[MNm/kg]
σu/ρ
[kNm/kg]
Thuỷ tinh E 72,4 3500 2540 28,5 1380
Thuỷ tinh S 85,5 4600 2480 34,5 1850
Cacbon mô đun cao 390 2100 1900 205 1100
Kevlar 130 2800 1500 87 1870
Bo 385 2800 263 146 1100
Dựa vào bảng 2.3 ta thấy được sợi thủy tinh có khối lượng riêng lớn nhưng modul đàn hồi uốn cao hơn so với các loại sợi khác.
Với những ưu điểm nổi trội của sợi thủy tinh, sợi thủy tinh rất thích hợp làm vật liệu cốt khi chế tạo cánh turbine.
Sợi thủy tinh thường sử dụng trong chế tạo cánh turbine gió có 2 kiểu chính là E- glass và S+R glass [6]. Qua quá trình khảo sát thị trường cho thấy: sợi thủy E- glass được bày bán trên thị trường Việt Nam tại một số địa điểm như: phố Hang Hòm tại Hà Nội, Vĩnh Phúc,Vũng Tàu, Thành Phố HCM,…Với giá thành rẻ, dao động trong khoảng (100-120) nghìn VNĐ/1kg.
2.2.3. Vấn đề đóng rắn
Liên kết nền cốt
Liên kết tốt giữa nền và cốt tại vùng ranh giới pha là yếu tố quan trọng nhất bảo đảm sự kết hợp các đặc tính tốt của hai pha trên.
Để tăng cường độ rắn chắc giữa nền và cốt người ta có thể áp dụng các biện pháp sau:
- Liên kết cơ học được thực hiện nhờ độ mấp mô trên bề mặt do lực masat như kiểu bê tông cốt thép.
- Liên kế nhờ thấm ướt do năng lượng sức căng bề mặt vì pha nền bị nung chảy và dính ướt với cốt nên có sự khuếch tán tuy rất nhỏ, tạo nên sức căng bề mặt.
- Liên kết phản ứng, xuất hiện khi ranh giới pha xảy ra phản ứng tạo hợp chất hóa học, hợp chất này như một lớp keo kết dính hai pha. Đây là loại liên kết tốt nhất.
- Liến kết oxuyt, loại liên kết đặc trưng cho nền kim loại với cốt là oxit của chính kim loại đó.
Để vật liệu nền và cốt có thể liên kết với nhau tạo thành khối cần có tác nhân xúc tác ( chất xúc tác- xúc tiến)
Nhựa epoxy khi chưa đóng rắn là nhựa nhiệt dẻo nên không thể tự chuyển sang trạng thái không tan, không nóng chảy . Để nhựa epoxy có nhiều tính chất cơ lý tốt, ta phải thực hiện phản ứng đóng rắn nhựa này bằng cách chọn các chất đóng rắn phù hợp.
Tuy nhiên, việc đóng rắn ở đây không giống như trường hợp đóng rắn nhựa phenol formandehyt hay amin formandehyt, mà đóng rắn epoxy giống như hiện tượng lưu hóa cao su, tức có thể tạo thành vật liệu mềm dẻo và co giãn tốt.
Do nhóm epoxy có hoạt tính rất mạnh nên phả ứng dễ dàng với hidro linh động của các hợp chất amin, amid, acid, methylon, phenol.
Việc lựa chọn chất đóng rắn cho nhựa epoxy phụ thuộc vào :
- Tính chất gia công tốt trong hệ chưa đóng rắn như: độ nhớt thấp ở nhiệt độ gia công, thời gian gel (pot life), nhiệt lượng của phản ứng và độ độc hại.
- Thời gian và nhiệt độ đóng rắn
- Những tính chất (vật lý, cơ học, điện và hóa học ) của hệ đóng rắn. Chất đóng rắn nhựa epoxy có thể chia làm 3 nhóm chính:
- Chất đóng rắn loại amin : đóng rắn ở nhiệt độ thường - Chất đóng rắn loại acid : đóng rắn ở nhiệt độ cao
- Chất đóng rắn loại khác : các hợp chất chứa hai hay nhiều thành phần định chức như phenol formandehyt,….
Khi tác dụng amin với epoxy thì xảy ra hiện tượng đứt vòng epoxy và nối amin, đồng thời không sinh ra bất kỳ chất nào , do đó sản phẩm có độ co rút nhỏ Chất đóng rắn này có:
Ưu điểm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khả năng bay hơi ít, khả năng phản ứng cao, có thể điều chế ở dạng khan nước. - Độ nhớt thấp, giá rẻ,
Với những ưu điểm nổi trội đó, chất đóng rắn loại amine được sử dụng phổ biến. Đôi khi dùng các amine biến tính để cải thiện được các tính chất trên.
Các chất đóng rắn thường gặp :
- DETA (dietyl triamin) hàm lượng 5-8%. - TETA (trietyl tetraamin) hàm lượng 7-10%.
- Versamit 125, 135 hàm lượng 40-55%.
Ở đây tác giả sử dụng chất đóng rắn TETA (trietyl tetraamin), đây là loại akylene amin không biến tính, thuộc hệ đóng rắn nguội được dùng phổ biến hiện nay, được sản xuất từ Nhật. Theo quy định của nhà chế tạo thì tỉ lệ pha trộn theo khối lượng nhựa epoxy và TETA là 10:1. Ngoài ra để quá trình đóng rắn được nhanh hơn, có pha thêm chất xúc tiến Coban, theo quy định chế tạo vật liệu composite hàm lượng của chất này vào khoảng 0,4%
Thời gian đóng rắn phụ thuộc vào nhiệt độ. Tốc độ đóng rắn càng nhanh thời gian càng giảm. Nếu dư amine, phản ứng xảy ra nhanh tỏa hiệt làm phân hủy amine, tạo bọt.
• Chất róc khuôn:
Chất róc khuôn có tác dụng ngăn cản nhựa bám dính vào bề mặt khuôn.
Chất róc khuôn dùng trong đắp tay là loại chất róc khuôn ngoài được bôi trực tiếp lên khuôn.
Do khuôn được làm bằng bê tông, để thuận tiện cho việc chế tạo cánh turbine gió, không cần sử dụng chất róc khuôn mà dải một lớp nilon mỏng lên bề mặt khuôn rồi là phẳng
• Chất làm kín.
- Với khuôn làm từ các vật liệu xốp như gỗ, thạch cao, cát – xi măng thì cần phải bôi chất làm kín trước khi dùng chất róc khuôn.
- Các chất làm kín xâm nhập vào các lỗ khí, ngăn chặn nhựa bám vào.
- Một số chất làm kín: Cellulose acetate, wax, silicon, stearic acid, nhựa furane, véc ni, sơn mài…
Với khuôn làm bằng bê tông: Sau khi khuôn đóng rắn và khô, hòa hỗn hợp xi măng với nước rồi quét lên bề mặt khuôn để bịt kín hết lỗ thoát khí.
2.3. Kết luận chương
Từ những phân tích về kết cấu lớp vật liệu thành phần, đặc tính kết cấu cánh. Dựa trên kết quả khảo sát các loại nhựa, sợi phổ biến trên thị trường cũng như những đặc tính kỹ thuật, công nghệ của vật liệu quy chuẩn tương ứng. Luận văn đã chọn vật liệu nền epoxy, cốt vải sợi thủy tinh để chế tạo cánh. Tuy nhiên, để có cơ
sở khoa học để lựa chọn cần phải chế tạo mẫu thử nghiệm và tiến hành kiểm tra cơ tính của chúng.
CHƯƠNG 3
CHẾ TẠO MẪU VẬT LIỆU COMPOSITE LỚP VÀ XÁC ĐỊNHCƠ TÍNH CƠ TÍNH
Giới thiệu
Để tiến hành chế tạo thử nghiệm cánh, cần khảo sát tính toán lựa chọn vật liệu thành phần và đưa ra phương án chế tạo. Học viên tiến hành chế tạo mẫu vật liệu composite với 2 loại vật liệu nền epoxy và polyester, cốt vải sợi thủy tinh để xác định cơ tính mẫu.
3.1. Mục đích thí nghiệm
Tiến hành 2 thí nghiệm thử nghiệm kéo và uốn với một số mẫu vật liệu composite lớp với vật liệu nền (Epoxy, polyeste) và tỷ lệ sợi/nhựa khác nhau nhằm mục đích:
• Thí nghiệm 1 (TN1): So sánh chọn loại vật liệu nền: - Xác định độ bền kéo và modul đàn hồi kéo - Xác định độ bền uốn và modul đàn hối uốn
Từ kết quả, chọn ra vật liệu có độ bền kéo, modul đàn hồi kéo và độ bền uốn, modul đàn hồi uốn cao hơn làm vật liệu nền để chế tạo