Đồ án tốt nghiệp Công nghệ chế tạo máy: Nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp Low-Density Polyethylene

PBT và PA6 cũng là hai loại nhựa kỹ thuật phổ biến, được sử dụng rộng rãi trongnhiều ngành công nghiệp nhờ các đặc tính vượt trội như độ bền cao, khả năng chịu nhiệt, vàkháng hóa chất.PB

GIỚI THIỆU

Lý do chọn đề tài

LDPE là một loại nhựa phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm hàng ngày.LDPE có cấu trúc phân tử ít phân nhánh, khiến cho nó có mật độ thấp hơn so với các loại polyethylene khác LDPE rất mềm và dẻo, dễ uốn cong mà không bị gãy LDPE có khả năng chịu nhiệt tốt, thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ cao Nhựa LDPE thường dùng làm túi mua sắm, túi đựng thực phẩm Màng bọc thực phẩm, màng đóng gói.Chai lọ đựng mỹ phẩm, bao bì thực phẩm Một số dụng cụ y tế dùng một lần.

Tác động môi trường của rác LDPE không dễ phân hủy trong môi trường tự nhiên, mất hàng trăm năm để phân rã.LDPE là một trong những loại nhựa phổ biến nhất được tìm thấy trong rác thải đại dương Các mảnh nhựa LDPE có thể bị nuốt bởi động vật biển, gây hại cho hệ tiêu hóa và có thể dẫn đến tử vong.

PBT và PA6 cũng là hai loại nhựa kỹ thuật phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ các đặc tính vượt trội như độ bền cao, khả năng chịu nhiệt, và kháng hóa chất.PBT là một loại polyester nhiệt dẻo, có tính ổn định nhiệt và hóa học tốt, thường được sử dụng trong sản xuất linh kiện điện tử, ô tô, và các sản phẩm kỹ thuật khác.PA6 còn được biết đến với tên gọi Nylon 6, là một loại polyamide có độ bền cơ học cao, khả năng chống mài mòn tốt, và kháng hóa chất Nó thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận cơ khí, hàng dệt, và các sản phẩm tiêu dùng.

Nhựa PBT và PA6 có nhiều ứng dụng hữu ích trong công nghiệp và đời sống, nhưng việc quản lý rác thải từ các loại nhựa này cần được chú trọng để bảo vệ môi trường Cần có những biện pháp hiệu quả để giảm thiểu rác thải nhựa, thúc đẩy tái chế, và tìm kiếm các giải pháp thay thế bền vững hơn Để giải quyết vấn đề rác thải từ LDPE thì việc tái tạo nhựa LDPE là một điều vô cùng cần thiết Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu cách tái tạo nhựa LDPE bằng phương pháp trộn hỗn hợp 3 loại nhựa LDPE/PBT/PA6 để cho ra 1 hỗn hợp với cơ tính vượt trội và cùng chúng tôi tìm hiểu qua hết bài nghiên cứu này.

Tính cấp thiết của đề tài

LDPE đã được sử dụng phổ biến do đặc tính linh hoạt và hữu ích của nó Những đặc điểm này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng nhựa vào hầu hết các thị trường công nghiệp, nông nghiệp hoặc nội địa Mỗi năm, ước tính có khoảng 500 tỷ đến 1 nghìn tỷ túi nhựa được tiêu thụ trên toàn thế giới Tại Nhật Bản, tỷ lệ chất thải nhựa đô thị, tính theo một phần chất thải rắn đô thị (MSW), được chôn lấp vào đầu những năm 1980 được ước tính là45%, đốt là 50% và 5% còn lại được phân loại và xử lý tái chế (Viện Quản lý Chất thảiNhựa, 1985) Ở Mỹ, hơn 15% tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt được đốt vào năm 1990;chỉ có khoảng 1% nhựa sau tiêu dùng được tái chế Do việc sử dụng nhựa ngày càng tăng nên vấn đề tái chế các vật liệu này sau tiêu dùng đã trở thành vấn đề then chốt vì lý do kinh tế và môi trường Với việc sử dụng quá nhiều nhựa, áp lực ngày càng tăng lên khả năng xử lý chất thải nhựa, nhu cầu về nhựa phân hủy sinh học và phân hủy sinh học chất thải nhựa đã trở nên quan trọng đáng kể trong vài năm qua Theo ước tính gần đây của Ban Kiểm soát Ô nhiễm Trung ương, New Delhi, Ấn Độ, chỉ riêng Ấn Độ mỗi năm có 8 triệu tấn sản phẩm nhựa được tiêu thụ Một nghiên cứu về việc tạo ra rác thải nhựa ở 60 thành phố lớn của Ấn Độ cho thấy có khoảng 15.340 tấn rác thải nhựa/ngày được tạo ra trong nước Độ trong suốt hợp lý của màng mỏng, không có mùi và độc tính, độ dẻo tốt hơn, độ thấm hơi nước thấp và khả năng bịt kín nhiệt cũng là những đặc thù của LDPE Nó được sử dụng cho các ứng dụng đóng gói, làm khay và túi nhựa đựng thực phẩm và các mặt hàng phi thực phẩm Nó cũng được sử dụng làm lớp phủ bảo vệ trên giấy, dệt may và các loại nhựa khác Tuy nhiên, LDPE hầu như không bị phân hủy sau khi thải bỏ, gây ô nhiễm môi trường và làm xáo trộn hệ sinh thái Ổn định với tính chất trơ của nó, một tấm polyetylen được giữ trong đất ẩm trong thời gian 12 năm cho thấy không có bằng chứng nào về việc giảm trọng lượng Trong nghiên cứu khác, người ta chỉ quan sát thấy sự phân hủy một phần của màng polyetylen sau thời gian ủ dài 32 năm trong đất Nó cũng đặt ra mối đe dọa sinh thái ngày càng tăng đối với đời sống hoang dã trên cạn và dưới biển Có những báo cáo cho rằng polyetylen gây tắc nghẽn trong ruột của cá, chim và động vật có vú ở biển Ngoài ra, việc vướng vào hoặc ăn phải chất thải này đã gây nguy hiểm cho hàng trăm loài khác nhau Mức độ chất thải LDPE ngày càng tăng, khả năng chôn lấp giảm và tốc độ phân hủy LDPE trong môi trường rất chậm đã khiến xu hướng nghiên cứu giảm lượng chất thải.

Việc giảm thiểu rác thải nhựa LDPE đang trở nên cực kỳ khẩn cấp do những tác động nghiêm trọng của nó đối với môi trường và sức khỏe con người

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài “ Nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp low-density polyethylene với polybutylene terephthalate/ polyamide 6” tập trung nghiên cứu về cơ tính và cấu trúc vi mô của các mẫu thử hỗn hợp LDPE với PBT/PA6.

 Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu này mang lại giá trị quan trọng trong việc cung cấp tài liệu tham khảo và nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo, không chỉ trong nước mà còn trên này giúp sinh viên nâng cao khả năng giải quyết vấn đề, kỹ năng tìm kiếm tài liệu và kỹ năng viết bài báo khoa học.

Mục tiêu của đề tài

Mục Đích của Nghiên Cứu về Sự Ảnh Hưởng của PBT/PA6 đến Cơ Tính của Hỗn Hợp LDPE/PBT/PA6

 Tạo ra loại composite mới: Nghiên cứu nhằm phát triển một loại composite mới có các đặc tính cơ tính vượt trội, đặc biệt là tăng cường độ dai va đập so với polymer LDPE nguyên chất.

 Tìm ra tỷ lệ tối ưu: Xác định tỷ lệ các thành phần trong hỗn hợp để đạt được các đặc tính tối ưu nhất, từ đó có thể ứng dụng vào các sản phẩm thực tế trong đời sống.

 Nghiên cứu về sự tương hợp: Khám phá sự tương hợp giữa các thành phần trong hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 nhằm hiểu rõ hơn về tính chất và khả năng ứng dụng của nó.

Nhiệm vụ của nghiên cứu

Những nhiệm vụ của đề tài nghiên cứu:

 Trộn LDPE vào 50PBT/50PA6 theo những tỷ lệ đã quy định và ép phun mẫu thử

 Đo độ bền kéo, độ dai va đập, độ bền uốn, chụp tổ chức tế vi của hỗn hợp.

 Phân tích, đưa ra lý giải về lý do dẫn đến sự thay đổi trong kết quả đo được.

 Quy hoạch thực nghiệm tìm ra phương trình thực nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của PBT/PA6 trong hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 với các tiêu chí về cơ tính.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu về độ bền kéo, độ bền uốn, độ dai va đập, tổ chức tế vi của hỗn hợp LDPE/PBT/PA6.

 Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các mẫu sau quá trình ép khi nhiệt độ khuôn cố định, khảo sát cơ tính trên máy đo của các mẫu từ tỷ lệ 0%PBT/PA6 đến30%PBT/PA6 và 100%PBT/PA6.

Phương pháp nghiên cứu

Một số phương pháp được sử dụng:

 Phương pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết.

 Phương pháp phân loại, hệ thống hóa lý thuyết.

 Phương pháp quan sát khoa học.

 Phương pháp thực nghiệm khoa học.

TỔNG QUAN

Tổng quan về ngành công nghiệp nhựa

Ngành công nghiệp nhựa là một trong những ngành công nghiệp quan trọng và đa dạng nhất trên toàn cầu, bao gồm nhiều lĩnh vực và ứng dụng khác nhau Bắt đầu từ đầu thế kỷ 20 với sự xuất hiện của các loại nhựa tổng hợp như Bakelite (1907) và sau đó là Polyethylene (1933), ngành công nghiệp nhựa đã phát triển mạnh mẽ Suốt thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21, ngành công nghiệp nhựa đã có sự tăng trưởng nhanh chóng nhờ vào sự phát triển của nhiều ứng dụng khác nhau trong đóng gói, xây dựng, ô tô, y tế và điện tử.

Các loại nhựa chính bao gồm Polyethylene như LDPE và HDPE, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất túi nhựa, ống nhựa và đóng gói sản phẩm Polypropylene được sử dụng trong sản xuất bao bì thực phẩm, linh kiện ô tô và các sản phẩm y tế Polyvinyl Chloride (PVC) được ứng dụng trong ngành xây dựng (ống, cửa sổ, sàn nhà) và sản xuất các sản phẩm y tế Polystyrene được sử dụng trong sản xuất bao bì thực phẩm, đồ chơi và các sản phẩm tiêu dùng khác Polyethylene Terephthalate (PET) thường được sử dụng trong sản xuất chai nhựa và bao bì thực phẩm như túi nhựa, màng bọc thực phẩm và chai lọ.

Tuy nhiên, nhựa cũng gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là trong việc sản sinh rác thải nhựa không phân hủy sinh học, dẫn đến tích tụ lâu dài và ảnh hưởng đến động vật biển và con người thông qua chuỗi thức ăn Hiện nay, có xu hướng nâng cao tỷ lệ tái chế nhựa để giảm thiểu rác thải, phát triển các loại nhựa có nguồn gốc từ thực vật và có khả năng phân hủy sinh học Các chính phủ và tổ chức cũng đặt nặng việc giảm thiểu sử dụng nhựa một lần.

Thách thức hiện nay là quản lý hiệu quả rác thải nhựa, phát triển công nghệ tái chế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nghiên cứu các vật liệu thay thế Việc mở rộng thị trường nhựa sinh học và cải thiện quy trình sản xuất và tái chế cũng là những hướng đi quan trọng để giảm thiểu tác động của ngành công nghiệp nhựa đến môi trường.

Hình 2 1:Biểu đồ trên cho thấy sản lượng nhựa toàn cầu qua các năm từ 2010 đến 2022

Biểu đồ trên cho thấy sản lượng nhựa toàn cầu qua các năm từ 2010 đến 2022 Dưới đây là một số điểm chính:

Tăng trưởng ổn định: Sản lượng nhựa toàn cầu đã tăng liên tục từ năm 2010 đến năm 2022.

Mốc quan trọng: Năm 2010, sản lượng nhựa toàn cầu là khoảng 270 triệu tấn, và đến năm 2022, con số này đã tăng lên khoảng 390 triệu tấn. Điều này thể hiện sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp nhựa và cũng nhấn mạnh tính cấp bách của việc tìm kiếm các giải pháp bền vững để giảm thiểu tác động môi trường từ nhựa

2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Việc kết hợp nhựa LDPE với PBT và PA6 đóng vai trò quan trọng trong phát triển các vật liệu nhựa đa chức năng với các tính chất đặc biệt LDPE có đặc tính linh hoạt và độ dẻo cao, trong khi PBT và PA6 thường có độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt tốt Sự kết hợp giữa các loại nhựa này không chỉ cải thiện tính chất tổng hợp của vật liệu mà còn mở rộng ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Phương pháp trộn cơ học là phổ biến và được ưa chuộng để đảm bảo sự đồng đều trong việc phân bố các thành phần và phụ gia trong quá trình sản xuất Bên cạnh đó, việc thêm các chất phụ gia như chất làm mềm, chất tạo màu và chất chống oxy hóa giúp tối ưu hóa tính chất của vật liệu sau khi trộn LDPE có tính linh hoạt và độ dẻo, độ bền kéo thấp (khoảng 10 - 30 MPa) PBT có độ bền kéo cao hơn LDPE (từ 50 đến 70 MPa), độ cứng cao và khả năng chịu va đập tốt PA6 có độ bền kéo rất cao (từ 50 đến 80 MPa), độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt và hấp thụ nước tốt LDPE thường có khả năng chịu nhiệt ở mức từ 70- 80°C PBT chịu nhiệt tốt ở nhiệt độ cao, thường từ 150-200°C PA6 có khả năng chịu nhiệt tốt và thường có thể làm việc ở nhiệt độ từ 150-200°C.

Vật liệu kết hợp từ LDPE, PBT và PA6 có thể được áp dụng rộng rãi trong sản xuất bao bì, sản phẩm điện tử, dụng cụ y tế và nhiều ứng dụng công nghiệp khác Trong ngành công nghiệp ô tô, tính chất chống va đập và khả năng chịu nhiệt của vật liệu này đặc biệt phù hợp cho việc sản xuất các linh kiện nội thất và ngoại thất xe hơi.

Tóm lại, việc nghiên cứu và phát triển vật liệu từ việc kết hợp LDPE, PBT và PA6 không chỉ mang lại những tiến bộ về tính chất vật liệu mà còn hướng tới sự bền vững trong sử dụng nguyên liệu và giảm thiểu tác động đến môi trường.

Tổng quan về LDPE

Nhựa LDPE là một loại nhựa polyethylene có mật độ thấp Công thức hóa học của LDPE là (−CH2−CH2−)n, trong đó n là số lượng đơn vị monomer ethylene (C2H4) được nối với nhau để tạo thành mạch polymer dài và phân nhánh Điều này dẫn đến cấu trúc phân tử không đều, giúp cho LDPE có tính chất linh hoạt và dẻo dai.LDPE được tổng hợp từ ethylene, một hydrocarbon đơn giản, thông qua quá trình polymer hóa Quá trình này thường được thực hiện dưới áp suất và nhiệt độ cao, với sự có mặt của các chất xúc tác để tạo ra mạch polymer dài và có cấu trúc phân tử tương đối linh hoạt Đặc tính chính của LDPE bao gồm độ dẻo dai cao, tính linh hoạt, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống nước tốt.

 Thông số kĩ thuật nhựa LDPE

Bảng 2 1: Thông số kĩ thuật nhựa LDPE

Thuộc tính Giá trị thông thường Đơn vị

Mật độ 0.910 - 0.940 g/cm³ Điểm nóng chảy 105 - 115 °C Độ bền kéo 30 MPa Độ dãn dài tới đứt 200 - 700 % Độ cứng Shore 40 - 50 D

Hệ số co dãn 0.3 - 0.5 Điện trở bề mặt > 10ạ⁵ Ω

Tính chất điện tử Cách điện tốt

Tính chất hóa học Chịu được hầu hết các hóa chất

Tính chất thấm thấu Khả năng chống thấm nước tốt Độ bền với ánh sáng UV Không chịu được lâu dài

Tác động đến môi trường Tính tái chế cao

Tổng quan về nhựa PBT

Polybutylene Terephthalate (PBT) là một loại nhựa nhiệt dẻo trong họ polyester, nổi bật với nhiều đặc tính cơ học và nhiệt đặc biệt Được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng kỹ thuật, PBT được đánh giá cao về độ bền cơ học vượt trội, khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng chống ảnh hưởng của hóa chất.

 Đặc điểm chính của PBT

Polybutylene Terephthalate (PBT) có các tính chất vật lý và nhiệt như sau:

 Tính chất cơ lý: PBT có độ bền kéo cao, thường dao động từ 50 đến 70 MPa Nó cũng có độ cứng cao, giúp tăng khả năng chống va đập và mài mòn Khả năng dẻo dai và chịu lực tốt của PBT làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cơ học cao.

 Điểm nóng chảy: PBT có điểm nóng chảy khoảng 223°C.

 Khả năng chịu nhiệt: PBT có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao, thường trong khoảng 150-200°C.

 Ổn định nhiệt: PBT giữ được tính chất cơ học và kích thước ổn định ở nhiệt độ cao.

 Chống hóa chất: PBT có khả năng chống lại nhiều loại hóa chất, bao gồm các dung môi, dầu và mỡ.

 Khả năng chống ẩm: PBT có khả năng hấp thụ nước thấp, giúp duy trì tính chất cơ học trong môi trường ẩm.

 Cách điện: PBT có tính chất cách điện tốt, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng trong ngành điện và điện tử.

 Ngành điện và điện tử:PBT được sử dụng để sản xuất các bộ phận cách điện, vỏ thiết bị điện tử, đầu nối, và các linh kiện điện tử khác nhờ vào khả năng cách điện và chịu nhiệt tốt.

 Ngành ô tô:PBT được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận ô tô như vỏ đèn, bộ phận máy móc, và các linh kiện nội thất và ngoại thất nhờ vào độ bền cơ học và khả năng chống chịu môi trường.

 Ngành tiêu dùng và công nghiệp:PBT được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như đồ gia dụng, các thiết bị nhà bếp, và các sản phẩm công nghiệp khác.

 Ngành y tế:PBT cũng được sử dụng trong sản xuất các dụng cụ và thiết bị y tế nhờ vào tính chất cơ học và khả năng chống hóa chất.

 PBT có thể được gia công bằng nhiều phương pháp như ép phun, đúc nén, và đùn. Các chất phụ gia và chất gia cường như sợi thủy tinh thường được thêm vào để cải thiện tính chất cơ học và nhiệt của vật liệu.

 Nhựa PBT là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật bán kết tinh Nó có đặc tính và thành phần giống với polyethylene terephthalate Nó là một thành viên của họ

Bảng 2 2: Công thức hóa học nhựa PBT

Modun đàn hồi 2-3 GPa Độ cứng Rockwell M 70-90 Độ bền cách điện 15-30 kV/mm

PBT được điều chế bằng cách kết hợp axit terephthalic hoặc dimethyl terephthalate với 1,4 - butanediol hoặc chất xúc tác đặc biệt.

Hình 2 3: Cấu trúc phân tử của PBT và hình dạng thực tế hạt nhựa

 Bên cạnh những ưu điểm vượt trội thì PBT vẫn còn các khuyết điểm như:

 Khả năng chịu thuỷ phân thấp (nhạy cảm với nước ấm).

 Có thể bị biến dạng hoặc co ngót không đồng nhất.

 PBT không được gia cường chống va đập có khía kém.

 Nhiệt độ nóng chảy thấp (60 °C) so với các vật liệu tổng hợp khác.

2.5 Tổng quan về hỗn hợp PBT/PA6

Khi kết hợp PBT và PA6, hỗn hợp có thể kế thừa các đặc tính tốt của cả hai loại nhựa.

Ví dụ, có thể tăng tính linh hoạt và khả năng chịu va đập bằng cách kết hợp PA6 với độ bền và tính chất cơ lý của PBT.Hỗn hợp nhựa PBT/PA6 thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao, độ cứng và khả năng chịu nhiệt, như các linh kiện ô tô (ngoại thất và nội thất), thiết bị điện tử, dụng cụ y tế, và các sản phẩm gia dụng và công nghiệp khác.Việc trộn PBT và PA6 thường được thực hiện trong các máy trộn nhựa để đảm bảo sự phân bố đồng đều các thành phần và phụ gia, nhằm tối ưu hóa tính chất của vật liệu cuối cùng.Có thể thêm các chất phụ gia như chất làm mềm, chất tạo màu, chất chống oxy hóa để cải thiện tính chất của hỗn hợp nhựa sau khi trộn.

 Tính chất cơ học của PBT/PA6

Việc trộn Polybutylene Terephthalate và Polyamide 6 với nhau theo cùng tỷ lệ (50/50) có thể tạo ra một hỗn hợp nhựa có tính chất kết hợp từ cả hai loại nhựa này Dưới đây là tổng quan về việc trộn PBT và PA6, cũng như những đặc tính và ứng dụng tiềm năng của hỗn hợp này.

Hỗn hợp này có thể hưởng lợi từ độ bền kéo cao của PA6 và độ cứng của PBT, tạo ra một vật liệu có độ bền cơ học tổng hợp tốt.

Sự kết hợp giữa PBT và PA6 giúp tăng cường độ cứng và khả năng chịu uốn của hỗn hợp Điều này làm cho vật liệu phù hợp với các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu lực và độ bền cơ học cao.

Modulus đàn hồi, thường được gọi là modulus Young, biểu thị độ cứng hoặc độ cứng của vật liệu PBT có mô đun đàn hồi khá cao, thường nằm trong khoảng 2.5 - 3.0 GPa. Điều này cho thấy PBT có độ cứng và khả năng chịu lực cao.PA6 có mô đun đàn hồi thấp hơn một chút so với PBT, thường nằm trong khoảng 2.0 - 2.5 GPa PA6 có tính dẻo dai và khả năng chống va đập tốt hơn, nhưng độ cứng kém hơn so với PBT.Khi trộn PBT và PA6 theo tỷ lệ 50/50, mô đun đàn hồi của hỗn hợp này sẽ nằm giữa giá trị của hai thành phần.

Mô đun đàn hồi của hỗn hợp có thể được ước tính dựa trên mô đun của từng loại nhựa và tỷ lệ pha trộn của chúng Một công thức đơn giản để ước tính mô đun đàn hồi của hỗn hợp là:

 Emix:là mô đun đàn hồi của hỗn hợp.

 EPBT,EPA6: lần lượt là mô đun đàn hồi của PBT và PA6.

 fPBT,fPA6 : lần lượt là phần trăm khối lượng của PBT và PA6 trong hỗn hợp (ở đây là0.5 cho mỗi thành phần).

Khi trộn PBT và PA6 theo tỷ lệ 50/50, hỗn hợp sẽ có độ bền va đập nằm giữa độ bền va đập của từng loại nhựa, với xu hướng được cải thiện hơn so với PBT đơn thuần nhờ vào sự đóng góp của PA6 Một số nghiên cứu và thử nghiệm có thể cho thấy các giá trị thực tế khác nhau, nhưng một ước tính hợp lý cho độ bền va đập của hỗn hợp PBT/PA6 (50/50) sẽ nằm trong khoảng 4-8 kJ/m², tùy thuộc vào điều kiện và phương pháp gia công.

 Nhiệt độ biến dạng do nhiệt:

PBT có nhiệt độ biến dạng nhiệt cao, thường nằm trong khoảng 150-170°C PBT nổi bật với khả năng chịu nhiệt tốt và giữ được độ cứng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.PA6 có nhiệt độ biến dạng nhiệt thấp hơn so với PBT, thường nằm trong khoảng 70-110°C PA6 có tính linh hoạt và độ dẻo dai cao nhưng kém hơn về khả năng chịu nhiệt.Khi trộn PBT và PA6 theo tỷ lệ 50/50, HDT của hỗn hợp này sẽ là kết quả của sự kết hợp giữa hai thành phần Nhiệt độ biến dạng nhiệt của hỗn hợp thường nằm giữa các giá trị của hai loại nhựa đơn lẻ, với xu hướng được nâng cao nhờ vào PBT Một ước tính hợp lý cho nhiệt độ biến dạng nhiệt của hỗn hợp PBT/PA6 (50/50) là khoảng 110-130°C.

Công nghệ ép phun và máy ép phun

Công nghệ ép phun nhựa hiện nay đã trải qua nhiều tiến bộ so với các đời máy ép phun trước đây, đặc biệt là trong các lĩnh vực sau:

 Độ chính xác và độ phức tạp của chi tiết: Công nghệ CNC và các kỹ thuật gia công tiên tiến cho phép sản xuất các chi tiết nhựa với độ chính xác cao và hình dạng phức tạp, giúp cải thiện sự đồng nhất và hiệu quả của sản phẩm.

 Vật liệu và tính năng đa dạng: Sử dụng một loạt các vật liệu nhựa khác nhau từ nhựa tái sinh đến composite chịu nhiệt cao, mở ra nhiều ứng dụng đa dạng từ công nghiệp đến y tế và điện tử.

 Tính linh hoạt trong sản xuất: Hệ thống tự động hóa và điều khiển tự động được cải tiến, tăng cường năng suất và giảm thời gian chế tạo Máy ép phun nhựa hiện đại có khả năng thích ứng nhanh chóng với các yêu cầu sản xuất khác nhau.

 Tiết kiệm năng lượng và tài nguyên: Thiết bị và quy trình sản xuất được thiết kế để tiết kiệm năng lượng và nguyên liệu đầu vào, tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu lãng phí.

 Kiểm soát chất lượng: Công nghệ quản lý chất lượng và kiểm tra sản phẩm đã được cải tiến, đảm bảo sản phẩm đạt các tiêu chuẩn chất lượng cao thông qua hệ thống tự động hóa quy trình kiểm tra và phân tích.

Tóm lại, công nghệ ép phun nhựa ngày nay không chỉ cung cấp các sản phẩm nhựa chất lượng cao mà còn mang lại lợi ích to lớn về độ chính xác, tính linh hoạt, tiết kiệm năng lượng và tài nguyên, cùng với khả năng sản xuất đa dạng và có tính chất kỹ thuật cao.

Hình 3 2: Máy ép phun nhựa

 Hệ thống hỗ trợ ép phun gồm có 04 hệ thống chính:

Bộ phận dùng để liên kết các hệ thống khác nhau của máy ép nhựa.

 Hệ thống thủy lực (Hydraulic system):

Nơi tạo ra nguồn lực cho các hoạt động đóng, mở khuôn, lực kẹp, tạo lực cho chốt đẩy, tác động quay của trục vít và hoạt động trượt của lõi bề mặt.…

 Hệ thống điện (Electrical system):

Có chức năng cung cấp nguồn điện, để các moter hoạt động.

 Hệ thống làm nguội (Cooling system):

Làm nguội khuôn bằng nước hoặc dầu… để nhựa nguội, đông cứng thành hình dạng mong muốn, nhựa nguội và thành hình sau đó được đẩy ra khỏi khuôn.

 Hệ thống phun (press system):

Tác dụng làm nóng chảy vật liệu nhựa bằng tác động của nhiệt độ cao, giữ nhựa ở nhiệt độ hóa lỏng, nén nhựa và khử khí ở quá trình bơm nhựa vào khuôn.

Các phương pháp đánh giá cơ tính

Nghiên cứu này dùng 02 phương pháp để đánh giá cơ tính cho hỗn hợp PBT/PA6/LDPE như:

 Đo độ bền kéo: Đo độ bền kéo của một vật liệu, trước tiên cần tạo các mẫu thử nghiệm tuân thủ theo tiêu chuẩn được sử dụng Độ bền kéo có thể được hiểu đơn giản là khi một lực kéo tăng lên đến khi dạng sợi hay trụ của vật liệu bị gãy Ở giá trị kéo giới hạn cho sự đứt của vật liệu được ghi lại bởi ký hiệu σk Độ bền kéo được ứng dụng rất rộng rãi đối với các vật liệu thuộc các chuyên ngành như công nghệ chế tạo máy, cơ khí, khoa học vật liệu Độ bền kéo được tính dựa theo công thức:

P: lực kéo lớn nhất làm đứt mẫu (N)

F0: diện tích tiết diện chỗ đứt (mm 2 ) σk: giới hạn ứng suất

Hình 3 5: Nguyên lý hoạt động của máy đo độ bền kéo

 Đo độ dai va đập: thử nghiệm va đập được thực hiện nhằm xác định năng lượng hấp thụ từ vật liệu trong quá trình nứt vỡ Năng lượng hấp thụ này giúp xác định độ dai của vật liệu và là cơ sở để đánh giá quá trình biến đổi vật liệu theo nhiệt độ Kích thước mẫu của độ dai va đập theo phép đo được quy định như sau:

 Mẫu Charpy dùng kích thước mẫu 10x10x55 mm và khi thử phải ngàm 2 đầu mẫu trên máy.

 Mẫu Izod dùng mẫu kích thước 10x10x75 mm và khoét rãnh chữ V sâu 2 mm, cách một đầu 28mm và chìm tại đầu này trên máy. Độ dai va đập được xác định theo công thức sau:

Trong đó: A: là công để phá hỏng mẫu (kJ)

F: là diện tích mặt cắt ngang của mẫu tại chỗ xẻ rãnh V (m 2 )

Hình 3 6: Nguyên lý hoạt động của máy đo độ dai va đập

PHƯƠNG AN THI NGHIỆM

Chọn tỷ lệ phù hợp cho hỗn hợp nhựa LDPE/ PBT/PA6

Hạt nhựa PBT và PA6 được cung cấp bởi công ty nhựa Mẫu thí nghiệm bao gồm nhạt nhựa LDPE/ PBT/PA6 và được tiến hành trộn và theo tỉ lệ cho trong Bảng 4.1

Bảng 4 1 : Tỷ lệ hỗn hợp nhựa của từng mẫu thử

Chuẩn bị mẫu thử và khuôn ép

Nhà sản xuất: QAPCO IN QUATAR

Hình 4 3: Nhựa PA6 Chuẩn bị khuôn ép

Khuôn mẫu là loại khuôn hai tấm, trước khi gắn lên máy, được đánh bóng bằng giấy nhám từ 120 đến 2000 Mục đích của việc này là loại bỏ rỉ sét trên bề mặt khuôn để đảm bảo bề mặt sạch, không ảnh hưởng đến chất lượng mẫu thử Quá trình vệ sinh khuôn bao gồm ba bước chính: mài thô, mài trung gian và mài hoàn thiện, sử dụng các loại giấy nhám có số hạt ngày càng nhỏ để đạt được bề mặt mịn và sạch nhất trước khi sử dụng.

Bảng 4 2: Tỉ lệ khối lượng của PBT/PA6

Hình 4 7: Máy băm hạt và hạt nhựa 50PBT/50PA6 sau khi tạo hạt lần 1

 Tiếp tục tạo hạt LDPE/PBT/PA6 theo các tỷ lệ như bảng:

Bảng 4 3: Bảng tính toán khối lượng

Tên mẫu Tỷ lệ (%) Khối lượng (g)

LDPE PBT PA6 LDPE 50PBT/50PA6 Tổng

 Sau 4 lần tạo hạt chúng ta tiến hành ép thử các mẫu.

Hình 4 8: Sấy nhựa LDPE/PBT/PA6 ở nhiệt độ 110 độ C

Nhiệt độ đầu phun và nhiệt độ trục vít khi ép phun của từng loại mẫu thử được thể hiện trong bảng 4.4.

Hình 4 10: Nhiệt độ các vùng của máy ép

 Lắp khuôn vào máy và kiểm tra: Điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và thời gian ép phù hợp với loại nhựa và thiết kế của sản phẩm.Kiểm tra các thông số kỹ thuật và hiệu chỉnh máy ép nhựa để đảm bảo hoạt động ổn định.Kiểm tra hệ thống làm mát đảm bảo hệ thống làm mát hoạt động tốt để duy trì nhiệt độ khuôn ép ổn định kiểm tra các đường ống, bơm nước và chất làm mát để tránh sự cố trong quá trình ép.

Hình 4 12: Điều chỉnh thông số ép 4.4 Xác định độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638

 Các tiêu chuẩn thử kéo cho sản phẩm nhựa

Thí nghiệm nhằm kiểm tra tác động của PBT/PA6 đối với độ bền kéo của LDPE/PBT/PA6 theo tiêu chuẩn ASTM D 638 ASTM là viết tắt của "American Society for Testing and Materials", tổ chức tiêu chuẩn vật liệu và thử nghiệm của Hoa Kỳ Tổ chức này được thành lập từ năm 1898 và đặt ra các tiêu chuẩn thống nhất tự nguyện cho các nhà cung cấp, khách hàng và người tiêu dùng trên toàn thế giới ASTM có vai trò quan trọng như một tài liệu hướng dẫn cho chiến lược thương mại toàn cầu của các doanh nghiệp, giúp nâng cao khả năng cạnh tranh của chúng, bất kể kích cỡ của doanh nghiệp Mỗi năm, ASTM xuất bản sách tiêu chuẩn với 15 lĩnh vực chính để hỗ trợ các ngành công nghiệp khác nhau.

 Một số phương pháp thử kéo:

 ASTM-D638 - Phương pháp thử tiêu chuẩn đối với các đặc tính của nhựa.

 ASTM-D412 - Phương pháp tiêu chuẩn cho cao su lưu hóa và chất đàn hồi nhiệt dẻo.

 ASTMD882 - Phương pháp thử tiêu chuẩn cho tính chất kéo của tấm nhựa mỏng.

Hình 4 13: Kích thước mẫu thử đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638

Thiết bị được sử dụng trong phương pháp này là máy kéo vạn năng 20 kN AG-X plus Shimadzu với các thông tin máy như sau:

Bảng 4 4: Thông tin máy kéo vạn năng AG-X plus Shimadzu

Chức năng Đo độ bền kéo đứt, đo độ bền uốn, đo độ bền nén, đo độ kháng xé Đặc biệt Extensionmeter là camera (không tiếp xúc với mẫu) có độ phõn giải 1.8 àm

Tiêu chuẩn đánh giá ASTM D638, ASTM D412 ,ASTM D790, ASTM D695 …

Hình 4 14: Máy thử kéo nén vạn năng

Shimadzu AG-Xplus Series Hình 4 15: Mẫu được kẹp trên máy đo độ bền kéo

Bước 1 – Đo độ dày của các mẫu không cứng tương ứng với các yêu cầu về mặt số của thước vi kế.

Bước 2 – Đặt các mẫu vật vào hàm kẹp của máy thử nghiệm, cẩn thận căn thẳng hàng các trục dọc theo mẫu vật và các hàm kẹp.

Bước 3 – Thực hiện các phép đo tải và ghi nhận thu kết quả.

4.5 Xác định độ dai va đập theo tiêu chuẩn ASTM D256 đo ở môi trường có nhiệt độ 23 ± 2 °C, độ ẩm 50 ± 5 % Máy đo va đập Tinius Olsen IT504 được sử dụng để đo chỉ tiêu độ dai va đập.

Hình 4 17: Máy đo độ dai va đập Tinius Olsen IT504

Máy đo độ dai và đập có số hiệu IT504 của hãng Tinius Olsen – Mỹ đi kèm với bộ điều khiển số 104, được biết đến với khả năng tính toán nhanh chóng và chính xác, đáp ứng đa dạng nhu cầu thử nghiệm Năng lượng cơ bản cho va đập của máy là 2,82 J với chiều cao chuẩn là 610 mm và vận tốc tương ứng là 3,46 m/s Thiết kế khí động học của máy cho phép điều chỉnh chiều cao của búa, từ đó phù hợp với các yêu cầu kiểm tra va đập từ 2,75 J đến 2 J, với vận tốc từ 3,14 m/s đến 2,91 m/s Ngoài ra, năng lượng va đập có thể thay đổi dễ dàng lên đến 25 J bằng cách sử dụng các bộ tải trọng khác nhau cho búa Máy được thiết kế vững chắc, cùng với cấu trúc khí động học giúp đảm bảo độ chính xác của quá trình va đập và giảm thiểu các mất mát năng lượng do hiệu ứng gió.

Bảng 4 5: Thông số kỹ thuật của máy đo va đập Tinius Olsen IT504

Công suất Pendulum cơ bản 2.82 J

Công suất Pendulum với đòn thấp 2.75 ~ 2 J

 Phương pháp thử: Va đập Izod ở nhiệt độ thường.

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Gá mẫu vào ngàm kẹp sau đó kẹp chặt

Bước 3: Ghi nhận kết quả

Bước 4: Gỡ mẫu ra khỏi máy

Hình 4 18: Gá mẫu lên máy đo độ dai va đập Hình 4 19: Quá trình sau kiểm nghiệm độ dai va đập 4.6 Xác định độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790

Các bước tiến hành thí nghiệm:

 Bước 1: Gá mẫu vào vị trí bàn trượt.

 Bước 3: Ghi nhận kết quả

 Bước 4: Gỡ mẫu ra khỏi máy

4.7 Quan sát tổ chức tế vi

Quan sát tổ chức tế vi trên bề mặt đứt gãy của mẫu đo va đập sau quá trình đo.

Hình 4 23: Bề mặt của mẫu đo va đập sau quá trình đo

Thiết bị được sử dụng để quan sát tổ chức tế vi là kính hiển vi điện tử HITACHI TM4000Plus

Hình 4 24: Kính hiển vi điện tử HITACHI TM4000Plus

Thiết bị HITACHI TM4000Plus là một công cụ tiên tiến, tiện lợi và dễ sử dụng cho mọi người Nó có độ phân giải cao, độ tương phản tốt, cung cấp hình ảnh sắc nét với độ sâu tiêu cự lớn, cho phép phân tích nhanh chóng phân bố các nguyên tố và giảm thiểu thời gian chuẩn bị mẫu xuống mức tối thiểu.

 Độ phóng đại: 10x-100.000x (photographic magnification) và 25x-250.000x (monitor display magnification)

 Gia tốc điện áp: 5 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV

 Tín hiệu hình ảnh: Electron tán xạ ngược, Electron thứ cấp, Hỗn hợp (Electron tán xạ ngược + Electron thứ cấp)

 Sample stage traverse: X: 40 mm, Y: 35 mm

 Cỡ mẫu tối đa: 80 mm (đường kính), 50 mm (độ dày)

 Hệ thống phát tín hiệu: Máy dò BSE 4 đoạn có độ nhạy cao, Máy dò SE chân không độ nhạy cao (UVD)

 Bơm chân không: Bơm phân tử Turbo: 67 L/s×1 đơn vị, Bơm màng: 20 L/phút×1 đơn vị

Một số khả năng của HITACHI TM4000Plus:

 Hình ảnh có độ phân giải cao và độ phóng đại từ 25x đến 250.000x.

 Tối ưu hóa kết quả thông qua điều chỉnh dòng điện đầu dò và điện áp lên đến 20kV.

 Quan sát độ tương phản rõ ràng bằng máy dò Electron thứ cấp (SE) chuyên dụng.

 Xác định sự thay đổi thành phần trong mẫu vật bằng máy đo điện tử tán xạ ngược (BSE).

 Kiểm tra các mẫu lớn hoặc nhiều mẫu nhờ bàn và buồng lớn, có thể xử lý mẫu đường kính lên tới 80mm và chiều cao 50mm.

 Quan sát chi tiết cấu trúc hóa học với khả năng phân tích tia X (EDX), bao gồm lập bản đồ nhanh.

 Tự động hóa việc điều chỉnh kính hiển vi và phân tích dữ liệu với các tùy chọn thu nhận đa trường và phân tích hạt, cũng như phân tích pha tự động.

 Mở rộng khả năng phát hiện với các tính năng như STEM (Quét Điện tử Chuyển tiếp) hoặc Cathodoluminescence.

4.8 Xác định chỉ số nóng chảy MFI

Chúng tôi cũng thực hiện đo chỉ số nóng chảy MFI (Melt Flow Index) của hỗn hợp này để đánh giá tính chất nóng chảy của hạt nhựa Chỉ số nóng chảy MFI là một chỉ số quan trọng để xác định liệu hạt nhựa có đáp ứng các thông số kỹ thuật và yêu cầu sản xuất sản phẩm hay không Mỗi loại nhựa có tính chất nóng chảy khác nhau và mức độ MFI khác nhau.Sau đó thực hiện đo theo tiêu chuẩn ASTM D1238-20, và máy được sử dụng là LR-A001-A Trước khi tiến hành đo, chúng tôi luôn đảm bảo rằng môi trường đo ở nhiệt độ23±2 °C và độ ẩm tương đối từ 50% đến 5%, để đảm bảo sự chính xác và đồng nhất trong quá trình đo lường.

Bằng cách băm nhỏ các mẫu được sử dụng đo DSC ở từng tỷ lệ với trọng lượng khoảng 10g cho một tỷ lệ Thiết bị đo DSC được sử dụng là máy DSC 214 Polyma của hãng Netzsch.

Hình 4 26: Máy đo nhiệt lượng quét vi sai DSC 214 Polyma

DSC (Differential Scanning Calorimetry) là một phương pháp phân tích nhiệt, trong đó độ chênh lệch về nhiệt độ (∆T) giữa mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn luôn được duy trì bằng không Thay vì đo ∆T trực tiếp, phương pháp này xác định enthalpy của các quá trình bằng cách đo lượng nhiệt cần thiết để duy trì mẫu và mẫu chuẩn ở cùng một nhiệt độ Nhiệt độ này được thiết lập để quét qua một khoảng nhiệt độ với tốc độ tăng đều trước định.Thông qua việc đo lượng nhiệt này, chúng ta có thể xác định năng lượng của các quá trình phản ứng hoặc biến đổi bằng cách tính diện tích dưới đồ thị thu được

Thông số trong quá trình đo:

 Tốc độ gia nhiệt: 10 °C/min

 Thực hiện trong khí quyển N2

Ép mẫu thử

Hình 4 8: Sấy nhựa LDPE/PBT/PA6 ở nhiệt độ 110 độ C

Nhiệt độ đầu phun và nhiệt độ trục vít khi ép phun của từng loại mẫu thử được thể hiện trong bảng 4.4.

Hình 4 10: Nhiệt độ các vùng của máy ép

 Lắp khuôn vào máy và kiểm tra: Điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và thời gian ép phù hợp với loại nhựa và thiết kế của sản phẩm.Kiểm tra các thông số kỹ thuật và hiệu chỉnh máy ép nhựa để đảm bảo hoạt động ổn định.Kiểm tra hệ thống làm mát đảm bảo hệ thống làm mát hoạt động tốt để duy trì nhiệt độ khuôn ép ổn định kiểm tra các đường ống, bơm nước và chất làm mát để tránh sự cố trong quá trình ép.

Xác định độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638

 Các tiêu chuẩn thử kéo cho sản phẩm nhựa

Thí nghiệm nhằm kiểm tra tác động của PBT/PA6 đối với độ bền kéo của LDPE/PBT/PA6 theo tiêu chuẩn ASTM D 638 ASTM là viết tắt của "American Society for Testing and Materials", tổ chức tiêu chuẩn vật liệu và thử nghiệm của Hoa Kỳ Tổ chức này được thành lập từ năm 1898 và đặt ra các tiêu chuẩn thống nhất tự nguyện cho các nhà cung cấp, khách hàng và người tiêu dùng trên toàn thế giới ASTM có vai trò quan trọng như một tài liệu hướng dẫn cho chiến lược thương mại toàn cầu của các doanh nghiệp, giúp nâng cao khả năng cạnh tranh của chúng, bất kể kích cỡ của doanh nghiệp Mỗi năm, ASTM xuất bản sách tiêu chuẩn với 15 lĩnh vực chính để hỗ trợ các ngành công nghiệp khác nhau.

 Một số phương pháp thử kéo:

 ASTM-D638 - Phương pháp thử tiêu chuẩn đối với các đặc tính của nhựa.

 ASTM-D412 - Phương pháp tiêu chuẩn cho cao su lưu hóa và chất đàn hồi nhiệt dẻo.

 ASTMD882 - Phương pháp thử tiêu chuẩn cho tính chất kéo của tấm nhựa mỏng.

Hình 4 13: Kích thước mẫu thử đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638

Thiết bị được sử dụng trong phương pháp này là máy kéo vạn năng 20 kN AG-X plus Shimadzu với các thông tin máy như sau:

Bảng 4 4: Thông tin máy kéo vạn năng AG-X plus Shimadzu

Chức năng Đo độ bền kéo đứt, đo độ bền uốn, đo độ bền nén, đo độ kháng xé Đặc biệt Extensionmeter là camera (không tiếp xúc với mẫu) có độ phõn giải 1.8 àm

Tiêu chuẩn đánh giá ASTM D638, ASTM D412 ,ASTM D790, ASTM D695 …

Hình 4 14: Máy thử kéo nén vạn năng

Shimadzu AG-Xplus Series Hình 4 15: Mẫu được kẹp trên máy đo độ bền kéo

Bước 1 – Đo độ dày của các mẫu không cứng tương ứng với các yêu cầu về mặt số của thước vi kế.

Bước 2 – Đặt các mẫu vật vào hàm kẹp của máy thử nghiệm, cẩn thận căn thẳng hàng các trục dọc theo mẫu vật và các hàm kẹp.

Bước 3 – Thực hiện các phép đo tải và ghi nhận thu kết quả.

Xác định độ dai va đập theo tiêu chuẩn ASTM D256

đo ở môi trường có nhiệt độ 23 ± 2 °C, độ ẩm 50 ± 5 % Máy đo va đập Tinius Olsen IT504 được sử dụng để đo chỉ tiêu độ dai va đập.

Hình 4 17: Máy đo độ dai va đập Tinius Olsen IT504

Máy đo độ dai và đập có số hiệu IT504 của hãng Tinius Olsen – Mỹ đi kèm với bộ điều khiển số 104, được biết đến với khả năng tính toán nhanh chóng và chính xác, đáp ứng đa dạng nhu cầu thử nghiệm Năng lượng cơ bản cho va đập của máy là 2,82 J với chiều cao chuẩn là 610 mm và vận tốc tương ứng là 3,46 m/s Thiết kế khí động học của máy cho phép điều chỉnh chiều cao của búa, từ đó phù hợp với các yêu cầu kiểm tra va đập từ 2,75 J đến 2 J, với vận tốc từ 3,14 m/s đến 2,91 m/s Ngoài ra, năng lượng va đập có thể thay đổi dễ dàng lên đến 25 J bằng cách sử dụng các bộ tải trọng khác nhau cho búa Máy được thiết kế vững chắc, cùng với cấu trúc khí động học giúp đảm bảo độ chính xác của quá trình va đập và giảm thiểu các mất mát năng lượng do hiệu ứng gió.

Bảng 4 5: Thông số kỹ thuật của máy đo va đập Tinius Olsen IT504

Công suất Pendulum cơ bản 2.82 J

Công suất Pendulum với đòn thấp 2.75 ~ 2 J

 Phương pháp thử: Va đập Izod ở nhiệt độ thường.

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Gá mẫu vào ngàm kẹp sau đó kẹp chặt

Bước 3: Ghi nhận kết quả

Bước 4: Gỡ mẫu ra khỏi máy

Hình 4 18: Gá mẫu lên máy đo độ dai va đập Hình 4 19: Quá trình sau kiểm nghiệm độ dai va

Xác định độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790

Các bước tiến hành thí nghiệm:

 Bước 1: Gá mẫu vào vị trí bàn trượt.

 Bước 3: Ghi nhận kết quả

 Bước 4: Gỡ mẫu ra khỏi máy

Quan sát tổ chức tế vi

Quan sát tổ chức tế vi trên bề mặt đứt gãy của mẫu đo va đập sau quá trình đo.

Hình 4 23: Bề mặt của mẫu đo va đập sau quá trình đo

Thiết bị được sử dụng để quan sát tổ chức tế vi là kính hiển vi điện tử HITACHI TM4000Plus

Hình 4 24: Kính hiển vi điện tử HITACHI TM4000Plus

Thiết bị HITACHI TM4000Plus là một công cụ tiên tiến, tiện lợi và dễ sử dụng cho mọi người Nó có độ phân giải cao, độ tương phản tốt, cung cấp hình ảnh sắc nét với độ sâu tiêu cự lớn, cho phép phân tích nhanh chóng phân bố các nguyên tố và giảm thiểu thời gian chuẩn bị mẫu xuống mức tối thiểu.

 Độ phóng đại: 10x-100.000x (photographic magnification) và 25x-250.000x (monitor display magnification)

 Gia tốc điện áp: 5 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV

 Tín hiệu hình ảnh: Electron tán xạ ngược, Electron thứ cấp, Hỗn hợp (Electron tán xạ ngược + Electron thứ cấp)

 Sample stage traverse: X: 40 mm, Y: 35 mm

 Cỡ mẫu tối đa: 80 mm (đường kính), 50 mm (độ dày)

 Hệ thống phát tín hiệu: Máy dò BSE 4 đoạn có độ nhạy cao, Máy dò SE chân không độ nhạy cao (UVD)

 Bơm chân không: Bơm phân tử Turbo: 67 L/s×1 đơn vị, Bơm màng: 20 L/phút×1 đơn vị

Một số khả năng của HITACHI TM4000Plus:

 Hình ảnh có độ phân giải cao và độ phóng đại từ 25x đến 250.000x.

 Tối ưu hóa kết quả thông qua điều chỉnh dòng điện đầu dò và điện áp lên đến 20kV.

 Quan sát độ tương phản rõ ràng bằng máy dò Electron thứ cấp (SE) chuyên dụng.

 Xác định sự thay đổi thành phần trong mẫu vật bằng máy đo điện tử tán xạ ngược (BSE).

 Kiểm tra các mẫu lớn hoặc nhiều mẫu nhờ bàn và buồng lớn, có thể xử lý mẫu đường kính lên tới 80mm và chiều cao 50mm.

 Quan sát chi tiết cấu trúc hóa học với khả năng phân tích tia X (EDX), bao gồm lập bản đồ nhanh.

 Tự động hóa việc điều chỉnh kính hiển vi và phân tích dữ liệu với các tùy chọn thu nhận đa trường và phân tích hạt, cũng như phân tích pha tự động.

 Mở rộng khả năng phát hiện với các tính năng như STEM (Quét Điện tử Chuyển tiếp) hoặc Cathodoluminescence.

Xác định chỉ số nóng chảy MFI

Chúng tôi cũng thực hiện đo chỉ số nóng chảy MFI (Melt Flow Index) của hỗn hợp này để đánh giá tính chất nóng chảy của hạt nhựa Chỉ số nóng chảy MFI là một chỉ số quan trọng để xác định liệu hạt nhựa có đáp ứng các thông số kỹ thuật và yêu cầu sản xuất sản phẩm hay không Mỗi loại nhựa có tính chất nóng chảy khác nhau và mức độ MFI khác nhau.Sau đó thực hiện đo theo tiêu chuẩn ASTM D1238-20, và máy được sử dụng là LR-A001-A Trước khi tiến hành đo, chúng tôi luôn đảm bảo rằng môi trường đo ở nhiệt độ23±2 °C và độ ẩm tương đối từ 50% đến 5%, để đảm bảo sự chính xác và đồng nhất trong quá trình đo lường.

Phân tích nhiệt DSC

Bằng cách băm nhỏ các mẫu được sử dụng đo DSC ở từng tỷ lệ với trọng lượng khoảng 10g cho một tỷ lệ Thiết bị đo DSC được sử dụng là máy DSC 214 Polyma của hãng Netzsch.

Hình 4 26: Máy đo nhiệt lượng quét vi sai DSC 214 Polyma

DSC (Differential Scanning Calorimetry) là một phương pháp phân tích nhiệt, trong đó độ chênh lệch về nhiệt độ (∆T) giữa mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn luôn được duy trì bằng không Thay vì đo ∆T trực tiếp, phương pháp này xác định enthalpy của các quá trình bằng cách đo lượng nhiệt cần thiết để duy trì mẫu và mẫu chuẩn ở cùng một nhiệt độ Nhiệt độ này được thiết lập để quét qua một khoảng nhiệt độ với tốc độ tăng đều trước định.Thông qua việc đo lượng nhiệt này, chúng ta có thể xác định năng lượng của các quá trình phản ứng hoặc biến đổi bằng cách tính diện tích dưới đồ thị thu được

Thông số trong quá trình đo:

 Tốc độ gia nhiệt: 10 °C/min

 Thực hiện trong khí quyển N2

KẾT QUẢ VA THẢO LUÂN

Kết quả sau quá trình ép phun mẫu và quá trình kiểm tra cơ tính

Sau quá trình ép phun các mẫu thu được như hình 5.1, mẫu có màu xậm hơn so với LDPE nguyên chất và nhạt hơn so với PBT/PA6 Nhìn thấy các mẫu thu được đạt chỉ tiêu về kích thước cho phép Các mẫu hầu như không có bavia, phần cuống phun của mẫu đã được loại bỏ sau khi ép.

Trong quá trình đo cơ tính của tất cả các mẫu, nhìn chung không có quá nhiều sự khác biệt giữa các lần đo Trong quá trình đo độ bền kéo không xảy ra hiện tượng trượt mẫu Các mẫu uốn cũng không quá khác biệt Vì thế sai số thu được nhỏ.

Kết quả đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638

5.2.1 Kết quả kiểm tra mẫu LDPE nguyên chất (100% LDPE)

Bảng 5 1: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu LDPE

Lần đo Lực lớn nhất (N) Ứng suất lớn nhất (MPa) Độ biến dạng (%)

Trung bình 330.17 11.72 1.35 Độ lệch chuẩn 5.65 0.15 0.01

Bảng 5.1 trình bày kết quả đo độ bền kéo của mẫu 0LDPE qua 5 lần thử nghiệm Lực lớn nhất dao động từ 323.49 N đến 337.42 N, với trung bình là 330.17 N và độ lệch chuẩn 5.65 N, cho thấy sự đồng đều tương đối về lực kéo Ứng suất lớn nhất đạt từ 11.5 MPa đến 11.89 MPa, với trung bình 11.72 MPa và độ lệch chuẩn 0.15 MPa, thể hiện sự ổn định về khả năng chịu lực của vật liệu Độ biến dạng dao động từ 0.59% đến 0.85%, với trung bình 0.78% và độ lệch chuẩn 0.11%, cho thấy sự biến dạng không đồng nhất nhưng vẫn trong khoảng cho phép Nhìn chung, các kết quả này cho thấy LDPE có khả năng chịu lực kéo ổn định với độ biến dạng chấp nhận được.

Hình 5 3: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu LDPE nguyên chất

Hình 5.3 cho thấy sự thay đổi khá ổn định của mẫu 100%LDPE Ứng suất lớn nhất tương đối đồng đều Các chỉ số đo đạc không quá nhiều chênh lệch, những chênh lệch này là không đáng kể.

5.2.2 Kết quả kiểm tra mẫu 90%LDPE/5%PBT/5%PA6

Bảng 5 2: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu 90%LDPE/5%PBT/5%PA6

Lần đo Lực lớn nhất (N) Ứng suất lớn nhất (MPa) Độ biến dạng (%)

Trung bình 246.64 10.2 1.18 Độ lệch chuẩn 1.82 0.07 0.1

Bảng 5.2 là kết quả đo độ bền kéo của9 90%LDPE/5%PBT/5%PA6, 5 mẫu được đo có ứng suất lớn nhất của độ bền kéo gần như tương đương nhau Ứng suất trung bình của độ bền kéo là 10.20 MPa

Biểu thị độ biến dạng của 5 mẫu 90%LDPE/5%PBT/5%PA6, cho thấy độ biến dạng không đáng kể, các mẫu gần như bị đứt ngay khi đạt điểm tới hạn Mẫu 5 có độ biến dạng cao nhất (1.26%) nhiều hơn so với mẫu thấp nhất là mẫu 2 (1.01%) Độ biến dạng trung bình của cả 5 mẫu là 1.18%.

5.2.3 Kết quả kiểm tra mẫu 80%LDPE/10%PBT/10%PA6

Bảng 5 3: Kết quả đo độ bền kéo các mẫu 80%LDPE/10%PBT/10%PA6

Lần đo Lực lớn nhất (N) Ứng suất lớn nhất (MPa) Độ biến dạng (%)

Trung bình 272.58 11.4 1.25 Độ lệch chuẩn 7.14 0.4 0.08

Bảng 5.3 là kết quả đo độ bền kéo của 80%LDPE/10%PBT/10%PA6, 5 mẫu được đo có ứng suất lớn nhất của độ bền kéo chênh lệch nhau, cụ thể là: ứng suất cao nhất là mẫu số

3 (11.88 MPa), thấp nhất là mẫu số 4 (11.03 MPa) Ứng suất trung bình của độ bền kéo là 11.40 MPa

Biểu thị độ biến dạng của 5 mẫu 80%LDPE/10%PBT/10%PA6, cho thấy độ biến dạng không đáng kể, các mẫu gần như bị đứt ngay khi đạt điểm tới hạn Mẫu có độ biến dạng cao nhất là 3 và 5 (1.51%) nhiều hơn so với mẫu thấp nhất là mẫu 1 (1.27%) Độ biến dạng trung bình của cả 5 mẫu là 1.42%.

Hình 5 5: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 80%LDPE/10%PBT/10%PA6

Hình 5.5 cho thấy sự thay đổi ổn định của mẫu 80%LDPE/10%PBT/10%PA6 Tuy nhiên, một mẫu ở tỷ lệ này kéo dãn hơn so với các mẫu còn lại và sau đó đứt.

5.2.4 Kết quả kiểm tra mẫu 70%LDPE/PBT/PA6

Bảng 5 4: Kết quả đo độ bền kéo các mẫu 70%LDPE/PBT/PA6

Lần đo Lực lớn nhất (N) Ứng suất lớn nhất (MPa) Độ biến dạng (%)

Trung bình 300.50 12.52 0.73 Độ lệch chuẩn 4.56 0.27 0.16

Bảng 5.4 là kết quả đo độ bền kéo của 70%LDPE/PBT/PA6, 5 mẫu được đo có ứng suất lớn nhất của độ bền kéo gần như tương đương nhau Ứng suất trung bình của độ bền kéo là 12.52 MPa

Biểu thị độ biến dạng của 5 mẫu 70%LDPE/PBT/PA6, cho thấy độ biến dạng không đáng kể, các mẫu gần như bị đứt ngay khi đạt điểm tới hạn Mẫu 5 có độ biến dạng cao nhất (1.59%) nhiều hơn so với mẫu thấp nhất là mẫu 4 (0.47%) Độ biến dạng trung bình của cả

5.2.5 Kết quả kiểm tra mẫu 100% PBT/PA6 (0%LDPE)

Bảng 5 5: Kết quả đo độ bền kéo các mẫu 100% PBT/PA6

Lần đo Lực lớn nhất (N) Ứng suất lớn nhất (MPa) Độ biến dạng (%)

Trung bình 650.26 26.89 0.54 Độ lệch chuẩn 33.61 1.39 0.04

Bảng 5.5 là kết quả đo độ bền kéo của 100% PBT/PA6, 5 mẫu được đo có ứng suất lớn nhất của độ bền kéo chênh lệch nhau, cụ thể là: ứng suất cao nhất là mẫu số 1 (28.96 MPa), thấp nhất là mẫu số 4 (25.18 MPa) Ứng suất trung bình của độ bền kéo là 26.89 MPa.

Biểu thị độ biến dạng của 5 mẫu 100% PBT/PA6, cho thấy độ biến dạng không đáng kể, các mẫu gần như bị đứt ngay khi đạt điểm tới hạn Mẫu 3 có độ biến dạng cao nhất (0.59%) nhiều hơn so với mẫu thấp nhất là mẫu 2 (0.48%), cho thấy sự chênh lệch là cực kì thấp Độ biến dạng trung bình của cả 5 mẫu là 0.54%.

Hình 5 7: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 100% PBT/PA6 (0%LDPE)

Hình 5.7 cho thấy sự thay đổi khá ổn định của mẫu 100% PBT/PA6 (0%LDPE) Ứng suất lớn nhất tương đối đồng đều Các chỉ số đo đạc không quá nhiều chênh lệch, những chênh lệch này là không đáng kể

5.2.6 Kết quả kiểm tra của trung bình các tỉ lệ LDPE/PBT/PA6

Bảng 5 6: Kết quả đo độ bền kéo trung bình của các mẫu LDPE/PBT/PA6

Mẫu PBT PA6 LDPE Độ bền kéo (Average Max Stress)

Hình 5 8: Biểu đồ trung bình độ bền kéo của các tỉ lệ

LDPE/PBT/PA6 đã làm thay đổi cơ tính của hỗn hợp, tạo ra sự khác biệt khá lớn.

Cụ thể là độ bền kéo của các mẫu LDPE với PBT/PA6 100, 90, 80, 70 và 0% từ 11.72 giảm xuống 10.2 và tăng dần từ 10.2, 11.4, 12.52 và 26.89 MPa, tương ứng Mẫu có độ bền kéo cao nhất, 100%PBT/PA6, cao hơn so với mẫu thấp nhất (90%LDPE) Khi lực căng đạt đến mức tối đa, tất cả các mẫu ngay lập tức bị vỡ, cho thấy độ giòn tương tự như LDPE nguyên

Bảng 5 7: Kết quả độ biến dạng kéo của các mẫu

0LDPE 70LDPE 80LDPE 70LDPE 100LDPE

Trung bình 0.54 0.73 1.25 1.18 1.35 Độ sai lệch chuẩn 0.04 0.16 0.08 0.10 0.01

Hình 5 9: Biểu đồ độ biến dạng kéo của các mẫu

Bảng này trình bày kết quả độ biến dạng kéo của các mẫu vật liệu với các tỷ lệ LDPE khác nhau, từ 100% LDPE đến 0% LDPE Kết quả cho thấy mẫu có 80% LDPE (1.42%) có độ biến dạng kéo trung bình cao nhất, cho thấy khả năng kéo dãn tốt nhất Ngược lại, mẫu có 0% LDPE (0.54%) có độ biến dạng kéo trung bình thấp nhất, cho thấy việc loại bỏ LDPE làm giảm khả năng kéo dãn của mẫu Mẫu 100% LDPE và 90% LDPE có độ biến dạng kéo trung bình khá ổn định với độ sai lệch chuẩn thấp, tương ứng là 0.11 và 0.10, cho thấy tính đồng nhất cao hơn trong kết quả Trong khi đó, mẫu 70% LDPE có độ sai lệch chuẩn cao nhất (0.42), cho thấy kết quả đo độ biến dạng kéo ở các mẫu này biến thiên nhiều hơn Tổng thể, các mẫu có tỷ lệ LDPE từ 70% đến 80% dường như có khả năng chịu kéo tốt hơn so với các mẫu có tỷ lệ LDPE thấp hơn hoặc cao hơn, dựa trên các giá trị trung bình Đặc biệt, mẫu

70% LDPE có một giá trị strain cao bất thường (1.59%), có thể ảnh hưởng đến độ sai lệch chuẩn cao của mẫu này Tóm lại, tỷ lệ LDPE ảnh hưởng rõ rệt đến độ biến dạng kéo của các mẫu, với mẫu 80% LDPE thể hiện khả năng kéo dãn tốt nhất và ổn định.

Kết quả đo độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790

a) Mẫu trước khi uốn b) Mẫu sau khi uốn

Hình 5 10: Mẫu trước và sau khi kiểm nghiệm uốn 5.3.1 Kết quả kiểm tra mẫu LDPE nguyên chất (100% LDPE)

Bảng 5 8: Kết quả đo độ bền uốn của mẫu 100LDPE

Lần đo Max_Stress (MPa) Elastic (MPa)

Trung bình 7.79 173.08 Độ lệch chuẩn 0.2 3.59 tính chất cơ học ổn định và đồng nhất, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi sự ổn định và độ tin cậy cao của vật liệu.

Hình 5 11: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 100LDPE

Biểu đồ uốn thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng của năm mẫu 100LDPE cho thấy tính đồng nhất cao giữa các mẫu Tất cả các mẫu đều có sự gia tăng ứng suất khi độ biến dạng tăng, đạt đỉnh tại khoảng 7-10% độ biến dạng trước khi giảm dần. Điều này cho thấy vật liệu 100LDPE có tính chất đàn hồi-plastic với sự biến dạng dẻo rõ rệt sau điểm ứng suất cực đại Các đường cong gần như trùng khớp nhau, cho thấy tính ổn định và đồng nhất về đặc tính cơ học của vật liệu này, làm cho 100LDPE trở thành một vật liệu đáng tin cậy trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính cơ học ổn định.

5.3.2 Kết quả kiểm tra mẫu 90%LDPE/5%PBT/5%PA6

Bảng 5 9: Kết quả đo độ bền uốn của mẫu 90LDPE

Lần đo Max_Stress (MPa) Elastic (MPa)

Trung bình 7.26 122.15 Độ lệch chuẩn 0.23 8.44

Các mẫu 90LDPE đã được thử nghiệm về độ uốn và kết quả cho thấy tính nhất quán khá cao về lực lớn nhất và ứng suất lớn nhất Cụ thể, lực lớn nhất trung bình là 16.02 N với độ lệch chuẩn là 0.5 N, cho thấy các giá trị lực lớn nhất khá đồng đều và ít biến động Các giá trị lực lớn nhất lần lượt là 15.86, 15.82, 15.87, 15.63, và 16.89 N Tương tự, ứng suất lớn nhất trung bình là 7.26 MPa với độ lệch chuẩn là 0.23 MPa, thể hiện sự nhất quán cao trong các kết quả thử nghiệm Các giá trị ứng suất lớn nhất lần lượt là 7.19, 7.17, 7.19, 7.08, và 7.66 MPa Nhìn chung, các mẫu 90LDPE thể hiện độ ổn định cao về lực lớn nhất và ứng suất lớn nhất trong các kết quả thử nghiệm về độ uốn.

Hình 5 12: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 90LDPE

Biểu đồ uốn thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng của năm mẫu 90LDPE cho thấy tính đồng nhất cao giữa các mẫu Tất cả các mẫu đều có sự gia tăng ứng suất khi độ biến dạng tăng, đạt đỉnh tại khoảng 6-8% độ biến dạng trước khi giảm dần. Đường cong ứng suất-độ biến dạng của các mẫu gần như trùng khớp nhau, chỉ có sự khác biệt nhỏ về giá trị ứng suất cực đại và độ biến dạng tại điểm cực đại Điều này cho thấy vật liệu 90LDPE có tính chất cơ học ổn định và đồng nhất, thể hiện tính đàn hồi-plastic với sự biến dạng dẻo rõ rệt sau điểm ứng suất cực đại Tính đồng nhất và ổn định này làm cho 90LDPE trở thành vật liệu đáng tin cậy trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính cơ học nhất quán.

5.3.3 Kết quả kiểm tra mẫu 80%LDPE/10%PBT/10%PA6

Bảng 5 10: Kết quả đo độ bền uốn của mẫu 80LDPE

Lần đo Max_Stress (MPa) Elastic (MPa)

Các mẫu 80LDPE đã được thử nghiệm về độ uốn và kết quả cho thấy tính nhất quán tương đối cao về lực lớn nhất và ứng suất lớn nhất Lực lớn nhất trung bình là 20.84 N với độ lệch chuẩn là 1.25 N, cho thấy các giá trị lực lớn nhất có một mức độ biến động nhất định Các giá trị lực lớn nhất lần lượt là 22.12, 21.94, 19.18, 20.05, và 20.92 N Tương tự, ứng suất lớn nhất trung bình là 9.45 MPa với độ lệch chuẩn là 0.56 MPa, thể hiện sự nhất quán cao hơn so với lực lớn nhất Các giá trị ứng suất lớn nhất lần lượt là 10.03, 9.94, 8.69, 9.08, và 9.48 MPa Nhìn chung, các mẫu 80LDPE cho thấy một mức độ ổn định khá cao về ứng suất lớn nhất và mức độ biến động vừa phải về lực lớn nhất trong các kết quả thử nghiệm về độ uốn.

Hình 5 13: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 80LDPE

Biểu đồ uốn này thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng của năm mẫu 80LDPE Tất cả các mẫu đều có sự gia tăng ứng suất khi độ biến dạng tăng, đạt đỉnh tại khoảng 6-8% độ biến dạng trước khi giảm dần Các đường cong ứng suất-độ biến dạng của các mẫu gần như trùng khớp nhau, với sự khác biệt nhỏ về giá trị ứng suất cực đại và độ biến dạng tại điểm cực đại Ứng suất cực đại của các mẫu dao động quanh giá trị 9-10 MPa.

Sự đồng nhất cao giữa các mẫu cho thấy vật liệu 80LDPE có đặc tính cơ học ổn định và nhất quán, thể hiện tính đàn hồi-plastic rõ rệt sau điểm ứng suất cực đại Nhìn chung, các mẫu 80LDPE cho thấy tính nhất quán và độ tin cậy cao trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính cơ học ổn định.

5.3.4 Kết quả kiểm tra mẫu 70%LDPE/15%PBT/15%PA6

Các mẫu 70LDPE đã được thử nghiệm về độ uốn và kết quả cho thấy lực lớn nhất và ứng suất lớn nhất có mức độ ổn định tương đối cao Lực lớn nhất trung bình là 27.71 N với độ lệch chuẩn là 1.63 N, cho thấy các giá trị lực lớn nhất có sự biến động vừa phải Các giá trị lực lớn nhất lần lượt là 29.27, 25.23, 28.59, 28.51, và 26.94 N Tương tự, ứng suất lớn nhất trung bình là 12.56 MPa với độ lệch chuẩn là 0.74 MPa, thể hiện tính nhất quán tốt hơn. Các giá trị ứng suất lớn nhất lần lượt là 13.26, 11.43, 12.96, 12.92, và 12.2 MPa Nhìn chung, các mẫu 70LDPE cho thấy một mức độ ổn định khá cao về ứng suất lớn nhất và mức độ biến động vừa phải về lực lớn nhất trong các kết quả thử nghiệm về độ uốn.

Bảng 5 11: Kết quả đo độ bền uốn của mẫu 70LDPE

Lần đo Max_Stress (MPa) Elastic (MPa)

Trung bình 12.56 264.98 Độ lệch chuẩn 0.74 18.09

Hình 5 14: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 70LDPE

Biểu đồ uốn này thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng của năm mẫu mẫu 70LDPE cho thấy tính nhất quán và độ tin cậy cao trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính cơ học ổn định.

5.3.5 Kết quả kiểm tra mẫu 100% PBT/PA6 (0%LDPE)

Bảng 5 12: Kết quả đo độ bền uốn của mẫu 0LDPE

Lần đo Max_Stress (MPa) Elastic (MPa)

Trung bình 43.78 1035.87 Độ lệch chuẩn 7.59 165.93

Các mẫu 0LDPE đã được thử nghiệm về độ uốn và kết quả cho thấy lực lớn nhất, ứng suất lớn nhất và độ biến dạng có mức độ biến động đáng kể Lực lớn nhất trung bình là 97.38 N với độ lệch chuẩn là 16.89 N, cho thấy các giá trị lực lớn nhất biến động khá nhiều. Các giá trị lực lớn nhất lần lượt là 119.45, 78.61, 93.06, 85.99, và 109.77 N Ứng suất lớn nhất trung bình là 43.78 MPa với độ lệch chuẩn là 7.59 MPa, cũng thể hiện mức độ biến động tương tự Các giá trị ứng suất lớn nhất lần lượt là 53.71, 35.34, 41.85, 38.66, và 49.36 MPa Độ biến dạng trung bình là 7.30% với độ lệch chuẩn là 0.43%, cho thấy các giá trị này ổn định hơn so với lực và ứng suất lớn nhất Nhìn chung, các mẫu 0LDPE cho thấy sự biến động đáng kể trong lực lớn nhất và ứng suất lớn nhất, trong khi độ biến dạng ổn định hơn trong các kết quả thử nghiệm về độ uốn.

Hình 5 15: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu 0LDPE

Biểu đồ uốn này thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng của năm mẫu 0LDPE Tất cả các mẫu đều có sự gia tăng ứng suất khi độ biến dạng tăng, đạt đỉnh tại khoảng 6-8% độ biến dạng trước khi giảm dần Các đường cong ứng suất-độ biến dạng của các mẫu gần như trùng khớp nhau, với sự khác biệt nhỏ về giá trị ứng suất cực đại và độ biến dạng tại điểm cực đại Ứng suất cực đại của các mẫu dao động quanh giá trị 30-40 MPa.

Sự đồng nhất cao giữa các mẫu cho thấy vật liệu 0LDPE có đặc tính cơ học ổn định và nhất quán, thể hiện tính đàn hồi-plastic rõ rệt sau điểm ứng suất cực đại Nhìn chung, các mẫu 0LDPE cho thấy tính nhất quán và độ tin cậy cao trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính cơ học ổn định.

5.3.6 Kết quả kiểm tra của trung bình uốn các tỉ lệ LDPE/PBT/PA6

Bảng 5 13: Kết quả đo độ bền uốn trung bình của các mẫu LDPE/PBT/PA6

0LDPE 70LDPE 80LDPE 90LDPE 100LDPE

Hình 5.16 cung cấp kết quả đo độ bền uốn trung bình của các mẫu LDPE/PBT/PA6. Các giá trị stress (ứng suất) được ghi nhận cho mỗi loại vật liệu, bao gồm 0LDPE, 70LDPE, 80LDPE, 90LDPE và 100LDPE LDPE 0LDPE có stress trung bình cao nhất là 43.78 MPa, trong khi LDPE 90LDPE có stress trung bình thấp nhất là 7.26 MPa Độ lệch chuẩn cho thấy mức độ biến động giữa các mẫu con trong mỗi nhóm, với LDPE 0LDPE có độ lệch chuẩn cao nhất là 7.59, và LDPE 70LDPE có độ lệch chuẩn thấp nhất là 0.74, cho thấy tính ổn định cao hơn Kết quả này cho thấy sự đa dạng trong các đặc tính cơ học của các mẫu LDPE khác nhau, với LDPE 0LDPE và 70LDPE có khả năng cung cấp tính ổn định và độ tin cậy cao hơn so với các mẫu còn lại trong bảng.

Bảng 5 14: Bảng modulus uốn của các mẫu LDPE/PBT/PA6

0LDPE 70LDPE 80LDPE 90LDPE 100LDPE

Hình 5 17: Biểu đồ modulus uốn của các mẫu LDPE/PBT/PA6

Hình 5.17 trình bày các giá trị modulus uốn của các mẫu LDPE/PBT/PA6 Mẫu LDPE 80LDPE đạt giá trị modulus uốn trung bình cao nhất là 12.41 MPa, trong khi LDPE 100LDPE có giá trị thấp nhất là 4.95 MPa Độ lệch chuẩn của LDPE 90LDPE là cao nhất, là 3.18 MPa, cho thấy sự biến động lớn giữa các mẫu con trong nhóm này LDPE 100LDPE có độ lệch chuẩn thấp nhất là 0.57 MPa, cho thấy tính ổn định cao hơn so với các mẫu LDPE khác Các mẫu LDPE 0LDPE và 70LDPE có giá trị modulus uốn và độ lệch chuẩn gần nhau, cho thấy sự tương đương trong đặc tính cơ học của chúng Kết quả này cho thấy sự đa dạng trong các đặc tính cơ học của các mẫu LDPE khác nhau, và sự ổn định của từng mẫu cần được xem xét kỹ lưỡng để áp dụng vào các ứng dụng cụ thể.

Bảng 5 15: Bảng kết quả đo độ co dãn của các mẫu LDPE/PBT/PA6

0LDPE 70LDPE 80LDPE 90LDPE 100LDPE

Trung bình 1035.87 264.98 173.81 122.15 173.08 Độ sai lệch chuẩn 165.93 18.09 15.03 8.44 3.59

Kết quả đo độ co dãn của các mẫu LDPE/PBT/PA6 với các tỷ lệ LDPE khác nhau, từ 100% LDPE đến 0% LDPE Kết quả cho thấy mẫu 0% LDPE có độ co dãn cao nhất (1035.8 MPa), cho thấy rằng khi không có LDPE, mẫu có khả năng co dãn mạnh nhất Ngược lại, mẫu 90% LDPE có độ co dãn thấp nhất (122.15 MPa) Mẫu 70% LDPE (264.98 MPa) và 80% LDPE (173.81 MPa) có độ co dãn trung bình cao hơn so với mẫu 100% LDPE (173.08 MPa) Độ sai lệch chuẩn cho thấy mức độ biến thiên trong các kết quả đo, với mẫu 0% LDPE có độ sai lệch chuẩn cao nhất (67.9), cho thấy kết quả đo không đồng đều Trong khi đó, mẫu 100% LDPE có độ sai lệch chuẩn thấp nhất (3.59), cho thấy tính đồng nhất cao.Tổng thể, các mẫu có tỷ lệ LDPE thấp hơn (0% LDPE) có khả năng co dãn cao hơn, nhưng cũng có sự biến thiên lớn hơn trong kết quả.

Kết quả đo độ dai va đập có khía Izod theo tiêu chuẩn ASTM D256

Hình 5 19: Mẫu nhựa trước và sau khi kiểm nghiệm độ dai va đập

Bảng 5 16: Kết quả đo độ dai va đập có khía Notched Izod của tất cả các mẫu

Số phép đo Độ dai va đập có khía của các mẫu

5 3.52 3.15 5.8 18.95 Độ dai va đập trung bình (kJ/m 2 ) 3.44 3.34 6.28 25.26 Độ lệch chuẩn 0.62 0.16 0.8 5.5

Bảng 5.16 là kết quả đo độ dai va đập của hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 Quan sát bảng ta có thể thấy rõ ràng là độ dai va đập trung bình của các mẫu đều tăng so với mẫu hỗn hợp

PBT/PA6 Bảng số liệu cho ta thấy, độ dai va đập cho mỗi phép đo là đều, ổn định Mẫu thử 0%LDPE từ 3.40 tăng dần đạt lên đến 90%LDPE là 25.23 MPa Điều này có thể là do ảnh hưởng của mật độ phân bố của LDPE đối với mẫu thử Độ lệch chuẩn tương đối nhỏ không có sự khác biệt quá lớn.

Hình 5 20: Biểu đồ độ dai va đập trung bình của các mẫu LDPE/PBT/PA6 Ở hình 5.20 mô tả cường độ va đập của hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 Nhìn vào biểu đồ cột, cường độ va đập của mẫu chứa 90%LDPE có cường độ va đập trung bình cao hơn các mẫu khác Mẫu chứa 0%LDPE là thấp nhất Kết quả này là do hàm lượng LDPE có trong hỗn hợp này Nó linh hoạt hơn ở các mẫu 80%LDPE và 70%LDPE có hàm lượng LDPE thấp Hàm lượng LDPE cao hơn từ các mẫu 70%LDPE và 80%LDPE trở lên nên sẽ cứng hơn và kém linh hoạt hơn Riêng mẫu 80%LDPE ở mức trung bình vì không có cả độ cứng lẫn độ dẻo cao nên dễ bị vỡ Cường độ va đập có thể sẽ tăng nếu lượng LDPE tăng Tuy nhiên, vật liệu rất giòn khi LDPE đạt đến mức tối đa Nhóm của chúng tôi sẽ điều chỉnh dưới 100% LDPE trong hỗn hợp để hạn chế khuyết tật và cải thiện cường độ va đập ở mức thích hợp. Độ dai va đập còn bị ảnh hưởng của hàm lượng LDPE đã được nghiên cứu về các tính chất cơ học của PBT/PA6 Mật độ phân tán của LDPE giúp hỗn hợp giảm co rút nhựa và giữ được hình dạng của mẫu.

(e) 70LDPE Hình 5 21: Ảnh chụp tổ chức tế vi của các mẫu (độ phóng đại x100)

Hình 5.21 là hình chụp tổ chức tế vi của các mẫu với hàm lượng LDPE khác nhau trong hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 Thể hiện mật độ phân bố PBT/PA6 trên bề mặt LDPE của vật liệu composite LDPE/PBT/PA6, các mẫu tương ứng với tỷ lệ LDPE có trong hỗn hợpPBT/PA6/LDPE Mật độ tăng lên của PBT/PA6 dày được đặt khắp LDPE mô tả khả năng tương thích giữa PBT/PA6 và LDPE trong vật liệu tổng hợp.

(e) 70LDPEHình 5 22: Ảnh chụp tổ chức tế vi của các mẫu (độ phóng đại x1000) ta dễ dàng nhìn thấy các hạt lớn dần và phân bố rải rác đồng đều hơn khi tăng hàm lượng PBT/PA6 ở Hình 5.22(e) Điều này chứng tỏ những nơi hạt phân bố không đều sẽ ảnh hưởng đến cơ tính của chúng sẽ dễ bị đứt gãy ở chỗ có ít hạt tập trung Với hạt lớn, độ bám dính của các hạt này với chất nền càng giảm Hình 5.22(e), ngược lại, với các hạt nhỏ hơn và đều nhau thì độ bám dính ở bề mặt tăng lên Hình 5.22(c) và (d) Trong Hình 5.22(c) và (d), vẫn có những nơi mà các hạt PBT/PA6 không xuất hiện, có thể bị ảnh hưởng trong quá trình ép hoặc trong quá trình tạo hạt Có thể thấy rằng mật độ phân bố không đều này có thể ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của vật liệu, những nơi hoặc vùng không đều có thể trở thành các điểm yếu, làm giảm độ bền kéo và độ cứng tổng thể của vật liệu Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của K Friedrich và cộng sự, người đã nghiên cứu việc thêm vật liệu có độ cứng cao hơn vào nền có độ cứng thấp hơn [18] Người ta nhận thấy rằng các vật liệu có độ cứng cao phân tán trong nền mang lại khả năng tăng cường cho nền và độ cứng tổng thể của vật liệu Những vật liệu tổng hợp này cho thấy độ bền kéo theo xu hướng và mô đun kéo tương tự Độ bền kéo tăng lên đã được quan sát thấy trong tất cả các vật liệu tổng hợp LDPE/PBT/PA6 Chúng có thể được gây ra bởi sự phân tán và bám dính cao giữa PBT/PA6 và nền LDPE Mô đun và độ bền kéo đã được cải thiện đáng kể Vì vậy, có thể thấy việc bổ sung LDPE vào PBT/PA6 là biện pháp hữu hiệu để tăng cường tính chịu kéo của LDPE.

Sự ảnh hưởng của chất thứ 3 đã được Baolong Wang và các cộng sự của mình chứng minh trong thí nghiệm về HDPE và hỗn hợp PBT/PA6 [19] Ở thí nghiệm này, họ đã cho thấy sự ảnh hưởng của HDPE trong việc tăng độ dai va đập của ba hỗn hợp HDPE/PBT/PA6 Bên cạnh đó, LDPE được nhóm nghiên cứu cũng xuất hiện ở đây trùng khớp với hạt HDPE được nghiên cứu này đưa ra: ‘hạt có lớp vỏ là PBT, bên trong là PA6, và nền là tấm nền HDPE’ Với tính chất tương tự, PBT/PA6 trên nền LDPE tạo ra hỗn hợp với lớp vỏ là PBT, bên trong là PA6 và nền là LDPE Qua đó, ta thấy được PBT/PA6 giúp cải thiện độ dai va đập của hỗn hợp PBT/PA6/LDPE so với LDPE nguyên sinh và hỗn hợp PBT/PA6 Ta có thể thấy ở Hình 5.22(e) xuất hiện nhiều PBT/PA6 trên nền LDPE hơn so với hình 5.22(c) và (d) Điều này lí giải cho việc độ dai va đập có rãnh V ở các tỉ lệ này thấp hơn Cường độ va đập của hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 tăng vừa phải khi tải PBT/PA6 tăng. Bản chất của LDPE mềm dẻo so với ma trận chi phối sự gia tăng cường độ va đập Chúng có thể được gây ra bởi sự phân tán và bám dính cao giữa ma trận LDPE và PBT/PA6 Do đó, có thể thấy rằng việc thêm PBT/PA6 vào LDPE là một phương tiện hiệu quả để tăng cường các thuộc tính của LDPE.

5.6 Kết quả phân tích độ cứng của LDPE/PBT/PA6 theo tiêu chuẩn ASTM D2240

Bảng 5 17: Kết quả đo độ cứng của mẫu LDPE

100LDPE 90LDPE 80LDPE 70LDPE 0LDPE

Trung bình 49.2 51.6 54.4 57.6 80.8 Độ sai lệch chuẩn 1.10 1.67 1.67 1.14 1.10

Shore D 70: Có nghĩa là mẫu vật liệu có độ cứng cao theo thang đo Shore D.

Hình 5 23: Biểu đồ trung bình độ cứng của các tỉ lệ LDPE/PBT/PA6

Hình 5.23 trình bày kết quả đo độ cứng của các mẫu LDPE, biểu thị bằng tỷ lệ %LDPE Các mẫu từ LDPE 100LDPE đến LDPE 0LDPE đã được đo và kết quả được ghi nhận như sau: LDPE 0LDPE có độ cứng trung bình cao nhất là 80.8, trong khi LDPE100LDPE có độ cứng thấp nhất là 49.2 Độ sai lệch chuẩn cho thấy mức độ biến động trong từng nhóm mẫu LDPE, với LDPE 90LDPE và 80LDPE có độ sai lệch chuẩn cao nhất là

5.7 Kết quả đo chỉ số nóng chảy MFI

Chỉ số nóng chảy MFI của hạt nhựa được sử dụng để xác minh xem hạt nhựa có đáp ứng các thông số kỹ thuật hay không hoặc liệu nó có phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm mà doanh nghiệp sản xuất hay không Mỗi mã nhựa có tính chất khác nhau và mức độ nóng chảy khác nhau Chúng tôi đo theo tiêu chuẩn ASTM D1238-20, máy được sử dụng là LR-A001-A Trước khi tiến hành, luôn đảm bảo môi trường đo ở nhiệt độ 23±2 °C và độ ẩm tương đối 50-5%.

Bảng 5 18: Kết quả đo chỉ số nóng chảy MFI

Tên mẫu Chỉ số MFI

Từ kết quả thu được ta thấy khi thêm PBT/ PA6 vào LDPE, giá trị MFI của hỗn hợp thay đổi do sự khác biệt về tính chất cơ học, độ nhớt và sự tương tác giữa các polyme Khi pha trộn, các tương tác vật lý và hóa học giữa các chuỗi polyme này thay đổi cách chúng chảy dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất, làm tăng giá trị MFI thì hỗn hợp trở nên dễ chảy hơn.Nhìn theo bảng thì giá trị mẫu 80LDPE cao hơn so với 2 mẫu 0LDPE và 100LDPE. Điều này phần nào chứng minh được rằng mẫu 80LDPE sau khi ép phun ra đã đẹp hơn, bề mặt ổn định hơn so với mẫu 0LDPE và 100LDPE Tóm lại, sự thay đổi giá trị MFI khi thêm PBT và PA6 vào LDPE là do sự kết hợp của nhiều yếu tố liên quan đến tính chất và tương tác của các polyme trong hỗn hợp. a) Mẫu 0LDPE b) Mẫu 80LDPE

Hình 5 24: Biểu đồ MFI của mẫu thử

Bảng kết quả đo độ chảy MFI của hai mẫu 80LDPE và 0LDPE cho thấy sự khác biệt rõ rệt về đặc tính chảy của hai loại vật liệu này Mẫu 80LDPE có giá trị MFI trung bình là11.26 g/10mins, cao hơn so với mẫu 0LDPE với giá trị trung bình là 8.77 g/10mins, điều này chỉ ra rằng 80LDPE dễ dàng chảy hơn khi gia công Độ lệch chuẩn của mẫu 80LDPE là0.37, lớn hơn so với mẫu 0LDPE là 0.19, cho thấy sự biến đổi trong các lần đo của mẫu80LDPE lớn hơn Cả hai mẫu đều có xu hướng giảm nhẹ giá trị MFI qua các lần đo, với mẫu 80LDPE giảm từ 11.75 g/10mins xuống 10.72 g/10mins và mẫu 0LDPE giảm từ 9.12 g/10mins xuống 8.53 g/10mins, sau đó tăng nhẹ trở lại Điều này có thể do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường hoặc thiết bị đo Nhìn chung, các kết quả đo đáng tin cậy và cho thấy rằng mẫu 80LDPE có độ chảy cao hơn, phù hợp cho các quy trình yêu cầu vật liệu dễ chảy,trong khi mẫu 0LDPE ổn định hơn trong các lần đo.

Kết quả phân tích độ cứng của LDPE/PBT/PA6 theo tiêu chuẩn ASTM D2240

Bảng 5 17: Kết quả đo độ cứng của mẫu LDPE

100LDPE 90LDPE 80LDPE 70LDPE 0LDPE

Trung bình 49.2 51.6 54.4 57.6 80.8 Độ sai lệch chuẩn 1.10 1.67 1.67 1.14 1.10

Shore D 70: Có nghĩa là mẫu vật liệu có độ cứng cao theo thang đo Shore D.

Hình 5 23: Biểu đồ trung bình độ cứng của các tỉ lệ LDPE/PBT/PA6

Hình 5.23 trình bày kết quả đo độ cứng của các mẫu LDPE, biểu thị bằng tỷ lệ %LDPE Các mẫu từ LDPE 100LDPE đến LDPE 0LDPE đã được đo và kết quả được ghi nhận như sau: LDPE 0LDPE có độ cứng trung bình cao nhất là 80.8, trong khi LDPE100LDPE có độ cứng thấp nhất là 49.2 Độ sai lệch chuẩn cho thấy mức độ biến động trong từng nhóm mẫu LDPE, với LDPE 90LDPE và 80LDPE có độ sai lệch chuẩn cao nhất là

Kết quả đo chỉ số nóng chảy MFI

Chỉ số nóng chảy MFI của hạt nhựa được sử dụng để xác minh xem hạt nhựa có đáp ứng các thông số kỹ thuật hay không hoặc liệu nó có phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm mà doanh nghiệp sản xuất hay không Mỗi mã nhựa có tính chất khác nhau và mức độ nóng chảy khác nhau Chúng tôi đo theo tiêu chuẩn ASTM D1238-20, máy được sử dụng là LR-A001-A Trước khi tiến hành, luôn đảm bảo môi trường đo ở nhiệt độ 23±2 °C và độ ẩm tương đối 50-5%.

Bảng 5 18: Kết quả đo chỉ số nóng chảy MFI

Tên mẫu Chỉ số MFI

Từ kết quả thu được ta thấy khi thêm PBT/ PA6 vào LDPE, giá trị MFI của hỗn hợp thay đổi do sự khác biệt về tính chất cơ học, độ nhớt và sự tương tác giữa các polyme Khi pha trộn, các tương tác vật lý và hóa học giữa các chuỗi polyme này thay đổi cách chúng chảy dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất, làm tăng giá trị MFI thì hỗn hợp trở nên dễ chảy hơn.Nhìn theo bảng thì giá trị mẫu 80LDPE cao hơn so với 2 mẫu 0LDPE và 100LDPE. Điều này phần nào chứng minh được rằng mẫu 80LDPE sau khi ép phun ra đã đẹp hơn, bề mặt ổn định hơn so với mẫu 0LDPE và 100LDPE Tóm lại, sự thay đổi giá trị MFI khi thêm PBT và PA6 vào LDPE là do sự kết hợp của nhiều yếu tố liên quan đến tính chất và tương tác của các polyme trong hỗn hợp. a) Mẫu 0LDPE b) Mẫu 80LDPE

Hình 5 24: Biểu đồ MFI của mẫu thử

Bảng kết quả đo độ chảy MFI của hai mẫu 80LDPE và 0LDPE cho thấy sự khác biệt rõ rệt về đặc tính chảy của hai loại vật liệu này Mẫu 80LDPE có giá trị MFI trung bình là11.26 g/10mins, cao hơn so với mẫu 0LDPE với giá trị trung bình là 8.77 g/10mins, điều này chỉ ra rằng 80LDPE dễ dàng chảy hơn khi gia công Độ lệch chuẩn của mẫu 80LDPE là0.37, lớn hơn so với mẫu 0LDPE là 0.19, cho thấy sự biến đổi trong các lần đo của mẫu80LDPE lớn hơn Cả hai mẫu đều có xu hướng giảm nhẹ giá trị MFI qua các lần đo, với mẫu 80LDPE giảm từ 11.75 g/10mins xuống 10.72 g/10mins và mẫu 0LDPE giảm từ 9.12 g/10mins xuống 8.53 g/10mins, sau đó tăng nhẹ trở lại Điều này có thể do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường hoặc thiết bị đo Nhìn chung, các kết quả đo đáng tin cậy và cho thấy rằng mẫu 80LDPE có độ chảy cao hơn, phù hợp cho các quy trình yêu cầu vật liệu dễ chảy,trong khi mẫu 0LDPE ổn định hơn trong các lần đo.

QUY HOACH THỰC NGHIỆM

Phương trình hồi quy bậc 2 cho độ bền kéo

Bảng 6 1: Kết quả độ bền kéo trung bình của các mẫu kéo

PBT/PA6 (%) Độ bền kéo (MPa)

Ta gọi x là hàm lượng PBT/PA6, y là độ bền kéo, phương trình hồi quy bậc hai có dạng:

� = �11� 2 + �1� + �0 (6.1) Để tìm ra phương trình hồi quy, cần có các số liệu cụ thể như bảng dưới đây:

Bảng 6 2: Tổng hợp số liệu thực nghiệm của nhóm mẫu kéo

Tổng 160 72.73 3394.6 285748 11400 1036000 100980000 Áp dụng phương pháp hồi quy bậc hai dạng đường cong parabol, ta được hệ phương trình:

� 11 =− 0.00006 (6.2) Thay (6.1) vào (6.2) ta được phương trình hồi quy bậc 2 như sau:

� =− 0.00006� 2 + 0.18� +9.4 (6.3) Kiểm tra lại kết quả phương trình hồi quy bằng cách vẽ đồ thị trên phần mềm Excel.

Hình 6 1: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền kéo lập bằng phần mềm

Kết quả đưa ra cho thấy biểu thức được tìm ra từ hai phương pháp có độ tương đồng gần như giống nhau, khác một chút ở cách làm tròng số liệu Từ đó đưa ra kết luận, biểu

Phương trình hồi quy bậc 2 của độ dai va đập

Bảng 6 3: Giá trị độ dai va đập trung bình theo hàm lượng PBT/PA6

PBT/PA6 (%) Độ dai va đập (kJ/m 2 )

Gọi x là hàm lượng PBT/PA6, y là độ dai va đập có rãnh V, phương trình hồi quy bậc hai: y = a11x 2 + a1x + a0 (6.4) Các giá trị cần thiết để tính toán hồi quy được liệt kê trong bảng bên dưới:

Bảng 6 4: Các giá trị cần thiết để tính toán hồi quy

Tổng 160 395.2 8453.6 426534 11400 1036000 100980000 Áp dụng phương pháp hồi quy bậc hai dạng đường cong parabol: a 0 n + a 1 k=1 n x k + a 11 k=1 n x k2 k=1 n y k a 0 k=1 n x k + a 1 k=1 n x k2 + a 11 k=1 n x k3 k=1 n x k y k a 0 k=1 n x k2 + a 1 k=1 n x k3 + a 11 k=1 n x k4 k=1 n x k2 y k

Thay a0, a1, a11vào (6.7) ta có phương trình hồi quy bậc hai: y =0.13x 2 −16.17� +400 (6.6)

Hình 6 2: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ dai va đập bằng phần mềm

Kết quả đưa ra cho thấy biểu thức được tìm ra từ hai phương pháp có độ tương đồng gần như giống nhau, khác một chút ở cách làm tròng số liệu Từ đó đưa ra kết luận, biểu thức thể hiện ảnh hưởng của PBT/PA6 đến độ dai va đập của hỗn hợp LDPE/PBT/PA6 là: y =0.13x2−16.17x + 384.5 (6.7)Biểu đồ hình 6.2 thể hiện mô hình hồi quy giữa mối tương quan độ dai va đập trung bình và các tỉ lệ nhựa PBT/PA6 cho thấy đồ thị có xu hướng tăng theo đồ thị hình Sin từ PBT/PA6(10% PBT) lên tới mẫu PBT/PA6100% thì giảm Ở tỉ lệ 10%PBT/PA6 thì độ dai va đập của hỗn hợp cao hơn các tỉ lệ còn lại.

KẾT LUÂN VA HƯỚNG PHAT TRIỂN

Kết luận

Sau 15 tuần dự án, từ bước đầu tiên quá trình sản xuất và kiểm nghiệm hỗn hợp nhựa đã khởi đầu bằng việc kết hợp PBT và PA6 với tỷ lệ 50/50 và sản xuất hạt nhựa bằng máy đùn Hỗn hợp này sau đó được kết hợp với LDPE theo các tỷ lệ khác nhau: 90LDPE/5PBT/5PA6, 80LDPE/10PBT/10PA6 và 70LDPE/15PBT/15PA6 Các hạt nhựa theo từng tỷ lệ này đã được ép mẫu bằng máy ép nhựa và kiểm tra các tính chất cơ lý như độ kéo, độ va đập và độ uốn Cấu trúc vi mô của mẫu được đánh giá thông qua kính hiển vi quang học hoặc điện tử, và chỉ số chảy (MFI) cũng đã được đo lường Kết quả của các kiểm nghiệm đã được ghi chép và phân tích kỹ lưỡng để đánh giá xem các mẫu có đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật hay không Và kết quả đạt được rất tích cực :

 Sự thay đổi ứng suất kéo của các mẫu vật liệu theo tỷ lệ phần trăm của LDPE. Khi tỷ lệ LDPE là 100%, ứng suất kéo đo được là 11.72 MPa Khi giảm tỷ lệ LDPE xuống còn 90%, 80%, và 70%, ứng suất lần lượt giảm xuống còn 10.2 MPa, 11.4 MPa, và 12.52 MPa Đặc biệt, khi không có LDPE (0%), ứng suất tăng đột ngột lên mức cao nhất là 26.89 MPa Kết quả này cho thấy rằng tỷ lệ LDPE có ảnh hưởng rõ rệt đến độ bền của vật liệu, với sự gia tăng đáng kể độ bền khi loại bỏ hoàn toàn LDPE.

 Độ uốn trung bình của các mẫu vật liệu theo tỷ lệ phần trăm của LDPE khi tỷ lệ LDPE là 0%, độ uốn đo được là cao nhất, đạt 44.13 MPa Khi tăng tỷ lệ LDPE lên 70%, 80%, 90%, và 100%, độ uốn trung bình lần lượt giảm xuống còn 12.56 MPa, 11.5 MPa, 7.26 MPa, và 7.8 MPa Điều này cho thấy rằng việc tăng tỷ lệ PBT/PA6 trong hỗn hợp nhựa dẫn đến sự tăng đáng kể độ uốn trung bình của vật liệu.

 Độ dai va đập của các mẫu vật liệu theo tỷ lệ phần trăm của LDPE khi tỷ lệ LDPE là 0%, độ dai va đập đo được là 3.75 kJ/m² Khi tăng tỷ lệ LDPE lên 70%, độ dai va đập giảm nhẹ xuống còn 3.45 kJ/m² Tuy nhiên, khi tỷ lệ LDPE tăng lên 80%, độ dai va đập tăng lên 6.28 kJ/m² Đặc biệt, khi tỷ lệ LDPE đạt 90%, độ dai va đập tăng đột biến lên mức cao nhất là 21.16 kJ/m² Khi tỷ lệ LDPE đạt 100%, độ dai va đập giảm xuống còn 9.7 kJ/m² Nhận xét từ biểu đồ cho thấy rằng độ dai va đập của vật liệu có sự biến đổi không đồng nhất khi thay đổi tỷ lệ LDPE Tỷ lệLDPE 90% mang lại độ dai va đập cao nhất, trong khi các tỷ lệ khác có xu hướng thấp hơn đáng kể Điều này chỉ ra rằng một tỷ lệ LDPE tối ưu (90%) có thể cải thiện đáng kể độ dai va đập của vật liệu, nhưng khi tỷ lệ LDPE tiếp tục tăng đến100%, độ dai va đập lại giảm xuống.

 Hình chụp tổ chức tế vi của các mẫu với hàm lượng LDPE khác nhau trong hỗn hợp PBT/PA6/ LDPE Thể hiện bề mặt đứt gãy của vật liệu composite PBT/PA6/ LDPE của các mẫu tương ứng với tỷ lệ LDPE có trong hỗn hợp PBT/PA6 Mật độ tăng lên của LDPE dày được đặt khắp PBT/PA6 nói lên khả năng mô tả khả năng tương thích giữa PBT/PA6 và LDPE trong vật liệu tổng hợp.

Kết luận tỷ lệ LDPE ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học của vật liệu composite Hình ảnh tổ chức tế vi cho thấy sự phân bố và tương thích của LDPE trong hỗn hợp, ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu tổng hợp Điều này chỉ ra rằng việc điều chỉnh tỷ lệ LDPE có thể tối ưu hóa độ bền và tính năng cơ học của vật liệu.

Hướng phát triển

Đồ án tốt nhiệp của chúng tôi nhấn mạnh sự quan trọng của việc nghiên cứu và ứng dụng hỗn hợp nhựa LDPE/PBT/PA6 trong ngành công nghiệp nhựa kỹ thuật Sự kết hợp của các đặc tính ưu việt từ LDPE,PBT và PA6 mở ra nhiều tiềm năng phát triển trong các ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật Điều này không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng của nhựa hỗn hợp này trong tương lai.

Bên cạnh đó, cũng nhấn mạnh rằng việc nghiên cứu không nên giới hạn chỉ đơn thuần vào sự ảnh hưởng của PBT/PA6 đối với các tính chất cơ học của LDPE/PBT/PA6, mà nên mở rộng sang nhiều loại polymer khác nhau Mỗi loại polymer mang đặc tính và cơ tính riêng biệt, và điều này có thể mở ra nhiều hướng phát triển mới và đa dạng trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu nhựa Đồ án cung cấp một nguồn tham khảo hữu ích và là bước đầu tiên quan trọng để khám phá sâu hơn về hỗn hợp các vật liệu nhựa và các ứng dụng tiềm năng của chúng.

[1] Sudip Kumar Sen, Sangeeta Raut (2015) Microbial degradation of low density polyethylene (LDPE):

A review Journal of Environmental Chemical Engineering, 3(2015), 462–473

[2] T A Borukaev, A Kh Shaov, A M Kharaev, and A S Borodulin (2023) Influence of the compatibilizer on the properties of composites based on low density polyethylene and polybutylene terephthalate E3S Web of Conferences, 413, 7

[3] Cuihong Jiang, Sara Filippi, Pierluigi Magagnini (2003) Reactive compatibilizer precursors for LDPE/PA6 blends II: maleic anhydride grafted polyethylenes Polymer, 44(2003), 2411–2422

[4] Nise M., Langer B., Schumacher S., Grellmann W.J., Appl Polym Sci 2009, 111, 2245.

[5] Bergeret A., Ferry L., Ienny P., Influence of the fibre/matrix interface on ageing mechanisms of glass fibre reinforced thermoplastic composites (PA-6,6, PET, PBT) in a hygrothermal environment. Polymers Degrad Stab 2009, 94:1315–1324.

[6] Van TT, Nga THP, Hoang-Khang L, Ngoc TNN, Huy H-ND, Duy-Quang D, Tran MTU, Hoang VH

(2022) A study of poly(butylene terephthalate) and thermoplastic polyurethane Polymer Science, 2022, 58–

63 [7] Zhou Hao, Xiang Hongwu (2016) Suppression of shrinkage/warping of PBT injection molded parts with polymer fillers Composition, 39 (7), 2377–2384

[8] Dejana Pejak Simunec, Johnson Jacob, Ahmad E.Z Kandjani, Adrian Trinchi, Antonella Sola

(2023) Facilitating the additive manufacture of high-performance polymers through polymer blending: A review European Polymer Journal, 201, 24

[9] A A El- Waki, H Moustafa, A Abdel- Hakim (2021) Efect of LDPE- g- MA as a compatibilizer for LDPE/PA6 blend on the phase morphology and mechanical properties Polymer Bulletin, 79(2021), 2249–2262

[10] Kim Y.H, Kim D.H, Kim J M, Kim S H, Kim W N, Lee H.S, Macromol Res 2009, 17, 110

[11] L Minkova, Hr Yordanov, S Filippi (2002) Characterization of blends of LDPE and PA6 with functionalized polyethylenes Polymer, 43 (2002), 6195–6204

[12] Ngoc-Thien T, Nga THP (2021) Study of the influence of Polycarbonate ratio on the mechanical properties of Polybutylene terephthalate / Polycarbonate mixtures International Journal of Polymer Science,

[13] Anne Bergeret, Laurent Ferry, Patrick Ienny (2021) Influence of the fibre/matrix interface on ageing mechanisms of glass fibre reinforced thermoplastic composites (PA-6,6, PET, PBT) in a hygrothermal environment HAL open science, 94(9), 1315-1324

[14] Dekkers MEJ, Hobbs SY, Watkins VH (1991) Morphology and deformation behavior of hard mixtures of poly (butylene terephthalate)/polycarbonate and poly(phenylene ether) Polymer, 32, 2150-2154

[15] KUO-CHAN CHIOU, FENG-CHIH CHANG (1999) Reactive Compatibilization of Polyamide-6 (PA 6)/Polybutylene Terephthalate (PBT) Blends by a Multifunctional Epoxy Resin J Polymers, Science B. Polymers Phys, 38(1), 23–33

[16] M Evstatiev, S Fakirov (1991) Microfibrillar reinforcement of polymer blends Polymer, 33(4), 877-

880 [17] Z.A Mohd Ishak, Short glass fibre reinforcedpoly (butylene terephthalate) Part 2 –Effect of hygrothermal aging onmechanical properties, 02 Dec 2013, 67:271-277.

[18] Friedrich K., Evstatiev M., Fariov S., Evstatiev O., Ishii M., Harrass M (2005) Comp Sci and Tech 65, 107-1

[19] Baolong Wang, Di Wu, Lien Zhu, Zheng Jin & Kai Zhao (2017) High-Density Polyethylene-Based Ternary Blends Toughened by PA6/PBT Core–Shell Particles Polymer-Plastics Technology and Engineering Volume 56, 2017 - Issue 17.

[20] Gao F., General L., Fang Z., Effect of a novel phosphorous-nitrogen containing intumescent flame retardant on the fire retardancy and the thermal behaviour of poly(butylene terephthalate) Polymers Degrad. Stab 2006, 91(6):1295–1299.

[21] Xiao J., Hu Y., Yang L., Cai Y., Song L., Chen Z., Fan W., Fire retardant synergism between melamine and triphenyl phosphate in poly(butylene terephthalate) Polymers Degrad Stab 2006, 91: 2093–2100.

[22] P Threepopnatkul, N Sukprasul, P Santiuiparat, W Prom-Oh and C Kulsetthanchalee, 2017, 27 (1):31-34.

Tensile strength of PBT/ PA6/ LDPE mixtures

Le Viet Thanh Nam 1 , Nguyen Trong Thuc 1 , Pham Thi Hong Nga 1 *, Vo Ngoc Hoang Thu 1 , Pham Quan Anh 1 , Nguyen Vinh

1 Faculty of Mechanical Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology and Education, Ho Chi Minh City,

2 Faculty of Chemical and Food Technology, Ho Chi Minh City University of Technology and Education, Ho Chi Minh

*E-mail: Pham Thi Hong Nga, E-mail: hongnga@hcmute.edu.vn Other authors’ email: 19143288@student.hcmute.edu.vn, 19143342@student.hcmute.edu.vn, 23143203@student.hcmute.edu.vn, anhpq@hcmute.edu.vn, tiennv@hcmute.edu.vn

Abstract: This study was presented to evaluate the tensile strength of a Polybutylene terephthalate (PBT)/Polyamide 6 (PA6)/Low-density Polyethylene (LDPE) mixture with a content of 0, 70, 80, 90 to 100% This study aims to address the source of plastic waste from food packaging, plastic pipes and electronic components When LDPE is combined with PBT/PA6, it creates a new resin with a more stable mechanical relationship, which can be applied in many areas of life, and at the same time, helps manufacturing enterprises save waste disposal costs In orderto make these PBT/PA6/LDPE mixtures, The team used injection molding with a PBT/PA6 ratio of 50/50 combined with 0, 70, 80,

90 and 100% LDPE Focus on improving the mechanical properties of LDPE when added to PBT/PA6 mixtures The tensile strength of the sample is determined according to ASTM D638 The results show that the average tensile strength of LDPE/PBT/PA6 at the ratios of 100/0, 90/10, 80/20, 70/30 and 0/100 is 11.72, respectively; 10,2; 11.4; 12.52 and 26.89 Mpa It has been shown that LDPE/PBT/PA6 mixtures have an increase in tensile strength that is directly proportional to the increase in Polybutylene terephthalate and Polycaprolactam content Compared with pure LDPE, the tensile modulus of PBT/PA6/LDPE mixture is relatively improved when the PBT/PA6 load increases. Research shows that increasing LDPE density worsens the binding between PBT and PA6 This study aims to serve as a reference for developing a method for mixing materials to create or recycle desired mechanical properties.

Keywords: Polybutylene terephthalate; Low-Density Polyethylene; Polyamide 6; PBT/ PA6/LDPE mixture; Tensile strength

One commonly treated technique is PBT/PA6/LDPE intermediate injection molding The resulting product has good mechanical properties, high strength, chemical resistance, and flexibility This mixture is used to produce automotive components, electrical and electronic engineering with good heat resistance and wear resistance In addition, LDPE in the blend helps to increase flexibility and tensile strength, making it suitable for the production of flexible packaging, shrink film, and other consumer products.

Studies on the mechanism of damage show that LDPE is a low-melting point polymer It is susceptible to deformation, loss of shape, and its mechanical properties are significantly reduced Unable to meet the requirement of stability under high temperature Therefore, PBT/PA6/LDPE mixtures are an example of a combination of polymer materials, which has significantly improved the mechanical properties of the material, bringing superior features and rich applications in many fields The development of this material not only meets high technical requirements, but also contributes to improving the quality of life and environmental protection.

Recycling to reuse PBT/PA6 plastic mixtures is a complex problem for researchers Research on PBT/PA6 mixtures still needs to be improved because plastics have some limitations in terms of mechanical properties PBT is also very popular due to its good mechanical properties and performance, good electrical insulation, water resistance, fast crystallization rate and high thermal deformation temperature Plas-tic PBT is an engineering plastic with stable mechanical and chemical properties PA6 is a semicrystalline polymer that is widely used due to its technical advantages, such as low temperature, high thermal deformation and chemical resistance, high strength and hardness,and resistance to wear and abrasion However, PBT/PA6 mixtures have only recently received attention and are rarely used because the compatibility of the two plastics may be better When these two plastics are combined, the impact resistance will be lower than the original PBT and PA6 Prior to that, very few research papers on this PBT/PA6 material in the past ten years Many researchers show the compatibility of PBT/PA6 resin mixtures when combined with fillers The study concluded that incorporating LDPE increased the tensile strength of all mixtures, even though they remained brittle However, the paper points out that there are still unresolved issues related to the proportion of LDPE in the mixture, and it is possible that this ratio of LDPE may be more optimal to achieve the highest mechanical properties However, it should be noted that the main goal of the study is to study the mechanical properties in detail In the paper, the study results show that poly particles (methyl methacrylate-co-meth- acrylic acid) are used as strength modifiers and compatible agents to harden PA6/PBT mixtures The apparent impact strength of the PA6/PBT mixture has increased significantly, and the water absorption capacity decreases with the addition of poly(n-butyl acrylate)/poly(methyl methacrylate-co-methacrylic acid) particles This study also used a third filler to improve mechanical properties This study provides the team with an additional basis to conduct research with the new LDPE filler, which will hopefully create good mechanical properties of the plastic mixture The study shows that the swelling level of the PBT/PA6 mixture when extruded will vary according to the viscosity ratio, and the filling composition is also a semi-experimental method to estimate the recovery time The final recovery with experimental data obtained a clear correlation between the swelling of the injection molding material.

To see the PBT/PA6 interaction, the paper conducted axial tensile tests under controlled temperature conditions and measured Poisson's radial and volumetric deformations However, there are still unresolved issues related to providing detailed information about the interaction of PBT/PA6 resin mixtures, which improves mechanical properties All of this suggests that a study should be conducted on a PBT/PA6 mixture by adding LDPE and using direct injection molding. The purpose of the study was to find out the ratio of LDPE to combine with the PBT/PA6 mixture to bring the best mechanical properties to this mixture This research also helps manufacturing enterprises save waste treatment costs, create economic value and contribute to reducing pollution caused by plastic waste discharged into the environment, saving resources To achieve this goal, the following objectives are implemented:

– Mix and granulate in proportion;

– Determination of tensile strength of PBT/PA6/LDPE mixtures;

– Determine the flexural and impact strength of the mixture;

Determine the microstructure of the mixture.

Table 1 The composition of the sample (wt.%)

Sample PBT (wt.%) PA6 (wt.%) LDPE (wt.%)

This study uses three types of plastic materials: PBT with a mass density of 1.3 g/cm3, PA6 1.13 g/cm3 and LDPE FD0474 with a mass density of 0.923 g/cm3 originating from Qatar of Truong Thong Plastic Co., Ltd PBT/PA6 and LDPE are mixed according to the proportions in the table The production methods of PBT/PA6 and PBT/PA6/LDPE granules include polycondensation, plastic injection, granulation and cooling The mixture is dried at 110°C for about 2 hours, reaching a moisture content of less than 0.03%, using the injection molding method using Toshiba's 100-ton plastic injection molding machine.

Figure 1 a)-Injection molding machine; b)-Plastic drying wastes; c)-Injection molding

This study uses three types of plastic materials, PBT /PA6 and LDPE FD0474 originating in Qatar by Truong Thong Plastic Co., Ltd PBT/PA6 and LDPE are mixed in proportion in the table and dried at 110°C for about 2 hours, reaching a moisture content of less than 0.03%, using the injection molding method using Toshiba's 100-ton plastic injection molding machine.

Method 1: Mix PBT and PA6 plastics evenly with 50:50 mass composition ratios Then proceed to make mixed granules by putting them into the plastic injection molding machine, which will compress and push the plastic to form plastic sheets The pressed material is cooled and passed through a shredder, where they are cut into uniform small particles

Method 2: From the PPT/PA6 mixture at a ratio of 50:50, add LDPE to the mixture also with different mass composition ratios of 0, 70, 80, 90 and 100%LDPE Proceed to granulate similar to PBT/PA6 above, producing uniform plastic particles of the new mixture.