Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme compozit trên cơ sở nhựa Polypropylen gia cường bằng bột trấu Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme compozit trên cơ sở nhựa Polypropylen gia cường bằng bột trấu Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme compozit trên cơ sở nhựa Polypropylen gia cường bằng bột trấu luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYPROPYLEN GIA CƯỜNG BẰNG BỘT TRẤU NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU HOÁ HỌC Mà SỐ: NGUYỄN PHẠM DUY LINH Người hướng dẫn khoa học: GS TSKH TRẦN VĨNH DIỆU HÀ NỘI 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU HỐ HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYPROPYLEN GIA CƯỜNG BẰNG BỘT TRẤU NGUYỄN PHM DUY LINH Mở đầu Phần 1: Tổng quan 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ vËt liƯu polyme compozit (PC) 1.1.1 Khái niệm chung, phân loại vật liệu PC 1.1.2 Thành phần vËt liƯu PC…….………… ……………………… 1.1.1.1 NỊn polyme……… ……………………………………… 1.1.1.2 Chất gia cường 1.1.3 Đặc điểm cđa vËt liƯu PC … …… ………………… 1.1.4 Phương pháp gia công . 10 1.1.5 ứng dụng cđa vËt liƯu PC …………………………… ………… 11 1.2 VËt liƯu PC gia cêng b»ng sỵi thùc vËt… …………………… ……… 12 1.2.1 Nhùa nÒn polypropylen (PP).………………… … ……………… 12 1.2.1.1 Lịch sử phát triển . 12 1.2.1.2 Tính chất cña nhùa PP……………………… ….………… 13 1.2.1.3 19T BiÕn tÝnh PP 15 19 T ……… ……………… …………… ……… 1.2.2 TrÊu……………… ………… ………………….……… ……… 16 1.2.2.1 Giíi thiƯu chung vỊ trÊu……………………………… 16 1.2.2.2 Phương pháp xử lý bột trấu 16 1.2.3 Phương pháp xử lý bột trấu 22 1.2.3.1 Xử lý kiềm 22 1.2.3.2 Đồng trùng hợp ghép ……… 23 1.2.3.3 Xö lý b»ng triazin………………………………………… 24 1.2.3.4 Xö lý hợp chất silan 25 1.2.3.5 Axetyl hoá Chương : Các phương pháp thực nghiệm 26 2.1 Nguyên liệu đầu. 27 2.2 Phương pháp chế tạo mẫu 27 2.1.1 Chuẩn bị vật liệu ………………… 27 2.1.2 Gia c«ng mÉu……………………………….………… …….…… 28 2.3 Các phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu PC ……….… 31 2.3.1 §é bỊn kÐo………………… ……… …………………………… 31 2.3.2 Độ bền va đập IZOD 31 2.3.3 Độ bền uốn.. 32 2.3.4 Khảo sát trình khuyếch tán nước vào vật liệu . 33 2.3.5 Khảo sát cấu trúc hình thái vật liệu. . 35 2.3.6 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) 35 2.3.7 Khảo sát hàm lượng phần tro bét trÊu……… ……………… 36 2.3.8 Nghiªn cøu tÝnh chÊt nhiƯt bột trấu vật liệu compozit 37 sở nhựa PP- bột trấu Chương 3: kết thảo luận 3.1 Xác định tính chất bột trấu 39 3.1.1 Hàm lượng ẩm trung bình 39 3.1.2 Phân bố kích thước hạt bột trấu 39 3.1.3 Khảo sát hàm lượng phần tro bột trấu. 40 3.1.4 Khảo sát tính chất nhiệt bột trấu theo phương pháp phân tích 40 nhiệt khối lượng TGA 3.1.5 Xác định khối lượng đổ trấu chưa xử lý trấu đà xử lý 42 3.1.6 Khảo sát phổ FTIR trấu chưa xử lý đà xử lý 42 3.1.7 Nghiên cứu cấu trúc hình thái trấu đà xử lý kiềm 43 3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng trấu đến tính chất lý vật 43 liệu 3.2.1 §é bỊn kÐo……………………………………………….………… 43 3.2.2 §é bỊn n………………………………………………………… 45 3.2.3 Độ bền va đập 47 3.3 Khảo sát tính chÊt nhiƯt cđa vËt liƯu PC PP-trÊu………………………… 48 3.4 X¸c định độ hấp thụ nước tính toán hệ số khuyếch tán vật liệu 51 3.5 Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu 53 3.6 So sánh tính chất vật liệu PC PP/trấu vật liệu PP/tre/trấu Phần 4: Gia công chế tạo sản phẩm vµ øng dơng 53 64 KÕt ln………………….……………………………………………… 65 Tµi liƯu tham khảo 66 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Mở đầu Hiện khoa học công nghệ giới phát triển mạnh mẽ Những công trình nghiên cứu vật liệu ngày ứng dụng rộng rÃi mặt dời sống xà hội Điển hình đời phát triển vật liệu mới- vật liệu polyme compozit (PC) Vật liệu PC loại vËt liƯu míi tõ dêi ®· chøng tỏ nhiều tính chất ưu việt như: khối lượng riêng nhỏ, độ bền học cao, độ chịu mài mòn, suất gia công hệ số sử dụng vật liệu cao Do loại vật liệu sử dụng ngày rộng rÃi thay cho loại vật liệu truyền thống (gỗ, thép, xi măng) nhiều ngành công nghiệp Sự phát triển mạnh mẽ vật liệu PC dẫn đến tình trạng xấu môi trường rác thải từ sản phẩm PC gia cường sợi thuỷ tinh khó phân huỷ ngày nhiều Do đó, nhà khoa học giới quan tâm đến vật liệu PC có khả phân huỷ sinh học, không gây ô nhiễm môi trường có khả tái sinh Những năm gần đây, bột sợi tự nhiên sử dơng réng r·i vËt liƯu PC nhiƯt dỴo VËt liƯu PC gia cêng b»ng xenlulo vµ lignoxenlulo cã thĨ thu hồi tái chế lại, giá thành rẻ, tự phân huỷ điều kiện xác định Các chất thải nông nghiệp trấu, phoi gỗ, bà míalà nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi sẵn có nước nhiệt đới có Việt Nam Trong khuôn khổ luận án sâu vào loại vật liệu thân thiện với môi trường Vật liệu PC sở nhựa polypropylen gia cường trấu Đây đề tài mẻ có nhiều triển vọng phát triển Vấn đề đặt phải nghiên cứu có hệ thống quy trình chÕ t¹o vËt liƯu PC gia cêng b»ng trÊu, t¹o mét hƯ vËt liƯu cã ®é bỊn chÊp nhËn giá thành hợp lý Trong có sử dụng số loại polyme phổ biến polypropylen (PP), polyeste không no (PEKN), epoxy Trên sở đà hình thành luận án: Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Đề tài : "Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit thân thiện với môi trường sở nhựa polypropylen-bột trấu." Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 phần tỉng quan 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ vËt liƯu polyme compozit (PC) 1.1.1 Lịch sử phát triển Vật liệu compozit có lịch sử phát triển sớm, từ hình thành văn minh nhân loại 5000 năm trước Công nguyên, vật liệu đời sớm gạch, đồ gốm sấy khô ánh sáng mặt trời thực phức tạp người ta tưởng Người cổ đại đà thêm đá nghiền nhỏ hay vật liệu nguồn gốc hữu vào đất sét để giảm độ co nứt nung Những người thợ đồ gốm thời cổ đà điều chỉnh độ xốp bình đựng để chất lỏng giữ độ lạnh lâu bay Ai Cập, khoảng 3000 năm trước Công Nguyên người ta đà làm vỏ thuyền lau sậy ®an tÈm bitum vµ kÕt cÊu cịng gièng nh thun cuả thổ dân địa phương tam giác châu thổ sông Nil dïng hiƯn NÕu bá qua mét sè kh¸i niệm kỹ thuật giống kỹ thuật làm tàu đại từ chất dẻo cốt thuỷ tinh Kỹ thuật làm muni Ai Cập phát triển 2500 năm trước Công nguyên thí dụ phương pháp cuộn băng Việt Nam, thuyền tre đan trát sơn ta trộn với mùn cưa thí dụ vật liệu compozit Mặc dù hình thành sớm song việc tạo nên vật liệu polyme compozit (PC) thực ý 40 năm trở lại Ngay từ đầu mục đích tạo vật liệu compozit thể chỗ phối hợp tính chất mà vật liệu riêng biệt ban đầu có Như vậy, chế tạo vật liệu compozit từ cấu tử mà thân chúng đáp ứng yêu cầu vật liệu Các yêu cầu thường thuộc phạm vi tính chất vật lý, hoá học, điện từ, cần có tham gia chuyên gia với chuyên ngành khác Luận văn cao häc Ngun Ph¹m Duy Linh- CH2004-2006 Theo Volcov vËt liệu compozit nói chung loại vật liệu đồng thể tích lớn nhận cách hợp nhÊt c¸c thĨ tÝch nhá cđa c¸c vËt liƯu kh¸c vỊ b¶n chÊt ViƯn sÜ Enikolopyan cho r»ng vËt liƯu PC lµ hƯ thèng gåm hay nhiỊu pha, pha liên tục (matrix) polyme Tuỳ thuộc vào chất pha khác, vật liệu PC phân thành nhều loại 1.1.2 Khái niệm, phân loại vật liệu PC Vật liệu PC loại vật liệu kết hợp hai hay nhiều cấu tử khác có tính chất đặc biệt mà cấu tử ban đầu Loại vật liệu PC đă phát triển nước ta từ năm 1986 đến nay, từ nhựa polyeste không no, nhựa epoxy sợi thuỷ tinh Sản phẩm chủ yếu thuyền, canô, loại bồn chứa đặc biệt số sản phẩm chuyên dụng cho quốc phòng, an ninh Năm 1990 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme trường ĐHBKHN đà chế tạo xuồng thể dục thể thao cho nhà thuyền Hồ Tây vật liệu PC Năm 1996-1999, 53 nhà vòm che máy bay vật liệu PC sở nhựa polyeste không no sợi thuỷ tinh đà hoàn thành đưa vào sử dụng Tuỳ thuộc vào chất phụ gia khác nhau, vật liệu PC chia thành loại vật liệu sau:[1] ã Vật liệu compozit có phụ gia phân tán ã Vật liệu PC gia cường sợi ngắn hay vẩy ã Vật liệu PC gia cường sợi liên tục ã Vật liệu PC độn khí hay xốp ã Vật liệu PC hỗn hợp polyme polyme hay gọi blend Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 1.1.3 Thành phần vật liệu PC [7,8] 1.1.3.1 Nền polyme [7, 8, 14] Đây cấu tử vật liệu PC Polyme pha liên tục đóng vai trò chất kết dính làm nhiệm vụ liên kết loại vật liệu gia cường, chuyển ứng suất lên chúng.[7] Các tính chất polyme có ảnh hưởng quan trọng đến tính học hoá học sản phẩm Nền polyme phải đảm bảo yêu cầu sau:[7] - Có khả thấm ướt hoàn toàn bề mặt chất gia cường để tạo tiếp xúc tối đa - Có khả tăng độ nhớt hoá rắn trình kết dính - Có khả biến dạng trình đóng rắn để giảm ứng suất néi x¶y sù co ngãt thĨ tÝch thay ®ỉi nhiƯt ®é - ChÊt kÕt dÝnh cã chøa nhóm hoạt động hay phân cực - Có khả tăng độ nhớt hoá rắn trình kết dính - Phù hợp với điều kiện gia công thông thường Nền polyme có loại nhựa nhiệt rắn nhựa nhiệt dẻo[14] ã Nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt rắn có độ nhớt thấp, dễ hoà tan đóng rắn nung nóng Sản phẩm sau đóng rắn có cấu trúc không gian, không hoà tan không nóng chảy Một số nhựa nhiệt rắn thường sử dụng trình sản xuất kết cấu tõ compozit: epoxy (EP), phenol fomandehyt (PF), vinyleste epoxy (VEE), polyeste không no (PEKN) ã Nhựa nhiệt dẻo Compozit nhựa nhiệt dẻo có độ tin cậy cao, ứng suất dư nảy sinh tạo thành sản phẩm thấp.ốC số ưu điểm công nghệ nư không cần tiến hành phản ứng đóng rắn, dễ gia công tạo dáng sản Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Từ hình 24 nhận thấy độ hấp thụ nước vật liệu tăng dần theo thời gian Sau 53 ngày độ hÊp thơ níc cđa v©t liƯu chøa 50% bét trÊu có giá trị cao 1,17% Tiếp tục theo dõi tìm thời gian độ hút nước đạt giá trị bÃo hoà Sau tính toán theo công thức phần (2.3.4) kết hệ số khuyếch tán D vật liệu compozit trình bày hình 25: Hình 25: Hệ số khuyếch tán vật liƯu PC PP-trÊu Tõ h×nh 25 nhËn thÊy hƯ sè khuyếch tán D vật liệu PC tăng hàm lượng trấu vật liệu tăng lên Từ cho thấy khả chịu nước vật liệu giảm hàm lượng trấu tăng lên Điều giải thích nh sau: bét trÊu sau xư lý kiỊm lại sợi xenlulo Trên bề mặt sợi chøa nhiỊu nhãm hydroxyl a níc lµm vËt liƯu compozit trở nên ưa nước Đồng thời hàm lượng trấu tăng làm cho cáu trúc vật liệu xốp nước dễ khuếch tán qua 3.5 Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu Qua ảnh chụp SEM bề mặt phá huỷ va đập vật liệu compozit PP-trấu nhận thấy trấu phân tán nhiều nhựa hàm lượng trấu tăng Quan sát phân tán bột trấu nhựa PP trình bày hình 26 27 51 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Hình 26: ảnh Sem vật liệu Hình 27: ảnh Sem vật liệu pc pp-55% trÊu pc pp-50% trÊu 3.6 so s¸nh tÝnh chÊt cđa vËt liƯu PC pp/trÊu vµ vËt liƯu pc pp/hỗn hợp tre trấu Tre loại sợi tự nhiên đà nghiên cứu ứng dụng chế tạo vật liệu compozít thân thiện với môi trường Trong phần đà nghiên cứu so sánh tính chÊt cđa vËt liƯu PC PP/trÊu vµ vËt liƯu PC PP/hôn hợp tre trấu Vật liệu PC PP/hỗn hợp tre trấu chế tạo với hỗn hợp tre trấu có tỷ lệ 1:1 khối lượng sử dụng sợi tre ngắn Các mẫu xác định tính chất vật liệu chế tạo tương tự vật liệu PP/trấu Dưới kết so sánh tÝnh chÊt cđa vËt liƯu PC PP/trÊu vµ vËt liƯu PC PP/hỗn hợp tre-trấu Ngoài ra, tính chất học vật liệu PC PP/trấu PP/hỗn hợp tre-trấu so sánh với tính chất học vật liệu PC PP/tre nghiên cứu trước 3.6.1 Độ bền kéo đứt Các mẫu đo độ bền kéo đứt vật liệu chế tạo với hàm lượng chất gia cường 30% phần khối lượng Kết so sánh độ bền kéo đứt thể hình 28 bảng 7: 52 Luận văn cao häc Ngun Ph¹m Duy Linh- CH2004-2006 99.9 99.5 99 98 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.5 0.1 0.01 PP30B PP30RB PP30RH 10 15 20 25 30 35 Hình 28: So sánh độ bỊn kÐo cđa vËt liƯu PC PP/trÊu, PP/tre/trÊu, PP/tre PP30RH: VËt liÖu PC chøa 30%.wt bét trÊu PP30B: VËt liÖu PC chứa 30%.wt sợi tre ngắn PP30RB: Vật liệu PC chứa 50%.wt hỗn hợp tre-trấu Bảng 7: Độ bền kéo trung bình vật liệu Loại vật liệu Độ bÒn kÐo (MPa) PP PP/trÊu PP/tre/trÊu PP/tre 29,3 21,84 23,18 32,36 Xác xuất phân bố (Weibull distribution) độ bền kéo vật liệu trình bày hình 28 độ bỊn kÐo trung b×nh cđa vËt liƯu PC PP, PP/trÊu, PP/tre/trấu, PP/tre trình bày bẳng Hình 28 bảng cho thấy độ bền kéo vật liệu PP/tre có giá trị cao độ bền kéo vật liệu PP/trấu thấp nhất, độ bền kéo vật liệu PP/tre/trấu có giá trị lớn vật liệu PP/trấu khoảng 6,14% thấp vật liệu PP/tre khoảng 39,6% Điều giải thích sợi tre ngắn có tỷ lệ l/d lớn so với bột trấu tiếp nhận lực tác dụng tốt nên làm tăng độ bền kéo vật liệu 53 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 3.6.2 Độ bền uốn Các mẫu đo độ bền uốn vật liệu chế tạo với hàm lượng chất gia cường 30% phần khối lượng Kết so sánh độ uốn thể hình 29 bảng 8: 99.9 99.5 99 98 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.5 0.1 PP30B PP30RB PP30RH 0.01 10 15 20 25 30 35 H×nh 29: So sánh độ bền uốn vật liệu PC PP/trấu, PP/tre/trấu, PP/tre PP30RH: VËt liÖu PC chøa 30%.wt bét trÊu PP30B: Vật liệu PC chứa 30%.wt sợi tre ngắn PP30RB: Vật liệu PC chứa 50%.wt hỗn hợp tre-trấu Bảng 8: Độ bền uốn trung bình vật liệu Loại vật liƯu §é bỊn n (MPa) PP PP/trÊu PP/tre/trÊu PP/tre 28,7 16,2 18,12 33,23 Xác xuất phân bố (Weibull distribution) độ bền uốn vật liệu trình bày hình 29 độ bền uốn trung bình vật liệu PC PP, PP/trấu, PP/tre/trấu, 54 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 PP/tre trình bày bảng Hình 29 bảng cho thấy độ bền uốn vật liệu PP/tre có giá trị cao ®ã ®é bỊn n cđa vËt liƯu PP/trÊu thấp nhất, độ bền uốn vật liệu PP/tre/trấu có giá trị lớn vật liệu PP/trấu khoảng 11,8% thấp vật liệu PP/tre khoảng 45,5% Điều giải thích tương tự nh ®èi víi ®é bỊn kÐo cđa vËt liƯu, ®ã khả phân bố theo định hướng sợi tre ngắn vật liệu làm cho vật liệu có độ mềm dẻo làm tăng độ bền kÐo cịng nh ®é bỊn n cđa vËt liƯu 3.6.3 §é bỊn va ®Ëp IZOD cđa vËt liƯu §é bỊn va đập IZOD vật liệu PC PP/trấu so sánh với độ bền va đập vật liệu PP/tre/trấu PP/tre với hàm lượng chất gia cường 30% khối lượng Kết so sánh độ bền va đập vật liệu trình bày hình 32: Độ bền va đập (KJ/m2) 16 14.16 14 11.13 12 10 6.2 5.26 PP PP30RH PP30RB PP30B VËt liƯu PC H×nh 30: So sánh độ bền va đập IZOD vật liệu PC PP/trấu, PP/tre/trấu, PP/tre Hình 30 cho thấy độ bền va đập vật liệu PP/trấu đạt giá trị cao loại vật liệu (14,16 KJ/m ) ®é bỊn va ®Ëp cđa vËt liƯu PP/tre/trÊu cã gi¸ trị P P thấp khoảng 27% (11,13 KJ/m ) Tuy nhiên, độ bền va đập vật liệu P P PP/tre/trấu lại cao khoảng 1,8 lần so với vật liệu PP/tre 55 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Điều giải thích sau: Độ bền va đập khả chịu lực đột ngột mà compozit bị nứt gÃy cách nhanh chóng xuyên suốt vật liệu Khi có bột trấu phân tán pha khả hấp thụ lượng phá huỷ mẫu vật liệu tăng độ bền va đập tăng Vết nứt gÃy vật liệu thường hạt bột trấu sợi tre compozit Chất gia cường hấp thụ lượng ngăn chặn vết nứt gÃy tương tác chất gia cường đủ mạnh Sở dĩ độ bền va ®Ëp cđa vËt liƯu PP/tre/trÊu thÊp h¬n so víi vËt liệu PP/trấu do: Đối với vật liệu PP/trấu với hàm lượng trấu cao hạt bột trấu len lỏi vào mạch phân tử PP tăng khả hấp thụ lượng phá huỷ, vật liệu sử dụng hỗn hợp tre trấu kích thước sợi tre lớn nên tạo khoảng trống mạch phân tử làm ảnh hưởng đến khả hấp thụ nang lượng phá huỷ vật liệu dẫn đến độ bền va đập thấp so víi vËt liƯu chØ sư dơng bét trÊu lµm chÊt gia cêng 3.6.4 TÝnh chÊt nhiƯt cđa vËt liƯu MÉu khảo sát mẫu vật liệu PC chứa 55% theo khối lượng bột trấu 55% theo khối lượng hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu Tính chất nhiệt theo phương pháp phân tích nhiệt khối lượng TGA vật liệu PC chứa 55% bột trấu so sánh với vật liệu PC sử dụng 55% hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu thể hinh 31, 32: 56 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Hình 31 : Đồ thị TGA vật liệu PC chứa 55% bột trấu Hình 32 : Đồ thị TGA vật liệu PC chứa 55% hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu Hình 31 32 cho thÊy vËt liƯu PC chøa 55% b«t trÊu cã ®é bỊn nhiƯt cao h¬n Ýt nhiỊu so víi vËt liệu chứa 55% hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu Qua hai đồ thị thấy hai loại vật liệu bắt đầu phân huỷ nhiệt độ khoảng 100 C, nhiên vật liệu chứa hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu có độ giảm khối P P lượng mạnh Đặc biệt nhiệt độ 400 C 450 C thấy rõ ràng khác P P P P biệt Có tượng sợi tre có hàm lượng xenlulô cao (48%), 57 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 trấu có hàm lượng xenlulô nhỏ (35%) chứa nhiều SiO có độ chịu nhiệt cao R R Như vậy, sợi tre cấu tử định độ bền nhiệt vật liệu 3.6.5 Độ hấp thụ nước hệ số khuếch tán vật liệu Độ hấp thụ nước hệ số khuếch tán vật liệu tiến hành khảo sát với vật liệu chứa 30, 35, 40, 45, 50, 55% khối lượng hỗn hợp sợi tre ngắn bột Hệ số khuếch tán D(1E13 cm2/s) trấu Kết xác định hệ số khuếch tán vật liệu trình bày hình 33: 6.22 5.17 3.59 3.93 3.96 3.63 3.62 6.11 3.92 4.67 PP/RB PP/RH 3.58 2.82 30 35 40 45 50 55 Hàm lượng chất gia cường (%.wt) Hình 33: Đồ thị hệ số khuếch tán D vật liệu PC P/trấu PP/tre/trấu Hình 33 cho thÊy hƯ sè khch t¸n cđa c¸c vËt liêu tăng dần theo hàm lượng chất gia cường Điều cho thấy khả chịu nước vật liệu PC gia cường hai loại sợi tự nhiên giảm dần tăng hàm lượng chất gia cường Bên cạnh thấy hệ số khuếch tán vật liệu PC PP/trấu tăng nhanh so với vật liệu PP/tre/trấu điều cho thấy khả chịu níc cđa vËt liƯu PC PP/trÊu kÐm h¬n so víi vật liệu PP/tre/trấu Có nhiều khả năng, lượng protein (3%) có trấu làm giảm khả chịu nước vật liệu 3.6.6 Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu PC PP/tre/trấu Cấu trúc hình thái vật liệu PC PP/tre/trấu khảo sát kính hiển vi điện tử quét với hàm lượng hỗn hợp chứa 40% khối lượng hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu ảnh SEM chụp bề mặt phá huỷ mẫu trình bày hình 34 35: 58 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Hình 34: ảnh SEM bề mặt phá huỷ mẫu vật liệu độ phóng đại 500 lần Hình 35: ảnh SEM bề mặt phá huỷ mẫu vật liệu độ phóng đại 600 lần Hình 34 35 cho thấy bề mặt phá huỷ va đập vật liệu PC gia cường hỗn hợp sợi tre ngắn bột trấu có lỗ trống sợi bị kéo khỏi nhựa nền, tính chất học vật liệu cđa vËt liƯu thÊp h¬n so víi nhùa nỊn PP Ngoài ra, có xen kẽ sợi tre ngắn bột trấu nên đà làm giảm phần khả phân tán bột trấu vào nhựa nên dẫn đến tính chất học vật liệu cã xu híng thÊp h¬n so víi vËt liƯu PP/trÊu 59 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Phần 4: gia công chế tạo sản phẩm ứng dụng Tiến hành gia công chế tạo sản phẩm từ vật liệu PC PP-trấu máy ép POYUEN 100 Tấn (Đài Loan) Sản phẩm gia công máy ép phun 100 với điều kiện gia công sau: nhiệt độ 195 C; áp lực 60KG (~60bar) Hàm P P lượng trấu sử dụng 50%, sản phẩm đệm tháp hấp phụ Mẫu sản phẩm trình bày hình 36 37: Hình 36: Đệm PC PP-trấu dùng cho tháp hấp phụ Sản phẩm sử dụng làm đệm tháp hấp phụ khả làm tăng tính cứng đệm, đảm bảo việc hấp phụ tốt sản phẩm trước có khả tạo điều kiện cho vi sinh vật bám lên bề mặt để làm tăng khả lọc tháp Hình 37: Đệm PC PP-trấu dùng cho tháp hấp phụ Từ hình 36 37 nhận thấy sản phẩm có hình thù phức tạp với nhiều góc cạnh khuyết tật gia công theo phương pháp ép phun Mặt khác, với kết hợp sợi tre loại sợi tự nhiên với nhựa PP đà tạo cho sản phẩm có màu sắc tự nhiên độc đáo Điều hứa hẹn khả tạo sản phẩm thông dụng từ vật liệu với tính tác dụng tốt có độ thẩm mỹ cao 60 Luận văn cao học Nguyễn Phạm Duy Linh- CH2004-2006 Kết luận Đà nghiên cứu tính chất bột trấu hàm lượng ẩm, hàm lượng phần tro, tính chất nhiệt, trọng lượng đổ Kết hàm lượng ẩm bột trấu là: 7,16%, hàm lượng phần tro: 16,88% Đà khảo sát ảnh hưởng hàm lượng trấu đến tính chất học vật liệu nhận thấy với hàm lượng trấu 55% độ bền va đập vật liệu đạt giá trị 14,16 KJ/m2 so với 5,25 KJ/m cđa nhùa PP (gÊp 2,7lÇn) P P P P Đà nghiên cứu tính chất nhiệt trấu vật liệu polyme compozít Trấu sau xử lý kiềm bỊn nhiƯt h¬n so víi trÊu cha xư lý kiỊm VËt liƯu PC PP/trÊu bỊn nhiƯt h¬n rÊt nhiỊu so với nhựa PP Đà khảo sát hệ số khuyếch t¸n D cđa vËt liƯu HƯ sè khch t¸n D vật liệu tăng theo hàm lượng bột trấu, đạt giá trị cao hàm 50% bột trấu 5,17.10 13 cm /s P P P P Đà tiến hành so sánh tính chất vật liệu PC PP/trÊu vµ vËt liƯu PP/tre/trÊu VËt liƯu PC PP/trÊu có độ bền kéo độ bền uốn thấp có độ bền va đập cao so với vật liệu PC PP/tre/trấu Đà tiến hành chế tạo sản phẩm vật liệu PP/trấu đệm tháp hấp phụ với hàm lượng bột trấu 50% khối lượng 61 Tài liệu tham khảo Tiếng việt Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái Vật liệu compozit, vấn đề khoa học, hớng phát triển ứng dụng Hội thảo qc gia vỊ vËt liƯu compozit Nha Trang, 1995 Bộ môn cao phân tử Kỹ thuật sản xuất chất dẻo Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1977 Lơng Quốc Thịnh Luận văn cao học chuyên ngành công nghệ vật liệu polyme: Nghiên cứu xử lý bề mặt sợi tre b»ng anhydrit axetic ®Ĩ øng dơng cho vËt liƯu PC Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2002 Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, Phan Minh ngọc, Lê Phơng Thảo, Lê Hồng Quang "Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa polypropylen gia cờng sợi đay" Tạp chí hóa học T40, số 3A, tr 8-13 (2002) Nguyễn Phạm Duy Linh Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành công nghệ vật liệu polyme: Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit thân thiện với môi trờng sở nhựa polypropylen-sợi tre ngắn Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2004 Nguyễn Ngọc Sơn Luận văn thạc sỹ ngành công nghệ vật liệu "Nghiên cứu chế tạo vật liệu PC sở nhựa PP tái sinh gia cờng sợi thực vật" Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2001 Nguyễn Phơng Hoài Nam Luận án PTS Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1995 Vũ Xuân Thuỷ Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành công nghệ vật liệu polyme: "Nghiên cứu chế tạo vật liệu PC sở chế nhựa epoxy sợi tre ngắn." Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2005 TiÕng Anh Khalil, H.P.S Abdul, Rozman, H.D Ahmad, M.N Ismail, H “Acetylated Plant- Fiber- Reinforced Polyeste Composites: A Study of Mechanic, Hydrothermal and Aging Characteristics” Polymer – Plastic Technology and Engineering, vol.39, No.4, p.757 – 781, Sep 2000 10 Usha George and T.K.Ghose “Bio Conversion of Rice Straw into Improved Fodder for Cattle” Biochemical Engineering Research Centre, India Institue of Technology, Khas, New Dehli, India 30TU http://www/unu.edu/unpress/un U30 T 11 A.K Bledzki, J Gassan “Composites Reinforced with Cellulose Based Fibres” Progress in Polymer science, vol.24, p.221 – 274, 1999 http://www.elsevier.com/locate/composites 12 Jan Bussink, Hendrik, I.Van De Grampel “Polyme Olefins” Ullmann's Encyclopedia of Industry Chemistry, Vol A21, p 518-547, 1992 13 K.G.Mansaray A.E.Ghaly “Physical and Thermochemical Properties of Rice-Husk” Agricultural engineering department technical University of Nova Scotia Halifax, Nova Scotia, Canada, p 989-1016, 1997 14 Ullmann’s encyclopedia of industrials chemistry, vol.A7, p.369 – 409, 1986 “Composite Materials” Federal Republic of Germany 15 Kazuya Okubo, Toru Fujii, Yuro Yamamoto “Development of Bamboo-Based Polymer Composites and Their Mechanical Properties.” http://www.elsevier.com/locate/composites 16 ] H.P.S.A Khalil, H Ismail, H.D Rozman, M.N Ahmad “The Effect of Acetylation on InterfacialSshear Strength between Plant Fibres and Various Matrixes” European Polymer Journal 37, p 1037 – 1045, 2001 17 Seung Yang, Hyun - Joong Kim, Hee - Jun Park “ Rice Husk Flour Filled Polypropylen Composites; Mechanical and Morphological Study” http://www.elsevier.com/locate/composites 18 Seung Yang, Hyun - Joong Kim, Hee - Jun Park “Thermogravimetric Analysis of Rice Husk Flour Reinforced Polypropylen Composites” http://www.elsevier.com/locate/composites 19 Jan Bussink, Hendrik, I.Van De Grampel “Polyme Blends” Ullmann's Encyclopedia of Industry Chemistry, Vol A21, p 273-302, 1992 20 Tran Quang Son Interfacial evaluation of single-natural fiber reinforced polymer composites: I.Epoxy composites; II Polypropylene-maleic anhydride polypropylene copolymer (PP-MAPP) composites Fulfillment of the repuirements for the degree of master of engineering 21.D Nabi Saheb and J.P.Jog Advances in Polymer Technology, Vol 18, No.4, p 351-361 22 Composite Materials Ullmann’s encyclopedia of industrials chemistry, Vol.A7, 1986, p 369-409, Federal Republic of Germany 23 S C Lakkad and J M Patel, "Mechanical Properties of Bamboo, a Natural Compozit", Fibre Science and Technology, p 319-322, England 1981 24 Abhijit P Deshpande, M Bhaskar Rao, C Lakshmana Rao, extraction of bamboo fibers and their use as reinforcement in polymeric compozit, Journal of Applied Polymer Science, Vol 76, p 83- 92, 2000 25 Hanafi ismail, S Shuhelmy, M.R Edyham, The effects of a silance coupling agent on curing characteristics and mechanical of bamboo fibre filled natural rubber composites, http :\\www.elsevier.com/locate/europolj 26 M.Wada, S Nishigaito, R Flauta, T Kasuya, Modification of bamboo surface by irradation of ion beams, http :\\www.elsevier.com/locate/nimb 27 Shigeyasu Amada, Sun Untao, Fracture properties of bamboo, http :\\www.elsevier.com/locate/compositesb 28 Roger M Rowell, Property enhanced natural fiber composit materials based on chemical modification, Science and Technology of Polyme and Advance Materials, p 717- 724, 1998 ... phụ gia khác nhau, vật liệu PC chia thành loại vật liệu sau:[1] ã Vật liệu compozit có phụ gia phân tán ã Vật liệu PC gia cường sợi ngắn hay vẩy ã Vật liệu PC gia cường sợi liên tục ã Vật liệu. .. ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU HỐ HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYPROPYLEN GIA. .. vật liệu thân thiện với môi trường Vật liệu PC sở nhựa polypropylen gia cường trấu Đây đề tài mẻ có nhiều triển vọng phát triển Vấn đề đặt phải nghiên cứu có hệ thống quy trình chế tạo vật liệu