tieu luan vat lieu ky thuat (copusite)

Chia sẻ: Phan Minh Thuat | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

440
lượt xem 162
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong cuộc sống hiện nay, vật liệu đóng vai trò hết sức quan trọng phục vụ đời sống con người. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiêp hiện đại dẫn đến nhu cầu to lớn về loại vật liệu

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: tieu luan vat lieu ky thuat (copusite)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY TIỂU LUẬN MÔN HỌC VẬT LIỆU KỸ THUẬT TÊN SẢN PHẨM THÙNG RÁC CÔNG CỘNG VẬT LIỆU COMPOSITE GVHD: Th.S Lê Văn Bình SVTH: Phan Minh Thuật MSSV: 51160684 Lớp: 51CTT Nha trang, tháng 6 măn 2010 1
TIỂU LUẬN VẬT LIỆU KỸ THUẬT Tên sản phẩm: Thùng rác công cộng Vật Liệu: composite **** A. LỜI MỞ ĐẦU Trong cuộc sống hiện nay, vật liệu đóng vai trò hết sức quan trọng phục vụ đời sống con người. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghịêp hiện đại dẫn tới các nhu cầu to lớn về loại vật liệu đồng thời có nhiều tính chất các vật liệu như kim loại, ceramic, polymer, composite.… khi đứng riêng rẽ không có được những tinh chất như vừa bền lại vừa nhẹ, rẻ, lại co tính chống ăn mòn cao. Đặc biệt trong công nghệ chế tạo vật liệu, việc nắm bắt các cơ tính và khả năng làm việc của vật có ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình xây dựng nên các vật liệu mang tính chất đặc trưng phục vụ cho đời sống. Đối với vật liệu Composite hiện nay có ứng dụng hết sức rộng rãi trong đời sống và trong kỹ thuật chế tạo. Vật liệu Composite với nền là các phi kim hay kim loại có ứng dụng cao trong mọi lĩnh vực. Hiện nay người ta đang tìm cách thay thế các vật liệu khác bằng các vật liệu Composite nhằm tạo ra những kết cấu có cấu trúc bền và nhẹ vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, vừa đảm bảo khả năng làm việc của kết cấu với giá thành rẻ, phù hợp với công nghệ phát triển vật liệu hiện nay. Vật liệu composite với các nền khác nhau đa dạng và sẽ là vật liệu mới của tương lai. Nó có ứng d ụng r ất rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực, cả trong dân sự và trong hoạt động quân s ự. Trên c ơ sở học tập môn học “ Vật Liệu Kỹ Thuật ” và tài liệu tham khảo của các trường như Đại học Nha Trang, các tài liệu tham khảo trên mạng internet…và các tài liệu khác, cùng với sự hướng dẫn của cac thầy giáo ‘Lê Văn Bình’. Dưới đây tôi xin trình bày bai tiểu luận về ứng dụng vật liệu composite về Thùng rác công cộng. Trong quá trình làm do kiến thức còn chưa được sâu rộng, rất mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của thầy cùng cac giảng viên trong bộ môn, để bản thân em được hiểu sâu sắc hơn về tổng quan vật liệu composite và ứng dụng của vật liệu composite trong đời sống rộng rãi hơn. 2
B. KHÁI QUÁT VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE I.Khái niệm vệ composite 1. khái niệm Vật liệu Composite là loại vật liệu tổ hợp nhiều pha rất khác nhau về tinh chất, không hòa tan hoặc ít hòa tan vào nhau, có phân giới rõ rệt. Vật liệu Composite đ ược chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau nhằm mục đích tạo ra một vật liệu mới co tinh năng ưu việt hơn hẳn vật liệu ban đầu. Vật liệu Composite được cấu tạo từ các thành phần cốt nhằm đảm bảo cho Composite có được các đặc tính cơ học cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phần của Composite liên kết, làm việc hài hòa với nhau. 2. Ưu điểm Tính ưu việt của vật liệu Composite là khả năng chế tạo từ vật liệu này thành các kết cấu sản phẩm theo những yêu cầu kỹ thuật khác nhau mà ta mong muốn, các thành phần cốt của Composite có độ cứng, độ bền cơ học cao, vật liệu nền luôn đảm bảo cho các thành phần liên kết hài hòa tạo nên các kết cấu có khả năng chịu nhiệt và chịu sự ăn mòn của vật liệu trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường. Một trong các ứng dụng có hiệu quả nhất đó la Composite polyme, đây là vật liệu có nhiều tính ưu việt và có khả năng áp dụng rộng rãi, tính chất nổi bật là nhẹ, độ bền cao, chịu môi trường, dễ lắp đặt, có độ bền riêng và các đặc trưng đàn hồi cao, bền vững với môi trường ăn mòn hóa học, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp. II. PHÂN LOẠI COMPOSITE Vật liệu composite được phân loại theo hình dạng và theo bản chất của vật liệu thành phần: 1. Phân loại theo hình dạng. a. Vật liệu composite độn dạng sợi - Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi đó là composite độn dạng sợi, chất độn dạng sợi gia cường tăng cơ lý tính cho polymer nền. 3
b. Vật liệu composite độn dạng hạt - Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, các tiểu phân hạt độn phân tán vào polymer nền. Hạt khác sợi ở chỗ nó không có kích thước ưu tiên. 2. Phân loại theo bản chất, thành phần a. Composite nền hữu cơ ( nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt có dạng: sợi hữu cơ (polyamide, kevlar…), Sợi khoáng (thủy tinh, carbon…), sợi kim loại (Bo,nhom...) b. Composite nền kim loại: nền kim loại ( hợp kim Titan, hợp kim Al,…) cùng với độn dạng hạt: sợi kim loại (Bo), sợi khoáng ( Si, C)… c. Composite nền khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo), hạt kim loại (chất gốm), hạt gốm (cacbua, Nitơ)… III. CẤU TẠO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE. 1. Thành phần nền - Vật liệu nền cần có độ cứng cần thiết để đảm bảo cho composite chịu được tải, và cấu trúc đồng nhất của composite. - Vật liệu nền giữ vai trò cực kì quan trọng trong việc chế tạo vật liệu composite. - Vật liệu nền phải đáp ứng được yêu cầu khai thác và công nghệ. - Là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sang độn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu. Có thể tạo thành từ một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất được trộn lẫn một cách đồng nhất tạo thể liên tục. 2.Một số nền thường gặp trong composite 2.1 Nhựa nhiệt rắn - Nhựa nhiệt rắn: Trong thực tế, người ta có thể sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm polymer nền: - Nhựa nhiệt dẻo: PE, PS, ABS, PVC…độn được trộn với nhựa, gia công trên máy ép phun ở trạng thái nóng chảy.- Nhựa nhiệt rắn: PU, PP, UF, Epoxy, Polyester không no, gia công dưới áp suất và nhiệt độ cao, riêng với epoxy và polymer không no có thể tiến hành ở kiện 4
thường, gia công bằng tay. Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu cá cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo. - Một số l oại nhựa nhiệt rắn thông thường: Hình 1 Cấu trúc composite a. Polyester Nhựa polyester được sử dụng rộng rãi trong công nghệ composite, Polyester loại này thường là loại không no, đây là nhựa nhiệt rắn, có khả năng đóng rắn ở dạng lỏng hoặc ở dạng rắn nếu có điều kiện thích hợp. Thông thường người ta gọi polyester không no là nhựa polyester hay ngắn gọn hơn là polyester. Polyester có nhiều loại, đi từ các acid, glycol và monomer khác nhau, mỗi loại có những tính chất khác nhau. Chúng có thể rất khác nhau trưng các loại nhựa UPE khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: Thành phần nguyên liệu (loại và tỷ lệ các chất sử dụng) + Phương pháp tổng hợp + Trọng lượng phân tử + Hệ đóng rắn (monomer, chất xúc tác, chất xúc tiến) + Hệ chất độn Bằng cách thay đổi các yếu tố trên, người ta sẽ tạo ra nhiều loại nhựa UPE có các tính chất đặc biệt khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng. - Có hai loại polyester chính thường sử dụng trong công nghệ composite. Nhựa orthophthalic cho tính kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi. Còn nhựa isophthalic lại có khả năng kháng nước tuyệt vời nên được xem là vật liệu quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là hàng hải. - Đa số nhựa polyester có màu nhạt, thường được pha loãng trong styrene. Lượng styrene có thể lên đến 50% để làm giảm độ nhớt của nhựa, dễ dàng cho quá trình gia công. Ngoài ra, styrene còn làm nhiệm vụ đóng rắn tạo liên kết ngang giữa các phân tử mà không có sự tạo thành sản phẩm phụ nào. Polyester còn có khả năng ép khuôn mà không cần áp suất. - Thời gian để polyester tự đóng rắn. Tốc độ trùng hợp quá chậm cho mục đích sử dụng, vì vậy cần dùng chất xúc tác và chất xúc tiến để đạt độ trùng hợp của nhựa trong một khoảng thời gian nào đó. Khi đã đóng rắn, polyester rất cứng và có khả năng kháng hóa chất. Quá trình đóng rắn hay tạo kết ngang được gọi là quá trình Polymer hóa. Đây 5
là phản ứng hóa học chỉ có một chiều. Cấu trúc không gian này cho phép nhựa chịu tải được mà không bị giòn. - Este không no (UPE), hoặc hỗn hợp chung với nhau hoặc với nhiều phân tử thấp monomer. b. Nhựa phenolic - Sản xuất từ quá trình polyme hóa phenolic. - Quá trình đóng rắn 120-180oC ở nhiệt độ phòng hoặc dùng axit mạnh. - ưu điểm : nguyên liệu sẵn có, giá thành rẻ, nhược điểm là làm cho composite giòn, độ bền thấp và độ rỗng cao. - Ứng dụng: làm thân và nắp thùng rác. c. Nhựa Phenol fomandehit - Tổng hợp bằng cách đa tụ phenol và fomandehit - Quá trình đóng rắn ở 160-200oC, áp suất 30-40Mpa - Có tính giòn cao - Chế tạo bán thành phẩm hoặc các chi tiết vỏ dày, như thân thùng rác. d. Nhựa bitmaleimit Công thức phân tử H795, chịu nhiệt độ cao, khoảng 180- 200oC. Trên 180% các sản phẩm, chi tiết composite được khai thác ở nhiệt độ dưới 130oC, vì vậy loại nền hay sử dụng nhất là các loại nhựa epoxy. Khi đòi hỏi composite polymer làm việc lớn hơn 130oC dùng Bitmaleimit, lớn hơn 180oC là polyimit. e. Các nhựa cơ silic Nhận được từ sự đa tụ các sản phẩm của sự thuỷ phân hỗn hợp các môn, đi, tri, và tetracloslen; là các chất giòn, cứng. f. Polyimit Được trùng hợp từ oligome và hỗn hợp của imit-monme. Thường dùng dung dịch 40% của chúng trát lên cốt sợi. g. Vinylester - Có cấu trúc tương tự như polyester, nhưng điểm khác biệt chủ yếu của nó với polyester là vị trí phản ứng, thường là ở cuối mạch phân tử do vinyl ester chỉ có kết đôi C=C ở hai đầu mạch mà thôi. Toàn bộ chiều dài mạch phân tử đều sẵn chịu tải, nghĩa là 6
vinylester dài và đàn hồi hơn polyester. Vinylester có ít nhóm ester hơn polyester, nhóm ester rất dễ bị thủy phân, tức là vinylester kháng nước tốt hơn các polyester khác. - Ứng dụng: làm ống dẫn và bồn chứa hoa chất. h. epoxy có tính năng cơ lý, kháng môi trường hơn hẳn các nhựa khác, là loại nhựa được sử dụng nhiều nhất. Với tính chất kết dính và khả năng kháng nước tuyệt vời của mình, epoxy rất lý tưởng để sử dụng trong ngành đóng tàu. - Cả nhựa epoxy lỏng và tác nhân đóng rắn đều có độ nhớt thấp thuận lợi qua trình gia công. Epoxy đóng rắn dễ dàng và nhanh chóng ở nhiệt độ phòng từ 5-150oC, tuỳ cach lựa chọn chất đóng rắn. - Ưu điểm nổi bật của epoxy cơ tính cao, độ bám dính cao với nhiều loại cốt, có thể khai thác sử dụng đến 150-200oC. Epoxy là co ngót thấp trong khi đóng rắn. Lực kết dính, tính chất cơ lý của epoxy được tăng cường bởi tính cách điện và khả năng kháng hóa chất. - Ứng dụng keo dán, hỗn hợp xử lý bề mặt, hỗn hợp đổ, sealant, bột tret, sơn. 2.2. Chất nền Polyme dẻo - Không có công đoạn đông rắn, khả năng thi công tạo dáng sản phẩm dễ thực hiện. - Công nghệ chế tạo: dập, đùn, uốn, hàn..gia thanh thấp. - Nhược điểm là không chịu được nhiệt độ cao, xử lý độ nhớt của dung dịch khó khăn. - Vật liệu dẻo: nylon, poly-phenylin, rolivxan, polysonphon và polyester nhiệt dẻo. 2.3. Chất nền Cacbon - Nền các bon có tính chất cơ lý tương tự như sợi các bon, đảm bảo tính chịu nhiệt độ cao và khai thác triệt để ưu điểm của cốt sợi cacbon trong vật liệu composite. - Nền các bon có 3 loại: pirocacbon: thu được do kết lắng từ luồng khí ga, thuỷ tinh cacbon thu được do xử lý ở nhiệt độ cao các xenlulozo hoặc các polymer nhiệt rắn, nền cacbon - cốc của pec than đa hoặc dầu mỏ. 2.4.Chất nền kim loại - Thường là kim loại nhẹ: nhôm, magie, berrili, hoặc các kim loại chịu nhiệt độ cao (titan, niken, niobi) hoặc là dạng hợp kim. 7
- Phổ biến hiện nay dùng nền lưới dạng hợp kim nhôm, chúng có khả năng kết hợp hài hòa với cốt bảo đảm tốt những đòi hỏi cơ lý cũng như công nghệ. 3.Thành phần cốt - Đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì độn thường có tính chất cơ lý cao hơn nhựa. Đánh giá đặc điểm chất độn - Tính gia cường cơ học. - Tính kháng hóa chất, môi trường, nhiệt độ. - Phân tán vào nhựa tốt. - Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt. - Thuận lợi cho quá trình gia công. - Giá thành hạ, nhẹ. Phân loại độn a. Độn dạng sợi - Sợi có tính năng cơ lý hóa cao hơn độn dạng hạt, tuy nhiên, sợi có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo các loại vật liệu cao cấp như: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi Bo, sợi cacbua silic, sợi amide… b. Độn dạng hạt Thường được sử dụng là : silica, CaCO3, vẩy mica, vẩy kim loại, độn khoáng, cao lanh, đất sét, hay graphite, cacbon… - Giảm giá thành - Tăng thể tích cần thiết đối với độn trơ, tăng độ bền cơ lý, hóa, nhiệt, điện. - Dễ đúc khuôn, giảm sự tạo bọt khí trong nhựa có độ nhớt cao. - Cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, chống co rút khi đông rắn, che khuất sợi trong cấu tạo tăng cường sợi, giảm toả nhiệt khi đông rắn. - Độ bền cơ học và độ bền hóa học của vật liệu PC như : khả năng chịu được va đập ; độ gian nở cao ; khả năng cach âm tốt ; tính chịu ma sát- mài mòn ; độ nén, độ uốn dẻo và độ kéo đứt cao ; khả năng chịu được trong môi trường ăn mòn như : muối, kiềm, axit... 8
-Vì những tính năng ưu việt này mà hệ thống vật liệu PC được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cũng như trong đời sống. - Vật liệu composite có pha nền là nhựa tổng hợp, cốt thường là sợi thuỷ tinh, sợi cacbon, sợi bor. Các vật liệu composite nền kim loại sử dụng cốt là sợi thép, vonfram, berili, neobi… 3.1. Sợi thủy tinh a. Cấu tạo - Sợi thuỷ tinh có 2 dạng: sợi dài (dạng chỉ) và sợi ngắn, có dạng hình trụ tròn, nhiệt độ làm việc của composite sử dụng sợi thuỷ tinh từ 500 - 700oC b. Chế tạo - Được chế tạo từ quá trình nhiệt phân một chất hữư cơ thích hợp để phân hóa thành Polyme và cacbon, bằng nung nóng rất lâu hàng tuần để pha khí (polyme) khuyếch tán khỏi vật liệu. Sau khi xử lý như vậy thể tích khối giảm 50% và tinh thể nhỏ mịn, độ bền cao đạt 70-200 Mpa. c. Đặc điểm -Nhẹ, chịu nhiệt khá, ổn định với tác động hóa sinh, có độ bền cơ lý cao và độ dẫn nhiệt thấp, và giá thành rẻ. d. Ứng dụng - Sản xuất composite polymer, chế tạo vỏ tàu thuyền, ôtô, vỏ xe máy, cánh quạt trong tua bin nước… 3.2. Sợi hữu cơ a. Cấu tạo - Gồm 2 loại sợi phổ biến: Sợi hữu cơ aramid và sợi polyetylen, nhiệt độ làm việc của composite sử dụng sợi hữu cơ thường dưới 200oC. b. Chế tạo 9
- Phụ thuộc vào thành phần polymer và phương pháp kéo sợi mà ta thu được sợi hữu cơ có khối lượng riêng từ 1410-1450 kg/cm3, độ bền kéo 70-150 Pa, nhiệt độ than hóa dưới 180oC. c. Đặc điểm Có mođun đàn hồi cao, độ bền cao khi kéo, ổn định cao về nhiệt độ, bền va đập, không chảy, tính cách điện cao. d. Ứng dụng -Sử dụng rộng rãi để sản xuất chế tạo thân, vỏ tên lửa, động cơ nhiên liệu rắn, bình, ống chịu lực, găng tay cách nhiệt, mũ, áo giáp, thiết bị thể thao - Mac vật liệu: Kevlar-29, Kevlar-129 do Mỹ sản xuất Armoc, CVM, Terlon do Nga sản xuất 3.3. Sợi cacbon a. Cấu tạo - Là loại vật liệu quan trọng nhất, có vai trò ngày càng lớn trong kỹ thuật do khối lượng riêng nhỏ (khoảng 2g/cm3). Độ bền rất cao 2000-3000 Mpa, nhiệt độ làm việc composite sử dụng sợi cacbon lên đến 2000oC. b. Chế tạo - Sợi cacbon chủ yếu được chế tạo từ 3 nguồn nhiên liệu chính: Polyacrilonitril (pan), thứ 2 từ pec dầu mỏ và than đá, nguồn thứ 3 từ xenlulohidrat. c. Ưu điểm - Rất nhẹ, chịu được nhiệt độ cao, hệ số ma sát, giãn nở nhiệt thấp, rất bền vững với khi hậu, có độ cứng cao. Độ bền từ 2000-4000 Mpa, mođun đàn hồi 200-700 Mpa, composite polymer sợi cacbon cứng hơn cả sắt. d. Ứng dụng -Composite sợi cacbon sản xuất các tấm chịu lực cảu máy bay, thân vỏ ôtô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thân vỏ các động cơ tên lửa, cánh tua bin, khuôn dập…chi tiết đòi hỏi có độ bền cao và siêu bền khi chịu nhiệt. 10
- Mac sợi cac bon: BMH-3, Culon, LY (Nga) ; Tornel, Khitecx-46H của Mỹ. 3.4. Sợi bor a. Cấu tạo Sợi Bor (B) cho phép tăng độ bền, tăng mođun đàn hồi của vật liệu, nhiệt độ trong khoảng làm việc nhỏ hơn 500oC. b. Chế tạo - Công nghệ sản xuất sợi cacbon trên cơ sở thu được Bor kết tủa từ luồng khi thường sử dụng H2 và BCl3 (2BCl3 + 3H2 => 2B + 6 HCl). Được sản xuất trong các lò phản ứng. c. Đặc điểm - Sợi bor dùng sản xuất composite trên nền vật liệu nhôm hoặc polyme, làm giảm độ dẫn nhiệt, dẫn điện của vật liệu, có độ bền cao hơn hẳn sợi cacbon từ 300-3500 Mpa, nhưng nhiệt độ làm việc thấp và giá thành rất cao. d. Ứng dụng - Composite bor ứng dụng sản xuất các chi tiết cho hàng không, kỹ thuật tên lửa và vũ trụ, đòi hỏi chỉ tiêu về độ bền và độ cứng cao. Sử dụng để chế tạo các thanh dầm, khung, tấm, cũng như các chi tiết khác của vật thể bay. - Mac sợi : Avco(B/W) – Mỹ, SMPE-Pháp. 3.5. Sợi kim loại - Sợi kim loại dùng làm cốt : Làm việc ở miền nhiệt độ cao dùng vonfram hoặc molipđen, nhiệt độ thấp, sợi thép hoặc berilic. - Sử dụng sợi kim loại trong nhiều trường hợp để có hiệu quả và kinh tế hơn. 4.Chất pha loãng - Đồng trùng hợp tốt với polyester, không trùng hợp riêng rẽ tạo sản phẩm không đồng nhất, làm ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm, hoặc còn sót lại monomer làm sản phẩm mềm dẻo, kém bền. - Monomer phải tạo hỗn hợp đồng nhất với polyester, tốt nhất là dung môi cho polyester. Lúc đó nó hòa tan hoàn toàn vào giữa các mạch phân tử polyester, tạo thuận lợi cho phản ứng đông rắn và tạo độ nhớt thuận lợi cho quá trình gia công. - Nhiệt độ sôi cao, khó bay hơi trong quá trình gia công và bảo quản. 11
- Nhiệt phản ứng đồng trung hợp thấp, sản phẩm đồng trùng hợp ít co rút. - Ít độc. - Để đóng rắn polyester, người ta dùng các monomer : styrene, metyl meta acrylat (MMA), vinyl, triallil xianuarat,… trong đó styrene được sử dụng nhiều do có những tính chất ưu việt. - Có độ nhớt thấp. - Trùng hợp tốt với polyester, khả năng đồng trùng hợp cao, tự trùng hợp thấp. - Đông rắn nhựa nhanh. - Sản phẩm chịu thời tiết tốt, cơ lý tính cao, cách điện tốt. - Khả năng tự bốc cháy thấp. 5. Chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác a. Chất róc khuôn: Có tác dụng ngăn cản nhựa bám dính vào bề mặt khuôn. Như wax, silicon, dầu mỏ, mỡ heo… b. Chất làm kín: Với khuôn làm từ các vật liệu xốp như gỗ, thạch cao thì cần phải bôi chất làm kín trước khi dùng chất róc khuôn. Như là Cellulose acetate, wax, silicon, stearic acid, nhựa furane, véc ni, sơn mài… c. Chất tẩy bọt khí: Bọt khí làm sản phẩm composite bị giảm độ chịu lực, độ chịu thời tiết và thẩm mỹ bề mặt. Lượng sử dụng: 0.2-0.5% lượng nhựa. d. Chất thấm ướt sợi: Có tác dụng tăng khả năng thấm ướt sợi giúp sử dụng độn nhiều hơn. Lượng dung: 0.5-1.5% so với độn. Cùng với chất tăng độ phân tán và chất thoát hơi styrene 6. Xúc tác – Xúc tiến a. Xúc tác: Chỉ được cho vào nhựa trước khi gia công. Vai trò của chúng tạo gốc tự do kích động cho quá trình xúc tác phản ứng đồng trùng hợp. Tác nhân kích thích cho sự tạo thành gốc tự do có thể là chất xúc tiến, bức xạ ánh sáng, tia tử ngoại hay nhiệt độ. Chất xúc tác gồm các loại: Xúc tác Peroxide, xúc tác azo và diazo. 12
b. Chất xúc tiến: Là chất đóng vai trò xúc tác cho phản ứng tạo gốc tự do của chất xúc tác. Dùng chất xúc tiến sẽ giảm được nhiệt độ và thời gian đông rắn một cách đáng kể và có thể đông rắn nguội. Gồm cac loại: - Xúc tiến kim loại: Là muối cuả kim loại chuyển tiếp như: cobalt, chì, mangan, ceri, … và các acid như: naphthenic, linoleic, octonic,… hòa tan tốt trong polymer. -Amin bậc ba: Thường được dùng với các chất xúc tác peroxide, thuộc loại này thường gặp + Dimetyl-aniline: C6H5N(CH3)2 + Dietyl-aniline: C6H5N(C2H5)2 + Dimetyl-p-toluidin: CH3C6H5N(CH3)2 C. VẬT LIỆU COMPOSITE DÙNG LÀM THÙNG RÁC CÔNG CỘNG I. Giới thiệu và ứng dụng Trong cuộc sống hiện nay xả rác nơi công cộng là một bài toán khó giải. Để tạo được sự thuận lợi trong việc bỏ rác dễ dàng nên đã có nhiều loại thùng rác được ra đời. Nhưng đáng chú ý nhất là thùng rác làm từ vật liệu composite của công ty Naaco có thể chịu được nắng mưa, gió biển, chịu sự va đập tốt được dùng để lắp cố định hay di động tại nơi công cộng, công viên....Thùng rác composite được sản xuất được chế tạo từ vật liệu nhựa hỗn hợp sợi thủy tinh nên thừa hưởng các tính chất lý hóa của vật liệu composite nên có khả năng chống ăn mòn với các hóa chất sinh ra trong môi trường chứa rác, vì thế sản phẩm bền hơn so với vật liệu bằng kim loại hay nhựa PVC thông thường khác. Thùng rác composite dễ lắp đặt và có trọng lượng nhẹ nên dễ dàng vận chuyển và bảo trì. Thùng rác composite với thể tích từ 90 lít đến 1000 lít hay thùng chứa rác cố định đặt nơi công cộng. Tiêu chuẩn - Kích thước theo tiêu chuẩn Châu Âu DIN-EN 840 - Tất cả thông số theo tiêu chuẩn Đức DIN EN 840. 13
- Sợi thuỷ tinh có mật độ 2400TEX, vải thuỷ tinh có chiều rộng là 20cm, mật độ là 30g/m2 cho lớp bền mặt - Mac sợi: MAC, ABK, KC của Nga sản xuất - Mac sợi : Avco(B/W) – Mỹ, SMPE-Pháp. II.cấu tạo thùng rác công cộng 1. giới thiệu và thông số - Thùng rác composite của công ty Naaco sản xuất có các thông số sau: - Sản phẩm được sản xuất từ nguyên liệu nhựa composite cốt sợi thủy tinh (FRP) nhập khẩu - Khả năng chịu nhiệt độ nóng, lạnh cũng như các tác động từ môi trường bên ngoài - Khả năng chịu lực tác động cơ học cao mà vẫn duy trì được kích thước, hình dáng ban đầu - Màu gelcoat giúp không bay màu dưới ánh nắng mặt trời và thời tiết. - Bề mặt nhẵn dễ dàng vệ sinh làm sạch - Nắp thùng được lắp với tay cầm INOX tạo thành hệ thống chắc chắn - Nắp thùng phủ qua vành kín nước, gió, giúp ngăn mùi và đảm bảo vệ sinh - Khả năng chứa rác phù hợp với nhiều địa điểm phát sinh rác thải - Bánh xe bằng cao su đặc được lưu hóa chống mài mòn cao, đường kính bánh xe 20 cm - Bánh xe 04 chiếc chịu tải trọng lớn, quay 360o và có thể khóa cố định theo mọi hướng - Tay đẩy đúc liền khối với miệng thùng, vị trí tay đẩy được thiết kế nhằm giảm tối đa rác bẩn bám vào tay. - Kết cấu miệng thùng vững chắc với gân tăng cứng và lõi thép bên trong - Nhận diện bằng logo nhà sản xuất (Naaco) dập nổi trên nắp thùng. - Và có nhiều màu để lựa chọn (xanh, da cam, vàng…) Kiểu Mã sản Kích thước tổng Dung 14
thể (cm) phẩm thùng tích (L) Rộng, sâu, cao Thùng MGB- 660 130 x 80 x 90 660 660C Lít Tính năng sản phẩm - Đặt cố định hoặc di chuyển thùng linh hoạt, có thể đặt trong nhà hoặc ngoài trời - Lấy rác thải dễ dàng, thuận tiện trong công tác thu gom rác. - Khả năng chứa rác phù hợp với nhiều địa điểm phát sinh rác thải 2. Cấu trúc, tổ chức của vật thùng rác composite a. Khái niệm sợi thuỷ tinh có các đặc tính sau, là chất vô cơ dẻo hơn sợi thực vật hoặc động vật, không thể thắt nút, không đàn hồi hay dãn rộng ra. Không cháy, không dẫn điện. Chúng kém mềm dẻo hơn sợi dệt có nguồn gốc thực vật hoặc động vật (sợi chỉ thuỷ tinh không thể thắt nút được dễ dàng), chúng không kéo giãn rộng ra, chúng bền vững (bền vững hơn Hình 3 Cuộn sợi thủy tinh bất kỳ sợi dệt nào), chúng không cháy, chúng không mục nát, không thấm nước và bền với hầu hết các axit, chúng là một vật dẫn điện kém và trong một số trường hợp là vật dẫn nhiệt và âm kém, chúng Hình 4 ẩm. không hútCấu tạo sợi thủy tinh 15
b.Phân loại - Dạng thô, sợi chỉ và sợi bện đã cắt đoạn - Dạng tấm mỏng, chiếu, đệm và các sản phẩm không dệt. - Loại vải dệt từ các sợi thô. c.Sản xuất - Được chế tạo từ quá trình nhiệt phân một chất hữư cơ thích hợp để phân hóa thành Polyme và cac bon, bằng nung nóng rất lâu hàng tuân để pha khí (polyme) khuyếch tán khỏi vật liệu. Sau khi xử lý như vậy thể tich khối giảm 50% và tinh thể nhỏ mịn, độ bền cao đạt 70-200 Mpa. Đặc điểm, nhẹ, chịu nhiệt khá, ổn định với tác động hóa sinh, có độ bền cơ lý cao và độ dẫn nhiệt thấp, và giá thành rẻ. + Sản xuất sợi thủy tinh theo quy trình kéo li tâm: Trong quá trình này thủy tinh được nấu chảy trong một lò nấu và được đổ lên một đĩa sét chịu lửa quay tròn ở tốc độ cao và có gắn ở đường ngoại vi một lượng lớn các răng. Thủy tinh được gắn vào đĩa, đĩa được đốt nóng bởi ngọn lửa từ một lò, nhưng đồng thời nó được kéo thành các loại sợi bởi lực ly tâm. Những sợi này được thổi văng ra lên trên một bàn tĩnh và được cuộn vào một tang trống làm lạnh. Đây là quá trình sản xuất sợi ngắn thủy tinh như bông thủy tinh được sử dụng ở dạng đống mà không cần kéo sợi. + Sản xuất theo quy trình chuốt cơ học Thủy tinh được nấu trong một lò nấu. Thủy tinh được nấu chảy và chảy vào buồng đốt trước, mặt dưới của nó được gắn với các khuôn kéo sợi thủy tinh (ống lót) được làm từ kim loại quý (Rudi hoặc Platin) để chịu nhiệt cao. Các khuôn kéo sợi này được khoan các lỗ nhỏ mà qua đó các sợi thủy tinh nóng chảy chảy qua. Sau một xử lý định cỡ (silicon), những sợi này được chuyển đến một trục tâm tốc độ cao, truc này kéo chúng ra thành các sợi nhỏ, thanh mảnh và song song. Như vậy thu được những sợi bện liên tục tương tự với sợi dệt filament nhân tạo. Các sợi này có thể thu được theo một quá trình hầu như đồng nhất, những sợi này được quấn ở dạng mạng nhện và được sử dụng trực tiếp theo đúng nghĩa như cách nhiệt hoặc cách âm. 16
+ Sản xuất theo quy trình sử dụng dung dịch lỏng Việc kéo được thực hiện nhờ tia hơi nước có áp suất cao hoặc không khí nén được thổi từ một cạnh vào các sợi thủy tinh nóng chảy từ một lò nấu qua một khuôn kéo dây. Dưới tác động của những tia này, các sợi bị đứt thành nhiều đoạn ngắn, những đoạn mà được phủ chất bôi trơn trong tiến trình sản xuất. Các sợi thu được này được cuộn và một tang trống hoặc là các tấm được sử dụng theo đúng nghĩa (các lớp phủ cách điện), hoặc các mảnh liên tục hoặc các sợi thô từ những sợi mà có thể kéo tiếp tục thành sợi chỉ. d.Cấu tạo - Sợi thuỷ tinh có 2 dạng: sợi dài (dạng chỉ) và sợi ngắn, có dạng hình trụ tròn, nhiệt độ làm việc của composite sử dụng sợi thuỷ tinh từ 500 - 700oC. - Mac sợi: MAC, ABK, KC của Nga sản xuất g. Thay thế vật liệu Có thể thay thế mọt số vật liệu kim loại( sắc, nhôm, tôn…). Nhựa PVC, PE, PP, PC, PET. Đăc tính một số loai nhựa - Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo. - Chóng thắm hước và hơi nước tốt. - Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ đều kém. - Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230o C) trong thời gian ngắn. - Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như Alcool, Acêton, H2O2… - Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể đưộc hấp thu bởi thực phẩm được chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm. - Sản phẩm PVC trước đây (1920 trở đi) được sử dụng với số lượng rất lớn, nhưng ngày nay đả bị PE vượt qua. Hiện nay, PVC phần lớn dùng bao bọc dây cáp điện, làm ống thoát nước, áo mưa, màng nhựa gia dụng… - Trong PVC có chất vinylchoride, thường được gọi là VCM có khả năng gây ung thư (phát hiện 1970) 17
- Tính chống thấm khí, hơi cao hon các loại PE, PVC nhưng thấp hơn PP, PET. - Trong suốt, tính bền cơ và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm. - Chịu nhiệt cao (trên 100oC ). 3.Các phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm a. Kiểm tra chất lượng : chất lượng thùng rác composite 660 lit đều được chứng minh sau khi trải qua các quá trình kiểm tra. Đầu tiên là kiểm tra quá trình sản xuất như kiểm tra sợi thủy tinh, hạt nhựa sống, kiểm tra sự nóng chảy của nhựa….. b.Kiểm tra trong môi trường ẩm: Đảm bảo rằng không bị rạng nức, biến dạng hay thâm nhập sau 48 giờ kiểm tra trong phòng hơi nước tại nhiệt độ 53 độ C c. Kiểm tra độ co giãn: Kiểm tra sự va chạm của các phân tử vật liệu tại phòng có nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp 56 độ C. d. Kiểm tra rơi tự do: Phải đảm bảo chất lượng khi chứa 50kg rơi thẳng đứng từ độ cao 4m. 4. Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu, bảo hành sản phẩm a. chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu - Thùng rác composite được sản xuất được chế tạo từ vật liệu nhựa hỗn hợp sợi thủy tinh nên thừa hưởng các tính chất lý hóa của vật liệu composite nên có khả năng chống ăn mòn với các hóa chất sinh ra trong môi trường chứa rác, vì thế sản phẩm bền hơn so với vật liệu bằng kim loại hay nhựa PVC thông thường khác. b. bảo hành sản phẩm sản phẩm, thùng rác composite 660 lít dươc bảo hành 2 năm. 5.Sử lý rác thải Thông thường thì composite sau khi tải ra ngoài để lâu rất khó phân hủy, Hiện nay công nghệ tái chế hữu hiệu là nghiền các sản phẩm composite hư thành dạng bột sau đó đưa vào trong công nghệ SMC để tái chế các sản phẩm khác …. 18
6 kêt luận Thùng rác composite của công ty Naaco dược làm bằng 100% sợi thủy tinh và nhựa polymer, sử dụng công nghệ phun tiên tiến nhất công nghệ này giúp cho các thùng rác luôn đảm bảo độ cứng trong nhiều năm ngay cả khi chịu nhiệt độ nhưng ấn tượng sau đó là khả năng làm việc của thùng rác composite đã được sử dụng trên 20 năm vẫn còn dùng tốt. Chỉ duy nhất cách thiết kế của công ty Naaco đảm bảo triệt tiêu các ứng suất như thanh nâng, móc chốt, đai ốc không rỉ các bánh xe được đúc bàng cao su được đặt lên trục thép. Thùng rác composite là kết quả của nhiều năm kinh nghiệm trong việc thiết kế và dụng cụ thu chứa rác và các hệ hống sử lý rác. Các loại thùng rác công cộng composite của công ty Naaco có sức chứa từ 90 lít đến 1000 lít. Trong đó ( 90 lít,120 lít, 240 lít, 360 lít, 450 lít, 660 lít, 810 lít, 1000 lít.) -Đề xuất - Thùng rác composite làm bằng vật liệu composite đã phù hợp với điều kiện sử dụng và khí hậu ở nước ta vì nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa. Khi làm việc trong môi trường khắc nhiệt của nước ta và trong điều kiện nhiệt độ cao, gió mưa liên tục dẫn đến sự ăn mòn vật liệu như kim loại, thì với nhưng đặc điểm ưu việt chống ăn mòn cao của vật liệu composite, chịu bền,và chống khả năng xâm nhập từ môi trường tốt và khả năng làm việc trong môi trường tạp chất bẩn, mùi hôi,… bên cạnh đó nó còn tạo ra vẻ đẹp của công viên hoặc nơi công cộng. Qua đó nó đã thể hiện được khả năng thích nghi của vật liệu cũng như của sản phẩm về thùng rác composite đã được sử dụng rộng rãi trên thị trường. - Phù hợp với công nghệ sản xuất ra vật liệu và sản phẩm: Với một thung rác công cộng làm bằng composite giá thành rẻ và rất bền nên được sử dụng nhiều ở hầu hết các công viên, hoặc nơi công cộng. Thời gian sử dụng( tuổi thọ) lâu dài, do có những đặc tính lí, hóa tốt, bền và có nhiều mẫu mã đẹp. - phù hợp với năng lực thuyết trình về sự lưa chọn: Trong cuôc sống hiện nay rác thải là một bài toán khó giải của toàn xã hội về ý thức của người dân vức rác bừa bãi vì thế cần phải có thùng rác vì nó là vật dụng không thể thiếu ở công viên hoặc nơi công cộng bằng vật liệu composite. Vật liêu này rất phổ biến trong cuộc sống. Nước ta là nước 19
đang phát triển thì ý thức của người dân về trình độ dân trí cũng chưa đươc phát triển lắm. Những thông tin vô tận của con người trên mang internet và sách vật liệu kỹ thuật của trong sách vật liệu kỹ thuật của th.s Lê Văn Bình đã cung cấp cho em rất nhiều thông tin vế vật liệu cũng như sản phẩm này. Điều đó đã giúp em nhiều trong bài tiểu luận này. Bên cạnh đó có những phần mà em không biết, em chưa tìm hiểu kỹ đã gây cho em môt số khó khăn trong bài tiểu luận này. - Cảm nhận Qua bài tiểu luận này em cảm thấy bài tiểu luận này đã giúp em hiểu thêm rất nhiều về sản phẩm cũng như vật liệu mà mình đã chọn. Tích lũy cho bản thân nhiều kiến thức, giúp em cách làm việc trên máy tính, cách cập nhật thông tin trên mạng internet và tìm tài liệu rất nhiều kiến thức khác để giúp em trong việc học tập. Bài tiểu luận của em còn nhiều thiếu xót mong thầy giup đỡ em. Qua đây em xin cảm ơn thầy Lê Văn Bình và các bạn trong tập thể lớp 51CT đã giúp đỡ em rất nhiều trong bài tiểu luận này. 20