i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả được
trình bày trong luận án này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Hà Nội, 2014
Tác giả
Phạm Thị Lánh
Tác giả
Phạm Thị Lánh

iii
MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
vii
Danh mục các bảng
ix
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
x
MỞ ĐẦU
1
1. TỔNG QUAN
3
1.1. Nhựa epoxy
3
1.1.1. Tổng hợp và các đặc trưng của nhựa epoxy
3
1.1.2. Đóng rắn nhựa epoxy
5
1.1.2.1. Chất đóng rắn cộng hợp
5
1.1.2.2. Chất đóng rắn trùng hợp
8
1.1.3. Các phương pháp nâng cao tính chất cơ học của nhựa epoxy
8


iv
2.1. Nguyên liệu
39
2.2 Phƣơng pháp chế tạo và khảo sát nguyên liệu đầu cho VLPC
39
2.2.1. Phương pháp chế tạo và xác định tính chất vi sợi
39
2.2.1.1. Quy trình làm sạch BC bằng phương pháp xử lý kiềm
39
2.2.1.2. Quy trình thay thế nước trong BC bằng etanol
39
2.2.1.3. Phương pháp xác định hàm lượng tinh thể xenlulo trong BC
40
2.2.1.4. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA)
40
2.2.1.5. Phương pháp xác định hình thái cấu trúc sợi
40
2.2.2. Phân tán BC vào epoxy và xác định tính chất nhựa nền
40
2.2.2.1 Các phương pháp phân tán BC vào nhựa nền
40
2.2.2.2. Các phương pháp xác định tính chất nhựa nền
41
2.3. Phƣơng pháp chế tạo và xác định tính chất của vật liệu compozit
43
2.3.1. Các phương pháp chế tạo vật liệu compozit
43
2.3.1.1. Vật liệu compozit sử dụng chất đóng rắn bằng
diaminodiphenylsunfon (DDS)

b. Phương pháp nghiền hành tinh
51
c. Phương pháp khuấy có hỗ trợ siêu âm
52
3.1.2. Khảo sát quá trình đóng rắn nhựa nền epoxy/BC
54
3.1.2.1. Chất đóng rắn MHHPA
54
a. Ảnh hưởng của hàm lượng MHHPA đến quá trình đóng rắn
55
b. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng đóng rắn
57
c. Ảnh hưởng của hàm lượng metylimidazol (NMI) đến quá trình đóng rắn
59
d. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol đến quá trình đóng rắn
60
e. Ảnh hưởng của hàm lượng BC đến quá trình đóng rắn
61
3.1.2.2. Chất đóng rắn DDS
63
a. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến quá trình đóng rắn
63
b. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác đến quá trình đóng rắn
64
c. Ảnh hưởng của hàm lượng DDS đến quá trình đóng rắn
65
d. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đóng rắn
66
e. Ảnh hưởng của BC đến quá trình đóng rắn
67

của VLPC
3.2.1.2. Ảnh hưởng của BC đến tính chất cơ học của VLPC
83
3.2.1.3. Ảnh hưởng của BC đến độ bền dai phá hủy của VLPC
85
3.2.1.4. Ảnh hưởng của BC đến độ bền mỏi động của VLPC
92
3.2.2. VLPC từ nhựa epoxy/BC gia cường sợi thủy tinh đóng rắn bằng DDS
94
3.2.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ sợi thủy tinh/nhựa epoxy đến tính chất cơ học
của VLPC
95
3.2.2.2. Ảnh hưởng của BC đến tính chất cơ học của VLPC
96
3.2.2.3. Ảnh hưởng của BC đến độ bền dai phá hủy của VLPC
97
3.2.2.4. Ảnh hưởng của BC đến độ bền mỏi động của VLPC
102
4. KẾT LUẬN
105
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
107
TÀI LIỆU THAM KHẢO
108
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT


DMA
Dynamic mechanical analysis - Phương pháp phân tích cơ nhiệt động học
DOP
Dioctylphtalat
DP
Degree of polymerization - Mức độ polyme hoá
DSC
Differential scanning calorimetry - Phân tích nhiệt vi sai
DTA
Differential thermal analysis - Vi phân tổn hao khối lượng do phân hủy nhiệt
theo thời gian
FESEM
Field emission scanning electron microscope - Hiển vi điện tử phát xạ trường
FTIR
Fourier transform infrared spectroscopy - Phổ hồng ngoại biến đổi Furie
G
IC

Năng lượng cần thiết cho quá trình phá hủy do tách lớp (Độ bền dai phá hủy)
IFSS
Interfacial shear strength - Độ bền bám dính sợi - nhựa
IR
Infrared spectroscopy - Phổ hồng ngoại
K
IC

Hệ số tập trung ứng suất tới hạn
MBT
Modified beam theory method - Phương pháp tính hệ số tập trung ứng suất tới
hạn MBT

Nhựa polylactic axit
PP
Nhựa polypropylen
PU
Polyuretan
PVOH
Polyvinylancol
RI
Refractive index - Chỉ số khúc xạ
SEM
Scanning electron microscope - Kính (ảnh) hiển vi điện tử quét
SENB
Phương pháp đo uốn 3 điểm có khía (Single edge notched bending - SENB)
TETA
Trietylentetraamin
Tg
Nhiệt độ hóa thủy tinh
TGA
Thermogravimetric analysis - Phân tích nhiệt khối lượng
Tm
Nhiệt độ chảy mềm
TPS
Thermoplastic starch - Tinh bột nhiệt dẻo
VLPC
Vật liệu polyme compozit
XRD
X-Ray diffraction - Phương pháp nhiễu xạ tia X

ix
DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 1.4
Dai hóa nhựa epoxy bằng cao su theo cơ chế Shear-Yielding/Banding
Hình 1.5
Cơ chế nứt bản lề
Hình 1.6
Phổ DMA của polyme
Hình 1.7
Ảnh chụp vi khuẩn Acetobacter Xylinum
Hình 1.8
Quá trình tiết dịch tế bào vi khuẩn
Hình 1.9
Ảnh chụp sợi xenlulo
Hình 1.10
Ảnh chụp sự hình thành sợi
Hình 1.11
Lớp xenlulo cùng với màng nhầy
Hình 1.12
Sợi xenlulo tách ra khỏi màng nhầy
Hình 1.13
Sợi xenlulo (dạng xoắn)
Hình 1.14
Ảnh chụp màng xenlulo
Hình 1.15
Xenlulo hình thành do vi khuẩn (a) và xenlulo thực vật (b)
Hình 1.16
Ảnh SEM của màng BC không xử lý (a) và màng BC đã axetyl hóa (b)
Hình 1.17
Đường cong ứng suất biến dạng
Hình 1.18
Đồ thị ứng suất - biến dạng của compozit với hàm lượng 10% PVA và các

Hình 3.9
Ảnh SEM nhựa epoxy/BC với thời gian khuấy siêu âm khác nhau
Hình 3.10
Ảnh quang học màng epoxy/0,2% BC phân tán bằng phương pháp khuấy
thường (a), khuấy có hỗ trợ siêu âm (b)
Hình 3.11
Ảnh FESEM nhựa epoxy/BC phân tán bằng phương pháp nghiền hành tinh
15 giờ (a,b) và khuấy có hỗ trợ siêu âm 60 phút (c,d)
Hình 3.12
Ảnh hưởng của hàm lượng MHHPA đến mức độ đóng rắn nhựa epoxy
Hình 3.13
Ảnh hưởng của hàm lượng MHHPA đến vận tốc phản ứng đóng rắn nhựa
epoxy
Hình 3.14
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ đóng rắn nhựa epoxy
Hình 3.15
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng đóng rắn nhựa epoxy
Hình 3.16
Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác NMI đến mức độ đóng rắn
Hình 3.17
Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác NMI đến vận tốc phản ứng đóng rắn nhựa
epoxy
Hình 3.19
Ảnh hưởng của hàm lượng polyol đến mức độ đóng rắn nhựa epoxy
Hình 3.18
Ảnh hưởng của hàm lượng polyol đến vận tốc phản ứng đóng rắn nhựa
epoxy
Hình 3.20
Ảnh hưởng của hàm lượng BC đến vận tốc đóng rắn nhựa epoxy với
Hình 3.21

ic
với độ phóng
đại 1000 và 5000 lần ở các vị trí khác nhau
Hình 3.32
Ảnh SEM bề mặt phá hủy vật liệu sau thử nghiệm xác định K
ic
với độ phóng
đại 1000 và 5000 lần ở các vị trí khác nhau
Hình 3.33
Ảnh hưởng của phương pháp phân tán đến hệ số K
IC

Hình 3.34
Ảnh hưởng của thời gian khuấy có hỗ trợ siêu âm đến hệ số Kic
Hình 3.35
Ảnh hưởng của hàm lượng GS đến hệ số K
IC

Hình 3.36
Ảnh SEM bề mặt phá hủy của vật liệu sau thử nghiệm xác định K
IC
ở vị trí
khởi đầu vết nứt của nhựa epoxy 0,3% BC có GS (a,b,c,d) và khởi đầu vết
nứt của nhựa epoxy 0,3% BC không có GS (e,f,g,h)
Hình 3.37
Ảnh SEM bề mặt phá hủy của vật liệu sau thử nghiệm xác định K
IC
ở vị trí
phát triển vết nứt của nhựa epoxy 0,3% BC có GS (a,b,c,d) và phát triển vết
nứt của nhựa epoxy 0,3% BC không có GS (e,f,g,h)

Đồ thị quá trình phát triển vết nứt của vật liệu epoxycompozit gia cường sợi
thủy tinh có mặt BC đóng rắn bằng MHHPA
Hình 3.50
Ảnh SEM bề mặt tách lớp VLPC epoxy/sợi thủy tinh đóng rắn bằng
MHHPA không có BC (a) và có 0,3% BC (b) ở độ phóng đại 200 lần sau
thử nghiệm xác định độ bền dai phá hủy
Hình 3.51
Ảnh hưởng của hàm lượng BC đến độ bền mỏi thử kéo vật liệu epoxy
compozit cốt sợi thủy tinh đóng rắn bằng MHHPA
Hình 3.53
Ảnh hưởng của lực đặt vào đến độ bền mỏi thử kéo vật liệu epoxycompozit
cốt sợi thủy tinh đóng rắn bằng MHHPA
Hình 3.54
Ảnh SEM bề mặt thử mỏi của vật liệu compozit đóng rắn bằng MHHPA
Hình 3.55
Ảnh hưởng của tỷ lệ vải/nhựa đến tính chất kéo của VLPC đóng rắn bằng
DDS
Hình 3.56
Ảnh hưởng của tỷ lệ vải/nhựa đến tính chất uốn của VLPC đóng rắn bằng
DDS
Hình 3.57
Ảnh hưởng của hàm lượng BC đến tính chất kéo của VLPC đóng rắn bằng
DDS

xiv
Hình 3.58
Ảnh hưởng của hàm lượng BC đến tính chất uốn của VLPC đóng rắn bằng
DDS
Hình 3.59
Đồ thị lực - độ dịch chuyển vết nứt của vật liệu epoxycompozit gia cường