Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa học: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa polyamit 6, nhựa polycacbonat và ống cacbon nano đa tường

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài là chế tạo thành công polyme nanocompozit trên cơ sở các nhựa nhiệt dẻo PA6, PC và chất gia cường CNT nhằm ứng dụng hiệu quả hệ vật liệu vào sản xuất các trang bị bảo vệ cơ thể cho lực lượng vũ trang.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa học: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa polyamit 6, nhựa polycacbonat và ống cacbon nano đa tường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Hà Văn Thức KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA VẬT LIỆU POLYME NANOCOMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYAMIT 6, NHỰA POLYCACBONAT VÀ ỐNG CACBON NANO ĐA TƯỜNG Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hoá lý Mã số: 9 44 01 19 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Hà Nội – 2019
Luận án được hoàn thành tại: Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam « Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân 2. TS. Lê Văn Thụ
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 1. Hà Văn Thức, Trần Thị Thanh Vân, Ngô Cao Long, Lê Văn Thụ, Nghiên cứu chế tạo vật liệu PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy, Phần 1: Chế tạo masterbatch, Tạp chí Hoá học, số 56, 07-2018, tr. 145-149. 2. Hà Văn Thức, Trần Thị Thanh Vân, Ngô Cao Long, Lê Văn Thụ, Nghiên cứu chế tạo vật liệu PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy, Phần 2: Tối ưu hoá các thông số gia công, Tạp chí Hoá học, số 56, 07-2018, tr. 150-154. 3. Huỳnh Anh Hoàng, Lê Văn Thụ, Hà Văn Thức, Biến tính và khảo sát tính chất ống cacbon nano tổng hợp từ khí dầu mỏ hóa lỏng Việt Nam, Tạp chí Hóa học, T.52 (6), tr. 717-722. 4. Hà Văn Thức, Trần Thị Thanh Vân, Ngô Cao Long, Lê Văn Thụ, Khảo sát ảnh hưởng của ống cacbon nano đến tính chất của vật liệu blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh học, tập 23, số 3/2018, tr 89-93. 5. Hà Văn Thức, Trần Thị Thanh Vân, Ngô Cao Long, Lê Văn Thụ, Nâng cao hiệu quả tương hợp giữa polyamide 6 và polycarbonate trên cơ sở sử dụng chất trợ tương hợp SEBS và SEBS-g-MA, Tạp chí Phân tích Hoá - Lý và Sinh học, đã được chấp nhận đăng.
A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 1. Tính cấp thiết và mục đích nghiên cứu của luận án - Tính cấp thiết của luận án: Ngày nay, phát triển vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở các nhựa nhiệt dẻo, nhiệt rắn gia cường các vật liệu nano nhằm tạo ra sản phẩm chịu va đập tốt luôn được quan tâm nghiên cứu. Trong thực tế, các nhựa nhiệt dẻo polyamit 6 (PA6), polycacbonat (PC) đã được sử dụng làm vật liệu để sản xuất nhiều thiết bị chống va đập, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh quốc phòng, ví dụ như mũ, áo, các bộ ốp che cơ thể. Các trang bị cho người lính đó đòi hỏi khả năng chịu va đập tốt, bền, nhẹ. PA6 có một số tính chất ưu việt như bền với dung môi hidrocacbon, chịu mòn, mỏi tốt, dẻo dai, ổn định nhiệt cao, dễ gia công. PC có đặc tính nổi bật là độ trong suốt quang học cao, chịu va đập tốt hơn hầu hết các nhựa nhiệt dẻo khác. Trong số các vật liệu nano gia cường hiệu quả cao cho nhựa nhiệt dẻo thì ống cacbon nano (CNT) là một tác nhân điển hình. CNT có độ bền cơ lý rất cao và nhẹ. Vì vậy, nếu PA6, PC, CNT được kết hợp vào trong một polyme nanocompozit thì có thể tạo ra một vật liệu đầy tiềm năng để sản xuất các trang thiết bị chống va đập cho lực lượng vũ trang. - Mục đích: Chế tạo thành công polyme nanocompozit trên cơ sở các nhựa nhiệt dẻo PA6, PC và chất gia cường CNT nhằm ứng dụng hiệu quả hệ vật liệu vào sản xuất các trang bị bảo vệ cơ thể cho lực lượng vũ trang. 2. Nội dung nghiên cứu của luận án (1) Chế tạo blend PA6/PC trên cơ sở sử dụng hai chất tương hợp là SEBS và SEBS-g-MA. (2) Biến tính CNT sau đó chế tạo polyme nanocompozit trên cơ sở CNT biến tính với blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA. (3) Tối ưu hóa các thông số gia công và xác định trình tự phối trộn phù hợp để chế tạo polyme nanocompozit. (4) Sản xuất thử nghiệm một số sản phẩm chống va đập (bộ ốp che tay, mũ bảo hiểm) từ vật liệu polyme nanocompozit đã chế tạo. 3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án 1
- Đánh giá mức độ phân tán, khả năng tương tác giữa các thành phần và sự thay đổi các tính chất cơ lý của polyme blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA và polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT. - Xây dựng được quy trình phối trộn và các thông số công nghệ phù hợp để chế tạo polyme nanocompozit. - Sản xuất thử nghiệm một số sản phẩm chống va đập dùng trong lĩnh vực an ninh quốc phòng đáp ứng tốt được các tiêu chuẩn sản phẩm của ngành. 4. Bố cục của luận án Luận án có 138 trang bao gồm 6 phần: Mở đầu 2 trang; Chương 1- Tổng quan 38 trang; Chương 2–Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu 14 trang; Chương 3-Kết quả và thảo luận 61 trang; Danh mục công trình của tác giả 1 trang; Tài liệu tham khảo 11 trang; Phụ lục 10 trang. B. NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tác giả đã tập hợp được 103 tài liệu tham khảo về các nội dung và đối tượng nghiên cứu của luận án gồm: Các đặc điểm và ứng dụng của PA6, PC và một số nhựa nhiệt dẻo khác. Tổng quan về tình hình nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng các polyme blend của các nhựa nhiệt dẻo với các chất tương hợp, cũng như các polyme nanocompozit với nền là nhựa nhiệt dẻo, đặc biệt là PA6, PC với chất gia cường là CNT. Từ đó có các kết luận sau được rút ra: - PA6, PC được sử dụng phổ biến để chế tạo các polyme blend và polyme nanocompozit như PA6/PP, PA6/PE, PA6/PC, PA6/CNT, PC/CNT. Các loại compozit và blend phần lớn đã cải thiện độ bền va đập, độ dãn dài, độ bền kéo đứt, … CNT có khả năng gia cường hiệu quả tính chất cơ lý cho nhiều polyme nanocompozit. Tuy nhiên hiệu quả tích cực của CNT chỉ được phát huy rõ rệt khi được biến tính để làm suy giảm hiện tượng co cụm, tăng khả năng phân tán và kết nối với nhựa nền. 2
- Nhiều polyme khối, polyme ghép được sử dụng để làm chất tương hợp giữa các polyme trong polyme blend, polyme nanocompozit. Điển hình là các copolyme ghép như PE-g-MA, PP-g-MA, EPR-g-MA, SEBS-g-MA, … CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất PA6: MFI 10 g/10 phút (230 0C, 2,16 kg), 1,36 g/cm3. PC: MFI 10,5 g/10 phút (300 0C, 1,2 kg), 1,2 g/cm3. SEBS: Kraton 1652, 0,91 g/cm3, 20000u. SEBS-g-MA: SEBS 2 % maleic anhidrit, Kraton 1901, 20000u, 29 % Styren. MWCNT: CVD, d = 10÷ 80 nm, l = 10 ÷ 50 µm, độ sạch > 95 %. 2.2. Thiết bị Bể rung siêu âm SW60H Elma 38 kHz. Máy trộn 2 trục vít Brabender. Máy ép phun SM210, máy trộn kín SHR super mixer, máy trộn nóng chảy Coperion Keya, máy ép phun tạo mẫu đo cơ lý M-70A-DM. Máy đo phổ hồng ngoại FT-IR IMPACT-410. Máy đo phổ nhiễu xạ tia X D8 Advance Bruker. Máy phân tích nhiệt lượng vi sai quét DSC, nhiệt khối lượng TGA Labsys Stearam. Kính hiển vi điện tử quét SEM Hitachi S4800. Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM JEM-1010. Máy kéo nén uốn đa năng Tinius Olsen H100KT và máy đo độ bền va đập Radmana ITR 2000. 2.3. Phương pháp thực nghiệm 2.3.1. Chế tạo polyme blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA Các mẫu PA6, PC, PA6/PC, PA6/PC/SEBS-g-MA, PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA được chuẩn bị với hàm lượng các thành phần thay đổi. Các mẫu được trộn nguội rồi được đưa đồng thời vào buồng trộn máy đùn 2 trục vít. 2.3.2. Chế tạo polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT 2.3.2.1. Biến tính CNT: Hỗn hợp CNT và HNO3 (63%) được trộn lẫn, rung siêu âm, gia nhiệt và khuấy. Hỗn hợp được pha loãng bằng nước khử ion và lọc. Sấy mẫu trong tủ sấy chân không. 3
2.3.2.2. Chế tạo polyme nanocompozit : Polyme nanocompozit được chế tạo qua 2 giai đoạn: Sấy khô tách ẩm, trộn nóng chảy. 2.3.3. Xác định các thông số gia công chế tạo polyme nanocompozit Các nguyên liệu gồm PA6, PC, SEBS/SEBS-g-MA và CNT (đã biến tính) được trộn theo tỉ lệ tương ứng 80/20/10/10/1,5 (pkl). Các thông số gia công mẫu tối ưu được xác định gồm nhiệt độ, thời gian và tốc độ trục vít. 2.3.4. Chế tạo masterbatch của polyme nanocompozit 2.3.4.1. Quy trình 1: PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT tỉ lệ tương ứng 80/20/10/10/1,5 (pkl) được trộn đồng thời để chế tạo polyme nanocompozit. 2.3.4.2. Quy trình 2: Ở giai đoạn 1 chỉ bao gồm PA6/SEBS/SEBS-g- MA/CNT được trộn. Ở giai đoạn 2 PC được cho vào. 2.3.4.3. Quy trình 3: Ở giai đoạn 1 chỉ bao gồm PC/SEBS/SEBS-g- MA/CNT được trộn. Ở giai đoạn 2 PA6 được cho vào. 2.3.5. Sản xuất thử nghiệm 2.3.5.1. Sử dụng phương pháp mô phỏng số: Khả năng chống va đập của vật liệu polyme nanocompozit được đánh giá bằng phần mềm mô phỏng số Autodyn Ansys 12. 2.3.5.2. Sản xuất sản phẩm ốp che và mũ bảo hiểm: Bộ ốp che và mũ bảo hiểm sau khi được xác định độ dày và có khuôn sản phẩm, chúng được tiến hành sản xuất thử nghiệm. 2.4. Phương pháp khảo sát cấu trúc và tính chất của mẫu và thử nghiệm sản phẩm Khảo sát vi cấu trúc mẫu: FT-IR, XRD, EDX, độ chảy nhớt của polyme, TGA và DSC. Khảo sát hình thái học SEM, TEM. Xác định tính chất cơ lý: độ bền kéo, độ dãn dài, độ bền va đập Charpy theo tiêu chuẩn ISO 179-1:2010. 4
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát cấu trúc và tính chất của polyme blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA 3.1.1. Khảo sát tính chất cơ lý của blend PA6/PC Độ bền va đập và độ dãn dài của blend đều thấp hơn nhiều so với các polyme ban đầu do tính không Hình 3.1. Sự biến đổi độ bền va đập của blend tương hợp của PA6 và PC. PA6/PC theo tỉ lệ của các nhựa 3.1.2. Khảo sát tính chất cơ lý của blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA 3.1.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của SEBS-g-MA đến tính chất cơ lý của PA6 và PC Lượng SEBS-g-MA vào khoảng 10 (pkl) trong blend với PA6/PC có thể là mức độ phù hợp để tạo thuận lợi cho sự kết nối pha PA6-PC, qua đó làm tăng tính chất cơ lý của blend so với các polyme ban đầu. Hình 3.2: Sự biến đổi độ bền va đập của các blend PA6/SEBS-g- MA và PC/SEBS-g-MA khi hàm lượng SEBS-g-MA thay đổi 3.1.2.2. Khảo sát tính chất cơ lý của polyme blend PA6/PC/SEBS-g-MA 200 Độ bền va đập (J.m-1) 150 100 Hình 3.3: Sự biến đổi độ 50 bền va đập của các blend 0 80 50 20 PA6/PC/SEBS-g-MA có tỉ lệ tương PA6 (x) ứng x/100-x/y với y = 0 ÷ 20 (pkl) 5
3.1.2.3. Khảo sát tính chất cơ lý của blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA Hình 3.4: Sự biến đổi tính chất cơ lý của blend PA6/PC/SEBS/SEBS- g-MA theo tỉ lệ SEBS/SEBS-g-MA 3.1.3. Khảo sát vi cấu trúc của blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA (a) (b) (c) Hình 3.5: Ảnh SEM bề mặt đứt gãy của các mẫu blend: (a) PA6/PC 80/20, (b) PA6/PC/SEBS-g-MA 80/20/20 và (c) PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA 80/20/10/10 (pkl) 3.1.4. Khảo sát mô men xoắn của các blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA Hình 3.6: Mô men xoắn của các mẫu blend: mẫu 1: PA6/PC 80/20; mẫu 2: PA6/PC/SEBS-g-MA 80/20/20 và mẫu 3: PA6/PC/SEBS/SEBS-g- MA 80/20/10/10 6
3.1.5. Phân tích phổ hồng ngoại của các mẫu Sự gia tăng cường độ các pic có thể do các tương tác hóa học xảy ra giữa PA6 và SEBS-g-MA. Các nhóm cuối amin (– NH2) của PA6 đã tương tác với phần anhidrit maleic (–MA) trong chất Hình 3.7: Phổ FTIR của các mẫu blend tương hợp để hình thành (a) PA6/PC/SEBS-g-MA; (b) PA6/PC nên các nhóm imit. 3.1.6. Cơ chế tương tác và mô hình phân tán của các thành phần trong blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA Hình 3.8: Mô hình phân bố các thành phần trong blend, nhóm chất tương hợp SEBS/SEBS-g-MA có vai trò như cầu nối nhựa nền PA6 với PC Hình 3.9: Cơ chế tương tác để hình thành cầu nối giữa nền PA6 và PC của SEBS/SEBS-g-MA trong blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA 7
3.2. Khảo sát cấu trúc và tính chất của polyme nanocompozit trên cơ sở polyme blend PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA và chất gia cường CNT 3.2.1. Cấu trúc và tính chất của CNT trước và sau biến tính 3.2.1.1. Khảo sát vi cấu trúc CNT qua hình ảnh hiển vi điện tử (a) (b) Hình 3.10: Ảnh SEM các mẫu CNT: (a) trước và (b) sau biến tính Hình 3.11: Ảnh SEM mô tả trạng thái Hình 3.12: Ảnh SEM xác định phân bố của CNT sau biến tính kích thước các vi sợi CNT sau biến (a) (b) tính Hình 3.13: Ảnh TEM của các mẫu CNT: (a) trước và (b) sau biến tính 8
3.2.1.2. Phổ hồng ngoại và phổ tán sắc năng lượng tia X của CNT (a) (b) Hình 3.14: Phổ hồng ngoại của các mẫu CNT trước (a) và sau (b) biến tính (a) (b) CNT trước khi biến CNT sau khi biến tính Nguyên tố tính d (A0) d (A0) 3,423 3,409 C 2,096 2,104 Fe3C 2,021 2,024 Fe3C.n-Fe/C Hình 3.15: Biểu đồ nhiễu xạ tia X của CNT trước (a) và sau (b) biến tính 9
Mẫu CNT trước biến tính Mẫu CNT sau biến tính Nguyên Khối Nguyên Nguyên Khối Nguyên tử (%) tố lượng tử tố lượng (%) (%) (%) C 92,35 98,42 C 85,85 90,53 Fe 0,44 0,10 Fe 0,35 0,08 O 10,91 8,64 Hình 3.16: Kết quả đo phổ EDX các mẫu CNT trước và sau biến tính 3.2.1.3. Tính chất nhiệt của CNT trước và sau biến tính (a) (b) Hình 3.17: Kết quả phân tích nhiệt trong môi trường không khí của các mẫu CNT trước biến tính (a) và sau biến tính (b) 3.2.2. Cấu trúc và tính chất của polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT 3.2.2.1. Ảnh hưởng của CNT đến tính chất cơ lý của polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT Hình 3.18: Sự biến đổi tính chất cơ lý của polyme nanocompozit khi thay đổi hàm lượng CNT 10
3.2.2.2. Khảo sát tính chất nhiệt của các mẫu chế tạo PA6/PC 80/20 Hình 3.19: Giản đồ phân tích nhiệt của các mẫu PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA PA6/PC/SEBS/ 80/20/10/10 SEBS-g-MA và PA6/PC/SEBS/ SEBS-g- MA/CNT PA6/PC/SEBS/SEBS-g- MA/CNT 80/20/10/10/1,5 3.2.2.3. Khảo sát hình thái học của các mẫu chế tạo (a) (b) (c) Hình 3.20: Ảnh SEM bề mặt của các mẫu polyme nanocompozit Nnb PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT có tỉ lệ tương ứng là 80/20/10/10/x với x lần lượt bằng (a) 0, (b) 1,5 và (c) 2,0 (pkl) 11
3.3. Tối ưu hóa các thông số trong gia công chế tạo polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT 3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn hợp nóng chảy đến cấu trúc và tính chất cơ lý của polyme nanocompozit 3.3.1.1. Tính chất cơ lý của polyme nanocompozit Hình 3.21: Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn chảy đến tính chất cơ lý của polyme nanocompozit 3.3.1.2. Hình thái cấu trúc của polyme nanocompozit (a) (b) Hình 3.22: Ảnh SEM của các mẫu polyme nanocompozit được chế tạo ở nhiệt độ trộn: (a) 250 oC và (b) 260 oC 3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian trộn hợp nóng chảy đến cấu trúc và tính chất cơ lý của polyme nanocompozit 3.3.2.1. Tính chất cơ lý của polyme nanocompozit Hình 3.23: Ảnh hưởng của thời gian trộn đến tính chất cơ lý của polyme nanocompozit 12
3.3.2.2. Hình thái cấu trúc của polyme nanocompozit (a) (b) Hình 3.24: Ảnh SEM bề mặt của các polyme nanocompozit được chế tạo với thời gian trộn là (a) 10 phút và (b) 15 phút 3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ trục vít đến cấu trúc và tính chất cơ lý của polyme nanocompozit 3.3.3.1. Tính chất cơ lý của polyme nanocompozit Hình 3.25: Ảnh hưởng của tốc độ trục vít đến tính chất cơ lý của polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT 3.3.3.2. Hình thái cấu trúc của polyme nanocompozit (a) (b) Hình 3.26: Ảnh SEM các polyme nanocompozit được chế tạo với tốc độ trộn: (a) 50 vòng/phút và (b) 70 vòng/phút 3.4. Chế tạo masterbatch của polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT STT Vị trí Nhiệt độ (oC) Bảng 3.1: Nhiệt độ các 1 Đầu phun 260 khoang trong máy ép 2 T1 260 phun M-70A-DM khi 3 T2 257 ép phun chế tạo 4 T3 253 polyme nanocompozit 5 T4 250 13
Hình 3.27: Các quy trình trộn vật liệu để chế tạo polyme nanocompozit 3.4.1. Khảo sát tính chất cơ lý của polyme nanocompozit được chế tạo theo các quy trình khác nhau Hình 3.28: Tính chất cơ lý của các mẫu polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g- MA/CNT chế tạo theo các quy trình khác nhau 3.4.2. Khảo sát hình thái học của polyme nanocompozit được chế tạo theo các quy trình khác nhau (1) (2) (3) Hình 3.29: Ảnh SEM các mẫu polyme nanocompozit được chế tạo bởi các quy trình tạo masterbatch khác nhau. 3.4.3. Khảo sát thời điểm trộn PA6 phù hợp vào masterbatch 14
Hình 3.30: Sự ảnh hưởng của thời điểm trộn PA6 vào masterbatch PC/CNT đến các tính chất cơ lý của polyme nanocompozit 3.5. Ứng dụng polyme nanocompozit PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA/CNT vào sản xuất một số sản phẩm chống va đập 3.5.1. Kết quả sử dụng phương pháp mô phỏng số để xác định độ dày tối ưu cho các sản phẩm 3.5.1.1. Kết quả tính toán mô phỏng số đối với mũ bảo hiểm a) Kết quả xây dựng mô hình hình học và chia lưới mô hình: Hình 3.31: Mô hình hình học mũ bảo hiểm (a) 0,01 mm 0,02 mm 0,04 mm (b) (c) Hình 3.32: Kết quả chia lưới mô hình mũ bảo hiểm theo các phương pháp: (a) Tetrahedrons, (b) Dominant quad/tri, (c) Dominant All quad 15
b) Lựa chọn các thông số vật liệu và kết quả tính toán mô phỏng va đập 1 Phương trình trạng Shock thái Bảng 3.2: Mô hình vật 2 Mô hình bền von Mises liệu chuẩn polyme nanocompozit 3 Mô hình phá hủy Hydro (Pmin) Bảng 3.3: Các thông số của phương trình trạng thái Equation of State Shock Reference density 1.14000E+00 (g/cm3 ) Gruneisen coefficient 8.70000E-01 (none ) Parameter C1 2.29000E+03 (m/s ) Parameter S1 1.63000E+00 (none ) Strength von Mises Shear Modulus 3.68000E+06 (kPa ) Yield Stress 5.00000E+04 (kPa ) Failure Hydro (Pmin) Hydro Tensile Limit -1.00000E+06 (kPa ) Reheal Yes Erosion None Maximum Expansion 1.00000E-01 (none ) Minimum Density Factor (SPH) 2.00000E-01 (none ) Hình 3.33: Các đặc trưng biến đổi cấu trúc mũ bảo hiểm trong khi va chạm 16
35 50 30 Ứng suất lớn nhất Ứng suất lớn nhất 40 25 (a) 30 (b) (MPa) (MPa) 20 15 20 10 10 5 0 0 0 2 4 6 8 10 0 5 10 Thời gian va đập (10-3s) Thời gian va đập (10-3s) 60 Hình 3.34: Kết quả tính toán va Độ biến dạng lớn (c) chạm mô phỏng của mũ bảo hiểm: nhất (mm) 40 20 (a) ứng suất va đập ở tốc độ va 0 chạm 10 m/s, (b) ứng suất va đập ở 0 2 4 6 8 10 tốc độ va chạm 20 m/s, (c) độ biến -3 Thời gian va đập (10 s) dạng mũ c) Kết quả khảo sát ảnh hưởng của vật liệu chế tạo mũ PA6 PA6/SEBS-g-MA PA6/PC/SEBS/SEBS-g-MA Hình 3.35: Sự thay đổi năng lượng va đập trong quá trình va chạm của mũ làm từ các vật liệu khác nhau 17