Luận văn:Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite trấu/polyethylene ppt

1 Cơng trình đư c hồn thành t i B Đ I H C ĐÀ N NG GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS Đoàn Th Thu Loan TR N TH PHƯƠNG THANH Ph n bi n 1: PGS.TS Lê T H i NGHIÊN C U CH T O V T LI U COMPOSITE TR U/POLYETHYLENE Chun ngành : Cơng ngh hố h c Mã s : 60.52.75 Ph n bi n 2: PGS.TS Ph m Ng c Anh Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 29 tháng năm 2011 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T * Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng - Năm 2011 - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng 4 M Đ U Phương pháp nghiên c u S d ng phương pháp gia cơng composite qua hai gia đo n v i Lý ch n ñ tài S phát tri n m nh m c a khoa h c k thu t vào vi c ng d ng phương pháp ép ñùn ñúc tiêm, ño ñ b n lý, đo kính hi n vi n v t li u composite ngày ñư c s d ng r ng rãi t quét, ño H ng ngo i, kh o sát kh ch u môi trư ng c a v t lĩnh v c khoa h c, ñ i s ng Trong v t li u composite, s n ph m li u Các s li u th c nghi m ñư c x lý theo phương pháp th ng kê composite t nguyên li u nh a tr u ngày ñư c ng d ng Ý nghĩa khoa h c th c ti n c a ñ tài r ng rãi lĩnh v c ñ i s ng 5.1 Ý nghĩa khoa h c V i nhi u ng d ng c a composite, nghiên c u gia công ch t o s n ph m t tr u/polyethylene ngày ñư c nhà khoa h c quan tâm, tr ng Đi u thu n l i ngu n nguyên li u tr u nư c ta d i dào, vô t n Tơi ch n đ tài: “NGHIÊN C U CH T O V T LI U COMPOSITE TR U/POLYETHYLENE” làm ñ tài nghiên c u lu n văn c a M c đích nghiên c u Góp ph n vào lĩnh v c nghiên c u tìm v t li u composite n n nh a nhi t d o (HDPE) s i t nhiên (tr u) 5.2 Ý nghĩa th c ti n + M hư ng nghiên c u m i giúp nhà khoa h c ti p t c nghiên c u ch t o v t li u có đ b n cao, nh , r , thân thi n môi trư ng ph c v ngành xây d ng trang trí n i th t + Kh o sát tìm u ki n thích h p đ ch t o composite * Ch t o composite t tr u nh a polyethylene t tr ng cao tr u/polyethtylene m t s n ph m có giá tr t * C i thi n đ bám dính gi a nh a n n HDPE tr u b ng cách nghi p, góp ph n c i thi n đ i s ng ngư i dân vùng nông thôn s d ng ch t tương h p MAPE * Kh o sát nh hư ng c a kích thư c h t tr u hàm lư ng thành ph n n n nh a HDPE tr u ñ ñưa ñơn ph i li u t i ưu * Kh o sát ñ kháng nư c kh ch u môi trư ng c a m u Đ i tư ng ph m vi nghiên c u Đ i tư ng nghiên c u: Tr u ñư c l y t m t xư ng xay lúa t i gi i quy t v n đ nhi m mơi trư ng C u trúc c a lu n văn C u trúc c a lu n văn bao g m ph n sau: - M ñ u - Chương 1: T ng quan lý thuy t - Chương 2: Nh ng nghiên c u th c nghi m qu n C m L , TP Đà N ng; nh a ñư c dùng lo i HDPE - Thái - Chương 3: K t qu th o lu n Lan; MAPE có tên thương m i Fusabond E226 - K t lu n Ph m vi nghiên c u: ch t o v t li u composite tr u/HDPE ph ph m nông CHƯƠNG 1: T NG QUAN LÝ THUY T 1.1 T NG QUAN V V T LI U COMPOSITE 1.1.1 Khái ni m v t li u composite 1.1.4.1 Phân lo i theo hình d ng v t li u gia cư ng Bao g m v t li u composite c t s i, c t h t, c u trúc 1.1.4.2 Phân lo i theo b n ch t c a v t li u n n V t li u composite v t li u t h p (m c ñ vĩ mô) c a hai hay Tùy thu c vào b n ch t c a v t li u n n, v t li u composite ñư c nhi u v t li u thành ph n nh m t o v t li u m i có tính ch t tr i chia thành ba nhóm sau: V t li u composite n n h u cơ, n n tính ch t c a t ng v t li u thành ph n kim lo i, n n g m 1.1.2 Đ c ñi m, tính ch t c a v t li u composite 1.1.5 Các phương pháp gia công v t li u composite Nh ng đ c m c a v t li u composite: v t li u nhi u 1.1.5.1 Gia công áp su t thư ng pha; v t li u composite có t l , hình d ng, kích thư c a Phương pháp lăn t (Hand lay- up) s phân b c a n n c t tuân theo qui đ nh thi t k trư c; tính b Phương pháp phun (Spray up) ch t c a pha thành ph n ñư c k t h p đ t o nên tính ch t chung c a composite Tính ch t c a v t li u composite ph thu c vào: b n ch t v t li u gia cư ng; hình d ng, kích thư c, s phân b c a v t li u gia cư ng composite; b n ch t v t li u n n; t l gi a v t li u gia cư ng c Phương pháp túi chân khơng (Vacuum bagging) d Phương pháp đúc chuy n nh a (Resin transfer moulding) e Phương pháp ñúc chuy n nh a có s tr giúp c a chân không 1.1.5.2 Gia công dư i áp su t v t li u n n composite; ñ b n liên k t t i vùng b m t ti p a Phương pháp ñùn xúc pha b Phương pháp ñúc tiêm 1.1.3 Thành ph n c a v t li u composite c Phương pháp ñúc tiêm nh a (Resin injection moulding) G m thành ph n chính: V t li u n n v t li u gia cư ng 1.1.3.1 V t li u n n 1.1.3.2 V t li u gia cư ng 1.1.4 Phân lo i v t li u composite V t li u composite ñư c phân lo i theo hình d ng v t li u gia cư ng theo b n ch t c a v t li u n n d Phương pháp ñúc ép (Press moulding) 1.2 GI I THI U V V T LI U COMPOSITE TR U/POLYETHYLENE 1.2.1 Composite tr u/polyethylene (RHPE) Composite tr u/polyethylene có thành ph n b n t tr u nh a Polyehtylene t tr ng cao 7 1.2.2 Polyethylene (PE) 1.2.3.2 Thành ph n hóa h c c a tr u Là nh a nhi t d o, có kh tái sinh nên thân thi n v i môi a Hydrat cacbon trư ng đư c s d ng ph bi n b Lignin 1.2.2.1 Phân lo i polyethylene c Các ch t trích ly D a vào tr ng lư ng riêng ta có lo i PE sau: VLDPE (very low density), LDPE (low density), LLDPE (linear low density), MDPE (medium density), HDPE (high density) 1.2.2.2 C u t o e Ch t vô 1.2.4 Cơ s lý thuy t s bi n tính c a ch t tương h p MAPE 1.2.4.1 Ch t tương h p MAPE Phân t Polyethylene có c u t o m ch th ng dài g m nh ng nhóm ethylene, ngồi cịn có nh ng m ch nhánh PE polyme không phân c c, moment lư ng c c µ0≈0 MAPE copolyme ghép polyethylene maleat hóa (MAPE) nh m c i thi n tính c a s n ph m composite tr u/polyethylene 1.2.4.2 Cơ s lý thuy t c a s bi n tính 1.2.2.3 Tính ch t 1.2.2.4 d Nư c Vai trị c i thi n tính ch t c a MAPE ñ i v i composite ng d ng tr u/HDPE có th đư c gi thi t sau: Do c u t o c a ch t tương 1.2.3 Tr u h p MAPE g m hai ph n: phân c c không phân c c Ph n phân 1.2.3.1 Gi i thi u c c nhóm anhydride ghép vào m ch polyethylene t o nên Nhóm Tr u hai c a gié lúa t o thành, l p v b c ngồi c a anhydride có kh ph n ng v i nhóm OH c a tr u t o liên h t thóc Tr u t o composite có nh ng ưu m c ñi m k t este, ñ ng th i liên k t hydro đư c hình thành gi a nhóm sau: COOH đư c t o thành nhóm OH c a tr u Ph n khơng phân c c Ưu ñi m Như c ñi m - Có kh phân h y sinh h c - Lư ng s n có d i - Có kh tái ch -R - Có th gia công b ng nhi u phương pháp khác ch t o composite (ép ñùn, ép phun ) - Phân c c (tương h p v i polyme không phân c c) - H p th nư c nh y m - Giòn - Có đ b n h c gi i h n (ñ b n va ñ p) - Tu i th (nhanh phân h y), d cháy c a MAPE m ch polyethylen dài, có kh khu ch tán t t vào n n nh a HDPE q trình gia cơng tr ng thái nóng ch y Hình 1.13 Cơng th c c u t o MAPE 10 CHƯƠNG 2: NH NG NGHIÊN C U TH C NGHI M 2.1 HOÁ CH T VÀ NGUYÊN LI U Các lo i hóa ch t nguyên li u s d ng: HDPE, tr u, MAPE, nư c c t, 2.2 THI T B VÀ D NG C S Thi t b ép ñùn, thi t b ñúc tiêm, thi t b ño ñ b n kéo u n, thi t b ño ñ b n va ñ p, thi t b h ng ngo i, thi t b SEM, máy c t m u, sàng rung, cân k thu t, t s y, lò nung, d ng c thi t b khác Hình 1.14 Tương tác gi a MAPE v i b m t s i 2.3 N I DUNG NGHIÊN C U 1.2.5 ng d ng 2.3.1 Quy trình nghiên c u S n ph m Composite tr u/Polyethylene có ng d ng tương t composite nh a g Dư i ñây ng d ng c a composite s i t nhiên s n ph m composite tr u/HDPE hư ng t i nh ng ng d ng - Dùng làm ván sàn, ván lót đư ng, sân chơi, - Dùng ngành xe - Dùng xây d ng - Đ dùng gia đình: Bàn gh , giư ng t , Hình 2.1 Sơ ñ quy trình nghiên c u ch t o m u tr u/polyethylene 11 12 CHƯƠNG 3: K T QU VÀ TH O LU N 2.3.2 Gia công m u composite Qua hai giai ño n sau: t o compound b ng phương pháp ép ñùn t o hình s n ph m t compound b ng phương pháp ñúc tiêm 2.3.2.1 T o Compound b ng phương pháp ép ñùn s y 75 C gi ñ ñ m l i dư i 2% Compound ñư c t o b ng thi t b ép ñùn hai tr c vít * Theo k t qu c a m t s nghiên c u [20], [21], [30], [31], [32], [35] kh o sát cho th y hàm lư ng Si tro tr u chi m 95% kh i lư ng tùy theo ñi u ki n đ t đai, khí h u, vùng tr ng lúa 2.3.2.2 T o m u composite tr u/polyethylene (RHPE) Compound sau đùn có đư ng kính 2mm ñư c c t h t (dài 35mm) cho vào thi t b đúc tiêm t o hình M u ñ 3.1.1 Kh o sát hàm lư ng Silica tr u * Kh o sát hàm lư ng tro l i tr u: 17,7 % Tr u làm s ch ñem nghi n, sàng phân lo i kích thư c, sau đem 3.1 KH O SÁT TR U n ñ nh 48 * Kh o sát h ng ngo i: Đ bi t ñư c Silica t n t i tr u, ta kh o sát ph h ng ngo i c a tr u mùn cưa (ñ i di n cho b t g ) Đo m u tr u mùn cưa, v i tr u có peak h p th ñ c trưng 1089 gi kh o sát tính ch t lý cm-1, cịn mùn cưa vùng 1080-1100 cm-1 khơng xu t hi n 2.3.3 Kh o sát tính ch t c a m u composite peak h p th (hình 3.1) Đi u ch ng t mùn cưa khơng 2.3.3.1 Kh o sát đ c tính lý c a RHPE có liên k t Si-OCH3 Đo ñ b n u n theo tiêu chu n ISO 178, ño ñ b n va ñ p theo tiêu chu n ISO 180, ño ñ b n kéo theo tiêu chu n ISO 527 2.3.3.2 Kh o sát kh ch u môi trư ng c a m u RHPE Kh o sát kh ch u môi trư ng c a v t li u theo tiêu chu n ISO 62:2001, ngâm m u nư c c t nư c bi n 2.3.3.3 Kh o sát c u trúc b m t phá h y c a m u RHPE B m t m u sau phá h y kéo ñư c dùng ñ kh o sát hình thái c u trúc b m t (Mophology) b ng kính hi n vi n t quét (SEM) 2.3.4 Kh o sát thành ph n c a tr u RHPE Thành ph n c a tr u, mùn cưa, HDPE+4%MAPE, compound HDPE+4%MAPE/tr u ñư c kh o sát b ng peak ñ c trưng dãi cư ng ñ m nh d a ph h ng ngo i Hình 3.1 Ph h ng ngo i c a tr u mùn cưa 3.1.2 Kh o sát kích thư c h t tr u B t tr u ñư c sàng phân lo i v i kích thư c sàng sau: 0.5mm 13 14 Hình 3.5 nh hư ng c a hàm lư ng tr u ñ n ñ b n moldulus u n c a RHPE Khi hàm lư ng tr u tăng lên, ñ b n kéo ñ b n va ñ p gi m d n Đi u có th gi i thích tăng hàm lư ng tr u lên, b m t ti p xúc liên k t y u gi a tr u nh a n n tăng lên M t khác, tr u Hình 3.2 Hình kích thư c h t tr u (a)