Yêu cầu đối với lớp đệm cho hệ vật liệu chống dính: Phải là lớp vật liệu có độ bền cơ cao, vì đáy tháp tạo hạt luôn luôn làm việc, với tác động của một lượng hạt Urê rơi xuống đều đặn với gia tốc lớn. Hơn nữa, khi đáy tháp không có khả năng chống dính, thì một lượng Urê luôn nằm lại trên đáy tháp, ước tính có từ 10÷20 tấn. Ngoài ra, vật liệu đệm còn phải có khả năng chống ăn mòn hóa chất, đặc biệt là tác động của Urê trong điều kiện nóng ẩm. Thêm vào đó, lớp đệm phải là lớp có khả năng liên kết tốt với lớp chống dính ngoài cùng và lớp lót tiếp xúc với đáy tháp đã mạ Crom – Niken.
Từ những yêu cầu khắt khe đó, loại nhựa Epoxy cùng loại đã được lựa chọn làm vật liệu polyme nền. Để có được tính chất cơ lý tốt thì việc chế tạo lớp
3.2.2.1. Vai trò của lớp vải gia cường đến tính chất bền cơ của vật liệu PC lớp đệm.
Phương pháp chế tạo vật liệu PC (dạng mẫu) được thực hiện như đã trình bày tại mục 2.3.2 (chương 2 - Thực nghiệm). Số lượng nhựa Epoxy cho mỗi mẫu là 200g (loại nhựa Epoxy YD – 128), hàm lượng chất đóng rắn (CĐR) là 30% tính theo nhựa Epoxy (chất đóng rắn loại Versamide 125). Tiến hành tạo mẫu PC tại nhiệt độ phòng. Sau khi mẫu đóng rắn triệt để (sau 7 ngày), các mẫu được đưa đi gia công kích thước theo tiêu chuẩn để xác định tính chất bền cơ.
Để khảo sát ảnh hưởng của số lớp vải thủy tinh trong vật liệu PC đến tính chất cơ lý, một dãy thí nghiệm được thực hiện với việc chế tạo một dãy mẫu có các điều kiện giống nhau; ở đây chỉ thay đổi số lớp vải thủy tinh gia cường. Hình 3.4 trình bày vai trò của số lớp vải thủy tinh gia cường đến tính chất bền cơ của vật liệu PC.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của số lớp vải gia cường đến tính chất bền cơ của vật liệu PC
Điều kiện: Nhựa Epoxy YD-128 = 100 ptl; mẫu: 200g; vải cỡ: 256 ô/cm2 CĐR:
30% theo EP, T0 = 250C; t = 7 ngày.
Kết quả từ hình 3.4 cho thấy: Với số lớp vải tăng lên, từ 1 đến 9 lớp, độ bền kéo tăng lên từ 32 MPa đến 64 MPa, độ bền nén tăng từ 101 đến 121 MPa, độ bền uốn tăng nhẹ từ 116 lên 124 MPa, sau đó giảm dần đến xuống 110 MPa, còn độ bền va đập tăng từ 98 đến 112 KJ/m2 (với 7 lớp vải) và không thấy tăng
tiếp trong trường hợp sử dụng 9 lớp vải. Từ kết quả của hình 3.4 có thể chọn mẫu với 7 lớp vải làm đối tượng nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2.2. Vai trò của mật độ vải dệt đến tính chất bền cơ của vật liệu PC.
Mật độ dày, thưa của vải thủy tinh đóng một vai trò quan trọng đến độ bền cơ của vật liệu PC. Một dãy thí nghiệm được thực hiện với những điều kiện không đổi, như: nhựa Epoxy YD – 128, mỗi mẫu dự tính 200g; chất đóng rắn là Versamide 125 chiếm 30%, theo nhựa Epoxy. Mẫu được chế tạo tại nhiệt độ thường theo quy trình đã trình bày ở 2.3.2.b (chương 2 - thực nghiệm); Ở đây chỉ thay đổi kích cỡ dệt dày thưa của vải, đó là các loại 121 ô/cm2, 256 ô/cm2 và 625 ô/cm2, tương ứng với các mẫu ký hiệu: CV-121; CV-256 và CV-625. Sau 7 ngày, khi các mẫu đóng rắn hoàn toàn, các mẫu PC được gia công theo tiêu chuẩn và đưa đi xác định tính chất bền cơ (mục 2.4 – chương 2. Thực nghiệm). Kết quả đo tính chất bền cơ được trình bày trong bảng 3.6.
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của mật độ vải dệt đến tính chất bền cơ của vật liệu PC
Điều kiện: Nhựa Epoxy YD – 128 = 100 PTL; mẫu 200g
CĐR: 30% theo Epoxy; 7 lớp vải; T = 25oC; t = 7 ngày
Stt Tên mẫu Mật độ vải dệt [ô/ cm2] Độ bền kéo σK [MPa] Độ bền uốn σU[MPa] Độ bền nén σN[MPa] Độ bền va đập[KJ/m2] 1 CV – 121 121 48 112 110 98 2 CV – 256 256 51 120 116 112 3 CV – 625 625 52 124 118 112
Tiêu chuẩn ISO-527 (93) ISO-178 (93) ISO-604 (93) ISO-179 (93) Từ kết quả bảng 3.6 cho thấy: Với cỡ vải dệt thưa, các tính chất cơ của vật liệu PC đều thấp hơn so với vật liệu PC tương ứng nhưng sử dụng vải dệt dày hơn. Thực tế thi công cho thấy: Đối với vật liệu sử dụng vải thưa (121ô/cm2 ); khi trải mẫu còn gặp khó khăn là vải hay bị xô khi trải nhựa. Còn đối với cỡ vải dệt mau hơn (625 ô/cm2 ) vật liệu mẫu PC cho ta tính chất bền cơ tốt, song có một nhược điểm là vải dày làm cho thời gian thấm nhựa lâu. Điều này hạn chế lớn khi triển khai lớp vật liệu PC ở quy mô lớn. Từ những nguyên nhân trên, mà
3.2.2.3. Vai trò của cát thạch anh đến tính chất bền cơ của vật liệu PC
Vì theo yêu cầu thực tế áp dụng tại Công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc là các loại vật liệu dự kiến đưa vào đáy tháp tạo hạt cần có độ bền cơ cao, đặc biệt là độ chịu nén và chịu va đập, cho nên mẫu vật liệu PC trong nghiên cứu này cần được gia cường thêm một lượng cát thạch anh nhất định . Khảo sát được thực hiện với một dãy thí nghiệm, trong đó các điều kiện được giữ cố định; như lượng mẫu epoxy ban đầu là 200g, lượng CĐR dạng Versamide 125 là 30% theo nhựa; các mẫu được đóng rắn tại nhiệt độ thường. Tại đây, chỉ thay đổi hàm lượng cát thạch anh (CTA) với 6%; 8%; 10%; 12% và 14%(theo Epoxy); tương ứng với các mẫu kí hiệu CTA-6; CTA-8; CTA-10; CTA-12 và CTA-14. Kết quả đo tính chất bền cơ được trình bày tại bảng 3.7.
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng cát thạch anh đến tính chất bền cơ của vật liệu PC
Điều kiện: Nhựa Epoxy YD – 128 = 200g ; CĐR: 30% theo Epoxy;
7 lớp vải, cỡ: 256 ô/cm2 T = 25oC; t = 7 ngày Stt Tên mẫu Cát TA [%] Độ bền kéo [MPa] Độ bền nén [MPa] Độ bền uốn [MPa] Độ bền va đập[KJ/m2] 1 CTA – 6 6 51,0 112 122 96 2 CTA – 8 8 50,8 115 121 105 3 CTA – 10 10 51,2 116 120 110 4 CTA – 12 12 50,1 118 116 112 5 CTA – 14 14 46,3 118 110 112
Khi hàm lượng CTA tăng lên, độ bền kéo đứt tăng dần và đạt đến 51,2 MPa (tại 10% CTA), nhưng khi tăng tiếp hàm lượng CTA lên 12%; 14%, độ bền kéo có xu hướng giảm xuống, nguyên nhân là do: Với hàm lượng CTA cao, khả năng liên kết của pha nền Epoxy bị tác động giảm đi làm cho độ bền kéo của vật liệu giảm. Trong khi đó, độ bền nén và độ bền va đập tăng đều đặn với chiều tăng của hàm lượng CTA; độ bền uốn biến thiên theo xu hướng giảm dần. Từ kết quả của bảng 3.7, hàm lượng CTA được chọn là 10% cho những nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2.4. Điều kiện thích hợp để chế tạo lớp đệm.
Từ những kết quả nghiên cứu về tỷ lệ CĐR/EP; ảnh hưởng của số lớp vải gia cường, ảnh hưởng của cỡ vải sử dụng và ảnh hưởng của cát thạch anh thu được trên đây, có thể đề nghị một số điều kiện tối ưu để chế tạo lớp đệm như sau (bảng 3.8).
Bảng 3.8 Điều kiện thích hợp chế tạo lớp đệm (Vật liệu khung cho hệ vật liệu chống dính.
Stt Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị Ghi chú
1 Nhựa epoxy YD – 128 g 200 PKL
2 Chất đóng rắn : Versamide 125 % 30 Theo epoxy
3 Vải sợi thuỷ tinh loại 100g/m2 lớp 7
4 Mật độ vải dệt ô/cm2 256
5 Cát thạch anh % 10 Theo epoxy
6 Nhiệt độ gia công oC 25
7 Thời gian đóng rắn triệt để ngày 7 Những điều kiện này sẽ được sử dụng để chế tạo hệ vật liệu chống dính ở
những nghiên cứu tiếp theo và đưa vào thử nghiệm trong môi trường thực tế của công ty.