Tính hất ơ họ ủa vật liệu ompozit trên ơ sở nhựa pekn gia ường bằng sợi thuỷ tinh và mat tre hế tạo theo phương pháp rtm và hút hân không

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi - luận văn thạc sĩ khoa học Tính chất học vật liệu compozit sở nhựa pekn gia cờng sợi thuỷ tinh mat tre chế tạo theo phơng pháp rtm hút chân không ngành : công nghệ hoá học chuyên ngành: Công nghệ vật liệu polyme - compozit8 Phạm gia huân ầ Hµ Néi 2007 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131787071000000 -1- Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn thầy giáo, GS TSKH NGND Trần Vĩnh Diệu, ngời đà hớng dẫn tận tình, chu đáo nghiêm khắc để luận văn đợc thành công tốt đẹp Xin cảm ơn PGS.TS Bùi Chơng toàn thể Ban Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme đà tạo điều kiện tốt để việc nghiên cứu luận văn đợc diễn thuận lợi Xin cảm ơn tất đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme, ngời đà chia sẻ khó khăn, tận tình giúp đỡ ngày qua Cảm ơn vợ tôi, nguồn động viên tinh thần lớn thời điểm sống Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 -2- Lời cam đoan Tôi, Phạm Gia Huân, cán nghiên cứu Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme, Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, học viên lớp Cao học chuyên ngành Công nghệ Vật liệu Hoá học, khoá 2005 - 2007 xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu xin chịu trách nhiệm toàn kết quả, số liệu nghiên cứu đa Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 -3- Mục lục Lời cảm ơn Lêi cam ®oan Môc lôc danh mục chữ viết tắt danh mục Bảng biểu danh mơc video vµ ¶nh ®éng danh mục hình vẽ đồ thÞ Mở ĐầU PhÇn I: Tỉng quan 10 I.1 Giíi thiƯu chung vỊ vËt liƯu compozit 10 I.1.1 Lịch sử phát triÓn 10 I.1.2 Kh¸i niƯm vỊ vËt liƯu polyme compozit 10 I.1.3 Các phơng pháp gia công vật liệu PC 13 I.2 Các nguyên liệu sử dụng vật liệu polyme compozit 15 I.2.1 Nhùa nÒn 15 1.2.2 Sỵi gia cêng 20 Các phơng pháp gia công vật liệu compozit đợc nghiên cứu 25 1.3.2 Phơng pháp bơm nhựa vào khuôn (Resin Transfer Molding - RTM) 25 1.3.2 Phơng pháp hút chân kh«ng (Vacuum Technique - VT) 34 Phần II: Các phơng pháp nghiên cứu 49 2.1 ThiÕt bÞ nguyên liệu đầu 49 2.1.1 ThiÕt bÞ 49 2.1.1 Nguyªn liƯu 49 2.2 Các phơng pháp chế tạo mẫu 50 2.2.1 Làm mẫu thử theo phơng pháp RTM 50 2.2.2 Lµm mÉu thư theo phơng pháp VIM 50 2.2.3 Làm mẫu thử theo phơng pháp VIB 51 2.2.4 Làm mẫu thử theo phơng pháp VAT 51 2.3 C¸c phơng pháp nghiên cứu tính chất nguyên vật liệu 52 2.3.1 Phơng pháp xác ®Þnh tû träng vËt liƯu polyme compozit 52 2.3.2 Các phơng pháp xác định tính chất lý vật liệu polyme compozit 52 Phần III: Kết thảo luận 55 3.1 ThiÕt kÕ khu«n 55 3.2 Khảo sát mẫu theo phơng pháp RTM 56 3.3 Khảo sát mẫu theo phơng pháp hút chân không 57 Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 -4- 3.3.1 Nghiên cứu bố trí đờng hút chân không cho phơng pháp VIM 57 3.3.2 Khảo sát tác dơng cđa líp dÉn nhùa 59 3.3.3 Khảo sát phơng pháp VIB, VAT 60 3.3.4 Khảo sát tiêu kỹ thuật mÉu gia cêng b»ng sỵi thủ tinh 61 3.3.5 Khảo sát tiêu kỹ thuật mẫu gia cêng b»ng sỵi tre 65 KÕt LuËn 68 Tµi liƯu tham kh¶o 70 Tóm tắt đề tài luận văn 73 Abstract 74 Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 -5- danh mục chữ viết tắt HLU - Phơng pháp lăn ép b»ng tay (Hand Lay- Up) PC - Polyme compozit PEKN - Nhựa polyeste không no RTM - Phơng pháp bơm nhựa vào khuôn (Resin Transfer Molding) VAT - Phơng pháp tạo hình túi chân không (Vacuum assisted Technique) VIB - Phơng pháp hút nhựa vào túi chân không (Vacuum Infusion Bagging) VIM - Phơng pháp hút nhựa vào khuôn chân không (Vacuum Infusion Molding) Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 -6- danh mục Bảng biểu Trang Bảng I.1 Tính chất lý loại sợi thủy tinh 21 Bảng I.2 Hàm lợng chất có sợi tre 22 Bảng I Các tiêu học sợi tre 23 Bảng I.4 Thông số kỹ thuật tiêu biểu Megaject Pro Megaject V 27 Bảng I.5 So sánh RTM cổ điển RTM tự động hoá 32 Bảng I.6 Sự khác VIM VIB 35 Bảng III.1 Độ thấm nhựa theo thời gian mẫu 59 Bảng III.2 Các tiêu học vật liệu gia cờng sợi thủy tinh 61 Bảng III.2 Các tiêu học vật liệu gia cờng sợi tre 65 danh mục video ảnh động FlashI.1: Bơm nhựa vào khuôn, 45 giây, trang 30 Flash 1.2 Hút nhựa vào khuôn chân không, 25 giây, trang 40 Video: Hút nhựa theo phơng pháp VIB, phút, Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 trang 59 -7- danh mục hình vẽ đồ thị Tên hình vẽ, đồ thị Trang Hình I.1 Thiết bị Megaject RTM Pro Megaject V PlastechTM Machinery 26 Hình I.2 Khuôn RTM kích thớc lớn hệ thống nâng đỡ đợc tự động hoá 28 Hình I.3 Sơ đồ hệ thống bơm nhựa vào khuôn tiêu biểu 30 Hình I.4 Các sản phẩm tiêu biểu đợc chế tạo theo phơng pháp RTM 33 Hình I.5 Bộ gá cho khuôn hút nhựa chân không 36 Hình I.6 Sơ đồ khuôn cho phơng pháp hút nhựa chân không 39 Hình I.7 Sơ đồ hút nhựa chân không 40 Hình I.8 Sơ đồ khuôn cho phơng pháp tạo hình túi chân không 41 Hình I.9 Sơ đồ bố trí hệ thống dẫn nhựa hút chân không 45 Hình I.10 Sơ đồ bố trí đờng dẫn nhựa theo hình xơng cá 45 Hình I.11 Chế tạo tàu thuỷ theo phơng pháp hút nhựa chân không Cty MaxiJena (Slovenia) theo quy tr×nh cđa Cty PolyWorx H×nh I.12 Các sản phẩm đợc chế tạo theo phơng pháp hút nhựa vào khuôn 47 Hình I.13 Các sản phẩm chế tạo theo phơng pháp tạo hình túi CK 48 Hình II.1 Sơ đồ hệ thống hút chân không 51 Hình II.2 Các thiết bị thử nghiệm tính chất học 54 Hình III.1 Các chi tiết khuôn RTM VIM 55 Hình III.2 Hút nhựa vào khuôn theo phơng án 57 Hình III.3 Mẫu VIM theo phơng án khác 57 Hình III.5 Hút nhựa theo phơng pháp (không có lớp dẫn nhựa) 59 Hình III.6 Hút nhựa theo phơng pháp VIB 60 Hình III §é bỊn kÐo, nÐn, n cđa vËt liƯu 62 Hình III Mô đun đàn hồi kéo, nén, uốn vật liệu 62 Hình III Độ bền va đập vật liệu 63 Hình III 10 ảnh chụp mặt cắt ngang vật liệu Hình III 11 Độ bỊn kÐo, nÐn, n cđa vËt liƯu gia cêng b»ng sợi tre66 64 Hình III 12 Mô đun kéo, nén, n cđa vËt liƯu gia cêng b»ng sỵi tre 66 Hình III.13 Độ bền va đập vật liệu gia cờng sợi tre 66 Hình III 14 ảnh chụp mặt cắt vật liệu gia cờng sợi tre 67 Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 48 66 -8- Mở ĐầU Thời gian gần thuật ngữ "vật liệu compozit" không xa lạ ngời tiêu dùng nớc, nhng với nhà khoa học đà đợc biết đến sớm nhiều Vật liệu compozit nhờ tính vợt trội nh nhẹ, bền, dễ gia công, có tính chuyên dụng cao, mà dần chiếm lĩnh thị trờng đợc ứng dụng rộng r·i thay thÕ cho nh÷ng vËt liƯu trun thèng Sau 30 năm tồn phát triển, ngành công nghiệp sản xuất vật liệu compozit nớc đà phát triển nhanh tổng khối lợng sản phẩm tiêu thụ năm nh chủng lọai vật liệu công nghệ chế tạo Từ sản phẩm ban đầu đợc sản xuất phơng pháp thô sơ lăn ép tay, đến thị trờng đà xuất sản phẩm với công nghệ sản xuất cao cấp nh lọai vật liệu ép nóng khuôn với nguyên liệu đầu đợc chuẩn bị sẵn nh BMC, SMC, vật liệu sản xuất theo phơng pháp quấn sợi, profile dài vô tận đợc sản xuất theo phơng pháp đúc kéo Với việc đầu t thiết bị sản xuất nh máy đúc kéo, máy trộn BMC, máy chế tạo bán thành phẩm SMC, máy quấn sợi chiều dài m, Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme, trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội sở tiên phong việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất vật liệu compozit Trên đà phát triển công nghệ đó, Trung tâm đà đầu t thêm dây chuyền thiết bị đại hệ thống sản xuất vật liệu compozit phơng pháp bơm nhựa vào khuôn (RTM - Resin Transfer Molding) hoạt động riêng biệt với trợ giúp thiết bị hút chân không Để thiết bị hoạt động đạt hiệu cao nhất, cần phải có đầu t chiều sâu vào việc nghiên cứu phát huy tính chúng để tìm quy trình hoàn thiện nhÊt viƯc chÕ t¹o vËt liƯu polyme Ph¹m Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007 -9- compozit Đề tài luận văn: "Tính chất học vật liệu compozit sở nhựa PEKN gia cờng sợi thuỷ tinh mat tre chế tạo theo phơng pháp RTM hút chân không" bớc khởi đầu cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ đại Đề tài gồm nội dung chính: - Nghiên cứu thiết kế khuôn thử nghiệm cho phơng pháp chế tạo vật liệu polyme compozit RTM hút chân không - Chế tạo thử mẫu sản phẩm theo phơng pháp RTM hút chân không thông dụng sở nhựa polyeste không no gia cờng sợi thủy tinh - Khảo sát tính chất mẫu chế tạo đợc - ứng dụng phơng pháp để chế tạo vật liệu compozit sở nựa polyeste không no gia cờng sợi tre - Khảo sát tính chất mẫu gia cờng sợi tre Phạm Gia Huân - CNVL Polyme 2005-2007