Thông tin tài liệu
v ABSTRACT Science is developing to better serve for human life. So is the field of material science. At the present, non-metallic materials extremely strong develop in order to serve the needs of human beings. In particular, regardless of polymer and composite materials have been created to replace the metal material gradually exhausted in nature, but the nature and its applicationn is not inferior to the metal . So the thesis « Studying the effect of the technological parameters and additives to the durability of polymer and compsite materials in injection molding technology» has been selected as an issue of research to solve the following issues: - Research ISO - 527 for methods of determining tensile strength polymer material. - Study an overview of the fabrication technology of composite materials. - Study an overview of injection molding technology. - Study an overview of polymer material. - Research the use of additives to increase the durability of the material in the injection molding technology. - Design, analysis and create a fabrication of prototype molds tensile strength according to ISO - 527. - Test Injection pattern - establishing conditions, and conducting experiments and using the method of processing experimental data to evaluate the results. From there, find out the best relationship between temperature and pressure with percentage of additives for maximum tensile strength. The process is a combination and application of many different fields, the results gaining from it has evaluated the influence of mixing ingredients to the strength of the material. vi MC LC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Li cam đoan ii Li cm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình ix Danh sách các bng xii Chng 1 TNG QUAN 1 1.1 Tính cp thiết ca đề tài: 1 1.2 Mục đích nghiên cu, khách thể và đi tợng nghiên cu: 3 1.2.1 Mục đích: 3 1.2.2 Đi tợng nghiên cu: 3 1.2.3 Khách thể nghiên cu: 3 1.3 Nhiệm vụ nghiên cu và giới hn đề tài: 3 1.3.1 Nhiệm vụ ca đề tài: 3 1.3.2 Giới hn đề tài: 4 1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 4 1.4.1 Ý nghĩa khoa học: 4 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn: 5 1.5 Phơng pháp nghiên cu: 5 Chng 2 C S Lụ THUYT 6 2.1. Vật liệu composite và công nghệ chế to: 6 2.1.1. Khái niệm: 6 2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển: 6 2.1.3. Đặc điểm – vai trò – tính cht: 7 vii 2.1.4. u điểm ca vật liệu composite: 8 2.1.5. Phân loi vật liệu composite: 9 2.1.6. Công nghệ chế to vật liệu composite: 10 2.2. Thành phần ca vật liệu composite: 17 2.2.1 Vật liệu ct: 17 2.2.2 Các cht phụ gia: 22 2.2.3 Vật liệu nền: 22 MDPE (Mium density polyetylen) 29 UHMWPE (Ultra high molecular weigh polyetylen) 29 2.3. Công nghệ ép phun: 40 2.4. Tiêu chuẩn ISO 527 (TCVN 4501 -4: 2009) 41 2.4.1. Lĩnh vực và phm vi ng dụng: 41 2.4.2. Mẫu kéo thử theo tiêu chuẩn ISO 527: 42 Chng 3 PHỂN TệCH VT LIU PHUN VẨ TệNH TOÁN, THIT K MU TH 43 3.1. Tổng quan về nhựa Polypropylen (nhựa PP): 43 3.1.1. Giới thiệu: 43 3.1.2. Tính cht ca nhựa Polypropylen: 44 3.1.3. Tồng hợp nhựa polypropylen: 46 3.1.4. Gia công nhựa polypropylen: 46 3.1.5. ng dụng ca nhựa polypropylen: 48 3.1.6. u và nhợc điểm ca nhựa PP: 48 3.2. Phân tích thông s kỹ thuật ca mẫu thử: 49 3.2.1. Các yếu t nh hng trực tiếp đến quá trình ép phun: 49 3.2.2. Tính toán, thiết kế mẫu thử: 52 3.3. Phân tích các thông s trong quá trình ép phun mẫu : 53 3.3.1. Mục tiêu: 53 3.3.2. Phân tích thi gian điền đầy sn phẩm: 53 3.3.3. Phân tích ng sut khi phun: 54 viii 3.3.4. Phân tích lực kẹp: 55 3.3.5. Phân tích vị trí ca điểm phun tt nht: 55 3.3.6. Phân tích sự phân b và phát triển dòng nhựa trong khuôn: 56 3.3.7. Phân tích cong vênh, co rút: 57 3.3.8. Phân tích ng sut d: 58 3.3.9. Phân tích đng hàn: 59 3.3.10. Bng tổng hợp phân tích: 60 Chng 4 CỌNG TÁC CHUN B THệ NGHIM 61 4.1. Cu to ca vật liệu nghiên cu: 61 4.2. Máy móc trang thiết bị phục vụ cho quá trình nghiên cu: 62 Chng 5 TIN HẨNH THệ NGHIM, X Lụ S LIU VẨ ĐÁNH GIÁ KT QU 69 5.1. Xác định s lợng thí nghiệm: 69 5.2. Tiến hành thí nghiệm: 71 5.1.1. Dụng cụ thí nghiệm: 71 5.1.2. Cách pha trộn, lựa chọn, mư hóa thí nghiệm: 73 5.1.3. Các thao tác để tiến hành thí nghiệm: 73 5.3. Kết qu thí nghiệm và xử lý s liệu: 73 Chng 6 KT LUN VẨ KHUYN NGH 114 6.1. Kết luận. 114 6.2. Khuyến nghị. 114 TẨI LIU THAM KHO 116 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Phân loi composite theo hình dng ct liệu 9 Hình 2.2: Hình dng ca các loi vật liệu composite 10 Hình 2.3: Công nghệ bằng tay 11 Hình 2.4: Công nghệ đúc chuyển resin – RTM 13 Hình 2.5:Công nghệ phun bắn 15 Hình 2.6: nh ht nhựa PE 28 Hình 2.2: Các dng mch PE 29 Hình 2.7: nh ht nhựa PP 33 Hình 2.8: nh ht nhựa PVC 35 Hình 2.9: Kích thớc ca mẫu bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527. 42 Hình 3.1: Cu trúc hóa học ca Polypropylen 43 Hình 3.2: Phn ng trùng hợp polypropylen bằng xúc tác 46 Hình 3.3: Các sn phẩm đợc làm từ polypropylen 48 Hình 3.4: Cu to cơ bn ca máy ép phun 50 Hình 3.5: Mẫu thiết kế đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ISO 527. 52 Hình 3.6: kết qu phân tích thi gian điền đầy sn phẩm 54 Hình 3.7: Kết qu phân tích tìm đợc vị trí điểm phun tt nht 56 Hình 3.8: Sự phát triển ca dòng nhựa trong khuôn 56 Hình 3.9: Kết qu phân tích cong vênh, co rút 57 Hình 3.10: Phân b ng sut d trớc khi thiết kế hệ thng làm mát. 58 Hình 3.11: Phân b ng sut d sau khi thiết kế hệ thng gii nhiệt 58 Hình 3.12: Kết qu phân tích dự đoán đng hàn. 60 Hình 4.1: Máy ép – phun và khuôn ép mẫu thử 63 Hình 4.2: Giai đon kẹp 64 Hình 4.3: Giai đon phun 64 Hình 4.4: Giai đon làm nguội 65 Hình 4.5: Giai đon đẩy 65 Hình 4.6:Thớc kẹp 67 x Hình 4.7: Cân CP-324S và cân TE 612 68 Hình 5.1: Máy đo độ bền kéo 72 Hình 5.3: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 76 Hình 5.4: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo 77 Hình 5.5: biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 78 Hình 5.6: Vật mẫu bị kéo đt 78 Hình 5.7: Hình chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 78 Hình 5.8: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 81 Hình 5.9: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo 82 Hình 5.10: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 83 Hình 5.11: Vật mẫu bị kéo đt 83 Hỉnh 5.12: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 83 Hình 5.13: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 86 Hình 5.14: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo 87 Hình 5.15: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 88 Hình 5.16: Vật mẫu bị kéo đt 88 Hình 5.17: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu. 88 Hình 5.18: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 91 Hình 5.19: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo 92 Hình 5.20: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 93 Hình 5.21: Vật mẫu bị kéo đt 93 Hỉnh 5.22: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 93 Hình 5.23: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 96 Hình 5.24: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo 97 Hình 5.25: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 98 Hình 5.26: Vật mẫu bị kéo đt 98 Hình 5.27: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 98 xi Hình 5.28: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 101 Hình 5.29: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo 102 Hình 5.30: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 103 Hình 5.31: Vật mẫu bị kéo đt 103 Hình 5.32: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu. 103 Hình 5.33: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 106 Hình 5.34: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A tới ng sut kéo. 107 Hình 5.35: biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 108 Hình 6.36: Vật mẫu bị kéo đt 108 Hỉnh 5.37: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 108 Hình 5.38: Biểu đồ tổng hợp ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A ca ba thí nghiệm trung tâm. (e,f,g) 109 Hình 5.39: So sánh các biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ phụ gia Na10MB3A từng nhiệt độ và áp sut khác nhau. 110 Hình 5.40: Cơ chế phá hy trên bề mặt gưy đt ca mẫu PP có trộn phụ gia: 111 Hình 5.41: Cơ chế tăng bền vật liệu polymer. 112 Hình 5.42: Quá trình bóc tách các lớp polymer 113 xii DANH SÁCH CÁC BNG Bng 2.1: Phân loi PE 29 Bng 2.2: Tính cht ca PP có trọng lợng phân tử 80000 – 150000 34 Bng 3.1: Thông s kỹ thuật ca polypropylen 47 Bng 3.2: Tổng hợp kết qu phân tích 60 Bng 4.1: Thông s kỹ thuật nhựa RP348N 61 Bng 4.2: Tính cht ca cht trợ tơng hợp 62 Bng 4.3: Thông s kỹ thuật ca máy ép phun SW-120B 66 Bng 5.1: Xác lập các yếu t đầu vào và xác định các mc 70 Bng 5.2: Chuyển hệ trục tọa độ 70 Bng 5.3: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 74 Bng 5.4: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 79 Bng 5.5: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 84 Bng 5.6: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 89 Bng 5.7: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 94 Bng 5.8: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 99 Bng 5.9: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 104 Trang 1 Chng 1 TNG QUAN 1.1 Tính cấp thit ca đ tƠi: Những sn phẩm rẻ hơn, quan trọng hơn nữa là không nh hng đến sc khe ca con ngi. Vật liệu bền cao hơn. Tuy nhiên, trớc những u điểm ca vật liệu và công nghệ chế to vật liệu nhựa truyền thng đợc pha trộn với phụ gia những tỉ lệ nht định để đt đợc độ composite mang li thì việc áp dụng những thành tựu ca công nghệ này để ci thiện tính bền, nâng cao cht lợng và gim giá thành cho các sn phẩm nhựa là hết sc cần thiết. Bên cnh đó, ngoài việc áp dụng tỉ lệ thành phần phụ gia hoặc gia cng ca các nghiên cu trớc để phát huy ti đa hiệu qu ca các thành phần này là một xu hớng rt cần thiết trong lĩnh vực kỹ thuật. Để cho sn phẩm đợc tt hơn nữa, bền hơn và nâng cao đợc tuổi thọ ca sn phẩm thì trong quá trình ép phun phi nghiên cu việc nh hng ca các thông s công nghệ ( nhiệt độ, áp sut) và phụ gia để tăng bền cho vật liệu là rt cần thiết. Ví nó quyết định đến tính cht, độ bền ca sn phẩm và c về mặt thẩm mỹ. Để có thể đánh giá tổng quát nh hng ca các thông s công nghệ cần tiến hành pha trộn thành phần gia cng theo những tỉ lệ tt nht ca các nghiên cu trớc. Đề tài tiến hành triển khai nghiên cu và chế to bộ khuôn ép mẫu thử sc bền kép ca vật liệu nhựa trong công nghệ ép phun, điểm đặc biệt là bộ khuôn có thể đợc sử dụng để ép phun trực tiếp các vật liệu đư đợc pha trộn thành phần gia cng hoặc phụ gia, từ đó đánh giá những yếu t nh hng ca các yếu t trên đến quá trình ép mẫu kéo – sn phẩm trực tiếp ca đề tài đợc sử dụng trong các thí nghiệm để đo kiểm và đánh giá cht lợng ca vật liệu sau khi chế to. Trang 2 1.2. Các công trình nghiên cu đƣ đc công b: Các công trình nghiên cu trong nớc: Nghiên cu tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép phun – Đi học s phm kỹ thuật TP.HCM. Nghiên cu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyetylene tỉ trọng cao gia cng bằng sợi day – ĐH. Bách khoa. Nghiên cu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyvinyl Clorua với độn mùn ca, tru – ĐH Bách Khoa. Nghiên cu chế to vật liệu Composite trên cơ s nhựa Polyester không no gia cng Nanoclay và sợi thuỷ tinh – Đi học Bách khoa. Các công trình nghiên cu ngoài nớc: Comparison of several closure approximations for evaluating the thermoelastic properties of an injection term molded short-fiber composite - Composites Science and Technology, Volume 67, Issues 7-8, June 2007, Pages 1601-1610. An experimental study of fibre orientation in injectionnext term moulded short glass fibre-reinforced polypropylene/polyarylamide composites – Composites,Volume 25, Issue 2, February 1994, Pages 147-153. Studies on the combined effect of injection temperature and fiber content on the properties of polypropylene-glass fiber composites- Composites Science and Technology, Volume 65, Issue 6, May 2005, Pages 873-881. Influence of injectionnext term parameters and mold materials on mechanical properties of ABS in plastic injection molding - International Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 37, Issue 9, November 2010, Pages 1359-1365. Kết luận: Cha có công trình nào nghiên cu về nh hng ca các thông s công nghệ và tỉ lệ các thành phần cht phụ gia trực tiếp vào quá trình ép phun để tăng sc bền cho vật liệu sử dụng trong công nghệ ép phun. Đề tài nghiên cu và chế to bộ khuôn ép phun mẫu kéo theo tiêu chuẩn ISO-527, thực hiện kéo và đo các thông s theo tiêu chuẩn, xử lý s liệu thực nghiệm và xây dựng đng cong thực nghiệm. Bộ khuôn là công cụ để chế to cho các mẫu kiểm nghiệm các tiêu chuẩn về sc bền cho các các vật liệu ép phun trực tiếp đợc trộn với các cht phụ gia , từ đó nâng cao sc bền cho sn phẩm ca công nghệ này. [...]... Đánh giá m c độ nh h ng c a các thông s công nghệ và tỉ lệ thành phần phụ gia trong công nghệ ép phun - Xây dựng mô hình toán 1.5 ụ nghĩa khoa h c vƠ ý nghĩa thực ti n: 1.5.1 - Ý nghĩa khoa học: S n phẩm c a đề tài sẽ đ ợc dùng để phục vụ công tác nghiên c u về độ bền, nh h ng c a thông s công nghệ và nh h ng đến tính ch t cơ lý composite c t nhựa nền sợi th y tinh c a vật liệu trong công nghệ ép phun... có độ Ch t đông c ng nhựa silic hữu cơ là r ợu Th ng dùng r ợu butylic hay isobutylic đư đ ợc làm l nh Khi đóng rắn, nhựa silic hữu cơ có u điểm là: có kh năng làm việc trong d i nhiệt độ r t rộng (-200 đến 350℃); bền với các tác động c a các dung môi hữu cơ và axit vô cơ; tính cách điện cao Nh ợc điểm c a chúng là đặc tính cơ học th p hơn so với các lo i nhựa khác chế t o các chi tiết bằng nhựa cơ. .. bám dính cao với nhiều lo i c t, tiện lợi khi xử lý công nghệ, t o dáng các kết c u và có thể giữ lâu tr ng thái ch a đóng rắn, tiện lợi cho việc chế t o kết c u composite và các bán thành phẩm Độ co ngót r t th p và bền với tác động c a nhiều lo i dung môi và những môi tr ẩm th p và có thể sử dụng trong môi tr ng độc h i, độ hút ng nhiệt độ từ 150-250C Nhựa epoxy không có nhóm ester, do đó kh năng... không đồng đều +Ph i xử lý cơ học sau khi l y s n phẩm, gia công cơ, cắt bivia 2.1.6.3 Công nghệ đúc chuyển resin – RTM (resin transfer moulding) Là công nghệ trung gian kết hợp công nghệ tr i tay và đúc nén.Có 2 ph ơng pháp thực hiện Trang 12 Đặc điểm công nghệ: Phương pháp thứ nhất Phương pháp thứ hai Hình 2.4: Công nghệ đúc chỐyển resin – RTM u đi m: + Năng su t cao hơn + Hình dáng s n phẩm chính... Trang 3 - Nghiên c u công nghệ ép phun cho s n phẩm nhựa - Nghiên c u công nghệ chế t o khuôn cho s n phẩm nhựa - Nghiên c u tiêu chuẩn ISO – 527 - Thiết kế mẫu, phân tích các yếu t trong quá trình ép mẫu - Thiết kế và chế t o bộ khuôn ép mẫu thí nghiệm - Sử dụng lo i phụ gia thông dụng nh t th ng sử dụng trong công nghệ ép phun - Tiến hành thí nghiệm và đánh giá nh h ng c a các thông s công nghệ tới... có khuôn, vì vậy dựa trên các đặc thù c a thiết kế và khuôn, nhà s n xu t cần ph i lựa chọn công nghệ cho thích hợp Công nghệ compozit cũng chính là công nghệ t o ra laminat c a s n phẩm compozite Trang 10 2.1.6.1 Công nghệ bằng tay: Đặc điểm công nghệ: Hình 2.3: Công nghệ bằng tay u điểm: + Là công nghệ phổ biến, đơn gi n nh t + Làm đ ợc các s n phẩm có hình d ng ph c t p, kích th ớc đa d ng (từ... công trình nghiên c u trên sẽ đ ợc áp dụng vào thực tiễn nghiên c u khoa học, là nền t ng cho sự ng hiệu qu c về mặt kỹ thuật và kinh tế cho công nghệ ép phun 1.6 Ph ng pháp nghiên c u: Đề tài đ ợc thực hiện bằng các ph ơng pháp nh sau: - Thu thập tài liệu và xử lý thông tin: tập hợp và nghiên c u các thông tin liên quan đến đề tài - Tính toán, thiết kế và phân tích các s liệu trên phần mềm hỗ trợ:... Chi phí s n xu t cao 2.1.6.6 Công nghệ quấn sợi: Công nghệ này đ ợc áp dụng để chế t o các lo i ng, các thùng ch hình trụ dài, silô, với sợi cao c p và hàm l ợng cao để đ t c ng độ chịu kéo lớn, các s n phẩm c a công nghệ này là các lo i bông ch đàu, ch a hóa ch t, các ng, các ng chịu áp lực, khoang động lực tên lửa… Nguyên lý cơ b n c a công nghệ này là: Các sợi th y tinh filament đ ợc cu n quanh khuôn... d ng: Hình 2.2: ảình d ng của các lo i ốật liệỐ composite 2.1.6 Công nghệ chế t o vật liệu composite: Có khá nhiều công nghệ Composite nói chung và công nghệ FRP nói riêng Mỗi công nghệ có những giới h n nh t định trong ng dụng, nó phụ thuộc vào kích cỡ s n phẩm, kiểu dáng s n phẩm, s l ợng s n xu t, sự gia c ng thích hợp và lo i resin sử dụng.Trong mọi công nghệ đều ph i có khuôn, vì vậy dựa trên các... hiện t t nhiệm vụ liên kết Đ ợc chia làm 3 lo i: Polyme, cacbon và kim lo i 2.2.1 Vật liệu cốt: Ph i th a mưn đ ợc những yêu cầu về khám phá, khai thác ra vật liệu mới và kh năng công nghệ Những yêu cầu đó nh về độ bền, độ c ng, kh i l ợng riêng, độ bền trong một kho ng nhiệt độ nào đó, bền ăn mòn trong môi tr Trang 17 ng axit, kiềm… Còn yêu cầu về công nghệ là những kh năng công nghệ để s n xu t ra các . hình dng ct liệu 9 Hình 2.2: Hình dng ca các loi vật liệu composite 10 Hình 2.3: Công nghệ bằng tay 11 Hình 2.4: Công nghệ đúc chuyển resin – RTM 13 Hình 2.5:Công nghệ phun bắn 15 Hình. 3.9: Kết qu phân tích cong vênh, co rút 57 Hình 3.10: Phân b ng sut d trớc khi thiết kế hệ thng làm mát. 58 Hình 3.11: Phân b ng sut d sau khi thiết kế hệ thng gii nhiệt 58 Hình. 43 Hình 3.2: Phn ng trùng hợp polypropylen bằng xúc tác 46 Hình 3.3: Các sn phẩm đợc làm từ polypropylen 48 Hình 3.4: Cu to cơ bn ca máy ép phun 50 Hình 3.5: Mẫu thiết kế đo độ bền
Ngày đăng: 22/08/2015, 15:51
Xem thêm: Nghiên cứu thiết kế cơ hệ của robot song song dựa trên mô hình bài toán bảo đảm độ cứng vững động lực học , Nghiên cứu thiết kế cơ hệ của robot song song dựa trên mô hình bài toán bảo đảm độ cứng vững động lực học