intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đề tài: Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal

Chia sẻ: Nguyen Dinh Hieu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:71

Thêm vào BST
Báo xấu
111
lượt xem 18
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhân loại đang bước vào kỷ nguyên bùng nổ của khoa học và công nghệ với hàng loạt thành tựu to lớn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp,nông nghiệp,giao thông vận tải.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal

  1. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal LỜI CẢM ƠN Qua một khoảng thời gian làm việc miệt mài em đã hoàn thành lu ận văn nghiên cứu tốt nghiêp đề tài “Tính chất cơ học của vật li ệu polyme compozit t ừ nhựa nền epoxydian gia cường bằng mát dứa dại”. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS.TS. Phan Thị Minh Ngọc va TS Vũ Bích Th ủy đã t ận tình h ướng d ẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện. Nhân đây, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme _ trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, các bạn bè người thân tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành t ốt luận văn tốt nghiệp nay. Hà Nội, ngày 1 tháng 6 năm 2009 MỤC LỤC Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 1
  2. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal PHẦN 1 TỔNG QUAN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II.1.2 Các thông số quan trọng của nhựa epoxy................................... 14 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẰNG SỢI SISAL LỜI MỞ ĐẦU Nhân loại đang bước vào kỷ nguyên bùng nổ của khoa học và công nghệ với hàng loạt thành tựu to lớn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp,nông nghiệp,giao thông vận tải…X· héi ngµy cµng ph¸t triÓn th× nhu cÇu ®èi víi vËt liÖu cµng lín ®ßi hái ngµy cµng nhiÒu vËt liÖu cã tÝnh n¨ng c¬ lý kÜ thuËt cao h¬n u viÖt h¬n. Do vËy, cã thÓ nãi sù ra ®êi cña lo¹i vËt liÖu míi polyme compozit lµ tÊt yÕu ®· gi¶i quyÕt ®îc nhu cÇu ®ã. VËt liÖu polyme compozit lµ lo¹i vËt liÖu ®îc t¹o thµnh tõ hai lo¹i cÊu tö chÝnh lµ nhùa nÒn polyme vµ sîi gia cêng.C¸c lo¹i sîi gia cêng truyÒn thèng hay dïng cho vËt liÖu polyme compozit lµ sîi cacbon, sîi thñy tinh, sîi aramit. Tuy nhiªn c¸c lo¹i sîi nµy ®îc tæng hîp tõ nguån nguyªn liÖu kh«ng t¸i t¹o, kh«ng cã kh¶ n¨ng ph©n hñy kÐo theo vËt liÖu polyme compozit tõ chóng sau qu¸ tr×nh sö dông bÞ th¶i ra ®· g©y « nhiÔm m«i trêng mét c¸ch nghiªm träng, g©y ph¬ng h¹i trùc tiÕp ®Õn søc kháe con ngêi vµ sù ph¸t triÓn bÒn v÷ng cña x· héi. ChÝnh v× vËy, trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ngµy cµng cã nhiÒu sù quan t©m tõ c¸c nhµ nghiªn cøu, c¸c nhµ s¶n xuÊt chÕ t¹o ra nh÷ng vËt liÖu cã kh¶ n¨ng ph©n hñy hoÆc ph©n hñy díi t¸c ®éng cña vi sinh vËt. Nh vËy lo¹i vËt liÖu nµy sau khi sö dông h¹n chÕ ®îc « nhiÔm m«i trêng. Bªn c¹nh ®ã, vÊn ®Ò gi¸ thµnh còng lµ yÕu tè quan träng ®Ó më réng kh¶ n¨ng øng dông cña vËt liÖu. §Ó ®¸p øng ®îc yªu cÇu trªn, vËt liÖu polyme compozit gia cêng b»ng sîi thùc vËt ®ang ®îc ®Æc biÖt Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 2
  3. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal quan t©m bëi mét sè u ®iÓm næi tréi cña sîi thùc vËt so víi c¸c sîi gia cêng truyÒn thèng nh lµ: cã kh¶ n¨ng ph©n hñy sinh häc, rÎ tiÒn, s½n cã, nhÑ vµ cã ®é bÒn riªng tèt. Một số sợi tự nhiên thông dụng như:sợi đay.tre.dừa,dứa,sisal…Trong đó sợi sisal được sử dụng rộng rã hơn cả do có modun đàn hồi cao.độ bền riêng cao,độ dẻo dai tốt và có thể sử dụng làm chất gia cường cho vật liệu PC. Nhựa nền epoxy được ứng dụng trong công nghệ chế tạo vật liệu PC do có một số tính chất nổi bât như:khả năng bám dinh tốt với sợi gia cường,ch ịu hóa chất và bền mài mòn. Chính vì vậy em đã thực hiện đề tài lu ận văn: Tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nh ựa nền epoxy gia c ường bằng mát dứa dại. I. Giới thiệu chung về vật liệu polyme compozit (PC) [1,2]: 1. Lịch sử phát triển Vật liệu PC đã xuất hiện cách đây hàng nghìn năm và đ ược con ng ười s ử dụng rất hiệu quả trong cuộc sống. 5000 năm trước công nguyên người cổ đại đã thêm đá nghiền nhỏ hoặc những vật liệu nguồn gốc hữu cơ vào đất sét để giảm độ co ngót khi nung gạch, đồ gốm. Tại Ai cập khoảng 3000 năm trước công nguyên, người ta đã làm vỏ thuyền bằng lau sậy đan tẩm tubin . Ở Vi ệt Nam, thuyền tre đan trát sơn ta với mùn cưa cũng là một thí dụ về vật liệu PC. Mặc dù hình thành sớm như vậy nhưng việc ch ế tạo vật li ệu PC m ới thực sự được chú ý trong khoảng 60 năm trở lại đây. Năm 1942 đã s ản xu ất được vật liệu PC trên cơ sở nhựa polyeste không no. Năm 1944, đã s ản xu ất hàng nghìn chi tiết bằng PC cho máy bay và tàu phục vụ đại chiến th ế gi ới l ần thứ hai. Năm 1950, chất lượng vật liệu PC được nâng cao rất nhi ều khi có s ự ra Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 3
  4. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal đời của nhựa eposy và hàng loạt các sợi gia cường nh ư: sợi cacbon, s ợi polyeste, nilong, aramit (kevlar), sợi silic… Từ những năm 1970 đến nay, các chi tiết chế tạo từ compozit nền chất dẻo và sợi tăng cường có độ bền cao đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng tàu, chế tạo chi tiết chịu lực trong ô tô, vật liệu xây dựng… Tuy đã đạt được những thành tựu như vậy nhưng vấn đề nâng cao chất lượng, cải thiện tính chất cơ lý, tính chất nhiệt, điện, chịu ăn mòn… mở rộng được lĩnh vực sử dụng PC luôn được đặt ra. Đặc biệt vi ệc nghiên cưú ch ế tạo loại vật liệu mới có khả năng phân hủy nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường là một yêu cầu cấp thiết hiện nay. 2.Khái niệm, thành phần, phân loại vật liệu PC. 2.1 Khái niệm [1]: Vật liệu PC được tạo thành từ sự kết h ợp c ủa hai hay nhi ều c ấu tử khác nhau, tạo ra vật liệu có tính chất đặc biệt mà mỗi vật liệu thành phần ban đầu không có. Vật liệu PC nói chung đ ược c ấu tạo t ừ hai thành ph ần c ơ b ản là cốt và nền, ngoài ra còn có một số loại chất ph ụ gia khác : ch ất đ ộn, ch ất màu, chất chống lão hóa, chống co ngót… 2.2.Thành phần vật liệu PC [1,2]: Vật liệu PC là vật liệu kết h ợp của hai hay nhi ều c ấu t ử khác nhau và có những tính chất mà vật liệu thành phần ban đầu không có. Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 4
  5. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal Thành phần chính của vật liệu PC là nền polyme và vật liệu tăng cường dạng hạt hay dạng sợi(cốt). Ngoài ra còn có chất đóng rắn (đối với nh ựa nhiệt rắn), chất độn và một số phụ gia cần thiết. Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 5
  6. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal 2.3 Cơ chế gia cường vật liệu PC:[2]  Cơ chế gia cường: Dưới tác dụng của ngoại lực, vật liệu gia cường sẽ là những điểm chịu ứng suất tập trung do nhựa truyền sang. Vật liệu gia cường dạng sợi sẽ chịu ứng suất tốt hơn vật liệu gia cường dạng hạt, do ứng suất tại một điểm bất kỳ trên s ợi được phân b ố đ ều trên toàn bộ chiều dài, do đó tại mỗi điểm sẽ chịu ứng suất nhỏ h ơn so với vật liệu gia cường dạng hạt dưới tác dụng của ngoại lực như nhau. Khả năng truyền tải trọng từ vật liệu nền lên vật liệu gia cường phụ thuộc vật liệu nền, vật liệu gia cường, kết dính t ại b ề mặt ti ếp xúc c ủa v ật liệu nền và vật liệu gia cường. Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 6
  7. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal 2.4 Phân loại [1,2]: Tùy thuộc vào bản chất các vật liệu thành phần,vật liệu PC đươc phân loại như sau: 2.4.1 Theo bản chất vật liệu nền: - Nền polyme chiêm 90% trong tổng số các loại compozit. - Nền kim loại (hợp kim nhôm,hợp kim tital…) với vật liệu gia cường dạng sợi kim loại, sợi khoáng. - Nền gốm và thủy tinh:với vật liệu gia cường dạng sợi và hạt kim loại . - Nền cacbon/graphit: là vật liệu chịu nhiệt rất tốt và cứng. 2.4.2 Phân loại theo hình dạng vật liệu gia cường:  Compozit cốt hạt : Có cấu tạo gồm các phần tử cốt hạt đẳng trục phân bố đều trong nền . Các phần tử cốt rất đa dạng : các lo ại khoáng t ự nhiên , oxit , cacbit , nitrit… Compozit cốt hạt rất đa dạng : cốt hạt thô và cốt hạt mịn. Compozit cốt hạt mịn thường có nền là kim loại hoặc h ợp kim, c ốt h ạt có kích thước nhỏ (< 0,1mm) thường là các vật liệu bền c ứng , có tính ổn đ ịnh nhiệt cao . Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 7
  8. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal Compozit cốt hạt thô : nền có thể là kim loại , polyme ho ặc g ốm.G ốm thường được đưa vào để cải thiện độ bền kéo , nén , uốn,độ ch ống mài mòn, độ ổn định kích thước, chịu nhiệt…  Compozit cốt sợi ngắn : độ dài cốt sợi thường nhỏ hơn 5cm. Compozit cốt sợi ngắn thường được gia công bằng phương pháp gia công nhựa thông thường như đúc đùn, đúc phun. Sợi ngắn thường được dùng tăng cường cho nhựa nhiệt dẻo. Nhựa nhiệt rắn do có khối lượng phân tử lớn khi đóng r ắn sẽ không có lợi khi dùng sợi ngắn.  Compozit cốt sợi có chiều dài trung bình: Độ dài sợi cốt từ 10 đến 100 mm, thường dùng tăng cường cho nhựa nhiệt rắn có thêm bột độn khá lớn. Phương pháp gia công thường được sử dụng là phương pháp ướt.  Compozit cốt sợi dài: Sợi dài hay được gọi là sợi liên tục thường gia cường cho nhựa nhiệt rắn .Compozit cốt hạt thường được chế tạo với cả nền vô cơ, gốm. kim loại. 3. Tính chất và phạm vi ứng dụng[1.3] : 3.1 Tính chất chung của vật liệu PC: Tính chất của vật liệu PC là tổ hợp tính ch ất c ủa các c ấu t ử có m ặt trong vật liệu. Nó phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn, điều kiện gia công và tác d ụng của tải trọng. Đối với vật liệu PC cần quan tâm tới một số tính ch ất sau: modun xé rách đặc trưng cho khả năng chịu biến dạng của vật liệu. Độ bền kéo, nén cho biết khả năng chịu tải trọng của vật liệu. Hệ số giãn nở nhiệt đặc trưng cho s ự thay đổi kích thước dưới tác dụng của kích thước và tải trọng. Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 8
  9. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal Vật liệu PC mang một số tính chất chung như sau: - Khối lượng riêng bé do vậy tính năng cơ lý riêng cao hơn thép và các vật liệu truyền thống khác (thủy tinh, gốm, sứ, gỗ..) rất nhiều. - Giá thành không cao, chịu môi trường , kháng hóa ch ất, không tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn, không cần sơn bảo vệ như vật liệu gỗ, kim loại… - Cách điện cách nhiệt tốt - Gia công, chế tạo đơn giản, nhanh , đa dạng, dễ thay đ ổi và s ửa chửa… - Chi phí đầu tư thiết bị gia công thấp. 3.2 Phạm vi ứng dụng: Nhờ có nhiều tính năng ưu việt như khối lượng riêng th ấp, có độ bền cao,chịu môi trường tốt, có thể điều khiển được tính ch ất của v ật li ệu theo các hướng khác nhau một cách dễ dàng… Được ứng dụng ch ủ yếu trong các lĩnh vực sau: - Giao thông vận tải: vỏ ca nô, tàu biển… - Vật liệu điện: ấm cách điện, vỏ các thiết bị điện… - Vật liệu xây dựng: kết cấu nhà lắp ghép, đá ốp lát, tấm lợp… - Vật liệu chịu hóa chất: bồn chứa, ống dẫn, van ,bể điện phân… - Vật liệu gia dụng:bàn, ghế,giá,tấm trần,tấm cách âm… Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 9
  10. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal - Vật liệu PC cao cấp:dùng trong hàng không,vũ trụ ,dụng cụ thể thao cao cấp… II.VẬT LIỆU PC TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẰNG SƠI SISAL. II.1 Nhựa epoxy [4]: Nhựa epoxit (được biết đến cái tên nhựa epoxy, đôi khi còn gọi là nhựa etoxylin ) đặc trưng bởi có nhiều hơn một nhóm 1,2-epoxy trong m ột phân t ử polyme. Nhóm này thường nằm ở cuối mạch. Phần phi epoxy của phân tử có thể là hydrocacbon no, hidrocacbon mạch vòng no hoặc hydrocacbon thơm. Nhựa epoxy-dian chiếm 80-90% tổng sản lượng epoxy. Khoảng 25% trong số đó được sử dụng làm chất kết dính cho vật liệu compozit có độ bền cao. II.1.1.Tổng hợp nhựa epoxy[4,5,6]: Nhựa epoxy_dian chủ yếu được tổng hợp từ phản ứng Ng ng tô cã xóc t¸c (baz¬) gi÷a c¸c hîp chÊt epoxy (®iÓn h×nh lµ epiclohidrin) víi c¸c chÊt cho proton (ch¼ng h¹n bisphenol A) . Đó là phản ứng nối tiếp song song t ạo ra các oligome có độ trùng hợp n=2,3,4… Công thức tổng quát của nh ựa epoxy dian có dạng : CH3 CH3 (10) CH2-CH-CH2 O C O-CH2-CH-CH2 O C O-CH2-CH-CH2 O OH O CH3 CH3 n Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 10
  11. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal Tùy thuộc tỷ lệ đương lượng giữa epyclohidrin và bis phenol A, th ời gian, nhiệt độ và nồng độ NaOH sử dụng , nhựa epoxy nhận được sẽ có khối lượng phân tử khác nhau. Ngoài ra còn tổng hợp theo hai phương pháp khác: - Epoxy hóa các hợp chất không no bằng tác nhân cung cấp oxy. - Trùng hợp và đồng trùng hợp các hợp chất epoxy không no. a) Nguyên liệu đầu Bisphenol A được tạo ra từ phản ứng của axeton và phenol trong môi trường axit mạnh ở 10 - 500C : CH3 CH3 (1) + C=O + OH xt C OH + H2 O HO HO CH3 CH3 Phenol và axeton là những nguyên liệu sẵn có nên Bisphenol A được s ản xuất dễ dàng.Điêu đó giải thích tại sao nhựa epoxy lại được sử dụng rộng rãi hơn các loại nhựa khác.Bisphenol A hay Diphenylolpropan (DPP) tồn t ại d ạng bột màu trăng,không tan trong nước,tan trong axeton và rươu,có nhiêt độ nóng chảy 153 - 155 0C. Epiclohidrin, hợp chất có giá thành cao hơn, được tạo thành từ các ph ản ứng sau: (2) CH2 = CH + Cl2 CH2 = CH + H Cl CH3 CH2 - Cl Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 11
  12. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal (3) CH2 = CH + H2 O / Cl2 Cl - CH2 - CH - CH2 - Cl + H Cl CH2 - Cl OH (4) Cl - CH2 - CH - CH2 - Cl + NaOH CH2 - CH - CH2 - Cl + NaCl + H2 O OH O Ngoài propylen, epiclohidrin (ECH) còn có thể được tạo ra t ừ glyxerin qua hai giai đoạn : clo hóa và đóng vòng epoxy: xt (5) CH2 - CH - CH2 + 2 H Cl (khÝ) CH2 - CH - CH2 + 2 H2 O OH OH OH Cl OH Cl (6) CH2 - CH - CH2 + NaOH Cl - CH2 - CH - CH2 + NaCl + H2 O Cl OH Cl O ECH là chất lỏng không màu, mùi hắc , tỷ trọng 1,18 (g/ml), nhiệt độ sôi 117 - 1180C. b.Phản ứng tạo thành nhựa epoxydian: Phản ứng ngưng tụ của bisphenol A với epiclohidrin để tạo nh ựa epoxy thường sử dụng xúc tác kiềm theo hai giai đoạn: Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 12
  13. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal Giai đoạn 1: là giai đoạn kết hợp, nhóm epoxy của epiclohidrin tác d ụng với nhóm hydroxyl của bisphenol A, phản ứng xảy ra nhanh ở nhi ệt đ ộ 60-70 0C. và tỏa nhiệt (∆ H = -17Kcal/mol): CH3 Cl - CH2 - CH - CH2 + HO C OH + CH2 - CH - CH2 - Cl O O CH3 CH3 (7) Cl - CH2 - CH - CH2 - O C O - CH2 - CH - CH2 - Cl OH CH3 OH Giai đoạn 2: Tách HCl tạo thành diepoxy, phản úng xảy ra ch ạm và thu nhiệt (∆H=29Kcal/mol): CH3 Cl - CH2 - CH - CH2 - O C O - CH2 - CH - CH2 - Cl + 2NaOH OH CH3 OH CH3 (8) CH2 - CH - CH2 - O C O - CH2 - CH - CH2 + 2 NaCl + 2 H2 O O CH3 O Diglyxydylete. Diglyxydylete(DGE) nhận được với tỷ lệ mol epiclohidrin va bisphenol A (DPP) là 2/1. Tuy nhiên, thực nghiệm chỉ ra rằng khi tỷ lệ 2/1 thì hiêu su ất t ạo DEG
  14. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal NaOH (9) DGE + DPP CH2 - CH - CH2 - O - R - O - CH2 - CH - CH2 - O - R - OH O OH (A) CH3 R: C CH3 Nhóm phenol tự do của hợp chất A phản ứng với EP tương tự kiểu ph ản ứng (7), đóng vòng epoxy theo phản ứng (8), tạo ra olygome epoxy có độ trùng hợp n=1. Phát triển mạch theo hệ thống phản ứng (7) - (9), s ẽ t ạo ra các olygome có n= 2.3.4 Cấu trúc của nhựa epoxydian có dạng: CH3 (n + 1) HO C OH + (n + 2) CH2 - CH - CH2 - Cl O CH3 CH3 CH3 (10) CH2-CH-CH2 O C O-CH2-CH-CH2 O C O-CH2-CH-CH2 O OH O CH3 CH3 n II. 1.2 Các thông số quan trọng của nhựa epoxy Hàm lượng nhóm epoxy (HLE) : là khối lượng của nhóm epoxy có trong 100g nhựa . Đương lượng epoxy (ĐLE) là lượng nhựa tính theo gam chứa một đương lượng oxyepoxit. Giá trị epoxy (GTE) : là đương lượng gam của oxy epoxit có trong 100g nhựa : Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 14
  15. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal 1.100 §LE = GTE HLOE GTE = 16 Trong đó hàm lượng oxyepoxit (HLOE) được xác định: HLE.16 HLOE = 43 Sự liên quan giữa hàm lượng nhóm epoxy (HLE) và đương lượng epoxy (ĐLE) theo công thức sau: 100.43 HLE = DLE ở đây 43- khối lượng phân tử của nhóm epoxy Ngoài ra còn một vài thông số kỹ thuật khác thường được giới thiệu cho một loại nhựa epoxy như: độ nhớt , chỉ số khúc xạ, đương lượng hydroxy. II.1.3 tính chất và ứng dụng của nhựa epoxy a. Tính chất [3,7]: Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 15
  16. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal Nhựa epoxy khi chưa đóng rắn là nhựa nhiệt dẻo, tùy thuộc kh ối l ượng phân tử mà nhựa epoxy ở dạng lỏng (M
  17. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal làm các lớp phủ chất lượng cao, sơn, keo dán, tấm nót cho tàu thuy ền, làm vật liệu bảng điện, trang trí… Nhựa epoxy có ứng dụng rất hiệu quả trong công nghiệp chế tạo vật liệu compozit. Nhờ các nhóm phân cực, epoxy có khả năng bám dính tốt với s ợi tăng cường, do đó làm tăng độ bền của compozit. Vật liệu compozit từ nhựa epoxy có chất lượng cao , thường được ứng dụng trong ngành hàng không, vũ trụ. II.1.4 Đóng rắn nhựa epoxy [4,5,6]: Nhựa epoxy chỉ được sử dụng có hiệu quả khi đã chuyển sang trạng thái nhiệt rắn, nghĩa là hình thành các liên k ết ngang gi ữa các phân t ử nh ờ phản ứng với các tác nhân đóng rắn, tạo cấu trúc không gian ba chi ều, không nóng chảy, không hòa tan. Nhựa epoxy chuyển thành trạng thái không nóng chảy, không hòa tan, có cấu trúc mạng lưới không gian 3 chiều chỉ dưới tác dụng của chất đóng rắn. Các chất này phản ứng với các nhóm chức của nhựa epoxy. Vì chất đóng rắn tham gia vào cấu trúc mạng lưới polyme làm thay đổi cấu trúc c ủa chúng, nên quá trình đóng rắn là yếu tố quan trọng để hình thành vật liệu epoxy. Hoạt tính cao của nhóm epoxy với tác nhân (nucleophin) cho phép sử d ụng các hệ đóng rắn khác nhau có khả năng phản ứng trong một khoảng nhi ệt độ rộng từ 00C đến 2000C . Các phản ứng chính của nhóm epoxy là cộng hợp với các ch ất ch ứa nguyên tử hoạt động và trùng hợp của nhóm epoxy theo cơ ch ế ion. C ả hai ph ản ứng đều dẫn tới hình thành polyme có khối lượng phân t ử cao h ơn. Xu ất phát t ừ cơ chế tác dụng của nhựa epoxy , các chất đóng rắn cũng được phân thành hai nhóm chính: Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 17
  18. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal - Đóng rắn nhờ các hợp chất đa chức hoạt động như các amin bậc 1, bậc 2, anhydrit của axit hữu cơ. - Đóng rắn theo cơ chế ion: trên cơ sở của các bazo và axit Liwis. II.1.4.1.Chất đóng rắn cộng hợp Dưới tác dụng hóa học của chất đóng rắn dạng này có nhóm epoxy và hydroxyl, nhựa epoxy chuyển thành polyme có cấu trúc không gian. Thu ộc v ề nhóm này là các chất đóng rắn chứa nguyên tử hydro hoạt động như: polyme . polyaxit, polymecaptan, polyphenol a) Chất đóng rắn amin Do có nhiều ưu điểm, có ý nghĩa thực tiễn nên amin là ch ất đóng r ắn ph ổ biến nhất và được ứng dụng rộng rãi nhất cho nhựa epoxy. Chất đóng rắn amin bao gồm các chất khác nhau chứa các nhóm amin tự do: amin thẳng, vòng, dị vòng và polyamin thơm, sản phẩm biến tính amin cũng như các oligome amitamin có nhóm amin ở cuối mạch. Khi dùng chất đóng rắn loại amin có nhóm - NH 2 thì nguyên tử H của nhóm amin sẽ tạo thành với O của nhóm epoxy những nhóm hydroxyl mới nh ư sau: Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 18
  19. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal CH3 CH2 - CH - CH2 - R - O C O - CH2 - CH - CH2 OH O NH CH3 (CH2)m NH OH CH3 CH2 - CH - CH2 - R - O C O - CH2 - CH - CH2 O CH3 Tổng quát mà nói có thể giải thiết cấu tạo của nhựa epoxy sau khi đóng rắn bằng amin như sau: ...-N-... (CH2)m . . . - N - CH2 - CH - CH2 - R - N - CH2 -CH - CH2 - R - N - . . . OH (CH2)m OH . . . - N - CH2 - CH - CH2 - R - N - CH2 -CH - CH2 - R - N - . . . (CH2)m OH OH (CH2)m ...-N-... ...N-... Trong đó R là: CH3 O C O - CH2 - CH - CH2 CH3 OH n Đặc điểm của quá trình đóng rắn này là không để thoát ra một sản phẩm phụ nào.Các chất đóng rắn amin thực tế có khả năng đóng rắn tất c ả các d ạng nh ựa Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 19
  20. Nghiên cứu vật liệu polymer compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi sisal epoxy,ngoại trừ epoxy este và epoxy vòng béo (xycloaliphatic epoxy), trong vùng nhiệt độ từ 00C đến 1500C. Mặc dù có hoạt tính cao, một vài chất đóng rắn amin, khi đóng rắn ở nhiệt độ thấp (00C-200C) thường phải bổ sung chất xúc tiến như rượu, mercaptan, phenol, axit cacboxylic. Một số chất đóng rắn amin điển hình gồm: Polyamin mạch thẳng: Các polyamin mạch thẳng là sản phẩm phản ứng giữa amoniac và dicloetan, được sử dụng rộng rãi để đóng rắn nhựa epoxy: Đietylentriamin (DETA) H2N – CH2 – CH2 – NH – CH2 –CH2 – NH2 Trietylentetramin (TETA) H2N – (CH2)2 – NH – (CH2)2 - NH – (CH2)2 – NH2 Dietylaminopropylamin (DEAP) C2H5 N - CH2 - CH2 - CH2 - NH2 C2H5 Polyetylenpolyamin H2N – (CH2 – CH2 – NH ) n – CH2 –CH2 – NH2 Hoàng Thị Phương – lớp CN polymer – k49 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA
165 tài liệu
2070 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2