Khỏi niệm đúng rắn ởđõy chớnh là sự tạo màng khụng gian 3 chiều (3D) của nhựa EP trong quỏ trỡnh chế tạo Vật liệu composite.
Cỏc nhúm EP rất thớch tỏc dụng với cỏc nhúm Amin, Anhydrid hoặc với cỏc nhúm Carboxyl. Đú là nhúm cú chức năng hỡnh thành kết cấu mạng của nhựa EP. Khi quỏ trỡnh tạo màng khụng gian 3D của nhựa EP hoàn thành,
điều đú cú nghĩa lỳc đú nhựa EP đó được đúng rắn xong. Thụng thường việc hỡnh hành kết cấu mạng của nhựa EP được diễn ra qua phản ứng trựng hợp (addition). Quỏ trỡnh nối ghộp cỏc nguyờn tử Hydro với cỏc nhúm EP diễn ra theo cụng thứ sau:
OH
- CH - CH2 - A+ HA + HA
- CH - CH2
O (1-5)
Ngoài ra cỏc nhúm EP cũn cú khả năng Polymer hoỏ. Chất khởi xướng quỏ trỡnh Polymer hoỏ được dựng ởđõy là Bortrifuorid. Theo [27, 29]
để cú thể xuất hiện được một cấu trỳc khụng gian 3D thụng qua phản ứng trựng hợp (addition) thỡ số tay với của hệ phải lớn hơn 2. Nếu cỏc nhựa EP cú 2 tay với (nhựa EP với 2 nhúm EP trong cấu tạo phõn tử) cần được đúng rắn thỡ phải sử dụng chất đúng rắn nhiều tay với, cú nghĩa chất đúng rắn phải cú hơn 2 nhúm phản ứng trong cấu tạo phõn tử. Ở cỏc loại nhựa EP với số
tay với lớn hơn 2 (VD loại nhựa EP được hỡnh thành từ gốc Novolak – polyphenol) thỡ mạng khụng gian 3D chỉ cú thể hỡnh thành được với chất
đúng rắn 2 tay với. (Hỡnh 1.7) biểu diễn quỏ trỡnh diễn ra phản ứng đúng rắn của nhựa EP 2 tay với với chất đúng rắn 3 tay với.
ký hiệu:nhựa 3 tay với ký hiệu:nhựa 2 tay với
Hỡnh 1.7: Mụ hỡnh đúng rắn của nhựa Epoxy [27, 31].
Cỏc chất đúng rắn cho nhựa EP (ngoại trừ BF3) khụng phải là cỏc chất khởi xướng của quỏ trỡnh polymer hoỏ. Nhiệm vụ của cỏc chất khởi xướng quỏ trỡnh polymer hoỏ là phải làm cho phản ứng đú diễn ra nhanh. Chất đúng rắn cho nhựa EP phải phự hợp cho mỗi nhúm EP nhưng khụng được quỏ nhiều
hoặc quỏ ớt, cả hai trường hợp đều khụng tốt vỡ khụng tạo ra được sự kết mạng khụng gian tối ưu. Điều này biểu hiện rất rừ qua việc Vật liệu composite bị mất đi cỏc tớnh chất cơ hợc, lý học và hoỏ học của nú.
PHỤ LỤC 2
Vật liệu composite nền nhựa epoxy/sợi thuỷ tinh a. Chất tăng cường (sợi thuỷ tinh)
Thành phần cấu tạo:
Sợi thuỷ tinh là khỏi niệm tổng quỏt cho tất cả cỏc loại sợi được chế tạo từ
vật liệu thuỷ tinh núng chảy. Nú được kộo thành sợi thuỷ tinh núng chảy. Nhiệt độ núng chảy của thuỷ tinh phụ thuộc vào vật liệu thành phần và cỏc thành phần hoỏ học của cỏc chất cấu thành. Thành phần hoỏ học của thuỷ
tinh khụng cố định nhưng thụng thường tỷ lệ giữa cỏc thành phần hoỏ học cú giỏ trị như bảng 1-1.
Bảng 1-1: Thành phần hoỏ học của một vài loại sợi thuỷ tinh [27]
Thành phần hoỏ học Thuỷ tinh E [%] Thuỷ tinh C [%] Thuỷ tinh A [%] Thuỷ tinh A cho thờm Bo [%] SiO2 54,4 65,0 72,5 67,5 Al2O3 (+Fe2O3) 14,5 4,0 1,5 5,0 B2O3 8,5 5,0 0 1,5 CaO 17,0 14,0 9,0 6,0 MgO 4,5 2,0 3,5 3,5 Na2O + K2O 0,5 8,0 13,0 16,0 Độ bền kộo [MPa] 2,45 2,27 1,60 1,15
Tớnh chất của sợi thuỷ tinh núi chung là khỏc nhau. Nú khụng những phụ
thuộc vào thành phần hoỏ học của cỏc vật liệu thành phần mà cũn phụ thuộc vào quy trỡnh sản xuất sợi. Người ta phõn biệt sợi thuỷ tinh thành 2 loại: loại sợi thuỷ tinh dệt - loại sợi thuỷ tinh được hỡnh thành qua việc xe, vấn, bện lại với nhau được (loại này dựng để cỏch õm, nhiệt, điện, và lọc) – cỏc loại sợi thuỷ tinh được dựng làm vật liệu tăng cường cho vật liệu Polymer gồm sợi thuỷ tinh E, C và A. Cỏc loại sợi này đều xuất phỏt từ loại sợi thuỷ tinh E. Loại sợi này bao gồm Borsilicat với một lượng nhỏ oxyt kiềm (hàm lượng nhỏ hơn 0,8%). Sau khi kộo được tới đường kớnh Φ = 5ữ14 àm, sợi đạt được
độ bền cao. Loại sợi thuỷ tinh dựng làm chất tăng cường cho polymer thường cú đường kớnh Φ = 8 ữ 10 àm. Sau khi phủ bọc một lớp mỏng bằng chất Siliziummetal, cỏc sơ thuỷ tinh được xe hoặc bện thành cỏc sợi hoặc lừn sợi. Cỏc sợi và lừn sợi này bao gồm tới hàng nghỡn xơ nhỏ. Sợi thuỷ tinh E trờn thị trường thường ở dạng Roving được cắt thành cỏc đoạn ngắn từ 10 – 75mm và được kết ộp lại với nhau tạo thành cỏc tấm mỏng cú trật tự sắp xếp ngẫu nhiờn bất kỡ tạo thành cỏc tấm Mat.
Trong khi sản xuất sợi thuỷ tinh nếu giai đoạn làm lạnh diễn ra cực ngắn, cú nghĩa ta làm lạnh sợi thuỷ tinh thật nhanh thỡ cấu trỳc sợi thuỷ tinh sẽ trở nờn “xốp hơn”. Tương ứng với thể tớch lớn là khối lượng riờng nhỏ. Đõy là điểm khỏc cơ bản giữa thuỷ tinh khối và sợi thuỷ tinh cựng cỏc thành phần hoỏ học giống nhau. Cấu trỳc của sợi thuỷ tinh khỏc cấu trỳc của cỏc loại sợi hoỏ học khỏc. Ở cỏc sợi hoỏ học, cỏc phõn tử hướng theo chiều dài sợi. Khi duỗi thẳng ra thỡ độ bền độ biến dạng cú thể được nõng cao do hướng song song của cỏc phõn tử vẫn cũn giữ lại được trong sợi. Ngược lại ở sợi thuỷ tinh sau khi sản xuất xong, sợi thuỷ tinh đó ở trạng thỏi định hỡnh theo cấu trỳc khụng gian 3 chiều (3D) vỡ vậy khả năng duỗi thẳng khụng cũn nữa. Do sự định hỡnh khụng gian 3 chiều nờn sợi thuỷ tinh này rất cứng và rất chắc. Loại
cấu trỳc 3D này hạn chế sự trương nở trong mụi trường lỏng, hơi ẩm và nguyờn nhõn của hiện tượng đàn hồi hầu như tuyệt đối cho tới khi bị phõn huỷ của sợi thuỷ tinh.
Cỏc tớnh chất cơ học: