Phần 2: Thực nghiệm 2.1. Hóa chất
2.3.1. Quy trình chuẩn bị sợi tre
2.3.1.1. Lấy tre:
Tre được lấy ở làng tre Phú An tỉnh Bình Dương. Đây là loại tre Đằng Ngà, khoảng 3-4 tuổi, có màu xanh đậm và rất nhiều gai.
Hình 10: Hình ảnh một bụi tre Đằng Ngà
2.3.1.2. Tạo nan tre:
Tre được cưa thành từng lóng khoảng 15-20 cm, gọt bỏ vỏ và phần ruột bên trong.
Sau đó, chẻ ra thành từng nan kích thước dài 15-20 cm, rộng 2-4 cm, dày 1-3 mm và đem ngâm nước 3 ngày làm mềm nan để dễ cán [12].
XXIX
a b c
Hình 11: Ảnh các giai đoạn tạo nan tre:
(a) Lóng tre ban đầu, (b) sau khi gọt bỏ vỏ và ruột, (c) chẻ thành nan tre 2.3.1.3. Tách sợi tre:
Sau khi ngâm 3 ngày nan tre được rửa bằng nước sạch, để ráo nước và được cán tách sợi bằng máy cán hai trục theo phương pháp cán song song. Quy trình cán nan tre gồm 2 bước:
Giai đoạn 1: làm dập nan (khoảng cách khe trục 0.5 mm, tốc độ quay 60 vòng/phút, mỗi nan cán 1 lần).
Giai đoạn 2: tách sợi (khoảng cách khe trục 0.1 mm, tốc độ 60 vòng/phút, mỗi nan cán 2 lần ).
Hình 12: (a) Nan tre sau khi cán 1 lần và (b) sau khi cán 3 lần để tách sợi
2.3.1.4. Tạo tấm mat sợi tre:
Đầu tiên, sợi tre được xử lý bề mặt bằng dung dịch xút 1% trong 72h ở nhiệt độ thường để loại bỏ lignin, hemicellulose và các tạp chất khác. Sau đó, sợi được rửa lại bằng nước và trung hòa lượng xút dư bằng dung dịch HCl loãng (khoảng 0.05%) đến pH bằng 7. Tiếp theo, sợi được sấy khô trong tủ sấy ở 800C để lưu trữ. Sợi tre sau khi sấy khô được cắt thành từng đoạn từ 5-7 cm rồi xay bằng máy xay đa năng để tách các bó sợi bị dính với nhau và cho sợi có chiều dài khác nhau.
Sợi tre sau khi xay được ép tạo thành mat qua 2 giai đoạn:
Tạo mat thô (không dùng CKD): ép ở nhiệt độ 1200C, áp suất 60 bar trong 30 giây.
XXX
a b
Tạo mat có chất kết dính: mat thô được phun chất kết dính đều lên 2 mặt và ép lại cùng điều kiện trên trong 3 phút.
Cách phun CKD:
CKD PVA được pha vào nước với nồng độ 1% và phun lên tấm mat bằng bình xịt có khí nén.
CKD PMMA và PVAc được pha trong dung môi acetone với nồng độ 1% và phun lên tấm mat bằng ống kim tiêm.
CKD VS được pha trong dung môi ethanol với nồng độ 1% và phun lên tấm mat bằng ống kim tiêm.
Hình 13: (a) Sợi tre sau khi ngâm xút 1% trong 72h và (b) sau khi trung hòa xút dư
2.3.1.5. Tạo mẫu composite:
Nhựa dùng để tạo mẫu là nhựa UP với hàm lượng chất pha loãng styrene 30% và chất đóng rắn butanox 1% so với nhựa nền. Mẫu được tạo bằng phương pháp Hand lay-up trong khuôn 17 cm x 17 cm x 0.2 cm với 2 điều kiện gia công:
Điều kiện 1: Ở đây, chúng tôi tạo mẫu composite theo quy trình của nhóm tác giả Martin P. Ansell và Arnold N. Towo do thời gian tạo mẫu nhanh và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm [27,28,11]. Thực tế, sau khi ép mẫu còn khá mềm và bị cong khi ủ nhiệt nên chúng tôi nâng nhiệt từ 500C lên 800C để mẫu đóng rắn nhanh hơn. Ở điều kiện này, mẫu có hình dạng ổn định và không bị cong khi ủ nhiệt.
Vậy điều kiện tạo mẫu thực tế là: mẫu composite được tạo bằng phương pháp Hand lay-up trong khuôn. Sau khi tạo, mẫu được để 3 phút ngoài không khí cho bọt khí nổi lên bề mặt rồi ép ở nhiệt độ 800C trong 20 phút, áp suất 60 bar để định hình cho mẫu XXXI
a b
có hình dạng ổn định. Sau đó, lấy mẫu ra và cho đóng rắn hoàn toàn sau 24h trong tủ sấy ở 800C.
Điều kiện 2: Mẫu composite được tạo với điều kiện 2 để so sánh ảnh hưởng của điều kiện gia công lên tính chất của vật liệu.
Mẫu được tạo bằng phương pháp Hand lay-up trong khuôn. Sau khi tạo, mẫu được để 3 phút ngoài không khí để bọt khí nổi lên bề mặt rồi ép nâng nhiệt chậm từ nhiệt độ phòng với áp suất 60 bar. Khi nhiệt độ đạt 800C thì giữ ở đó 2h. Sau đó, giữ nguyên áp suất và nâng nhiệt độ lên 1500C rồi giữ ở đó 2h. Cuối cùng, giữ nguyên áp suất và giải nhiệt về nhiệt độ phòng, xả áp suất và lấy mẫu ra.
Sau khi đóng rắn hoàn toàn, mẫu composite được đem cắt mẫu đo cơ lý. Mẫu đo cơ lý được để ổn định 3 ngày ở điều kiện thường trước khi đo.
XXXII