Các mẫu compozit trên cơ sở epoxy/m-nanosilica và vải thủy tinh được chế tạo theo phương pháp tẩm ướt với tỷ lệ vải/ nhựa = 60/40, lượng m-nanosilica thay đổi trong khoảng 1÷7 %. Kết quả xác định độ bền cơ học của compozit được chỉ ra trong bảng 3.10.
Khi có m-nanosilica độ bền cơ học của compozit epoxy/TBuT/vải thủy tinh tăng đáng kể. Với hàm lượng m-nanosilica trong khoảng 1÷5%, độ bền kéo đứt, độ bền uốn, độ bền va đập tăng dần cùng với hàm lượng m-nanosilica. Hàm lượng m- nanosilica sử dụng thích hợp là 5,0 % tương ứng với độ bền kéo đứt tăng 35,38 %, độ bền uốn tăng 15,68 %, độ bền va đập tăng 31,78 % so với mẫu compozit không có m- nanosilica. Do tồn tại một lượng lớn nhóm hydroxyl trên bề mặt sợi thủy tinh và nanosilica nên để xảy ra tương tác bám dính tốt giữa chúng với nhau đòi hỏi hạt nano phải được phân bố đồng đều trong nhựa epoxy, khi thấm ướt sợi thủy tinh trong vải chúng có khả năng tiến sát nhất đến bề mặt của sợi. Quá trình này giúp làm mỏng lớp tiếp giáp giữa sợi và nhựa. Theo lý thuyết bám dính khi màng keo càng mỏng sẽ tạo ra lớp bám dính có khối lượng riêng, entropi cũng như khả năng kết tinh khác hẳn với polyme khối [136] nhờ sự có mặt của cầu liên kết m-nanosilica sẽ tăng khả năng liên kết của nhựa nền và sợi thủy tinh giúp nâng cao độ bền cơ học của compozit. Khi tăng hàm lượng m-nanosilica đến 7,0 % độ bền cơ học của compozit suy giảm nhanh, do ở hàm lượng này hệ epoxy/m-nanosilica ở trạng thái gel khi trộn hợp với chất đóng rắn tạo thành hệ nhựa lỏng có độ nhớt cao nên khó thấm ướt đồng đều với sợi thủy tinh để tạo thành compozit đồng nhất. Ngoài ra, ở hàm lượng lớn m-nanosilica có thể xảy ra hiện tượng kết tụ các hạt m-nanosilica tạo thành hạt có kích thước lớn hơn làm giảm khả năng phân tán của hạt nano trong nền epoxy gia cường sợi thủy tinh.
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của m-nanosilica đến độ bền cơ học của compozit epoxy/m-
nanosilica/sợi thủy tinh.
Mẫu compozit epoxy - m-nanosilica - vải thủy tinh
Vải /nhựa Hàm lượng Độ bền kéo Độ bền uốn, Độ bền va đập,
nanosilica, % đứt, MPa MPa kJ/m2
60/40 0 281,3 ±9,6 315,7 ±11,2 141,04 ±7,1
60/40 1 332,8 ±6,4 348,0 ±8,7 157,41 ± 6,3
60/40 3 357,5 ±7,2 353,1 ± 9,6 165,13 ±8,7
107
3.5.4. Ảnh hưởng của hàm lượng vải gia cường đến độ bền cơ học của vật liệu compozit
Để đánh giá ảnh hưởng của vải gia cường đến tính chất của compozit, nghiên cứu sinh lựa chọn nhựa EP-N5 làm pha nền trong các khảo sát tiếp theo.