Tiểu luận vật liệu composite: polyurethane và công nghệ RRIM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: POLYURETHANE & CƠNG NGHỆ RRIM Mơn Học: Vật Liệu Composite GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy TP.HCM Tháng 05/2015 DANH SÁCH THÀNH VIÊN Stt Họ & Tên MSSV Nhiệm Vụ Nguyễn Thành Châu 3004110047 Phần 2.3 Lê Thị Bích Nguyên (nt) 3004110213 Nguyễn Quyết 3004110262 Phần 2.3 Bùi Công Tiến 3004110355 Phần 2.5 Lê Thị Thanh Tú 3004110360 Phần 2.2 Phạm Huỳnh Ngọc Trâm 3004110365 Phần 2.4 Phần 2.1;2.2;2.5 Tổng hợp thuyết trình Họ tên Mã số sinh viên Nhiệm vụ Lê Thị Bích Nguyên (nt) 3004110213 Giới thiệu RRIM, ưu nhược điểm ( Tổng hợp thuyết trình) Nguyễn Thành Châu 3004110047 Sự cố, khắc phục Bùi Công Tiến 3004110355 Nguyên liệu công nghệ RRIM Lê Thị Thanh Tú 3004110360 Quy trình cơng nghệ RRIM Phạm Huỳnh Ngọc Trâm 3004110365 Đặc điểm công nghệ RRIM, ứng dụng Nguyễn Quyết 3004110262 Dụng cụ thiết bị MỤC LỤC GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy DANH SÁCH THÀNH VIÊN MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Khái niệm 2.1.1 Cấu tạo polyurethane 2.2 Đặc điểm tính chất 2.3 Phân loại .8 2.3.1 Dạng sợi .8 2.3.2 Dạng màng 2.3.3 Dạng đổ khuôn .9 2.3.4 Dạng nhiệt dẻo .9 2.3.5 Dạng bọt .9 2.3.6 Dạng cán 10 2.4 Tổng hợp polyurethane .10 2.4.1 Nguyên liệu 10 2.4.2 Lý thuyết tạo PU 12 2.4.3 Mô tả sơ lược .12 2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm 14 2.5 Ứng dụng polyurethane 16 CHƯƠNG KẾT LUẬN 25 CHƯƠNG TỔNG QUAN 26 4.1 Giới thiệu vật liệu composite 26 4.2 Một số phương pháp gia công chế tạo vật liệu composite 29 CHƯƠNG NỘI DUNG CÔNG NGHỆ RRIM .31 5.1 Khái quát chung 31 5.2 Đặc điểm 31 5.3 Nguyên liệu .31 5.4 Dụng cụ thiết bị 32 GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 5.5 Quy trình cơng nghệ 33 5.6 Sự cố khắc phục 35 5.7 Ưu điểm 39 5.8 Nhược điểm 39 5.9 Ứng dụng 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy CHƯƠNG TỔNG QUAN Những vật liệu composite đơn giản có từ xa xưa Khoảng 5000 năm trước công nguyên người biết trộn viên đá nhỏ vào đất trước làm gạch để tránh bị cong vênh phơi nắng Và điền hình compozit hợp chất dùng để ướp xác người Ai Cập Chính thiên nhiên tạo cấu trúc composite trước tiên, thân gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài kết nối với licnin Kết liên kết hài hoà thân vừa bền dẻo- cấu trúc composite lý tưởng Người Hy Lạp cổ biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng Và Việt Nam, truyền lại cách làm nhà bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khô tạo lớp vật liệu cứng, mát mùa hè ấm vào mùa đông Mặc dù composite vật liệu có từ lâu, ngành khoa học vật liệu composite hình thành gắn với xuất công nghệ chế tạo tên lửa Mỹ từ năm 1950 Từ đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite phát triển tồn giới có thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite" Một vật liệu composite sử dụng loại nhựa polyurethane Polyurethane phát hiện: năm 1930, người Đức Otto Bayer tổng hợp TPU Trong năm 1950, TPU đại lý hoàn dệt may xuất châu Âu, hầu hết sản phẩm dung mơi cho sơn khơ hồn thiện Trong năm 1960, nhận thức người dân bảo vệ môi trường giới thiệu quy định môi trường phủ, sơn TPU nước lên Sau 70 năm, phát triển nhanh chóng lớp phủ PU nước, vải tráng PU áp dụng rộng rãi Từ năm 1980, nghiên cứu TPU ứng dụng công nghệ đột phá xảy So với dệt may nước nước kết thúc đại lý nghiên cứu PU sau Polyurethane chất có đồng thời đặc tính đàn hồi hợp chất cao su tính dẻo dai, tính bền kim loại, có dải biên độ độ cứng rộng Chỉ riêng đặc điểm đủ để sản phẩm cao su PU ưa chuộng ngày GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Khái niệm Polyurethane (gọi tắt PU) chuỗi có lặp lặp lại nhóm carbamate (NHCOO) hợp chất phân tử chung Hầu hết PU polymer nhiệt dẻo, bên cạnh PU nhiệt rắn cao su PU hình thành phản ứng trùng ngưng tụ bischloroformates với diamine Polyurethane sản phẩm bởi phản ứng isocyanate có chứa hai nhiều isocyanate nhóm phân tử (R- (N = C = O) n ≥ 2) với polyol chứa hai nhiều hydroxy phân tử (R '- (OH) n ≥ 2), diện chất xúc tác cách kích hoạt với ánh sáng cực tím Nói ngắn gọn polyurethane polymer chứa nhóm liên kết (-NH-CO-O-) Phản ứng bischloroformate với diamine Phản ứng diisocyanate với poly hydroxy GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 2.1.1 Cấu tạo polyurethane Gồm phần  Phần linh đơng Cấu tạo hợp chất polyure mạch vịng, chủ yếu di isocyanate thơm Liên kết chặt chẽ tọa thành vùng, cụm xơ ( tiểu đảo) Kích thước tiểu đảo nhỏ (30-100 nm)  Phần linh động Cấu tạo polyethe hay polyeste đồng trùng hợp Chiếm 60-90% khối lượng Tồn vơ định hình xơ Khi không tải mạch dạng cuộn xoắn, đoạn trạng thái vơ định hình Khi chịu tải, chuyển sang mạch thẳng, đoạn mạch chuyển thành cấu trúc tinh thể ( tăng độ bền xơ)  Phần mở rộng Có thể khung cứng hay phần linh động, tùy theo yêu cầu sản xuất 2.2 Đặc điểm tính chất Tính cách nhiệt: PU foam cứng ( mút PU cứng) có độ dẫn nhiệt thấp so với hầu hết vật liệu cách nhiệt khác có, nhờ sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cách nhiệt môi trường làm lạnh Cách nhiệt hiệu cho hầu hết cơng trình xây dựng, lĩnh vực xây dựng dân dụng ( nhà ở, nhà container ) cững cơng trình ứng dụng đặc biệt Độ bền: Mút PU cứng có độ bền nén độ bền biến dạng cao, kết hợp với vật liệu phủ bề mặt ( mặt nhựa, thép ) có độ bền lớn gấp nhiều lần, phù hợp cho ứng dụng Khả gia cơng: Mút PU cứng sản xuất liên tục khơng liên tục nhà máy, khuấy trộn thủ công phun bàng máy phun tay bơm trực tiếp vào ứng dụng mong muốn Thực tế có vật liệu cách nhiệt có đặc tính linh hoạt đến vậy! Độ kết dính: Trong khoảng thời gian q trình trộn lưu hóa sau mút cứng PU có độ kết dính vơ lớn, nhờ cho phép gắn kết hiệu với nhiều loại bề mặt cơng trình xây dựng ( mặt xi măng, gỗ, composite, nhựa, kim loại ) Độ kết dính thường mạnh độ bền kéo độ bền biến dạng mút GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy Tính tương hợp: Rigid PU foam ( mút PU foam) kết hợp hầu hết vật liệu làm bề mặt thông thường giấy, kim loại, sợi thủy tinh, thép, nhôm, vữa, gỗ ép, nhựa đường Điều giúp cho dễ dàng sản xuất loại panel có kiểu bề mặt khác ( ví dụ: lợp cách nhiệt- tơn xốp ( mặt nhơm, mặt nhựa PVC) Điều cho phép mút PU sử dụng khâu hoàn thiện cơng trình xây dựng giống vữa sơn để làm hàng rào ngăn ẩm, ngăn ồn cách nhiệt mơi trường ẩm ướt, có tiếng ồn môi trường chịu nhiệt Độ bền điều kiện sử dụng: Mút PU cứng sử dụng điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt từ -200 độ C đến 100 độ C Bền nhiệt: khả ứng dụng PU rộng Dưới -80oC: polyurethane rắn, cứng trạng thái thủy tinh Từ -80 tới +20 oC: pha cứng urethane bắt đầu xoay chuyển động Từ 20 tới 130 oC: khoảng nhiệt độ sử dụng vật liệu polyurethane Từ 130 tới 180 oC: polyurethane trở nên mềm Trên 180 oC: polyurethane bắt đầu phân hủy Sự lão hóa : Có tăng giá trị dẫn nhiệt theo thời gian mút PU không phủ bề mặt ( tức khả cách nhiệt giảm theo thời gian – độ truyền nhiệt tăng lên) Sự tăng giá trị độ dẫn nhiệt giảm mút cứng phủ lên bề mặt vật liệu phù hợp thép, nhôm hay bề mặt nhựa laoij bề mặt Sự phủ bề mặt giúp hạn chế khuếch tán khơng khí vào tế bào mút gây tăng nhiệt độ truyền nhiệt Khả hấp thụ nước: Mút PU cứng có độ thấm khí thấp , ngồi cơng trình xây dựng kết hợp thêm với vật liệu giúp ngặn xâm nhập ẩm màng film polyethylene hay màng film nhơm, vừa có tác dụng bảo vệ bề mặt vừa có chức trang trí Tính chống cháy: Giống tất vật liệu xây dựng gốc hữu khác – gỗ, giấy , nhựa, sơn-mút PU cúng cũn dễ cháy, nhiên khả tốc độ cháy điều chỉnh phù hợp cho tùng ứng dụng xây dựng Khả cháy panel giảm đáng kể vật liệu phảu bề mặt, ví dụ bề mặt tơn thép… Hiệu chống cháy tốt thực cách sử dụng mút cứng hay mút polyisocyanurate (PIR) có gia cường sợi thủy tinh hay kết cấu mạng lưới có tính chất nóng chảy nhiệt độ cao Mút PU cúng thường dùng có độ giày thấp GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy vật liệu cách nhiệt khác, nhiệt độ hay lượng cần cho cháy thấp so với vật liệu khác dày Tính nhẹ: Tại tỉ trọng 30kg/ m3, thể tích polyurethan mút cứng khoảng 3% 97% cong lại khối mút khí bị giữ tế bào mút giúp cho no có tính truyền nhiệt thấp Tính nhẹ mút khía cạnh quan trọng vấn đề vận chuyển, thao tác lắp đặt dễ dàng Tính chịu hóa chất: Mút PU cứng chịu hóa chất xuất sắc nhiều loại hóa chất, dung mơi dầu 2.3 Phân loại Polyurethane sản xuất với khác biệt lớn thành phần hóa học Sử dụng kỹ thuật phối trộn khác nhau, sản xuất polyurethane với tính chất khác Các nhóm bao gồm:       Dạng sợi Dạng màng Dạng đổ khuôn Dạng nhiệt dẻo Dạng bọt Dạng cán 2.3.1 Dạng sợi Mục đích ban đầu việc phát triển polyurethane tìm kiếm vật liệu thay cho nylon Nhưng phát triển ban đầu Otto Bayer dẫn đến phát minh phát triển dạng sợi dạng bọt Các loại sợi thông dụng làm từ polyurethane perlon spandex 2.3.2 Dạng màng Màng làm từ polyurethane theo cách sau: polyurethane phun xịt hai thành phần sử dụng để sản xuất sơn lớp phủ chống hóa chất Polyurethane tan vài dung mơi dễ dàng phun xịt Polyurethane ngày trở nên quan trọng lĩnh vực thị trường vận tốc kết mạng chúng nhanh Những loại dùng làm vật liệu chống thấm nước sơn polyurethane lớp phủ GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 2.3.3 Dạng đổ khuôn Năm 1952, dạng polyurethane đổ khuôn lần thương mại Năm 1956, loại polyether giới thiệu DuPont, sau loại polyether rẻ tiền từ BASF and Dow năm Và sau phát triển tối ưu hóa tính chất khác Có vô số ứng dụng loại polyurethane đổ khuôn, từ bánh xe cao xu giày trượt, bánh xe cao xu chịu mài mòn 2.3.4 Dạng nhiệt dẻo Polyurethane nhiệt dẻo thiết kế gia cơng máy gia công nhựa chuẩn, máy ép đùn máy khuôn tiệm polyurethane nhiệt dẻo dùng ứng dụng y sinh Chúng sử dụng dạng vi xốp nên rõ ràng khối lượng riêng chúng giảm xuống vài ứng dụng bao gồm ống tay cầm, chi tiết xe hơi, gót giày 2.3.5 Dạng bọt Polyurethane dạng bọt sử dụng máy bay chiến tranh giới thứ Dạng bọt trở nên phổ biến polyol loại polyether giá thấp có mặt thị trường nhiều cơng sức thực để phát polyuretane dạng bọt Các thành phần nguyên liệu tạo thành polyurethane dạng bọt tương tự polyurethane đổ khuôn polyol, diisocyanate, chất kéo dài mạch Tuy nhiên, polyurethane tạo bọt có thành phần quan trọng khác chất tạo bọt Hai loại chất tạo bọt sử dụng chất tạo bọt hóa học chất tạo bọt vật lý Chất tạo bọt hóa học hóa chất phản ứng với nhóm diisocyanate để tạo khí CO2 Sự hình thành bọt polyurethane phức tạp, bao gồm hai phản ứng xảy đồng thời: phản ứng tạo thành khí CO phản ứng hình thành liên kết ure Các chất tạo bọt hóa học thơng dụng nước, hợp chất hữu có khả tạo enol axit boric Bọt polyurethane tạo thành theo dạng riêng biệt sau:  Loại cứng: loại bọt cứng dùng cho cách nhiệt cách âm Chúng gia cơng tay máy, chúng phun xịt chúng sử dụng làm phao , ván lướt sóng  Loại mềm dẻo: Polyurethane dạng mềm dẻo có nhiều ứng dụng nhà nệm, gối lót thảm Dạng bọt gia cơng bình thường cần diện tích lớn cho sản phẩm hồn thành khối lượng riêng thấp GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy Nam, truyền lại cách làm nhà bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khô tạo lớp vật liệu cứng, mát mùa hè ấm vào mùa đông Sự phát triển vật liệu composite khẳng định mang tính đột phá vào năm 1930 mà Stayer Thomat nghiên cứu, ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh; Fillis Foster dùng gia cường cho Polyeste không no giải pháp áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu chiến phục vụ cho đại chiến giới lần thức hai Năm 1950 bước đột phá quan trọng ngành vật liệu Composite xuất nhựa Epoxy sợi gia cường Polyeste, nylon,… Từ năm 1970 đến vật liệu composite chất dẻo đưa vào sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dân dụng,y tế, thể thao, quân ô tô, vv… 4.1.1.3 Đặc điểm Vật liệu composite vật liệu nhiều pha : pha rắn khác chất, khơng hịa tan lẫn phân cách với ranh giới pha Phổ biến loại composite pha :  Pha liên tục toàn khối gọi  Pha phân bố gián đoạn bao quanh gọi cốt Trong vật liệu composite tỷ lệ hình dáng, kích thước, phân bố cốt tuân theo quy luật thiết kế Tuy nhiên, tính chất pha thành phần kết hợp lại để tạo nên tính chất chung composite 4.1.1.4 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm Có nhiều loại chất làm cốt sử dụng để chế tạo composite Mỗi loại composite cụ thể có tính ưu việt riêng Do đó, cần có lựa chọn tiêu chuẩn kỹ thuật để áp dụng phù hợp với mục đích sử dụng Vật liệu composite vật liệu có nhiều tính ưu việt có khả áp dụng rộng rãi:  Tính chất bật nhẹ, độ bền cao,cứng vững, chịu va đập, uốn kéo tốt  Chịu hóa chất, khơng sét rỉ, chống ăn mịn Đặc tính đặc biết thích hợp cho biển khí hậu vùng biển  Chịu thời tiết, chóng tia UV, chống lão hóa nên bền  Dễ lắp đặt, có độ bền riêng đặc trưng đàn hồi cao  Chịu nhiêt chịu lạnh chống cháy  Cách điện, cách nhiệt tốt GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 27  Chi phí bảo quản thấp, màu sắc đa dạng, thiết kế tạo dáng dễ dàng, đầu tư thiết bị tổ chức sản xuất khơng phức tạp, chi phí vận chuyển sản xuất không cao…  Không thấm nước, không độc hại  Nhược điểm  Vật liệu composite khó tái chế khơng sử dụng phế phẩm trình sản xuất  Giá thành nguyên liệu thô làm nên vật liệu composite cao Phương pháp gia cơng vật liệu composite địi hỏi thời gian  Việc phân tích mẫu vật liệu composite cơ, lý hóa tính phức tạp 4.1.1.5 Phân loại Vật liệu composite phân biệt theo chất hình dạng vật liệu thành phần 1.1.5.1 Theo chất vật liệu cốt  Composite hữu cơ: composite giấy (cáctông), composite nhựa, nhựa đường, cao su (tấm hạt, sợi, vải bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy), Loại thường kết hợp với dạng cốt liệu, như: sợi hữu (polyamit, kevlar (là sợi aramit tính cao), ), sợi khống (sợi thủy tinh, sợi cacbon, ), sợi kim loại (Bo,nhôm, ) Vật liệu composite hữu chịu nhiệt độ tối đa khoảng 200 ÷ 300 °C  Composite khống (gốm): bê tơng, bê tơng cốt thép, composite gốm, composite cacbon - cacbon Thường loại kết hợp với cốt dạng: sợi kim loại (Bo, thép, ), hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm Nitơ, )  Composite kim loại: hợp kim titan, hợp kim nhôm, Thường kết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo, ), sợi khoáng (cacbon, SiC, ) Composit kim loại hay khống chất chịu nhiệt độ tối đa khoảng 600 ÷ 1.000 °C (nền gốm tới 1.000 °C) 1.1.5.2 Phân loại theo hình học cốt đặc điểm cấu trúc  Vật liệu composite độn dạng sợi: Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi composite độn dạng sợi, chất độn dạng sợi gia cường tăng lý tính cho polymer  Vật liệu composite độn dạng hạt: Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, tiểu phân hạt độn phân tán vào polymer Hạt khác sợi chỗ khơng có kích thước ưu tiên GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 28 4.2 Một số phương pháp gia công chế tạo vật liệu composite 4.2.1.1 Công nghệ lăn tay Kỹ thuật lăn tay thực cách tẩm ướt sợi thủy tinh với nhựa lỏng (có thể pha chưa pha chất đóng rắn) Sản phẩm làm từ quy trình sản phẩm lớn sản xuất từ phương pháp khác Kỹ thuật dùng để sản xuất sản phẩm với số lượng có đầu tư cho sản xuất tháp Ví dụ: tàu thuyền, bồn chứa hóa chất, thùng xe tải… 4.2.1.2 Công nghệ súng phun Kỹ thuật súng phun sử dụng thay cho kỹ thuật lăn tay, mặt dù chúng có số điểm khác Kỹ thuật thường sử dụng cho khn q lớn khơng chuẩn bị sợi gia cường nặng dùng tay Với kỹ thuật súng phun sản phẩm hoàn thành nhanh kỹ thuật đắp tay dùng kèm theo phương pháp phủ tự động hóa Ta dùng kỹ thuật súng phun để sửa chữa gia cường thùng chứa kim loại bên bên ngoài, hồ bơi cấu trúc chống ăn mịn Súng phun cịn sản xuất pano bảo vệ máy, bồn tắm,… 4.2.1.3 Công nghệ pulltrusion Đây kỹ thuật dùng để sản xuất sản phẩm profile composite cách kéo sợi qua phận tẩm ứơt nhựa, định hình đóng rắn Ngun liệu sử dụng dạng thủy tinh sợi roving kết hợp với nhựa nhiệt rắn dạng lỏng nhựa polyester hay nhựa epoxy Ngày kỹ thuật pultrusion dùng rộng rãi Nhật, Thụy Sĩ, Anh, Đức …Các sản phẩm phương pháp thường có dạng ống hay thanh, dùng kỹ thuật điện chống ăn mịn 4.2.1.4 Cơng nghệ đúc nén Cơng nghệ dùng máy áp lực có gia nhiệt, khn gồm nửa đực Dưới áp lực lực nén với gia nhiệt khuôn, phản ứng đóng rắn diễn làm cho sản phẩm đóng rắn hồn tồn Cơng nghệ ứng dụng sản xuất với số lượng lớn , sử dụng áp lực nén cao phù kợp cho sản xuất chi tiết lớn theo module cho sản phẩm nhẵn hai mặt, hình dạng xác theo khn Ở Việt Nam, cơng nghệ dường chưa áp dụng đầu tư thiết bị cịn cao 4.2.1.5 Cơng nghệ quấn sợi Sản xuất thùng chịu áp suất hình trụ, hình cầu Làm sản phẩm dạng ống, ống dẫn Oxy, gas khí khác Làm vỏ động phản lực, cánh máy bay trực thăng, phận tàu vũ trụ Những thùng chứa lớn đặt ngầm đất (để chứa xăng, dầu, muối, acid, kiềm, nước v.v…) Nâng cấp, thay sửa chữa tất đường ống GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 29 đô thị, ống vật liệu composite làm việc lâu bền, khơng bị ăn mịn, giảm phá hủy đường ống áp suất cao Trong tiểu luận nhóm em xin trình bày cơng nghệ đúc- ép phun phản ứng RRIM GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 30 CHƯƠNG 5.1 NỘI DUNG CÔNG NGHỆ RRIM Khái quát chung 5.1.1.1 Giới thiệu Ép nhựa phản ứng (phản ứng ép phun gọi RIM), q trình đúc cơng nghiệp Quá trình hình thành phản ứng tiêm phương pháp đúc, phương pháp không sử dụng loại vật liệu polymer, với hai nhiều monomer lỏng prepolymer, tỷ lệ phần trăm định đầu trộn thêm vào trộn áp lực, tiêm vào khn kín, điền đầy khn, tạo hình RRIM (reaction reinforced injection molading) phương pháp cải tiến từ phương pháp RIM.Phương pháp RIM phương pháp dùng áp suất cao phun hỗn hợp nhựa hai thành phần vào khn kín Phương thức cải tiến so với phương pháp RIM chổ có sử dụng thêm sợi gia cường để tăng thêm đặc tính lý sản phẩm RRIM lựa chọn tuyệt vời ổn định thuộc tính vật liệu yêu cầu kỹ thuật lớn Một phần nhựa khác kích thước nhiệt độ đơng nóng chảy Điều polyme có hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính (CLTE) gần chục lần thép Điều có nghĩa gắn phần vào khung thép gây warpage khơng mong muốn nhựa mở rộng hợp đồng Sự thay đổi nghiêm trọng ảnh hưởng đến chức thành phần kết thích hợp tính quan trọng bảng điều khiển cửa 5.2    5.3 Đặc điểm Công nghệ áp dụng cho nhựa nhiệt rắn FRP Hỗn hợp nguyên liệu nhiệt độ thấp, ép phun vào khuôn gia nhiệt nhiệt độ cao Nhờ có áp lực nhiệt độ cao khn, phản ứng đóng rắn thực tồn phần khn Cơng nghệ tiến hành đồng thời thao tác vừa ép phun vừa tạo phản ứng đóng rắn hồn hảo Ngun liệu Phương pháp yêu cầu sợi gia cường liên tục hỗn hợp nhựa liên kết với Yếu tố lựa chọn nguyên liệu dựa vào:  Tính kinh tế  Ảnh hưởng mơi trường  Khả chống ăn mịn GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 31  Trọng lượng giới hạn  Độ bền sản phẩm hình thành 5.3.1.1 Một số loại vật liệu gia cường Vật liệu gia cố làm giảm co rút vật liệu, làm giảm nở nhiệt vật liệu giảm droop chảy xệ vật liệu nhựa độ cao cao Chỉ dùng sợi gia cường ngắn, dạng bột, dạng hạt hay sợi ngắn để bảo đảm hổn hợp nhựa sợi không bị nghẹt đường hệ thống nên tính lý sản phẩm cơng nghệ Đóng vai trị chất chịu ứng suất tập trung độn thường có tính chất lý cao nhựa Người ta đánh giá độn dựa đặc điểm sau:       Tính gia cường học Tính kháng hố chất, mơi trường, nhiệt độ Phân tán vào nhựa tốt Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt Thuận lợi cho q trình gia cơng Giá thành hạ, nhẹ 5.3.1.2 Một số loại nhựa Vai trò chất gắn kết thứ lại với nhau, cung cấp cấu truyền tải sợi Ngồi cịn cung cấp độ kháng ăn mịn, bảo vệ cho sợi khỏi bị phá hủy từ bên ngoài, tạo độ dai composite va đập bề mặt, cắt, mài mòn hay vận chuyển Nhiều loại nhựa epoxy, polyeste,và polyurethan phát triển cho ứng dụng RRIM  Polyester: Độ bền nhiệt cao, chịu va đập cao, tính chất điện mơi cao  Epoxy: Độ bền tốt nhất, đóng rắn nhiệt độ cao, kháng hóa chất tốt, độ nhớt cao, giá thành cao Polyester  Polyurethane: độ bền tốt, giữ nhiệt tốt, kháng hóa chất tốt, chịu va đập 5.4 Dụng cụ thiết bị Hệ thống gồm cụm chức năng: - Máy đo lường chất rắn Máy bơm chân không GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 32 - Hệ thống bồn chưá Polyol Isocyanate (ngăn chứa) - Hệ thống bơm xylanh định lượng (bơm định lượng) - Hệ thống bơm trộn - Đầu phun trộn Được điều khiển hệ thống máy tính nên tính tự động hố cao.Hỗn hợp ngun liệu vi định lượng thêm lần đầu trộn - Khn hệ thống đóng khn 5.5 Quy trình cơng nghệ - Polyol Isocyanate bảo quản riêng rẽ hai bồn chứa - Sợi gia cường thường trộn chung với Polyol - Khi bắt đầu phun, van mở mixhead chất lỏng vào buồng mixhead áp suất cao (thường 1.500 3.000 psi) tốc độ cao Nhờ hệ thống bơm điều hoà áp lực bơm định lượng mà lượng nhựa đưa vào đầu trộn với lượng xác nhằm đảm bảo tỉ lệ hổn hợp phản ứng GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 33 - Ở chúng trộn với vận tốc cao va đập Từ buồng trộn, hỗn hợp chất lỏng chảy vào khn áp suất khí trải qua phản ứng hóa học tỏa nhiệt, tạo thành polymer khn Thời gian phản ứng thường tính giây Đối với phận lớn thời gian phản ứng mở rộng phép điền khuôn Sơ đồ 1 Sơ đồ công nghệ RRIM GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 34 Sơ đồ Sơ đồ hệ thống nhựa vào khuôn Sự lựa chọn hổn hợp nhựa hai thành phần cần phải đáp ứng tuân theo điều kiện sau: 5.6 Tốc độ phản ứng hay đóng rắn tương đối nhanh Độ nhớt sản phẩm tạo thành phải tương đối thấp tăng nhanh theo thời gian Tuân theo ràng buộc kinh tế, máy móc thiết bị Đạt độ bền lý tính thẩm mỹ định Chu kỳ sản phẩm tương đối ngắn để sản xuất số lượng nhiều Sự cố khắc phục 5.6.1.1 Bề mặt bong/không phẳng Bề mặt bị tách thành phiến , vẩy cắt ngang, khó nhận dạng bề mặt không bị nứt Bề mặt bị hư ta dùng vật cứng cào nhẹ vào GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 35 Nguyên nhân: Ứng suất trượt cao hình thành lớp, tương hợp lớp Các chất bẩn không tương hợp với nhựa nhiệt dẻo master batch tạo màu Khắc phục Tăng nhiệt độ chảy, giảm tốc độ phun Tránh chất bẩn, dùng master batch thích hợp 5.6.1.2 Bọt khí Bọt khí q trình ép hữu sản phẩm, bọt khí hình thành lỗ sản phẩm Nguyên nhân Trong suốt q trình điền đầy khn bọt khí giữ lại sản phẩm vùng gầm bề mặt sản phẩm Khắc phục GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 36 Kiểm tra thiết kế điều kiện van thoát khí Cần thiết tối ưu hình dạng khn Thêm vật liệu gia cường chống tạo bọt Giảm tốc độ khuấy trộn 5.6.1.3 Hình thành bong bóng lỗ Sự co rút vật liệu chảy hình thành bong bóng khí thấy ( vật liệu suốt) không thấy sản phẩm ép Nguyên nhân Lớp võ cứng bên co rút, lớp lõi bên cịn nóng chảy, q trình làm nguội Phần nhựa nóng chảy khơng co rút theo tồn khối sản phẩm nên hình thành lỗ rỗng bên sản phẩm Khắc phục Tối ưu hóa thời gian áp suất giữ Tăng nhiệt độ khn Tăng kích thước cuống phun cổng phun béc phun Tăng nhiệt độ chảy Tạo vùng đệm Tăng tốc độ phun 5.6.1.4 Sự co rút Tạo chỗ lõm bề mặt sản phẩm ép GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 37      Nguyên nhân Co rút thường tập trung vùng chứa vật liệu nhiều Tại co rút tăng lên trình làm nguội mà khơng bù lại áp suất trì Khắc phục Tránh vùng co bề dày khác biệt lớn tập trung vùng vật liệu ( VD: gân, bề dày gân nên 0,5 đến 0,7 lần bề dày thành tốt nhất) Kiểm tra nhiệt độ chưa Tối ưu nhiệt độ khuôn nhiệt độ ép, cài áp suất trì, thời gian giữ vùng đệm tương đương với kích thước Thêm vật liệu gia cường 5.6.1.5 Các vùng có độ bóng mờ khác   Nguyên nhân Bởi có khác biệt bề dày, gân để điều khiển co rút nơi có độ bóng cao bề mặt kết cấu Các vùng mờ thường xuất sản phẩm láng có kết cấu phức tạp( tăng bề dày đột ngột, gân), thời gian trình điền khuôn không GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 38          5.7       5.8      Nhiệt độ khuôn, nhiệt độ chảy, tốc độ phun không thích hợp Áp suất giữ, thời gian trì áp ngắn Nhựa chảy không đồng tiếp xúc với thành khuôn Khắc phục Tránh vùng dày thay đổi bất ngờ bề dày, thay đổi bất ngờ bề dày thành đồng Tối ưu hình dáng sản phẩm điền khuôn Tối ưu nhiệt độ gia công Điều chỉnh áp suất trì thời gian trì áp suất Cải thiện hệ thống van khí Kiểm tra hệ thống làm nguội khuôn Ưu điểm Sử dụng hổn hợp nhựa hai thành phần có độ nhớt tương đối thấp khoảng 100 1000 cP Hệ nhựa thông thường bao gồm thành phần: A (Polyol) B (Isocyanate), tỷ lệ trộn tùy theo yêu cầu chất lượng sản phẩm tỉ lệ thông thường tỉ lệ 1:1 Để định lượng tỉ lệ hai thành phần trộn xác cần có trợ giúp thiết bị đặc biệt hệ thống bơm định lượng với độ xác cao RRIM tạo sản phẩm đẹp, khơng có đường cắt bavia, láng hai mặt sản phẩm sản xuất sản phẩm cuối quan trọng gây hại cho mơi trường Công nghệ RRIM công nghệ tốc độ, chu kỳ sản phẩm thường phút nên thích hợp cho đơn hàng sản xuất với số lượng lớn Do phản ứng Polyol Iso phản ứng toả nhiều nhiệt giúp trợ giúp tiến trình gia nhiệt khuôn.Tuy nhiên vẩn cần cung cấp nhiệt cho khuôn để bảo đảm tốc độ nguội giưã bề mặt sản phẩm lõi khn Độ tự động hóa qui trình RRIM cao Nhược điểm Chi phí đầu tư hệ thống máy móc, khn cao Hạn chế chủng loại nguyên liệu đầu vào( hổn hợp nhựa hai thành phần) Kích thước sản phẩm có phần bị hạn chế, thường dùng để tạo sản phẩm có kích cở trung bình Cơng nghệ RRIM có hạn chế dùng sợi gia cường ngắn, dạng bột hay sợi ngắn để bảo đảm hổn hợp nhựa sợi không bị nghẹt đường hệ thống nên tính lý sản phẩm cơng nghệ RRIM có phần hạn chế đặc tính lý GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 39 5.9 Ứng dụng RRIM tạo sản phẩm từ đơn giản đến sản phẩm phức tạp, sản phẩm có tính cao, có kích thước vừa phải thường sử dụng ngành công nghiệp ô tô, cano… Phương pháp RRIM lựa chọn phù hợp cần sản xuất với số lượng sản phẩm lớn thời gian ngắn Một số sản phẩm công nghệ RRIM TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 40 Polyimides- A new class of thermally stable polymers, N.A.Adrova, M.I.Bessonov, L.A.Laius, A.P.Rudakov https://sites.google.com/site/tanyenxao7/lowpressmachine https://sites.google.com/site/vietnguyenltd/elastomertheory Oertel, Cẩm nang G Polyurethane Ed thứ hai Munich: Carl Hanser Publishers,1993 Ulrich, H Hóa học Công nghệ Isocyanate New York: John Wiley & Sons,1996 GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 41 ... vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo vật liệu có đặt tính sức bền lý hẳn vật liệu ban đầu, mà vật liệu làm việc riêng lẻ Nói cách khác vật liệu composite vật. .. cứu công nghiệp vật liệu Với đặc điểm tính chất vượt trội trình bày polyurethane xem vật liệu triển vọng giới Tiềm loại vật liệu lớn , thay cho số vật liệu số ngành cơng nghiệp tồn giới Polyurethane. .. khoa học vật liệu composite hình thành gắn với xuất công nghệ chế tạo tên lửa Mỹ từ năm 1950 Từ đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite phát triển tồn giới có thuật ngữ "vật liệu mới"