Chƣơng 2 GIỚI THIỆU
2.3. Sợi thủy tinh
2.3.1. Tìm hiểu chung
Vật liệu thủy tinh đã được sử dụng từ hàng nghìn năm trước đây. Người Ai Cập cổ đại đã biết dùng thủy tinh cho vào đất sét để tránh sự co ngót của sản phẩm sau khi nung. Khoảng thế kỷ XVIII, sợi thủy tinh được sử dụng trong gấm thêu kim tuyến ở Pháp. Những năm 30 của thế kỷ XX, sợi thủy tinh E đã ra đời đánh dấu sự phát triển và thương mại hóa của sợi thủy tinh.
Năm 1935, người ta đã bắt đầu sử dụng nhựa nhiệt rắn như polyester để sản xuất vật liệu composite gia cường bằng sợi thủy tinh và ứng dụng nó để làm máy che rada trên máy bay trong suốt chiến tranh thế giới lần thứ II. Từ đó đến nay, vật liệu polymer composite trên cơ sở sợi thủy tinh và các sợi tăng cường khác (cacbon, aramit) ngày càng phát triển. Ngày nay, vật liệu polymer composite gia cường bằng sợi thủy tinh được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực giao thông vận tải (chế tạo các thiết bị ô tơ, tàu hỏa), trong xây dựng (panel, tấm chắn gió), ngành hàng khơng và vũ trụ.
- Bền hóa, bền mơi trường. - Độ bền, độ cứng cao. - Cách điện rất tốt. - Ổn định kích thước. - Dễ tạo hình. - Đa dạng, giá thành thấp.
Bên cạnh những ưu điểm, sợi thủy tinh cịn có nhược điểm là hấp thụ nền kém dẫn đến tính chất của vật liệu khơng cao.
Đối với những vật liệu polymer composite cần độ bền cao với tỷ trọng thấp mà không quan tâm đến giá thành người ta ít sử dụng sợi thủy tinh. Tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại sản phẩm cụ thể mà lựa chọn vật liệu gia cường thích hợp.
2.3.2. Phân loại sợi thủy tinh
Theo tính chất, thành phần của sợi thủy tinh có thể phân loại thành các loại vải thủy tinh như sau:
- E – glass (Electrical glass): được sử dụng để chế tạo vật liệu cách điện. - A – glass (Alkaline glass): sợi thủy tinh chịu môi trường kiềm tốt. - C – glass (Chemicals glass): sợi thủy tinh chịu mơi trường hóa chất. - S, R – glass: sợi thủy tinh có mơ đun cao, độ bền cao.
Bảng 2.1: Tính chất cơ lý của các loại sợi thủy tinh [4]
Tính chất
Loại sợi thủy tinh
E A C S R
Khối lượng riêng (g/cm3) 2,58 2,44 2,52 2,46 2,54
Điểm nóng chảy (0C) 846 705 750 1056 952
Độ bền kéo (MPa) 3400 3100 3100 4590 4400
230C 3445 3310 3310 4890 4135
3710C 2620 - - 4445 2930
5380C 1725 - - 2415 2140
Mô đun đàn hồi (GPa)
230C 72,3 68,9 68,9 86,9 85,5
5380C 81,3 - - 88,9 -
Độ dãn dài (%) 4,8 4,8 4,8 5,7 4,8
2.3.3. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của sợi gia cƣờng
- Đường kính sợi. - Chiều dài sợi. - Hình dạng sợi. - Bề mặt sợi.
- Sự sắp xếp của sợi.
2.3.4. So sánh tính chất của một số loại vật liệu gia cƣờng
Bảng 2.2: Tính chất của một số loại vật liệu gia cường
Vật liệu Mô đun (GPa) Độ bền (MPa) Khối lượng riêng (g/cm3)
Sợi C (mô đun cao) 340 2500 1,9
Sợi C (độ bền cao) 230 3200 1,8
Sợi Aramit 124 2800 1,45
Sợi Thủy tinh 76 - 86 1700 2,5