a) Hình thái cấu trúc của vật liệu blend
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng ống nanocacbon đến độ bền cơ học của vật liệu nanocompozit nền nhựa epoxy dian GELR 128 đóng rắn bằng
Kingcure–K11
Do có cấu trúc gần như một chiều, đường kính ống rất nhỏ nên vật liệu ống nanocacbon được đưa vào nhựa nền epoxy dian GELR 128 để giúp cải thiện độ bền cơ học cũng như cải thiện một số tính chất của nhựa. Nhằm tìm ra hàm lượng MWCNTs phù hợp, đề tài đã tiến hành nghiên cứu chế tạo các mẫu compozit với hàm lượng MWCNTs lần lượt là 0,01; 0,02 và 0,03 % so với nhựa epoxy dian GELR 128. Điều kiện phân tán ống nanocacbon là như nhau: khuấy trộn cơ học ở tốc độ 14.000 vòng/phút tại nhiệt độ 70oC và thời gian khuấy là 6 giờ. Phương thức tiến hành như sau: Đầu tiên, ống MWCNTs được phân tán đều trong nhựa nền epoxy, sau đó cho chất đóng rắn Kingcure K-11 đã được tính toán vào hỗn hợp. Khuấy đều hỗn hợp trên bằng đũa thủy tinh rồi đem đổ vào khuôn định hình theo tiêu chuẩn. Sau 24h, mẫu compozit được cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 80oC trong 2h để đóng rắn sâu, sau đó mẫu được tháo ra, để ổn định trong 7 ngày rồi đem đi xác định các giá trị độ bền cơ học.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng MWCNTs đến độ bền cơ học của vật liệu nanocompozit được thể hiện ở hình 3.26 cho thấy, độ bền cơ học của các nanocompozit khi có MWCNTs đều được cải thiện rõ rệt so với nhựa epoxy ban đầu. Độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập và độ bền dai phá hủy KIC đều tăng khi tăng hàm lượng MWCNTs. Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng MWCNTs đến 0,03%, độ bền cơ học bắt đầu giảm nhẹ. Ở hàm lượng MWCNTs 0,02%, các giá trị độ bền cơ học đạt được lớn nhất, cụ thể độ bền kéo đạt 76,73 MPa (tăng 21,64 % so với mẫu trống), độ bền uốn 126,58 MPa (tăng 22,41%), độ bền va đập 35,95 KJ/m2 (tăng 64%), độ bền dai phá hủy 1,82 MPa.m1/2 (tăng 24,66%).
Hình 3.26. Ảnh hưởng của hàm lượng MWCNTs đến độ bền cơ học của vật liệu nano compozit đóng rắn bằng Kingcure K-11
a. Độ bền kéo b.Độ bền uốn c. Độ bền va đập d. Độ bền dai phá hủy KIC
Như vậy, rõ ràng việc đưa ống nano cacbon vào gia cường cho nhựa nền epoxy GELR 128 là hướng đi đúng và hiệu quả. Hàm lượng ống nano cacbon 0,02% được lựa chọn là tối ưu. Kết quả nghiên cứu đạt được cũng phù hợp với một số nghiên cứu của các nhà khoa học khác [90, 91] bởi nano cacbon là một vật liệu vô cơ nhưng do có kích thước rất nhỏ, lại có khả năng phân tán tốt trong nhựa nền nên đã giúp gia cường cho vật liệu compozit, nâng cao tính chất cơ học của vật liệu. Tuy nhiên, nếu đưa quá nhiều ống nano cacbon vào có thể sẽ có tác dụng ngược, do các hạt có thể bị vón, co cụm cục bộ dẫn đến sự phân bố không đồng đều và làm giảm chất lượng của vật liệu.
3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian rung siêu âm và công suất siêu âm đến độbền cơ học của vật liệu nanocompozit nền nhựa epoxy dian GELR 128