Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit nền nhựa polypropylen gia cường bằng sợi cacbon tái sinh
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU POLYME - COMPOZIT Đề tài NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT NỀN NH ỰA POLYPROPYLEN GIA C ƯỜNG BẰNG SỢI CACBON TÁI SINH GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh SVTH: MSSV: BỐ CỤC PHẦN TỔNG QUAN PHẦN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN POLYPROPYLEN Trùng hợp H H C Ziegler - Natta H H C C H CH3 C H CH3 propylen n t℃: 35 ÷ 80 p = ÷ (atm) polypropylen M Tnc :80.000 ÷ 200.000 đvC :160 ÷ 170 C : -15 C Tg MFI TỔNG QUAN hệ xúc tác: TiCl4 + Al(C2H5)3 : ÷ 60 g/10 phút PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN POLYPROPYLEN TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN SỢI CACBON TÁI SINH (rCF) Độ bền cao Khả chống chịu hóa chất Nhẹ Chu trình tái sử dụng sợi cacbon phế thải TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN SỢI CACBON TÁI SINH (rCF) TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN NGUYÊN LIỆU ĐẦU • • MAPP Sợi cacbon tái sinh • Trung Quốc • Hàm lượng Hóa chất phụ gia: nhóm MA: 0,5% • PP Y130 • Hàn Quốc • Phụ gia tăng dai 2L-5, Singapore • • • MFI: 4,0 g/10 phút Axit HNO3 Trung Quốc Nồng độ: 68% 230℃ TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM Xử lí hóa học sợi cacbon tái sinh TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN VẬT LIỆU PC NỀN PP GIA CƯỜNG BẰNG rCF TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỢI ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỢI ĐẾN TÍNH CHẤT U ỐN CỦA Độ bền uốn, MPa VẬT LIỆU 101.1 84.25 131.43 109.53 157.72 131.44 Màng PP rCF: khơng xử lý rCF: xử lý hóa học (HNO3 68%, 72h) Hàm lượng sợi, % khối lượng Chưa xử lý Đã xử lý Mô đun uốn, GPa 7.29 4.2 2.99 5.03 20, 30, 40% khối lượng sợi 5.61 3.59 Hàm lượng sợi, % khối lượng TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỢI ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỢI ĐẾN ĐỘ BỀN VA Đ ẬP CỦA VẬT Độ bền va đập, KJ/m2 LIỆU 16.74 13.95 20.45 18.89 14.53 Màng PP 16.35 rCF: khơng xử lý rCF: xử lý hóa học(HNO3 68%, 72h) Hàm lượng sợi, % khối lượng Sợi chưa xử lý 20, 30, 40% khối lượng sợi Sợi xử lý LỰA CHỌN DÙNG SỢI ĐÃ XỬ LÝ CHO CÁC NGHIÊN CỨU TIẾP THEO TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÌNH THÁI CỦA VẬT LIỆU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC SỢI CHƯA a XỬ LÝ x300 b ĐÃ XỬ LÝ x500 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG Độ bền kéo, MPa ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG Đ ẾN TÍNH CHẤT KÉO C ỦA V ẬT 47.92 36.03 34.31 65.09 57.33 39.63 LIỆU rCF: 20, 30, 40% Đã xử lý hóa học MAPP: 5% Hàm lượng sợi, % khối lượng Trộn kín Rải sợi RẢI SỢI Mơ đun kéo, GPa TRỘN KÍN 16.74 18.89 15.11 20.45 18.13 11.63 Hàm lượng sợi, % khối lượng TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẾN TÍNH CHẤT UỐN CỦA VẬT LIỆU 7.29 131.43 101.1 118.29 130.12 Mô đun uốn, GPa Độ bền uốn, MPa 157.72 90.99 HàmTrộn lượngkín sợi, %Rải khối lượng sợi TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.03 4.2 3.23 3.86 4.25 Hàm lượng sợi, % khối lượng KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG Độ bền va đập, KJ/m2 ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN VA ĐẬP CỦA VẬT LIỆU 16.74 18.89 20.45 18.13 15.11 11.63 Hàm lượng Trộn kínsợi, % Rảikhối sợilượng LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG RẢI SỢI CHO CÁC NGHIÊN CỨU TIẾP THEO TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÌNH THÁI CỦA VẬT LIỆU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG a Rải sợi x300 b Trộn kín x500 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG MAPP ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT TRỢ TƯƠNG HỢP MAPP ĐẾN TÍNH CH ẤT KÉO C ỦA V ẬT LI ỆU 52.71 47.92 TỔNG QUAN 63.06 57.33 65.09 2.94 Mô đun kéo, GPa Độ bền kéo, MPa 72.9 3.76 2.56 2.44 2.77 Hàm lượng sợi, % khối lượng Hàm lượng sợi, % khối lượng 10% MAPP 10% MAPP 5%MAPP PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.51 5%MAPP KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG MAPP ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT TRỢ TƯƠNG HỢP MAPP Đ ẾN TÍNH CH ẤT U ỐN CỦA VẬT LI ỆU 7.73 144.57 131.43 111.21 101.1 TỔNG QUAN 7.29 157.72 Mô đun uốn, GPa Độ bền uốn, MPa 182.96 5.43 4.54 5.03 4.2 Hàm lượng sợi, % khối lượng Hàm lượng sợi, % khối lượng 10% MAPP 10% MAPP 5%MAPP PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5%MAPP KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG MAPP Độ bền va đập, MPa ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT TRỢ TƯƠNG HỢP MAPP ĐẾN ĐỘ BỀN VA ĐẬP C ỦA V ẬT LI ỆU 21.72 18.41 16.74 24.54 18.89 20.45 Hàm lượng sợi, % khối lượng 10% MAPP 5%MAPP KHI CÓ MAPP, KHẢ NĂNG LIÊN KẾT GIỮA PP VÀ rCF ĐÃ ĐƯỢC CẢI THIỆN 10% HÀM LƯỢNG MAPP TRONG VẬT LIỆU CHO TÍNH CHẤT KÉO VÀ UỐN TỐT NHẤT TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT PHỤ GIA ĐẾN TÍNH CH ẤT KÉO C ỦA VẬT LI ỆU 46 47.92 3.51 2.77 Mô đun kéo, GPa Độ bền kéo, MPa 57.33 54.46 65.09 62.49 Hàm lượng sợi, % khối lượng Có phụ gia TỔNG QUAN Không phụ gia PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.46 2.44 1.94 1.71 Hàm lượng sợi, % khối lượng Có phụ gia Không phụ gia KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT PHỤ GIA Đ ẾN TÍNH CH ẤT UỐN CỦA VẬT LI ỆU 7.29 131.43 126.17 96.05 101.1 Mô đun uốn, GPa Độ bền uốn, MPa 157.72 151.41 Hàm lượng sợi, % khối lượng Có phụ gia TỔNG QUAN Không phụ gia PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.03 5.11 4.2 3.02 2.73 Hàm lượng sợi, % khối lượng Có phụ gia Không phụ gia KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA TỚI ĐỘ BỀN VA ĐẬP CỦA VẬT LIỆU 25.77 Độ bền va đập, KJ/m2 23.61 20.09 18.89 16.74 Có phụ gia TỔNG QUAN 20.45 Khơng phụ gia PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN KẾT LUẬN Sự có mặt sợi cacbon tái sinh làm cải thiện tính chất nhựa polypropylen Việc xử lý hóa học sợi cacbon tái sinh HNO3 68% 72h làm cải thiện đáng kể tính chất học, khả bám dính sợi nhựa PP Phương pháp gia công chế tạo prepreg phương pháp rải sợi phương pháp thích hợp để gia cơng chế tạo vật liệu PC nhựa PP gia cường sợi cacbon tái sinh Tính chất vật liệu PC nhựa PP gia cường sợi cacbon tái sinh tăng tăng hàm lượng chất trợ tương hợp MAPP Việc sử dụng phụ gia tăng dai làm cải thiện tính mềm dẻo vật liệu PC nhựa PP gia cường sợi cacbon tái sinh mà khơng làm ảnh hưởng nhiều đến tính chất lý vật liệu CẢM ƠN THẦY CÔ & CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI VÀ LẮNG NGHE ! ... rải sợi phương pháp thích hợp để gia công chế tạo vật liệu PC nhựa PP gia cường sợi cacbon tái sinh Tính chất vật liệu PC nhựa PP gia cường sợi cacbon tái sinh tăng tăng hàm lượng chất trợ... PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM Xử lí hóa học sợi cacbon tái sinh TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN VẬT LIỆU PC NỀN PP GIA CƯỜNG BẰNG rCF TỔNG... TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN SỢI CACBON TÁI SINH (rCF) TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ & THẢO LUẬN NGUYÊN LIỆU ĐẦU • • MAPP Sợi cacbon tái sinh • Trung Quốc • Hàm