Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
Lời mở đầu
Nhân loại đang bớc vào kỷ nguyên bùng nổ của khoa học và công nghệ
với hàng loạt thành tựu to lớn đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, giao
thông vận tải, kinh tế cũng nh trong đời sốngMột trong những thành tựu đó là
sự ra đời và phát triển của vật liệu compozit. Vật liệu compozit ra đời đáp ứng đ-
ợc nhu cầu to lớn về một loại vật liệu mới có khả năng kết hợp đợc những tính
chất mà vật liệu truyền thống riêng rẽ không có đợc , tạo ra một loại vật liệu có
nhiều tính chất u việt nh: nhẹ, bền, có nhiều tính chất chuyên dụng, dễ gia
côngNhững vật liệu này đang dần thay thế những vật liệu truyền thống để chế
tạo các chi tiết máy và các kết cấu, kể cả các kết cấu chịu tải trọng lớn cũng nh
các sản phẩm dân dụng
Vật liệu compozit đợc nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất là polyme
compozit. Sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu polyme compozit gia cờng bằng sợi
tổng hợp cũng đặt ra những thách thức to lớn đối với nhân loại do sự gia tăng l-
ợng chất thải khó phân huỷ vào môi trờng. Chính vì vậy, trong khoảng mời năm
trở lại đây, việc sử dụng sợi tự nhiên để thay thế một phần hoặc toàn bộ cho sợi
tổng hợp đã đợc các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. ở Việt Nam, lanh là
một loại sợi tự nhiên dễ kiếm và có giá thành hợp lý, một nguồn nguyên liệu tự
nhiên có khả năng tái tạo và phân huỷ sinh học. Việc mở rộng nghiên cứu ứng
dụng loại sợi tự nhiên này vào lĩnh vực vật liệu polyme compozit với các loại
nhựa nền khác nhau là một hớng ứng dụng mới không những đem lại hiệu quả
kinh tế cao mà còn góp phần đáng kể vào việc bảo vệ môi trờng[1].Trên cơ sở đó
đã hình thành đồ án:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy-
novolac, epoxy-cacdanol gia cờng bằng sợi lanh .
Nhiệm vụ chủ yếu của đồ án là:
- Tổng hợp và phân tích hai loại nhựa: nhựa novolac và nhựa epoxy
cacdanol.
- Xác định các điều kiện để chế tạo vật liệu polyme compozit trên cơ sở

cao rất nhiều nhờ sự ra đời của nhựa epoxy và hàng loạt loại sợi tăng cờng nh sợi
cacbon, sợi polyeste, nylon, aramit (Kevlar), sợi silic Từ năm 1970 đến nay các
chi tiết chế tạo từ compozit nền chất dẻo và sợi tăng cờng có độ bền cao đã đợc
sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng tàu, chế tạo ô tô, làm vật liệu xây dựng
và những ngành kỹ thuật cao nh hàng không, vũ trụ[17]
Mặc dù vậy, việc nghiên cứu nâng cao chất lợng, cải thiện tính chất cơ lý,
tính chất nhiệt, điện, mở rộng lĩnh vực ứng dụng của vật liệu này vẫn luôn đợc
đặt ra.
Trong thời gian tới vật liệu PC sẽ đợc phát triển theo các xu hớng sau:
- Thay thế thép:sự thay thế thép bằng vật liệu PC có liên quan đến các tính
chất đặc biệt và bản chất vật lý của chúng. Nhờ những tính chất u việt, vật liệu
PC cho phép đạt đợc độ bền nén lớn hơn nhiều so với thép.
- Chuyển vật liệu sang dạng sợi để tăng độ bền: kết quả nghiên cứu trong
nhiều năm đã chứng tỏ khi chuyển vật liệu ở dạng khối sang dạng sợi thì độ bền
của chúng tăng lên.Trong những sợi mảnh, độ bền đạt tới giá trị gần với lý thuyết
và khi đó trong cấu trúc không quan sát thấy khuyết tật.
- Đa dạng hoá nền polyme và chất tăng cờng: trong những năm gần đây
trên thế giới, cùng với những loại nhựa nhiệt rắn đã đợc sử dụng rộng rãi nh
epoxy, polyeste không no, phenol-fomandehyt ngời ta đã sử dụng rất có hiệu
quả các loại nhựa nhiệt dẻo nh polyolefin, polyamit, polycacbonat.
- Phối hợp giữa các vật liệu polyme, kim loại và gốm. [2]
I.1.2. Đặc điểm chung và phân loại vật liệu PC
I.1.2.1. Đặc điểm chung
Vật liệu compozit nói chung là loại vật liệu đồng nhất trong thể tích lớn
nhận đợc bằng cách hợp nhất các thể tích nhỏ của các vật liệu khác nhau về bản
chất [3]. Vật liệu PC là hệ thống hai hay nhiều pha, khác nhau về bản chất hoá
học, gần nh không tan lẫn trong nhau, phân cách nhau bằng ranh giới pha, trong
3
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44

+ Nền polyme.
+ Nền gốm và thuỷ tinh.
+ Nền cacbon/graphit.
- Theo đặc điểm hình học của cốt hoặc đặc điểm cấu trúc, đây cũng là ph-
ơng pháp phân loại phổ biến nhất. Theo phơng pháp này vật liệu PC đợc chia
thành ba nhóm:
4
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
+ PC cốt hạt: Các phần tử chất độn không có kích thớc u tiên đợc phân tán
vào cấu trúc của mạng polyme. Vật liệu PC cốt hạt thờng có tính đẳng hớng. Cốt
hạt gồm hạt thô và hạt mịn.
+ PC cốt sợi: Cốt sợi có tỷ lệ chiều dài trên đờng kính khá lớn. Vật liệu PC
cốt sợi thờng có tính chất dị hớng. Cốt sợi gồm sợi ngắn, sợi trung bình, sợi dài.
+ PC cấu trúc: Khái niệm này dùng để chỉ các bán thành phẩm trong đó
thông dụng nhất là dạng lớp và dạng tổ ong, đợc cấu thành từ các vật liệu đồng
nhất, phối hợp với các compozit khác. Vật liệu PC cấu trúc có tính chất kết hợp
của các nguyên liệu thành phần.
- Ngoài ra còn có thể phân loại theo phạm vi ứng dụng hoặc theo phơng
pháp gia công.
I.1.3. Các thành phần chính của vật liệu PC
I.1.3.1. Cốt cho vật liệu PC
Trong vật liệu PC cốt là thành phần có tác dụng chịu ứng suất tập trung do
cơ tính cao hơn nhựa nền. Do đó thành phần cốt phải thoả mãn đợc những đòi
hỏi về khai thác và công nghệ:[6].
Đòi hỏi về khai thác là những đòi hỏi nh yêu cầu về độ bền, độ cứng, khối
lợng riêng, độ bền trong một khoảng nhiệt độ nào đó, bền ăn mòn trong môi tr-
ờng axit, kiềm
Còn đòi hỏi về công nghệ đó là những đòi hỏi về khả năng công nghệ để
sản xuất ra các thành phần cốt và những vật liệu compozit trên cơ sở những cốt

dạng bột mịn và đợc đa vào nh một thành phần của nhựa nền [5] . Các chất gia c-
ờng dạng bột thờng gặp là bột gỗ, bột talc, bột CaCO3.
Vật liệu gia cờng bằng cốt dạng sợi có tính dị hớng. Độ bền theo phơng
song song với phơng sắp xếp của cốt có độ bền cao hơn các phơng khác. Sợi gia
cờng thờng đợc xử lý bề mặt trớc khi sử dụng nhằm tăng cờng khả năng liên kết
giữa cốt và nhựa nền. Phơng pháp xử lý bề mặt phổ biến nhất là dùng chất liên
kết đóng vai trò chất trung gian liên kết giữa nền và cốt. Nói chung chất liên kết
phải có khả năng phản ứng với nhựa nền trong quá trình đóng rắn và phản ứng
với các nhóm chức hoạt động trên bề mặt cốt. Xu hớng hiện nay trong vật liệu
PC là chuyển sang sử dụng chất gia cờng dạng sợi. Trong những sợi mảnh, độ
bền gần đạt tới giá trị lý thuyết và khi đó trong cấu trúc không quan sát thấy
khuyết tật. Sợi sử dụng làm cốt gia cờng trong vật liệu PC có thể là dạng sợi liên
tục, sợi cacbon, sợi aramit hay sợi Kevlar, sợi Bo, sợi có nguồn gốc thực vật
I.1.3.2. Nền cho vật liệu PC [3,4,5,6,14]
Vật liệu nền giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong việc chế tạo ra vật liệu
compozit. Trong vật liệu PC nền polyme đóng những vai trò chủ yếu sau:
- Liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành một khối thống nhất.
- Tạo khả năng gia công vật liệu PC thành các chi tiết theo thiết kế.
- Che phủ, bảo vệ cốt tránh các phá huỷ cơ học và hoá học, duy trì tính
toàn vẹn và hình dạng của các thành phần.
- Truyền ứng suất tập trung lên chất độn thờng có cơ tính cao hơn, nhờ đó
làm giảm độ nhạy cảm với quá tải cục bộ do tập trung ứng suất. Nh vậy hệ số an
toàn khi sử dụng vật liệu PC nói chung cao hơn vật liệu truyền thống.
6
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
- Nền còn ảnh hởng lớn tới các đặc tính sử dụng của vật liệu PC nh : nhiệt
độ làm việc, độ bền mỏi, khối lợng riêng, độ bền riêng, khả năng chống lại tác
dụng của môi trờng ngoài
Nhựa nền đợc lựa chọn cho vật liệu PC phải thoả mãn các yêu cầu nhiều

chất gia cờng dạng bột và sợi đều đợc xử lý bề mặt trớc khi sử dụng. Phổ biến
nhất là xử lý bằng các chất liên kết lên bề mặt chất gia cờng để tạo nên một lớp
7
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
chuyển tiếp giữa chúng và nền polyme. Mặc dù vấn đề này còn nhiều tranh luận
nhng nhiều nhà nghiên cứu cho rằng chất liên kết là chất chứa một loại nhóm
chức có khả năng phản ứng với nền polyme trong quá trình đóng rắn và chứa một
loại nhóm chức khác có khả năng phản ứng với các nhóm hoạt động trên bề mặt
chất gia cờng, ví dụ nhóm OH trên bề mặt thuỷ tinh.[2]
I.1.4. Tính chất và ứng dụng của vật liệu PC
I.1.4.1. Tính chất
Tính chất chung của vật liệu PC là sự chọn lọc và phát huy những tính
chất của các pha thành phần. Tính chất của cấu tử polyme trong vật liệu PC phụ
thuộc vào khoảng thời gian, tốc độ và tần số của sự biến dạng hay tải trọng tác
dụng lên. Tính đàn nhớt của polyme cũng tạo nên đặc tính của compozit nh tính
rão, hồi phục ứng suất và sự tiêu tán năng lợng có thể dẫn tới sự sinh nhiệt bên
trong vật liệu. Đối với vật liệu PC cần quan tâm một số tính chất sau: modun xé
rách và hệ số Poisson đặc trng cho khả năng chịu biến dạng của vật liệu. Độ bền
kéo, nén cho biết khả năng chịu tải của vật liệu. Hệ số dãn nở nhiệt đặc trng cho
sự thay đổi kích thớc dới tác dụng của nhiệt độ và tải trọng. Ngoài các yêu cầu
về tính chất cơ lý còn cần phải biết các thông số nh: độ dẫn nhiệt, điện, độ thấm
chất lỏng hoặc khí, hệ số khuyếch tán
Tính chất nổi bật của các polyme compozit so với các vật liệu khác nói
chung là nhẹ, bền, chịu môi trờng, dễ lắp ráp, có tính đẳng hớng hay không đẳng
hớng chỉ phụ thuộc vào thiết kế ban đầu. Tuy nhiên, tính chịu nhiệt vẫn là điểm
yếu hơn so với kim loại hoặc gốm.
Tính chất cơ lý của vật liệu PC phụ thuộc và đợc quyết định bởi các yếu tố
sau:
- Tính chất cơ lý của sợi tăng cờng.

- Trong các ngành công nghiệp nói chung: vật liệu PC chủ yếu đợc sử
dụng để chế tạo các sản phẩm yêu cầu độ bền cơ lý cao, bền hoá chất, có các
tính chất điện, điện tử
- Dụng cụ thể thao: nh gậy đánh gol, vợt tennit, cần câu, tàu lợn, cột
buồm, các thiết bị bắn cung
- Vòm che máy bay.
- Chế tạo vệ tinh: nh vệ tinh viễn thông, truyền hình, dự báo thời tiết, địa
lýCác vật liệu PC chế tạo các thiết bị này cần có hệ số dãn nở nhiệt thấp, độ
dẫn nhiệt cao, tỷ trọng thấp, modun cao để cấu trúc có độ cứng cao, chịu đợc các
chấn động mạnh, chịu đợc môi trờng laze[16]
I.2. Vật liệu PC gia cờng bằng sợi tự nhiên [17]
I.2.1. Giới thiệu chung
Trải qua rất nhiều năm con ngời đã nhận ra rằng polyme có thể thay thế đ-
ợc nhiều kim loại thông thờng, những vật liệu đã đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh
9
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
vực. Đó là do vật liệu polyme có nhiều u điểm nổi bật hơn nhiều vật liệu truyền
thống. Ưu điểm quan trọng nhất của việc sử dụng polyme là dễ gia công, năng
suất cao và giá thành thấp. Đặc biệt vật liệu polyme compozit gia cờng bằng sợi
có nhiều u việt so với các vật liệu thông thờng và nó đợc ứng dụng rất rộng rãi kể
cả trong lĩnh vực hàng không.
Những năm gần đây, sợi tự nhiên đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học
và sự phát triển của vật liệu PC trên cơ sở sợi tự nhiên đã trở thành đề tài rất đợc
quan tâm. Sợi tự nhiên có nhiều u điểm nh có khối lợng riêng thấp, giá thành
thấp, và chúng có những tính chất rất đặc trng mà các loại sợi khác không có đợc
nh có khả năng phân huỷ sinh học và khả năng chịu mài mòn rất lớn. Ngoài ra,
sợi tự nhiên là nguồn nguyên liệu sẵn có, dồi dào và có khả năng tái tạo.
Tuy nhiên, mặt hạn chế lớn nhất của sợi tự nhiên là nó không tơng hợp
nền polyme kỵ nớc, có xu hớng kết hợp với nhau trong quá trình gia công và khả

10
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44

I.2.2.2.Đặc điểm của sợi tự nhiên
Khi nghiên cứu và sử dụng sợi tự nhiên cần lu ý một số đặc điểm quan
trọng của sợi là: độ bền nhiệt, hàm ẩm, phân huỷ sinh học và độ phân tán của sợi
vào chất nền.
- Độ bền nhiệt của sợi tự nhiên: Sợi tự nhiên là một hỗn hợp phức tạp của
các hợp chất hữu cơ. Quá trình xử lý nhiệt dẫn đến sự thay đổi đa dạng các tính
chất vật lý và hoá học. Độ bền nhiệt của sợi tự nhiên có thể đợc nghiên cứu bằng
việc phân tích nhiệt học.
Sự phân huỷ nhiệt của sợi tự nhiên là một quá trình gồm hai giai đoạn.
Giai đoạn một có nhiệt độ từ 220-280
o
C . Giai đoạn hai có nhiệt độ từ 280-
300
o
C. Quá trình phân huỷ ở nhiệt độ thấp là quá trình kết hợp với sự phân huỷ
của hemixenlulo, còn quá trình phân huỷ ở nhiệt độ cao là nhờ lignin. Để tăng
độ bền nhiệt của sợi ngời ta có thể tạo ra một lớp vỏ bảo vệ sợi hoặc có thể ghép
sợi với các monome.
- Hàm ẩm của sợi: Sợi tự nhiên có thể hút nớc do đó có chứa ẩm. Hàm ẩm
của sợi có thể thay đổi từ 5-10%. Điều này dẫn đến sự thay đổi kích thớc của
compozit và cũng ảnh hởng đến tính chất cơ học của compozit. Đối với quá trình
gia công compozit trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo thì hàm ẩm làm giảm khả năng gia
công và làm cho sản phẩm bị xốp. Xử lý sợi tự nhiên với hoá chất hoặc ghép
monome có thể làm giảm hàm ẩm của sợi.
- Phân huỷ sinh học và phân huỷ quang của sợi tự nhiên: Sợi tự nhiên bị
phân huỷ bởi sinh vật, điều này đợc nhận biết nhờ các polyme hydratcacbon ở

ữ7 cạnh). Trên ảnh SEM thấy sợi lanh không đồng nhất theo chiều dài, các sợi
dầy hơn ở gần gốc và mỏng hơn ở gần ngọn. Nếu tính trung bình, một sợi có
chiều dài là 33 mm và rộng là 19 àm. Kích thớc chiều ngang và chiều dọc có thể
nằm trong khoảng 5ữ76àm và 4ữ77mm.
Do trong các sợi thiên nhiên có các liên kết trong các cấu trúc xốp nên việc
xác định một khối lợng riêng chính xác cho nó là một việc phức tạp. Khi sợi lanh
ở dạng xốp là 10% thì khối lợng riêng là 1,54 g/cm
3
. Khi chúng ta đo theo thể
tích với etanol làm dung môi thì khối lợng riêng tìm đợc là 1,53 g/cm
3
.
Để có thể lấy sợi ngời ta phải xử lý tách bẹ, tách pectin, lignin và các xơ có
mạch ngắn vì các xơ này là thành phần hút ẩm và lignin gây ra sự dính kết các
mạch xơ với nhau làm giảm độ liên kết trong vật liệu compozit cốt dệt. Sau khi
làm sạch tạp chất (có hoặc không có xử lý hoá học) xơ đợc ngâm ép với nhựa
nhiệt rắn hoặc nhựa nhiệt dẻo bằng công nghệ đúc áp lực hoặc đúc chân không
tạo vật liệu cốt dệt theo mong muốn. Ngoài ra, với nhựa nhiệt rắn có thể sử dụng
phơng pháp lăn ép bằng tay để tạo những vật liệu có hình dáng đơn giản.
12
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
Bảng 2. Tính chất của một số loại sợi tự nhiênvà sợi tổng hợp
Loại sợi Khối lợng
riêng,
g/cm
3
Độ dãn dài,
%
Độ bền kéo,

Xenlulo, % 64,1 82,7 64,6 68,8 65,8
Hemi-xenlulo,% 16,7 5,5 12,0 13,1 12,0
Pectin, % 1,8 5,7 0,2 1,9 0,8
Lignin, % 2,0 5,7 11,8 0,6 9,9
Tan trong nớc,
%
3,9 1,0 1,1 5,5 1,2
Sáp, % 1,5 0,6 0,5 0,3 0,3
Hàm ẩm, % 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
Nh vậy, hàm lợng xenlulo trong lanh không thua kém nhiều so với các sợi
thực vật ở trên nên cũng có thể sử dụng nó để gia cờng cho vật liệu polyme
compozit.
* Xenlulo [7,14]:
14
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
Xenlulo đợc coi là một polysacarit tự nhiên, có cấu trúc mạch thẳng không
phân nhánh,có công thức phân tử là (C6H10O5)n . Các mắt xích cơ bản liên kết
với nhau qua liên kết 1,4- - glucozit.
Xenlulo là một polyme và có những tính chất riêng của nó. Trung bình
mỗi phân tử xenlulo có chứa 3000 mắt xích cơ bản,trong một số phân tử xenlulo
đặc biệt có thể chứa đến 26000 phân tử glucoza.
Đại phân tử xenlulo kỹ thuật có thể có cả mắt xích là các monosacarit
khác nh hecxoza, pentoza và axit uronic. Đặc điểm và thành phần của xenlulo
phụ thuộc vào điều kiện tổng hợp nó trong tự nhiên.
Xenlulo có cấu trúc gồm những phần tinh thể định hớng cao và những
phần vô định hình. Tính chất cơ lý của phần tinh thể cao hơn phần vô định hình.
Ranh giới giữa các phần này là không rõ ràng. Xenlulo có nguồn gốc khác nhau
thì tỷ lệ phần tinh thể và vô định hình là khác nhau. Sự hình thành liên kết hydro
hạn chế khả năng hoà tan của xenlulo. Xenlulo không tan trong nhiều dung môi

Polyme- K44
I.3.2.Nhựa epoxy - cacdanol [9]
I.3.2.1.Tổng hợp
* Nhựa epoxy:
Phổ biến nhất và quan trọng nhất là nhựa tạo thành từ sản phẩm phản ứng
của Bisphenol A và epiclohydrin.
Phản ứng tạo nhựa xảy ra qua 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Là giai đoạn kết hợp, phản ứng toả nhiệt, xảy ra nhanh ở
nhiệt độ 60 70
0
C.
CH
3
2 CH
2
- CH CH
2
+ OH C OH
Cl O CH
3

CH
3
CH
2
- CH CH
2
-O C OCH
2
- CH CH

O CH
3
O
Nhựa epoxy khi cha đóng rắn là loại nhựa nhiệt dẻo không màu hay có
màu vàng sáng. Tuỳ thuộc vào khối lợng phân tử mà nhựa epoxy có thể ở dạng
lỏng (M<450), đặc (M<800) và rắn (M>800).
Nhựa epoxy tan tốt trong các dung môi hữu cơ: xeton, axetat,
hydrocacbon clo hoá, dioxanNhựa epoxy không tan trong các dung môi
hydrocacbon mạch thẳng (white spirit, xăng).
Nhựa epoxy có thể phối trộn với các loại nhựa khác nh: phenol-
fomanđehyt, nitroxenlulo, polyeste, polysunfit
Nhựa epoxy có thể chuyển sang mạng lới không gian ba chiều khi sử dụng
các chất đóng rắn nóng nh anhydrit phtalic, anhydrit maleichay các chất đóng
rắn nguội nh polyamin mạch thẳng, polyamit
16
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
Nhựa epoxy sau khi đóng rắn có một loạt các tính chất quí nh bám dính
tốt với nhiều loại nền khác nhau, bền hoá học, đặc biệt với kiềm, độ bền cơ học
cao, cách điện tốt, ít co ngót và bền nhiệt đến 160-260
o
C.
Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động là epoxy và hydroxyl, có thể
tham gia vào nhiều loại phản ứng khác nhau. Nhóm epoxy rất dễ dàng phản ứng
với các tác nhân ái nhân.Với các tác nhân ái điện tử phản ứng xảy ra thuận lợi
khi có mặt xúc tác proton nh rợu, phenol, axitdo nhóm hydroxyl hoạt động
kém hơn nhóm epoxy nên phản ứng tiến hành phải có xúc tác hay ở nhiệt độ cao
(trừ phản ứng với nhóm xyanat).
* Cacdanol:
Cacdanol nhận đợc từ dầu vỏ hạt đào lộn hột. Cây đào lộn hột hay còn gọi

Polyme- K44oh
R'
ch
2
ch r ch ch
2

- -
-
+
-
O
O
R'
och
2
ch r ch ch
2

O
oh
- -
- -
I.3.2.2.Tính chất và ứng dụng
* Nhựa epoxy sau khi biến tính bằng cacdanol có nhiều tính chất tốt nh
khả năng bám dính cao,bền hoá, bền cơ học, bền nhiệt, đặc tính điện tốt
* Nhựa epoxy- cacdanol có nhiều ứng dụng quan trọng:

CH
2
OH
+ (n-1)CH
2
O + (n-1)H
2
O
n-2
Nhựa phenolic có nhiều tính chất cơ lý tốt nh: khối lợng riêng thấp, độ bền
nhiệt cao, độ chịu mài mòn cao, bền hoá và bền môi trờng. Bên cạnh đó, nó có
những hạn chế nh: độ bền va đập thấp, độ cứng cao, độ co ngót của sản phẩm
cao, nhất là sản phẩm có kích thớc lớn và hình dạng phức tạp nên trong công
nghiệp thờng sử dụng nhựa phenolic biến tính, biến tính dựa trên phản ứng của
nhựa với các hợp chất không no tự nhiên hoặc tổng hợp nh axit béo, cao su,
polyme tổng hợp.
Biến tính nhựa epoxy bằng phenolic (novolac) là một biện pháp có nhiều u
điểm nh: tạo cho vật liệu có nhiều tính chất tốt (bền hoá, bền nhiệt, bền kiềm,
màu đẹp, độ bền điện tốt) và thời gian đóng rắn ngắn
Biến tính bằng phenolic do tác dụng của nhóm hydroxyl và metylol trên
nhân phenol với nhóm epoxy và hydroxyl của nhựa epoxy ở 150-180
o
C. Để tăng
sự tơng hợp với nhựa epoxy thì trớc khi trộn hợp nhựa phenolic đợc butanol hoá.
Phản ứng tổng hợp epoxy- novolac nh sau:
OH OH
CH
2
+ CH
2

Polyme- K44
thờng đợc sử dụng để bảo vệ các lò lu hoá và các thiết bị của nhà máy chế biến
dầu mỏ.
Do tính đa chức của mình nên nhựa epoxy novolac khi đóng rắn bằng
các tác nhân đóng rắn thì các sản phẩm này có nhiều liên kết ngang, bền nhiệt,
bền hoá và bám dính hơn nhựa epoxy dian.
I.4.Các phơng pháp gia công vật liệu PC từ epoxy - novolac, epoxy
- cacdanol với sợi lanh
Trong đồ án này sử dụng các phơng pháp gia công vật liệu PC là lăn ép
bằng tay, chế tạo prepregs, ép nóng.
* Phơng pháp lăn ép bằng tay:
Trớc khi tạo hình bề mặt khuôn phải đợc phủ và làm nhẵn đồng đều để đạt
đợc độ nhẵn bóng cho sản phẩm. Phun một lớp chống dính lên bề mặt khuôn.
Sau khi chất chống dính khô hoàn toàn thì quét hay phun lên trên đó một lớp
gelcoat.
Quá trình tạo hình đợc thực hiện theo các bớc sau:
- Dùng chổi sơn phủ nhựa đã pha chất xúc tác lên bề mặt khuôn.
- Sợi gia cờng đợc sắp xếp trong khuôn. Sử dụng các loại gia cờng khác
nhau cho các phần khác nhau của kết cấu.
- Sau đó tẩm nhựa lên sợi gia cờng rồi lăn ép bằng con lăn để loại bỏ hết
không khí nằm trong sợi.
- Sử dụng kỹ thuật nh trên, tiếp tục bồi lên từng lớp ớt cho đến khi đạt
chiều dày sản phẩm cần thiết.
- Tiến hành tách sản phẩm khỏi khuôn sau một thời gian nhất định, thời
gian này cần thiết cho sản phẩm đóng rắn (thờng sau khoảng 10 giờ).
- Tiếp tục đóng rắn sau vài tuần trong không khí. Quá trình này có thể
tăng tốc bằng cách gia nhiệt.
Sau khi đóng rắn hoàn toàn kết thúc tạo hình.
Đây là phơng pháp đơn giản nhất để chế tạo vật liệu PC, yêu cầu tối thiểu
về máy móc thiết bị, do đó vốn đầu t ở mức thấp nhất.

C. Năng suất có thể đạt từ
15-30 sản phẩm/giờ. Tuy nhiên phải đầu lớn về nhà xởng, máy thuỷ lực và
khuôn.
chơng II: Các phơng pháp nghiên cứu
II.1.Các phơng pháp phân tích nguyên liệu đầu và sản phẩm
[9,10]
II.1.1.Phơng pháp phân tích hàm lợng phenol
Hàm lợng phenol đợc xác định theo phơng pháp Koppesa: dựa vào phản
ứng của phenol với brom tạo thành tribromphenol. Lợng brom d cho tác dụng với
KI để giải phóng iot tự do. Định phân iot tự do tạo thành, nhờ đó xác định đợc
hàm lợng phenol.
Quá trình thực nghiệm đợc tiến hành nh sau:
Cân 1g phenol (với độ chính xác 0,0001g) hoà tan trong nớc cất, cho vào
bình định mức 500 ml và cho thêm nớc cất đến ngấn bình. Lấy 10 ml cho vào
21
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
bình tam giác 250 ml có nút nhám, cho 25 ml dung dịch Bromit-Bromat 0,1N và
5 ml axit HCl đậm đặc (d = 1,19 g/cm
3
). Đậy nút, lắc đều, giữ ở nhiệt độ phòng
khoảng 15 phút. Sau đó, cho thêm 10 ml dung dịch KI 10%, để yên vài phút.
Chuẩn lợng iot tách ra bằng dung dịch Na
2
S
2
O
3
0,1N, với hồ tinh bột 1% làm
chất chỉ thị. Chuẩn tơng tự với mẫu kiểm tra.

II.1.2.Phơng pháp phân tích hàm lợng fomandehyt
Nguyên tắc của phơng pháp là dựa trên phản ứng của fomandehyt với
hydroxylamin hydroclorua NH
2
OH.HCl tạo thành HCl.
Dùng bình tam giác 250 ml chứa 20 ml rợu, cho vào đó 1 ml dung dịch
nghiên cứu, 3 giọt chất chỉ thị và tiến hành trung hoà dung dịch đến trung tính.
Thêm vào 14 ml dung dịch hydroxylamin hydroclorua 10% trong nớc, lắc đều,
để yên 15 phút ở 30
0
C. Định phân bằng dung dịch NaOH 0,5 N với chỉ thị
bromphenol xanh.
Hàm lợng fomandehyt tính theo công thức:
%CH
2
O =
g
Nba 003,3.).(
Trong đó:
a: Thể tích dung dịch NaOH 0,5 N dùng định phân mẫu nghiên cứu, ml.
b: Thể tích dung dịch NaOH 0,5 N dùng định phân mẫu kiểm tra, ml.
N: Nồng độ thực của dung dịch NaOH.
g: Khối lợng mẫu, g.
II.1.3.Phơng pháp phân tích hàm lợng nhóm epoxy
Phơng pháp này tiến hành dựa vào phản ứng của nhóm epoxy với HCl, và
tác dụng của ion Hg
2+
trong Hg(NO
3
)

Cho vào ống lờng có nút nhám 100 ml dioxan, dùng pipet 2 ml lấy 1,6
1,8 ml axit HCl 37% và cho vào dioxan. Đậy kín ống lờng rồi lắc mạnh cho đến
khi HCl tan hoàn toàn vào dioxan.
3.Xác định hệ số K (hệ số hiệu chỉnh của dung dịch Hg(NO
3
)
2
0,1N
Xác định hệ số K bằng dung dịch NaCl 0,1N pha từ ống chuẩn. Dùng pipet
hút 10 ml dung dịch NaCl 0,1N cho vào bình tam giác nhám và chuẩn bằng dung
dịch Hg(NO
3
)
2
0,1N có chất chỉ thị là dung dịch diphenylcacbazon. Quá trình
chuẩn kết thúc khi mầu dung dịch chuyển từ da cam sang tím.
4. Xác định hàm lợng nhóm epoxy
Dùng cân phân tích có độ chính xác 0,1 mg cân vào 3 bình tam giác dung
tích 100 ml mỗi bình 0,1 0,2 g nhựa epoxy. Dùng pipet cho vào mỗi bình 10
ml dung dịch HCl trong dioxan, đậy kín, lắc đều cho tan hết nhựa, để yên ở nhiệt
độ phòng trong 2 giờ. Chuẩn HCl d bằng dung dịch Hg(NO
3
)
2
0,1N có mặt chất
chỉ thị diphenylcacbazon. Kết thúc quá trình định phân khi mầu dung dịch
chuyển từ tím sang hồng nhạt. Quá trình đợc thực hiện tơng tự với mẫu trống.
Hàm lợng nhóm epoxy đợc tính theo công thức:
E=
(%)100

2
0,1N.
23
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
II.1.4.Phơng pháp xác định hàm lợng phenol tự do trong nhựa novolac
Cân khoảng 4-5 g nhựa (chính xác đến 0,0001g) cho vào bình cầu dung
tích 500 ml, cho vào 20 25 ml rợu etylic để hoà tan, thêm vào 40 50 ml n-
ớc cất để tạo dung dịch nhũ tơng. Chng cất bằng hơi nớc bão hoà cho đến khi n-
ớc chng ra không còn phenol (kiểm tra bằng cách lấy 2 3 giọt nớc brôm theo
thành ống nghiệm. Nếu hỗn hợp không còn bị vẩn đục thì kết thúc quá trình ch-
ng cất).
Cho sản phẩm chng cất vào bình định mức 1000 ml, thêm nớc cất đến ngấn
bình và lắc đều. Tiến hành định phân giống nh ở phần II.2.1.
Hàm lợng phenol tự do đợc tính theo công thức:
x =
(%)100
.25
1000 001568,0).(
21
g
Kvv
Trong đó:
v
1
: Thể tích dung dịch Na
2
S
2
O

Trong đó: a- Khối lợng mẫu sau khi trích ly, g.
b- Khối lợng mẫu và giấy lọc trớc khi trích ly, g.
c- Khối lợng giấy lọc, g.
24
Đồ án tốt nghiệp Bùi Thị Oanh
Polyme- K44
II.2.Các phơng pháp phân tích các tính chất cơ lý của vật liệu PC
[9,10]
II.2.1.Phơng pháp xác định độ bền uốn
Độ bền uốn đợc xác định theo tiêu chuẩn ISO 178 1993 (E) trên máy
INSTRON 100 KN (Mỹ).
Tốc độ đo: 2 mm/phút.
Kích thớc mẫu: 100ì15ì4 mm.
Độ bền uốn đợc tính theo công thức sau:

u
=
)(
2
3
2
MPa
bh
FL
Trong đó: F: Lực tác dụng lên mẫu, N.
L: Khoảng cách giữa hai gối đỡ, mm.
b: Chiều rộng của mẫu, mm.
h: Chiều dày của mẫu, mm.
II.2.2.Phơng pháp xác định độ bền kéo
Độ bền kéo đợc xác định theo tiêu chuẩn ISO 527 1 trên máy INSTRON