BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ QUỐC VIỆT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA
ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE
VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN
S

K

C

0

0

3

9

5

9

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204


COMPOSITE VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204
Hướng dẫn khoa học:
PGS .TS Lê Hiếu Giang

Tp. Hồ Chí Minh , tháng 4 năm 2013


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ và tên: Lê Quốc Việt

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 26 - 04 - 1984

Nơi sinh: Long An

Quê quán: Đức Huệ – Long An

Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: Ấp Chánh – xã Bình Hòa Bắc – huyện Đức Huệ –Tỉnh Long An
Điện thoại: 0986029772
Email:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính qui



– Long An

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201…
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, tôi được sự hướng dẫn tận tình
của cán bộ hướng dẫn luận văn, thầy PGS.TS. Lê Hiếu Giang cảm ơn thầy đã tận
tình giúp đỡ, truyền thụ những kiến thức quý báu giúp em vượt qua được những khó
khăn để hoàn thành đề tài.
Xin cảm ơn quý thầy cô giảng dạy lớp cao học đã truyền thụ những kiến thức
quí báu, bổ ích để phục vụ cho công tác sau này và trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Ths. Nguyễn Văn Sơn, Ths. Trần
Minh Thế Uyên, Ths. Quách văn Thiêm cùng tất cả các thầy tại khoa cơ khí Trường
đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện
đề tài.
Xin cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trường Trung cấp nghề
Đức Hòa-Long An đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này
Xin cảm ơn Cha mẹ, các anh chị em đã động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh

các phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm để đánh giá kết quả. Từ đó, tìm
ra mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất tốt nhất ở tỉ lệ phần trăm phụ gia cho
sức bền kéo lớn nhất.
Công trình là sự kết hợp và ứng dụng của nhiều lĩnh vực khác nhau, kết quả đạt
được của công trình đã đánh giá được ảnh hưởng của các thành phần pha trộn tới
sức bền của vật liệu.

iv


ABSTRACT
Science is developing to better serve for human life. So is the field of material
science. At the present, non-metallic materials extremely strong develop in order to
serve the needs of human beings. In particular, regardless of polymer and composite
materials have been created to replace the metal material gradually exhausted in
nature, but the nature and its applicationn is not inferior to the metal . So the thesis «
Studying the effect of the technological parameters and additives to the durability of
polymer and compsite materials in injection molding technology» has been selected
as an issue of research to solve the following issues:
-

Research ISO - 527 for methods of determining tensile strength polymer
material.

-

Study an overview of the fabrication technology of composite materials.

-


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ................................................................................................................. i
Lời cam đoan ................................................................................................................... ii
Lời cảm ơn ..................................................................................................................... iii
Tóm tắt ........................................................................................................................... iv
Mục lục ........................................................................................................................... vi
Danh sách các hình......................................................................................................... ix
Danh sách các bảng ....................................................................................................... xii
Chƣơng 1 TỔNG QUAN .............................................................................................. 1
1.1

Tính cấp thiết của đề tài:.................................................................................... 1

1.2

Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tượng nghiên cứu: .............................. 3

1.2.1

Mục đích: .................................................................................................... 3

1.2.2

Đối tượng nghiên cứu: ................................................................................ 3

1.2.3


Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................. 6
2.1. Vật liệu composite và công nghệ chế tạo: ......................................................... 6
2.1.1. Khái niệm: ................................................................................................... 6
2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển: ................................................................ 6
2.1.3. Đặc điểm – vai trò – tính chất: .................................................................... 7

vi


2.1.4. Ưu điểm của vật liệu composite: ................................................................ 8
2.1.5. Phân loại vật liệu composite: ...................................................................... 9
2.1.6. Công nghệ chế tạo vật liệu composite: ..................................................... 10
2.2. Thành phần của vật liệu composite: ................................................................ 17
2.2.1

Vật liệu cốt: ............................................................................................... 17

2.2.2

Các chất phụ gia:....................................................................................... 22

2.2.3

Vật liệu nền: .............................................................................................. 22

MDPE (Mium density polyetylen) ........................................................................ 29
UHMWPE (Ultra high molecular weigh polyetylen) ............................................ 29
2.3. Công nghệ ép phun: ......................................................................................... 40
2.4. Tiêu chuẩn ISO 527 (TCVN 4501 -4: 2009) ................................................... 41
2.4.1. Lĩnh vực và phạm vi ứng dụng: ................................................................ 41


Cấu tạo của vật liệu nghiên cứu: ............................................................... 61

4.2.

Máy móc trang thiết bị phục vụ cho quá trình nghiên cứu: ...................... 62

Chƣơng 5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM, XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ
KẾT QUẢ .................................................................................................................... 69
5.1. Xác định số lượng thí nghiệm: ......................................................................... 69
5.2. Tiến hành thí nghiệm: ...................................................................................... 71
5.1.1. Dụng cụ thí nghiệm: ................................................................................. 71
5.1.2. Cách pha trộn, lựa chọn, mã hóa thí nghiệm: .......................................... 73
5.1.3. Các thao tác để tiến hành thí nghiệm: ....................................................... 73
5.3. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu: ................................................................ 73
Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................... 114
6.1.

Kết luận. .................................................................................................. 114

6.2.

Khuyến nghị. ........................................................................................... 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 116

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH

29

Hình 2.7: Ảnh hạt nhựa PP

33

Hình 2.8: Ảnh hạt nhựa PVC

35

Hình 2.9: Kích thước của mẫu bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527.

42

Hình 3.1: Cấu trúc hóa học của Polypropylen

43

Hình 3.2: Phản ứng trùng hợp polypropylen bằng xúc tác

46

Hình 3.3: Các sản phẩm được làm từ polypropylen

48

Hình 3.4: Cấu tạo cơ bản của máy ép phun

50


60

Hình 4.1: Máy ép – phun và khuôn ép mẫu thử

63

Hình 4.2: Giai đoạn kẹp

64

Hình 4.3: Giai đoạn phun

64

Hình 4.4: Giai đoạn làm nguội

65

Hình 4.5: Giai đoạn đẩy

65

Hình 4.6:Thước kẹp

67

ix


Hình 4.7: Cân CP-324S và cân TE 612

81

Hình 5.9: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A
tới ứng suất kéo

82

Hình 5.10: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

83

Hình 5.11: Vật mẫu bị kéo đứt

83

Hỉnh 5.12: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

83

Hình 5.13: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

86

Hình 5.14: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ứng suất kéo

87

Hình 5.15: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài



Hình 5.23: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

96

Hình 5.24: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ứng suất kéo

97

Hình 5.25: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

98

Hình 5.26: Vật mẫu bị kéo đứt

98

Hình 5.27: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

98

x


Hình 5.28: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

101

Hình 5.29: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia


108

Hỉnh 5.37: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

108

Hình 5.38: Biểu đồ tổng hợp ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A của ba thí nghiệm trung
tâm. (e,f,g)

109

Hình 5.39: So sánh các biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ phụ gia Na10MB3A ở từng nhiệt độ
và áp suất khác nhau.

110

Hình 5.40: Cơ chế phá hủy trên bề mặt gãy đứt của mẫu PP có trộn phụ gia:

111

Hình 5.41: Cơ chế tăng bền vật liệu polymer.

112

Hình 5.42: Quá trình bóc tách các lớp polymer

113

xi


Bảng 5.1: Xác lập các yếu tố đầu vào và xác định các mức

70

Bảng 5.2: Chuyển hệ trục tọa độ

70

Bảng 5.3: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

74

Bảng 5.4: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

79

Bảng 5.5: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

84

Bảng 5.6: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

89

Bảng 5.7: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

94

Bảng 5.8: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

pha trộn thành phần gia cường hoặc phụ gia, từ đó đánh giá những yếu tố ảnh
hưởng của các yếu tố trên đến quá trình ép mẫu kéo – sản phẩm trực tiếp của đề
tài được sử dụng trong các thí nghiệm để đo kiểm và đánh giá chất lượng của vật
liệu sau khi chế tạo.

Trang 1


1.2. Các công trình nghiên cứu đã đƣợc công bố:
Các công trình nghiên cứu trong nước:
 Nghiên cứu tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép
phun – Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM.
 Nghiên cứu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyetylene tỉ trọng cao gia
cường bằng sợi day – ĐH. Bách khoa.
 Nghiên cứu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyvinyl Clorua với độn mùn
cưa, trấu – ĐH Bách Khoa.
 Nghiên cứu chế tạo vật liệu Composite trên cơ sở nhựa Polyester không no
gia cường Nanoclay và sợi thuỷ tinh – Đại học Bách khoa.
Các công trình nghiên cứu ngoài nước:
 Comparison of several closure approximations for evaluating the
thermoelastic properties of an injection term molded short-fiber composite Composites Science and Technology, Volume 67, Issues 7-8, June 2007,
Pages 1601-1610.
 An experimental study of fibre orientation in injectionnext term moulded
short glass fibre-reinforced polypropylene/polyarylamide composites –
Composites,Volume 25, Issue 2, February 1994, Pages 147-153.
 Studies on the combined effect of injection temperature and fiber content on
the properties of polypropylene-glass fiber composites- Composites Science
and Technology, Volume 65, Issue 6, May 2005, Pages 873-881.
 Influence of injectionnext term parameters and mold materials on mechanical
properties of ABS in plastic injection molding - International

Tìm hiểu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa.

-

Thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép mẫu theo tiêu chuẩn ISO – 527.

-

Lập quy trình tiến hành thí nghiệm, đo và xử lý kết quả thực nghiệm.

-

Xây dung mô hình toán để khắc phục ưu nhược điểm sau khi ép phun.

1.3.2

Đối tượng nghiên cứu:

-

Vật liệu polymer: lý thuyết và khả năng công nghệ, ứng dụng.

-

Vật liệu composite: lý thuyết và ứng dụng.

-

Công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa.



Nhiệm vụ của đề tài:

-

Nghiên cứu về công nghệ chế tạo và ứng dụng của vật liệu polymer.

-

Nghiên cứu về công nghệ chế tạo và ứng dụng của vật liệu composite.

Trang 3


-

Nghiên cứu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa.

-

Nghiên cứu công nghệ chế tạo khuôn cho sản phẩm nhựa.

-

Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO – 527.

-

Thiết kế mẫu, phân tích các yếu tố trong quá trình ép mẫu.



Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu Polypropylen.

-

Vật liệu mẫu để tiến hành thí nghiệm là Polypropylen.

-

Tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu trên phần mềm
Statgraphic.

-

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số công nghệ và tỉ lệ thành
phần phụ gia trong công nghệ ép phun.

-

Xây dựng mô hình toán.

1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn:
1.5.1
-

Ý nghĩa khoa học:

Sản phẩm của đề tài sẽ được dùng để phục vụ công tác nghiên cứu về độ
bền, ảnh hưởng của thông số công nghệ và ảnh hưởng đến tính chất cơ lý
composite cốt nhựa nền sợi thủy tinh của vật liệu trong công nghệ ép


Thu thập tài liệu và xử lý thông tin: tập hợp và nghiên cứu các thông tin
liên quan đến đề tài.

-

Tính toán, thiết kế và phân tích các số liệu trên phần mềm hỗ trợ:
Pro/ENGINEER, Plastic Moldflow Insign, Statgraphic.

-

Thiết kế và chế tạo các thiết bị phục vụ cho đề tài.

-

Phân tích và xử lý các lỗi phát sinh trong quá trình chế tạo.

.

Trang 5


Chƣơng 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Vật liệu composite và công nghệ chế tạo:

2.1.1. Khái niệm: