Đánh giá ảnh hưởng của sợi dừa đến tính chất vật liệu compozit chế tạo theo phương pháp RTM

Sự phát triển mạnh mẽ công nghiệp đại dẫn đến nhu cầu to lớn loại vật liệu đồng thời có nhiều tính chất mà vật liệu kim loại, ceramic, polyme đứng riêng rẽ khơng có Rất nhiều vât liệu phát triển vật liệu compozit có tiềm ứng dụng vơ to lớn Có thể nói kỷ XXI kỷ cơng nghệ cao vật liệu compozit (hay gọi cách phổ biến vật liệu tiên tiến) Ngày nay, compozit ngày chiếm ưu thế, thay kim loại hợp kim chế tạo máy, việc chế tạo vật thể bay, có mặt tất ngành, lĩnh vực kinh tế quốc dân Khoảng 20 năm, kể từ năm 90 trở lại đây, vật liệu compozit quan tâm ứng dụng nghiên cứu mạnh mẽ Việt Nam Những ứng dụng nhìn thấy ứng dụng compozit ngành nhựa Việt Nam Để nâng cao độ bền vật liệu nhựa, cần đưa bổ sung vào nhựa cốt sợi, hạt Những cốt sợi sợi kim loại, sợi thuỷ tinh, sợi bazan cacbon, sợi tự nhiên… Cốt sợi làm tăng độ bền, tăng giá trị mơđun đàn hồi, mà cịn làm tăng độ bền vật liệu với tác động học vật lý Việc sử dụng vật liệu để thay vật liệu truyền thống điều tất yếu Tuy nhiên vấn đề môi trường, năm gần việc nghiên cứu phát triển vật liệu compozit sợi tự nhiên (sợi thực vật) nhiều quốc gia giới quan tâm Chính em chọn đề tài “Đánh giá ảnh hưởng sợi dưà đến tính chất vật liệu compozit theo phương pháp RTM”

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỢI DỪA ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LIỆU COMPOZIT CHẾ TẠO THEO PHƯƠNG PHÁP RTM Sinh viên thực Hoàng Văn Vinh Mã số sinh viên: Lớp: Giáo viên hướng 20123722 KTHH5- K57 PGS TS Nguyễn Huy hiện: dẫn: Tùng Hà Nội, tháng 6/2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Bảng danh mục viết tắt PEKN RTM Nhựa polyeste không no Resin transfer moulding- Phương pháp điền nhựa vào MEKPO MA PG EG AP PC PVC HDPE LDPE PE clo hóa PP PS PVC khuôn Metyl etyl keton peroxit Anhydrit maleic Propylen glycol Etylen glycol Anhydrit phtalic Polyme compozit Polyvinyl clorua High density polyetylen Low density polyetylen Polyetylen clo hóa Poly propylen Poly styren Poly vinyl clorua Danh mục bảng Tên bảng Bảng 1.1 Một số loại axit/ anhydryt thường dùng để tổng Số trang 17 hợp nhựa PEKN Bảng 1.2 Một số loại polyol thường dùng để tổng hợp nhựa 19 PEKN Một số chất khơi mào dùng đóng rắn nhựa PEKN 21 Bảng 1.4 Tính chất nhựa PEKN 24 Bảng 1.5 Một số loại nhựa PEKN ứng dụng Thành phần hóa học sợi dừa 25 27 Cơ tính số sợi tự nhiên so với loại sợi gia 28 Bảng 1.3 Bảng 1.6 Bảng 1.7 cường thơng thường khác SVTH: Hồng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Danh mục hình ảnh Số hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hìn 2.4 Hình 2.5 Hình 3.1 Hình 3.2 Tên hình Hình minh họa cấu trúc vật liệu compozit Hình minh họa ứng dụng vật liệu compozit sợi tự nhiên Sơ đồ mô tả nhựa PEKN sau đóng rắn Một số ứng dụng nhựa PEKN Cấu tạo dừa Hình ảnh minh họa sợi xơ dừa Quy trình tách sợi xơ dừa thủ công cổ truyền Quy sản xuất sợi thẳng máy Sơ đồ q trình điền nhựa vào khn Hình ảnh minh họa sợi xơ dừa xử lý kiềm Sơ đồ khuôn làm mẫu Thiết bị đo độ bền học INSTRON Mỹ Mẫu đo độ bền kéo đứt Máy đo độ bền va đập Tinius Olsen Phương trình Darcy áp dụng cho phương pháp RTM Ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền kéo vật liệu Trang 13 16 22 25 26 27 29 30 30 34 34 36 37 38 40 41 Hình 3.3 compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng loại sợi dừa đến độ bền uốn vật liệu 41 compozit PEKN- sợi dừa SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.4 Ảnh hưởng loại sợi luồng đến độ bền va đập vật 42 Hình 3.5 Hình 3.6 liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh kính hiển vi quang học bề mặt mẫu compozit sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa đơn hướng đến độ bền 43 44 Hình 3.7 kéo- modul kéo vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa đơn hướng đến độ bền 45 Hình 3.8 uốn- modul uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi đơn hướng đến độ bền va 46 Hình 3.9 đập vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa mat đến độ bền kéo 47 Hình 3.10 vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa mat đến độ bền uốn 47 Hình 3.11 vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa mat đến độ bền va đập 48 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh chụp vị trí phá hủy kéo vật liệu PC Ảnh chụp vị trí phá hủy uốn vật liệu PC Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa mat đến độ bền kéo- 49 50 51 modul kéo vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Hình 3.15 Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa mat đến độ bền uốn- 51 Hình3.16 Hình 3.17 modul uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh chụp bề mặt sợi trước sau xử lý kiềm Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa mat đến độ bền va đập 52 53 Hình 3.18 vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa đơn hướng đến độ bền 53 Hình 3.19 kéo- modul kéo vật liệu PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa đơn hướng đến độ bền 54 Hình 3.20 uốn- modul uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa đơn hướng đến độ bền 54 Hình 3.21 va đập vật liệu PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng nồng độ kiềm đến độ bền kéo, modul kéo 55 Hình 3.22 vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hưởng nồng độ kiềm đến độ bền uốn, modul 55 Hình 3.23 uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng nồng độ kiềm đến độ bền va đập 56 Hình 3.24 compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng góc đặt sợi đến độ bền kéo-modul kéo 57 SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.25 vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng góc đặt sợi đến độ bền uốn-modul uốn 58 Hình 3.26 vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng góc đặt sợi đến độ bền va đập vật liệu 58 Hình 3.27 compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền kéo- modul 59 Hình 3.28 kéo vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền uốn - 60 Hình 3.29 modul uốn vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng cách đặt mẫu đo độ bền uốn mẫu lai 61 Hình 3.30 Hình 3.31 tạo xen kẽ Sơ đồ chịu lực mẫu đo độ bền uốn Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền va đập 61 62 Hình 3.32 vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Ảnh hưởng khoảng cách mối nối đến độ bền kéo – 63 Hình 3.33 modul kéo vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng khoảng cách mối nối đến độ bền uốn- 63 Hình 3.34 modul uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng khoảng cách mối nối đến độ bền va đập 64 vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Mục lục MỞ ĐẦU 11 PHẦN 1: TỔNG QUAN 12 SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng 1.1 Vật liệu polyme compozit 12 1.1.1 Lịch sử phát triển [1] 12 1.1.2 Khái niệm vật liệu compozit [1] .12 1.1.3 Phân loại vật liệu compozit [1] 13 1.2 Vật liệu polyme gia cường sợi tự nhiên [2] .14 1.2.1 Một số loại compozit sợi tự nhiên [2] 14 1.2.1.1 Compozit lai tạo từ sợi tự nhiên sợi thủy tinh sợi cacbon 14 1.2.1.2 Compozit có khả phân hủy sinh học 14 1.2.1.3 Compozit nhựa nhiệt dẻo 14 1.2.2 Các phương pháp gia công compozit sợi tự nhiên [2] 15 1.2.3 Ứng dụng vật liệu compozit sợi tự nhiên [2] 15 1.3 Nhựa polyeste không no [3] 16 1.3.1 Tổng hơp nhựa PEKN [3] 16 1.3.1.1 Nguyên liệu tổng hợp PEKN 16 1.3.1.2 Phương pháp tổng hợp nhựa PEKN 19 1.3.1.3 Phản ứng đóng rắn PEKN 20 1.3.2 Tính chất ứng dụng nhựa PEKN [3] 23 1.3.2.1 Tính chất 23 1.3.2.2 Ứng dụng nhựa PEKN 24 1.4 Sợi xơ dừa 26 1.4.1 Giới thiệu sợi xơ dừa [4] .26 1.4.2 Một số đặc tính xơ dừa [4] .27 1.4.3 Các phương pháp tách sợi xơ dừa [4] 28 1.5 Phương pháp chuyển nhựa vào khuôn (RTM) [5] 30 PHẦN 2: HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Hóa chất .33 2.1.1 Hóa chất 33 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 33 2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Phương pháp xử lý kiềm 33 2.2.2 Phương pháp chế tạo mẫu 34 SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng 2.2.2.1 Sơ đồ cấu tạo khuôn làm mẫu .34 2.2.2.2 Các bước chế tạo mẫu 35 2.2.3 Phương pháp đo độ bền kéo 36 2.2.5 Phương pháp xác định độ bền va đập 38 2.2.6 Phương pháp xác định hình thái cấu trúc vật liệu tổ hợp 39 PHẦN KẾT QUẢ THẢO LUẬN 40 3.1 Đánh giá khả thấm ướt sợi xơ dừa .40 3.2 Ảnh hưởng loại sợi đến tính chất vật liệu compozit .41 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến tính chất vật liệu compozit 43 3.3.1 Sợi đơn hướng .43 3.3.2 Sợi mat 46 3.4 Ảnh hưởng xử lý kiềm đến độ bền vật liêu compozit 50 3.4.1 Sợi xơ dừa mat 50 3.4.2 Sợi xơ dừa đơn hướng 53 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ kiềm( NaOH) đến độ bền vật liệu 55 3.5 Ảnh hưởng phương pháp đặt sợi đến độ bền compozit PEKN- sợi dừa 56 3.5.1 Độ bền kéo 57 3.5.2 Độ bền uốn 58 3.5.3 Độ bền va đập .58 3.6 Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đơn hướng- mat đến tính chất vật liệu compozit PEKN- sợi dừa 59 3.6.1 Độ bền kéo- modul kéo 59 3.6.2 Độ bền uốn- Modul uốn .60 3.6.3 Độ bền va đập .62 3.7 Ảnh hưởng khoảng cách mối nối sợi đến độ bền vật liệu compozit PEKN-sợi dừa 62 3.7.1 Độ bền kéo- modul kéo 62 3.7.2 Độ bền uốn- modul uốn 63 3.7.3 Độ bền va đập .64 Tài liệu tham khảo .66 SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin chân thành cảm ơn thầy cô trung tâm nghiên cứu vật liệu Polymer tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy PSG TS Nguyễn Huy Tùng tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện mặt thời gian em làm đồ án Tuy nhiên hạn chế kiến thức kỹ nên đồ án cịn cịn nhiều thiếu sót, em mong thầy cô bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội năm 2017 Sinh viên Hoàng Văn Vinh SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng MỞ ĐẦU Sự phát triển mạnh mẽ công nghiệp đại dẫn đến nhu cầu to lớn loại vật liệu đồng thời có nhiều tính chất mà vật liệu kim loại, ceramic, polyme đứng riêng rẽ khơng có Rất nhiều vât liệu phát triển vật liệu compozit có tiềm ứng dụng vơ to lớn Có thể nói kỷ XXI kỷ cơng nghệ cao vật liệu compozit (hay gọi cách phổ biến vật liệu tiên tiến) Ngày nay, compozit ngày chiếm ưu thế, thay kim loại hợp kim chế tạo máy, việc chế tạo vật thể bay, có mặt tất ngành, lĩnh vực kinh tế quốc dân Khoảng 20 năm, kể từ năm 90 trở lại đây, vật liệu compozit quan tâm ứng dụng nghiên cứu mạnh mẽ Việt Nam Những ứng dụng nhìn thấy ứng dụng compozit ngành nhựa Việt Nam Để nâng cao độ bền vật liệu nhựa, cần đưa bổ sung vào nhựa cốt sợi, hạt Những cốt sợi sợi kim loại, sợi thuỷ tinh, sợi bazan cacbon, sợi tự nhiên… Cốt sợi làm tăng độ bền, tăng giá trị mơđun đàn hồi, mà cịn làm tăng độ bền vật liệu với tác động học vật lý Việc sử dụng vật liệu để thay vật liệu truyền thống điều tất yếu Tuy nhiên vấn đề môi trường, năm gần việc nghiên cứu phát triển vật liệu compozit sợi tự nhiên (sợi thực vật) nhiều quốc gia giới quan tâm Chính em chọn đề tài “Đánh giá ảnh hưởng sợi dưà đến tính chất vật liệu compozit theo phương pháp RTM” làm đề tài đồ án nghiên cứu SVTH: Hồng Văn Vinh- 2017 10 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.17 Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa mat đến độ bền va đập vật liệu PEKN- sợi dừa Sợi sau xử lý kiềm có độ bền va đập cao sơ với sợi chưa xử lý cao nhiều so với nhựa trống chưa có sợi gia cường, sau xử lý kiềm độ bền va đập tăng khoảng 12 lần so với nhựa trống 3.4.2 Sợi xơ dừa đơn hướng Hình 3.18 Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa đơn hướng đến độ bền kéo- modul kéo vật liệu PEKN- sợi dừa SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 51 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.19 Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa đơn hướng đến độ bền uốn- modul uốn vật liệu PEKN- sợi dừa Đối với sợi đơn hướng sau xử lý kiềm độ bền kéo độ bền uốn tăng so với sợi chưa xử lý kiềm, đặc biệt độ bền uốn tăng 10% so với sợi chưa xử lý tăng lên lần so với nhựa trống modul uốn tăng đến lần so với nhựa trống Hình 3.20 Ảnh hưởng xử lý kiềm sợi dừa đơn hướng đến độ bền va đập vật liệu PEKN- sợi dừa SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 52 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Khi gia cường sợi xơ dừa đơn hướng xử lý độ bền va đập tăng khoảng 10% so với sợi chưa xử lý kiềm tăng vượt trội so với nhựa trống cụ thể tăng khoảng 40 lần so với nhựa trống 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ kiềm( NaOH) đến độ bền vật liệu Hình 3.21 Ảnh hưởng nồng độ kiềm đến độ bền kéo- modul kéo vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Hình 3.22 Ảnh hưởng hưởng nồng độ kiềm đến độ bền uốn- modul uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 53 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.23 Ảnh hưởng nồng độ kiềm đến độ bền va đập compozit PEKNsợi dừa Từ hình 3.21, 3.22, 3.23 cho thấy nồng độ kiềm NaOH hồn tồn khơng ảnh hưởng nhiều đến độ bền vật liệu, kết xử lý kiến 0,5N 1N gần tương đồng thực tế ta nên sử dụng xử lý kiềm 0,5N lý kinh tế 3.5 Ảnh hưởng phương pháp đặt sợi đến độ bền compozit PEKN- sợi dừa Tiến hành khảo sát ảnh hưởng phương pháp đặt sợi đến tính chất vật liệu với các góc đặt 0/90o/0/90o ; góc 0/45o/-45o/0 góc 0o/0o/0o/0o Sau khảo sát thu kết sau: SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 54 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng 3.5.1 Độ bền kéo Hình 3.24 Ảnh hưởng góc đặt sợi đến độ bền kéo-modul kéo vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Theo hình 3.17 ta thấy vật liệu Compozit PEKN- sợi xơ dừa cho độ bền kéo tốt đặt sợi theo góc 0o/0o/0o/0o với độ bền 51,8MPa gấp gần lần theo phương pháp góc 0o/90o/0o/90o Cách đặt cho độ bền kéo cao thứ đặt góc o/45o/-45o/0o với độ bền kéo 45,5 MPa gấp 1,5 lần so với cách đặt 0o/90o/0o/90o Modul kéo 0o/0o/0o/0o cao (2,17GPa) Điều giải thích sau, góc đặt sợi o, sợi đơn hướng nên khả chịu lực theo phương đặt sợi tốt độ bền cao Đối với góc đặt sợi 0o/90o, nửa số sợi đơn hướng nửa lại vng góc phương chịu lực nên khả chịu lực sợi độ bền giảm nhiều Cịn với góc đặt sợi 0o/45o, với sợi đặt xiên 45 độ so với phương tác dụng lực có khả gia cường tốt nên độ bền có giảm khơng nhiều Điều chứng tỏ phối hợp góc độ 45 độ cho vật liệu có độ bền cao đồng theo hướng tác dụng lực SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 55 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng 3.5.2 Độ bền uốn Hình 3.25 Ảnh hưởng góc đặt sợi đến độ bền uốn-modul uốn vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Khác với độ bền kéo, vật liệu PC theo phương pháp đặt góc o/90o/0o/90o 0o/45o/-45o/0o có khả chịu uốn gần tương đương chúng có độ bền uốn 65,1 MPa 66,7 đồng thời modul uốn khơng có khác biệt lớn phương pháp đặt góc o/0o/0o/0o cho độ bền uốn cao (103 MPa) modul cao 4,51 GPa , cao gần lần so với modul phương pháp cịn lại 3.5.3 Độ bền va đập SVTH: Hồng Văn Vinh- 2017 56 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.26 Ảnh hưởng góc đặt sợi đến độ bền va đập vật liệu compozit PEKN-sợi dừa Từ hình 3.26 đánh giá khoảng chênh lệch độ bền va đập mẫu theo phương pháp đặt góc khác gần tương đồng với độ bền uốn vật liệu Điều cho thấy phương pháp đặt góc 0o/90o/0o/90o cho tất độ bền thấp không nên gia công sản phẩm theo phương pháp đặt góc 3.6 Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đơn hướng- mat đến tính chất vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Vật liệu compozit PEKN– sợi dừa lai tạo có hai kiểu sau:  Kiểu lai tạo vỏ cốt:  Lớp mat xếp bên cùng, lớp đơn hướng ( cốt đơn hướng)  Các lớp mat xếp giữa, lớp đơn hướng xếp (cốt rối)  Kiểu lai tạo xen kẽ:  Các lớp mat lớp đơn hướng xen kẽ Sau tiến hành làm mẫu, cắt đem thử nghiệm thu kết sau: 3.6.1 Độ bền kéo- modul kéo Hình 3.27 Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền kéo- modul kéo vật liệu compozit PEKN-sợi dừa SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 57 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Từ kết thấy độ bền kéo modul kéo tăng dần từ lai tạo cốt đơn hướng, lai tạo xen kẽ, lai tạo cốt rối nhiên khác biệt chúng không lớn 3.6.2 Độ bền uốn- Modul uốn Hình 3.28 Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền uốn - modul uốn vật liệu PEKN-sợi dừa Mẫu compozit lai tạo cốt rối cho độ bền uốn cao (81,2 MPa) với khả chịu lực lớp sợi đơn hướng vỏ Khả chịu lực uốn giảm dần từ lai tạo cốt rối, lai tạo xen kẽ lai tạo cốt đơn hướng Riêng mẫu lai tạo xen kẽ đo mẫu có hai trường hợp đặt mẫu: Trường hợp 1: mặt mẫu lớp đơn hướng Trường hợp 2: mặt mẫu lớp sợi mat Sự khác biệt trường hợp thể qua hình 3.29 SVTH: Hồng Văn Vinh- 2017 58 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.29 Ảnh hưởng cách đặt mẫu đo độ bền uốn mẫu lai tạo xen kẽ Theo hình 3.29 ta thấy độ bền uốn cách đặt sợi khác điều giải thích sau tác dụng lực uốn mặt mẫu đo xuất lực khác nhau, lực nén mặt mẫu lực kéo mặt mẫu (Hình 3.30) Hình 3.30 Sơ đồ chịu lực mẫu đo độ bền uốn Khi đặt mặt lớp đơn hướng khả chịu kéo tốt sợi mat nên vật liệu có độ bền uốn cao ngược lại SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 59 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng 3.6.3 Độ bền va đập Hình 3.31 Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền va đập vật liệu PEKN-sợi dừa Hình 3.31 biểu diễn ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền va đập Khi chịu tác động ngoại lực lớp sợi lớp hấp thụ lực nhiều độ bền va đập chủ yếu phụ thuộc khả chịu lực lớp sợi cùng( lớp vỏ) Như đồ thị ta thấy kiểu lai tạo cốt rối cho ta độ bền cao (vì lớp mẫu sợi đơn hướng, sợi đơn hướng chịu va đập tốt so với sợi rối) tiếp kiểu lai tạo xen kẽ có lớp đơn hướng làm vỏ cuối có độ bền thấp kiểu lai tạo cốt đơn hướng lớp vỏ lớp sợi mat, chịu lực va đập 3.7 Ảnh hưởng khoảng cách mối nối sợi đến độ bền vật liệu compozit PEKN-sợi dừa 3.7.1 Độ bền kéo- modul kéo SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 60 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Hình 3.32 Ảnh hưởng khoảng cách mối nối đến độ bền kéo – modul kéo vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Theo hình 3.32 cho thấy mối nối sợi làm giảm đến khả chịu kéo vật liệu nhiên ảnh hưởng không nhiều, độ bền kéo mẫu có khảng cách nối sợi khác nhiên khoảng cách 7cm tốt nhất, độ bền kéo mẫu gần sấp sỉ với sợi liền mạch không nối (50,5-51,8) 3.7.2 Độ bền uốn- modul uốn Hình 3.33 Ảnh hưởng khoảng cách mối nối đến độ bền uốn- modul uốn vật liệu compozit PEKN- sợi dừa SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 61 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Theo hình 3.33 ta thấy độ bền uốn vật liệu thay đổi gần giống với độ bền kéo, độ bền vật liệu sử dụng sợi nối giảm không đáng kể đạt giá trị cực đại mẫu có mối nối dài 7cm nhiên modul uốn vật liệu giảm đáng kể từ 4,51GPa xuống 2,46GPa sợi nối 3cm, 2,78GPa sợi nối 5cm 2,82GPa sợi nối 7cm 3.7.3 Độ bền va đập Hình 3.34 Ảnh hưởng khoảng cách mối nối đến độ bền va đập vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Theo hình 3.34 cho thấy độ bền va đập vật liệu giảm nhiều sợi nối 3cm (18,891 Kj/m2) độ bền va đập cao mối nối mối nối 7cm mối nối dài tiệm cận với sợi liên tục Tuy nhiên, ta nhận thấy với mối nối sợi dài 5cm, độ bền suy giảm so với sợi liên tục sấp xỉ với mối nối dài 7cm Do đó, ta chọn mối nối 5cm để ứng dụng chế tạo sản phẩm có kích thước lớn SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 62 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng KẾT LUẬN Đánh giá khả thấm ướt sợi xơ dừa cho thấy sợi đơn hướng có khả thấm ướt tốt sợi dừa mat Nghiên cứu ảnh hưởng loại sợi đến tính chất vật liệu compozit PEKN-sợi dừa cho thấy độ bền compozit sợi dừa đơn hướng cao hẳn so với sợi dừa mat Hàm lượng 25% loại sợi sợi đơn hướng sợi mat cho vật liệu PC có tính chất tốt Nghiên cứu ảnh hưởng xử lý kiềm đến tính chất vật liệu compozit PEKN-sợi dừa cho thấy sau xử lý kiềm vật liệu compozit có tính chất cải thiện nhiều so với sợi chưa xử lý Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp đặt sợi đến tính chất vật liệu compozit PEKN- sợi dừa cho thấy phương pháp đặt sợi o/45o/-45o/0o cho tính chất tốt theo hướng khác Nghiên cứu tính chất vật liệu gia cường hệ sợi lai tạo đơn hướng- mat dừa cho thấy vật liệu theo phương pháp lai tạo “cốt rối” đem lại độ bền cao tính chất Nghiên cứu ảnh hưởng mối nối sợi đến độ bền vật liệu compozit PEKNsợi dừa cho thấy độ bền mối nối có độ dài 7cm có tính chất tốt Tuy nhiên với độ dài mối nối 5cm phù hợp để chế tạo sản phẩm lớn SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 63 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng Tài liệu tham khảo Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, “Vật liệu compozit.Các vấn đề khoa học, hướng phát triển ứng dụng”, trung tâm KHTN CNQG, Trung tâm thông tin tư liệu Hà Nội 1998 Bùi Chương, “ Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu phát triển vật liệu composite từ sợi tự nhiên ) đại học Bách Khoa Hà Nội -2009 Vũ Văn Sơn, Đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sử dụng phương pháp chuyển nhựa vào khuôn có hỗ trợ chân khơng (VARTM)”, 2016 Saheb D N., Jog J P., Natural fiber polymer composites: a review, Adv Polym Technol, 18(4), p 351-363 (1999 J.M Lawrence, J Barr, R Karmakar, S G Advani, Characterization of preform permeability in the presence of race tracking, Composite: Part A 35 (2004) 1393 – 1405 J M Lawrence, P Fried, S B Advani, Automated manufacturing environment to address bulk permeablity variations and race tracking in resin transfer molding by redirecting flow with auxiliary gate, Composites: Part A 36 (2005) 1128 – 1141 P.F Bruin, Unsaturated Polyester Technology, Gordon and Breach Science Publishers, p 85-90 (1986) Gokce, M Chohra, S G Advani, S M Walsh, Permeability estimation algorithm to simultaneously characterize the distribution media and the fabric preform in vacuum assisted resin transfer molding process, Composites Science and Technology 65 (2005) 2129 – 2139 M Li, S K Wang, Y Z Gu, Y X Li, K Potter, Z G Zhang, Evaluation of through thickness permeability and the capillary effect in vacuum assisted liquid molding process, Composites Science and Technology 72 (2012) 873-878 10 Terry Richardson (1987) Composites: A design guide, N.Y.: Industrial Press, New York SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 64 Đồ án tốt nghiệp – 2017 GVHD: PGS TS Nguyễn Huy Tùng 11 P.F Bruin, Unsaturated Polyester Technology, Gordon and Breach Science Publishers, p 85-90 (1986) 12 M.V Ranney, Reinforced Composite from Polyester Resins, Noyes Glata Co., USA, p.112-127 (1972) 13 Paul C Painter, Fundamentals of Composite Materials, p 62-78 (1994) 14 N.G Mcrum, Principles of Polymer Engineering, p 239-256 (1999) 15 Materials and Manufacturing Processes, Elsevier Science Publishers, Vol.9, No.5 (1994) 16 K.L Loewenstein, The Manufacturing Technology of Continous Glass Fibers, Elsevier Science Publishers (1993) SVTH: Hoàng Văn Vinh- 2017 65 ... 40 3.1 Đánh giá khả thấm ướt sợi xơ dừa .40 3.2 Ảnh hưởng loại sợi đến tính chất vật liệu compozit .41 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến tính chất vật liệu compozit 43 3.3.1 Sợi đơn... PEKN -sợi dừa Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền kéo- modul 59 Hình 3.28 kéo vật liệu compozit PEKN -sợi dừa Ảnh hưởng phương pháp lai tạo đến độ bền uốn - 60 Hình 3.29 modul uốn vật liệu compozit. .. PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa mat đến độ bền kéo 47 Hình 3.10 vật liệu compozit PEKN- sợi dừa Ảnh hưởng hàm lượng sợi dừa mat đến độ bền uốn 47 Hình 3.11 vật liệu compozit PEKN -sợi dừa