Tiểu luận Một số vấn đề chất độn và nền polymer trong composite

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> VIỆN KĨ THUẬT HÓA HỌC<br /> TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME<br /> <br /> Bài tiểu luận<br /> <br /> Một số vấn đề chất độn và nền<br /> polymer trong composite<br /> <br /> Nhóm sinh viên thực hiện:<br /> Họ & Tên<br /> <br /> SHSV<br /> <br /> Lớp.<br /> <br /> Nguyễn Văn Dũng<br /> <br /> 20103611<br /> <br /> Polyme-k55<br /> <br /> Nguyễn Đình Hiếu<br /> <br /> 20103216<br /> <br /> Polyme-k55<br /> <br /> Mai Đức Hiếu<br /> <br /> 20103124<br /> <br /> Polyme-k55<br /> <br /> Nguyễn Tuấn Phương<br /> <br /> 20092060<br /> <br /> Polyme-k54<br /> <br /> Hoàng Quang Hưng<br /> <br /> 20091360<br /> <br /> Polyme-k54<br /> <br /> HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY<br /> 4/2014<br /> <br /> I. Năm cơ chế phá hủy vật liệu composite.<br /> Độ bền phá hủy của một vật liệu phụ thuộc vào các tính chất của vật liệu, các<br /> tính chất bao gồm: bền kéo, ứng suất chảy, mô đun đàn hồi, độ bền uốn và độ<br /> bền phá hủy. Các tính chất này lại phụ thuộc vào tỉ lệ và loại chất độn có trong<br /> vật liệu nền. Do đó, chất độn có vai trò quan trọng, quyết định đến độ bền phá<br /> hủy . Chỉ có những hiện tượng liên quan đến va đập, uốn, ứng suất kéo mới có<br /> thể gây ra sự phá hủy vật liệu. Tất cả các hiện tượng liên quan tới độ mỏi của<br /> vật liệu khi chịu tải trọng động được thảo luận trong từng phần như sau.<br /> <br />  Các cách phá hủy.<br />  Các cơ chế phá hủy.<br />  Cấu trúc vi mô của hạt chất độn.<br />  Những sự thay đổi trong nền dưới tác động<br />  Làm bền vật liệu.<br />  Dự đoán và mô phỏng phương thức phá hủy vật liệu.<br /> <br /> Năm kiểu phá hủy quan sát được trong các thí nghiệm kéo. Phần lớn các vật liệu<br /> mềm, dễ uốn bị phá hủy trong lúc biến dạng cứng dẻo( kiểu A) hoặc phát triển<br /> cổ chai ( kiểu B). Kiểu C và kiểu D là hai kiểu điển hình trong kiểu phá hủy<br /> tương tự phá hủy giòn. Kiểu C, một vùng mỏng được tạo ra trong quá trình hình<br /> thành cổ eo. Trong trường hợp này, ứng suất giảm đến ứng suất kéo. Trong kiểu<br /> D, phá hủy mẫu thông quá sự hình thành dải băng. Các dải băng này cắt ngang<br /> qua mẫu và sự phá hủy xuất hiện khi vượt quá giới hạn đàn hồi. Kiểu E là phá<br /> hủy giòn, phát triển vuông góc với phương tác động lực. Sự phá hủy xuất hiện<br /> trước biến dạng đàn hồi.<br /> <br /> 1<br /> <br /> H. Sơ đồ biểu diễn năm kiểu phá hủy vật liệu khi kéo<br /> Từ sơ đồ ta nhận thấy khi hàm lượng chất độn càng tăng thì sự phát triển cổ eo<br /> của mẫu khi chịu tác động của lực càng giảm, sự phá hủy tiến dần tới phá hủy<br /> giòn.<br /> Các mô tả trong các cơ chế phá hủy dưới đây được quan sát bằng SEM và<br /> nhựa nền là polyeste nhiệt dẻo với chất độn sử dụng là Canxi terephalat, Canxi<br /> cacbonat.<br /> <br /> 1.Cơ chế 1( cơ chế A).<br /> <br /> Vật liệu: có tỉ lệ chất độn thấp so với nền.<br /> Hình số 1 mô tả cơ chế phá hủy kiểu A.<br /> <br /> 2<br /> <br /> H.1. Sơ đồ mô tả quá trình phá hủy theo cơ chế A.<br /> Dưới tác dụng của lực kéo, các vết nứt phát triển tạo nên vùng thô ráp trên bề<br /> mặt mẫu. Biến dạng cứng dẻo giúp mẫu không bị phá hủy dưới tác động của tải<br /> trọng. Tỉ lệ chất độn thấp, điều đó giúp có đủ polyme nền để mẫu không bị phá<br /> hủy dưới tác động của tải trọng bên ngoài. Bề mặt có 1 vùng rời ra (vị trí phá<br /> hủy ban đầu) và 1 vùng hình hoa hầu như tách rời ra (nơi mở rộng vết xé xảy<br /> ra). Các đặc điểm hình thái học bao gồm : mất kết dính hạt và kéo dài khoảng<br /> trống. Sự phá hủy xuất hiện khi ứng suất cục bộ trong các mạch phân tử polyme<br /> đạt tới ứng suất phá hủy của nền. Trong vật liệu cần có tỉ lệ chất độn thấp, thì “<br /> hoa thị” mới có thể hình thành. Hiện tượng trên được giải thích như sau, khi ta<br /> tác động lực lên hai đầu của mẫu, mẫu biến dạng, do sự khác nhau về độ cứng<br /> nên dẫn tới sự khác nhau về biến dạng giữa hạt độn và nền. Chính vì sự khác<br /> nhau giữa biến dạng giữa mẫu và nền, các khoảng trống bắt đầu xuất hiện ( đây<br /> chính là các vết nứt tế vi). Tuy nhiên tỉ lệ chất độn so với nền rất thấp nên các<br /> 3<br /> <br /> khoảng trống lúc nay không tập hợp lại được vớ nhau, độ bền của mẫu lúc này<br /> phụ thuộc chủ yếu vào độ bền của nhựa nền. Giả sử là các hạt chất độn đã lấp<br /> đầy được hết các khuyết tật của mẫu, thì khi lực tác động, nơi yếu nhất trong<br /> mẫu chính là hai bên bề mặt của mẫu bởi vì với các phân tử bên trong lòng mẫu<br /> khi lực tác động các phân tử đó được hai phân tử hai bền gánh bớt lực, còn với<br /> bên bề mặt ngoài mẫu thì các phân tử chỉ có được một sự trợ lực của phân tử<br /> bên cạnh, do vậy sự phá hủy mẫu sẽ xảy ra từ bề mặt ngoài của mẫu.<br /> <br /> 2. Cơ chế phá hủy B.<br /> Vật liệu: tỉ lệ chất độn cao hơn A.<br /> <br /> Hình 2 mô tả cơ chế phá hủy kiểu B. Sự hình thành và phát triển các khoảng<br /> trống tương tự như kiểu phá hủy A. Chỉ khác là ở kiểu này các khoảng trống đó<br /> tập trung lại với nhau và sự phá hủy xảy ra khi các tập hợp hạt độn tập kết tụ lại<br /> với nhau tạo khoảng trống lớn tối đa. Phá hủy bắt đầu xảy ra ở vị trí bên ( bề<br /> mặt ngoài) như kiểu A , cả phá hủy từ bên trong mẫu và không có vùng hoa thị.<br /> Các bó sợi ngắn và nhỏ theo đường kính.<br /> <br /> H.2. Sơ đồ mô tả quá trình phá hủy vật liệu theo cơ chế B.<br /> <br /> 4<br /> <br />