Bài t p l n v t li u phi kim V t li uậ ớ ậ ệ ậ ệ
Composite
L i nói đ uờ ầ
V t li u compositeậ ệ hay composite là v t li u t ng h p t hai hay nhi uậ ệ ổ ợ ừ ề
v t li u khác nhau t o lên v t li u m i có tính năng h n h n các v t li u banậ ệ ạ ậ ệ ớ ơ ẳ ậ ệ
đ u, khi nh ng v t li u này làm vi c riêng rầ ữ ậ ệ ệ ẽ
Nh ng v t li u composite đ n gi n đã có t r t xa x a. Kho ng 5000ữ ậ ệ ơ ả ừ ấ ư ả
năm tr cướ công nguyên con ng i đã bi t tr n nh ng viên đá nh vào đ tườ ế ộ ữ ỏ ấ
tr c khi làm g ch đ tránh b cong vênh khi ph i n ng. Và đi n hình vướ ạ ể ị ơ ắ ề ề
composite chính là h p ch t đ c dùng đợ ấ ượ ể p xácướ c a ng i Ai C p.ủ ườ ậ
Ngày nay trong đi u ki n khoa h c k thu t phát tri n, s n xu t ngàyề ệ ọ ỹ ậ ể ả ấ
m t nâng cao trình đ , vi c phát tri n các lo i v t li u m i nh m ph c v t tộ ộ ệ ể ạ ậ ệ ớ ằ ụ ụ ố
nh t cho s n xu t k thu t, dân d ng, ….. ph c v nhu c u con ng i.ấ ả ấ ỹ ậ ụ ụ ụ ầ ườ
Composite là m t lo i v t li u đáp ng đ c nhi u y u t trong s n xu t. Vàộ ạ ậ ệ ứ ượ ề ế ố ả ấ
khi ng i ta nh c đ n “ V t li u m i ” t c là đ ng nghĩa v i v t li uườ ắ ế ậ ệ ớ ứ ồ ớ ậ ệ
composite.
Trong quá trình h c môn h c V t li u phi kim em đã đ c h c và tìmọ ọ ậ ệ ượ ọ
hi u v v t li u compostie, thành ph n c u t o, công ngh ch t o,…Sauể ề ậ ệ ầ ấ ạ ệ ế ạ
đây là m t s trình bày s qua c a em v lo i v t li u này.ộ ố ơ ủ ề ạ ậ ệ
Sinh viên th c hi n: Nông Minh Toàn – Đ ng c - ĐHBKHNự ệ ộ ơ Page 1
Bài t p l n v t li u phi kim V t li uậ ớ ậ ệ ậ ệ
Composite
PH N IẦ
CÁC THÀNH PH N C T C A V TẦ Ố Ủ Ậ
LI U COMPOSITEỆ
Các thành ph n c t c a composite ph i tho mãn đ c nh ng đòi h iầ ố ủ ả ả ượ ữ ỏ
v khai thác và công ngh . Đòi h i v khai thác là nh ng đòi h i nh yêuề ệ ỏ ề ữ ỏ ư
c u v đ b n, đ c ng, kh i l ng riêng, đ b n trong 1 kho ng nhi tầ ề ộ ề ộ ứ ố ượ ộ ề ả ệ
đ nào đó, b n ăn mòn trong môi tr ng axit, ki m… Còn đòi h i v côngộ ề ườ ề ỏ ề
ngh là nh ng đòi h i v kh năng công ngh đ s n xu t ra các thànhệ ữ ỏ ề ả ệ ể ả ấ
ph n c t này. Hi n nay, thành ph n c t c a composite trên c s nh ngầ ố ệ ầ ố ủ ơ ở ữ
c t th ng dùng là các s ng n, các s i dài đ n, các d ng s i t t (đ cố ườ ở ắ ợ ơ ạ ợ ế ượ
t t xo n g m nhi u s i v i nhau), các c t l i, v i, các băng d i s i vàế ắ ồ ề ợ ớ ố ướ ả ả ợ
các lo i b ng v i tính năng c lý đã đ c xác đ nh.ạ ả ớ ơ ượ ị
Hi n nay, v i các v t li u composite polyme có pha n n là nh a t ngệ ớ ậ ệ ề ự ổ
h p, các c t th ng là v i ho c s i thu tinh, s i anamit, s i cacbon, s iợ ố ườ ả ặ ợ ỷ ợ ợ ợ
bor ho c c t s i t p lai.ặ ố ợ ạ
Trên th c t , thành ph n c t luôn chi m không quá 60-65% th tíchự ế ầ ố ế ể
c a v t li u composite. Theo tính toán n u thành ph n c t chi m quá li uủ ậ ệ ế ầ ố ế ề
l ng trên (t c là khi các thành ph n c t quá sít g n nhau) gi a chúng sượ ứ ầ ố ầ ữ ẽ
n y sinh t ng tác d n đ n s t p trung ng su t làm gi m s c b n c aả ươ ẫ ế ự ậ ứ ấ ả ứ ề ủ
v t li u.ậ ệ
Sinh viên th c hi n: Nông Minh Toàn – Đ ng c - ĐHBKHNự ệ ộ ơ Page 2
Bài t p l n v t li u phi kim V t li uậ ớ ậ ệ ậ ệ
Composite
1. S i thu tinhợ ỷ
S i thu tinh đ c s d ng r ng rãi đ ch t o v t li u compositeợ ỷ ượ ử ụ ộ ể ế ạ ậ ệ
polyme. u đi m c a s i thu tinh là nh , ch u nhi t khá, n đ nh v i cácƯ ể ủ ợ ỷ ẹ ị ệ ổ ị ớ
tác đ ng hoá - sinh, có đ b n c lý cao và đ d n nhi t th p.ộ ộ ề ơ ộ ẫ ệ ấ
S i th y tinh, đ c kéo ra t các lo i th y tinh kéo s i đ c (th y tinhợ ủ ượ ừ ạ ủ ợ ượ ủ
d t), có đ ng kính nh vài ch c micro mét. Khi đó các s i này s m t nh ngệ ườ ỏ ụ ợ ẽ ấ ữ
nh c đi m c a th y tinh kh i, nh : giòn, d n t g y, mà tr nên có nhi uượ ể ủ ủ ố ư ễ ứ ẫ ở ề
u đi m c h c h n. Thành ph n c a th y tinh d t có th ch a thêm nh ngư ể ơ ọ ơ ầ ủ ủ ệ ể ứ ữ
khoáng ch t nh :ấ ư silic, nhôm, magiê ,... t o ra các lo i s i th y tinh khác nhauạ ạ ợ ủ
nh : s i th y tinh E (d n đi n t t), s i th y tinh D (cách đi n t t), s i th yư ợ ủ ẫ ệ ố ợ ủ ệ ố ợ ủ
tinh A (hàm l ng ki m cao), s i th y tinh C (đ b n hóa cao), s i th y tinhượ ề ợ ủ ộ ề ợ ủ
R và s i th y tinh S (đ b n c h c cao). Lo i th y tinh E là lo i ph bi n,ợ ủ ộ ề ơ ọ ạ ủ ạ ổ ế
các lo i khác th ng ít (chi m 1%) đ c s d ng trong các ng d ng riêngạ ườ ế ượ ử ụ ứ ụ
bi t.ệ
S i thu tinh có hai d ng đi n hình: S i dài và s i ng n thông th ngợ ỷ ạ ể ợ ợ ắ ườ
chúng có hình tr tròn, ngoài ra, cũng g p s i thu tinh có thi t di n ngangụ ặ ợ ỷ ế ệ
hình tam giác, hình vuông, l c giác.ụ
Hi n nay có ba ph ng pháp chính dùng đ s n xu t ra s i thu tinh:ệ ươ ể ả ấ ợ ỷ
Kéo s i t dung d ch nóng ch y qua khuôn.ợ ừ ị ả
Kéo s i t nh ng phôi thu tinh đ c s y nóngợ ừ ữ ỷ ượ ấ
Nh n đ c nh ng s i ng n t các tia dung d ch nóngậ ượ ữ ợ ắ ừ ị
ch y b ng cách th i không khí, h i, ga.ả ằ ổ ơ
Quá trình m t giai đo n kéo s i thu tinh th c ch t là t nh ng thànhộ ạ ợ ỷ ự ấ ừ ữ
ph n c b n nh cát th ch anh, đá vôi, axit bor, đ t sét, than. Đ c ch nầ ơ ả ư ạ ấ ượ ọ
theo 1 t l h p lý, sau đó nung nóng ch y nhi t đ kho ng 1260ỷ ệ ợ ả ở ệ ộ ả
o
C.
Sinh viên th c hi n: Nông Minh Toàn – Đ ng c - ĐHBKHNự ệ ộ ơ Page 3
Bài t p l n v t li u phi kim V t li uậ ớ ậ ệ ậ ệ
Composite
Dung d ch thu tinh nóng ch y rót tr c ti p vào b ph n khuôn kéoị ỷ ả ự ế ộ ậ
s i đ c ch t o t platin. D i áp l c, dung d ch thu tinh ch y quaợ ượ ế ạ ừ ướ ự ị ỷ ả
nh ng l nh c a khuôn đ ng kính thông th ng 0,8 – 3mm và khi quaữ ỗ ỏ ủ ườ ườ
bu ng l nh đ c kéo thành s i có đ ng kính t 3-19µm v i v n t c 20-ồ ạ ượ ợ ườ ừ ớ ậ ố
50m/s.
S i thu tinh nh n đ c nh v y là nh ng s n ph m s i thô.ợ ỷ ậ ượ ư ậ ữ ả ẩ ợ
Th ng đ c dùng đ xo n b nh thành ch d t thành v i cho các côngườ ượ ể ắ ệ ỉ ệ ả
đo n ti p theo.ạ ế
S i thu tinh có nh ng u đi m n i tr i là giá thành r . Chúng đ cợ ỷ ữ ư ể ổ ộ ẻ ượ
dùng r ng rĩa trong s n xu t composite polyme đ c ch t o các t u t iộ ả ấ ượ ế ạ ầ ả
tr ng nh , thuy n xu ng cacno, thuy n bu n th thao…ọ ẹ ề ồ ề ồ ể
2. S i bazanợ
S i bazan đ c ch t o t nguyên li u đá bazan. Đá bazan có ngu nợ ượ ế ạ ừ ệ ồ
góc nham th ch do các núi l a khi ho t đ ng phan ra r i k t tinh l i. Cácạ ử ạ ộ ồ ế ạ
s n ph m t đá bazan có đ c tính c lý hoá t t h n h n so v i các s nả ẩ ừ ặ ơ ố ơ ẳ ớ ả
ph m truy n th ng là bông s i thu tinh ho c amian, không đ c h i choẩ ề ố ợ ỷ ặ ộ ạ
ng i và sinh v t.ườ ậ
S i liên t c (ch )ợ ụ ỉ
S i ng nợ ắ
Bông
Công ngh s n xu t s i bazan: Đá bazan sau khi khai thác đ c phânệ ả ấ ợ ượ
lo i, ch n l c và làm s ch r i tán nh 20-40mm. Sau đó cho vào lò nungạ ọ ọ ạ ồ ỏ
và nung 1450-1500ở
o
. Sau khi đá nóng b ng, nh các vòi phun, bazan l ngỏ ờ ỏ
Sinh viên th c hi n: Nông Minh Toàn – Đ ng c - ĐHBKHNự ệ ộ ơ Page 4
Bài t p l n v t li u phi kim V t li uậ ớ ậ ệ ậ ệ
Composite
đ c phun ra thành s i, sau đó đ c làm l nh đ t ng t nh m t thi t bượ ợ ượ ạ ộ ộ ờ ộ ế ị
hút gió và bu ng l ng ta thu đ c bông, s i bazan.ồ ắ ượ ợ
Đ kéo đ c s i bazan liên t c có ch t l ng cao, ng i ta dùng cácể ượ ợ ụ ấ ượ ườ
t m khuôn platin.ẩ
3. S i h u cợ ữ ơ
Các lo i s i h u c ph bi n có th th y là ạ ợ ữ ơ ổ ế ể ấ
s i kenvlar c u t o t h pợ ấ ạ ừ ợ
ch t h u c cao phân t aramit, đ c gia công b ng ph ng pháp t ng h p ấ ữ ơ ử ượ ằ ươ ổ ợ ở
nhi t đ th p (-10°C), ti p theo đ c kéo ra thành s i trong dung d ch, cu iệ ộ ấ ế ượ ợ ị ố
cùng đ c s lý nhi t đ tăng mô đun đàn h i. S i kenvlar và t t c các s iượ ử ệ ể ồ ợ ấ ả ợ
làm t aramit khác nh : Twaron, Technora,... có giá thành th p h n s i th yừ ư ấ ơ ợ ủ
tinh nh c tính l i th p h n: Các lo i s iư ơ ạ ấ ơ ạ ợ aramit th ng có đ b n nén, u nườ ộ ề ố
th p và d bi n d ng c t gi a các l p.ấ ễ ế ạ ắ ữ ớ
S i h u c anamit có đ b n cao ho c modun đàn h i cao và m tợ ữ ơ ộ ề ặ ồ ộ
lo t nh ng u vi t khác. S i h u c có đ b n khi kéo, n đ nh coa v iạ ữ ư ệ ợ ữ ơ ộ ề ổ ị ớ
nhi t đ , b n va đ p, không cháy, tính cách đi n cao, kh i l ng riêngệ ộ ề ậ ệ ố ượ
th p.ấ
Ph thu c vào thành ph n polyme và ph ng pháp kéo s i mà ta nh nụ ộ ầ ươ ợ ậ
đ c s i h u c có kh i l ng 1410-1450kg và đ b n khi kéo 70-ượ ợ ữ ơ ố ượ ộ ề
150Gpa. S i h u c gi nguyên đ c nh ng đ c tính c lý c a mình choợ ữ ơ ữ ượ ữ ặ ơ ủ
đ n 180ế
o
, trên ng ng này s i h u c không nóng ch y mà s cacbon hoá.ưỡ ợ ữ ơ ả ẽ
V t li u composite c t s i h u c có đ b n khi nén và kh năngậ ệ ố ợ ữ ơ ộ ề ả
t ng thích v i n n polyme th ng kém h n so v i s i thu tinh. Y uươ ớ ề ườ ơ ớ ợ ỷ ế
đi n chung c a s i anamit là hút m.ể ủ ợ ẩ
S i h u c đ c s d ng r ng rãi trong vi c s n xu t v t li uợ ữ ơ ượ ử ụ ộ ệ ả ấ ậ ệ
composite đ ch t o thân v tên l a đ ng c nhiên li u r n, các bình,ể ế ạ ỏ ử ộ ơ ệ ắ
Sinh viên th c hi n: Nông Minh Toàn – Đ ng c - ĐHBKHNự ệ ộ ơ Page 5