Nghiên cứu độ bền kéo của hỗn hợp Poly (Butylene Terephthalate) và Etylen-Vinyl Axetat

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN KÉO CỦA HỖN HỢP POLY(BUTYLENE TEREPHTHALATE) VÀ ETYLEN-VINYL AXETAT S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2022 - 99 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN TRẦN NHƯ NGỌC S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2022 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 ETYLEN-VINYL AXETAT SV2022-99 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơ khí Chế tạo máy SV thực hiện: - Nguyễn Trần Như Ngọc Nam, Nữ: Nữ - Âu Quang Mỹ Nam, Nữ: Nam - Trần Tường Vi Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 181040A, Cơ khí Chế tạo máy Năm thứ: Ngành học: Kĩ thuật Công nghiệp Người hướng dẫn: PGS TS Phạm Thị Hồng Nga TP Hồ Chí Minh, 6/2022 Số năm đào tạo:4 MỤC LỤC Danh mục bảng biểu Danh mục sơ đồ hình vẽ Danh mục từ viết tắt .3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1.2 Lý chọn đề tài 11 1.3 Mục tiêu đề tài 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu 11 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Ngành công nghiệp nhựa 12 2.2 Giới thiệu nhựa PBT nhựa EVA 13 2.2.1 Tổng quan nhựa PBT 13 2.2.2 Tổng quan nhựa EVA .15 2.3 Vật liệu trộn hợp Polymer 17 2.3.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính vật liệu trộn hợp Polyme 18 2.3.2 Phân loại vật liệu trộn hợp Polyme 18 2.3.3 Phương pháp xác định tương hợp vật liệu trộn hợp polyme 19 2.3.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu trộn hợp Polyme 21 2.3.5 Các phương pháp chế tạo vật liệu trộn hợp polymer .22 2.3.6 Ưu điểm ứng dụng vật liệu trộn hợp polyme .23 2.3.7 Hỗn hợp PBT/EVA blend 24 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM 26 3.1 Các tỷ lệ hỗn hợp nhựa sử dụng thí nghiệm .26 3.2 Máy ép phun sử dụng ép mẫu 26 3.3 Chuẩn bị cho ép thử mẫu 27 3.3.1 Chuẩn bị vật liệu 27 3.4 Quy trình ép sản phẩm .28 3.5 Đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 29 3.6 Đo độ bền va đập theo tiêu chuẩn ASTM D256 .33 3.7 Quan sát tổ chức tế vi 35 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .37 4.1 Kết kiểm tra độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 .37 4.1.1 Kết kiểm tra mẫu PBT (100%PBT) 37 4.1.2 Kết kiểm tra mẫu 5EVA (95%PBT/5%EVA) 38 4.1.3 Kết kiểm tra mẫu 10EVA (90%PBT/10%EVA) 40 4.1.4 Kết kiểm tra mẫu 15EVA (85%PBT/15%EVA) 42 4.1.5 Kết kiểm tra mẫu 20EVA (80%PBT/20%EVA) 43 4.1.6 Kết kiểm tra mẫu 25EVA (75%PBT/25%EVA) 45 4.2 Kết đo độ bền va đập Izod theo tiêu chuẩn ASTM D256 48 4.3 Kết nghiên cứu tổ chức tế vi 51 4.4 Kết luận .52 CHƯƠNG 5: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM .53 5.1 Kết phân tích độ bền kéo 53 5.2 Kết phân tích độ bền va đập .55 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 6.1 Tổng kết .58 6.2 Hướng phát triển 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC .61 Danh mục bảng biểu Bảng 3.1: Tỷ lệ hỗn hợp nhựa sử dụng để thí nghiệm (%) Bảng 3.2: Tỷ lệ khối lượng nhựa PBT/EVA Bảng 3.3: Bảng thông số thực kéo Bảng 4.1: Kết đo độ bền kéo mẫu PBT Bảng 4.2: Kết đo độ bền kéo mẫu 5EVA Bảng 4.3: Kết đo độ bền kéo mẫu 10EVA Bảng 4.4: Kết đo độ bền kéo mẫu 15EVA Bảng 4.5: Kết đo độ bền kéo mẫu 20EVA Bảng 4.6: Kết đo độ bền kéo mẫu 25EVA Bảng 4.7: Kết đo độ bền va đập Notched Izod tất mẫu Bảng 5.1: Kết độ bền kéo trung bình mẫu theo hàm lượng EVA Bảng 5.2: Tổng hợp số liệu thực nghiệm nhóm mẫu Bảng 5.3: Giá trị độ dai va đập có rãnh V trung bình theo hàm lượng EVA Bảng 5.4: Các giá trị cần thiết để tính tốn hồi quy Danh mục sơ đồ hình vẽ Hình 2.1: Số kg nhựa tiêu thụ đầu người từ năm 2010-2015 Hình 2.2: Cơng thức phân tử hình dạng thực tế hạt nhựa PBT Hình 2.3: Cơng thức phân tử hình dạng thực tế hạt nhựa EVA Hình 3.1: Máy ép phun nhựa SW-120B Hình 3.2: Bao nhựa PBT (trái), EVA(phải) Hình 3.3: Tấm khn để ép mẫu Hình 3.4: Buồng sấy nhựa Hình 3.5: Gá khn hồn chỉnh lên máy ép phun Hình 3.6: Hình ảnh sản phẩm sau ép thử Hình 3.7: Kích thước mẫu đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 Hình 3.8: Mẫu chuẩn bị để kiểm tra độ bền kéo Hình 3.9: Máy độ bền kéo Testometric Hình 3.10: Gá mẫu lên máy đo độ bền kéo Hình 3.11: Mẫu sau đo bị kéo đứt Hình 3.12: Hình ảnh mẫu trước sau đo độ bền kéo Hình 3.13: Kích thước mẫu đo độ bền va đập theo tiêu chuẩn ASTM D256 Hình 3.14: Hình ảnh thực tế mẫu trước đo độ bền va đập Hình 3.15: Máy đo độ bền va đập Tinius Olsen IT504 Hình 3.16: Gá mẫu lên máy đo độ bền va đập Hình 3.17: Mẫu trước sau đo độ bền va đập Hình 4.18: Máy Hitachi SU 8010 Hình 4.1: Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu PBT Hình 4.2: Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu 5EVA Hình 4.3: Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu 10EVA Hình 4.4: Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu 15EVA Hình 4.5: Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu 20EVA Hình 4.6: Biểu đồ ứng suất-biến dạng mẫu 25EVA Hình 4.7: Độ bền kéo trung bình mẫu Hình 4.8: Biểu đồ độ bền va đập trung bình mẫu Hình 4.9: Biểu đồ độ bền va đập trung bình mẫu [10] Hình 4.10: Tổ chức tế vi hỗn hợp PBT/EVA Hình 5.1: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền kéo phần mềm Excel Hình 5.2: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền va đập phần mềm Excel Danh mục từ viết tắt ABS: Acrylonitrile butadiene styrene ASTM: American Society for Testing and Materials APP: Amoni polyphosphat DMTA: Dynamic mechanical thermal analysis EVA: Etylen-vinyl axetat HDPE: High Density Polyethylene ISO: International Organization for Standardization LDPE: Low Density Polyethylene PA6: Nylon PBT: Polybutylene terephthalate PET: Polyetylen terephtalate PEVA: Poly (etylen-vinyl axetat) PTFE: Teflon PP: Polypropylene PPE: Polyphenylene Ether SEM: Scanning electron microscope VA: Vinyl axetat 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) Etylen-vinyl axetat - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Trần Như Ngọc - Lớp: 181040A Mã số SV: 18104035 Khoa: Cơ khí Chế tạo máy - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Âu Quang Mỹ 19143287 19143287 CKM Trần Tường Vi 20143217 20143CLA1 CLC - Người hướng dẫn: PSG TS Phạm Thị Hồng Nga Mục tiêu đề tài: - Tạo mẫu đo tính hỗn hợp nhựa PBT/EVA - Đo tính phân tích tổ chức tế vi - Phân tích, nghiên cứu để tìm tỉ lệ EVA hỗn hợp PBT/EVA tối ưu phù hợp với yêu cầu tính sản phẩm thực tế Tính sáng tạo: Mới mẻ nghiên cứu lĩnh vực polyme blend, tạo blend có tính ưu việt cao lĩnh vực kĩ thuật, sáng tạo việc kết hợp loại nhựa đặc trưng, sử dụng nhiều kĩ thuật dân dụng, từ tìm hỗn hợp tối ưu thông qua việc pha trộn tỉ lệ, giúp phát triển ngành nhựa khoa học kĩ thuật Kết nghiên cứu: Qua q trình nghiên cứu, tìm hiểu phân tích kết thí nghiệm từ hỗn hợp polyme PBT/EVA Từ kết cho thấy rằng: khản tương hợp PBT EVA Bên cạnh tăng hàm lượng EVA hỗn hợp độ bền kéo giảm Ngượi lại, độ bền va đập tăng hàm lượng EVA độ bền va đập lại tăng lên Cũng qua trình nghiên cứu tỷ lệ trộn hợp polyme cho thấy tầm quan trọng việc nghiên cứu xác định tính vật liệu Điều giúp ích cho việc ứng dụng loại vật liệu cho sản phẩm phù hợp sau Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Có thành nghiên cứu kết mong muốn tiền đề cho nghiên cứu sau Bên cạnh nguồn động lực cho hệ trẻ nối bước để phát triển ngành khoa học đất nước Song song với đó, việc nghiên cứu vật liệu trộn hợp giúp tìm vật liệu phù hợp ứng để ứng dụng vào 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): Ngày tháng 06 năm 2022 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 06 năm 2022 Người hướng dẫn (kí, họ tên) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1.1 Với phát triển không ngừng lĩnh vực vật liệu ngày có nhiều vật liệu tìm Bên cạnh đó, việc pha trộn vật liệu để tạo hỗn hợp vật liệu theo tỷ lệ định nhằm tạo vật liệu tối ưu ý đến Dựa nghiên cứu nhựa PBT nhựa EVA nghiên cứu hỗn hợp chúng Một số nghiên cứu cụ thể: Nghiên cứu Roberto Scaffaro, Francesco Paolo La Mantia, nghiên cứu Seon-Jun Kim, Bong-Sub Shin, Jeong-Lag Hong, Won-Jei Cho, Chang-Sik Ha, nghiên cứu Roberto Scaffaro, Francesco P La Mantia, Claudia Castronovo, nghiên cứu Cong Meng and Jin-ping Qu… Qua nghiên cứu cho thấy việc chọn nhựa EVA cho mục đích cải thiện tính nhựa PBT có hiệu Nội dung số nghiên cứu có liên qua đến đề tài:  Ignaczak, Sobolewski, El Fray[1] Hỗn hợp copolyester tổng hợp ngẫu nhiên, poly (butylene terephthalate-r-butylene linoleate) (PBT – DLA), có chứa thành phần dựa sinh học, tương hợp hiệu với hỗn hợp poly (butylene terephthalate) (PP / PBT) Một chất đồng trùng hợp Triblock hóa dầu thương mại, poly (styrene-b-ethylene / butylene-b-styrene) (SEBS) sử dụng Cấu trúc hóa học phân bố khối PBT – DLA xác định cách sử dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân sắc ký thấm gel Hỗn hợp PP / PBT với tỷ lệ khối lượng khác chuẩn bị thông qua đùn trục vít đơi với 5% trọng lượng chất tương hợp Phân tích nhiệt trọng lượng, đo nhiệt lượng quét vi sai phân tích học động học sử dụng để đánh giá thay đổi cấu trúc pha hỗn hợp PP / PBT Thử nghiệm độ bền kéo tĩnh cho thấy cải thiện rõ rệt độ giãn dài đứt, tương ứng ~ 18% ~ 21% PBT – DLA SEBS Hình thái hỗn hợp PP / PBT tương thích với chất đồng trùng hợp PBT – DLA cho thấy hoạt động chất điều chỉnh pha, ưu tiên đặt giao diện Bằng cách sử dụng polycondensation monome từ nguồn tài nguyên tái tạo, thu chất đồng trùng hợp sửa đổi hiệu khả trộn lẫn hỗn hợp, cung cấp giải pháp thay cho chất tương hợp styrene hóa dầu giống cao su sử dụng rộng rãi