cho sản phẩm nhựa 21 3.5.2 Chuẩn bị mẫu 21 i 3.5.3 Dụng cụ thí nghiệm 22 3.6 Nghiên cứu tổ chức tế vi .24 3.6.1 Chuẩn bị mẫu 24 3.5.2 Dụng cụ thí nghiệm 24 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 26 4.1 Kết kiểm tra độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 26 4.1.1 Kết kiểm tra độ bền kéo 26 4.1.2 Kết luận 33 4.2 Kết kiểm tra độ dai va đập theo tiêu chuẩn Charpy 35 4.2.1 Kiểm tra độ dai va đập 35 4.2.2 Kết luận 41 4.3 Kết nghiên cứu tổ chức tế vi .42 4.3.1 Tổ chức bề mặt tế vi 42 4.3.2 Cơ chế đứt gãy 43 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 45 5.1 Kết luận 45 5.2 Hướng phát triển .45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC: 47 ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Nhựa PBT Hình 2.2 Nhựa TPU Hình 2.3 Phân bố tổ hợp polyme khơng tương hợp; a) Một pha liên tục pha phân tán; b) Hai pha liên tục; c) Hai pha phân tán Hình 3.1 Kích thước mẫu thử tiêu chuẩn ASTM D638 10 Bảng 3.2 Kích thước mẫu cho độ dày, T, mm (incl.) 10 Hình 3.2 Mẫu cho phương pháp kéo 10 Hình 3.3 Thiết kế 3D mẫu thử kéo bằng Inventor 11 Hình 3.4 Máy ép phun nhựa SHINE WELL 120T .12 Hình 3.5 Thân máy .12 Hình 3.6 Trục vít 14 Hình 3.7 Bộ hồi 14 Hình 3.8 Bao chứa nhựa PBT .15 Hình 3.9 Bao chứa nhựa TPU 15 Hình 3.10 Khn mẫu 16 Hình 3.11 Giấy nhám dùng để làm khuôn 16 Hình 3.12 Buồng sấy nhựa 16 Hình 3.13 Đồng hồ đo nhiệt độ sấy 17 Hình 3.14 Máy ép nhựa 18 Hình 3.15 Khn tạo mẫu thí nghiệm 18 Hình 3.16 Mẫu thí nghiệm sau trình ép 19 Hình 3.17 máy kéo vạn AG-X plus Shimadzu 20 Hình 3.18 Các mẫu kéo sau đo độ bền kéo 20 Hình 3.19 Mẫu kẹp máy đo độ bền kéo .21 Hình 3.20 Các mẫu kéo sau đo độ bền kéo 21 Hình 3.21 máy đo va đập IT504 -Tinius Olsen-England .23 iii Hình 3.22 Mẫu va đập trước đo .23 Hình 3.23 Mẫu gá máy đo độ dai va đập .23 Hình 3.24 Hình mẫu va đập sau đo 24 Hình 3.25 Máy HITACHI S-4800 24 Hình 4.1: Đường ứng suất-biến dạng mẫu PBT .27 Hình 4.2: Đường ứng suất-biến dạng mẫu 5TPU .28 Hình 4.3: Đường ứng suất-biến dạng mẫu 10TPU 29 Hình 4.3: Đường ứng suất-biến dạng mẫu 15TPU 30 Hình 4.3: Đường ứng suất-biến dạng mẫu 20TPU 31 Hình 4.4: Đường ứng suất-biến dạng mẫu TPU .32 Hình 4.5: (a) Biểu đồ ứng suất-biến dạng kéo mẫu PBT, 5TPU, 10TPU, 15TPU, 20TPU, (b) Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu TPU 33 Hình 4.6: (a) Biểu đồ độ dai trung bình mẫu PBT, 5TPU, 10TPU, 15TPU, 20TPU, (b) Biểu đồ độ dai trung bình mẫu TPU 34 Hình 4.7: Biểu đồ độ bền kéo mẫu 34 Hình 4.8: Biểu đồ độ dai va đập mẫu .42 Hình 4.9 Hình ảnh hiển vi SEM (a) PBT, (b) hỗn hợp TPU 5wt.%, (c) hỗn hợp TPU 10wt.%, (d) hỗn hợp TPU 15wt.%, (e) hỗn hợp TPU 20wt.%, (f) TPU quan sát bề mặt mẫu thử nghiệm độ bền va đập trước thử nghiệm 43 Hình 4.10: Hình ảnh hiển vi SEM (a) PBT, (b) hỗn hợp TPU 5wt.%, (c) hỗn hợp TPU 10wt.%, (d) hỗn hợp TPU 15wt.% (e) hỗn hợp TPU 20wt.% quan sát bề mặt mẫu thử nghiệm độ bền va đập thử nghiệm 44 Hình 4.11: Bề mặt đứt gãy hỗn hợp 15wt.% TPU 44 a) vùng nứt ban đầu, b) vùng lan truyền vết nứt, c) vùng đứt gãy nhanh .44 Hình 4.12: Bề mặt vùng lan truyền vết nứt hỗn hợp TPU 15 wt.% 44 a) bề mặt đứt gãy độ phóng đại 5000 X, b) bề mặt đứt gãy độ phóng đại 10000 X .44 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thành phần mẫu Bảng 3.2 Kích thước mẫu cho độ dày, T, mm (incl.) 10 Bảng 3.3 Số lượng mẫu đo độ bền kéo 11 Bảng 3.5 Thành phần số lượng mẫu đo độ bền kéo 19 Bảng 3.6 Thông tin máy kéo vạn AG-X plus Shimadzu .19 Bảng 3.7 Thành phần số lượng mẫu đo độ bền kéo 22 Bảng 3.8 Thông tin máy kéo vạn AG-X plus Shimadzu .22 Bảng 3.9 Số lượng mẫu ký hiệu mẫu nghiên cứu tổ chức tế vi 24 Bảng 4.1: Kết kiểm tra độ bền kéo mẫu tỷ lệ 26 Bảng 4.2: Chi tiết mẫu PBT 26 Bảng 4.3 Chi tiết mẫu 5TPU 27 Bảng 4.4 Chi tiết mẫu 10TPU .28 Bảng 4.5 Chi tiết mẫu 15TPU .30 Bảng 4.6 Chi tiết mẫu 20TPU .31 Bảng 4.7 Chi tiết mẫu TPU 32 Bảng 4.8: Thông số độ dai (toughness) mẫu 33 Bảng 4.9: Kết kiểm tra độ dai va đập mẫu tỉ lệ 35 Bảng 4.10 Chi tiết mẫu PBT .36 Bảng 4.11: Chi tiết mẫu 5TPU 37 Bảng 4.12 Chi tiết mẫu 10TPU 38 Bảng 4.13: Chi tiết mẫu 15TPU 39 Bảng 4.14 Chi tiết mẫu 20TPU 40 Bảng 4.15 Chi tiết mẫu TPU 41 v DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT ASTM American Society for Testing and Materials Tg Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh PBT Polybutylene terephthalate TPU Thermoplastic polyurethane vi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu độ bền kéo hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) Thermoplastic Polyurethane - Chủ nhiệm đề tài: Lữ Hoàng Khang - Lớp: 181040B Mã số SV: 18104020 Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Đỗ Huỳnh Nhật Huy 18104016 181040B Cơ Khí Chế Tạo Máy Nguyễn Trần Như Ngọc 18104035 181040A Cơ Khí Chế Tạo Máy - Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Hồng Nga Mục tiêu đề tài: Cải thiện độ dai va đập PBT, xem xét tính hiệu nhược điểm việc trộn PBT với Polymer khác có độ dai va đập cao Trong nghiên cứu này, chọn vật liệu PBT TPU trộn với để nghiên cứu đặc tính hai loại nhựa hỗn hợp chúng − So sánh tính hỗn hợp PBT/TPU trước sau thêm TPU − Lựa chọn tỉ lệ thích hợp TPU thêm vào hỗn hợp PBT/TPU để cải thiện tính Tính sáng tạo: PBT TPU hai loại nhựa sử dụng phổ biến, rộng rãi đời sống nay, ứng dụng vào số lĩnh vực như: sản xuất đồ gia dụng, linh kiện máy móc, linh kiện điện tử, Mặc dù có ưu điểm vượt trội PBT lại có nhược điểm giịn, độ dai va đập nên có vết nứt vi mơ dẫn đến gãy giịn Vì cần phải khắc phục độ dai vập PBT để ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống Nhựa TPU loại nhựa nhiệt dẻo, có độ đàn hồi tốt, khả chống mài mịn vượt trội, có độ bền cao sử dụng thời gian lâu dài vii Kết nghiên cứu: − Cấu trúc vi mô SEM PBT / 10TPU cho thấy không đồng hai pha PBT TPU Không có bằng chứng kết dính pha TPU chất nền, bề mặt hạt TPU hồn tồn suốt Cấu trúc vi mơ cho thấy hai vùng riêng biệt, PBT giọt phân tán TPU − Hỗn hợp cho thấy độ dai trung bình mẫu tăng so với độ dai trung bình PBT nguyên chất − Độ bền kéo trung bình của hỗn hợp PBT/TPU giảm dần tăng tỉ lệ TPU hỗn hợp so với PBT Tuy nhiên đô dai va đập hỗn hợp cải thiện Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: việc kết hợp chúng lại tạo loại vật liệu với mong muốn có đặc tính có lợi hai tận dụng chúng vào lĩnh vực sản xuất đời sống Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Được Cơng bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài tạp chí Polymer Blends Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) viii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Sự phát triển lĩnh vực khoa học polymer năm gần có bước tiến mạnh mẽ, tạo vật liệu có tiềm thương mại lớn Nhu cầu loại vật liệu ngày đòi hỏi cao độ bền, giá thành, hiệu suất có tính cơng nghệ cao điều dẫn đến việc sản xuất sản phẩm ngày mở rộng Vật liệu Polyme ngày giữ vai trị quan trọng sản xuất có vị trí đứng loại vật liệu nay, polyme thay nhiều vật liệu kỹ thuật thông thường thép, đá gỗ lĩnh vực ứng dụng khác nhau, giá thành vật liệu Polyme thấp so với loại vật liệu khác Qua đó, vật liệu polyme tự nhiên tổng hợp quan trọng người nhu cầu sử dụng ngày tăng Nghiên cứu vật liệu polyme ngày có nhiều cải tiến để thay vật liệu có, mơ hình nghiên cứu thực thiện đề tài nghiên cứu nước nói chung giới nói riêng, điều thể tầm quan trọng vật liệu polyme lĩnh vực 1.2 Lý chọn đề tài Do nhu cầu sử dụng nhựa nói riêng hay vật liệu tổng hợp nói chung nhiều lĩnh vực sản xuất đời sống Vật liệu tổng hợp vật liệu tạo thành từ hai nhiều chất với tính chất vật lý hóa học khác nhau, kết hợp lại, tạo vật liệu với đặc điểm khác từ thành phần riêng lẻ, có đặc điểm vượt trội so với vật liệu đơn lẻ PBT TPU hai loại nhựa sử dụng phổ biến, rộng rãi đời sống nay, ứng dụng vào số lĩnh vực như: sản xuất đồ gia dụng, linh kiện máy móc, linh kiện điện tử, PBT polyme nhiệt dẻo kỹ thuật bán tinh thể quan trọng sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp Mặc dù có ưu điểm vượt trội PBT lại có nhược điểm giịn, độ dai va đập nên có vết nứt vi mơ dẫn đến gãy giịn Vì cần phải khắc phục độ dai vập PBT để ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống Nhựa TPU loại nhựa nhiệt dẻo, có độ đàn hồi tốt, khả chống mài mòn vượt trội, có độ bền cao sử dụng thời gian lâu dài Bảng 4.13: Chi tiết mẫu 15TPU Tên mẫu KH mẫu: PB9.401YC2021 J Kj/m2 J/m 15TPU1 0.16 4.86 -0.51 49.13 15TPU2 0.19 5.86 0.49 59.19 15TPU3 0.16 4.90 -0.48 49.46 15TPU4 0.18 5.67 0.30 57.27 15TPU5 0.21 6.41 1.03 64.70 15TPU6 0.18 5.52 0.15 55.78 15TPU7 0.15 4.58 -0.79 46.28 15TPU8 0.17 5.38 0.00 54.29 15TPU9 0.15 4.70 -0.68 47.47 15TPU10 0.19 5.87 0.50 59.32 Trung bình 0.17 5.38 0.00 54.29 Sai số 0.02 0.60 6.05 % sai số 10.86 11.15 11.15 Từ Bảng 4.13, thấy kết độ dai va đập mẫu 15TPU Với công thực 64.70 J/m ta thu mẫu 15TPU5 có độ dai va đập lớn (6.41 Kj/m2), ứng với công thực thấp (46.28 J/m), thu mẫu 15TPU7 có độ dai va đập thấp (4.58 Kj/m2), độ chênh lệch mức trung bình (~ 28.47%) Từ bảng, thấy rằng độ dai va đập giảm dần công thực giảm, theo tứ tự: 15TPU5 (6.41 Kj/m2), 15TPU10 (5.87 Kj/m2), 15TPU2 (5.86 Kj/m2), 15TPU4 (5.67 Kj/m2), 15TPU6 (5.52 Kj/m2), 15TPU8 (5.38 Kj/m2), 15TPU3 (4.90 Kj/m2), 15TPU1 (4.86 Kj/m2), 15TPU9 (4.70 Kj/m2), 15TPU7 (4.58 Kj/m2) 39 Bảng 4.14 Chi tiết mẫu 20TPU Tên mẫu KH mẫu: PB9.501YC2021 J Kj/m2 J/m 20TPU1 0.23 7.03 -0.44 71.00 20TPU2 0.21 6.46 -1.01 65.26 20TPU3 0.24 7.52203 0.06 75.97 20TPU4 0.27 8.45 0.98 85.36 20TPU5 0.22 6.85 -0.62 69.17 20TPU6 0.24 7.55 0.08 76.26 20TPU7 0.24 7.35 -0.12 74.26 20TPU8 0.27 8.38 0.92 84.13 20TPU9 0.25 7.59 0.13 76.36 20TPU10 0.24 7.48 0.02 72.12 Trung bình 0.24 7.47 0.00 74.99 Sai số 0.02 0.62 6.22 % sai số 7.92 8.27 8.30 Từ Bảng 4.14, thấy kết độ dai va đập mẫu 20TPU Với công thực 85.36 J/m ta thu mẫu 20TPU4 có độ dai va đập lớn (8.45 Kj/m2), ứng với công thực thấp (65.26 J/m), thu mẫu 20TPU2 có độ dai va đập thấp (6.46 Kj/m2), độ chênh lệch mức trung bình (~ 23.55%) Từ bảng, thấy rằng độ dai va đập giảm dần công thực giảm, theo tứ tự: 20TPU4 (8.45 Kj/m2), 20TPU8 (8.38 Kj/m2), 20TPU9 (7.59 Kj/m2), 20TPU6 (7.55 Kj/m2), 20TPU3 (7.52 Kj/m2), 20TPU10 (7.48 Kj/m2), 20TPU7 (7.35 Kj/m2), 20TPU1 (7.03 Kj/m2), 20TPU5 (6.85 Kj/m2), 20TPU2 (6.46 Kj/m2) 40 Bảng 4.15 Chi tiết mẫu TPU Tên mẫu KH mẫu: PB9.601YC2021 J Kj/m2 J/m TPU1 1.15 34.76 0.15 358.03 TPU2 1.02 31.01 -3.60 319.37 TPU3 1.27 38.57 3.96 397.25 TPU4 1.17 35.54 0.93 366.06 TPU5 1.09 32.99 -1.62 339.76 TPU6 1.21 36.83 2.23 379.39 TPU7 1.11 33.71 -0.89 347.03 TPU8 1.12 35.22 0.62 362.50 TPU9 1.08 32.86 -1.74 338.47 TPU10 1.14 34.57 -0.03 356.01 Trung bình 1.14 34.61 0.00 356.39 Sai số 0.07 2.14 22.08 % sai số 6.22 6.19 6.20 Từ Bảng 4.14, thấy kết độ dai va đập mẫu TPU nguyên chất Với công thực 397.25 J/m ta thu mẫu TPU3 có độ dai va đập lớn (38.57 Kj/m2), ứng với công thực thấp (319.37 J/m), thu mẫu TPU2 có độ dai va đập thấp (31.01 Kj/m2), độ chênh lệch mức trung bình (~ 19.60%) Từ bảng, thấy rằng độ dai va đập giảm dần công thực giảm, theo tứ tự: TPU3 (38.57 Kj/m2), TPU6 (36.83 Kj/m2), TPU4 (35.54 Kj/m2), TPU8 (35.22 Kj/m2), TPU1 (34.76 Kj/m2), TPU10 (34.57 Kj/m2), TPU7 (33.71 Kj/m2), TPU5 (32.99 Kj/m2), TPU9 (32.86 Kj/m2), TPU2 (31.01 Kj/m2) 4.2.2 Kết luận Độ dai va đập mẫu thể hình 4.8 cho thấy rằng mẫu PBT có độ dai va đập thấp (3.7 MPa) Khác với độ bền kéo, hàm lượng TPU tăng, độ dai va đập hỗn hợp PBT/TPU tăng Một điều đáng ý thêm 15% TPU hỗn hợp PBT độ bền kéo giảm 26% lần so với PBT nguyên chất, độ dai va đập tăng 47% Trong thêm vào 20%TPU độ dai va đập tăng 1,04 lần so với PBT nguyên chất Từ kết cân nhắc việc cải thiện độ dai va đập PBT bằng thêm hàm 41 lượng TPU Sự thay đổi độ dai va đập PBT hoạt động vật liệu giịn nhiệt độ phịng thí nghiệm, nên mẫu độ bền va đập bị gãy theo cách giòn, điều xác định báo cáo gần [11] Hình 4.8: Biểu đồ độ dai va đập mẫu Hơn thấy rằng PBT có nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh Tg 53,9 ° C [12], PBT cứng giòn có độ dai va đập thấp điều kiện mơi trường bên ngồi Ở nhiệt độ này, cho thấy ứng suất biến dạng kéo 37.1 MPa ~ 0,3%, độ dai va đập 3,7 kJ/m2 Ngược lại, TPU cho thấy độ linh hoạt cao, ứng suất biến dạng kéo điều kiện nhiệt độ với giá trị 9,9 MPa ~ 300%, 3,6 MPa độ dai va đập 34,6 kJ/m2 Kết Tg thấp Trộn hàm lượng TPU vào PBT dẫn đến giảm Tg hỗn hợp thu so với PBT nguyên chất Điều dẫn đến hỗn hợp PBT/TPU có độ dai va đập lớn PBT nguyên chất Tuy nhiên, pha TPU PBT có độ bám dính kém, hỗn hợp thể đặc tính học, tăng nhẹ độ dai va đập giảm nhẹ độ bền kéo độ bền uốn so với PBT nguyên chất 4.3 Kết nghiên cứu tổ chức tế vi 4.3.1 Tổ chức bề mặt tế vi Hình ảnh hiển vi SEM mẫu thể hình 4.9 PBT nguyên chất (Hình 4.9a) TPU ngun chất (Hình 4.9f) có cấu trúc đồng Đối với mẫu PBT có dạng gợn sóng, mẫu TPU có bề mặt phẳng bóng 42 Hình 4.9 Hình ảnh hiển vi SEM (a) PBT, (b) hỗn hợp TPU 5wt.%, (c) hỗn hợp TPU 10wt.%, (d) hỗn hợp TPU 15wt.%, (e) hỗn hợp TPU 20wt.%, (f) TPU quan sát bề mặt mẫu thử nghiệm độ bền va đập trước thử nghiệm Thơng qua hình ảnh SEM mẫu độ phóng đại 5000X, hỗn hợp TPU 5wt.%TPU (Hình 4.9b), 10wt.%TPU (Hình 4.9c) 15wt.%TPU, cấu trúc hỗn hợp cho thấy hai vùng riêng biệt, pha TPU giọt phân tán tách khỏi PBT, hạt trắng rải rác gắn vào chất PBT Điều cho thấy rằng TPU chưa bị hòa tan nhiều chất PBT Khơng có bằng chứng cho kết dính TPU PBT hỗn hợp, bề mặt hạt TPU rõ ràng Trong đó, 20wt.%TPU có hài hịa pha PBT TPU với cho thấy tăng cường phản ứng bề mặt pha trộn dẫn đến khả tương thích tốt TPU PBT Kết giải thích rằng 20wt.%TPU cải thiện đáng kể độ bền kéo độ bền va đập PBT 4.3.2 Cơ chế đứt gãy Sau tiến hành kiểm tra độ bền kéo, độ dai va đập ảnh hiển vi điện tử quét bề mặt mẫu trình bày (Hình 4.10) (mẫu TPU khơng có vết đứt gãy nên khơng đề cập đến) Nghiên cứu quan sát bề mặt đứt gãy mẫu độ bền va đập thông qua ảnh SEM (Hình 4.10a) cho thấy bề mặt đứt gãy mẫu PBT có tượng gãy giịn bề mặt rỗ PBT vật liệu giịn nhiệt độ phịng thí nghiệm Người ta nhận thấy rằng hình thái bề mặt đứt gãy hỗn hợp 5wt.%TPU (Hình 4.10b), 10wt.%TPU (Hình 4.10c) 15wt.%TPU (Hình 4.10d) có dạng tương tự PBT nguyên chất 43 (Hình 4.6a) Kết có lẽ hàm lượng TPU PBT độ kết dính Tuy nhiên, bổ sung hàm lượng TPU lớn, bề mặt đứt gãy PBT tương đối lỗ Đặc biệt hỗn hợp 20wt.%TPU (Hình 4.10e) bề mặt đứt gãy gần mịn so với mẫu PBT, điều cho thấy độ giịn PBT cải thiện Hình 4.10: Hình ảnh hiển vi SEM (a) PBT, (b) hỗn hợp TPU 5wt.%, (c) hỗn hợp TPU 10wt.%, (d) hỗn hợp TPU 15wt.% (e) hỗn hợp TPU 20wt.% quan sát bề mặt mẫu thử nghiệm độ bền va đập thử nghiệm Hình 4.11: Bề mặt đứt gãy hỗn hợp 15wt.% TPU a) vùng nứt ban đầu, b) vùng lan truyền vết nứt, c) vùng đứt gãy nhanh Trong bề mặt đứt gãy, có ba vùng xác định (Hình 4.11): vùng nứt ban đầu, vùng lan truyền vết nứt vùng đứt gãy nhanh Trong trình đứt gãy, vết nứt truyền từ vùng đứt gãy ban đầu đến vùng lan truyền vết nứt đến vùng đứt gãy nhanh chóng (Hình 4.11) cho thấy vết nứt lan b) rộng từ xuống Hình 4.12: Bề mặt vùng lan truyền vết nứt hỗn hợp TPU 15 wt.% a) bề mặt đứt gãy độ phóng đại 5000 X, b) bề mặt đứt gãy độ phóng đại 10000 X 44 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Các kết thu cho thấy với hàm lượng TPU, TPU có ảnh hưởng vừa phải đến tính chất học hỗn hợp PBT/TPU, cụ thể là: − Cấu trúc vi mô SEM PBT / 10TPU cho thấy không đồng hai pha PBT TPU Không có bằng chứng kết dính pha TPU chất nền, bề mặt hạt TPU hồn tồn suốt Cấu trúc vi mơ cho thấy hai vùng riêng biệt, PBT giọt phân tán TPU − Hỗn hợp cho thấy độ dai trung bình mẫu tăng so với độ dai trung bình PBT nguyên chất − Độ bền kéo trung bình của hỗn hợp PBT/TPU giảm dần tăng tỉ lệ TPU hỗn hợp so với PBT Tuy nhiên đô dai va đập hỗn hợp cải thiện Qua việc kiểm nghiệm nhóm mẫu cho thấy tầm quan trọng việc xác định tính vật liệu Có thể thấy việc xác định thông số kỹ thuật cho loại nhựa vô quan trọng, định thành công hay thất bại sản phẩm nguyên liệu nhựa nằm cơng đoạn q trình sản xuất doanh nghiệp 5.2 Hướng phát triển Sự kết hợp PBT TPU làm tăng biến dạng đứt gãy hỗn hợp Nhờ vào đó, ứng dụng rộng rãi đời sống để phát triển loại sản phẩm, đồ dùng, dụng cụ, cải thiện đặc tính dễ gãy chúng như: ống nước, bàn, ghế, rổ nhựa, Do thời gian có hạn nên chưa thể nghiên cứu đầy đủ yếu tố Do đó, nhóm nghiên cứu nghiên cứu đầy đủ, sâu rộng đề tài Có thể bổ sung, kết hợp thêm vào loại vật liệu khác để tăng đặc tính có lợi giảm đặc tính có hại, từ ứng dụng rộng rãi chúng vào đời sống Sau thực đề tài, Nhóm tự rút nhiều học bổ ích, góp phần củng cố kiến thức kỹ mềm Nhóm xin phép cảm ơn Cô Phạm Thị Hồng Nga, Thầy Trần Văn Trọn nhiệt tình, hỗ trợ, hướng dẫn nhóm nhiều để thực thành cơng đề tài 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh: [1] N P Cheremisinoff, Condensed Encyclopedia of Polymer Engineering Terms, 1st ed (Butterworth-Heinemann, Woburn, 2012) [2] W Zou, J Huang, W Zeng, and X Lu, ES Energy Environ 9, 67 (2020) [3] Lanne A Utracki (2002), Polymer Blends Handbook, Kluwer Academic Publishers, London [4] Utracki, L.A (1998), Commercial Polymer Blends, Chapman and Hall, London [5] Anne Marie M Baker and Joey Mead (2004), Handbook of Plastics, Elastomers & composites, MC Graw Hill [6] Y Hao, H Yang, H Zhang, and Z Mo, Fibers Polym 19, (2018) [7] K Palanivelu, P Sivaraman, and M Dasaratha Reddy, Polym Test 21, 345 (2002) [8] A Chalabi Tehran, K Shelesh-Nezhad, P Faraji Kalajahi, and A Olad, Mech Adv Compos Struct (3), 179 (2017) [9] A C Tehran, K Shelesh-Nezhad, and F J Barazandeh, J Thermoplast Compos Mater 32, 815 (2019) [10] Nor Azwin Ahad, “A Recent blend of thermoplastic polyurethane (TPU),” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol 957, 2020 [11] P Du, B Xue, Y Song, S Lu, J Yu, and Q Zheng, Polym Bull 64, 185 (2009) [12] J D Ambrósio, L A Pessan, H Otaguro, M A Chinelatto, and E Hage, J Mater Res 16, 1220 (2013) Tài liệu tiếng Việt: [13] Hoàng Thị Vân An, (2012) chế tạo nghiên cứu tính chất tổ hợp vật liệu cao phân tử ứng dụng làm màng phủ nhà lưới, Luận án tiến sỹ Hóa học 46 PHỤ LỤC: Bài báo đăng hội nghị quốc tế: Hoang-Khang Lu, Ngoc Tran-Nhu Nguyen, Huy Huynh-Nhat Do, Van-Huong Hoang, Van-Thuc Nguyen, Nga Thi-Hong Pham, MECHANICAL CHARACTERISTICS OF PBT BASED BLEND, 2022 6th International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD) 47 48 49 50 51 52 S K L 0 ... NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu độ bền kéo hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) Thermoplastic Polyurethane - Chủ nhiệm đề tài: Lữ Hoàng Khang - Lớp: 181040B Mã số SV:... chất học hỗn hợp PBT/TPU cần nghiên cứu thêm để cung cấp hiểu biết Trong báo cáo nghiên cứu độ bền va đập độ bền kéo uốn hỗn hợp PBT/TPU, điều chế bằng cách thêm 10% trọng lượng TPU vào PBT Sau... đồ độ bền kéo mẫu Hình 4.7 cho thấy rằng, độ bền kéo hỗn hợp giảm dần từ 37.1 MPa xuống 13.5 MPa tăng hàm lượng TPU, giảm 63.6% so với hỗn hợp 100% PBT Kết độ bền kéo giảm chênh lệch nhiệt độ