đồ án tốt nghiệp Biến tính epoxy bằng cao su lỏng Carboxyl - terminated butadiene - acrylonitrile (CTBN)

Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh DANH MỤC VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa CTBN Cao su lỏng Carboxyl - terminated butadiene - acrylonitrile ETBN Nhựa Epoxy dai hóa cao su lỏng MHHPA Metyl hexa hydro phthalic anhydrit 1-NMI 1-metylimidazol (HLE) Hàm lượng nhóm epoxy (ĐLE) Đương lượng epoxy (GTE) Giá trị epoxy Tmelt Nhiệt độ chảy Tcure Nhiệt độ đóng rắn 10 GIC Độ bền phá hủy thời điểm bắt đầu xuất vết nứt, J/mm2 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh DANH MỤC BẢNG Bảng Trang Bảng 1: Một số loại cao su lỏng phổ biến Bảng Các thông số vật lý quan trọng nhựa epoxy 12 Bảng Thành phần hóa học loại sợi thủy tinh 15 Bảng Tính chất cở lý loại sợi thủy tinh 15 Bảng Một số tính chất sợi carbon 18 Bảng 6: Thơng số sợi cacbon 22 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình ảnh Trang Hình Điều chế Bisphenol – A Hình Tổng hợp nhựa epoxy Bisphenol – A Hình Carboxyl - terminated butadiene - acrylonitrile (CTBN) Hình CTBN qua kính hiển vi điện tử truyền quang TEM thấp (a) cao (b) Hình Phản ứng tạo liên kết epoxy CTBN Hình Phản ứng đóng rắn epoxy Bisphenol-A với diamin Hình Các phản ứng phụ nhóm –OH phản ứng với đầu –NH2 chất đóng rắn amin Hình Phản ứng phụ nhóm –OH phản ứng với đầu epoxy mạch Hình Phản ứng đóng rắn epoxy Bisphenol –A với axit hai chức Hình 10 Phản ứng nhóm –OH với anhidrit phtalic Hình 11 Phản ứng nhóm –COOH với nhóm epoxy Hình 12 Cơ chế đóng rắn sử dụng amin NMI làm xúc tác 10 Hình 13 Sơ đồ quy trình gia cơng compozit 22 SVTH: Hồng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 14 Mẫu đo độ bền kéo đứt 25 Hình 15 Ảnh chụp mẫu đo độ bền kéo 25 Hình 16 Ảnh chụp mẫu đo độ bền uốn 26 Hình 17 Ảnh chụp mẫu đo độ bền va đập 27 Hình 18 Mẫu đo độ bền dai phá hủy lớp vật liệu compozit 28 Hình 19 Ảnh chụp mẫu bắt đầu đo GIC 29 Hình 20 Ảnh chụp mẫu trình đo GIC 29 Hình 21: Độ bền kéo polyme compozit sử dụng nhựa Epoxy Epoxy biến tính 30 Hình 22 Modun compozit sử dụng nhựa epoxy nhựa epoxy biến tính 32 Hình 23: Độ bền uốn compozit sử dụng nhựa epoxy nhựa epoxy biến tính 33 Hình 24: Modun uốn compozit sử dụng nhựa epoxy nhựa epoxy biến tính 34 Hình 25: Độ bền va đập mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy nhựa epoxy biến tính 36 Hình 26 Ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ bền kéo polyme compozit 37 Hình 27 Ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến modun kéo polyme compozit 38 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 28 Ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ bền uốn polyme compozit 39 Hình 29 Ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến modun uốn polyme compozit 40 Hình 30 Ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ bền va đập polyme compozit 41 Hình 31 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ bền kéo polyme compozit 42 Hình 32 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến modun kéo polyme compozit 43 Hình 33 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ bền uốn polyme compozit 44 Hình 34 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến modun uốn polyme compozit 45 Hình 35 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ độ bền va đập polyme compozit 46 Hình 36 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ bền dai phá hủy lớp compozit (Gic) polyme compozit 47 Hình 37 So sánh độ bền kéo mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 48 Hình 38 So sánh modun kéo mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 48 Hình 39 So sánh độ bền uốn mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 49 Hình 40 So sánh modun uốn mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 49 Hình 41 So sánh độ bền va đập mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 50 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 42: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy 51 Hình 43: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính 51 Hình 44: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit: 50:50-ETBN-C/TT 52 Hình 45: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit: 45:55-ETBN-C/TT 52 Hình 46: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit: 40:60-ETBN-C/TT 52 Hình 47: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit phóng đại 250 lần 53 Hình 48: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit phóng đại 450 lần 53 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nhựa epoxy 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Tổng hợp nhựa epoxy 1.1.2.1 Nguyên liệu sản xuất epoxy 1.1.2.2 Tổng hợp nhựa epoxy 1.1.3 Biến tính epoxy cao su lỏng Carboxyl - terminated butadiene acrylonitrile (CTBN) 1.1.3.1 Cao su lỏng Carboxyl - terminated butadiene - acrylonitrile (CTBN) 1.1.3.2 Biến tính epoxy CTBN 1.1.4 1.1.4.1 Đóng rắn nhiệt độ thường : amin, amid 1.1.4.2 Đóng rắn nhiệt độ cao polyaxit hay anhydrit axit 1.1.4.3 Đóng rắn chất đóng rắn khác 11 1.1.5 Tính chất nhựa epoxy 11 1.1.5.1 Tính chất vật lý 11 1.1.5.2 Tính chất hóa học 12 1.1.5.3 Các thông số quan trọng nhựa epoxy 12 1.1.6 1.2 Đóng rắn nhựa epoxy Lĩnh vực ứng dụng nhựa epoxy 13 Sợi gia cường 14 1.2.1 Sợi thủy tinh 14 1.2.1.1 Phân loại sợi thủy tinh 14 1.2.1.2 Các kiểu dệt sợi thủy tinh 15 1.2.2 Sợi Cacbon 16 1.2.2.1 Phương pháp chế tạo sợi Cacbon 16 1.2.2.2 Tính chất sợi Cacbon 18 PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 21 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh 2.1 Nguyên liệu 21 2.1.1 Nhựa Epoxy Epikote 828 21 2.1.2 Anhydrit 4-metylhexanhydrophtalic (MHHPA) 21 2.1.3 1-Metylimidazol (NMI) 21 2.1.5 Vải cacbon 22 2.1.6 Vải thủy tinh 22 2.2 Các phương pháp phân tích nguyên liệu đầu sản phẩm 22 2.2.1 Quy trình gia cơng compozit từ epoxy biến tính sợi Cacbon thủy tinh 22 2.2.1.1 Sơ đồ quy trình gia cơng compozit 22 2.2.1.2 Quy trình gia cơng compozit 23 2.2.2 Các phương pháp xác định tính chất vật liệu polyme compozit 24 2.2.2.1 Phương pháp xác định độ bền kéo 24 2.2.2.2 Phương pháp xác định độ bền uốn 25 2.2.2.3 Phương pháp xác định độ bền va đập 27 2.2.2.4 Độ bền dai phá hủy lớp compozit 27 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 So sánh tính chất lý vật liệu polyme sử dụng epoxy epoxy biến tính 30 3.1.1 So sánh độ bền kéo vật liệu polyme compozit sử dụng epoxy epoxy biến tính 30 3.1.2 So sánh Modun kéo vật liệu polyme sử dụng epoxy epoxy biến tính 31 3.1.3 So sánh độ bền uốn vật liệu polyme sử dụng epoxy epoxy biến tính 33 3.1.4 So sánh Modun uốn vật liệu polyme sử dụng epoxy epoxy biến tính 34 3.1.5 So sánh độ bền va đập vật liệu polyme sử dụng epoxy epoxy biến tính 35 3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến tính chất học vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon 37 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ bền kéo vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon 37 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến modun kéo vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon 38 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ bền uốn vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon 38 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến modun uốn vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon 39 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ bền va đập vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon 40 3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/thủy tinh đến tính chất học vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 41 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến tính chất kéo vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/ thủy tinh 41 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến modun kéo vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 42 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 43 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến modun uốn vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 44 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 46 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền dai phá hủy lớp compozit (Gic) vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 46 3.3.7 So sánh tính chất lý mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 47 3.4 Khảo sát cấu trúc hình thái vật liệu PC 50 3.4.1 Ảnh hưởng nhựa đến bề mặt tách lớp mẫu compozit 51 3.4.2 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo đến bề mặt tách lớp 52 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh LỜI CẢM ƠN Qua thời gian miệt mài làm việc, em hoàn thành đồ án kỹ sư với đề tài:” nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa epoxy dai hóa gia cường bằng hệ sợi lai tạo thủy tinh cacbon “ Trong q trình hồn thành đề tài, em sử dụng báo khoa học nên tránh sai sót q trình dịch, em mong thầy dẫn chỗ sai để em sau tránh khỏi sai lầm Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ TS Nguyễn Phạm Duy Linh tận tình giúp đỡ, gợi ý, hướng dẫn trình thực trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme compozit – trường đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho em thực đề tài Hà Nội, tháng năm 2015 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 31 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ bền kéo polyme compozit Cũng tương tự sử dụng sợi gia cường cacbon độ bền compozit giảm dần theo hàm lượng sợi lai tạo compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính sợi lai tạo cacbon/thủy tinh, độ bền kéo giảm dần theo hàm lượng sợi lai tạo Cao độ bền kéo đạt 107,6 MPa hàm lượng sợi lai tạo 50% khối lượng compozit Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến giảm độ bền hàm lượng nhựa biến tính giảm dần theo hàm lượng sợi lai tạo nên khả nhựa khó thấm bề mặt sợi gây nên khuyết tật làm giảm độ bền 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến modun kéo vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Modun kéo mẫu compozit nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh thể qua hình 32: 42 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 32 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến modun kéo polyme compozit Modun kéo mẫu tăng theo hàm lượng sợi lai tạo đạt cao hàm lượng sợi lai tạo 60% là: 3,23,GPa Nguyên nhân chủ yếu hàm lượng nhựa epoxy biến tính giảm 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền uốn vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Độ bền uốn mẫu compozit nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh thể qua hình 33: 43 SVTH: Hồng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 33 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ bền uốn polyme compozit Độ bền uốn mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh giảm theo hàm lượng sợi lai tạo Độ bền uốn cao đạt 285,2 MPa hàm lượng sợi lai tạo 50% khối lượng Và bắt đầu giảm dần xuống 134,6 MPa hàm lượng sợi lai tạo 60% Sự suy giảm tính chất tương tự độ bền kéo Tuy nhiên nguyên nhân chủ yếu khả thấm ướt nhựa sợi yếu lượng nhựa khơng đủ để che phủ kết dính lớp sợi lại với 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến modun uốn vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Độ bền uốn mẫu compozit nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh thể qua hình 34: 44 SVTH: Hồng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 34 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến modun uốn polyme compozit Modun mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh tăng theo hàm lượng sợi lai tạo Modun uốn cao đạt 17,0 GPa hàm lượng sợi lai tạo 60% khối lượng Và thấp 16,0 GPa hàm lượng sợi lai tạo 50% 45 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền va đập vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Hình 35 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ độ bền va đập polyme compozit Độ bền va đập mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh giảm theo hàm lượng sợi lai tạo tăng lên Độ bền va đập cao đạt là: 61,4 kJ/m2 hàm lượng sợi lai tạo 50% khối lượng Và thấp 56,3 kJ/m2 hàm lượng sợi lai tạo 60% 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền dai phá hủy lớp compozit (Gic) vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo Cacbon/ thủy tinh đến độ bền dai phá hủy lớp compozit (Gic) vật liệu compozit sử dụng nhựa epoxy gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh theo hàm lượng sợi lai tạo (50÷60%khối lượng) 46 SVTH: Hồng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 36 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo cacbon/thủy tinh đến độ bền dai phá hủy lớp compozit (Gic) polyme compozit Theo hàm lượng sợi lai tạo tăng lên, GIC mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi lai tạo cacbon/thủy tinh giảm dần Giá trị cao đạt: 1768,28 j/m2 hàm lượng sợi lai tạo chiếm 50% khối lượng Độ bền dai phá hủy lớp compozit (GIC ) giảm dần theo chiều tăng hàm lượng sợi lai tạo : hàm lượng sợi lai tạo tăng lên hàm lượng nhựa epoxy biến tính giảm mức độ liên kết lớp compozit với yếu dần lượng dể tách lớp compozit giảm dẫn đến giá trị GIC giảm 3.3.7 So sánh tính chất lý mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh So sánh tính chất lý (độ bền kéo, modun kéo, độ bền va đập, độ bền uốn, modun uốn) loại mẫu compozit sử dụng sợi gia cường sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh loại dùng nhựa nhựa epoxy biến tính Khảo sát hàm lượng sợi gia cường 50%, 55% 60% khối lượng 47 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 37 So sánh độ bền kéo mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Hình 38 So sánh modun kéo mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 48 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 39 So sánh độ bền uốn mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Hình 40 So sánh modun uốn mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh 49 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 41 So sánh độ bền va đập mẫu compozit sử dụng sợi cacbon sợi lai tạo cacbon/thủy tinh Tất tính chất compozit sử dụng sợi lai tạo cho tính chất tốt hẳn so với dùng hoàn toàn 100% sợi cacbon làm sợi gia cường Ví dụ như: độ bền kéo dùng sợi lai tạo hàm lượng sợi gia cường 60% cho độ bền kéo đạt 101,8 Mpa gấp 2,5 lần độ bền kéo mẫu compozit hàm lượng sợi gia cường sử dụng sợi cacbon; độ bền uốn đật giá trị cao hàm lượng sợi gia cường mẫu sử dụng sợi lai tạo là:294,9 MPa cao gấp 1,7 lần so với sử dụng hoàn toàn sợi cacbon (172,4 Mpa) Đặc biệt độ bền va đập mẫu sử dụng sợi lai tạo cho độ bền cao hẳn mẫu sử dụng sợi cacbon (độ bền gấp từ 3÷5 lần): hàm lượng sợi gia cường 50% độ bền va đập đạt giá trị lớn mẫu sử dụng sợi lai tạo có độ bền là: 61,4 kJ/m2 gấp 3,1 lần mẫu sử dụng hoàn toàn sợi cacbon(19,3 kJ/m2) Nguyên nhân chủ yếu khả thấm ướt tốt sợi thủy tinh với nhựa Tuy khả tương hợp nhựa epoxy biến tính với sợi cacbon có nhiều so với sợi thủy tinh 3.4 Khảo sát cấu trúc hình thái vật liệu PC Sử dụng kính hiển vi quang học điện tử chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit sau đo dộ bền dai tách lớp (GIC) 50 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh 3.4.1 Ảnh hưởng nhựa đến bề mặt tách lớp mẫu compozit Hình 42: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy khơng biến tính Đối với nhựa khơng biến tính q trình tách lớp lớp nhựa bị bóc khỏi bề mặt sợi số lượng bó sợi bị phá hủy khơng đáng kể Do khả kết dính thấm ướt nhựa epoxy sợi cacbon Hình 43: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit sử dụng nhựa epoxy biến tính Bề mặt tách lớp xuất gồ ghề, sợi nằm dọc theo hướng tách có đứt gãy lòng sợi cần lượng lớn để phá hủy sợi, sợi nằm vng góc phương tách bị bóc lớp nhựa bề mặt sợi Do khả tương hợp sợi cacbon nhựa epoxy biến tính cao nên cần nhiều lượng để tách lớp mẫu compozit bó sợi dọc theo phương tách bị phá hủy 51 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh 3.4.2 Ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo đến bề mặt tách lớp Hình 44: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit: 50:50-ETBN-C/TT Hình 45: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit: 45:55-ETBN-C/TT Hình 46: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit: 40:60-ETBN-C/TT Hình 44, 45, 46 thể GIC giảm dần Hình 51 bề mặt tách gồ ghề so với hình lại có GIC = 1768,28 J/m2 52 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh Hình 47: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit phóng đại 250 lần Hình 48: Ảnh chụp bề mặt tách lớp mẫu compozit phóng đại 450 lần Hình 47, 48 với độ phóng đại cao mẫu sử dụng nhựa epoxy dai hóa lần khẳng định phá vỡ kết cấu sợi cacbon trình tách lớp Ngồi ra, sau q trình phá hủy tồn phần nhựa epoxy bám dính bề mặt sợi Điều cho thấy độ bền dai vật liệu compozit nhựa epoxy dai hóa cải thiện tốt 53 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh PHẦN 4: KẾT LUẬN Đã tiến hành khảo sát, so sánh tính chất vật liệu compozit sở nhựa epoxy nhựa epoxy dai hóa cao su lỏng CTBN Kết cho thấy, nhựa epoxy dai hóa đem lại tính chất lý cao cho vật liệu PC dựa cải thiện khả thấm ướt bám dính nhựa với sợi gia cường cacbon thủy tinh Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến tính chất vật liệu PC nhựa epoxy biến tính gia cường sợi cacbon Kết nhận cho thấy tỷ lệ sợi/nhựa 50/50 cho tính chất lý đạt cao Độ bền kéo: 94,43 MPa; Độ bền uốn: 172,4 MPa; Độ bền va đâp: 19,3 kJ/m2 Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo đến tính chất vật liệu PC nhựa epoxy biến tính gia cường sợi hệ sợi lai tạo thủy tinh cacbon Kết nhận cho thấy tỷ lệ sợi/nhựa 50/50 cho tính chất lý đạt cao Độ bền kéo: 107,6 MPa; Độ bền uốn: 285,2 MPa; Độ bền va đâp: 61,4 kJ/m2 Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi lai tạo đến tính bền dai vật liệu PC nhựa epoxy biến tính gia cường hệ sợi lai tạo thủy tinh cacbon Kết nhận hàm lượng sợi lai tạo dật 50% cho độ bền dai cao tương ứng với hệ số GIC cao là: 1768,28 J/m2 Đã tiến hành khảo sát cấu trúc hình thái bề mặt phá hủy vật liệu kính hiển vi quang học điện tử Kết nhận thấy tăng cưởng khả bám dính thấm ướt nhựa epoxy biến tính sợi gia cường 54 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Việt Nhân, lớp 12H4LT, đồ án:” Tìm hiểu tổng quan nhựa epoxy ED5” Sydney H.Goodman, Handbook of Thermoset Plastic (2nd Edition), Raytheon Systems Co , El Segundo, California Hà Thị Hà, Đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa epoxy đóng rắn diamino diphenyl sunfon gia cường sợi thủy tinh có mặt vi sợi xenlulo”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2009 Nguyễn Viết Giang, “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit sở nhựa epoxy đóng rắn MHHPA nanoxenlulo từ vi khuẩn”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2012 Song Aiteng, YuYunzhao, “CTBN-toughened epoxy resins effect of curing mechanism on network structure of the rubberphase”, Institute of Chemistry, Academia Sinica, Beijng, China, 1990 Rapepun Wititsuwannakul, Kamonchanok Rukseree, Kamonwan Kanokwiroon, Dhirayos Wititsuwannakl, “A rubber particle protein specific for Hevea latex lectin binding involved in latex coagulation”, Deparment of Biochemistry, Faculty of sience, Mahidol University, Bangkok, 2007 Yang Jinlian, Part II: Modifications of epoxy resins with functional hyperbranched poly (Arylene ester)s C.A.May, Epoxy resins – Chemistry and Technology, Marcel Dekker Inc, USA, 1988 TS Đoàn Thu Loan, Giáo trình vật liệu compozit (2010), Đại Học Bách Khoa, ĐHĐN 10 Hoàng Thị Phương, Lớp CN polyme K49, luận văn tốt nghiệp:” Tính chất học vật liệu polyme compozit từ epoxydian gia cường mát dứa dại” 11 A.Boyle, Cary J Martin and John D Neuner, Hexcel Corporation, “Epoxy resins” 55 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55 Đồ án tốt nghiệp 2015 GVHD: TS Nguyễn Phạm Duy Linh 12 Nghiên cứu chế tạo vật liệu BMC sở sợi thủy tinh sợi tre, Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer compozit, Trường đại học bách khoa Hà Nội 13 Charles.L.Mantell John Wiley and Sons, Carbon Graphite Hand book, Interscience, Newyork, 1968 14 Zakiah Ahmad, Martin Ansell, “Fracture toughness properties of epoxybased adhesives reinforced with nano-and microfiller additions for in situ timberbonding”, Materials Research Centrer, UK 56 SVTH: Hoàng Nam Hà – K55