3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4.Đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu compozit epoxy gia cƣờng bằng
gia cường bằng sợi thủy tinh cho hệ thống bay không người lái
Đã tiến hành so sánh tính chất cơ học, độ trong suốt điện từ của vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh biến tính với 10 PKL addcut TH.EP0,6 đạt được trong luận án (DER331/10TH.EP0,7/DETA) với vật liệu compozit epoxy biến tính với 6 PKL CTBN gia cường bằng sợi thủy tinh đóng rắn bằng xyanetyldietylentriamin (XEDETA) do nhóm tác giả Trần Vĩnh Diệu và đồng nghiệp (Epikote 828/6CTBN/XEDETA) [5], kết quả được thể hiện trên bảng 3.19.
Kết quả trên bảng 3.19 cho thấy tính chất cơ học và độ trong suốt điện từ của compozit trên nền DER331/10TH.EP0,7/DETA với compozit trên nền Epikote 828/6CTBN/XEDETA gia cường bằng sợi thủy tinh là tương đương nhau. Nhóm tác giả Trần Vĩnh Diệu [5] đã sử dụng vật liệu compozit Epikote 828/6CTBN/XEDETA chế tạo hệ thống bay không người lái ứng dụng ngoài thực tế và thử nghiệm bay tại sân bây Miếu môn đạt kết quả tốt. Như vậy có thể sử dụng compozit trên nền DER331/10TH.EP0,7/DETA gia cường bằng sợi thủy tinh để chế tạo hệ thống bay không người lái theo mẫu thiết kế M96 phục vụ các nhiệm vụ dân sự và quốc phòng. Hình ảnh và một số tính năng kỹ thuật của UAV M96 được thể hiện phần phụ lục.
Bảng 3.18: So sánh tính chất cơ học và khả năng trong suốt điện từ của compozit trên nền DER331/10TH.EP0,7/DETA với compozit trên nền Epikote 828/6CTBN/XEDETA gia cường
bằng sợi thủy tinh
Vật liệu DER331/TH.EP0,7/DETA Epikote
828/6CTBN/XEDETA [5]
Nhựa epoxy DER331 Epikote 828
Chất biến tính Adduct TH.EP0,7 CTBN
Hàm lượng chất biến tính (PKL)
10 6
Loại vải thủy tinh E, 300 g/m2 MB4500 xử lý silan 550 g/m2 Phương pháp chế tạo Lăn ép bằng tay Lăn ép bằng tay
Tỉ lệ nhựa/sợi 55/45 ~53,5/46,5
Chất đóng rắn DETA (k=1,1) XEDETA (k=1,1)
Độ bền kéo (MPa) 188,3 190,6
Độ bền uốn (MPa) 314,9 276,7
Mô đun uốn (GPa) 12,21 11,2
Độ bền va đập IZOD (kJ/m2)
150,7 156,1
Sự thay đổi đường đặc trưng hệ số truyền qua S21 so với không khí trong dải
4-8 GHz
Thay đổi không đáng kể Thay đổi không đáng kể
KẾT LUẬN
1. ENR, ELO và thiokol làm giảm độ bền kéo; mô đun kéo tuy nhiên làm tăng biến dạng kéo của nhựa epoxy DER331 đóng rắn bằng DETA với mức tăng 69,06-118,4 % khi so với nhựa epoxy không biến tính.
2. Sự có mặt của ENR, ELO, thiokol làm giảm nhiệt độ bắt đầu phân hủy IDT, nhiệt độ có tốc độ phân hủy cực đại Tmax, nhiệt độ thủy tinh hóa Tg nhưng làm tăng khối lượng đoạn mạch giữa các nút mạng của nhựa epoxy DER331 đóng rắn bằng DETA.
3. Hàm lượng thích hợp của ENR, ELO, thiokol để nhận được tính chất cơ học tốt nhất của nhựa epoxy và vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh đóng rắn bằng DETA tương ứng là 7 PKL, 9 PKL và 5 PKL. Vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh có bổ sung 7 PKL ENR, 9 PKL ELO, 5 PKL thiokol đóng rắn bằng DETA có:
Độ bền va đập IZOD tăng tương ứng 97%, 46% và 119% đạt các giá trị 115,2 kJ/m2; 85,2 kJ/m2; 128,3 kJ/m2 khi so sánh với mẫu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh không biến tính.
Độ bền dai phá hủy tại thời điểm xuất hiện vết nứt GIC và trong quá trình vết nứt phát triển GIP tính theo phương pháp MBT tăng 26,9%; 17,6%; 30,3% và 26,9%; 18,3%; 32,7% khi so sánh với mẫu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh không biến tính.
4. Đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp adduct từ thiokol và epoxy với các tỉ lệ mol nhóm chức mercaptan/epoxy (TH/EP) khác nhau với lượng dư nhóm epoxy. Kết quả cho thấy:
Tỉ lệ mol giữa nhóm mercaptan và nhóm epoxy thích hợp nhất tổng hợp adduct là TH/EP=0,7/1,0.
Độ bền va đập IZOD của vật liệu compozit epoxy biến tính bằng 10 PKL adduct TH.EP0,7 gia cường bằng sợi thủy tinh tăng tới 158% đạt giá trị 150,7 kJ/m2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5. Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau tới tính chất điện từ của vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh. Kết quả cho thấy:
Đường đặc trưng hệ số truyền qua S21 của vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh có các độ dầy khác nhau: 0,49; 1,01; 2,52; 3,4 mm thay đổi không đáng kể khi so sánh với hệ số truyền qua S21 của không khí.
Khi tăng độ dầy tấm compozit cường độ truyền qua T% có xu hướng giảm dần.
Khi tăng hàm lượng chất biến tính cường độ truyền qua T% có xu hướng giảm, trong khi đó hằng số điện môi ε, tổn hao điện môi tanδ tăng lên. Tuy nhiên các vật liệu compozit đều cho kết quả hằng số điện môi ε thấp trong khoảng 2,2-2,6 và tổn hao điện môi tanδ thấp trong khoảng 0,018-0,04 cho thấy năng lượng từ trường ngoài lưu giữ trong vật liệu và tổn hao khi đi qua vật liệu thấp.
6. Vật liệu nghiên cứu của đề tài đáp ứng được các yêu cầu ứng dụng cho hệ thống bay không người lái.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Lê Đức Giang (2010) Biến tính nhựa epoxy bằng cao su thiên nhiên lỏng epoxy hoá, Luận án tiến sĩ kỹ thuật hoá học, Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt Nam. 2. Nguyễn Việt Bắc, Levon Terlmezyan (1997) Xác định tính chất của cao su
epoxy hoá, Tạp chí Hoá Học., 35, 9-12.
3. Thái Doãn Tường (2011) Nghiên cứu công nghệ chế tạo vòm bảo vệ anten đài ra đa dẫn bay gần, Cục khoa học công nghệ và môi trường, Bộ Quốc Phòng. 4. Trần Hải Ninh, Hoàng Hiền, Hoàng Duy Đông (2013) Nghiên cứu chế tạo
blend cao su thiên nhiên/cao su thiên nhiên epoxy hóa, Tạp chí Hóa học., T.51(6ABC), 282-287.
5. Trần Vĩnh Diệu (2014) Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh có độ bền va đập cao và trong suốt điện từ ứng dụng cho hệ thống bay không người lái, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ, Mã số B2012-01-35, Bộ Giáo dục và Đào tạo.
6. Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme-Trường ĐHBK Hà Nội (1999)
Nghiên cứu xây dựng tổng quan điều tra tổng thể các lĩnh vực :chiến lược phát triển các vật liệu tổ hợp, Hà Nội.
Tiếng Anh
7. A.B. Ben Saleh, Z.A. Mohd Ishak, A. S. Hashim, W.A. Kamil, U.S. Ishiaku ( 2014 ) Synthesis And Characterization Of Liquid Natural Rubber As Impact Modifier For Epoxy Resin, Physics Procedia., 55, 129–137.
8. A.M. Donald and EJ Kramer (1982) Plastic deformation mechanisms in poly(acrylonitrile-butadiene styrene) [ ABS ], J. Mater. Sci., 17,1765.
9. A. M. Usmani (1982) Chemistry and Technology of Polysunfide Sealant, Polym.-Plast. Technol . Eng., 19, 165-199.
10. Ashida Tadashi, Katoh Atsushi, Handa Kohichi and Ochi Mitsukazu (1999)
Structure and Properties of Epoxy Resins Modified with Acrylic Particles, J. Appl. Polym. Sci., 74, 2955-2962.
11. A. Wilford, T.C.P. Lee and T.J. Kemp (1992), Phase separation of polysulphide polymers in epoxy adhesives, Int.J.Adhension and Adhesives.,
12, 171-177.
12. A. Zubeldia, M. Larrran aga, P. Remiro, I. Mondragon (2004) Fracture Toughening of Epoxy Matrices with Blends of Resins of Different Molecular Weights and Other Modifiers, J. Polym. Sci Part B: Polym. Phys., 42, 3920– 3933.
13. Bucknall, C. B., Smith, R. R (1965) Stress whitening in high-impact polystyrene, Polymer., 6, 437.
14. Bussi P, Ishida H. (1994) Partially Miscible Blends of Epoxy Resin and Epoxidized Rubber: Structural Characterization of the Epoxidized Rubber and Mechanical Properties of the Blends, J Appl Polym Sci., 53, 441.
15. Byoung Un Kang, Jae Young Jho, Junkyung Kim, Sang-Soo Lee, Min Park, Soonho Lim and Chul Rim Choe (2001), Effect of molecular weight between crosslinks on the fracture behavior of rubber-toughened epoxy adhesives, J.Appl.Polym.Sci., 79, 38.
16. Capanella A, Baltanas MA, Capel-Sanchez MC, Campos-Martin JM, Fierro JLG (2004) Soybean oil epoxidation with hydrogen peroxide using an amorphous Ti/SiO2 Catalyst, Green Chem., 6, 330–334.
17. Carlson KD, Chang SP (1985) Chemical epoxidation of natural unsaturated epoxy seed oil from Vernonia galamensis and a look at epoxy oil markets, J Am Oil Chem Soc., 62, 934–939.
18. C.B. Bucknall (1977) Toughened Plastics, Applied Science, London.
19. C. Dispenza, G. Spadaro, J.T. Carter and P.T. McGrail (2001) Reactive Blending of Functionalized Acrylic Rubbers and Epoxy Resins, Polym. Eng. Sci., 41, 1486-1496.
20. C. Kayanak, C. Celikbilek and G. Akovali (2003) Use of silane coupling agents to improve epoxy–rubber interface, Eur. Polym. J., 39, 1125. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
21. C.K Riew and AJ. Kinloch (1993), Eds. Toughened plastics 1; Science and Engineering; Advances in Chemistry 233; ACS; Washington, DC.
22. Conceal Fab Products. Radio Frequency Transparent Shelters and Enclosures. http:// www.conceal Fab.com.
23. Dae Su Kim and Sung Chul Kim (1994) Rubber Modified Epoxy Resin. II: Phase Separation Behavior, Polym Eng Sci., 34, 1598.
24. Donald and Kramer (1982) Craze Initiation and Growth in High-Impact Polystyrene, J. App. Polym. Sci., 27, 3729-3741.
25. D. Ratna., A.K. Banthia and P.C. Deb (2000) Toughening of Epoxy Resin Using Acrylate-Based Liquid Rubbers, J. Appl. Polym. Sci., 78, 716 -727. 26. D. Ratna, A. K. Banthia (2000) Epoxidized soybean oil toughened epoxy
adhesive, J. Adhes. Sci. Technol., 14, 15.
27. D. Ratna (2001) Mechanical properties and morphology of epoxidized soyabean-oil-modified epoxy resin, Polym. Int., 50, 179-184.
28. D. Ratna, A. K. Banthia, P. C. Deb (2001) Acrylate-Based Liquid Rubber as Impact Modifier For Epoxy Resin, J. Appl Polym Sci., 80, 1792.
29. E. Can, S. Kusefoglu, R. P. Wool (2001) Rigid,Thermosetting Liquid Molding Resins From Renewable Resources. I. Synthesis and Polymerization of SoyOil Monoglyceride Maleates, J. Appl. Polym. Sci., 81, 69.
30. E.H. Mertz, G.C. Claver and C. Baer (1956) Studies on Heterogeneous Polymeric Systems, J. Polym. Sci., 22, 325-341.
31. E. Sipahi-Saglam, G. Akovali, C. Kayanak, N. Akkas and M. Yetmez (2001)
Studies on Epoxy Modified With Recycled Rubber, Polym. Eng. Sci., 41, 514- 523.
32. Faber KT, Evans AG (1983). Crack deflection processes – I. Theory, Acta Metall., 31, 565–76.
33. Faber KT, Evans AG (1983). Crack deflection processe–II. Experiment. Acta Metall., 31, 577–84.
34. Fabio L. Barcia, Thiago P. Amaral, Bluma G. Soares (2003), Synthesis and properties of epoxy resin modified with epoxy-terminated liquid polybutadiene, Polymer., 44, 5811–5819.
35. F.F. Lange and K.C. Radford (1971) Fracture Energy of an Epoxy Composite System, J. Mater. Sci., 6, 1197.
36. FibreNetFRPRadio-TransparentFences.
http://www.airporttechnology.com/contractors/access/fibre-net/
37. F. Li, R. C. Larock (2001) New Soybean Oil-Styrene-Divinylbenzene Thermosetting Copolymers. III. Tensile Stress–Strain Behavior, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 39, 60.
38. Frederick T. Wallenberger, Norman E. Weston (2004) Natural Fibers, Plastics and Composites, Springer US, 171.
39. Gang Liu, Hai Liu, Yong Liu, Shiyu He (2011) The degradation of DGEBA/DICY under 100 keV proton irradiation, Polymer Degradation and Stability., 96, 732-738.
40. Gao Bo, Kim Jang-Kyo, Leung Christopher KY (2003) Effect of rubber modifier on interlaminar fracture toughness of CFRP–concrete interface, Compos Sci Technol., 63, 883–92.
41. Garima Tripathi, Deepak Srivastava (2007) Effect of carboxyl-terminated poly(butadiene-co-acrylonitrile) (CTBN) concentration on thermal and mechanical properties of binary blends of diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) epoxy resin,Materials Science and Engineering A., 443, 262–269. 42. Garima Tripathi, Deepak Srivastava (2008), Studies on the physico-mechanical
and thermal characteristics of blends of DGEBA epoxy, 3,4 epoxy cyclohexylmethyl, 3’,4’-epoxycylohexane carboxylate and carboxyl terminated butadiene co-acrylonitrile (CTBN), Materials Science and Engineering A., 496, 483–493.
43. G. Lligadas, J. C. Ronda, M. Galia, V. Ca diz (2006) Bionanocomposites from Renewable Resources: Epoxidized Linseed Oil-Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes Hybrid Materials, Biomacromolecules., 7, 3521-3526.
44. Haines J. K (1987) Key Factors in Electrical Engineering with Composite, Materials and Design., 8, 13 -20.
45. Hang X, Yang H (1999) Model for a cascade continuous epoxidation process, J Am Oil Chem Soc., 76, 89–92.
46. Hengshi Zhou, Shiai Xu (2014) A new method to prepare rubber toughened epoxy with high modulus and high impact strength, Materials Letters., 121, 238–240.
47. Hiroaki Miyagawa, Michael J. Rich, Lawrence T. Drzal (2006) Thermo- physical properties of epoxy nanocomposites reinforced by carbon nanotubes and vapor grown carbon fibers, Thermochimica Acta., 442, 67-73.
48. H. K. Latourette, H. M. Castrantas, R. J. Gall, L. H. Die.Rdorff (1960) A Novel Continuous Countercurrent Epoxidation Process, J Ame Oil Chem Soc., (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
37, 559.
49. H. Miyagawa, A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal (2004) Thermo-Physical and Impact Properties of Epoxy Containing Epoxidized Linseed Oil, 1 Anhydride-Cured Epoxy, Macromol. Mater. Eng., 289, 629–635.
50. H. Miyagawa, A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal (2004) Thermo-Physical and Impact Properties of Epoxy Containing Epoxidized Linseed Oil, 2 Amine- Cured Epoxy, Macromol. Mater. Eng., 289, 636–641.
51. Hossein Yahyaie, Morteza Ebrahimi, Hamed Vakili Tahami, Ehsan R. Mafi (2013) Toughening mechanisms of rubber modified thin film epoxy resins, Progress in Organic Coatings., 76, 286–292.
52. http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/RadioWaveTransparent Material 53. http://www.marketsandmarkets.com/search.asp?Search=epoxy+resin&x=20&y
=15.
54. I. Hilker, D. Bothe, J. Pru Kss, H. -J. Warnecke (2001) Chemo-enzymatic epoxidation of unsaturated plant oils, Chem. Eng. Sci., 56, 427-432.
55. J. A. Brydson (1999), Plastic materials, Ch 26. Butterworths Heinemann, Oxford.
56. J.L. Tsai, B.H. Huang and Y.L. Cheng (2011) Enhancing Fracture Toughness of Glass/Epoxy Composites for Wind Blades Using Silica Nanoparticles and
Rubber, ParticlesProcedia Engineering., 14, 1982–1987.
57. J.N. Sultan and F. Mc Garry (1973) Effect of Rubber Particle Size on Deformation Mechanisms in Glassy Epoxy, Polym. Eng. Sci., 13 , 29.
58. Johannes Karl Fink (2013) Chapter 3-Epoxy resin: Reactive Polymers Fundamentals and Applications. A Concise Guide to Industrial Polymers, 95- 153.
59. J.S. Park, P.H. Kang, Y.C. Nho and D.H. Suh (2003) Characterization in the Toughening Process of CTBN Modified Epoxy Resins Induced by Electron Beam Radiation, J. Macromolecular Sience, pure& Applied Chemistry., A-40, 641-653.
60. J. Tarrı´o-Saavedra, J. Lo´pez-Beceiro, S. Naya, R. Artiaga (2008) Effect of silica content on thermal stability of fumed silica/epoxy composites, Polymer Degradation and Stability., 93, 2133–2137.
61. K.Cho, D.Lee and C.E.Park (1996) Effect of molecular weight between crosslinks on fracture behaviour of diallylterephthalate resins, Polymer.,
37, 813-817.
62. Lathi PS, Mattiasson B (2007) Green approach for the preparation of biodegradable lubricant base stock from epoxidized vegetable oil, Appl Catal B., 69, 207–212.
63. Latha PB, Adhinarayanan K, Ramaswamy R (1994) Epoxidized hydroxy- terminated polybutadiene synthesis, characterization and toughening studies, Int J Adhes Adhes., 14, 57.
64. Lowe A, Hyok Kwon O, Wing Mai Y (1996) Fatigue and fracture behavior of novel rubber modified epoxy resins, Polymer., 37, 565–72.
65. Masoud Frounchi, Mahmood Mehrabzadeh and Matin Parvary (2000),
Toughening epoxy resins with solid acrylonitrile–butadiene rubber, Polym Int.,
49, 163-169.
66. Ming Qiu Zhang, Min Zhi Rong (2011) Self healing polymers and polymer composites, John Wiley & Sons, Inc, 134.
67. Mircea Teodorescu, Constantin Draghici (2006) Poly(methyl methacrylate)- block-polysulfide-block-poly(methyl methacrylate) copolymers obtained by free- radical polymerization combined with oxidative coupling, Polymer Bulletin., 56, 359–368.
68. Mohamed H. Gabra, Mostafa Abd Elrahman, Kazuya Okubo, Toru Fujii (2010) Effect of microfibrillated cellulose on mechanical properties of plain- woven CFRP reinforced epoxy, Composite Structures., 92, 1999–2006.
69. Mohamed H. Gabra, Mostafa Abd Elrahman, Kazuya Okubo, Toru Fujii (2010) A study on mechanical properties of bacterial cellulose/epoxy reinforced by plain woven carbon fiber modified with liquid rubber, Composites: Part A., 41, 1263–1271.
70. M.R. Dadfar, F. Ghadami (2013) Effect of rubber modification on fracture toughness properties of glass reinforced hot cured epoxy composites, Materials and Design., 47, 16–20.
71. N. Chikhi, S. Fellahi, M. Bakar (2002) Modification of epoxy resin using reactive liquid (ATBN) rubber, Eur. Polym. J., 38, 251-264.
72. Nguyen Viet Bac & Chu Chien Huu (1996) Synthesis and Application of Epoxidized Natural Rubber, J. Macromol Sci, PartA: Pure Appl. Chem., 33, 1949-1955.
73. Nguyen Viet Bac, Levon Terlemezyan, Marin Mihailov (1991) On the Stability and In Situ Epoxidation of Natural Rubber in Latex by Performic Acid, J. Appl. Polym. Sci., 42, 2965-2973. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
74. Orellana-Coca, C., S. Camocho, D. Adlercreutz, B. Mattiasson and R. Hatti-Kaul, (2005) Chemo-enzymatic epoxidation of linoleic acid , Parameters influencing the reaction, Eur.J.Lipid Sci. Technol., 107, 864-870.
75. Park SJ, Kim HC, Lee HL, Suh DH (2001) Thermal Stability of Imidized Epoxy Blends Initiated byN-Benzylpyrazinium Hexafluoroantimonate Salt, Macromolecules., 34, 7573.
76. Philippe Bartlet, Jean-Pierre Pascault and Henry Sautereau (1985)
Relationships between structure and mechanical properties of rubber-modified epoxy networks cure with dicyanodiamide hardener, Journal of Applied Polymer Science., 30, 2955–2966.
77. Piazza GJ, Foglia TA (2005) Preparation of fatty amide polyols via epoxidation of vegetable oil amides by oat seed peroxygenase, J Am Oil Chem Soc., 82, 481–485.
78. Piotr Murias, Hieronim Maciejewski, Henryk Galina (2012) Epoxy resins modified with reactive low molecular weight siloxanes, Eur. Polym. J., 48, 769–773.
79. P. Saadati, H. Baharvand, A. Rahimi and J. Morshedian (2005) Effect of Modified Liquid Rubber on Increasing Toughness of Epoxy Resins, Iranian Polymer Journal., 14, 637-646.
80. Radio–Transparent GFRPs. http://www.viam.ru
81. Raju Thomas, Ding Yumei, He Yuelong, Yang Le, Paula Moldenaers,Yang Weimin, Tibor Czigany, Sabu Thomas (2008), Miscibility, morphology, thermal, and mechanical properties of a DGEBA based epoxy resin toughened with a liquid rubber, Polymer., 49, 278-294.
82. R. Mungroo, N. C. Pradhan, V. V. Goud, A. K. Dalai (2008) Epoxidation of Canola Oil with Hydrogen Peroxide Catalyzed by Acidic Ion Exchange Resin, J Am Oil Chem Soc., 85, 887–896.
83. R. Raghavachar, R.J. Letasi, P.V. Kola, Z. Chen, and J.L. Massingill (1999)
Rubber-Toughening Epoxy Thermosets with Epoxidized Crambe Oil, JAOCS.,
76, 511-516.
84. S. Bandyopadhyay (1990) Review of the Microscopic and Macroscopic Aspects of Fracture of Unmodified and Modified Epoxy Resins, Mater. Sci. Eng, A., 125, 157.
85. S. Dirlikov, I. Frischinger, Z. Chen (1996), Phase Separation of Two-Phase