Download Luận văn Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nứa miễn phí
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
LỜI MỞ ĐẦU 4
PHẦN 1: TỔNG QUAN 5
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU POLYME VÀ COMPOZIT 5
I.1. Khái niệm, phân loại vật liệu polyme compozit 5
I.2. Thành phần vật liệu PC 6
II. SỢI GIA CƯỜNG 7
II.1. Phân loại sợi 7
II.2. Thành phần hóa học và cấu trúc của sợi 8
II.3 Sợi nứa 13
II.4. Các phương pháp chế tạo sợi 18
II.5. Các phương pháp xử lý sợi 20
III. NHỰA NỀN 27
III.1. Nhựa nhiệt dẻo 27
III.2. Nhựa nhiệt rắn 28
III.3 Nhựa nền PVA 28
IV. VẬT LIỆU PC TRÊN CƠ SỞ NHỰA PVA GIA CƯỜNG BẰNG SỢI THỰC VẬT 34
IV.1. Giới thiệu về vật liệu PC gia cường bằng sợi thực vật 34
IV.2. Vật liệu PC gia cường bằng sợi tre nứa 36
IV.3. Vật liệu PC trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi thực vật 39
PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 42
1. NGUYÊN LIỆU VÀ HÓA CHẤT 42
2. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA SỢI NỨA 42
2.1.Phương pháp tách và xử lý sợi nứa sử dụng trong nghiên cứu 42
2.2. Phương pháp khảo sát của chế độ xử lý đến tính chất của sợi 42
3. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT 45
3.1. Phương pháp chế tạo mat nứa 45
3.2. Phương pháp chế tạo tấm compozit 46
4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT 47
4.1. Độ bền kéo 47
4.2. Độ bền uốn 47
4.3. Độ bền va đập 48
5. Phương pháp đo độ hấp thụ ẩm của vật liệu PC trong các môi trường ẩm khác nhau 48
6. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét 49
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50
1.KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU ĐẦU 50
1.1 Nhựa PVA 50
1.2. Sợi nứa 51
2. KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU PC TRÊN CƠ SỞ NHỰA NỀN PVA VÀ MAT NỨA 54
2.1. ÉP NGUỘI TRONG KHUÔN 54
2.2. ÉP NÓNG TRONG KHUÔN 58
3. KHẢO SÁT MỨC ĐỘ SUY GIẢM TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU PC TRONG CÁC MÔI TRƯỞNG ẨM KHÁC NHAU 62
3.1. Độ khuếch tán nước vào vật liệu trong các môi trường ẩm khác nhau 62
3.2. Khảo sát mức độ suy giảm tính chất của vật liệu PC trong các môi trường ẩm khác nhau 63
4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ PVA GIA CƯỜNG BẰNG MAT NỨA 65
KẾT LUẬN 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
/tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-9028/
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!Tóm tắt nội dung:
n này rất nhạy cảm dưới tác dụng của kiềm. Khi hemixenlulo được tách ra thì vùng liên kết giữa các sợi đơn sẽ trở nên linh động hơn và các sợi có khả năng sắp xếp lại dọc theo hướng biến dạng kéo. Khi sợi được kéo căng, sự sắp xếp lại giữa các sợi đơn sẽ làm cho sự phân bố tải trọng bởi chính các sợi này sẽ trở lên tốt hơn và kết quả là ứng suất của sợi cao hơn.
Khi lignin được loại bỏ thì bề mặt sợi trở nên đồng nhất và mềm dẻo hơn. Sau khi xử lý bằng kiềm, sợi có bề mặt ráp, nhám, tăng diện tích bề mặt, tăng khả năng bám dính với nhựa nền
Nứa sau khi được chẻ thành nan và tách thành sợi được ngâm trong dung dịch kiềm với nồng độ và thời gian xác định sau đó được sấy đến khối lượng không đổi. Điều kiện thích hợp nhất dung dịch NaOH 0,1 N ngâm trong 72 giờ, nhiệt độ thường sản phẩm có khả năng thấm nhựa tốt nhất
Phương pháp đồng trùng hợp ghép [3, 10, 17]
Xenlulo được xử lý bằng dung dịch nước có các ion được lựa chọn, đặt vào nguồn bức xạ năng lượng cao. Các phân tử xenlulo bị gẫy và tạo thành gốc tự do, sau đó được kết hợp với các gốc vinyl monome, acrylonitril, metyl metaacrylat, styren…
Copolyme tạo thành có các đặc điểm chung của xenlulo và của polyme ghép vào. Ví dụ ghép PP lên xenlulo thường sử dụng anhydrit maleic để đun nóng copolyme của PP, phương pháp được tiến hành theo 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Hoạt hóa copolyme bằng cách đun nóng, thường sử dụng t=170oC
Hình 8: Ghép MA lên PP [17]
Giai đoạn 2: este hóa xenlulo
Sản phẩm chính
Mạch xenlulo
Hình 9: Phản ứng este hóa xenlulo [17]
Sau khi xử lý, PP được gắn lên mạch xenlulo
Có khả năng tương hợp với nền PP, tức là có khả năng kết tinh nội với PP
Năng lượng bề mặt của sợi xenlulo tăng lên gần với năng lượng bề mặt của nền, do đó tăng khả năng tương hợp
Độ thấm ướt tốt hơn và khả năng bám dính giữa các pha tốt hơn. Tuy nhiên đây là phương pháp khá phức tạp đòi hỏi vốn đầu tư cao.
Phương pháp xử lý bằng triazin [3, 10]
Tác dụng giảm độ phân cực, tăng độ tương hợp, giảm độ thấm ướt, độ hút ẩm của compozit nhận được, giảm nhóm –OH trên bề mặt sợi dẫn đến giảm độ ưa nước của sợi, kiềm chế sự trương nở của sợi bằng cách tạo liên kết đồng hóa trị giữa sợi và nền polyme.
Sử dụng các dẫn xuất của triazin để tạo liên kết đồng hóa trị với sợi xenlulo theo cơ chế sau:
Hình 10: Cơ chế xử lý bằng triazin [3]
Xử lý bằng hợp chất cơ silan [3,10,17]
Các hợp chất silan sử dụng trong quá trình biến tính bề mặt sợi có công thức tổng quát là:
R – (CH2)n – Si – (OR’)3
Trong đó: R là nhóm chức hữu cơ, ví dụ như – NH2, - CN, - CH = CH2, n = 0 – 3, OR’ là nhóm alkoxy dễ bị thủy phân.
Cơ chế của quá trình tạo thành liên kết với bề mặt sợi thực vật chứa nhóm hydroxyl như sau:
Mạch xenlulo
Hình 11: Cơ chế phản ứng của hợp chất silan [3]
Phương pháp axetyl hóa [3, 10]
Axetyl hóa là phương pháp biến tính hóa học bề mặt sợi được sử dụng rộng rãi với mục đích làm giảm hàm lượng ẩm, ổn định kích thước, tăng khả năng tương hợp giữa sợi và nền.
Cơ chế: Có 2 phương án để tiến hành axetyl hóa.
Phương pháp axetyl hóa có mặt xúc tác axit [3]
Phương pháp axetyl hóa không xúc tác [3]
Axit axetic không phản ứng triệt để với xenlulo nên anhydrit axetic được sử dụng để thay thế nhưng anhydrit axetic lại không có khả năng làm trương sợi tốt nên để xúc tiến phản ứng thì phải ngâm sợi trong axit axetic trước sau đó mới xử lý bằng anhydrit axetic ở nhiệt độ cao trong khoảng 1 – 3 giờ. Sau khi axetyl hóa thì các nhóm –OH của sợi sẽ được thay thế bằng nhóm cacbonyl làm giảm sự hút ẩm của sợi và tăng khả bám dính với nền.
Đối với sợi tre theo tài liệu nghiên cứu trước đây thì điều kiện tối ưu cho quá trình axetyl hóa là tỷ lệ nhóm –OH và hàm lượng nhóm axetyl khi tiến hành là 1:3 và tiến hành ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 8 giờ. Sau quá trình biến tính thì độ phân cực của sợi tre giảm, đồng nghĩa với sự tương hợp giữa sợi và nền tăng lên do đó làm tăng tính chất cơ học của vật liệu tạo thành. Mặt khác khi axetyl hóa thì hàm lượng ẩm trong sợi giảm rõ rệt dẫn đến tăng tính chất cơ học của sợi nhờ giảm bớt các khuyết tật tạo thành do nước có trong sợi bốc hơi [10].
NHỰA NỀN
Nhựa nền là một trong những thành phần chính của vật liệu PC, là pha liên tục, đóng vai trò chất kết dính, liên kết các loại vật liệu gia cường, chuyển ứng suất lên chúng. Nền polyme sử dụng cho vật liệu compozit có thể là nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo.
Bản chất của nền polyme sẽ quyết định phương pháp gia công, chế tạo và ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm. Do đó, nền polyme phải đáp ứng các yêu cầu sau [2]:
Khả năng thấm ướt tốt trên bề mặt chất gia cường để tạo ra sự tiếp xúc tối đa.
Khả năng làm tăng độ nhớt hay hóa rắn trong quá trình kết dính.
Khả năng biến dạng trong quá trình đóng rắn để làm giảm ứng suất nội xảy ra do sự co ngót thể tích khi thay đổi nhiệt độ.
Chứa các nhóm hoạt động hay phân cực.
Phù hợp với các điều kiện gia công thông thường.
III.1. Nhựa nhiệt dẻo [2]
Ưu điểm của nhựa nhiệt dẻo là giảm công đoạn đóng rắn, khả năng thi công tạo dáng sản phẩm dễ thực hiện và có thể khắc phục những khuyết tật trong quá trình sản xuất và tận dụng phế liệu hay gia công lại lần hai…
Nhược điểm chính của compozit nhựa nhiệt dẻo là không chịu được nhiệt độ cao. Hiện tại chúng chưa được sử dụng nhiều như nhựa nhiệt rắn nhưng đoán trong tương lai sẽ vượt nhựa nhiệt rắn do khả năng ứng dụng rộng rãi và khả năng tái sinh của chúng.
Nhựa nền nhiệt rắn thường được gia cường bằng cốt sợi dài, có tính chất cơ học tốt hơn nên chúng được ứng dụng khá rộng rãi. Trong khi đó, vật liệu PC trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo có độ bền va đập cao nhưng độ bền nhiệt và dung môi không cao.
III.2. Nhựa nhiệt rắn [2]
Nhựa nhiệt rắn có độ nhớt thấp, dễ hòa tan và đóng rắn khi đun nóng. Sản phẩm sau đóng rắn có cấu trúc không gian không thuận nghịch nghĩa là không nóng chảy và không hòa tan. Nhìn chung nhựa nhiệt rắn cho sản phẩm có cơ lý cao hơn nhựa nhiệt dẻo nhưng vấn đề xử lý chúng sau khi đã sử dụng rất phức tạp và tốn kém.
Trong vật liệu PC hiện nay, chủ yếu sử dụng nền polyme là nhựa nhiệt rắn bao gồm một số loại thông dụng như sau: polyeste không no (PEKN), epoxy (EP), melamin formandehyt (MF), phenol fomandehyt (PF)…
III.3 Nhựa nền PVA
Polyvinyl ancol (PVOH, PVA, hay PVAL) là một polyme tổng hợp tan trong nước. Trong công nghiệp nó được sản xuất từ polyvinyl axetat. Polyvinyl ancol được phát hiện bởi Haehnel và Herrmann. Báo cáo khoa học về PVA lần đầu tiên được xuất bản năm 1927 [18].
Tính bền hóa chất và lý tính của nhựa PVA đã làm cho nhựa này trở thành loại sử được sử dụng rộng tãi trong công nghiệp, Polyme này có khả năng bám dính tốt, có khả năng hòa tan, chịu dầu mỡ. Sợi PVA có tính bền kéo cao, chịu mài mòn và chống thấm oxy tốt [18].
III.3.1. Tính chất vật lý
Tính chất vật lý của PVA phụ thuộc phần lớn phụ thuộc vào phương pháp chuẩn ...
