PHẦN 2: HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xử lý kiềm
Đối với sợi xơ dừa được xử lý như sau:
- Ngâm sợi xơ dừa với dung dịch kiềm (NaOH) pha sẵn nồng độ 0,5 N trong vòng 72 tiếng
- Sau khi ngâm xong, rửa sạch sợi bằng nước sạch, dùng giấy quỳ tím thử để biết chính xác không còn kiềm bám trên sợi.
- Phơi khô sợi dưới ánh nắng mặt trời.
- Chuyển sang quy trình làm tấm sợi đơn hướng hoặc làm tấm mát.
Hình 2.1 Hình ảnh minh họa sợi xơ dừa được xử lý kiềm
2.2.2. Phương pháp chế tạo mẫu
2.2.2.1. Sơ đồ cấu tạo khuôn làm mẫu
Hình 2.2 Sơ đồ khuôn làm mẫu
Cửa thoát khí, nhựa Khuôn kính Giăng cao su silicon Vam kẹp
Tấm kẹp
Cửa vào của nhựa
2.2.2.2. Các bước chế tạo mẫu
Bước 1: Chuẩn bị sợi gia cường
Sợi xơ dừa sau khi được xử lý bề mặt và phơi khô sẽ được chuyển qua giai đoạn định hình thành tấm mat hoặc tấm sợi đơn hướng.
a. Tấm mát ( sợi rối)
Đối với sợi rối, định hình thành tấm bằng cách sử dụng 1 khuôn ép có 2 bề mặt nhẵn, giải đều sợi trên bề mặt khuôn rồi đưa lên máy ép ( máy ép shinto). Ép trong vòng 3 phút và có gia nhiệt, nhiệt độ thường khoảng từ 60oC – 70oC .
Sau khi tạo tấm xong dùng kéo để cắt theo hình khuôn mong muốn.
b. Tấm sợi đơn hướng
Đối với tấm sợi đơn hướng sử dụng bàn cào chải sợi theo một hướng, làm thành tấm sợi mỏng trên mặt kính. Khi đã đủ kích thước yêu cầu đem đi sấy đến khô nhiệt độ sấy không nên quá cao để tránh sợi bị cong. Nhiệt độ sấy thường trong khoảng 60oC. Thời gian sấy 6 giờ.
Bước 2: Chuẩn bị khuôn kính, và đưa sợi vào khuôn, nắp đặt hệ thống dẫn nhựa
Khuôn sau khi làm sạch bằng dung môi axeton, sử dụng chất chống dính Wax 8 phủ lên bề mặt kính và đánh bóng khuôn. Đặt gioăng cao su lên mặt khuôn dưới, sợi sau khi tạo tấm được cắt theo kích thước vừa với gioăng cao su, sau đó đặt sợi vào trong lòng gioăng cao su
Đặt khuôn trên lên và tiến hành kẹp khuôn, dùng vam kẹp để kẹp 2 mặt khuôn lại với nhau, lưu ý khi kẹp phải sử dụng tấm kẹp (trên hình…) để giàn đều lực và tránh làm vỡ khuôn.
Sau khi 2 mặt khuôn đã được kẹp chặt vào nhau tiến hành nắp đặt hệ thống dẫn nhựa, ống dẫn nhựa được dùng để nối giữa nguồn nhựa và cửa vào của nhựa trên khuôn kính.
Bước 3: Phun nhựa vào khuôn
Đưa nhựa đã pha chất đóng rắn và xúc tiến vào khuôn qua ống dẫn nhựa, quan sát dòng chảy và điều chỉnh tốc độ nhựa vào khuôn để tránh làm xô sợi. Khi nhựa thấm ướt hết sợi và điền đầy khuôn ta đóng van cấp nhựa và tiến hành tháo khuôn.
Bước 4: Tháo khuôn
Để tháo khuôn ra khỏi hệ thống đầu tiên ta tắt máy nén khí, tháo ống thổi khí ra khỏi cốc chứa nhựa, mở từ từ van để xả khí ra khỏi cốc chứa nhựa, tránh làm bắn nhựa ra ngoài. Tháo cốc chứa nhựa khỏi hệ thống, đổ phần nhựa thừa vào thùng chứa hóa chất và tiến hành vệ sinh cốc chứa nhựa, khuôn sau khi tháo ra khỏi hệ thống giữa nguyên vị trí và để nhựa đóng rắn trong vòng 1 ngày.
Điều kiện chế tạo mẫu
Nhựa sử dụng là Nhựa polyeste không no 2803R của Đài Loan.
Tỷ lệ chất đóng rắn MEKPO: 1%.
Tỷ lệ chất xúc tiến Octoat Coban: 0,5%
Nhiệt độ phòng
2.2.3. Phương pháp đo độ bền kéo
Độ bền kéo được xác định theo tiêu chuẩn ISO 527-1993, trên máy INSTRON
5582 - 100KN (Mỹ). Tốc độ kéo 2mm/phút. Nhiệt độ 25˚C, độ ẩm < 70%.
Hình 2.3: Thiết bị đo độ bền cơ học INSTRON của Mỹ.
Mẫu đo độ bền kéo đứt có dạng hình mái chèo có kích thước như sau:
- Chiều dài: 150mm, chiều rộng: 20mm, chiều dày: 2,5- 3 mm.
- Đường kính góc lượn: 20 – 25mm.
- Chiều rộng khoảng làm việc (gauge length): 10mm.
- Vận tốc kéo 2mm/phút.
- Độ bền kéo đứt của vật liệu được tính theo công thức:
k
F
A , MPa
Trong đó:
k - độ bền giới hạn khi kéo, MPa.
F - tải trọng phá hủy mẫu, N.
A - Tiết diện ngang của mẫu, mm2.
Yêu cầu :
- Các mẫu phải có bề mặt nhẵn, bằng phẳng, không phồng rộp.
- Số lượng mẫu cho kết quả trung bình từ 3 5.
Hình 2.4 Mẫu đo độ bền kéo
2.2.4. Phương pháp xác định độ bền uốn
Độ bền uốn được xác định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO178:1993, đo trên máy INSTRON 5582- 100KN (Mỹ). Tốc độ 2mm/phút. Nhiệt độ 25˚C, độ ẩm <70%.
Công thức tính độ bền uốn: σu =
Trong đó:
- σu Độ bền giới hạn khi uốn, MPa.
- F - Lực tác dụng lên mẫu,N.
- L - Khoảng cách giữa hai gối đỡ, mm.
- b - Bề rộng làm việc của mẫu, mm.
- h - Bề dày làm việc của mẫu, mm.
Yêu cầu về chế tạo mẫu:
Bề mặt phải bằng phẳng trơn nhẵn, không phồng, không rỗ.
Số lượng mẫu 3 ÷ 5.
Tải trọng đặt ở điểm giữa của khoảng cách giữa hai gối đỡ và trùng với điểm giữa của mẫu.
Mẫu có kích thước dài 100mm, rộng 15 mm, dày 2,5-3 mm.
2.2.5. Phương pháp xác định độ bền va đập
Độ bền va đập Izod được xác định trên máy Tinius Olsen (Hoa Kỳ) theo tiêu chuẩn ISO 180 : 1993.
Hình 2.5: Máy đo độ bền va đập Tinius Olsen
Mẫu xác định độ bền va đập được khía hình chữ V với góc khía là 450 ± 10. Tiến hành thử ở nhiệt độ 250 C, độ ẩm 70 ± 5%, tốc độ búa rơi 3,5 m/s.
Độ bền va đập được xác định theo công thức:
αvđ = W
bh.10-3, KJ/m2
Trong đó:
W- Năng lượng phá hủy, J.
h- Chiều dày mẫu, mm.
b- Chiều rộng mẫu, mm.
Yêu cầu :
- Các mẫu phải có bề mặt nhẵn, bằng phẳng, không phồng rộp.
- Số lượng mẫu cho kết quả trung bình từ 3 5.
2.2.6. Phương pháp xác định hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp
Hình thái cấu trúc bề mặt phá hủy của mẫu được quan sát bằng kính hiển vi điện quang học với độ phóng đại 240 lần.