Tổng hợp và biến tính bmi dds sử dụng chế tạo vật liệu composite làm việc ở nhiệt độ cao

Luận văn Thạc sĩ ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU CHẾ ĐÔNG BIÊN TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH BMI-DDS SỬ DỤNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE LÀM VIỆC Ở NHIỆT ĐỘ CAO Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử tổ hợp Mã số ngành: 605294 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2010 Luận văn Thạc sĩ CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Hữu Niếu Cán chấm nhận xét 1: TS Huỳnh Bạch Răng Cán chấm nhận xét 2: TS Phạm Thành Quân Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách khoa, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh ngày 22 tháng 07 năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: STT Họ tên PGS.TS Nguyễn Đắc Thành Chủ tịch Hội đồng GS.TS Nguyễn Hữu Niếu TS Huỳnh Bạch Răng Cán chấm nhận xét TS Phạm Thành Quân Cán chấm nhận xét TS La Thị Thái Hà Cán hƣớng dẫn khoa học Thƣ ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành Luận văn Thạc sĩ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC -  Tp HCM, ngày 14 tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: CHẾ ĐƠNG BIÊN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 22/03/1984 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử tổ hợp MSHV: 00308429 I TÊN ĐỀ TÀI: “Tổng hợp biến tính BMI-DDS sử dụng chế tạo vật liệu composite làm việc nhiệt độ cao” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: - Tổng hợp BMI sở AM DDS dùng để chế tạo vật liệu composite làm việc nhiệt độ cao từ 200 – 3000C - Biến tính BMI ODA nhằm cải thiện tính lƣu biến gia cơng, cải thiện tính chất lý mà đảm bảo đƣợc tính chịu nhiệt - Chế tạo vật liệu composite BMI BMI biến tính với sợi carbon sợi kevla Đánh giá tính chất sản phẩm - Chế tạo sản phẩm composite ứng dụng thử nghiệm khả làm việc chi tiết Nội dung: - Xây dựng đƣợc qui trình tổng hợp BMI-DDS BMI-DDS biến tính với điều kiện phản ứng cụ thể Sản phẩm đƣợc đánh giá phƣơng pháp GPC, XRD, IR, TGA, DSC - Chế tạo composite nhựa BMI BMI biến tính với sợi carbon kevla từ đánh giá tính chất vật liệu composite tạo thành - Chế tạo bánh truyền động vật liệu composite BMI/Sợi carbon, chế tạo ổ chèn cách nhiệt vật liệu composite BMI/sợi Kevla Thử nghiệm sản phẩm III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày ký định giao đề tài): 22/6/2009 Luận văn Thạc sĩ IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 26/6/2010 GS.TS.NGUYỄN HỮU NIẾU CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH GS.TS Nguyễn Hữu Niếu Luận văn Thạc sĩ  LỜI CẢM ƠN   Luận văn thạc sĩ thành tổng kết tồn q trình học tập, lao động đồng thời đánh giá trưởng thành khả nghiên cứu khoa học suốt năm vừa qua Để có kết này, trước hết xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS.Nguyễn Hữu Niếu hướng dẫn tận tình mặt chun mơn giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn q trình làm việc Xin chân thành cảm ơn Th.S Hoàng Xuân Tùng tạo điều kiện cho học tập, phát triển, đồng hành giúp đỡ suốt thời gian học tập Xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS.Nguyễn Đắc Thành TS.La Thị Thái Hà tạo điều kiện thuận lợi cho lời khuyên bổ ích suốt trình làm luận văn trình làm việc Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer PTN Trọng điểm vật liệu polymer & composite Xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến: Tồn thể thầy cơ, anh chị, đồng nghiệp Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Vật liệu Polymer Composite, Trung tâm Vật liệu Polymer Khoa Công Nghệ Vật Liệu tạo điều kiện sở vật chất, thiết bị hỗ trợ giúp hồn thành luận văn thạc sĩ Cảm ơn bố mẹ, anh chị người thân gia đình ln động viên, giúp đỡ tơi lúc khó khăn, ln ủng hộ tơi suốt bao năm học tập Cảm ơn CN Phạm Phi Bào KS Nguyễn Diên Khả Tú giúp đỡ trình thực luận văn Cảm ơn tất người bạn giúp đỡ nhiều trình học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn Học viên Chế Đông Biên Luận văn Thạc sĩ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài “TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH BMI-DDS SỬ DỤNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE LÀM VIỆC Ở NHIỆT ĐỘ CAO” nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp BMI-DDS từ anhydride maleic 4,4’-diamino diphenylsulphone dung mơi axeton Biến tính BMI-DDS ODA nhằm cải thiện tính chất gia cơng tính chất hóa lý vật liệu composite Sản phẩm thu đƣợc dạng bột có khả chịu nhiệt cao 4700C BMI-DDS 4000C BMI-DDS biến tính phù hợp chế tạo vật liệu composite cao cấp Đánh giá tính chất vật liệu thơng qua số phƣơng pháp nghiên cứu đại nhƣ FTIR, XRD, GPC, TGA, DSC Vật liệu composite đƣợc chế tạo từ BMI-DDS BMI-DDS biến tính với sợi carbon phƣơng pháp ép nóng cho tính cao, chịu nhiệt cao có hệ số ma sát thấp đƣợc ứng dụng chế tạo thử nghiệm cặp bánh truyền động không cần bôi trơn cho kết tốt Vật liệu composite sợi Kevla ngồi khả bền nhiệt cao, tính cao cịn có tính chất điện mơi tốt đƣợc ứng dụng chế tạo ổ chèn cách nhiệt cho máy Brabender Luận văn Thạc sĩ MỤC LỤC Trang Trang bìa i Nhận xét ii Nhiệm vụ luận văn iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt luận văn v Mục lục vi Danh mục x Lời mở đầu xv CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 BISMALEIMIDE 1.1.1 Tổng quan polyimide 1.1.1.1 Định nghĩa, phân loại 1.1.1.2 Tổng hợp polyimide 1.1.1.2.1 Giai đoạn tạo amic acid 1.1.1.2.2 Giai đoạn imide hóa 1.1.2 POLYIMIDE NHIỆT RẮN 1.1.3 BISMALEIMIDE 1.1.3.1 Tổng hợp bismaleimide 1.1.3.2 Cấu trúc tính chất số loại bismaleimide 10 1.2 BIẾN TÍNH BISMALEIMIDE 15 1.2.1 Bismaleimide/diel – alder copolymer 15 1.2.1.1 Bismaleimide / Bis (propenylphenoxy) copolymer 16 1.2.1.2 Những comonomer Diel – Alder khác cho bismaleimide 17 1.2.2 Bismaleimide/bisnucleophile copolymer (phản ứng Michael–Addition) 18 1.2.3 Những loại comonomer khác 21 1.3 ỨNG DỤNG CỦA BISMALEIMIDE 22 1.3.1 Tổng quan vật liệu composite 22 1.3.2 Vật liệu composite nhựa bismaleimide 23 Luận văn Thạc sĩ 1.3.2.1 Sợi gia cƣờng dùng vật liệu composite nhựa bismaleimide 25 1.3.2.2 Các phƣơng pháp gia công composite từ nhựa BMI 28 1.3.2.2.1 Ép khuôn (compression moulding) 28 1.3.2.2.2 Đúc khuôn nồi cao áp (Autoclave moulding) 28 1.3.2.2.3 Cuộn sợi (Filament winding) 29 1.3.2.2.4 Đúc chuyển 29 1.3.3 MỘT SỐ LOẠI BMI THƢƠNG MẠI 30 1.3.3.1 Kerimid 8292 N-75 (HUNTSMAN) 30 1.3.3.2 Hexply M65 (HEXCEL) 32 1.3.3.3 Homide 33 1.3.3.4 Một số loại BMI thƣơng mại khác 34 1.3.4 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE NHỰA BMI 37 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 NGUYÊN LIỆU 40 2.2 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 43 2.3 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU 44 2.3.1 Mục tiêu đề tài 44 2.3.2 Nội dung nghiên cứu 44 2.3.3 Cơ sở lý thuyết 45 2.3.4 Quy trình thực nghiệm 46 2.3.4.1 Qui trình tổng hợp 46 2.3.4.2 Quy trình gia cơng 48 a Quy trình chế tạo prepreg 48 b Quy trình chế tạo vật liệu composite 49 c Quy trình chế tạo cặp bánh truyền động 51 d Quy trình chế tạo đệm truyền động chịu nhiệt 53 2.4 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 55 2.4.1 Phổ hồng ngoại IR 55 2.4.2 Đo nhiệt lƣợng vi sai DSC 55 2.4.3 Phân tích nhiệt trọng lƣợng TG-TGA 55 Luận văn Thạc sĩ 2.4.4 Đo sắc ký gel GPC 56 2.4.5 o ộ bền uốn ộ bền kéo vật liệu composite 57 2.4.6 Máy nhiễu xạ tia X 57 2.4.7 Máy đo độ bền cách điện điện áp đánh thủng 57 2.4.8 Đo hệ số ma sát 58 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 TỔNG HỢP 59 3.1.1 Khảo sát giai đoạn amic acid 59 a Tiến hành đo phổ hồng ngoại IR: 59 b Chạy sắc kí gel GPC 60 c Đo XRD 61 d Đo DSC 62 3.1.2 Giai đoạn imide hoá: 63 a Tiến hành đo phổ hồng ngoại FTIR: 63 b Chạy sắc kí gel GPC 65 c Đo XRD 66 d Đo DSC 67 e Đo TGA 68 f Hiệu suất tổng hợp BMI từ AM DDS 69 3.1.3 Biến tính BMI 70 a Kết FTIR 70 b Kết XRD 70 c Kết TGA 74 d Kết đo DSC 77 Vật liệu composite: 79 3.2.1 Tính chất lý vật liệu composite BMI/sợi carbon 79 3.2.2 Khảo sát tính chất điện 80 3.2.3 Tính chất vật liệu composite BMI.BT 80 3.2.4 Chế tạo sản phẩm composite ứng dụng 82 3.2.4.1 Cặp bánh truyền động 82 Luận văn Thạc sĩ 3.2.4.2 Ổ chèn cách nhiệt 83 CHƢƠNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 10 ... tạo vật liệu composite làm việc nhiệt độ cao? ?? II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: - Tổng hợp BMI sở AM DDS dùng để chế tạo vật liệu composite làm việc nhiệt độ cao từ 200 – 3000C - Biến tính BMI. .. viên Chế Đông Biên Luận văn Thạc sĩ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài “TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH BMI- DDS SỬ DỤNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE LÀM VIỆC Ở NHIỆT ĐỘ CAO? ?? nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp. .. giảm khối lƣợng BMIDDS thích hợp làm vật liệu sản phẩm composite cao cấp làm việc nhiệt độ cao f Hiệu suất tổng hợp BMI từ AM DDS Bảng 3.2 Hiệu suất tổng hợp BMI từ AM DDS Mẻ tổng Khối lƣợng