LỜI CẢM TẠ
Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, nhờ sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô trong Khoa Công Nghệ đã giúp em có đủ điều kiện để hoàn thành đề tài của
mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy, truyền đạt những kiến
thức chuyên môn bổ ích và luôn tạo điều kiện học tập cho em trong suốt quá trình
học tập nói chung và luận văn tốt nghiệp nói riêng.
Em xin cảm ơn đến thầy Trương Chí Thành đã tận tình hướng dẫn và truyền
đạt những kiến thức và kinh nghiệm cuộc sống cho em trong thời gian thực hiện đề
tài.
Xin chân thành cảm ơn đến thầy Lê Đức Duy, thầy Nguyễn Việt Bách, chị Lê
Anh Phương đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ trang thiết bị cho em trong suốt thời
gian thực hiện đề tài.
Con xin cảm ơn gia đình đã luôn bên con và nâng đỡ, động viên con trong suốt
quá trình học tập, tạo mọi điều kiện thuận lợi về vật chất và tinh thần cho con trong
suốt quá trình học tập tại trường.
Xin cảm ơn những người bạn Công nghệ hóa K30 đã luôn bên cạnh động viên
và nhiệt tình giúp đỡ tôi vượt qua mọi trở ngại trong cuộc sống và học tập tại
trường.

Nguyễn Phước Duy

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
……000……


……000……
Chương 4: Thực Nghiệm 20
4.1. Chuẩn bị vật liệu cốt 20
4.1.1. Cốt xơ dừa đẳng phương 20
4.1.2. Cốt sợi thảm xơ dừa 20
4.1.3. Cốt tấm mat xơ dừa 21
4.2. Gia công vật liệu composite 24
4.2.1. Phương pháp đúc chuyển nhựa RTM (Resin Transfer Moulding)
26
4.2.1.1. Giới thiệu 26
4.2.1.2. Gia công composite bằng phương pháp RTM tại Khoa Công Nghệ
27
4.2.2. Công nghệ đắp tay ( Hand Lay Up) 31
4.2.2.1. Giới thiệu 31
4.2.2.2. Gia công composite bằng phương pháp đắp tay 31
4.3. Kiểm tra cơ tính composite 33
4.3.1. Thí nghiệm kéo 33
4.3.2. Thí nghiệm uốn 34
Chương 5: Kết Quả Và Bàn Luận 36
5.1. Kết quả thí nghiệm 36
5.1.1. Ảnh hưởng của việc tách sợi đến cơ tính của vật liệu composite 36
5.1.1.1. Mođun đàn hồi 36
5.1.1.2. Độ bền kéo 37
5.1.1.3. Độ bền uốn ngang 39
5.1.1.4. Độ bền va đập 40
5.1.2. Ảnh hưởng của các dạng sợi khác nhau 41
5.1.2.1. Module đàn hồi 41
5.1.2.2. Độ bền kéo 43
5.1.2.3. Độ bền uốn ngang 44
5.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ sợi xơ dừa đối với cơ tính vật liệu composite cốt sợi
thủy tinh 45

Hình 4.12 Máy kéo nén Zwick thực hiện thí nghiệm kéo và thí nghiệm uốn 3 điểm
35
Hình 5.1 Đồ thị so sánh mođun kéo giữa composite được gia cường bằng
sợi tách bằng máy và tách bằng tay 37
Hình 5.2 Đồ thị so sánh độ bền kéo giữa composite được gia cường
bằng sợi tách bằng máy và bằng tay 38
Hình 5.3 Đồ thị so sánh độ bền uốn giữacomposite được gia cường bằng sợi xơ dừa
tách bằng máy và bằng tay 39
Hình 5.4 Đồ thị so sánh độ bền va đập giữa vật liệu composite được gia cường
bằng sợi xơ dừa không xử lý và có xử lý 40
Hình 5.5 Đồ thị so sánh mođun đàn hồi của composite được gia cường
bằng các dạng preform khác nhau 42
Hình 5.6 Đồ thị so sánh độ bền kéo của composite được gia cường
bằng các dạng preform khác nhau 43
Hình 5.7 Đồ thị so sánh độ bền uốn của composite được gia cường
bằng các dạng preform khác nhau 44
Hình 5.8 Mođun đàn hồi và độ bền kéo của vật liệu composite theo phần trăm sợi
thủy tinh 46
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Các đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no 4
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của sợi xơ dừa 7
Bảng 2.3 Cơ tính của một số sợi tự nhiên so với các loại sợi gia cường thông
thường 7
Bảng 4.1 Bảng ưu-nhược điểm của các phương pháp gia công composite thông
dụng 25
Bảng 4.2 Các thông số kỹ thuật của thiết bị RTM tại Khoa Công Nghệ 28
Bảng 4.3 Bảng tóm tắt thông số thí nghiệm kéo theo tiêu chuẩn ASTM D3039/D
3039M 34
Bảng 4.4 Bảng tóm tắt thông số thí nghiệm 3 điểm uốn theo tiêu chuẩn ASTM
D790M/84 35

pháp công nghệ, thuận lợi cho quá trình sản xuất [14].
Thời đại ngày nay với sự ra đời của hàng loạt các sản phẩm kỹ thuật công nghệ
đã làm cho đời sống con người ngày càng được nâng cao. Song cùng với quá trình
phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp
trong những thập niên gần đây, đã làm phát sinh nhiều vấn đề nguy cơ và thách thức
to lớn, trong đó có vấn nạn ô nhiễm môi trường.
Ngày nay, nhu cầu về vật liệu cung cấp cho các ngành công nghiệp như hàng
hải, ô tô, hàng không,…đang ngày càng lớn mạnh. Do đó, một phần lớn vật liệu
composite được sản xuất để đáp ứng nhu cầu này. Mặc dù việc xử lý các nguồn phế
thải vật liệu composite đã được chú trọng rất nhiều nhưng chưa có biện pháp thiết
thực để xử lý chúng. Bên cạnh đó, phương pháp phổ biến chế tạo các vật liệu
composite hiện nay là phương pháp đắp tay (hand-lay up). Đây là phương pháp gia
công khuôn hở nên lượng dung môi dễ tỏa vào môi trường và người lao động phải
thường xuyên tiếp xúc với nhiều loại dung môi độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe
người công nhân.
Vật liệu composite hiện nay chủ yếu thường sử dụng các nguồn nguyên liệu
như sợi và nhựa tổng hợp. Việc sử dụng chúng ảnh hưởng đến môi trường do chúng
không thể tái chế được. Ngoài ra, việc gia công khuôn hở đang dần được thay thế
bằng gia công khuôn kín vì chúng hạn chế ô nhiễm môi trường và tiết kiệm được
nguyên vật liệu. Chính vì thế, vấn đề đặt ra trong xu thế hiện nay là sử dụng những
loại vật liệu mang tính thân thiện với môi trường và các phương pháp gia công đảm
bảo an toàn cho người lao động.
Nhằm hướng tới mục đích như trên, đề tài này đã được thực hiện để khảo sát
những mục tiêu sau :
- Ảnh hưởng của việc tách sợi đến độ bền composite.
- Ảnh hưởng của các dạng, cấu trúc preform đến độ bền composite.
- Tìm phương pháp để gia công tấm mat sợi xơ dừa.
- Khả năng thay thế sợi xơ dừa đối với sợi thủy tinh.
CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

rắn, dễ hòa tan trong những dung môi khác nhau.
Vật liệu nền trên cơ sở nhựa polyester có thể đóng rắn ở nhiệt độ phòng,
cũng như ở nhiệt độ cao.
2.1.1.2. Đặc tính của nhựa polyester không no:
Nhựa polyester được sử dụng từ lâu để chế tạo vật liệu composite. Dựa theo
mô đun đàn hồi, người ta phân loại polyester thành nhựa mềm, nhựa cứng vừa phải
và nhựa cứng. Loại nhựa cứng hay được sử dụng để chế tạo vật liệu composite.[5]
Chúng ta có thể liệt kê một số cơ tính chính của loại nhựa cứng đã đóng rắn qua
bảng 2.1 sau:
Bảng 2.1 Các đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no (Nguồn [4])
Khối lượng riêng 1200 kg/m
3
Mô đun đàn hồi kéo 2.8 – 3.5 Gpa
Mô đun đàn hồi uốn 3 – 4 Gpa
Ứng suất phá hủy kéo 50 – 80 Mpa
Ứng suất phá hủy uốn 90 – 130 Mpa
Biến dạng phá hủy kéo 2 – 5%
Biến dạng phá hủy uốn 7 – 9%
Độ bền nén 90 – 200 Mpa
Độ bền cắt 10 – 20 Mpa
Nhiệt độ uốn cong dưới tải trọng (1.8 Mpa) 60 – 100
0
C
Chất lượng đúc Rất tốt
Khả năng gia công cơ khí Tốt
Tính quang học Trong suốt
Tính chống cháy Khá
Bị ảnh hưởng bởi tia mặt trời Tia màu vàng
Để đóng rắn nhựa polyester không no ở nhiệt độ phòng cũng như ở nhiệt độ
cao thường sử dụng các chất xúc tác cần thiết và các chất khơi mào quá trình phân

xơ ngắn. Phần xơ xoắn chủ yếu dùng tẩm cao su để nhồi nệm.[11]
Hình 2.2 Sợi xơ dừa thô và sợi nhồi nệm (Nguồn [13], [14])
2.1.2.2. Một số đặc tính của sợi xơ dừa:
Theo APCC, xơ dừa là một loại sợi tự nhiên tuyệt vời có đặc tính chắc, bền
và có thể bị phân hủy bởi vi khuẩn. Bảng 2.2 và 2.3 trình bày thành phần hóa học
chủ yếu và cơ tính của sợi xơ dừa so sánh với các loại sợi khác.
3
2
1
4
4- cơm dừa;
3- gáo dừa;
2- chỉ xơ và mụn dừa;
1- vỏ ngoài;
a/ Sợi thô (bristle coir fiber) b/ Sợi nhồi nệm (mattress coir fiber)
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của sợi xơ dừa (Nguồn [9])
Lignin 45.84%
Cellulose 43.44%
Hemicellulose 0.25%
Pectin và những hợp chất liên quan 0.3%
Độ hòa tan trong nước 5.25%
Tro 2.22%
Bảng 2.3 Cơ tính của một số sợi tự nhiên so với các loại
sợi gia cường thông thường (Nguồn [10])
Sợi
Khối lượng
riêng (g/cm
3
)
Độ dãn dài

Đối với phương pháp này mức độ cơ khí hóa ở đây rất thấp. Đồng thời
phương pháp này đòi hỏi nhiều nhân công và những quá trình phân hủy bằng vi
khuẩn như ngâm, rửa,….vì khi ngâm chúng trong nước các nhu mô sẽ bị phân hủy.

Hình 2.3 Quy trình tách chỉ xơ dừa thủ công cổ truyền
Dừa được hái xuống khi sắp chín ( khoảng 10 tháng tuổi) và được bóc vỏ
ngay theo cách thông thường. Vỏ được đem ngâm trong trong những đầm phá ven
biển hoặc ở những vùng châu thổ im ắng nhưng ảnh hưởng của thủy triều nên nước
được thay luôn. Sự lưu thông với biển là cốt yếu, vì nước có độ mặn ẽ làm cho sợi
tốt hơn và sáng màu ra. Ta cũng có thể ngâm vỏ dừa trong các ao tù, tuy nhiên chất
lượng sợi thấp và có màu xỉn. Người ta rút ngắn nhiều thời gian bằng cách đập vỏ
dừa trước khi đem ngâm.
Khi vỏ dừa đã đủ mềm thì vớt lên, rửa và ép để khử hết bùn và mùi thối.
Sau khi đã gỡ tầng cutin dai ở ngoài thì xếp xơ sợi còn lại trên một tấm gỗ rắn và
dùng gậy đập để tách các nhu mô. Sau khi đã đập cho mềm ra, lại rửa sạch rồi đem
phơi khô.
Thu hái quả Bóc vỏ Ngâm vỏ
Rửa ép, gỡ bỏ lớp
vỏ láng bên ngoài
Đập để loại bỏ
mụn lần 1
RửaPhơi khô
Đập để loại bỏ
mụn lần 2
Chải sợi
Kéo sợi
Xơ khô rồi lại đem đập lần nữa rồi đưa vào một dụng cụ chải, có một số
lưỡi dao răng cưa gắn vào một cái trục quay thao tác bằng tay, đặt trong một cái
thùng, dụng cụ này sẽ chải sạch những nhu mô cuối cùng.
* Phương pháp tách bằng máy cho sợi thẳng

thiết bị tách. Hiện nay phương pháp cải tiến này ngày càng được sử dụng phổ biến
vì năng suất hoạt động cao mà lại tiết kiệm nhân công. Bình quân mỗi ngày một máy
tước sản xuất được từ 4-6 tấn chỉ xơ dừa thành phẩm và chỉ cần 4 lao động. Ta có
thể tóm tắt quy trình sản xuất sợi rối theo sơ đồ như sau:
Vỏ dừa Thiết bị tách sợi rối
Mụn dừa
Sợi rối Đem phơi
Đóng thành kiện
Hình 2.6 Quy trình tách sợi rối bằng máy hiện nay
Trước tiên vỏ dừa được chuyển từ các phương tiện ghe tàu hoặc được chất
đống từ trước đó đến máy tước sợi rối. Vỏ dừa sẽ được cho lần lượt vào máy tách
sợi. Sợi xơ dừa rối và mụn dừa được tách ra theo hai đường khác nhau. Mụn dừa sẽ
được đóng gói để chuyển sang các vùng trồng cây kiểng. Sợi xơ dừa rối sẽ được
đem phơi khô và sau đó đóng thành kiện, mỗi kiện nặng khoảng 50 kg.

Hình 2.7 Thiết bị tách sợi xơ dừa rối
2.2. Chất đóng rắn Benzoyl peroxide (BPO)
2.2.1. Giới thiệu:
Khi chế tạo sản phẩm composite, tức là chúng ta mong muốn nhựa lỏng liên
kết với sợi và đóng rắn trong khuôn để tạo sản phẩm. Nhưng vì trong nhựa lỏng có
Động cơ điện
Trục quay của động cơ
Mụn dừa
Sợi rối
Nắp của thiết bị tách
chất hãm (inhibitor) nên ở nhiêt độ thường thì nhiệt không đủ mức để phản ứng kết
nối ngang xảy ra, do đó nó không thể đóng rắn được. Vì vậy, phải nhờ đến chất xúc
tác (catalyst) [1].
Chất xúc tác là hợp chất hóa học được hòa vào nhựa chưa no với tỷ lệ phù
hợp để kích hoạt (khởi xướng) phản ứng kết nối ngang xảy ra một cách nhanh chóng

chế xảy ra theo hiệu ứng dây chuyền với tốc độ lan truyền sự tạo gốc tự do rất
nhanh. Khi hòa BPO vào nhựa thì nó tác dụng ngay với chất xúc tiến để tạo ra gốc
tự do ban đầu. Gốc tự do này lại phản ứng kết nối ngang với các nhóm chưa bão hòa
trong styren và trong bản thân polyester để tạo ra các gốc tự do mới. Gốc tự do mới
này lại tiếp tục phản ứng tạo ra gốc tự do mới khác….Cứ như vậy, phản ứng dây
chuyền này làm cho các chuỗi polyester ngày càng nhiều hơn, dài hơn, khiến cho
nhựa động giảm dần, quánh dần đến mức không chuyển động được nữa: đó là thời
điểm đông đặc. Nhưng lúc này vẫn còn nhiều nhóm chưa bão hòa và chưa bị phản
ứng. Cho đến khi các gốc tự do không thể kết nối ngang được nữa, vì các chuỗi trở
nên dày đặc: đó là thời điểm đóng rắn, nhưng chưa hoàn toàn. Do có nhiệt lượng
tiếp tục sinh ra trong phản ứng, như cấp thêm nguồn lực đẩy các gốc tự do xuyên
ngang đến các nhóm chưa bão hòa còn lại để phản ứng với chúng. Lúc này phản ứng
kết nối ngang mới thực sự kết thúc toàn phần: nghĩa là nhựa đóng rắn hoàn toàn [1].
Cơ chế đóng rắn của BPO ta có thể tóm tắt thành hai quá trình sau đây:
* Quá trình khơi mào (Initiation)
Ban đầu quá trình khơi mào sinh ra các gốc tự do. Trong trường hợp này,
liên kết yếu –O-O- của chất khơi mào (BPO) bị tách ra tạo nên hai gốc tự do
benzoyloxy. Sau đó mỗi gốc tự do benzoyloxy tác kích vào liên kết đôi của phân tử
polyester [].
PhC
O
OOC
O
Ph

R-CH=CH-R
O
PhC-O-CH-CH
-
-
R
R
O
PhC-O-CH-CH
-
-
R
.
R
-CH-CH
R
R
.
R-CH=CH-R
O
PhC-O-CH-CH
-
-
R
R
-CH-CH
R
R
-CH-CH
R R

sau: cơ tính phải cao, tỷ trọng nhỏ, tương thích với nhựa, dễ sử dụng khi chế tạo, giá
thành hạ…Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, vật liệu gia cường có thể là các nguồn
khác nhau như sợi thực vật, khoáng chất, tổng hợp…Tuy nhiên, vật liệu gia cường
hay được sử dụng nhất dưới dạng sợi hoặc dạng đã qua chế biến thành các dạng
perform [5].
Trên thị trường, các chất tăng cường thường được thể hiện dưới dạng [5]:
- Dạng dài ( sợi, mớ…)
- Dạng vải ( vải bình thường, mat…)
- Dạng nhiều phương (bện, tết, dệt phức tạp…)
Hiện nay, tùy theo yêu cầu sử dụng mà chúng có những hình dạng khác
nhau như sợi đồng phương, thảm xơ dừa, tết bím, đan lưới,…Sau đây giới thiệu về
một số preform sẵn có từ các sản phẩm thủ công làm bằng xơ dừa.
b. Dạng lưới khíta. Dạng thảm
d. Tấm matc. Dạng lưới thưa
Hình 2.8 Các loại thảm và lưới từ xơ dừa
Do được sản xuất cho những mục đích khác nhau nên đa số không thể ứng
dụng trực tiếp cho công nghệ vật liệu composite bởi một số lý do:
- Chúng có bề dày lớn nên khả năng thấm nhựa là rất khó.
- Chúng khó dùng để gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp do
khó theo hình dạng khuôn.
Trong khuôn khổ đề tài này, nguồn nguyên liệu mà ta sử dụng là sợi xơ dừa
thẳng được tách bằng máy để tạo nên vật liệu composite sợi đồng phương và sợi rối
cũng được tách bằng máy để tạo nên các tấm mat xơ dừa gia cường cho vật liệu
composite.
2.3.2. Tấm mat từ xơ dừa:
Để khắc phục các yếu điểm trên một loại cốt mới đã được nghĩ đến để thay
thế cho những vật liệu cốt vừa dày vừa khó sử dụng, đó là các tấm mát xơ dừa. Với
ưu điểm mỏng nên khả năng thấm nhựa tốt, dễ theo các hình dạng khuôn phức tạp,
dễ sử dụng, được sử dụng phổ biến trong công nghệ vật liệu composite . Đồng thời
phương pháp để tạo nên tấm mat xơ dừa cũng đơn giản hơn các dạng preform khác.