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

MỞ ĐẦU Tro bay biết đến sản phẩm phế thải từ nhà máy nhiệt điện trình đốt than nhiên liệu Nó tồn trạng thái rắn có kích thước hạt nhỏ, bay tự không khí gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe đời sống sinh hoạt nhân dân Ngoài ra, tro bay gây thiệt hại kinh tế đáng kể phải sử dụng diện tích lớn ao hồ, đất canh tác nông nghiệp để làm diện tích chứa lượng phế thải Gần đây, Tổ chức Y tế Thế Giới (WHO) đưa báo cáo tình trạng ô nhiễm không khí dựa số liệu mức độ ô nhiễm 1600 thành phố khắp 19 quốc gia nước Pakistan, Ấn Độ, Ai Cập, Quatar, Bangladesh xếp vào danh sách nước có bầu không khí ô nhiễm giới Tình trạng xảy trình khai thác sử dụng nguồn nguyên liệu cho nhà máy nhiệt điện, công trình xây dựng, nhà máy công nghiệp… [113] Điều cho thấy ô nhiễm không khí mối đe dọa nhiều quốc gia, có Việt Nam Do đó, việc đặt mục tiêu thu hồi xử lý tro bay vấn đề cấp thiết tất nước giới Việt Nam Trong vài năm trở lại đây, nhà khoa học nghiên cứu thành phần đặc tính kỹ thuật tro bay nhận thấy thành phần hóa học tro bay gồm nhiều oxit kim loại bền, có độ bền nhiệt cao, hạt tro bay có trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ Điều phù hợp để lựa chọn tro bay làm phụ gia cho bê tông làm chất độn gia cường cho loại vật liệu khác Theo số liệu thống kê giới nước, tro bay ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật ngành xây dựng, ngành giao thông vận tải, nông nghiệp vật liệu polyme compozit Trong đó, tro bay ứng dụng nhiều phải kể đến lĩnh vực xây dựng Nhiều công trình xây dựng lớn thành công đưa tro bay vào bê tông để cải thiện độ bền kết cấu bê tông tro bay thành phố Marina (Chicago), bê tông tro bay tháp Sears –thành phố River (Chicago)…[112] Hiện tại, nước ta phát triển nghiên cứu đưa tro bay vào ứng dụng cầu đường, xây dựng thủy điện Sơn La, Bản Vẽ, Sông Tranh…[7] phát triển ứng dụng tro bay vào số sản phẩm sơn, cao su, vật liệu polyme compozit Các nghiên cứu bước đầu giảm giá thành sản phẩm, nâng cao số đặc tính kỹ thuật, từ đem lại lợi ích kinh tế đáng kể… Để phát triển mở rộng tính ứng dụng tro bay, tác giả tập trung vào nghiên cứu tro bay ứng dụng công nghệ cao, đặc biệt ngành kỹ thuật điện vật liệu compozit epoxy có tính cách điện tốt Vì đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 tro bay phế thải ứng dụng kỹ thuật điện” lựa chọn làm chủ đề cho luận án tiến sĩ Mục tiêu nghiên cứu Luận án đánh giá khả gia cường tro bay tới tính chất nhiệt, tính chất điện vật liệu polyme compozit nhựa epoxy DER 331, từ định hướng cho việc ứng dụng tro bay kỹ thuật điện Để thực mục tiêu trên, luận án thực nội dung nghiên cứu chủ yếu sau: - Khảo sát hàm lượng tro bay đưa vào vật liệu epoxy DER 331 - Nghiên cứu phương pháp xử lý, biến tính bề mặt tro bay hóa chất vô cơ, axit hữu hợp chất silan - Đánh giá khả gia cường tro tính không biến tính đến tính chất cơ- nhiệt vật liệu polyme compozit nhựa epoxy DER 331 - Nghiên cứu khả cách điện vật liệu polyme compozit với tro tính không biến tính TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu compozit sở nhựa polyme chất độn hạt vô 1.1.1 Giới thiệu vật liệu compozit Vật liệu compozit vật liệu tổ hợp hai hay nhiều vật liệu thành phần khác hình dạng thành phần hóa học nhằm tạo nên vật liệu có tính vượt trội so với vật liệu thành phần Trong đó, vật liệu compozit phổ biến gồm hai thành phần vật liệu gia cường vật liệu Vật liệu gia cường (gián đoạn) phân bố thành phần vật liệu (liên tục) [2] Sự tổ hợp hai hay nhiều vật liệu khác compozit nhằm tạo nên sản phẩm với tính chất tối ưu, bao gồm tính chất học, tính chất hóa học tính chất vật lý tính dẫn nhiệt (độ dẫn nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt, nhiệt dung riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ chảy mềm), tính chất điện (độ dẫn điện, tổn thất điện môi…), tính chất quang học, tính cách âm…[4] Tính chất vật liệu compozit không bao hàm tất tính chất pha thành phần chúng đứng riêng rẽ mà thường lựa chọn tính chất tốt phát huy thêm Hình 1.1: Cấu trúc thành phần vật liệu compozit Trong hai thành phần vật liệu compozit vật liệu đóng vai trò liên kết vật liệu gia cường rời rạc tạo nên sản phẩm liên tục Dưới tác dụng ngoại lực, vật liệu gia cường thành phần chịu tải trọng thường có tính chất lý cao vật liệu Ngược lại, vật liệu đóng vai trò truyền ứng suất sang vật liệu gia cường Ngoài ra, vật liệu có tác dụng bảo vệ chất gia cường tác dụng môi trường hay định đến độ bền nhiệt khả gia công vật liệu compozit Do vật liệu compozit có nhiều thành phần khác tạo nên, lượng sản phẩm tạo thành đa dạng Trong khoa học, để phân loại compozit thường vào hai đặc điểm sau: - Phân loại theo chất vật liệu - Phân loại theo cấu trúc vật liệu gia cường Với cấu trúc vật liệu gia cường, compozit phân thành nhóm chính: compozit gia cường sợi (compozit cốt sợi), compozit gia cường hạt (compozit cốt hạt) compozit cấu trúc Compozit gia cường sợi sợi thủy tinh, sợi tự nhiên…, sợi dài, sợi ngắn…còn compozit cốt hạt có nhiều hình dạng khác nhau: cốt dạng hình cầu, hình que, hình vẩy…hoặc kích cỡ hạt khác bột gỗ, than đen, tro bay, talc, cao lanh, sắt, đồng, nhôm, vẩy mica…v.v [16] Theo chất vật liệu nền, compozit chia thành nhóm sau: compozit polyme, compozit kim loại, compozit ceramic Trong đó, compozit polyme thường sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm dễ gia công, tạo sản phẩm phức tạp kích thước lớn Compozit kim loại có ưu điểm khả chịu nhiệt cao hơn, không cháy chống lại công chất lỏng hữu tốt Đối với compozit ceramic sử dụng nhược điểm giá thành cao [2] Nhờ tính chất ưu việt so với vật liệu truyền thống gỗ, sắt, thép…mà ngày vật liệu compozit ứng dụng rộng rãi lĩnh vực: từ lĩnh vực giao thông, xây dựng, hàng không, trang trí nội ngoại thất đến lĩnh vực thể thao công nghiệp dân dụng Hiện giới, ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu compozit vào chế tạo cánh máy bay, mũi máy bay số linh kiện, máy móc khác hãng Boeing 757, 676 Airbus 310…Theo thống kê hãng máy bay Boeing, Boeing Dreamliner 787 sử dụng đến 50% compozit toàn trọng lượng Đó vật liệu compozit có tính ưu việt giảm trọng lượng, tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, giảm tiếng ồn tiết kiệm nhiên liệu cho máy móc [111] Vật liệu compozit sử dụng để sản xuất chi tiết, bảng mạch, linh kiện ngành công nghiệp điện tử phục vụ cho ngành công nghiệp đóng tàu, xuồng; ngành dân dụng y tế (hệ thống chân, tay giả, giả )[111] Tại Việt Nam, vật liệu compozit ứng dụng phát triển hầu hết ngành, lĩnh vực kinh tế quốc dân sử dụng vào việc chế tạo bồn chứa hóa chất, linh kiện ô tô, xe lửa, vòm che máy bay quân sự, phận cấy ghép thể, thiết bị ngành giáo dục, giải phân cách đường giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trượt, máng hứng…[13] Sản phẩm ứng dụng vật liệu compozit lĩnh vực khác Việt Nam trình bày hình 1.2 Hình 1.2: Phân bố sản phẩm compozit ứng dụng lĩnh vực Việt Nam -2011 [110] Hàng không Trang trí nội ngoại thất Thể thao Công nghiệp dân dụng Hình 1.3: Một số sản phẩm ứng dụng vật liệu compozit [110, 111] 1.1.2 Vật liệu compozit sở nhựa polyme chất độn hạt vô Nhựa nền: Vật liệu compozit polyme loại polyme nhiệt dẻo polypropylen, polyetylen, polyvinyl clorua, polyamit… polyme nhiệt rắn polyeste không no, vinyleste, phenolic, melamin, polyuretan, epoxy…[11] Với compozit có nhựa nhiệt dẻo, sản phẩm thường có độ tin cậy cao mức độ ứng suất dư nảy sinh sau tạo thành sản phẩm thấp Ưu điểm nhựa nhiệt dẻo khả thi công, tạo dáng sản phẩm dễ thực hiện, khắc phục khuyết tật trình sản xuất tận dụng phế liệu gia công lại Tuy nhiên, nhược điểm nhựa nhiệt dẻo không chịu nhiệt độ cao thiết bị gia công sản phẩm thường đắt tiền Trong đó, nhựa nhiệt rắn có độ nhớt thấp, dễ hòa tan đóng rắn gia nhiệt (có xúc tác) Sản phẩm sau đóng rắn với cấu trúc không gian thường có tính chất ưu việt hẳn độ bền nhiệt, tính chất lý cao so với nhựa nhiệt dẻo [4] Các tính chất nhựa polyme chất hóa học, độ bền, nhiệt độ thủy tinh hóa hệ số giãn nở nhiệt có ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất học tính chất hóa học sản phẩm Do đó, polyme phải đáp ứng yêu cầu sau: + Khả thấm ướt tốt bề mặt chất gia cường để tạo tiếp xúc tối đa + Khả làm tăng độ nhớt hóa rắn trình kết dính + Khả biến dạng trình đóng rắn để giảm ứng suất nội xảy co ngót thể tích thay đổi nhiệt độ + Chứa nhóm chức hoạt động hóa học + Phù hợp với điều kiện gia công thông thường + Bền với môi trường sử dụng vật liệu compozit Gia cường: Vật liệu compozit gia cường hạt vật liệu gia cường hạt có hình dạng khác hình cầu, hình que, hình vẩy…Các hạt gia cường có kích cỡ đa dạng từ nm đến hàng chục m Cốt dạng hạt phong phú, phải kể đến bột gỗ, than đen, bột talc, cao lanh, vảy mica, đồng, nhôm tro bay [16] Các hạt gia cường với kích cỡ micromet cỡ nanomet thường có độ cứng cao vật liệu Một số vật liệu gia cường dạng hạt cải thiện tính chất vật liệu compozit giảm co ngót, chống cháy, kháng mài mòn, chịu nhiệt…v.v Đối với nhựa nhiệt rắn, có cấu trúc không gian đóng rắn nên phân tử khả trượt với nhau, dẫn đến vật liệu compozit nhựa nhiệt rắn thường cứng giòn Khi đưa chất độn dạng hạt vào nhựa nhiệt rắn tác dụng làm giảm lượng nhựa sử dụng, làm giảm độ giòn, làm tăng chất lượng bề mặt tăng độ cứng Tuy nhiên, khả cải thiện tính chất học vật liệu gia cường dạng hạt phụ thuộc nhiều vào khả kết dính với nhựa bề mặt ranh giới phân chia pha [2] Sự có mặt vật liệu gia cường dạng hạt đặc biệt hạt vô ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc tính chất compozit Ảnh hưởng thể sau: - Làm thay đổi cấu trúc khoảng cách nút mạng sau đóng rắn - Độn dạng hạt hấp thụ nhiệt trình đóng rắn tỏa ra, làm thay đổi động học trình đóng rắn tốc độ đóng rắn Bề mặt chất độn hấp phụ thay đổi mạch polyme phát triển [2] - Làm biến đổi tính chất compozit hấp phụ thành phần có khối lượng phân tử thấp chất hóa dẻo 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính vật liệu polyme compozit Các yếu tố là: - Bản chất vật liệu thành phần (vật liệu gia cường vật liệu nền) - Độ bền liên kết bề mặt tiếp xúc vật liệu nền/vật liệu gia cường - Hình dạng, kích thước vật liệu gia cường Khi vật liệu compozit chịu tác dụng ngoại lực, tải trọng tác dụng lên vật liệu truyền sang vật liệu gia cường qua bề mặt tiếp xúc Nếu compozit yêu cầu có độ bền độ cứng cao vật liệu gia cường phải liên kết bền vững với vật liệu Tuy nhiên, bề mặt tiếp xúc bền tạo compozit có độ cứng độ bền cao khả chống lại phát triển vết nứt đặc tính giòn [2] Khả kết dính vật liệu vật liệu gia cường tốt nhờ tồn liên kết, tương tác bề mặt tiếp xúc Muốn liên kết phát triển trước hết phải có thấm ướt tốt vật liệu lên bề mặt vật liệu gia cường Khả thấm ướt định nghĩa mức độ phủ chất lỏng lên bề mặt rắn thường đánh giá qua góc tiếp xúc  Góc tiếp xúc  có mối tương quan với lượng bề mặt pha theo công thức Young (hình 1.4) [106] Hình 1.4: Sự liên hệ góc tiếp xúc theta lượng bề mặt theo công thức Young γSV = γLV cos  + γSL Trong đó: : góc tiếp xúc γSV: Năng lượng bề mặt chất rắn tiếp xúc chất khí, N.m-1 γLV: Năng lượng bề mặt chất lỏng tiếp xúc chất khí, N.m-1 γSL: Năng lượng mặt tiếp giáp chất rắn chất lỏng, N.m-1 Nếu  = 0: Chất lỏng thấm ướt hoàn toàn bề mặt vật liệu gia cường rắn Nếu 0< < 900: Chất lỏng thấm ướt không hoàn toàn bề mặt vật liệu gia cường rắn Nếu 900<  < 1800: Chất lỏng không thấm ướt bề mặt vật liệu gia cường rắn Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính, liên kết bề mặt tiếp xúc: Trong trình gia công, cần điều chỉnh điều kiện gia công phù hợp để có thấm ướt kết dính tốt vật liệu vật liệu gia cường Các yếu tố giúp tạo liên kết tốt bề mặt tiếp xúc [2]: - Góc tiếp xúc nhỏ vật liệu vật liệu gia cường - Sức căng bề mặt vật liệu lỏng thấp tốt - Độ nhớt vật liệu gia công thấp - Tăng áp suất để giúp vật liệu chảy tốt - Độ nhớt sau gia công vật liệu cao (làm nguội, đóng rắn) Như vậy, để nâng cao tính chất sản phẩm hay cụ thể nâng cao tính chất học độ bền nhiệt vật liệu hạt vô cần xử lý biến tính nhằm cải thiện khả kết dính với nhựa polyme bề mặt phân chia pha Phương pháp xử lý biến tính làm tăng diện tính bề mặt riêng tăng hoạt tính bề mặt độn vô với nhựa hữu 1.2 Nhựa nhiệt rắn epoxy 1.2.1 Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy Nhựa epoxy loại nhựa nhiệt rắn tổng hợp nhiều phương pháp khác nhau, nhựa epoxy phổ biến quan trọng nhựa tạo thành từ phản ứng diphenylolpropan (DPP) hay Bisphenol A epiclohydrin (ECH) Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy xảy theo hai giai đoạn với xúc tác kiềm [47] Giai đoạn 1: nhóm epoxy epiclohydrin tác dụng với hydro Bisphenol A Đây giai đoạn kết hợp, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, xảy nhanh nhiệt độ 60 70oC Giai đoạn 2: sản phẩm giai đoạn tạo có nhóm –OH bậc vị trí α so với nguyên tử clo Ở vị trí môi trường kiềm xảy phản ứng tách loại HCl tạo nhóm epoxy Giai đoạn tách HCl phản ứng thu nhiệt (H = 28,09 kcal/mol), xảy chậm Sản phẩm epoxy trung gian tạo thành lại tiếp tục phản ứng với Bisphenol A tỷ lệ mol epiclohydrin/Bisphenol A < nhận nhựa oligome có công thức tổng quát sau: Khối lượng phân tử nhựa epoxy dao động khoảng từ 300 -18000 tùy thuộc vào tỷ lệ mol epiclohydrin/Bisphenol A, nhiệt độ, thời gian phản ứng nồng độ NaOH sử dụng Ảnh hưởng tỉ lệ mol đến đương lượng gam nhiệt độ chảy mềm nhựa epoxy thể bảng 1.1 Bảng 1.1: Ảnh hưởng tỷ lệ ECH DPP đến tính chất nhựa epoxy [47] Tỉ lệ mol ECH/DPP 1.57:1.0 Đương lượng gam epoxy (EEW) 450 – 525 Điểm mềm hóa (oC) 65 – 75 1.22:1.0 870 - 1025 95 – 105 1.15:1.0 1650 - 2050 125 – 135 1.11:1.0 2400 - 4000 145 – 155 1.2.2 Một số loại nhựa epoxy - Nhựa epoxydian: tổng hợp từ epiclohydrin Bisphenol A - Nhựa epoxy mạch vòng no: nhận nhờ phản ứng epoxy hóa hợp chất chứa nối đôi peraxit axetic 3,4-epoxy 6-metylxyclohexyl-metyl-3,4-epoxy 6metyl xyclohexan cacboxylat(Unox Epoxy 201) 10 [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 [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 297-325 108 [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 [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, 614-618 109 [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 [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 158-162 110 [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 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 67 111 [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 [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 201-208 112 [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 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 113 [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 [...]... mức phát thải khí và tăng tỷ lệ vật liệu tái chế được sử dụng trong chế tạo Một số sản phẩm ứng dụng của tro bay được trình bày ở hình 1.8 và 1.9 Tro bay làm đường Bê tông từ tro bay ở tháp Sears (Chicago) Gạch từ tro bay Hình1.8: Sản phẩm ứng dụng của tro bay trong xây dựng Bàn coffee từ tro bay và nylon 6 Ghế từ tro bay Ống từ tro bay Hình 1.9: Một số sản phẩm ứng dụng tro bay trong vật liệu compozit. .. học nghiên cứu và triển khai thực tế với mong muốn có thể tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng phục vụ cho các ngành công nghiệp và dân dụng Những nghiên cứu chính của tro bay trong lĩnh vực vật liệu compozit sẽ được trình bày chi tiết trong phần tiếp theo 26 1.4 Nghiên cứu ứng dụng vật liệu compozit nền polyme và tro bay trong và ngoài nước 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tro bay trong vật liệu polyme. .. polyme compozit Mặc dù tro bay được tái sử dụng chính trong lĩnh vực xây dựng, nhưng trên thế giới và cả tại Việt Nam đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng tro bay vào vật liệu polyme compozit nhằm thay thế các loại vật liệu độn thông thường và cải thiện một số tính chất của vật liệu như độ bền cơ học, độ bền nhiệt và khả năng chống cháy Trong đó, nhựa nền polyme có thể là nhựa nhiệt dẻo hoặc nhựa. .. đã nghiên cứu các tính chất cơ học của vật liệu compozit từ nhựa epoxy và tro bay Nhựa nền epoxy thương mại Araldite –LY-554 đóng rắn bằng HY-951 Tỉ lệ trộn 100 phần nhựa, 10 phần chất đóng rắn, sợi thủy tinh gia cường loại E-300 Kết luận chỉ ra việc đưa tro bay vào vật liệu compozit nền epoxy giúp gia tăng độ bền nén, đặc biệt khi compozit được gia cường sợi thủy tinh Ngoài các nghiên cứu ứng dụng tro. .. học và thực tiễn  Tại Việt Nam Bên cạnh những ứng dụng của tro bay trong lĩnh vực xây dựng các công trình thủy điện và xây dựng đường giao thông, hiện nay tại Việt Nam một số nhà khoa học cũng đã nghiên cứu và triển khai các ứng dụng mới khi sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam làm chất độn cho vật liệu compozit Vừa qua, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới đã có đề tài cấp bộ Nghiên cứu chế tạo. .. hưởng của tro bay đến tính chất uốn của vật liệu compozit nền polypropylen Nguyên liệu tro bay được cung cấp từ nhà máy nhiệt điện Vijayawada - Ấn Độ có kích thước hạt khá lớn từ 53m đến 300m Khối lượng tro bay đưa vào vật liệu compozit biến đổi từ 0%  25% tổng khối lượng nhựa nền Kết quả mẫu compozit có tro bay gia cường đã cải thiện độ bền uốn và modun uốn của vật liệu Đặc biệt, với hạt tro bay kích... Màu sắc của tro bay thường là màu ghi xám hoặc sáng Khi tro bay được nung ở nhiệt độ trên 1000oC nó có thể chuyển thành màu vàng hoặc màu đỏ Hình 1.6: Màu 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... Ứng dụng của nhựa epoxy Nhờ khả năng linh hoạt của các nhóm chức nên nhựa epoxy được ứng dụng rộng rãi trong một số ngành công nghiệp [68, 70] như: - Công nghiệp sơn và màng phủ chống ăn mòn - Vật liệu cách điện do khả năng chịu nhiệt và cách điện tốt 17 - Công nghệ chế tạo khuôn đúc - Trong công nghiệp xây dựng như chất kết dính bê tông, chống thấm - Chế tạo vật liệu polyme compozit Keo epoxy Sơn epoxy. .. tổng lượng tro bay sử dụng trong các lĩnh vực là 1,2 triệu tấn Trong đó phần lớn tro bay được tiêu thụ trong sản xuất bê tông, xi măng để phục vụ cho ngành xây dựng Hình 1.7: Sản lượng tiêu thụ tro bay qua các năm tại Israel [109] Theo thống kê của nhiều nước trên thế giới, tro bay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau [48, 55, 60]: Tro bay ứng dụng trong sản xuất xi măng và bê tông:... Tro bay ứng dụng trong công nghiệp nhựa, sơn và cao su: Với kích thước nhỏ, tro bay được sử dụng làm chất độn cho nhiều vật liệu nền polyme để chế tạo vật liệu compozit hoặc sơn Những tro bay có tỷ trọng nhỏ, cấu tạo rỗng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất ống và cáp điện nhằm làm giảm trọng lượng của sản phẩm, đặc biệt là các tấm chắn chịu nhiệt cuả xe máy đua, vật liệu chịu lửa và các sản phẩm