Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng hệ lai tạo thủy tinh xơ dừa đơn hướng ứng dụng công nghệ rtm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa epoxy gia cường hệ lai tạo thủy tinh/xơ dừa đơn hướng ứng dụng công nghệ RTM CAO HỒNG QUÂN Quan.CHCB190114@sis.hust.edu.vn Caohongquan231@gmail.com Ngành Kỹ thuật Hóa học Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Viện: Kỹ thuật Hóa học HÀ NỘI, 04/2022 Chữ ký GVHD LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Trung tâm công nghệ vật liệu Polyme – Compozit & Giấy, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội toàn thể thầy tận tình bảo tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Nguyễn Phạm Duy Linh – người sát cánh, động viên giúp đỡ nhiều suốt thời gian theo học chương trình Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tuy nhiên, trình độ hiểu biết kỹ hạn chế nên q trình tìm hiểu nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến từ thầy giáo hướng dẫn thầy cô Trung tâm Công nghệ Polyme – Compozit & Giấy Một lần xin chân thành cảm ơn! TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Cơng nghệ RTM phương pháp phổ biến để chế tạo vật liệu polyme compozit gia cường sợi thủy tinh kết hợp sợi tự nhiên Ưu điểm phương pháp tạo sản phẩm đẹp, phức tạp, khí độc thải môi trường không nhiều sử dụng khn kín an tồn với sức khỏe hạn chế ô nhiễm môi trường Hơn nữa, phương pháp cho phép sản xuất với nhiều loại vật liệu gia cường khác phần khối lượng chất gia cường xác theo mong muốn Tại Việt Nam, sơ dừa loại vật liệu phổ biến sẵn có với tính chất sợi xơ dừa chắc, bền, khả giãn dài tốt sử dụng cho compozit dùng nhiều ứng dụng trang trí nội thất, cửa, mái nhà Đề tài nghiên cứu với mục đích chế tạo vật liệu polyme compozit nhựa epoxy có tính chất lý cao sử dụng kết hợp sợi tự nhiên gia cường sợi tổng hợp để tận dụng triệt để nguồn sợi tự nhiên giảm bớt nguồn sợi tổng hợp nhằm tối ưu giá thành sản phẩm Hà Nội, ngày tháng năm 2022 HỌC VIÊN (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC VIẾT TẮT iv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu polyme compozit 1.1.1 Lịch sử phát triển vật liệu polyme compozit 1.1.3 Thành phần vật liệu polyme compozit 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính vật liệu polyme compozit3 1.2 Nhựa Epoxy 1.2.1 Lịch sử phát triển nhựa epoxy 1.2.2 Tính chất vật lý, hóa học nhựa epoxy 1.2.2.1 Tính chất vật lý 1.2.2.2 Tính chất hóa học 1.2.3 Phân loại nhựa epoxy 1.2.3.1 Nhựa epoxy bisphenol A (DGEB A) 1.2.3.2 Nhựa epoxy bisphenol F (DGEB F) 1.2.3.3 Nhựa epoxy novolac 1.2.4 Phương pháp tổng hợp nhựa epoxy 10 1.2.4.1 Nguyên liệu đầu 10 1.2.4.2 Phản ứng tạo nhựa epoxy bisphenol A 11 1.2.4.3 Các đặc trưng nhựa epoxy DGEB A 13 1.2.5 Chất đóng rắn nhựa epoxy 14 1.2.5.1 Đóng rắn epoxy amin 14 1.2.5.2 Đóng rắn nhựa epoxy dicacboxylic axit 17 1.2.5.3 Đóng rắn nhựa epoxy anhydrit axit hữu đa chức 18 1.2.5.4 Đóng rắn nhựa epoxy axit Lewis 19 1.2.5.5 Đóng rắn nhựa epoxy axit Bronsted 20 1.2.6 Ứng dụng nhựa epoxy 21 1.3 Sợi tự nhiên 23 1.3.3 Cấu trúc vi mô sợi tự nhiên 26 1.3.4 Các phương pháp xử lý bề mặt sợi tự nhiên 27 1.3.4.1 Xử lý kiềm 28 1.3.4.2 Thay đổi sức căng bề mặt hay xử lý anhydrit axetic (axetyl hóa) 28 1.3.5 1.4 Sợi sơ dừa 29 1.3.5.1 Tình hình trồng kinh doanh dừa giới nước29 1.3.5.2 Quả dừa 31 1.3.5.3 Sợi xơ dừa 32 Phương pháp chuyển nhựa vào khuôn RTM 34 1.4.1 Định nghĩa 34 1.4.2 Sơ đồ công nghệ 34 1.4.3 Ưu điểm nhược điểm 36 CHƯƠNG 2: HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Hóa chất thiết bị 38 2.1.1 Hóa chất 38 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.2 Chế tạo đơn hướng 39 2.2.3 Chế tạo hệ sợi lai tạo 40 2.2.4 Xử lý sợi kiềm NaOH 40 2.3 Phương pháp gia công 41 2.4 Các phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu 42 2.4.1 Phương pháp đo độ bền kéo đứt (Tiêu chuẩn ISO 527 – 1993) 42 2.4.2 Phương pháp xác định độ bền uốn (Tiêu chuẩn ISO 178:1993) 43 2.4.3 Phương pháp đo độ bền va đập (Tiêu chuẩn ISO 179:1993) 43 2.4.4 Phương pháp xác định hình thái học vật liệu 44 2.4.5 Phương pháp đo độ bền kéo sợi 45 CHƯƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Đánh giá khả thấm ướt nhựa epoxy với sợi xơ dừa nhựa epoxy với vải thủy tinh 46 3.1.1 Đánh giá khả thấm ướt nhựa epoxy với sợi xơ dừa 46 3.1.2 Đánh giá khả thấm ướt nhựa epoxy với vải thủy tinh 47 3.2 Cấu trúc hình thái sợi xơ dừa trước sau xử lý kiềm 48 3.3 Ảnh hưởng sợi xơ dừa chưa xử lý đến tính chất lý vật liệu PC 50 3.4 Ảnh hưởng sợi xơ dừa xử lý kiềm đến tính chất lý vật liệu PC 52 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa đơn hướng xử lý/sợi thủy tinh đến tính chất lý vật liệu 55 3.5.1 Phương pháp vỏ cốt 55 3.5.1.1 Độ bền kéo 55 3.5.1.2 Độ bền uốn 56 3.5.1.3 Độ bền va đập 57 3.5.2 Phương pháp xen kẽ 57 3.5.2.1 Độ bền kéo 57 3.5.2.2 Độ bền uốn 58 3.5.2.3 Độ bền va đập 59 KẾT LUẬN 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc vật liệu polyme compozit Hình 1.2 Tính chất vật lý khả đóng rắn nhựa DGEB A Hình 1.3 Sơn phủ bảo vệ hệ thống bồn chưa hóa chất 21 Hình 1.4 Linh kiện điện tử sử dụng nhựa epoxy 22 Hình 1.5 Bể chứa làm vật liệu compozit 22 Hình 1.6 VLPC sử dụng thân, vỏ máy bay 23 Hình 1.7 Hệ thống đường ống gia cường sợi thủy tinh sở nhựa epoxy công ty FPI Dubai 23 Hình 1.8 Phân loại sợi tự nhiên 24 Hình 1.9 Cấu trúc sợi tự nhiên 27 Hình 1.10 Cấu tạo dừa 31 Hình 1.11 Tỉ lệ khối lượng trung bình thành phần dừa 32 Hình 1.12 Sợi xơ dừa 32 Hình 1.13 Mơ hình phương pháp RTM 35 Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo mẫu 39 Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo đơn hướng 40 Hình 2.3 Sợi đơn hướng chải tạo 40 Hình 2.4 Sơ đồ chế tạo đơn hướng xử lý kiềm 41 Hình 2.5 Mẫu chế tạo theo phương pháp phân phối 41 Hình 2.6 Mẫu chế tạo theo phương pháp trực tiếp 42 Hình 2.7 Máy INSTRON 5582 – 100kN (Mỹ) 42 Hình 2.8 Mẫu đo độ bền kéo 43 Hình 2.9 Máy đo độ bền va đập Tinius Olsen 44 Hình 2.10 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Joel, Nhật Bản 45 Hình 2.11 Máy đo độ bền kéo LLOYD 0,5kN 45 Hình 3.1 Phương trình Darcy áp dụng cho phương pháp RTM……………… 46 Hình 3.2 Ảnh SEM bề mặt xơ dừa chưa xử lý (a) xử lý (b) độ phóng đại 100 lần 48 Hình 3.3 Ảnh SEM bề mặt sợi chưa xử lý (a) sợi xử lý (b) độ phóng đại 200, 300 500 lần 49 i Hình 3.4 Ảnh hưởng loại sợi dừa đến tính chất kéo vật liệu PC 50 Hình 3.5 Ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền uốn vật liệu PC 51 Hình 3.6 Ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền va đập vật liệu PC 51 Hình 3.7 Ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng xử lý kiềm đến độ bền kéo vật liệu PC 52 Hình 3.8 Ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng xử lý kiềm đến độ bền uốn vật liệu PC 53 Hình 3.9 Ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng xử lý kiềm đến độ bền va đập vật liệu PC 53 Hình 3.10 Ảnh chụp SEM bề mặt phá hủy vật liệu PC gia cường sợi xơ dừa đơn hướng chưa xử lý (a) xử lý kiềm (b) với sợi thủy tinh 54 Hình 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền kéo vật liệu 55 Hình 3.12 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu 56 Hình 3.13 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu 57 Hình 3.14 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền kéo vật liệu 58 Hình 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu 58 Hình 3.16 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu 59 ii khả thấm ướt nhựa với sợi, ngăn cản dòng nhựa vào sợi, giảm khả tương hợp nhựa với sợi Còn sợi xử lý, độ phóng đại 100, theo hướng chiều ngang chiều dọc sợi, sợi có hình dáng mịn hơn, thành phần vơ định hình so với chưa xử lý kiềm, thấy thành phần vơ định hình sợi xử lý loại bỏ nhiều, điều giúp cho trình điền nhựa dễ dàng hơn, khả thấm ướt nhựa sợi tốt 300 lần 200 lần 500 lần (a) 500 lần (b) Hình 3.3 Ảnh SEM bề mặt sợi chưa xử lý (a) sợi xử lý (b) độ phóng đại 200, 300 500 lần Trên hình 3.3 ảnh SEM bề mặt ngang xơ dừa chưa xử lý độ phóng 300 500 lần, bề mặt xơ dừa lúc thấy rõ ràng độ phóng đại lớn Thành phần vơ định hình khơng làm tăng tính chất nhựa sợi đưa vào nhiều, có hình dạng khơng đồng đều, bề mặt gồ ghề khơng đồng nhất, làm cho trình điền nhựa vào gặp cản trở rõ rệt, làm giảm tính chất vật liệu PC Do đó, việc loại bỏ thành phần vơ định hình sợi xơ dừa để làm tăng tính chất vật liệu PC đáng quan tâm cần thiết 49 Đối với sợi xử lý, độ phóng đại 200 500 lần, thấy rõ ràng bề mặt sợi xơ dừa, thành phần vơ định hình lúc gần loại bỏ phần lớn bề mặt sợi, vẩy sợi chưa xử lý phần vô định hình, sợi xử lý, bề mặt xenlulo lộ ngồi, có dạng hình lượn sóng, khác hẳn so với hình dạng khơng đồng đều, bề mặt rỗ, gồ ghề chưa xử lý kiềm tạo điều kiện cho xenlulo tiếp xúc với nhựa nền, tăng khả bám dính với nhựa Việc xử lý kiềm giúp đường kính sợi giảm, bề mặt sợi bị cản trở hơn, thành phần vơ định hình giảm, làm cho hàm lượng xenlulo tăng lên, nhờ làm cho tính chất vật liệu PC thay đổi tích cực, tăng so với chưa xử lý kiềm Đây phương pháp hiệu để tăng tính chất vật liệu PC gia cường sợi tự nhiên 3.3 Ảnh hưởng sợi xơ dừa chưa xử lý đến tính chất lý vật liệu PC Để khảo sát ảnh hưởng loại sợi dừa đến tính chất vật liệu PC, tiến hành so sánh tính chất vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng chưa xử lý/thủy tinh với vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa rối chưa xử lý/thủy tinh tỷ lệ sợi xơ dừa/thủy tinh 30/70 với tổng hàm lượng sợi 35% Kết ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền kéo vật liệu PC thể hình 3.4: Hình 3.4 Ảnh hưởng loại sợi dừa đến tính chất kéo vật liệu PC Từ hình 3.2 nhận thấy rằng, vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh cho độ bền kéo 67,5MPa, tốt độ bền kéo vật liệu 50 PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa rối/thủy tinh 60,3 MPa, modun uốn vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh 2,4 GPa cao sợi xơ dừa rối 2,1 GPa Kết ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền uốn vật liệu PC thể hình 3.5: Hình 3.5 Ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền uốn vật liệu PC Từ hình 3.3 nhận thấy, vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh có độ bền uốn 150,1 MPa cao so với độ bền uốn sợi xơ dừa rối 134,4 MPa, modun uốn vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh 8,5 GPa cao sợi xơ dừa rối 5,2 GPa Kết ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền va đập vật liệu PC thể hình 3.4 đây: Hình 3.6 Ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền va đập vật liệu PC 51 Từ hình 3.6 nhận thấy, vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh cho độ bền va đập tốt 33,4 KJ/m² cao so với vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa rối/thủy tinh 29,1 KJ/m² Điều giải thích sợi xơ dừa đơn hướng tạo thành sợi xếp theo chiều nên tất sợi có khả chịu lực giống nhau, sợi xơ dừa rối tạo thành sợi xếp ngẫu nhiên nên cản trở dòng nhựa vào, bề mặt liên kết sợi xơ dừa rối với nhựa sợi đơn hướng với nhựa dẫn đến khả gia cường sợi xơ dừa rối Ngoài sợi xơ dừa đơn hướng có độ thấm ướt cao sợi xơ dừa rối Vì tính chất học vật liệu PC gia cường hệ sợi xơ dừa đơn hướng/ sợi thủy tinh cho tính chất tốt vật liệu PC gia cường hệ sợi xơ dừa rối/ sợi thủy tinh 3.4 Ảnh hưởng sợi xơ dừa xử lý kiềm đến tính chất lý vật liệu PC Ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng chưa xử lý kiềm xử lý kiềm đến tính chất vật liệu PC tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh 30/70 với tổng hàm lượng sợi 35% Kết ảnh hưởng sợi xơ dừa xử lý kiềm đến độ bền kéo vật liệu PC thể hình 3.5 đây: Hình 3.7 Ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng xử lý kiềm đến độ bền kéo vật liệu PC Từ hình 3.7 nhận thấy rằng, độ bền kéo vật liệu PC sử dụng sợi xơ dừa xử lý tốt 86,9 MPa cao sợi xơ dừa chưa xử lý 67,5 MPa Modun uốn 52 vật liệu PC gia cường sợi xơ dừa xử lý/thủy tinh 3,3 GPa cao sợi xơ dừa chưa xử lý 2,4 GPa Kết ảnh hưởng sợi xơ dừa xử lý kiềm đến độ bền uốn vật liệu PC thể hình 3.6 đây: Hình 3.8 Ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng xử lý kiềm đến độ bền uốn vật liệu PC Từ hình 3.8 dễ dàng nhận thấy độ bền uốn vật liệu PC gia cường sợi xơ dừa xử lý/thủy tinh 183,9 MPa cao sợi xơ dừa chưa xử lý 125,4 MPa modun uốn vật liệu PC gia cường sợi xơ dừa xử lý/thủy tinh 9,5 GPa cao sợi xơ dừa chưa xử lý 7,7 GPa Kết ảnh hưởng sợi xơ dừa xử lý kiềm đến độ bền va đập vật liệu PC thể hình 3.7 đây: Hình 3.9 Ảnh hưởng sợi xơ dừa đơn hướng xử lý kiềm đến độ bền va đập vật liệu PC 53 Từ hình 3.9 dễ dàng nhận thấy, độ bền va đập vật liệu gia cường hệ sợi xơ dừa xử lý/thủy tinh đạt giá trị cao 48,1 KJ/m², lớn khoảng 10 MPa so với vật liệu gia cường sợi xơ dừa chưa xử lý/thủy tinh 38,9 KJ/m² Điều giải thích rằng, trước xử lý sợi có thành phần xenlulo, lignin, hemixenlulo, pectin Sau xử lý, sợi loại bỏ đáng kể thành phần lignin, hemixenlulo, pectin nên sợi thấm ướt tốt hơn, bề mặt liên kết sợi xử lý với nhựa tốt Vì vậy, tính chất học vật liệu PC gia cường hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng xử lý/ sợi thủy tinh cho tính chất tốt sợi chưa xử lý Hình 3.10 cho thấy bề mặt phá hủy vật liệu PC gia cường hệ lai tạo sợi xơ dừa đơn hướng chưa xử lý xử lý với sợi thủy tinh sau trình phá hủy kéo phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) độ phóng đại 100, 300 lần: (b) (a) Hình 3.10 Ảnh chụp SEM bề mặt phá hủy vật liệu PC gia cường sợi xơ dừa đơn hướng chưa xử lý (a) xử lý kiềm (b) với sợi thủy tinh Từ hình 3.8 thấy, bề mặt phá hủy kéo đứt vật liệu sử dụng hệ sợi lai tạo sợi sơ dừa qua xử lý với sợi thủy tinh, nhiều sợi bị đứt nhựa 54 chứng tỏ liên kết nhựa sợi tốt nên sợi không bị rút khỏi nhựa đứt Bề mặt cấu trúc bó sợi xơ dừa qua xử lý kiềm làm tạp chất bó sợi xơ dừa lại bị bao quanh thành phần vơ định hình lignin, hemixenlulo Các thành phần làm cản trở tiếp xúc nhựa sợi xenlulo có cấu trúc sợi làm cho liên kết sợi nhựa Việc xử lý kiềm loại bỏ thành phần vơ định hình Do đó, mẫu vật liệu sử dụng hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa qua xử lý với sợi thủy tinh cho tính chất tốt với mẫu vật liệu sử dụng hệ sợi lai tạo sợi xơ dừa chưa xử lý với sợi thủy tinh 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa đơn hướng xử lý/sợi thủy tinh đến tính chất lý vật liệu Ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa đơn hướng xử lý/ sợi thủy tinh theo phương pháp vỏ cốt phương pháp xen kẽ đến tính chất vật liệu tỷ lệ 20/80, 30/70, 40/60 50/50 với tổng hàm lượng sợi 35% 3.5.1 Phương pháp vỏ cốt 3.5.1.1 Độ bền kéo Kết ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh đến độ bền kéo vật liệu PC thể hình 3.11 đây: Hình 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền kéo vật liệu Từ hình 3.11 nhận thấy rằng, độ bền kéo vật liệu PC tỷ lệ nghịch với hàm lượng xơ dừa có vật liệu Cụ thể độ bền kéo vật liệu giảm từ 94,6 MPa xuống 72,6 MPa hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 55 50% Modun kéo vật liệu giảm từ 2,8 GPa xuống 2,5 GPa hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 50% Điều giải thích xơ dừa có độ thấm ướt sợi thủy tinh nên nhiều sợi xơ dừa độ thấm ướt giảm, khả liên kết nhựa sợi xơ dừa Ngoài ra, sợi xơ dừa sợi tự nhiên, sợi tự nhiên ngồi xenlulo thành phần cịn có thành phần khác lignin hemixenlulo đóng vai trị quan trọng tính chất đặc trưng sợi, nhiên chúng lại làm giảm khả kết dính sợi nhựa Vì hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng độ bền kéo vật liệu PC giảm 3.5.1.2 Độ bền uốn Kết ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu PC thể hình 3.16 đây: Hình 3.12 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu Từ hình 3.12 nhận thấy rằng, độ bền uốn vật liệu PC tỷ lệ nghịch với hàm lượng xơ dừa có vật liệu Cụ thể độ bền uốn vật liệu giảm từ 212,1 MPa xuống 167,0 MPa hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 50% Modun uốn vật liệu giảm từ 10,8 GPa xuống 9,1 GPa hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 50% Điều giải thích rằng, bị uốn phần vỏ phần chịu lực đầu tiên, theo phương pháp vỏ cốt sợi xơ 56 dừa đơn hướng xếp sợi thủy tinh xếp sang hai bên vỏ, nên giảm hàm lượng thủy tinh, hàm lượng lớp vỏ thủy tinh vật liệu giảm nên độ bền uốn vật liệu giảm 3.5.1.3 Độ bền va đập Kết ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa đơn hướng/thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu PC thể hình 3.17 đây: Hình 3.13 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu Từ hình 3.13 nhận thấy rằng, độ bền va đập vật liệu PC tỷ lệ thuận với hàm lượng xơ dừa có vật liệu Cụ thể độ bền va đập vật liệu tăng từ 31,7 KJ/m² lên 64,5 KJ/m² hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 50% Điều giải thích sợi xơ dừa có độ bền sợi thủy tinh nên hấp thu ứng suất tốt tăng hàm lượng xơ dừa có vật liệu độ bền va đập vật liệu tăng 3.5.2 Phương pháp xen kẽ 3.5.2.1 Độ bền kéo Kết ảnh hưởng tỷ lệ sợi đơn hướng/thủy tinh đến độ bền kéo vật liệu PC thể hình 3.14 đây: 57 Hình 3.14 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền kéo vật liệu Từ hình 3.14 nhận thấy rằng, độ bền kéo vật liệu PC tỷ lệ nghịch với hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu Cụ thể độ bền kéo vật liệu giảm từ 89,8 MPa xuống 70,6 MPa, modun kéo vật liệu giảm từ 4,1 GPa xuống 3,2 GPa hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ từ 20% lên 50% Điều giải thích sợi xơ dừa có độ bền sợi thủy tinh, nhiều sợi xơ dừa khả chống lại lực kéo vật liệu giảm Vì tăng hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu độ bền kéo vật liệu giảm 3.5.2.2 Độ bền uốn Kết ảnh hưởng tỷ lệ sợi đơn hướng/thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu PC thể hình 3.15: Hình 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu 58 Từ hình 3.15 nhận thấy rằng, độ bền uốn vật liệu PC tỷ lệ nghịch với hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu Cụ thể độ bền uốn vật liệu giảm từ 187,6 MPa xuống 127,1 MPa, modun uốn vật liệu giảm từ 10,9 GPa xuống 7,2 GPa hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 50% Điều giải thích rằng, sợi xơ dừa có độ thấm ướt sợi thủy tinh, khả gia cường sợi thủy tinh Do vậy, độ bền uốn vật liệu PC giảm hàm lượng xơ dừa có vật liệu tăng 3.5.2.3 Độ bền va đập Kết ảnh hưởng tỷ lệ sợi đơn hướng/thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu PC thể hình 3.14 đây: Hình 3.16 Ảnh hưởng tỷ lệ sợi xơ dừa/sợi thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu Từ hình 3.16 nhận thấy rằng, độ bền va đập vật liệu PC tỷ lệ thuận với hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu Cụ thể độ bền va đập vật liệu tăng từ 48,3 KJ/m² lên 67,8 KJ/m² hàm lượng sợi xơ dừa có vật liệu tăng từ 20% lên 50% Điều giải thích sợi xơ dừa sợi tự nhiên, có độ bền sợi thủy tinh nên hấp thụ xung lực tốt nên khả chịu va đập tốt Do tăng hàm lượng xơ dừa có vật liệu độ bền va đập vật liệu tăng 59 KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu tác giả đạt kết sau: Khảo sát độ thấm ướt sợi xơ dừa rối đơn hướng đồng thời tìm hiểu khả thấm ướt sợi thủy tinh dạng thô mat, kết cho thấy sợi xơ dừa dạng đơn hướng thủy tinh dạng thơ có khả thấm ướt tốt so với sợi xơ dừa dạng rối tương tự với sợi thủy tinh mat Khảo sát ảnh hưởng sợi xơ dừa dạng đơn hướng sợi rối, tìm đặc điểm tối ưu sợi đơn hướng đưa vào làm chất gia cường cho vật liệu compozit Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng sợi xử lý bề mặt dung dịch kiềm 2N giờ, 80oC kết cho thấy sợi xử lý kiềm có khả bám dính tốt sợi khơng xử lý Khảo sát tỷ lệ lai tạo sợi thực vật sợi thủy tinh, kết cho thấy với tỉ lệ xơ dừa/thủy tinh 30/70 tối ưu Đã sử dụng phương pháp chế tạo vật liệu compozit, kết thực nghiệm cho thấy phương pháp vỏ/cốt có tính chất lí tốt phương pháp xen kẽ cho yêu cầu cụ thể sản phẩm đầu 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Quang Kháng (2013), Vật liệu polyme tính cao – Tập Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ tr 33, 82-84 Nguyễn Đăng Cường (2011), Compozit sợi thủy tinh ứng dụng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật tr 10-11 Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái (1995), “Vật liệu compozit, vấn đề khoa học, hưởng phát triển ứng dụng”, Hội thảo quốc gia vật liệu compozit A Beukers (1999) Composites on the Brink of a New Industrial Revolution Proceeding of the Third International Workshop on Materials Science (IWOMS’99), Hanoi, November 2-4 Lê Xuân Hiền (2013), Hóa học cơng nghệ chất tạo màng, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Clayton A May (1988), Epoxy resins - Chemistry and Technology, Marcel Dekker, Inc, USA, pp.1-8 John Wiley & Sons (2001) Encyclopedia of Polymer Science and Technology Inc All rights reserved Vol.9 Thomas E Muns, J C Seferis (1983) High Performance Epoxy Resins Cured in the Presence of BF3 Catalyst J Appl Polym Sci., 28, p 2227-2233 Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Phi Sơn, Lê Thị Phái (1996), “Tổng hợp chất khâu mạch cho vật liệu epoxy sở nhựa epoxy amoniac” Tạp chí Hóa học, 34 (ĐB), tr 29-34 Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Phi Sơn, Lê Thị Phái (1998), “Hoàn thiện phương pháp tổng hợp adduct từ amoniac nhựa epoxy” Tạp chí Hóa học, (36), 10 Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Thế Long, Lê Thị Phái, Trần Thị Kim Dung (1993), “Sử dụng Ketimin làm chất khâu mạch cho nhựa epoxy-laccol điều kiện độ ẩm cao” Tạp chí Hóa học, 31 (ĐB), tr 62-64 11 Soo-Jin Park, Fan Long Jin (2004), “Thermal stabilities and dynamic machanical properties of sulfone-containing epoxy resin cured with anhydride”, Polymer Degradation and Stabilitty, 86, pp 515-520 61 12 Soo-Jin Park, Fan Long Jin (2004), “Thermal stabilities and dynamic machanical properties of sulfone-containing epoxy resin cured with anhydride”, Polymer Degradation and Stabilitty, 86, pp 515-520 13 Vũ Minh Hoàng (2010), “Nghiên cứu phản ứng khâu mạch số hệ đóng rắn sở nhựa epoxy biến tính dầu thực vật”, Luận án tiến sĩ Hóa học, Viện Kỹ thuật nhiệt đới 14 M Ghaemy, M H Khandani (1998), “Kinetics of curing reaction of DGEBA with BF3-amine complexex using isothermal DSC technique”, European Polymer Journal, 34(¾), pp.477- 486 15 R G Weatherhead, FRP Technology Fiber Reinforced Resin Systems Applied Science Publishers LTD London Chapter 11 Epoxide Resins, p 240245 16 Zengshe Liu, Atanu Biswas (2013) “Fluoroantimonic acid hexahydrate (HSbF6·6H2O) catalysis: The ring-opening polymerization of epoxidized soybean oil Applied Catalysis A”: General, 453, pp 370-375 17 Bùi Chương, “Nghiên cứu phát triển vật liệu compozit từ sợi tự nhiên”, báo cáo tổng quết đề tài, trường ĐHBKHN, 2009 18 Maya Jacob John, Rajesh D Anandjiwala (2007), “Recent Developments in Chemical Modification and Characterization of Natural Fiber-Reinforced Compozits”, Polymer Compozits-2008, pp 187-207 19 Saheb D.N., Jog J.P., “Natural fiber polyme composites: A review, Adv Polymer Technology, 18(4), p.351-363 (1999) \ Rahman M.M, Khan M.A., “Surface treatment of Coir fibres and its influence on the fibres physic – mechanical properties”, Composite Sci Technol., V.67, pp 2369 – 2376 (2007) 20 http://www.cesti.gov.vn/the-gioi-du-lieu/phat-trien-nganh-dua.html 21 FAO (1975), Coconut Palm products their processing in developing countries, No 99, Rome, pp 124-145 22 FAO (1975), Coconut Palm products their processing in developing countries, No 99, Rome, pp 124-145 23 Designation: D790-03 (2003), Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials, ASTM International, United States/ Er M Kumara Raja (2005), 62 Development of Coir Based Building Products, Initiative of Government of India November – 2005 24 Maya Jacob John, Rajesh D Anandjiwala (2007), “Recent Developments in Chemical Modification and Characterization of Natural Fiber-Reinforced Composites”, Polymer Composites-2008, pp 187-207 25 A.K Bledki, J Gassan (1999), “Composites reinforced with cellulose based fibers”, Progress in Polymer Science Volume 24, Issue 2, Pages 221–274 26 Đồn Thị Thu Lan, Gia cơng composite, Nhà xuất Bách Khoa - Hà Nội, ISBN:9786049115561, 2013 63