CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và loại chất đóng rắn đến tính chất của vật liệu blend
rắn đến tính chất của vật liệu blend
Ở mục trước, DHDE đã chứng tỏ được khả năng cải thiện đáng kể độ bền dai phá hủy cũng như các tính chất cơ học khác cho nhựa epoxy. Tuy nhiên, để lựa chọn được hàm lượng DHDE và loại chất đóng rắn phù hợp nhất cho epoxy dian GELR 128, đề tài đã tiến hành khảo sát các hàm lượng DHDE từ 0 đến 30 PKL với 3 loại chất đóng rắn khác nhau là DETA (amin thẳng), DDM (amin thơm) và Kingcure K-11 (amin biến tính) ở cùng điều kiện trộn hợp. Hiệu quả của quá trình được đánh giá thông qua độ bền cơ học của vật liệu blend đạt được.
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và chất đóng rắn đến độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu blend nhựa epoxy dian GELR 128
Hàm lượng DHDE (PKL) Kingcure DDM DETA Độ bền uốn, MPa Kingcure DDM DETA
Từ bảng kết quả 3.11 cho thấy, nhựa epoxy dian GELR 128 khi có dầu hướng dương epoxy hóa có độ bền kéo và độ bền uốn giảm ở tất cả các hàm lượng dầu. Điều này do dầu hướng dương epoxy hóa có độ nhớt thấp hơn, mềm dẻo hơn với cấu trúc mạch dài và chứa ít nhóm epoxy hơn. Vì vậy, chúng dễ dàng len lỏi, xen vào giữa các mạch đại phân tử hay các mạng lưới cấu trúc của nhựa epoxy, làm giảm ái lực giữa các đại phân tử này. Bởi thế nên vật liệu blend thu được có tính mềm dẻo hơn. Càng tăng hàm lượng dầu hướng dương epoxy hóa, vật liệu blend càng mềm dẻo.
nhiệt độ cao lại cho độ bền kéo và độ bền uốn cao hơn so với hai chất đóng rắn Kingcure và DETA, mặc dù phản ứng đóng rắn xảy ra không nhanh bằng Kingcure (đã khảo sát phần 3.2.1). Điều này có thể giải thích do chất đóng rắn Kingcure K-11 là phối phẩm của amin mạch thẳng với epoxy nên cấu trúc mạch hữu cơ dài, mềm dẻo hơn so với DDM, do đó làm cho độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu không cao như khi sử dụng DDM. DETA là amin mạch thẳng, đóng rắn nguội, dễ bay hơi, hút ẩm nên chất lượng vật liệu tạo thành kém hơn DDM. Tuy nhiên, mục đích của DHDE đưa vào vật liệu blend để có thể tăng độ mềm dẻo, tăng độ dai hóa của nhựa nền epoxy, mà vẫn đảm bảo độ bền kéo và độ bền uốn không bị suy giảm nhiều. Vì vậy, để có thể lựa chọn được chất đóng rắn phù hợp, cân bằng được tất cả giá trị độ bền cần so sánh thêm giá trị độ bền va đập và độ bền dai phá hủy của các mẫu blend.
Kết quả đo độ bền va đập và độ bền dai phá hủy của các mẫu blend có hàm lượng dầu hướng dương epoxy khác nhau với 3 chất đóng rắn được thể hiện qua hình 3.16 và 3.17.
.
Hình 3.16. Ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và chất đóng rắn đến độ bền dai phá hủy của vật liệu blend nhựa epoxy dian GELR 128
Quan sát đồ thị trên hình 3.16 cho thấy mẫu đóng rắn Kingcure ở hàm lượng DHDE 5PKL có độ bền dai lớn nhất, vượt trội hơn tất cả các mẫu khác. Tại đây, Kic đạt được là 2,58 MPa.m1/2, tăng 77% so với mẫu trống (không có DHDE). Tuy nhiên, khi tiếp tục
tăng hàm lượng DHDE vào thì Kic lại có chiều hướng suy giảm dần. Điều này có thể do Kingcure đóng rắn nhanh nên khi đưa nhiều DHDE vào GELR 128, chúng cũng bị khâu mạch nhiều, dẫn đến sự tương hợp giữa nhựa nền epoxy với DHDE bị cản trở. Trong khi đó, đối với mẫu đóng rắn bằng DDM và DETA, độ bền dai phá hủy tăng khi tăng hàm lượng DHDE và đạt giá trị lớn nhất khi hàm lượng DHDE là 15PKL. Khi quá 15PKL DHDE, giá trị độ bền dai phá hủy của các vật liệu này giảm dần. Như vậy, có thể thấy với chất đóng rắn Kingcure hàm lượng DHDE 5PKL là tốt nhất, còn mẫu đóng rắn DETA và DDM thì hàm lượng DHDE là 15 PKL là hàm lượng phù hợp nhất. Tuy nhiên, cả 2 mẫu DETA và DDM, Kic đạt được đều thấp hơn so với mẫu đóng rắn bằng Kingcure K-11. Cụ thể, Kic cao nhất của DDM và DETA lần lượt là 2,2 MPa.m1/2 và 1,67 MPa.m1/2 (ở DHDE15PKL). Điều này cũng giải thích tại sao độ bền kéo và độ bền uốn của mẫu đóng rắn Kingcure đạt được ở bảng 3.12 không cao bằng DDM.
Hình 3.17. Ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và chất đóng rắn đến độ bền va đập của vật liệu blend nhựa epoxy dian GELR 128
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và chất đóng rắn đến độ bền va đập của vật liệu blend nhựa epoxy dian GELR 128 (hình 3.17) cho đồ thị biến thiên giống đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ bền dai phá hủy KIC. Nhựa epoxy bản chất giòn nên thường có độ bền va đập không cao, nhưng khi được biến tính bằng DHDE, độ bền va đập của nhựa epoxy đạt được cao hơn so với mẫu ban đầu ở tất cả các hàm lượng DHDE nghiên cứu. Đối với vật
liệu blend đóng rắn bằng Kingcure, độ bền va đập đạt được lớn nhất trong tất cả các mẫu, đặc biệt tại hàm lượng DHDE 5PKL. Cụ thể, độ bền vật liệu blend đạt được là 35,01 KJ/m2, tăng 77% so với mẫu trống. Khi tiếp tục thêm DHDE, độ bền va đập có chiều hướng giảm chậm dần. Riêng mẫu blend đóng rắn bằng DDM và DETA, độ bền va đập tăng khi tăng hàm lượng DHDE và đạt cực đại tại 15 PKL DHDE, sau đó nó cũng giảm dần khi tiếp tục tăng hàm lượng DHDE quá 15PKL. Điều này khẳng định hơn nữa nhựa epoxy dian GELR 128 đã được dẻo hóa bởi DHDE.
Như vậy, qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng DHDE và loại chất đóng rắn đến độ bền cơ học của vật liệu blend có thể thấy trong 3 loại chất đóng rắn thì chất đóng rắn Kingcure K-11 cho độ bền cơ học vật liệu tốt hơn và ổn định hơn so với DETA và DDM. Mặc dù độ bền kéo và uốn không cao bằng DDM, nhưng xét cả về độ bền va đập và độ bền dai phá hủy thì mẫu blend đóng rắn với Kingcure K-11 cho hiệu quả tốt nhất với hàm lượng DHDE đưa vào tối ưu là 5PKL.
3.2.5. Một số dặc trưng về cấu trúc và tính chất của blend nhựa epoxy dian GELR 128 và dầu thực vật epoxy hóa.