intTypePromotion=3

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:177

0
43
lượt xem
10
download

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo” được tiến hành với mục đích nghiên cứu sử dụng nhựa nền từ dầu lanh epoxy sử dụng trong quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo. Sau đây là bản tóm tắt của luận án.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo

  1. Luận án tiến sĩ 2016 MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………….…………………………1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Tổng quan về vật liệu polyme compozit ............................................................3 1.1.1. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt sợi .........................................4 1.1.2. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt hạt .........................................4 1.1.2.1. Hiểu biết chung về vật liệu compozit gia cường dạng hạt .................... 4 1.1.2.2. Chất gia cường silic đioxit ..................................................................... 5 1.2. c ề cứu và sản xuấ ậ ệ ec ..................................................................................9 1.2.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo ..................................9 1.2.1.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo trên thế giới ...... 9 1.2.1.2.Tình hình sản xuất và sử dụng đá nhân tạo trong nước ......................... 11 1.2.2. Tình hình nghiên cứu về vật liệu compozit sinh thái và sản xuất đá nhân tạo trên thế giới ..............................................................................12 1.2.3. Tình hình nghiên cứu về vật liệu compozit sinh thái và sản xuất đá nhân tạo trong nước ................................................................................13 1.3. Giới thiệu về dầu thực vật và dầu lanh epoxy hóa .........................................14 1.3.1. Giới thiệu về dầu thực vật ............................................................................14 1.3.2. Giới thiệu về các phương pháp biến tính dầu thực vật ................................17 1.3.3. Giới thiệu về dầu lanh biến tính bằng phản ứng epoxy hóa ........................18 1.3.3.1. Giới thiệu về quá trình biến tính dầu lanh bằng phản ứng epoxy hóa . 18 1.3.3.2. Phản ứng đóng rắn dầu lanh epoxy hóa ............................................... 19 1.4. P ƣơ â ca í c ất bề cơ à bền màu của vật liệu polyme compozit cốt hạt ...................................................................................22 1.4.1. Sử dụng phụ gia có tính tương thích với hệ nhựa nền .................................22 1.4.2. Biến tính bề mặt cốt liệu hạt bằng chất liên kết silan ..................................23 1.4.3. Sử dụng chất chống tia tử ngoại ..................................................................24 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM..…………………………………………………32 2.1. Nguyên liệu, hóa chất thí nghiệm ....................................................................32 2.2. C c ƣơ ực nghiệm .......................................................................33 2.2.1. Phương pháp chuẩn bị hỗn hợp nhựa nền dầu lanh epoxy hóa ...................33 2.2.2. Phương pháp chuẩn bị mẫu vật liệu polyme compozit từ nhựa nền ELO và cốt liệu thạch anh ....................................................................................33 2.2.3. Các phương pháp xác định đặc trưng đóng rắn của dầu lanh epoxy hóa ...35 Phạm Anh Tuấn i Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  2. Luận án tiến sĩ 2016 2.2.3.1. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng và nhiệt quét vi sai ............. 35 2.2.3.2. Phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ theo thời gian đóng rắn .... 35 2.2.3.3. Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier ................... 36 2.2.4. Các phương pháp xác định mức độ đóng rắn của dầu lanh epoxy hóa .......36 2.2.4.1. Phương pháp trích ly trong axeton ...................................................... 36 2.2.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy .................................. 37 2.2.4.3. Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai .............................................. 38 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ........................................................39 2.2.5.1. Xử lý số liệu thực nghiệm mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO theo thời gian phản ứng ...................................................................... 39 2.2.5.2. Tính toán tốc độ phản ứng của hệ nhựa nền dầu lanh epoxy hóa........ 39 2.2.6. Các phương pháp xác định tính chất cơ học của nhựa nền ELO .................39 2.2.6.1. Phương pháp xác định độ cứng Barcol ................................................ 39 2.2.6.2. Phương pháp xác định độ bền kéo ....................................................... 39 2.2.6.3. Phương pháp xác định độ bền uốn ....................................................... 39 2.2.6.4. Phương pháp xác định độ bền va đập Izod không khía ....................... 40 2.2.6.5. Phương pháp xác định độ mài mòn ...................................................... 40 2.2.6.6. Phương pháp xác định màu sắc ........................................................... 40 2.2.7. Phương pháp xác định hình thái cấu trúc vật liệu bằng phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét trường phát xạ ..............................................40 2.2.8. Phương pháp xác định tính chất cơ – lý của vật liệu polyme compozit ........41 2.2.8.1. Phương pháp xác định độ hấp thụ nước .............................................. 41 2.2.8.2. Phương pháp xác định độ bền uốn....................................................... 41 2.2.8.3. Phương pháp xác định độ bền va đập .................................................. 42 2.2.8.4. Phương pháp xác định độ mài mòn sâu ............................................... 43 2.2.8.5. Phương pháp xác định màu sắc của bề mặt vật liệu polyme compozit ................................................................................ 44 2.2.8.6. Phương pháp xác định độ bóng bề mặt vật liệu polyme compozit ...... 44 2.2.9. Phương pháp xác định khả năng chịu thời tiết ............................................44 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………..…………45 3.1. Nghiên cứu các yếu tố ả ƣở đế r đó rắn dầu lanh epoxy hóa ...........................................................................................................45 3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình đóng rắn dầu lanh epoxy hóa ......................................................................................................45 3.1.1.1. Khảo sát theo phương pháp phân tích nhiệt khối lượng và nhiệt quét vi sai ................................................................................... 45 Phạm Anh Tuấn ii Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  3. Luận án tiến sĩ 2016 3.1.1.2. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng phần gel ................. 47 3.1.1.3. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư ...... 48 3.1.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình biến thiên nhiệt độ tỏa nhiệt theo thời gian đóng rắn hệ nhựa nền ELO ........................... 49 3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến một số đặc trưng của mẫu nhựa ELO sau đóng rắn ............................................................................... 50 3.1.1.6. Tóm tắt kết quả của tiểu mục 3.1.1...................................................... 51 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất xúc tác họ imidazol đến quá trình đóng rắn hệ nhựa ELO/MHHPA ..................................................................52 3.1.2.1. Ảnh hưởng của EMI đến quá trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA .......... 53 3.1.2.2. Ảnh hưởng của chất xúc tác 2-MI đến quá trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 56 3.1.2.3. Ảnh hưởng của chất xúc tác DMI đến quá trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 59 3.1.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác IM đến quá trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 62 3.1.2.5. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác NMI đến quá trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 65 . .2.6. o sánh ảnh hưởng của các chất xúc tác imidazol tại t lệ thích hợp... 68 . . . ác định h m lượng chất xúc tác NMI thích hợp của phản ứng đóng rắn hệ nhựa nền ELO/MHHPA...........................................................................71 3.1.3.1.Khảo sát theo phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai DSC ................ 71 3.1.3.2. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư ...... 72 . . . ác định h m lượng chất đóng rắn MHHPA thích hợp của phản ứng với dầu lanh epoxy hóa.................................................................................73 3.1.4.1.Khảo sát theo phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai DSC ................ 73 3.1.4.2.Khảo sát theo phương pháp xác định mức độ đóng rắn ........................ 74 3.1.4.3. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư ...... 76 . .5. Đặc tính đóng rắn của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI bằng phương pháp phân tích phổ hồng ngoại FTIR ...................................................................77 3.1.6. Tóm tắt kết quả của mục 3.1.........................................................................81 3.2. Nghiên cứu biến tính nhựa nề r cơ ở dầu lanh epoxy hóa ...................82 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của h m lượng chất bổ sung polyol-PT1 ....................82 3.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol –PT đến biến thiên nhiệt độ tỏa nhiệt theo thời gian của hệ nhựa nền ELO MHHP NMI ........... 82 3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến một số tính chất cơ lý của hệ nhựa ELO MHHP NMI sau đóng rắn .................................. 83 Phạm Anh Tuấn iii Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  4. Luận án tiến sĩ 2016 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất chống lão hóa thời tiết và tia tử ngoại đến một số tính chất của nhựa nền......................................................................86 3.2.2.1. Khảo sát khả năng phân tán của một số chất chống tia tử ngoại trong hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI........................................................ 86 3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến quá trình đóng rắn hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ........................................ 87 3.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến một số đặc tính cơ bản của nhựa ELO MHHP NMI sau đóng rắn ............. 91 3.2.2.4. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại FTIR của mẫu nhựa nền ELO sau khi chiếu UV ................................................................................ 95 3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa a cƣờng bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh .............................................97 3.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo mẫu và tính chất vật liệu polyme compozit ...........................................................................................97 3.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của các chất liên kết silan ................................... 97 3.3.1.2. Ảnh hưởng của kích thước và bản chất hạt cốt liệu .......................... 108 3.3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit .............................................................................. 119 3.3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit .............................................................................. 122 3.3.1.5. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường và thời gian lưu hỗn hợp phối liệu ............................................................................................ 124 3.3.2. Ảnh hưởng của chất chống tia tử ngoại đến khả năng chịu thời tiết của vật liệu polyme compozit ............................................................................127 3.3.2.1. Lựa chọn loại chất chống UV phù hợp .............................................. 127 3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống tia UV MHOP BOTP đến sự biến đổi màu sắc của vật liệu polyme compozit ........................ 129 3.3.2.3. Ảnh hưởng của hệ chất chống UV đến sự suy giảm độ bóng và một số tính chất cơ lý của mẫu vật liệu polyme compozit ............... 135 3.4. So sánh một số tính chấ cơ ý của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và polyeste không no (PEKN) ...............................................................137 KẾT LUẬN CHUNG ...........................................................................................141 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .....................................142 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................143 Phạm Anh Tuấn iv Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  5. Luận án tiến sĩ 2016 CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ Amino silan N-(2- aminetyl)- 3- aminopropyltrimetoxysilan BOTPS bis (1-octyloxy-2,2,6,-tetrametyl-4-piperidyl) sebacate DMI 1,2-Dimetylimidazol DSC Quét nhiệt vi sai E11 2-(2-hydroxy-5-metylphenyl)benzotiazol Bis-(N-metyl,2,2,6,6-tetametyl-4-piperidinyl) sebacate + metyl- E765 (N-metyl,2,2,6,6-tetrametyl-4- piperidinyl) sebacate EC Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thủy tinh EQ Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thạch anh ELO Epoxy linseed oil - Dầu lanh epoxy hóa EMI 2-Etyl- 4 – Metylimidazol FESEM Kính hiển vi điện tử trường phát xạ FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Glycidoxy silan 3-Glycidoxypropyltrimethxysilan HALS Chất cản quang HnOB 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon IM Imidazol MHHPA Anhydrit 4- metylhexahydrophtalic MHOP Metanol, 2-hydroxy-4-(octyloxy)-phenyl NMI 1-metylimidazol PC Polyme compozit PHSH Phân hủy sinh học PEKN Unsaturated polyester resin - Nhựa polyeste không no TGA Phân tích nhiệt khối lượng UVA Chất hấp phụ tia tử ngoại %KL Phần trăm theo khối lượng Phạm Anh Tuấn v Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  6. Luận án tiến sĩ 2016 STT DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Cấu trúc cơ bản của tứ diện SiO4 6 Hình 1.2 ơ đồ hình thành vật liệu critobalit 8 Ảnh phóng đại quang học về cấu trúc hình thái của vật liệu Hình 1.3 9 cristobalit (a) và thạch anh (b) Hình 1.4 Nhu cầu cho lĩnh vực ốp lát năm 20 theo khu vực 9 Hình 1.5 a) Hoa cây lanh ,b) Hạt lanh , c) Dầu lanh 16 Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của phân tử triglyxerit 17 Hình 1.7 Chu trình đời của polyme sinh học bắt nguồn từ thực vật 18 Hình 1.8 ơ đồ phản ứng epoxy hóa dầu lanh 18 Hình 1.9 Cấu trúc dầu lanh trước và sau khi epoxy hóa 19 Cơ chế đóng rắn ELO bởi anhydrit sử dụng chất xúc tác Hình 1.10 20 imidazol Hình 1.11 Cơ chế phản ứng đóng rắn ELO bằng anhydrit và amin bậc 3 20 Cơ chế phản ứng đóng rắn ELO bằng MHHPA khi có mặt chất Hình 1.12 21 xúc tác imidazol và hợp chất chứa nhóm OH Hình 1.13 Cơ chế chung cho sự phá hủy quang polyme 26 Hình . Cấu trúc hóa học của các dẫn xuất benzotiazol và benzophenon 28 Hình . 5 Quang phổ hấp thụ của benzotiazol 28 Hình . 6 Cơ chế bảo vệ của các chất chống UV dạng UVA 29 Hình 1.17 Cấu trúc hóa học của một số chất chống UV dạng UVA 29 Hình 1.18 Dẫn xuất của 2,2,6,6-tetrametyl-4-piperidin 30 Hình 1.19 Cơ chế bảo vệ của chất chống UV dạng HALS 30 Hình 1.20 Cấu trúc hóa học của chất chống UV HALS( E765) 31 Quy trình chế tạo mẫu vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO gia Hình 2.1 34 cường bằng cốt liệu hạt Hình 2.2 Máy đo độ bền uốn Flexi-1000 của hãng Gabbrielli,Ý 42 Hình 2.3 Thiết bị đo độ bền va đập US.PAT. 4251791, Nhật Bản 43 Hình 2.4 Máy đo độ mài mòn sâu Deep Unglazed, Gabbrielli, Ý 43 Phạm Anh Tuấn vi Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  7. Luận án tiến sĩ 2016 Giản đồ DSC của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol Hình 3.1a 46 ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 Giản đồ TGA của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol Hình 3.1b 46 ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 Mức độ đóng rắn của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ 47Hình 3.2 mol ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 tại các nhiệt độ từ 120 ÷ 47 150 ºC Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ đóng rắn của hệ nhựa nền Hình 3.3 48 ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol = 1,0/1,0/0,1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng nhóm epoxy dư của hệ Hình 3.4 49 nhựa nền ELO MHHP NMI ở t lệ mol = 1,0/1,0/0,1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến biến thiên nhiệt độ theo thời gian Hình 3.5 của phản ứng đóng rắn hệ nhựa nền ELO MHHP NMI ở t lệ 50 mol = 1,0/1,0/0,1 Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ nhựa Hình 3.6 ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0 với hàm lượng chất xúc tác 53 EMI khác nhau ở nhiệt độ 140ºC Ảnh hưởng của hàm lượng EMI đến mức độ đóng rắn hệ nhựa Hình 3.7 54 ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140ºC Ảnh hưởng của hàm lượng EMI đến tốc độ đóng rắn hệ nhựa nền Hình .8 55 ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0 ở nhiệt độ đóng rắn 140ºC Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ nhựa Hình 3.9 ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140ºC với 56 hàm lượng chất xúc tác 2-MI khác nhau Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác 2-MI đến mức độ đóng rắn Hình 3.10 của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 57 140ºC Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác 2-MI đến vận tốc phản ứng Hình . của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0 (1:2-MI 0,05; 2: 58 2-MI 0,08; 3: 2-MI 0,09; 4: 2-M 0,1; 5: 2-MI 0,11; 6: 2-MI 0,12) Sự biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ Hình 3.12 nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C 59 với hàm lượng chất xúc tác DMI khác nhau Ảnh hưởng của hàm lượng DMI đến mức độ đóng rắn của hệ Hình 3.13 60 nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng DMI đến tốc độ phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn Hình . 61 140°C(1: DMI 0,05; 2: DMI 0,08;3: DMI 0,09; 4: DMI 0,1; 5: DMI 0,11; 6: DMI 0,12) Phạm Anh Tuấn vii Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  8. Luận án tiến sĩ 2016 Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng của hệ nhựa Hình 3.15 ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C với 62 hàm lượng chất xúc tác IM khác nhau Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác IM đến mức độ đóng rắn Hình 3.16 củahệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 63 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng IM đến vận tốc phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C (1: Hình . 7 64 IM-0,05; 2: IM 0,08;3: IM 0,09; 4: IM-0,1; 5: IM 0,11; 6: IM 0,12) Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ nhựa Hình 3.18 ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C theo 65 hàm lượng NMI Ảnh hưởng của t lệ chất xúc tác NMI đến mức độ đóng rắn của Hình 3.19 hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 66 140°C Ảnh hưởng của t lệ NMI đến tốc độ phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C (1: Hình 3.20 67 NMI-0,05; 2: NMI 0,08;3: NMI 0,09; 4: NMI-0,1; 5: NMI 0,11; 6: NMI 0,12) So sánh biến thiên nhiệt độ theo thời gian của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C khi Hình 3.21 68 sử dụng một số chất xúc tác imidazol ở t lệ mol imidazol/MHHPA = 0,1/1,0 Mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, Hình 3.22 nhiệt độ đóng rắn 140°C khi sử dụng các chất xúc tác imidazol ở 69 t lệ thích hợp Giản đồ DSC của phản ứng đóng rắn hệ nhựa ELO/MHHPA ở t Hình 3.23 70 lệ mol 1,0/1,0, với t lệ NMI khác nhau Ảnh hưởng của t lệ NMI MHHP đến hàm lượng nhóm epoxy Hình 3.24 dư theo thời gian phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ 71 mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C Giản đồ DSC của các phản ứng đóng rắn hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol NMI/MHHPA = 0,1/1,0, nhiệt Hình 3.25 72 độ đóng rắn 140°C với hàm lượng chất đóng rắn MHHPA khác nhau Ảnh hưởng của t lệ mol ELO MHHP đến mức độ đóng rắn Hình 3.26 của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol NMI/MHHPA = 73 0,1/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C Ảnh hưởng của t lệ mol ELO MHHP đến tốc độ phản ứng của Hình 3.27 hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol NMI/MHHPA = 0,1/1,0, 74 nhiệt độ đóng rắn 140°C Phạm Anh Tuấn viii Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  9. Luận án tiến sĩ 2016 Ảnh hưởng của t lệ mol ELO MHHP đến hàm lượng nhóm Hình 3.28 epoxy dư của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 75 NMI/MHHPA = 0,1/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C Hình .29 Phổ FTIR của chất xúc tác NMI 76 Hình . 0 Phổ FT-IR của chất đóng rắn MHHP 76 Phổ FTIR của hỗn hợp NMI/MHHPA ở t lệ mol NMI/MHHPA Hình . = 0,1/1,0 tại các thời gian phản ứng 0; 1; 2 và 4 giờ ở nhiệt độ 77 phòng (25°C) Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol Hình . 2 78 1,0/1,0/0,1 ngay sau khi trộn (0 phút) Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/ ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, Hình . 78 sau khi đóng rắn ở 140°C trong 10 phút Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol Hình . 79 ,0 ,0 0, sau khi đóng rắn ở 140°C trong 20 phút Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol Hình 3.35 79 ,0 ,0 0, sau khi đóng rắn ở 140°C trong 40 phút Hình 3.36 ơ đồ pha mẫu nhựa nền ELO/MHHPA/NMI 80 Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến biến thiên nhiệt độ tỏa nhiệt theo thời gian phản ứng của hệ nhựa Hình 3.37 82 ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, nhiệt độ đóng rắn 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ cứng Barcol của Hình 3.38 hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , đóng rắn ở 82 nhiệt độ 140°C trong 45 phút Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ bền kéo của hệ Hình 3.39 nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi đóng 83 rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ bền uốn của hệ Hình 3.40 nhựa ELO MHHP NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , đóng rắn ở 83 nhiệt độ 140°C trong 45 phút Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ bền va đập của hệ Hình 3.41 nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng 84 rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ mài mòn của hệ Hình 3.42 nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , đóng rắn ở 84 nhiệt độ 140°C trong 45 phút Ảnh hưởng của t lệ BOTP đến quá trình biến thiên nhiệt độ Hình 3.43 theo thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 87 1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C Phạm Anh Tuấn ix Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  10. Luận án tiến sĩ 2016 Ảnh hưởng của t lệ E đến quá trình biến thiên nhiệt độ theo Hình 3.44 thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 87 1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của t lệ E765 đến quá trình biến thiên nhiệt độ theo Hình 3.45 thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 88 1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của t lệ HnOB đến quá trình biến thiên nhiệt độ theo Hình 3.46 thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 88 1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của t lệ MHOP đến quá trình biến thiên nhiệt độ Hình 3.47 theo thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 89 1,0/1,0/0,1, nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của t lệ MHOP BOTP đến quá trình biến thiên Hình 3.48 nhiệt độ theo thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t 89 lệ mol 1,0/1,0/0,1, nhiệt độ 140°C Hình 3.49 Màu sắc mẫu nhựa sau đóng rắn khi sử dụng chất BOTPS 90 Ảnh hưởng của E đến màu sắc mẫu nhựa ELO/MHHPA/NMI Hình 3.50 91 ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của E65 đến màu sắc mẫu nhựa ELO/MHHPA/NMI Hình 3.51 92 ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của HnOB đến màu sắc mẫu nhựa Hình 3.52 ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở 92 nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của MHOP đến màu sắc mẫu nhựa Hình 3.53 ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở 93 nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của MHOP BOTP đến màu sắc mẫu nhựa Hình 3.54 ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở 94 nhiệt độ 140°C So sánh phổ FTIR của mẫu nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ Hình .55 mol 1,0/1,0/0,1, khi không sử dụng chất chống UV ở 0 giờ (1) 95 và 300 giờ (2) chiếu UV So sánh phổ FTIR của mẫu nhựa nền ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1 khi Hình 3.56 95 có sử dụng 5% KL chất UV ở 0 giờ (1) và 300 giờ (2) chiếu UV Quy trình biến tính cốt liệu thạch anh và thủy tinh bằng chất liên Hình 3.57 97 kết silan Ảnh FE EM của mẫu vật liệu PC sử dụng cốt liệu hạt chưa Hình 3.58 silanol hóa bề mặt với các độ phóng đại khác nhau (a) x100; (b) 98 x500 và (c) x1000 Phạm Anh Tuấn x Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  11. Luận án tiến sĩ 2016 Ảnh FE EM của mẫu PC sử dụng cốt liệu được silanol hóa bằng Hình 3.59 amino silan (nồng độ 2%) với các độ phóng đại khác nhau (a) 99 x100, (b) x500 và (c) x1000 Ảnh FE EM của mẫu vật liệu PC sử dụng cốt liệu hạt biến tính Hình 3.60 bằng glycidoxy silan (nồng độ 2%)với các độ phóng đại khác 100 nhau (a) x100, (b) x500 và (c) x1000 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền uốn của vật Hình 3.61 101 liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền uốn của vật Hình 3.62 101 liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền va đập của Hình 3.63 102 vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền va đập của Hình 3.64 102 vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ mài mòn của vật Hình 3.65 103 liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ mài mòn của vật Hình .66 103 liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ hấp thụ nước của Hình .67 104 vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ) Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ hấp thụ nước của Hình .68 104 vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC) Độ bền uốn của vật liệu PC theo thời gian biến tính bề mặt cốt Hình .69 105 liệu Độ bền va đập của vật liệu PC theo thời gian biến tính bề mặt cốt Hình 3.70 106 liệu Độ mài mòn của vật liệu PC khi cốt liệu được biến tính với thời Hình 3.71 106 gian khác nhau Độ hấp thụ nước của vật liệu PC khi cốt liệu với thời gian biến Hình 3.72 106 tính khác nhau Hình 3.73 Hỗn hợp phối liệu sau khi trộn: Mẫu A1(a) và mẫu A2 (b) 109 Hình 3.74 Hỗn hợp phối liệu sau khi rung ép: Mẫu A1(a) và mẫu A2 (b) 109 Mẫu A2 - KT hạt 0,1 ÷0,4 mm ở các độ phóng đại (a) x100 và Hình 3.75 109 (b) x500 Mẫu A3 - KT hạt 0,6 ÷1,2 mm ở các độ phóng đại (a) x100 và Hình 3.76 110 (b) x500 Ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu đến độ bền uốn của vật liệu Hình 3.77 110 PC Phạm Anh Tuấn xi Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  12. Luận án tiến sĩ 2016 Ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu đến độ bền va đập của vật Hình 3.78 111 liệu PC Ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu đến độ hấp thụ nước của vật Hình 3.79 111 liệu PC Ảnh hưởng của kích thước hạt cốt liệu đến độ mài mòn sâu của Hình 3.80 112 vật liệu PC Ảnh FESEM của mẫu C1(0% KL cristobalit) ở các độ phóng đại Hình 3.81 115 khác nhau (a) x100, (b) x500 và (c) x1000 Ảnh FESEM của công thức cấp phối C5 (40% KL cristobalit) ở Hình 3.82 116 các độ phóng đại khác nhau (a) x100, (b) x500 và (c) x1000 Hình 3.83 Ảnh hưởng của t lệ cristobalit đến độ bền uốn của vật liệu PC 116 Hình 3.84 Ảnh hưởng của t lệ cristobalit đến độ bền va đập của vật liệu PC 117 Ảnh hưởng của t lệ cốt liệu cristobalit đến độ hấp thụ nước của Hình 3.85 117 vật liệu PC Ảnh hưởng của t lệ vật liệu cristbalit đến độ mài mòn của vật Hình 3.86 118 liệu PC Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến màu sắc của vật liệu PC Hình 3.87 120 a) mẫu hạt nhỏ và b) mẫu hạt to Hình 3.88 Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến độ bền uốn của vật liệu PC 120 Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến độ bền va đập của vật liệu Hình 3.89 121 PC Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến độ bền uốn của vật liệu Hình 3.90 122 PC Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến độ bền va đập của vật liệu Hình 3.91 122 PC Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền uốn của mẫu sử dụng mẫu hạt Hình 3.92 124 nhỏ theo các thời gian lưu hỗn hợp phối liệu khác nhau Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền uốn của mẫu vật liệu PC hạt to Hình 3.93 124 theo các thời gian lưu phối liệu khác nhau Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền va đập của mẫu vật liệu PC hạt Hình 3.94 125 nhỏ theo các thời gian lưu phối liệu khác nhau Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền va đập của mẫu vật liệu PC hạt Hình 3.95 125 to theo các thời gian lưu phối liệu khác nhau Sự biến đổi màu sắc E (trung bình) của bề mặt vật liệu PC sau Hình 3.96 127 1000 giờ chiếu UV Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M1) sau 1000 giờ chiếu Hình 3.97 129 UV khi có và không sử dụng hệ chất chống UV Phạm Anh Tuấn xii Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  13. Luận án tiến sĩ 2016 Sự biến đổi màu của mẫu PC (M2) sau 1000 giờ chiếu UV khi có Hình 3.98 129 và không sử dụng hệ chất chống UV Sự biến đổi màu của mẫu PC (M3) sau 1000 giờ chiếu UV khi có Hình 3.99 130 và không sử dụng hệ chất chống UV Sự biến đổi màu của mẫu PC (M4) sau 1000 giờ chiếu UV khi có Hình 3.100 130 và không sử dụng hệ chất chống UV Sự biến đổi màu của mẫu PC (M5) sau 1000 giờ chiếu UV khi có Hình 3.101 131 và không sử dụng hệ chất chống UV Sự biến đổi màu của mẫu PC (M6) sau 1000 giờ chiếu UV khi có Hình 3.102 131 và không sử dụng hệ chất chống UV Tổng hợp sự thay đổi màu sắc sau 1000 giờ chiếu UV của một số Hình 3.103 132 mẫu vật liệu PC Độ bóng của mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và có sử dụng Hình . 0 134 hệ chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV Độ bền uốn của các mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và có sử Hình . 05 134 dụng hệ chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV Độ mài mòn sâu của các mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và Hình . 06 135 có sử dụng hệ chất chống UV sau khi chiếu UV Độ bền uốn của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN Hình 3.107 137 gia cường bằng cốt liệu hạt to (a) và hạt nhỏ (b) Độ bền va đập của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và Hình 3.108 137 PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt to (a) và hạt nhỏ (b) Độ mài mòn sâu của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và Hình . 09 138 PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt to (a) và hạt nhỏ (b) Độ hấp thụ nước của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và Hình 3.110 138 PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt to (a) và hạt nhỏ (b) Phạm Anh Tuấn xiii Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  14. Luận án tiến sĩ 2016 STT DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Một số tính chất cơ-lý -quang của thạch anh 7 Bảng 1.2 Thành phần của một số loại thủy tinh tái chế 8 Bảng 1.3 Bảng đánh giá và xếp hạng về ưu điểm cơ lý của vật liệu ốp lát 10 Bảng 1.4 Hàm lượng dầu và chỉ số iot của một số loại dầu thực vật 15 Bảng 1.5 Hàm lượng một số axit trong dầu đậu nành 15 Bảng 1.6 Hàm lượng một số axit trong dầu hướng dương 16 Bảng 1.7 Hàm lượng một số loại axit trong dầu lanh 17 Thành phần bước sóng và năng lượng photon của chúng trong Bảng 1.8 25 tia UV Bảng 1.9 T lệ năng lượng của thành phần bước sóng trong tia UV 26 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến một số đặc trưng của Bảng . mẫu nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol = 1,0/1,0/0,1 sau 51 đóng rắn Tiêu chuẩn để lựa chọn t lệ và loại chất xúc tác cho nhựa nền Bảng 3.2 52 ELO Đặc điểm ngoại quan của một số chất xúc tác imidazol và khả Bảng 3.3 năng phân tán của chúng trong hệ nhựa nền ELO/MHHPA ở t 52 mol 1,0/1,0 Khả năng phân tán của một số chất chống UV và ảnh hưởng Bảng 3.4 của chúng đến độ nhớt, màu sắc của hỗn hợp nhựa 86 ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1 Ảnh hưởng của hàm lượng BOTP đến một số đặc tính cơ bản Bảng 3.5 của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi 90 đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng E đến một số đặc tính cơ bản của Bảng 3.6 hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi 91 đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng E765 đến một số đặc tính cơ bản Bảng 3.7 của nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau 91 khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng HnOB đến một số đặc tính cơ bản Bảng 3.8 của nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi 92 đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng MHOP đến một số đặc tính cơ bản Bảng 3.9 của nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi 93 đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Ảnh hưởng của hàm lượng MHOP BOTP đến một số đặc tính Bảng 3.10 cơ bản của nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, 93 sau khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C Phạm Anh Tuấn xiv Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  15. Luận án tiến sĩ 2016 Ảnh hưởng của các hợp chất silan đến khả năng gia công mài Bảng 3.11 98 mẫu Sự thay đổi t lệ hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ ml Bảng 3.12 ,0 ,0 0, theo kích thước hạt cốt liệu trong công thức phối 108 liệu Ảnh hưởng của kích thước hạt đến khả năng gia công vật liệu Bảng 3.13 108 PC Bảng 3.14 Công thức phối liệu khi thay đổi t lệ cốt liệu cristobalit 112 Bảng tổng hợp khả năng gia công tạo hình khi sử dụng Bảng 3.15 113 cristobalit Ảnh hưởng của kích thước hạt đến t lệ nhựa nền ELO trong Bảng 3.16 114 công thức phối liệu. Ảnh hưởng của t lệ vật liệu cristobalit đến khả năng gia công Bảng 3.17 114 & tạo hình vật liệu PC ở t lệ thích hợp Bảng 3.18 Công thức phối liệu của hai mẫu vật liệu PC 119 Bảng 3.19 Thành phần nguyên vật liệu cho mẫu vật liệu PC 126 Sự biến đổi màu sắc (E) của bề mặt vật liệu PC sau 000 giờ Bảng 3.20 chiếu UV khi sử dụng một số chất chống UV ở các t lệ khác 127 nhau Bảng 3.21 T lệ các thành phần của một số mẫu vật liệu PC 128 Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M1) theo thời gian Bảng 3.22 128 chiếu UV Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M2) theo thời gian Bảng 3.23 129 chiếu UV Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M3) theo thời gian Bảng 3.24 129 chiếu UV Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M4) theo thời gian Bảng 3.25 130 chiếu UV Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M5) theo thời gian Bảng 3.26 130 chiếu UV Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M6) theo thời gian Bảng 3.27 131 chiếu UV Tổng hợp sự biến đổi màu sắc sau 1000 giờ chiếu UV của các Bảng .28 132 mẫu vật liệu PC Bảng 3.29 Công thức phối liệu của các mẫu vật liệu PC 136 Phạm Anh Tuấn xv Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  16. Luận án tiến sĩ 2016 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, đá tự nhiên đang dần cạn kiệt do khối lượng khai thác và nhu cầu sử dụng ngày càng lớn. Trong khi nhu cầu về vật liệu đá ốp lát ngày càng tăng, chính vì vậy, vật liệu đá hoa cương nhân tạo ra đời đáp ứng yêu cầu sử dụng của thị trường đá ốp lát. Tuy nhiên, hiện nay hầu hết các công ty sản xuất đá hoa cương nhân tạo trên thế giới đều sử dụng chất kết dính đi từ nhựa polyeste không no, đây là loại polyme có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng khan hiếm. Thêm vào đó, trong thành phần chất kết dính polyeste không no có sử dụng hàm lượng dung môi styren lớn, dung môi này dễ bay hơi ở nhiệt độ thường gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động và ô nhiễm môi trường. Trong bối cảnh trên, đề tài “Nghiên cứu, chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo” được tiến hành với mục đích nghiên cứu sử dụng nhựa nền từ dầu lanh epoxy hóa thay thế nhựa nền polyeste không no trong vật liệu polyme compozit và tìm được chế độ gia công vật liệu polyme compozit sinh thái này để ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo. Mục đíc cứu Tìm ra các giải pháp và công nghệ phù hợp để sử dụng nhựa nền từ dầu lanh epoxy hóa thay thế polyeste không no trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo. Nội dung nghiên cứu của luận án  Nghiên cứu tìm ra t lệ chất đóng rắn và chất xúc tác phù hợp với dầu lanh epoxy hóa bằng các phương pháp: khảo sát sự biến thiên nhiệt độ tỏa nhiệt theo thời gian phản ứng trên thiết bị ghi nhiệt Testo, xác định mức độ đóng rắn theo phương pháp xác định hàm lượng phần gel, phân tích nhiệt quét vi sai DSC, phân tích hàm lượng nhóm epoxy dư.  Nghiên cứu đặc tính đóng rắn và đặc tính lão hóa của hệ nhựa nền từ dầu lanh epoxy hóa sử dụng chất đóng rắn anhydrit và chất xúc tác imidazol bằng phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR).  Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu polyme compozit trên cơ sở dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh và thủy tinh tái chế bằng phương pháp phân tích chụp ảnh hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM).  Nghiên cứu tác dụng của chất chống bức xạ tia tử ngoại trong vật liệu polyme compozit dựa trên kết quả thử nghiệm và đánh giá khả năng làm chậm lão hóa của vật liệu polyme compozit trên thiết bị UV test.  Khảo sát một số tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt hạt ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo theo bộ tiêu chuẩn về vật liệu ốp lát của châu Âu EN 15258:2008. Phạm Anh Tuấn 1 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  17. Luận án tiến sĩ 2016 Ý ĩa k a ọc, thực tiễ à đó ó ới của luận án Đây là công trình nghiên cứu thực nghiệm với định hướng ứng dụng. Các kết quả nghiên cứu trong luận án này sẽ được ứng dụng trong quá trình sản xuất vật liệu polyme compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt hạt thạch anh và thủy tinh tái chế nhằm cải thiện điều kiện làm việc của công nhân sản xuất trực tiếp và giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường do sử dụng nhựa nền polyeste không no. Kết quả nghiên cứu của luận án đóng góp vào việc chế tạo ra loại vật liệu polyme compozit sinh thái từ hệ nhựa nền hoàn toàn mới, thay thế cho hệ nhựa nền polyeste không no truyền thống, góp phần mở rộng lĩnh vực sản xuất đá nhân tạo mà trên thế giới hiện nay chưa có đơn vị nào thực hiện được. Đồng thời, việc sử dụng nhựa nền có nguồn gốc thực vật sẽ giúp giảm lượng khí CO2 phát thải ra môi trường, do đó góp phần bảo vệ môi trường sinh thái. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Toàn bộ nội dung luận án được trình bày trong 150 trang (không tính đến các phần: các công trình liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo và phụ lục), trong đó có 38 bảng biểu, 134 hình, 118 tài liệu tham khảo, 6 công trình nghiên cứu có liên quan đến luận án. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm có 3 phần: Phần 1: Tổng quan. Trình bày tổng quan về vật liệu polyme compozit và các phương pháp biến tính để nâng cao tính chất cơ lý của vật liệu PC. Phần 2: Thực nghiệm. Trình bày về nguyên liệu và các phương pháp nghiên cứu vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt hạt. Phần 3: Kết quả và thảo luận gồm 3 nội dung:  Nội dung thứ nhất trình bày các kết quả nghiên cứu về hệ nhựa nền từ dầu lanh epoxy hóa sử dụng chất đóng rắn anhydrit và chất xúc tác imidazol.  Nội dung thứ hai trình bày kết quả nghiên cứu biến tính hệ nhựa nền từ dầu lanh epoxy hóa bằng chất bổ sung polyol và ảnh hưởng của chất chống tia bức xạ tử ngoại.  Nội dung thứ ba trình bày các kết quả nghiên cứu vật liệu polyme compozit từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt hạt thạch anh và thủy tinh. Phạm Anh Tuấn 2 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  18. Luận án tiến sĩ 2016 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vật liệu polyme compozit Vật liệu polyme compozit (PC) đã có mặt từ nhiều thập k trở lại đây trong hầu hết các lĩnh vực: từ công nghiệp dân dụng, y tế, thể thao, xây dựng, giao thông vận tải, cho đến các ngành công nghiệp nặng (đóng tàu, hóa chất, điện lực…) và đặc biệt trong ngành hàng không vũ trụ. Vật liệu PC có nhiều ưu điểm nổi bật như: khối lượng riêng nhỏ (nhẹ hơn thép từ 4÷6 lần), độ bền cơ học cao, chịu mài mòn, chịu hóa chất tốt, không dẫn điện, bền khí hậu [17]. Về mặt cấu tạo, vật liệu PC bao gồm một hay nhiều pha gián đoạn phân bố đều trong một pha nền liên tục. Pha gián đoạn thường có tính chất trội hơn pha liên tục. Pha liên tục được gọi là pha nền, pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu gia cường [5, 17]. Vật liệu PC bao gồm các thành phần: vật liệu nền, vật liệu gia cường, chất độn và phụ gia. Vật liệu nền là pha liên tục, đảm bảo cho sự liên kết và làm việc hài hòa giữa các thành phần trong vật liệu compozit. Ngoài ra, vật lệu nền cũng quyết định một phần lớn khả năng chịu nhiệt, chịu ăn mòn của vật liệu và nó cũng là cơ sở để xác định công nghệ chế tạo sản phẩm. Chức năng chính của vật liệu nền là truyền ứng suất tới các cốt gia cường, liên kết và bảo vệ cốt khỏi sự phá hủy cơ lý và môi trường. Phụ thuộc vào tính chất của vật liệu PC cần chế tạo, người ta chọn loại nền phù hợp trong 4 nhóm: kim loại, ceramic, polyme và hỗn hợp. Thành phần cốt gia cường là pha không liên tục (các sợi, hạt,…) nhằm đảm bảo cho vật liệu polyme compozit có được những tính năng cơ học cần thiết. Chất gia cường có thể làm bằng tất cả các loại vật liệu: kim loại, ceramic, polyme, thạch anh…. Tính chất cơ lý của vật liệu compozit phụ thuộc nhiều vào loại và khối lượng của vật liệu gia cường. Với vật liệu gia cường là sợi thì tính chất cơ lý của vật liệu compozit còn phụ thuộc vào hướng của sợi gia cường. Chất độn và phụ gia được sử dụng không chỉ với mục đích giảm giá thành của sản phẩm mà còn nhằm giúp cho sản phẩm đạt được những tính chất riêng mà nếu sản phẩm compozit không có nó thì không thể có được như: tăng độ bền cơ, giảm độ co ngót, tăng độ bền cháy, tăng khả năng chịu thời tiết,… của sản phẩm compozit [5, 17]. Nhựa nền hữu cơ sử dụng trong sản xuất vật liệu PC bao gồm: Nhựa nhiệt dẻo: Polypropylen (PP); polyamid (PA); polyvinyl clorua (PVC) và nhựa nhiệt rắn: Nhựa epoxy, nhựa polyeste không no, nhựa biến tính từ dầu thực vật như dầu lanh epoxy hóa, dầu đậu nành epoxy hóa….Nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch nhánh; có khả năng nóng chảy và hòa tan nhiều lần. Trong khi đó, nhựa nhiệt rắn có cấu trúc mạng lưới với mật độ liên kết ngang dày đặc do đó chúng không có khả năng nóng chảy và hoà Phạm Anh Tuấn 3 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  19. Luận án tiến sĩ 2016 tan sau khi đóng rắn. Nhựa nhiệt dẻo thường ở trạng thái rắn trước khi gia công. Chúng thường được gia công ở nhiệt độ chảy mềm, ở trạng thái nóng chảy để tạo hình dạng sản phẩm và được hóa rắn nhờ làm nguội. Thời gian gia công nhựa nhiệt dẻo thường ngắn hơn nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt rắn thường ở trạng thái lỏng trước khi gia công, trong quá trình gia công sẽ chuyển sang trạng thái rắn với cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều nhờ các phản ứng hóa học. 1.1.1. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt sợi Trong thành phần của vật liệu PC, chất gia cường được sử dụng là các loại sợi khác nhau. Một số loại sợi truyền thống và phổ biến thường sử dụng trong chế tạo vật liệu PC cốt sợi bao gồm: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi bo, sợi kevlar tạo ra vật liệu PC có tính chất cơ lý rất tốt như: độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập có giá trị cao…. Tuy nhiên, do phế thải của vật liệu PC gia cường bằng các loại sợi truyền thống này rất khó phân hủy, vì vậy, trong vài thập k trở lại đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu vật liệu PC có khả năng phân hủy sinh học bằng việc sử dụng các loại sợi có nguồn gốc tự nhiên như sợi tre, sợi đay, sợi dứa…để làm vật liệu gia cường. Một số nhược điểm của vật liệu PC đi từ sợi tự nhiên trong quá trình gia công và sử dụng như: khả năng gia công ở nhiệt độ cao kém, tính chất cơ học kém, độ hút ẩm của vật liệu cao… đã được cải thiện bằng cách lai tạo sợi tự nhiên với sợi tổng hợp và biến tính bề mặt sợi tự nhiên. Vật liệu PC gia cường bằng cốt sợi có một số ưu điểm so với vật liệu PC cốt hạt như: độ bền kéo và độ bền va đập tốt hơn, t trọng nhẹ hơn và có tính chất định hướng. Bên cạnh đó, vật liệu PC cốt sợi có một số nhược điểm so với vật liệu PC cốt hạt như: khả năng gia công khó khăn do tính chất bất đẳng hướng của sợi, độ bền nén thấp, các tính chất bề mặt như độ bóng và độ cứng thấp, và giá thành của vật liệu PC cốt sợi cao hơn do giá thành của sợi gia cường cao hơn giá thành của cốt liệu hạt. 1.1.2. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt hạt 1.1.2.1. Hiểu biết chung về vật liệu compozit gia cường dạng hạt Polyme compozit cốt hạt là vật liệu compozit được gia cường bằng các hạt với các kích thước và hình dạng khác nhau. Một số cốt liệu hạt được sử dụng trong chế tạo vật liệu PC cốt hạt như: thạch anh, thủy tinh tái chế, mica, cát, cao lanh, bột gỗ..[6, 53, 66]. Cốt liệu hạt thường được sử dụng làm vật liệu gia cường trong các trường hợp như: cần tăng cường một số tính chất của vật liệu PC như: khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm độ co ngót; cần khắc phục một số khó khăn trong gia công hay cần một số tính chất bề mặt tốt như độ cứng và độ bóng cao. Phạm Anh Tuấn 4 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
  20. Luận án tiến sĩ 2016 Ưu điểm của vật liệu polyme compozit cốt hạt. Về giá thành: Do các cốt liệu hạt chủ yếu có sẵn trong tự nhiên nên giá thành của vật liệu compozit cốt hạt thường rẻ hơn so với polyme compozit dạng sợi. Khả năng gia công chế tạo: Do có tính đẳng hướng (isotropic) nên dễ dàng thi công hơn so với vật liệu PC dạng sợi có tính bất đẳng hướng (anisotropic). Tính chất cơ lý hóa: Vật liệu PC cốt hạt thường có tính chất kéo kém hơn so với vật liệu PC dạng sợi do cốt liệu hạt thường có kích thước và hướng giống nhau nên chúng hầu như không thể hiện được hiệu ứng định hướng như trong vật liệu PC dạng sợi. Tuy nhiên chúng lại có một số các tính chất cơ lý khác vượt trội như độ bền nén, độ bóng bề mặt, độ cứng bề mặt…. Cốt hạt sử dụng làm vật liệu gia cường trong vật liệu PC bao gồm thạch anh và thủy tinh tái chế là vật liệu thân thiện môi trường nên cũng đáp ứng tiêu chí của vật liệu PC sinh thái. 1.1.2.2. Chất gia cường silic đioxit a. Thạch anh Thạch anh là một loại khoáng rất phổ biến trong tự nhiên, là hợp chất hóa học của Si và O, có công thức hóa học SiO2, thường được gọi là silica hay thạch anh. Thạch anh tinh khiết là vật liệu trong suốt, không màu và rất cứng, trông giống như thủy tinh. Trong tự nhiên có nhiều loại thạch anh với nhiều màu sắc khác nhau như: tím, vàng, mờ đục. Cùng với loại khoáng canxi, thạch anh là một trong những loại khoáng được hình thành từ đá. Một lượng lớn thạch anh được ẩn chứa dưới dạng granit và các loại đá có liên quan, trong đó hàm lượng thạch anh chiếm khoảng 5÷50%. Toàn bộ lớp vỏ trái đất chứa khoảng 12% thạch anh, trong đó hầu hết là ở phần lục địa [54]. Thạch anh xuất hiện dưới 13 dạng cấu trúc tinh thể khác nhau. Cấu trúc của mỗi dạng biến thể của thạch anh là khác nhau, tuy nhiên tất cả các biến thể đều có chung một cấu trúc cơ bản của SiO2. Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic-oxy SiO4. Liên kết hóa học trong silica là liên kết cộng hóa trị, trong đó các cặp electron sẽ được chia sẻ bởi 2 nguyên tử Si và O. Cấu trúc cơ bản của tứ diện SiO4 trình bày ở hình 1.1 [43, 59]. Thạch anh có độ tinh khiết khá cao, hàm lượng SiO2 trong thạch anh thường chiếm khoảng 99,5%. Hai lý do giúp thạch anh có độ tinh khiết cao đó là: - Thạch anh có cấu trúc tinh thể lớn, nó không bao gồm các ion riêng biệt của một vài nguyên tố có thể dễ dàng kết hợp với các nguyên tố khác. Quá trình phát triển thạch anh trong dung dịch lỏng, trên bề mặt hầu như không có các nguyên tố có khả năng thu hút các ion khác tồn tại trong dung dịch [59, 61].. - Mạng lưới không gian 3 chiều của tứ diện SiO4 khá cứng và giòn nên chúng chỉ cho phép một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như các cation kim loại (Li, Na, K, H, l…) có thể hình thành trong quá trình phát triển của thạch anh. Phạm Anh Tuấn 5 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản