i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN TUẤN ANH

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ ĐỘ CHẬM
CHÁY CỦA COMPOZIT TRÊN NỀN EPOXY GIA CƯỜNG
BẰNG VẢI THỦY TINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội – 2015


ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ ĐỘ CHẬM
CHÁY CỦA COMPOZIT TRÊN NỀN EPOXY GIA CƯỜNG
BẰNG VẢI THỦY TINH

Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp
Mã số: 62440125

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỠNG DẪN KHOA HỌC:

Polyme -Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các đồng nghiệp trong khoa Công nghệ Hóa
học - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và động
viên tinh thần để tác giả hoàn thành tốt luận án.
Tác giả cảm ơn Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Đào đạo Sau đại học – Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận án này.
Gia đình luôn luôn là điểm tựa vững chắc, là nguồn động viên to lớn nhất. Tác giả xin
được bày tỏ sự biết ơn sâu nặng.
Hà Nội, 2015
Tác giả

Nguyễn Tuấn Anh


v

MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................. i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. x
DANH MỤC HÌNH ẢNH ĐỒ THỊ ................................................................................. xiv
MỞ ĐẦU............................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................... 3
1.1 Nhựa epoxy ................................................................................................................ 3
1.1.1 Các loại nhựa epoxy ............................................................................................ 3
1.1.2 Tính chất nhựa epoxy .......................................................................................... 3
1.1.3 Phản ứng đóng rắn nhựa epoxy ........................................................................... 4
1.2 Các giải pháp nâng cao tính chất cơ học và độ chậm cháy của compozit trên
cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng vải thủy tinh ........................................................... 6
1.2.1 Phối trộn nhựa epoxy với dầu lanh epoxy hóa .................................................... 6
1.2.2 Đưa nanoclay vào nhựa epoxy ............................................................................ 9

2.3.4 Phương pháp xác định hình thái cấu trúc của vật liệu....................................... 36
2.3.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ............................................... 36
2.3.6 Phương pháp xác định tính chất cơ học ............................................................ 36
2.3.7 Các phương pháp khảo sát khả năng chống cháy của vật liệu .......................... 36
2.3.7.1 Phương pháp đo chỉ số oxy tới hạn (Limiting Oxygen Index -LOI) ......... 37
2.3.7.2 Phương pháp xác định tính dễ bốc cháy của vật liệu trên thiết bị UL 94.. 38
2.3.7.3 Phương pháp đo chỉ số tốc độ cháy ........................................................... 39
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................... 42
3.1 Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu
polyme compozit nền nhựa epoxy Epikote 240 .......................................................... 42
3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất đóng rắn amin khác nhau đến mức độ
đóng rắn, độ bền cơ học và độ chậm cháy của vật liệu polyme epoxy E 240 ............ 42
3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại vải thủy tinh đến tính chất cơ học và
độ chậm cháy của vật liệu polyme compozit nền nhựa epoxy E 240 đóng rắn
bằng DETA ................................................................................................................ 43
3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất chống cháy đến tính chất của vật
liệu epoxy E 240 đóng rắn bằng DETA ..................................................................... 44
3.1.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất chống cháy đến độ chậm cháy của
vật liệu epoxy E 240 .............................................................................................. 44
3.1.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất chống cháy đến tính chất cơ học
của vật liệu epoxy E 240 ...................................................................................... 46
3.1.3.3 Hình thái cấu trúc của vật liệu epoxy E 240 có mặt các chất chống cháy
khác nhau ............................................................................................................... 47
3.1.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất chống cháy đến tính chất nhiệt của
vật liệu epoxy E 240 .............................................................................................. 48
3.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ chất chống cháy oxyt antimon và paraphin clo
hóa đến độ chậm cháy và tính chất cơ học của vật liệu epoxy E 240 ........................ 49
3.1.5 Hình thái cấu trúc của vật liệu epoxy E240 có mặt hệ chất chống cháy
oxyt antimon và paraphin clo hóa .............................................................................. 52
3.1.6 Tính chất nhiệt của vật liệu epoxy E240 có mặt hệ chất chống cháy

liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E .................................................................. 70
3.3.2.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy cơ học tính chất cơ học và độ chậm cháy
của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E ...................................................... 71
3.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình khuấy cơ học đến tính chất cơ học
và độ chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E .............................. 72
3.3.3.1 Khảo sát hình thái cấu trúc và X-ray của vật liệu nanocompozit epoxy
E 240/I.30E ............................................................................................................ 72
3.3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ trong quá trình khuấy cơ học đến tính chất cơ học
và độ chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E .......................... 74
3.3.4 Ảnh hưởng của vận tốc khuấy cơ học đến tính chất cơ học và khả năng
chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E ........................................ 75
3.3.4.1 Ảnh hưởng của vận tốc khuấy cơ học đến sự phân tán
I.30E trong nhựa epoxy E 240 ............................................................................... 75
3.3.4.2 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy cơ học đến tính chất cơ học và độ chậm
cháy của vật liệu nanocompozit epoxy Epikote 240/I.30E ................................... 77
3.3.5 Nghiên cứu các điều kiện khuấy siêu âm ảnh hưởng đến tính chất cơ học và
khả năng chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E ......................... 78
3.3.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian khuấy siêu âm đến tính chất cơ
học và độ chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E ................... 78
3.3.5.2. Ảnh hưởng của công suất làm việc của máy khuấy siêu âm đến tính


viii

chất cơ học và độ chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E....... 80
3.3.6 Vật liệu PC trên nền epoxy E 240/ELO/I.30E gia cường bằng vải thủy tinh ... 83
3.3.6.1 Tính chất cơ học và độ chậm cháy của nanocompozit trên nền epoxy
E 240/ELO/I.30E có chất chậm cháy .................................................................... 83
3.3.6.2 Tính chất cơ học và độ chậm cháy của PC trên nền
epoxy E 240/ELO /I.30E gia cường bằng vải thủy tinh có và không có chất chậm


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
PC
MMT
MWCNTs

Polyme compozit
Montmorillonite
Multi walled carbon nanotubes

DETA

dietylentriamin

TETA

Trietylentetramin

XEDETA

Xyanetyldietylentriamin

TEM

Transmission Electron Microscopy

XRD

X-rays sifraction


Dầu đậu nành

PLA

Axit lactic

LOI

Limit Oxygen Index

EGL

Dầu lanh

HMDA

Hexametylendiamin

PEPA

Polyetylenpolyamin

DDS

4,4 diaminodiphenylsulfon

DDM

4,4 diaminodiphenylmetan


năng chống cháy của E 240 ................................................................................................. 42
Bảng 3.2 Tính chất chậm cháy của PC nền epoxy E 240 gia cường bằng các vải thủy tinh
............................................................................................................................................. 44
Bảng 3.3 Tính chất cơ học của nhựa epoxy E 240 khi có mặt các chất chống cháy khác
nhau ..................................................................................................................................... 47
Bảng 3.4 Độ bền cơ học của vật liệu polyme epoxy có mặt và không có hệ chất chống
cháy oxyt antimon/paraphin clo hóa với các phần khối lượng khác nhau .......................... 49
Bảng 3.5 Đánh giá khả năng chậm cháy của nhựa epoxy E 240 có và không có mặt hệ chất
chống cháy oxyt antimon/paraphin clo hóa với các tỷ lệ khối lượng khác nhau ................ 50
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của hàm lượng ELO đến hàm lượng phần gel và thời gian đóng rắn
của nhựa epoxy E 240/ELO................................................................................................. 56
Bảng 3.7 Tính chất cơ học của hỗn hợp epoxy E 240/ELO ................................................ 56
Bảng 3.8 Độ chậm cháy của hỗn hợp epoxy E 240/ELO với các tỷ lệ trộn hợp khác nhau
đóng rắn bằng DETA ........................................................................................................... 57
Bảng 3.9 Độ chậm cháy của các vật liệu epoxy Epikote 240/ELO/ Sb2O3/paraphin clo hóa
so với các vật liệu khác........................................................................................................ 60
Bảng 3.10 Tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit (PC) nền epoxy gia cường bằng
vải thuỷ tinh đóng rắn bằng DETA ..................................................................................... 61
Bảng 3.11 Tính chất cháy của vật liệu PC nền epoxy E 240 gia cường bằng vải thuỷ tinh,
sử dụng chất đóng rắn DETA .............................................................................................. 64


xi

Bảng 3.12 Độ bền cơ học của vật liệu nanocompozit epoxy Epikote 240/I.30E với các
hàm lượng nanoclay khác nhau ........................................................................................... 67
Bảng 3.13 Độ chậm cháy của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E với các hàm lượng
nanoclay khác nhau ............................................................................................................. 69
Bảng 3.14 Ảnh hưởng của thời gian khuấy cơ học đến tính chất cơ học của vật liệu
nanocompozit epoxy E 240/I.30E ....................................................................................... 72

Bảng 3.29 Độ chậm cháy của vật liệu nanocompozit MWCNTs/epoxy E 240 khi rung siêu
âm ở các thời gian: 4h, 5h, 6h và 7h .................................................................................... 92
Bảng 3.30 Tính chất cơ học của vật liệu nanocompozit MWCNTs/epoxy E 240 khi rung
siêu âm ở các nhiệt độ: 550C, 600C, 650C và 700C ............................................................. 94
Bảng 3.31 Tính chất chống cháy của vật liệu nanocompozit MWCNTs/epoxy E240 khi
rung siêu âm ở các nhiệt độ: 550C, 600C, 650C và 700C ..................................................... 94
Bảng 3.32 Tính chất cơ học của vật liệu nanocompozit MWCNTs/epoxy E 240 với các
hàm lượng MWCNTs khác nhau: 0,01%, 0,02%, 0,03% khối lượng ................................. 96
Bảng 3.33 Tính chất chậm cháy của các vật liệu nanocompozit MWCNTs/epoxy E 240 với
hàm lượng MWCNTs 0,01%; 0,02%; 0,03% khối lượng. .................................................. 96
Bảng 3.34 Ảnh hưởng của thời gian khuấy cơ học và rung siêu âm đến tính chất cơ học
của vật liệu nanocompozit MWCNTs/epoxy E 240 ............................................................ 98
Bảng 3.35 Ảnh hưởng của thời gian khuấy cơ học đến tính chất chậm cháy của vật liệu
nanocompozit MWCNTs/epoxy E 240 ............................................................................... 99
Bảng 3.36 Tính chất cơ học của vật liệu nanocompozit MWCNTs/nanoclay I.30E /epoxy E
240 khi rung siêu âm 6h và khuấy cơ học ở các thời gian 7h, 8h, 9h kết hợp rung siêu âm
6h ....................................................................................................................................... 103
Bảng 3.37 Tỷ lệ % khối lượng của MWCNTs và nanoclay I.30E sử dụng để chế tạo vật
liệu nanocompozit MWCNTs/nanoclay I.30E/epoxy E 240 ............................................. 104
Bảng 3.38 Độ bền cơ học của vật liệu MWCNTs/nanoclay I.30E /epoxy E 240 ............. 108
ở các tỷ lệ khối lượng khác nhau ....................................................................................... 108
Bảng 3.39 Độ chậm cháy của vật liệu MWCNTs/nanoclay I.30E/epoxy E 240 ở các tỷ lệ
khối lượng khác nhau ........................................................................................................ 109
Bảng 3.40 Các thí nghiệm và ký hiệu mẫu chế tạo vật liệu compozit .............................. 111
Bảng 3.41 Độ bền cơ học của các vật liệu nanocompozit MWCNTs/I.30E/epoxy E
240/ELO ............................................................................................................................ 113


xiii


110,000

và (b) 0.5 % MWCNTs,

.............................................................................................................................. 19

Hình 1.15 Ảnh SEM của sự phân tán đều (a) và sự kết tụ (b) của vật liệu MWCNTs/epoxy
............................................................................................................................................. 20
Hình 1.16 Ảnh SEM bề mặt gẫy của vật liệu compozit nền epoxy có mặt nano cácbon gia
cường băng sợi thủy tinh ..................................................................................................... 21
Hình 1.17 Ảnh SEM hiển vi bẽ gẫy sợi thủy tinh của các mẫu: (A và B) Epoxy/E-sợi thuỷ
tinh và (C và D) 0,3 % khối lượng v à (E và F) 0,4% khối lượng Compozit MWCNTs Ethủy tinh / epoxy . ................................................................................................................ 22
Hình 1.18 Cơ chế cháy theo tam giác ngọn lửa .................................................................. 23
Hình 1.19 Sự nhiêt phân và quá trình phân hủy của polyme ............................................ 23


xv

Hình 1.20 Sơ đồ biểu diễn quá trình đốt cháy polyeme…………………………………...25
Hình 1.21 Sơ đồ ngọn lửa lây lan trong quá trình cháy và polyme .................................... 24
Hình 1.22 Vải thủy tinh dệt 2D và vải thủy tinh dệt 3D ..................................................... 30
Hình 2.1 Thiết bị đo chỉ số oxy tối thiểu ............................................................................ 38
Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm kiểm tra khả năng cháy theo UL 94HB đốt cháy ngang và UL
94V đốt cháy thẳng đứng .................................................................................................... 38
Hình 2.3 Máy đo tốc độ cháy (Combustion resistance cod 614500) .................................. 40
Hình 3.1 Tính chất cơ học của vật liệu E 240 đóng rắn bằng các chất đóng rắn amin ....... 43
Hình 3.2 Tính chất cơ học của vật liệu PC nền epoxy E 240 gia cường bằng các loại vải
thủy tinh ............................................................................................................................... 43
Hình 3.3 Chỉ số oxy giới hạn và tốc độ cháy của các vật liệu nhựa epoxy E 240 có mặt các
chất chống cháy khác nhau ................................................................................................. 45

(a); vật liệu epoxy E 240/ELO/vải thủy tinh/paraphin clo hóa/Sb2O3 (b). .......................... 62
Hình 3.16 Ảnh FE-SEM của vật liệu PC nền epoxy E 240 gia cường bằng vải thủy tinh ở
độ phóng đại khác nhau: epoxy/vải thủy tinh- PC 0 (a, C); epoxy E 240/ELO/CCC/vải thủy
tinh - PC3 (b, B). ................................................................................................................. 63
Hình 3.17 Hình ảnh thử tính chất cháy theo tốc độ cháy và LOI của các mẫu: epoxy E
240/CCC/vải thủy tinh loại E 600g/m2 (A); epoxy E 240 /CCC/vải thủy tinh loại E dệt 3D
600g/m2(B); epoxy E 240/ vải thủy tinh loại E 600g/m2 (C); epoxy E 240/CCC/ vải thủy
tinh loại E 600g/m2 (D) ....................................................................................................... 65
Hình 3.18 Ảnh TEM của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E .....................................
với hàm lượng nanoclay khác nhau ..................................................................................... 66
Hình 3.19 Giản đồ XRD của nanoclay tinh khiết và các vật liệu nanocompozit epoxy E
240/I.30E: I30E tinh khiết (a); 3% khối lượng I.30E (b); 2% khối lượng I.30E (c); 4%
khối lượng I.30E (d). ........................................................................................................... 66
Hình 3.20 Ảnh FE-SEM của các vật liệu nanocompozit epoxy E 240/ nanoclay I.30E .... 68
Hình 3.22 Ảnh TEM của vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E với 2% nanoclay
I.30E khi khuấy cơ học ở 8h và 5h sau đó khuấy siêu âm 60 phút. .................................... 70
Hình 3.23 Ảnh SEM bề mặt gẫy của các vật liệu nanocompozit và nhựa nền epoxy E 240:
(a) - khuấy cơ học 5h, (b)- khuấy cơ học 6h, (c) – khuấy cơ học 7h, (d) – khuấy cơ học 8h,
(e) – epoxy, (f) – khuấy cơ học 8h ở độ phóng đại 2000 lần ............................................... 71
Hình 3.24 Ảnh FE-SEM bề mặt gẫy các vật liệu epoxy nanocompozit khi khuấy cơ học ở
các nhiệt độ khác nhau......................................................................................................... 73


xvii

Hình 3.26 Ảnh FE-SEM của các mẫu nanocompozit epoxy E 240/I.30E khi khuấy ở các
vận tốc khác nhau: a-1500 vòng/phút; b-2000 vòng/phút, c-2500 vòng trên phút và d-3000
vòng/phút ............................................................................................................................. 76
Hình 3.27 FE-SEM của các vật liệu nanocompozit epoxy E 240/I.30E với thời gian khuấy
siêu âm khác nhau................................................................................................................ 78

6h; D-khuấy cơ học 9h, rung siêu âm 6h. ........................................................................................ 100
Hình 3.42 Giản đồ XRD của vật liệu nanocompozit MWCNTs/nanoclay/epoxy E 240
khi được phân tán ở chế độ khuấy cơ học 8h và rung siêu âm 6h ..................................... 101
Hình 3.43 Mô tả cơ chế chống cháy của vật liệu MWCNTs/nanoclay I.30E /epoxy E 240
........................................................................................................................................... 101
Hình 3.44 Chỉ số oxy của các vật liệu compozit: epoxy E 240 /nanoclay I.30E (EP/NC),
epoxy E 240/MWCNTs (EP/NB), EPNBNC (rung siêu âm 6h), EPNCNB.7 (khuấy cơ học
7h, rung siêu âm 6h), EPNCNB.8 (khuấy cơ học 8h, siêu âm 6h), EPNBNC.9 (khuấy cơ
học 9h, siêu âm 6h) ............................................................................................................ 102
Hình 3.45 Tỷ lệ đốt cháy trong quá trình thử nghiệm UL 94HB của các vật liệu
nanocompozit: epoxy E 240/nanoclay I.30E(EP/NC), epoxy E 240/MWCNTs (EP/NB),
EPNBNC (rung siêu âm 6h), EPNCNB.7 (khuấy cơ học 7h, rung siêu âm 6h), EPNCNB.8
(khuấy cơ học 8h, siêu âm 6h), EPNBNC.9 (khuấy cơ học 9h, siêu âm 6h ...................... 102
Hình 3.46 Ảnh FE-SEM của các mẫu: (A)- NB.NC1.1, (B)- NB.NC2.1, (C)- NB.NC3.1,
(D)-NB.NC1.2, (E)-NB.NC2.2, (F)-NB.NC3.2, (Q)-NB.NC1.3, (H)-NB.NC2.3, (I)NB.NC3.3 .......................................................................................................................... 105
Hình 3.47 Hình ảnh FE-SEM của bề mặt gẫy vật liệu MWCNTs/nanoclay I.30E /epoxy E
240: (a)-500 lần, (b)-100.000 lần, (c)-50.000 lần .............................................................. 106
Hình 3.48 Giản đồ XRD của các vât liệu MWCNTs/nanoclay I.30E/epoxy E 240 với các
mẫu: I.30E; NB.NC.0,01.1; NB.NC.0.01.2; NB.NC.0.01.3 .............................................. 106
Hình 3.49 Giản đồ XRD của các vât liệu MWCNTs/nanoclay I.30E/epoxy E 240 với

các

mẫu: I.30E; NB.NC.0,02.1; NB.NC.0.02.2; NB.NC.0.02.3 .............................................. 107
Hình 3.50 Giản đồ XRD của các vât liệu MWCNTs/nanoclay I.30E/epoxy E 240 ......... 107
với các mẫu: I.30E; NB.NC.0,03.1; NB.NC.0.03.2; NB.NC.0.03.3 ................................. 107
Hình 3.51 Ảnh FE-SEM bề mặt cháy sau khi thử phương pháp UL 94HB của mẫu
MWCNTs/nanoclay/epoxy ................................................................................................ 109
Hình 3.53 Giản đồ TGA của các mẫu: NB0.02NC1, NB0.02NC2, NB0,02NC3 ............ 110
Hình 3.54 Giản đồ TGA của các mẫu: NB0.03NC1, NB0.03NC2, NB0,03NC3 ............ 110

pháo hoa ở Phú Thọ đã làm chết 26 người và gần 100 người bị thương, toàn bộ nhà máy bị
san phẳng, thiệt hại 53 tỉ đồng. Theo thống kê của Cục phòng cháy chữa cháy và cứu nạn
cứu hộ, trong năm 2013, cả nước xảy ra gần 2.600 vụ cháy nổ, làm chết 124 người và bị
thương 349 người. Riêng tại Hoa Kỳ từ năm 1996 đến năm 2005, trung bình 3932 người
chết và 20.919 người khác bị thương (không bao gồm các sự kiện của ngày 11 tháng 9 năm
2001) đã được báo cáo hàng năm là kết quả của các vụ hỏa hoạn [55]. Ngoài ra, tất cả
những tai nạn cháy cũng liên quan đến mất mát tài sản đáng giá hàng triệu đô la. Vì vậy,
việc cải thiện tính chậm cháy của vật liệu polyme tiếp tục vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu
rất hấp dẫn cho các nhà hóa học và công nghệ vật liệu polyme. Trong số các phương pháp
khác nhau để cải thiện tính chậm cháy của vật liệu polyme, kết hợp các hóa chất chống
cháy là một trong các phương pháp thường được sử dụng nhất. Những hóa chất chống cháy
đó được gọi là chất làm chậm cháy, thực hiện một hoặc nhiều chức năng cụ thể nào đó
trong suốt quá trình đốt để có thể dập tắt ngọn lửa hoặc làm chậm lan truyền của nó.
Vì vậy chúng tôi đã lựa chọn đề tài của luận án: “Nghiên cứu nâng cao tính chất cơ
học và độ chậm cháy của compozit trên nền epoxy gia cường bằng vải thủy tinh” và
hy vọng kết quả của luận án sẽ có đóng góp vào phát triển vật liệu compozit chậm cháy ở
nước ta.
Nội dung nghiên cứu của luận án:
1. Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu compozit trên cơ
sở nhựa epoxy Epikote 240 (lựa chọn chất đóng rắn, loại vải thủy tinh, chất
chống cháy và tỷ lệ thích hợp trong vật liệu compozit)
2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dầu lanh epoxy hóa (ELO) đến tính chất cơ học
và độ chậm cháy của vật liệu epoxy Epikote 240 - dầu lanh epoxy hóa
3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 240 có mặt
nanoclay I.30E gia cường bằng vải thủy tinh có và không có chất chống cháy


2

4. Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 240 có mặt

của đồng thời MWCNTs và nanoclay
- Chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 240 có MWCNTs và
nanoclay I.30E, chất chống cháy oxyt antimon và paraphin clo hóa gia cường bằng vải
thủy tinh thông thường và vải thủy tinh dệt 3D.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Nhựa epoxy
1.1.1 Các loại nhựa epoxy
Nhựa epoxy có nhiều loại song phổ biến nhất hiện nay là nhựa đi từ bisphenol A và một
phần ít hơn đi từ bis-phenol F [12, 15].
Nhựa epoxy từ bisphenol A có công thức như sau:

Sự có mặt của nhóm bisphenol A đã cung cấp cho loại nhựa này các đặc tính như độ
cứng cao, bền với môi trường hóa chất và nhiệt độ. Trong phân tử không chứa nhóm este
mà chỉ có nhóm ete và các liên kết giữa các cacbon, như vậy nó lại càng tăng khả năng
chống hóa chất cho nhựa này. Ngoài ra, các nhóm hydroxyl ở giữa mạch giúp nhựa có khả
năng thấm ướt và bám dính tốt cũng như có thể tham gia phản ứng với các nhóm chức
khác.
Nhựa epoxy từ bisphenol F có công thức hóa học nhưa sau:

Như vậy, nhựa epoxy đi từ bisphenol F có cấu trúc tương tự nhựa epoxy đi từ bisphenol
A, tuy nhiên chỉ có nhóm metylen nối hai vòng benzen thay cho nhóm isopropyl trong
bisphenol A, dẫn đến giảm kết tinh trong quá trình bảo quản và cho độ nhớt thấp hơn.
Nhựa epoxy đi từ bisphenol F khối lượng phân tử thấp có độ nhớt từ 3000 – 8000 cps
thấp hơn so với nhựa epoxy đi từ bisphenol A khối lượng phân tử thấp độ nhớt từ 11000 –
16000 cps. Với cầu nối metylen giữa hai nhóm phenolic thay cho nhóm isopropyl trong
nhựa epoxy đi từ bisphenol A, nhựa epoxy nền bisphenol F có khả năng tạo liên kết mạng

epoxy trong cấu trúc phân tử. Giống như nhựa nhiệt rắn khác chúng cũng tạo thành một


5

mạng lưới trên liên kết với một loạt các chất đóng rắn như amin, anhydrit, thiol… Amin là
chất đóng rắn được sử dụng rộng rãi vì kiểm soát các phản ứng epoxy-amin khá dễ dàng.
Chất đóng rắn thường được sử dụng là:
-

Dietylentriamin (DETA)

-

Trietylentetramin (TETA)

-

4,4 diaminodiphenylmetan (DDM)

-

4,4 diaminodiphenyl sulfon (DDS)

-

Dietyl toluen diamin (DETDA)

-


cho các ngành kỹ thuật trong nhiều năm qua, do có tính chất cơ lý, tính chất điện, tính chất
nhiệt tốt. Tuy nhiên nhược điểm của nhựa epoxy sau khi khâu mạch là một vật liệu tương
đối dòn, độ mềm dẻo không cao nên đã hạn chế ứng dụng của epoxy trong những điều kiện
khắc nhiệt [15, 16].