Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 và tro bay phế thải ứng dụng trong kỹ thuật điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TỪ NHỰA EPOXY DER 331 VÀ TRO BAY PHẾ THẢI ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TỪ NHỰA EPOXY DER 331 VÀ TRO BAY PHẾ THẢI ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử tổ hợp Mã số: 62440125 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Bạch Trọng Phúc PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm Hà Nội – 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết thực nghiệm trình bày luận án thực hướng dẫn tập thể hướng dẫn khoa học Các số liệu, kết trình bày luận án thực Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội chưa công bố công trình nhóm nghiên cứu khác Hà Nội, ngày…….tháng……năm 2016 Tập thể hướng dẫn PGS.TS Bạch Trọng Phúc Nghiên cứu sinh PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm LỜI CẢM ƠN Phạm Thị Hường Với lòng biết ơn sâu sắc chân thành tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Bạch Trọng Phúc PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm hướng dẫn, giúp đỡ tận tình động viên thực thành công luận án tiến sĩ Tác giả xin trân trọng cảm ơn tới Ban Lãnh đạo nhà trường, Ban Lãnh đạo khoa Khoa học Cơ bạn đồng nghiệp khoa - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thời gian học hoàn thành luận án Xin cảm ơn nhiều tới anh, chị bạn sinh viên Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme chia sẻ khó khăn hỗ trợ tác giả suốt trình thực công trình khoa học Cuối cùng, tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, chị gái bên cạnh, cảm thông, chia sẻ khuyến khích nhiều công việc, tinh thần để tác giả tự tin thực tốt luận án tiến sĩ Tác giả luận án Phạm Thị Hường MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT …………………………… DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ……………………………………………… DANH MỤC CÁC HÌNH……………………………………………………… MỞ ĐẦU………………………………………………………………………… TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu compozit sở nhựa polyme chất độn hạt vô …………………………………………………………………… 1.1.1 Giới thiệu vật liệu compozit……………………………… 1.1.2 Vật liệu compozit sở nhựa polyme chất độn hạt vô …………………………………………………… 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính vật liệu polyme compozit……………………………………………………… 1.2.Nhựa nhiệt rắn epoxy………………………………………… 1.2.1 Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy ……………………………… 1.2.2 Một số loại nhựa epoxy………………………………………… 1.2.3 Tính chất nhựa epoxy……………………………………… 1.2.4 Các chất đóng rắn chế đóng rắn nhựa epoxy…………… 1.2.5 Ứng dụng nhựa epoxy…………………………………… 1.3 Tro bay ứng dụng thực tế khoa học, đời sống 1.3.1 Thành phần đặc điểm cấu trúc tro bay………………… 1.3.2 Những ứng dụng thực tế khoa học, đời sống tro bay 1.3.2.1 Ứng dụng tro bay giới…………………… 1.3.2.2 Ứng dụng tro bay Việt Nam………………… 1.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng vật liệu polyme compozit sở polyme tro bay phế thải nước 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tro bay vật liệu polyme compozit 1.4.2 Các phương pháp xử lý, biến tính bề mặt tro bay 1.4.2.1 Xử lý bề mặt tro bay hóa chất vô 1.4.2.2 Biến tính bề mặt tro bay axit stearic 1.4.2.3 Biến tính bề mặt tro bay hợp chất silan…… THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất………………………………………… 2.1.1 Tro bay………………………………………………………… 2.1.2 Nhựa epoxy DER 331…………………………………… 2.1.3 Chất đóng rắn amin…………………………………………… 2.1.4 Các hóa chất dùng để xử lý biến tính tro bay………………… 2.2 Các phương pháp xử lý, biến tính bề mặt tro bay………………… 2.2.1 Xử lý bề mặt tro bay hóa chất vô cơ………………… 2.2.2 Biến tính bề mặt tro bay hợp chất silan…………… 2.2.3 Biến tính bề mặt tro bay axit stearic …………………… 2.3 Thiết bị phương pháp xác định đặc tính vật liệu……………… 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)…………………………… 2.3.2 Phương pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF)………………… 3 9 10 12 13 17 18 18 21 21 25 27 27 31 31 32 33 38 38 38 38 38 39 40 40 40 40 41 41 41 2.3.3 Phương pháp xác định giản đồ phân bố kích thước hạt…… 2.3.4 Phương pháp BET……………………………………………… 2.3.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ……………………… 2.3.6 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) …………………………… 2.3.7 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)……………… 2.3.8 Phương pháp xác định góc tiếp xúc hạt rắn……………… 2.3.9 Phương pháp xác định độ nhớt………………………………… 2.4 Phương pháp chế tạo mẫu vật liệu polyme compozit……………… 2.5 Các phương pháp xác định tính chất học vật liệu polyme 42 42 42 43 43 44 45 45 45 compozit……………………………………………………………… 2.5.1 Phương pháp xác định độ bền nén………………………… 2.5.2 Phương pháp xác định độ bền uốn…………………………… 2.5.3 Phương pháp xác định độ bền kéo…………………………… 2.5.4 Phương pháp xác định độ bền va đập Izod…………………… 2.6 Phương pháp xác định tính chất điện vật liệu polyme compozit 2.6.1 Phương pháp xác định điện trở suất bề mặt điện trở suất 45 46 46 46 47 47 khối…………………………………………………………… 2.6.2 Hằng số điện môi hệ số tổn hao điện môi ………………… 2.6.3 Phương pháp xác định độ bền điện…………………………… KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………………… 3.1 Khảo sát đặc tính kỹ thuật tro bay ban đầu……………… 3.2 Các đặc tính kỹ thuật tro bay sau biến tính hóa 49 51 53 53 57 chất vô cơ……………………………………………………… 3.2.1 Ảnh hưởng xử lý kiềm tro bay đến phân bố kích thước 57 diện tích bề mặt tro bay………………………………… 3.2.2 Ảnh hưởng xử lý kiềm tro bay đến thành phần hóa 60 học 3.3 Các đặc tính kỹ thuật tro bay sau biến tính axit 61 stearic………………………………………………………… 3.3.1 Phân tích phổ hồng ngoại tro tính axit stearic 3.3.2 Góc tiếp xúc tro tính axit stearic…………… 3.3.3 Xác định mức độ axit stearic hóa tro bay phân tích nhiệt 3.4 Các đặc tính kỹ thuật tro bay sau biến tính hợp 61 64 64 66 chất silan……………………………………………………………… 3.4.1 Góc tiếp xúc tro tính hợp chất silan…… 3.4.2 Phân tích phổ hồng ngoại tro tính hợp chất 67 68 silan…………………………………………………………… 3.4.3 Xác định mức độ silan ghép bề mặt tro bay phân tích 71 nhiệt………………………………………………………… 3.5 Khảo sát tính chất học vật liệu polyme compozit từ 73 nhựa epoxy DER 331 tro bay …………………………………… 3.5.1 Khảo sát thay đổi độ nhớt, thời gian đóng rắn hàm lượng 73 phần gel hệ epoxy/tro bay thay đổi hàm lượng tro bay… 3.5.2 Khảo sát tính chất học vật liệu compozit epoxy/tro bay 74 theo hàm lượng tro bay………………………………………… 3.5.3 Khảo sát tính chất học vật liệu polyme compozit từ nhựa 77 epoxy tro bay xử lý dung dịch kiềm………………… 3.5.4 Khảo sát tính chất học vật liệu polyme compozit từ nhựa 79 epoxy tro tính axit stearic…………………… 3.5.5 Khảo sát tính chất học vật liệu polyme compozit từ nhựa 81 epoxy tro bay biến tính hợp chất silan…………………………………………………………… 3.6 Khảo sát ảnh hưởng tro tính bề mặt đến cấu trúc 85 hình thái vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay…………… 3.7 Khảo sát ảnh hưởng tro tính bề mặt đến độ bền nhiệt 86 vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay……………… 3.8 Khảo sát tính chất điện vật liệu polyme compozit từ nhựa 91 epoxy DER 331 tro bay…………………………………………… 3.8.1 Điện trở suất…………………………………………………… 3.8.2 Hằng số điện môi hệ số tổn hao điện môi………………… 3.8.3 Độ bền điện……………………………………………… KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ…………………………… PHỤ LỤC 91 96 99 103 105 115 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ABS A-186 Acrylonitrile butadiene styrene β -(3,4- Epoxycyclohexyl) Acrylonitrin butadien styren β -(3,4- Epoxycyclohexyl) A-1100 AEAPS ethyltrimethoxysilane 3- Aminopropyltriethoxy silane N-(2-Aminoethyl)-3- etyltrimetoxy silan 3- Aminopropyl trietoxy silan N-(2-Aminoetyl)-3-Aminopropyl Aminopropylsilantriol γ- Aminopropyltrimethoxyl silane Circulating fluidized bed Diethylenetriamine Diphenylolpropane Epiclohydrin Epoxide equivalent weight Epoxy Ethylene vinylacetat copolymer Fly ash 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane 3- Glycidoxypropyltriethoxysilane High density polyethylene silantriol γ- Aminopropyl trimetoxyl silan Lò tầng sôi tuần hoàn Dietylen triamin Diphenylolpropan Epiclohydrin Đương lượng gam epoxy Epoxy Etylen vinylaxetat đồng trùng hợp Tro bay 3- Glycidoxypropyltrimetoxysilan 3- Glycidoxypropyltrietoxysilan Polyetylen tỉ trọng cao Hàm lượng nhóm epoxy Phổ hồng ngoại Khối lượng phân tử Polyetylen tỉ trọng thấp Mất nung Polyme compozit Polyetylen Polyetylen polyamin Phần khối lượng Polypropylen Polyetylenterephtalat Axít stearic Kính hiển vi điện tử quét Diện tích bề mặt Trietylentetra amin Phân tích nhiệt trọng lượng Phổ nhiễu xạ tia X Phổ huỳnh quang tia X APTMS CFB DETA DPP ECH EEW EP EVA Fly ash GF80 GF82 HDPE HLE IR KLPT LDPE MKN PC PE PEPA PKL PP PET SA SEM SSA TETA TGA XRD XRF Infrared spectroscopy Low density polyethylene Polymer composite Polyethylene Polyethylene polyamine Polypropylene Polyethylenterephtalat Stearic acid Scanning Electron Microscopy Surface Sphere Area Triethylenetetramine Thermal Gravimetric Analysis X-ray diffraction X-ray fluorescence DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU UFA FAN FAC FASA FAS FAS1100 FAS186 FASGF80 FASGF82 EP/FA EP/UFA EP/FAN EP/FAC Tro bay chưa xử lý Tro bay xử lý dung dịch NaOH Tro bay xử lý dung dịch Ca(OH)2 Tro tính axit stearic Tro tính silan Tro tính silan A1100 Tro tính silan A186 Tro tính silan GF80 Tro tính silan GF82 Vật liệu compozit epoxy/tro bay Vật liệu compozit epoxy/tro bay chưa xử lý Vật liệu compozit epoxy/tro bay xử lý dung dịch NaOH Vật liệu compozit epoxy/tro bay xử lý dung dịch Ca(OH) EP/FASA EP/FAS EP/FAS1100 EP/FAS186 EP/FASGF80 EP/FASGF82 Tg tanδ εe ρs ρv θ Eđt Vật liệu compozit epoxy/tro tính axit stearic Vật liệu compozit epoxy/tro tính silan Vật liệu compozit epoxy/tro tính silan A1100 Vật liệu compozit epoxy/tro tính silan A186 Vật liệu compozit epoxy/tro tính silan GF80 Vật liệu compozit epoxy/tro tính silan GF82 Nhiệt độ thủy tinh hóa Tang góc tổn hao điện môi Hằng số điện môi Điện trở suất mặt Điện trở suất khối Góc tiếp xúc Điện áp đánh thủng [15] Nguyễn Đức Chuy, Trần Thị Mậy, Nguyễn Thị Thu (2011) Nghiên cứu chuyển hóa tro bay Phả Lại thành sản phẩm chứa zeolit số tính chất đặc trưng chúng Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm Hà Nội, số 4, tr 160-165 [16] Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức (2002) Vật liệu compozit học công nghệ NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, tr.10-30 [17] Nguyễn Hữu Kiên (2011) Ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm lên tính chất điện môi vật liệu composite dùng máy biến áp điện lực Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [18] Nguyễn Hữu Phú (1998) Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, tr 16-64 [19] Nguyễn Khánh Sơn (2015) Vữa đóng rắn nhanh sửa chữa công trình sử dụng chất kết dính manhêzi phốt phát, tro bay cát Tạp chí KHCN Xây dựng, tr 32-35 [20] Nguyễn Như Quí (2007) Nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ gia mịn bột đá vôi tro bay nhiệt điện đến tính chất hỗn hợp bê tông bơm Tạp chí Khoa học Công nghệ xây dựng, số 1, tr 3-5 [21] Nguyễn Tiến Tài (2008) Phân tích nhiệt ứng dụng nghiên cứu vật liệu NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, tr.41-117 [22] Nguyễn Tuấn Dũng, Nguyễn Thanh Mỹ, Trần Thị Minh Huyền ( 2012) Nghiên cứu tăng cấu trúc xốp tro bay biến tính hóa học điều kiện mềm Tạp chí Hóa học, T.50(3), tr 353- 356 [23] Nguyễn Văn Nội (2002) Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro bay để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ ngành Hóa học, Hà Nội, tháng 12, tr 185-188 [24] Phạm Huy Khang (2011) Tro bay ứng dụng xây dựng đường ô tô sân bay điều kiện Việt Nam Báo cáo Khoa học - Trường Đại học Giao thông Vận tải [25] Thái Hoàng, Trần Thị Thanh Vân, Nguyễn Thị Thu Trang, Nguyễn Vũ Giang, Nguyễn Thúy Chinh, Đỗ Quang Thẩm (2013) Nghiên cứu ảnh hưởng tro tính axit hữu đến số tính chất khả chống cháy polyvinyl clorua có hóa dẻo Tạp chí Hóa học, T 51(6), tr 709-713 [26] Thái Hoàng (2009) Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit từ số nhựa nhiệt dẻo (PE/PP/EVA)/tro bay nhà máy Nhiệt điện ứng dụng số sản phẩm dân dụng Đề tài nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ [27] Thái Hoàng (2010) Độ bền oxi hóa nhiệt , tính chất điện khả chống cháy vật liệu compozit sở hỗn hợp HDPE –LLDPE/tro bay Tạp chí Khoa học Công nghệ, T.48, số 6, tr 67-74 108 [28] Tô Thị Xuân Hằng (2012) Kết hợp tro tính silan oxit sắt chế tạo màng sơn epoxy bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon Tạp chí Hóa học, T.50(4), tr 502-506 [29] Tô Thị Xuân Hằng, Nguyễn Tuấn Dũng, Trịnh Anh Trúc (2010) Nghiên cứu biến tính tro bay silan ứng dụng chế tạo màng sơn epoxy bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon Tạp chí Khoa học Công nghệ, 48(3A), tr 87-94 [30] Vũ Hải Nam (2012) Nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học Xây dựng [31] Vũ Minh Trọng (2015) Nghiên cứu tính chất hóa lý hình thái cấu trúc vật liệu tổ hợp PE/EVA/tro tính hữu Luận án tiến sĩ Hóa học, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam TIẾNG ANH [32] ASTM standard for Electrical Insulating Materials in Annual Book of ASTM Standards (1971), part 29, pp 51-80, 170-190 [33] A Livi, V Levita and P.A.Rolla (1993) Dielectric Behavior at Microwave Frequences of an epoxy resin during crosslinking J.Appl Polymer Sci, Vol 50, pp 1583-1590 [34] Alok Agrawal and Alok Satapathy (2013) Thermal and dielectric behavior of epoxy composites filler with ceramic micro particulates Journal of Composite Materials, Vol 48, 30, pp 3755-3769 [35] Ahmet Sari and Omer lpy’ldak (2006) Adsorption properties of stearic acid onto untreated kaoliniti Bull Chem Soc Ethiop, 20(2), pp 259-267 [36] Autar K Kaw (2005) Mechanics of Composite Materials CRC Press, pp 212 – 219 [37] Blythe T and Bloor D (2008) Electrical properties of polymers Cambridge University Press, 2nd, pp 297-325 [38] C H Hare (1996) Amine Curing Agents for Epoxies, Paint India, XLVI(10), pp 5964 [39] C R Ward, D French (2006) Determination of glass content and estimation of glass composition in fly ash using quantitative X-ray diffractometry Fuel 85, pp 22682277 [40] D C D Nath, S Bandyopadhyay, S Gupta, A Yu, D Blackburn, C White (2010) Surface-coated fly ash used as filled in biodegradable poly (vinyl alcohol) composit films: Part – The modification process Applied Surface Science 256, pp 27592763 109 [41] Demir M, Erenoglu T, Ekim H & Tasdemir M A (2002) Effects of Fineness and Amount of Fly ash on Strength Development of Concrete 5th Int Congress on Advances in Civil Engineering (ACE 2002), Istanbul, Turkey, 2, pp 1349- 1358 [42] Dipa Ray, Sourish Banerjee, Amar K Mohanty, Manjusri Misra (2007) Thermal and electrical behavior of vinylester resin matrix composites filled with fly ash particles Polymer Composites, Online in Wiley InterScience [43] F O Arouca, M.A.S.Barrozo and J.J.R.Damasceno (2005) Analysis of techniques for measurement of the size distribution of solid particles Brazilian Journal of Chemical Engineering, Vol 22, No 1, pp 135-142 [44] Frigione G, Lanzillota B, Ferrari F, Cirillo G (1993) Fly ash as basic raw material in manufacture of bricks Proceedings of the Tenth International ash use symposium, ACAA, Orlando, Florida, EPRI report TR-10174, 2, pp 80-1 to 80-15 [45] Garde K, McGill WJ, Woolard CD (1999) Surface modification of fly ash characterization and evaluation as reinforcing filler in polyisoprene Plast Rubb Compos , 28, pp 1-10 [46] George, W., (1999) Fly ash, mica Handbook in fillers, Toronto, New York, Chem Tech Publishing, Vol 1, ed 2, pp 32 [47] Goodman, S.H., (1996) Epoxy resins Handbook of Thermoset Plastics, Chap 6, pp 193-264 [48] Golden D M (1991) Research to develop coal ash uses in the USA Proceedings of the Shanghai 1991 ash utilization Conference, No GS-7388, 1, 5-1 to 5- 15 [49] G.P Johari (1993) Electrical properties of epoxy resins Chemistry and Technology of Epoxy Resins, pp 175-205 [50] Gu, J, Wu, G.H, Zhang, Q (2007) Preparation and damping properties of fly ash filled epoxy composites Mater Sci Eng A, pp 452-453, 614-618 [51] Horiuchi S, Kawaguchi M, Yasuhara K (2000) Effective use of fly ash slurry as fill material Journal of Hazardous Materials 9/15, 76(2-3), pp 301-333 [52] ISO 13320: 2009 Particle size analysis- Laser diffraction methods [53] I Khairul Nizar, A.M.Mustafa Al Bakri, A.R.Rafiza, H Kamarudin, A Alida and Y.Zarina (2014) Study on Physical and Chenical Properties of Fly Ash from Different Area in Malaysia Key Engineering Materials, Vols 594-595, pp 985- 989 [54] Fen Y.Y, Sheng G.G (2006) Surface modification of purified fly ash and application in polymer J.Hazard Mater, Vol 133, pp 276-282 [55] J Babu Rao, D Venkata Rao, I Narasimha Murthy, and NRMR Bhargava (2012) Mechanical properties and corrosion behaviour of fly ash particles reinforced AA 2024 composites Journal of Composite Materials, Vol 46, 12, pp 1393-1404 [56] Jianyring Shang, Markus Flury, James B Harsh, Richard L Zollars (2008) Comparison of different methods to measure contact angles of soil colloids Journal of Colloid and Interface Science 328, pp 299-307 110 [57] J Artbauer (1996) Electric strength of polymer Journal of Physics D: Applied Physics, Vol 29, No 2, pp 446 [58] J C Fothergill, J.K.Nelson and M.Fu (2004) Dielectric Properties of Epoxy Nanocomposites containing TiO2, Al2O3 and ZnO fillers IEEE Conf Electr Insul Dielect Phenomena (CEIDP), pp 406-409 [59] J P M Syvitski (1991) Principles, methods, and application of particles size analysis Cambridge University Press [60] J Y Hwang (1999) Beneficial use of fly ash National Energy Technology Laboratory Michigan Technological University Houghton, USA, pp 1-23 [61] Jing Qiao, Kristin Schaaf, Alireza V Amirkhizi, Sia Nemat-Nasser (2010) Effect of particle size and volume fraction on tensile properties of fly ash/polyurea composites Proc.of SPIE, Vol 7644, pp 1-4 [62] Jitendra Gummadi, G Vijay Kumar, Gunti Rajesh (2012) Evaluation of flexural properties of fly ash filled polypropylene composites International Journal of Modern Engineering Research, Vol 2, No4, pp 2584-2590 [63] K Das, D Ray, K Adhikary, N R Bandyopadhyay, A.K Mohanty and M Misra (2011) Development of recyced polypropylene matrix composites filled with fly ash J Reinf Plast Compos, Vol 29, pp 510-517 [64] K P Unnikrishan (2006) Studies on the Toughening of Epoxy Resins Chapter 3, pp 158-162 [65] Kishore, Kulkarni SM, Sunil D Sharathchandra S (2002) Effect of surface treatment on the impact behaviour of fly ash filled polymer composites Polym Intl , 51, pp 1378-1384 [66] Ku, H, Trada, M and Kota, V (2010) Optimum percentage of fly ash reinforced in vinylester composites Journal of Materials in Civil Engineering, Bol 22, No 1, pp 104-107 [67] Landingham, M.R., Eduljee, R.F., and Gillespie, J.W., Jr (1999) Relationships between stoichiometry, microstructure, and properties for amine –cured epoxies J Appl Polym Sci, 71(5), pp 699-712 [68] Lee, H., Necille, K (1982) Handbook of epoxy resin McGraw Hill, New York [69] Manoj Singla and Vikas Chawla (2010) Mechanical properties of epoxy resin –fly ash composite Journal of Minerals & Characterization &Engineering, Vol 9, No 3, pp 199-210 [70] May, C.A., Tanaka, Y (1993) Epoxy Resins Chemistry and Technology Marcel Dekker, New York, pp 679- 775 [71] Md Emamul Haque (2013) Indian fly ash: production and consumption scenario International Journal of Waste Resources, Vol 3, No 1, pp 22-25 [72] M S Sreekanth, V.A Bambole, S.T.Mhaske, P.A Mahanwar (2009) Effect of particles size and concentration of fly ash on properties of polyester thermoplastic 111 elastomer composites Journal of Minerals of Materials Characterization & Engineering, Vol 8, No3, pp 237-248 [73] Nabil A N Alkadasi, D G Hundiwale and U R Kapadi (2004) Studies on the effect of silane coupling agent (2.0 percent) on the mechanical properties of fly ash polybutadiene rubber Journal of Scientific & Industrial Research, Vol.63, pp 603609 [74] Nalwa, H.S., (1999) Handbook of low and high dielectric constant materials and their application Academic Press, London, pp 59 [75] Ozlem Celik, Erdem Damci & Sabriye Piskin (2008) Characterization of Fly ash and it effects on the compressive strength properties of Portland cement Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, Vol 15, pp 433-440 [76] P Pengthamkeerati, T Satapanajaru, P Chularuengoaksorn (2008) Chemical modification of coal fly ash for the removal of phosphate from aqueous solution Fuel, Vol 87, Issue 12, pp 2469- 2476 [77] Plueddemann E P (1982) Silane coupling agents Plenum Presses - New York, pp 67 [78] Rahail Parvaiz M, Smita Mohanty, Sanjay K Nayak and Mahanwar P.A (2010) Polyetheretherketone (PEEK) composites reinforced with fly ash and mica Journal of Mineral & Materials Characterization & Engineering, Vol 9, No 1, pp 25-41 [79] Reid I D (1986) Dielectric properties of an epoxy resin and its composites J Appl Polym Sci, Vol 31, pp 1771 [80] R.N Rothon (1999) Mineral Fillers in Thermoplastics: Filler Manafacture and Characterization Advances in Polymer Science, Vol 139, pp 67-107 [81] R.S Iyer, J.A Scott (2001) Power station Fly ash –an review of value-added utilization outside of the construction industry Resources, Conservation and Recycling 31, pp 217-228 [82] R Satheesh Raja, K Manisekar, V Manikandan (2013) Effect of fly ash filler size on mechanical properties of polymer matrix composites International Journal of Mining, Metallurgy & Mechanical Engineering (IJMMME), Vol 1, No1, pp 34-37 [83] S Guhanathan, M Sarojadevi (2004) Studies on interface in polystyrene /fly ash particulate composites”, Comp Interface 11(1), pp 43-66 [84] S.M Kulkarni, Kishore (2002) Effects of surface treatments and size of fly ash particles on the compressive properties of epoxy based on particulate composites J Mater Sci, 37, pp 4321-4326 [85] S G Pardo, C Bernat, M.J Abad, and J Caro (2010) Rheological, thermal and mechanical characterization of fly ash-thermoplastic composites with different coupling agents Polym Compos, Vol 31, pp 1722-1730 112 [86] S K Acharya, P Mishra and S.c Mishra (2008) Effects of environment on the machenical properties of fly ash-jute-polymer composite Indian Journal of Engineering & Materials Science, pp 483-488 [87] Saroja Devi M, Murugesan V, Rengaraj K, Anand P (1998) Utilization of fly ash filler for unsaturated polyester resin J Appl Polymer Sci, 69, pp 1385- 1476 [88] Sateesh Bonda, Smita Mohanty, Sanjay K Nayak (2012) Viscoelastic, Mechanical, and Thermal Characterization of fly ash –filler ABS composites and Comparison of fly ash surface treatments Polym.Compos, 33, pp 22-34 [89] Seena Joseph, Bambola V.A, Sherhtukade V.V, Mahanwar P.A (2011) Effect of fly ash content, particle size of fly ash and type of silane coupling agents on the properties of recycled poly (ethylene terephthalate)/fly ash composites J Appl Polym Sci, Vol 119, pp 201-208 [90] Suhas V Patil, Suryakant C Nawle, Sunil J Kulkarni (2013) Industrial Applications of Fly ash: A Review International Journal of Science, Engineering and Technology Research, (9), pp 1659-1663 [91] Sisomphon, K., Hongvinitkul, S., Nimityongskul, P., Tangtemsirikul,S and Rachdawong, P., (1999) Uses of Municipal Solid Waste Ash as Construction Materials Proceedings of the 7th East Asia –Parcific Conference on Structural Engineering & Construction, Kochi University of Technology, Kochi, Japan, pp 1366 -1371 [92] Shubhalakshmi Sengupta, Pulakesh Maity, Dipa Ray, Anirudhha Mukhopadhyay (2012) Development of stearic acid coated fly ash reinforced recycled polypropylene matrix composites and their thermal analysis International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol 3, No 6, pp 1-4 [93] Suryasarathi Bose, P.A Mahanwar (2004) Effect of fly ash on the mechanical, thermal, dielectric, rheological and morphological properties of filled nylon Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol 3, No 2, pp 65-89 [94] Sreekanth M.S, Bambole V.A, Mhaske S.T, Mahanwar P.A (2009) Effect of particle size and concentration of fly on properties of polyester thermoplastic elastomer composites Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol 8, No 3, pp 237-248 [95] T Chaowasakoo, N Sombatsompop (2007) Mechanical and morphological properties of fly ash/ epoxy composites using conventional thermal and microwave curing methods Comp.Sci and Tech, 67, pp 2282- 2291 [96] Tangtermsirikul, S Sudsangium, T and Nimityongsakul, P., (1995) Class C Fly Ash as a Shinkage Reducer for Cement Paste Proceedings of the 5th CANMET/ACI 113 International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, Milwaukee, Wiscosin, USA, Vol 1, pp 385-401 [97] Tarun R Naik, and Shiw S Singh (1993) Fly ash generation and utilization –an overview Recent Trend in Fly ash Utilization, pp 1-30 [98] Vijaya Kumar Nimmagadda, M.M.M Sarcar (2014) Investigation of dielectric properties of Industrial Waste Reinforced Particulate Polymer Composites Advances in Materials Science and Engineering, Vol 2014, pp 1-6 [99] V K Srivastava, P S Shembekar (1990) Tensile and fracture properties of epoxy resin filled with fly ash particles J Mater Sci, 25, pp 3513-3516 [100] V Sridhar, Z Z Xiu, D Xu, S H Lee, J K Kim, D J Kang and D Bang (2009) Fly ash reinforces thermoplastic vulcanizates from waste tire powder Waste Mangement, Vol 29, pp 1058-1066 [101] W Zhou and D Yu (2011) Effect of coupling agents on the dielectric properties of aluminum particles reinforced epoxy resin composites Journal of Composite Materials, Vol 45, No19, pp 1981-1989 [102] X Huang, J.Y Hwang, and J.M Gillis (2003) Processed Low NOx Fly Ash as a Filled in Plastics Journal of Minerals & Material Characterization & Engineering, (1), pp 11-31 [103] X F Ma, J G.Yu, N Wang (2007) Fly ash-reinforced thermoplastic starch composite, Carbohydrate Polymers, 67(1), pp 32-39 [104] Y M Fan, S H Yin, Z Y Wen and J Y Zhong (1999) Activation of Fly ash and Its Effects on Cement Properties Cement and Concrete Research, 29(6), pp 467472 [105] Yang Yu-Fen, Gai Guo-Sheng, Cai Zhen-Fang, Chen Qing-Ru (2006) Surface modification of purified fly ash and application in polymer Journal of Hazardous Materials, B133, pp 276-282 [106] Yuehua Yuan and T Randall Lee (2013) Contact Angle and Wetting Properties in Surface Science Techniques Springer Series in Surface Sciences, Chap 1, pp 3-34 [107] Zoran Stojanovic and Smilja Markovic (2012) Determination of particle size distributions by laser diffraction Technics –New Materials 21, pp 11-20 [108] Zulkifli Ahmad (2012) Polymeric dielectric materials in Dielectric Material InTech Press, pp 4-27 [109] http://www.coal-ash.co.il/english/info_uses.html (2013) [110] http://www.slideshare.net/NAACO/vat-lieu-composite-frp-trong-xay-dung (2011) [111] http://www.baomoi.com/Composite-va-cac-ung-dung/53/3842747.epi (2010) [112] http://www.mekongcorp.com.vn/product/756-tro-bay-fly-ash-la-gi/vni (2012) [113] http://kenh14.vn/kham-pha/nhung-noi-co-bau-khong-khi-o-nhiem-nhat-tren-thegioi-2015010908060794.chn (2015) 114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Bach Trong Phuc, Pham Thi Hương, Nguyen Thanh Liem (2012) Study on preparation of polymer composite materials based on epoxy resin and fly ash from Viet Nam Pha Lai thermal power plant Tạp chí Hóa học, T.50 (6A), tr.160- 163 Phạm Thị Hường, Bạch Trọng Phúc, Nguyễn Thanh Liêm (2013) Ảnh hưởng tro bay xử lý kiềm đến đặc tính vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 Tạp chí Hóa học, T.51 (6ABC), tr 331-334 Pham Thi Huong, Bach Trong Phuc, Nguyen Thanh Liem (2014) Effect of stearic acid as a coupling agent on mechanical – thermal properties of fly ash –filler polymer composite materials Proceedings of the 2nd International Conference on Green Technology and Sustainable Development, Ho Chi Minh, Vol 1, pp 141-144 Pham Thi Huong, Bach Trong Phuc, Nguyen Thanh Liem (2015) Improving mechanical-thermal properties of epoxy/fly ash composites by silane coupling agents Tạp chí Hóa học, T.53 (2e1), tr.40-44 115 PHỤ LỤC 116 [...]... kỹ thuật, từ đó đem lại những lợi ích kinh tế đáng kể… Để phát triển và mở rộng tính ứng dụng của tro bay, tác giả tập trung vào nghiên cứu tro bay ứng dụng trong công nghệ cao, đặc biệt là trong ngành kỹ thuật điện bởi vật liệu compozit nền epoxy có tính cách điện tốt Vì thế đề tài Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 và tro bay phế thải ứng dụng trong kỹ thuật điện đã... tiêu nghiên cứu của Luận án là đánh giá được khả năng gia cường của tro bay tới tính chất cơ nhiệt, tính chất điện của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy DER 331, từ đó định hướng cho việc ứng dụng tro bay trong kỹ thuật điện Để thực hiện mục tiêu trên, luận án đã thực hiện các nội dung nghiên cứu chủ yếu sau: - Khảo sát hàm lượng tro bay đưa vào vật liệu nền epoxy DER 331 - Nghiên cứu các... lượng tro bay biến tính và chưa biến tính đến độ bền điện 99 của vật liệu compozit epoxy DER 331/ tro bay ……………………………… Hình 3.44: Ảnh hưởng của loại silan biến tính tro bay đến độ bền điện của vật liệu 101 compozit nền epoxy DER3 31 với hàm lượng tro bay 40PKL……………… Hình 3.45: Ảnh hưởng của tro bay xử lý bằng dung dịch kiềm đến độ bền điện của vật 103 liệu compozit nền epoxy DER3 31 với hàm lượng tro bay. .. nước, hiện nay tro bay đã được ứng dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật như trong ngành xây dựng, ngành giao thông vận tải, trong nông nghiệp và trong vật liệu polyme compozit Trong đó, tro bay ứng dụng nhiều nhất phải kể đến là trong lĩnh vực xây dựng Nhiều công trình xây dựng lớn đã thành công khi đưa tro bay vào bê tông để cải thiện độ bền và kết cấu như bê tông tro bay ở thành... tính tro bay đến điện trở suất khối của vật liệu 94 iii compozit epoxy DER 331/ tro bay 40PKL…………………………………… Hình 3.40: Ảnh hưởng của hàm lượng silan và hàm lượng axit stearic biến tính tro bay 95 đến điện trở suất khối của vật liệu compozit epoxy DER 331/ tro bay 40PKL Hình 3.41: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính và chưa biến tính đến hằng số 98 điện môi của vật liệu compozit nền epoxy DER 331 ………………………... 3.36: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến điện trở suất khối của vật liệu compozit 91 epoxy DER 331/ tro bay …………………………………………………… Hình 3.37: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến điện trở suất mặt của vật liệu compozit 93 epoxy DER 331/ tro bay …………………………………………………… Hình 3.38: Ảnh hưởng của tro bay xử lý kiềm đến điện trở suất khối của vật liệu compozit 94 epoxy DER 331/ tro bay 40PKL……………………………………………… Hình... thiệu về vật liệu compozit Vật liệu compozit là vật liệu tổ hợp của hai hay nhiều vật liệu thành phần khác nhau về hình dạng hoặc thành phần hóa học nhằm tạo nên một vật liệu mới có tính năng vượt trội so với từng vật liệu thành phần Trong đó, vật liệu compozit phổ biến gồm hai thành phần chính là vật liệu gia cường và vật liệu nền Vật liệu gia cường (gián đoạn) phân bố trong thành phần vật liệu nền... mẫu tro bay ban đầu………………………………………… epoxy DER 331/ tro bay …………………………………………………… ii Hình 3.19: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến độ bền uốn và % biến dạng của vật liệu 75 compozit epoxy DER 331/ tro bay ………………………………………… Hình 3.20: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến độ bền nén và độ bền va đập của vật 76 liệu compozit epoxy DER 331/ tro bay ……………………………………… Hình 3.21: Ảnh SEM bề mặt gẫy mẫu compozit epoxy. .. khối của vật liệu compozit 92 epoxy DER 331/ tro bay …………………………………………… Bảng 3.9: Hằng số điện môi của một số chất tại nhiệt độ phòng ………………………… Bảng 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến hằng số điện môi và tổn hao điện môi 96 97 của vật liệu compozit nền epoxy DER 331 ……………………………… Bảng 3.11: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến độ bền điện của các mẫu vật liệu 100 compozit epoxy DER 331/ tro bay …………………………………………... sắc và hình thái cấu trúc của tro bay Loại tro bay và kích cỡ của hạt tro bay là yếu tố quan trọng quyết định đến các ứng dụng của nó Tro bay có kích thước nhỏ cỡ nm thường được sử dụng làm chất độn cho vật liệu polyme compozit ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ cao Trong khi tro bay có kích thước lớn cỡ vài chục µm lại được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực nông nghiệp, xây dựng…[81] 1.3.2 Những ứng dụng