Nghiên cứu xác định hợp lý thời gian ngâm bột dừa trong dung dịch NaOH nhằm cải thiện cơ tính của composite bột dừa polyester

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG -o0o - NGUYỄN THỊ PHƯỢNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỢP LÝ THỜI GIAN NGÂM BỘT DỪA TRONG DUNG DỊCH NAOH NHẰM CẢI THIỆN CƠ TÍNH CỦA COMPOSIT BỘT DỪA/POLYESTER ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: KỸ THUẬT TÀU THỦY Nha Trang, tháng 07 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG -o0o - NGUYỄN THỊ PHƯỢNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỢP LÝ THỜI GIAN NGÂM BỘT DỪA TRONG DUNG DỊCH NAOH NHẰM CẢI THIỆN CƠ TÍNH CỦA COMPOSIT BỘT DỪA/POLYESTER ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: KỸ THUẬT TÀU THỦY GVHD: TS PHẠM THANH NHỰT Nha Trang, tháng 07 năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi: Nguyễn Thị Phượng sinh viên lớp 54TT, khoa Kỹ Thuật Giao Thông, trường Đại học Nha Trang xin cam đoan công trình nghiên cứu tôi, có hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn TS Phạm Thanh Nhựt Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực chưa công bố công trình trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, đồ án sử dụng số nhận xét, đánh giá, kết số liệu tác giả, quan tổ chức khác, thể phần tài liệu tham khảo Nếu có gian lận xin hoàn toàn chịu trách nhiệm kết đồ án tốt nghiệp Khánh Hòa, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Thị Phượng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 10 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 10 1.2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 13 1.2.1 Trong nước 13 1.2.2 Ngoài nước 15 1.3 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 16 1.4 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 16 1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 17 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 17 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 17 1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE 18 BỘT DỪA 18 2.1 TỒNG QUAN VỀ COMPOSITE 18 2.1.1 Khái niệm 18 2.1.2 Phân loại vật liệu composite 20 2.1.3 Lý thuyết liên kết và cốt 20 2.1.4 Công nghệ chế tạo vật liệu composite polyester 21 2.2 TỔNG QUAN VẬT LIỆU GIA CƯỜNG LÀ HẠT/SỢI TỰ NHIÊN 23 2.2.1 Giới thiệu hạt/sợi tự nhiên 23 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất composite gia cường vật liệu tự nhiên 24 2.2.3 Liên diện hạt/nhựa 25 2.2.4 Thành phần hóa học hạt tự nhiên 27 2.2.5 Cấu trúc, tính chất hạt tự nhiên 37 2.3 BỘT DỪA 40 2.3.1 Tình hình trồng dừa nước ta 40 2.3.2 Khái quát chung bột dừa 41 2.3.3 Tính chất bột dừa 42 2.3.4 Cơ tính bột dừa 44 2.3.5 Phương pháp lấy bột 45 2.3.6 Công dụng bột dừa thực tế hiện 45 2.4 NHỰA POLYESTER 46 2.4.2 Ưu nhược điểm nhựa polyester 48 2.4.3 Một số sán phẩm nhựa polyester 49 2.5 CƠ SỞ NGHIÊN CỨU 49 2.5.1 Thành phần bột dừa 49 2.5.2 Tính chất liên diện 50 2.5.3 Cơ sở tiến hành 50 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MẪU THỬ VÀ XÁC ĐỊNH 52 CƠ TÍNH VẬT LIỆU 52 3.1 MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 52 3.1.1 Mục đích 52 3.1.2 Phương pháp thực nghiệm 52 3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẪU 52 3.2.1 Công nghệ chế tạo 52 3.2.2 Quy trình chế tạo 54 3.3 XỬ LÝ BỘT DỪA 54 3.3.1 Xử lý thô bột 54 3.3.2 Xử lý sợi dung dịch kiềm 55 3.4 CHẾ TẠO MẪU THỬ 58 3.4.1 Công tác chuẩn bị 58 3.4.2 Quy trình chế tạo mẫu thử 62 3.5 THỬ NGHIỆM MẪU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 67 3.5.2 Thử nghiệm mẫu 69 3.5.3 Xử lý kết 76 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 4.1 KẾT LUẬN 86 4.2 KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Một số sản phẩm làm từ vật liệu composite .11 Hình 1.2: So sánh giá sợi thủy tinh sợi tự nhiên .12 Hình 2.1: Chuỗi phân tử cellulose 27 Hình 2.2: D-glucose 28 Hình 2.3: Công thức phân tử cellulose .28 Hình 2.4: Mô hình Fringed fibrillar mô hình chuỗi gập 29 Hình 2.5: cấu trúc hemicellulose 32 Hình 2.6: Đơn vị mắc xích hemicellulose c xích hemicellulose .33 Hình 2.7: Các đơn vị lignin 34 Hình 2.8: Phân tử Pectin 36 Hình 2.9: Bột dừa 42 Hình 3.1: Quy trình chế tạo mẫu thử .54 Hình 3.2: Xử lý thô bột xơ dừa 55 Hình 3.3: Xử lý bột dừa dung dịch kiềm .55 Hình 3.4: NaOH rắn .56 Hình 3.5: Bột dừa ngâm NaOH 57 Hình 3.6: Bột dừa phơi khô sau xử lý NaOH 57 Hình 3.7: Bột dừa chưa xử lý NaOH 58 Hình 3.8: Nhựa polyester .59 Hình 3.9: Chất đông rắn .60 Hình 3.10: Các nguyên vật liệu khác 60 Hình 3.11: Khuôn chế tạo mẫu thử (khuôn khuôn dưới) 61 Hình 3.12: Quy trình chế tạo thử nghiệm mẫu xơ dừa dạng bột .62 Hình 3.13: Xác định hàm lượng đông rắn nhựa polyester không no 63 Hình 3.14: Tẩm nhựa vào bột 64 Hình 3.15: Quy trình ép khuôn 65 Hình 3.16: Quy trình siết bulông để ép khuôn .65 Hình 3.17: Mẫu thử sau đã tách khuôn 66 Hình 3.18: Mẫu thử sau tách khỏi khuôn 66 Hình 3.19: Mẫu thử sau đã hoàn thiện 67 Hình 3.20: Cắt mẫu thử máy cắt tay 68 Hình 3.21: Hình dạng mẫu thử .68 Hình 3.22: Máy kéo Instron 3366N 70 Hình 3.23: Kích thước vị trí đo tiết diện mẫu thử 71 Hình 3.24: Quá trình thử kéo .72 Hình 3.25 : Quá trình thử uốn 74 Hình 3.26: Quá trình thử va đập 76 Hình 3.25: Đồ thị thử kéo mẫu thử T1-48 .77 Hình 3.27: Biểu đồ ứng suất kéo 78 Hình 3.28: Biểu đồ Module đàn hồi kéo 79 Hình 3.29: Đồ thị thử uốn mẫu thử B1-48 81 Hình 3.30: Biểu đồ ứng suất uốn 82 Hình 3.31: Biểu đồ Module đàn hồi uốn 83 Hình 3.32: Độ bền va đập trung bình mẫu thử 84 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần Cellulose, Hemicellulose, Lignin rác thải phế phụ liệu nông nghiệp phổ biến 35 Bảng 2.2: Diện tích trồng dừa số địa phương (đơn vị tính: ha) [6] .41 Bảng 2.3: Một số thành phần hoá học gỗ dừa [10] 43 Bảng 2.4 Vai trò phần tính chất bột dừa [10] .43 Bảng 2.6: Cơ tính số loại thực vật [11] 45 Bảng 2.7: Các đặc tính nhựa polyester không no [4] 48 Bảng 3.1: Tổng số mẫu dùng cho thí nghiệm kéo, uốn va đập .69 Bảng 3.2: Kích thước tiết diện mẫu thử kéo 71 Bảng 3.3: Kích thước tiết diện mẫu thử uốn 73 Bảng 3.4: Kích thước tiết diện vị trí rãnh khoét mẫu thử va đập .75 Bảng 3.5: Bảng giá trị ứng suất mẫu thử kéo 78 Bảng 3.6: Bảng giá trị module đàn hồi mẫu thử kéo .79 Bảng 3.7: Bảng giá trị ứng suất mẫu thử uốn 81 Bảng 3.8: Bảng giá trị module đàn hồi mẫu thử uốn 82 Bảng 3.7: Ảnh hưởng thời gian ngâm NaOH đến độ bền va đập mẫu thử 84 LỜI CẢM ƠN Trên đường đến thành công người, dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ người xung quanh Ngay từ bước chân vào giảng đường đại học đến đã năm, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình quý thầy cô, gia đình bạn bè Hôm nay, tất lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, em xin kính gửi đến tất quý thầy Bộ môn Kỹ thuật tàu thủy – Khoa Kỹ thuật Giao Thông – Trường Đại học Nha Trang đã bao năm qua dùng kiến thức tâm huyết để truyền đạt tất quý báu cho chúng em Em xin cảm ơn quý thầy đã tạo điều kiện cho em làm khóa luận tốt nghiệp Khóa luận tốt nghiệp hội tốt để em nắm bắt thêm nhiều kiến thức bổ ích, trau dồi số kỹ giúp em tự tin giải vấn đề Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Thanh Nhựt – Giáo viên hướng dẫn đã dành nhiều tình cảm, nhiệt tình bảo, giúp đỡ nhiều để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Bên cạnh xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè cùng tập thể lớp 54TT đã giúp đỡ hỗ trợ em lúc thực đồ án tốt nghiệp 87 tạo nên sản phẩm tạo chưa có tính tốt mà vật liệu đạt Vì vậy, đề tài tới nên đưa máy hút chân không vào sử dụng để sản phẩm đạt hiệu tốt - Do điều kiện thời gian vsà kinh phí hạn hẹp nên đề tài chế tạo mẫu cho loại thí nghiệm, nên độ xác kết chưa cao chưa loại bỏ mẫu bị khuyết tật Đồng thời hình dáng, kích thước mẫu chưa theo yêu cầu tiêu chuẩn tương ứng nên ảnh hưởng đến kết 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Vũ (2011), Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa công nghệ CAD/CAM/CNC cho Công ty nhựa Việt Úc, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng [2] Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức (2005), Vật liệu composite khoa học công nghệ, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Hữu Tân (2008), Composite nhựa polypropylene gia cường sợi xơ dừa, Luận văn tốt nghiệp, Đại học cần Thơ, Cần thơ [4] Nguyễn Minh Trí, Trần Lê Quân Ngọc, Trương Chí Thành (2005), Vật liệu composite, Bộ môn Công nghệ hóa học, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ, Cần Thơ [5] Nguyễn Văn Khải (2005), Nghiên cứu hoàn thiện thiết bị dập, tước xơ dừa, Hà Nội [6] Số liệu thống kê ngành Nông nghiệp phát triển nông thôn 1996-2000, NXB Nông nghiệp Hà Nội (2002) [7] Th.S Lê Văn Tung, Nghiên cứu sử dụng thân dừa để sản xuất ván dán làm vật liệu xây dựng tỉnh đồng nai, Bộ Nông nghiệp PTNT Dự án khoa học công nghệ nông nghiệp vốn vay ADB năm 2010 [8] Trần Ích Thịnh (1994), Vật liệu composite học tính toán kết cấu, Nhà xuất giáo dục [9] Trần Tiến Khai (2011), Báo cáo phân tích chuỗi giá trị dừa Bến Tre, Đại học kinh tế Tp HCM [10] Trương Thị Anh Ngân (2011), Khảo sác tính vật liệu composite nhựa urea – formaldehyde sợi sisal, Luận văn tốt nghiệp , Đại học Bách Khoa Tp HCM [11] Ensait 1994 - Lâm Thành Mỹ; summary note of 3rd Eupoco seminar, 2000 89 PHỤ LỤC Phục lục 1: Đồ thị thử kéo T24-1 90 T24-2 91 T36-1 92 T36-2 93 T48-1 94 T48-2 95 T60-1 96 T60-2 97 Phục lục 2: Đồ thị thử uốn: B24-1 B24-2 98 B36-1 B36-2 99 B48-1 100 B48-2 B60-1 B60-2 101 [...]... cứu về composite bột dừa là tài nguyên về dừa ở nước ta rất phong phú Tuy nhiên, việc xác định hợp lý thời gian ngâm bột dừa trong dung dịch NaOH nhằm cải thiện cơ tính của composite bột dừa/ polyester là một thách thức cho người nghiên cứu, trong phạm vi đề tài này bột dừa được xử lý bằng dung dịch NaOH ở những khoảng thời gian khác nhau, sau đó chế tạo các mẫu composite bột dừa/ polyester và tiến... tường, các sản phẩm dân dụng, Vì vậy, tôi chọn đề tài "Nghiên cứu xác định hợp lý thời gian ngâm bột dừa trong dung dịch NaOH nhằm cải thiện cơ tính của composite bột dừa/ polyester" Đề tài này tiến hành với mục đích sử dụng dung dịch NaOH ở nồng độ 4% để xử lý cốt ở khoảng thời gian nhất định làm tăng cơ tính của vật liệu composite bột dừa/ polyester nhằm mục tiêu thương mại, góp phần đa dạng vật liệu,... trồng dừa Đồng thời, qua đề tài tôi muốn góp phần nhỏ để nghiên cứu về vật liệu composite gia cường bằng vật liệu tự nhiên 1.4 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI - Xây dựng quy trình chế tạo mẫu vật liệu composite bột dừa - Xác định thời gian ngâm bột dừa trong dung dịch NaOH nồng độ 4% hợp lý nhằm cải thiện cơ tính của composite bột dừa/ polyester 17 1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu Trong. .. tượng nghiên cứu bao gồm: - Dung dịch NaOH nồng độ 4% - Bột dừa lấy từ thân cây dừa - Mẫu composite bột dừa/ nhựa polyester 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu Ngâm bột dừa trong dung dịch NaOH nồng độ 4%, thời gian ngâm được giới hạn ở các mức: 24 giờ, 36 giờ, 48 giờ, 60 giờ Cơ sở để chọn các mức thời gian ngâm dựa vào các kết quả nghiên cứu trước đây và phản ứng hóa học giữa các thành phần của bột dừa với dung dịch. .. quả tốt nhất + Tuy nhiên thời gian ngâm cũng đóng vai trò quan trọng Khi ngâm bột dừa trong NaOH nồng độ 8% với thời gian là 3 ngày thì cơ tính thay đổi và có xu hướng tăng lên so với các mẫu thử chế tạo từ bột dừa xử lý bằng dung dịch NaOH ngâm trong 2 ngày Với mục đích nghiên cứu các vật liệu composite nền nhựa kết hợp với hạt tự nhiên cụ thể là bột dừa, có cơ tính, thân thiện với môi trường đáp... uốn, va đập trên mẫu để xác định thời gian hợp lý ngâm bột dừa trong dung dịch NaOH nhằm cải thiện cơ tính của composite bột dừa/ polyester Sau khi hoàn thành đề tài này tôi đã thu được kết quả khả quan Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện hạn chế nên đề tài của tôi còn nhiều sai sót Tôi mong sự góp ý và sửa chữa của quý thầy và các bạn để đề tài này có tính khả thi hơn về cả... nền polyester Ngoài ra còn có công trình nghiên cứu sử dụng dung dịch NaOH để loại bỏ các tạp chất có trong bột dừa , các nhà nghiên cứu tiến hành tạo ra các mẫu composite và đem thử nghiệm Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc xử dụng bột dừa xử lý bằng dung dịch NaOH 10% cho mẫu thử nghiệm có kết quả thấp nhất và mẫu thử chế tạo từ bột dừa xử lý bằng dung NaOH 2% cho kết quả tốt nhất 16 1.3 LÝ DO... tiến hành hoàn thiện quy trình - Thực nghiệm xác định sự ảnh hưởng của dung dịch NaOH nồng độ 4% với những khoảng thời gian khác nhau khi xử lý thành phần cốt đến cơ tính của sản phẩm composite - Đánh giá cơ tính của mẫu thử thông qua thí nghiệm kéo, uốn và va đập và so sánh với các kết quả nghiên cứu khác 18 CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE BỘT DỪA 2.1 TỒNG QUAN VỀ COMPOSITE 2.1.1... Cần Thơ nghiên cứu Sinh viên Nguyễn Hữu Tâm đã xử lý xơ dừa bằng dung dịch NaOH ở nồng độ 1% với thời gian ngâm là 3 ngày, sử dụng quang phổ IR để xem xét khả năng loại bỏ tạp chất của dung dịch NaOH Tuy nhiên hầu hết các công trình nghiên cứu điều đề cập tới vật liệu gia cường dạng sợi là xơ của quả dừa Hầu như chưa có công trình nghiên cứu chuyên sâu về cơ tính và các yếu tố khác của composite. .. trình nghiên cứu này đều thu được nhiều kết quả rất khả quan, mở ra trào lưu nghiên cứu và khả năng ứng dụng rất lớn của vật liệu composite gia cường bằng cốt tự nhiên Trong đó có thể kể đến công trình nghiên cứu Nghiên cứu về độ bền cơ học của composite nhựa nền polyester được gia cường bằng sợi xơ dừa phụ phẩm” Mục tiêu chính của vấn đề nghiên cứu này chính là đặc trưng cấu trúc và độ bền cơ học của