Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa nền polyeste không no ( PEKN ) và phụ gia

[o0x_14k_x0o]

Download Luận văn Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa nền polyeste không no ( PEKN ) và phụ gia tro bay miễn phí​

TÓM TẮT NỘI DUNG 2
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN I: TỔNG QUAN 7
I.1.GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU COMPOZIT 7
I.1.1.Lịch sử phát triển 7
I.1.3. Đặc điểm và phân loại vật liệu compozit 8
I.1.3.1. Các đặc điểm chung 8
I.2.THÀNH PHẦN CỦA VẬT LIỆU PC 9
I.2.1.Nhựa nền 9
I.2.2. Thành phần cốt (Chất gia cường) 19
I.2.3. Phụ gia và chất độn 24
I.2.3.1. Phụ gia 24
I.2.3.2. Chất độn 25
I.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG VẬT LIỆU PC . 32
I.3.1. Phương pháp lăn ép bằng tay. 32
I.3.2. Phương pháp phun sợi. 33
I.3.3. Công nghệ đúc kéo. 33
I.3.4. Công nghệ quấn sợi. 34
I.3.5. Công nghệ bơm nhựa vào khuôn. 34
I.3.6. Công nghệ hút chân không. 35
I.4. TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU PC. 36
I.5. ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PC. 38
PHẦN II: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40
VÀ THỰC NGHIỆM 40
II.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NGUYÊN LIỆU ĐẦU 40
II.1.1. Nguyên liệu và hóa chất 40
II.1.2. Phương pháp xác định tỷ trọng 40
II.1.3. Phương pháp xác định độ nhớt Brookfield 41
II.1.4. Phương pháp xác định chỉ số axit 41
II.1.5. Phương pháp xác định thời gian gel hóa. 42
II.1.6. Phương pháp xác định hàm lượng phần gel 42
II.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN CỦA VÂT LIỆU PC 43
II.2.1. Phương pháp xác định độ bền nén 43
II.2.2. Phương pháp xác định độ bền uốn 44
II.2.3. Phương pháp xác định độ bền va đập 45
II.2.4. Phương pháp xác định độ bền kéo 45
II.2.5. Phương pháp xác định sự thay đổi khối lượng trong môi trường hoá chất 46
II.2.6. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 47
II.2.7. Phương pháp xác định độ hấp thụ nước 47
II.2.8. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng TGA (Thermo Gravimetric Analysis) 47
PHẦN III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48
III.1. PHÂN TÍCH NGUYÊN LIỆU ĐẦU 48
III.1.1. Đặc tính của nguyên liệu đầu 48
III.1.1.1. Nhựa nền PEKN 48
Các kết quả phân tích được cho thấy, nhựa PEKN – 2508PT-WV (dạng octo) có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu làm nhựa nền cho vật liệu polyme compozit. 48
III.1.1.2. Phụ gia tro bay 48
III.1.2. Khảo sát thời gian gel hóa và hàm lượng phần gel 49
III.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ CHẤT LIÊN KẾT ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC VẬT LIỆU PC. 50
III.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT GIA CƯỜNG ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU PC. 52
III.6. KHẢO SÁT ĐỘ BỀN HOÁ CHẤT CỦA VẬT LIỆU PC TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG HOÁ CHẤT KHÁC NHAU THEO THỜI GIAN. 64
III.7. KHẢO SÁT ĐỘ HẤP THỤ CỦA NƯỚC VÀO VẬT LIỆU PC. 68
III.8. KHẢO SÁT ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU PC. 69
PHẦN IV. KẾT LUẬN 70
PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO 71



ng hạt vừa đóng vai trò là chất gia cường, vừa đóng vai trò là chất độn. Chúng có khả năng: tăng độ cứng, giảm độ co ngót thể tích, tăng độ bền, tăng khả năng chống cháy, bền hoá, bền điện… Chất gia cường cần có kích thước bề mặt nhỏ, đồng đều, phân tán tốt, có khả năng hấp thụ nhựa nền tốt trên toàn bộ bề mặt, rẻ tiền, dễ kiếm [4].

Một số chất gia cường dạng hạt thường được sử dụng [11,15]: Đất sét, cao lanh, bột nhẹ, bột talc (3MgO.4SiO2.2H2O), SiO2, oxyt nhôm, amiăng.

Hình dáng, kích thước, bản chất của hạt gia cường và sự phân bố của hạt trong vật liệu PC có ảnh hưởng nhiều đến tính chất của vật liệu tạo thành.

Vật liệu PC gia cường dạng hạt có vai trò quan trọng và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp hiện nay do chế độ gia công đơn giản, năng suất gia công lớn, có khả năng đáp ứng được yêu cầu của các sản phẩm PC sử dụng trong công nghiệp và dân dụng. Đặc biệt về mặt giá cả là thấp hơn nhiều so với vật liệu PC gia cường dạng sợi. Chính vì vậy, vật liệu PC gia cường dạng hạt ngày càng được các nhà Khoa học quan tâm.

I.2.3. Phụ gia và chất độn

I.2.3.1. Phụ gia

Phụ gia được thêm vào vật liệu PC để thay đổi một số tính chất của vật liệu như : độ nhớt, chống cháy, giảm độ co ngót và một số tính chất khác.

Các phụ gia thường thêm vào vật liệu PC như chất xúc tiến, chất chống cháy, chất chống tia tử ngoại UV…

Chất xúc tiến

Có tác dụng làm độ nhớt của vật liệu giảm khi gia công theo phương pháp lăn ép hay phun để chất lỏng linh động hơn, dễ thấm vào sợi gia cường. Khi ngừng lăn ép thì cấu trúc gel lại làm cho nhựa nền không bị cháy. Chất xúc tiến hay sử dụng là Cacboxymetylxenlulo.

Chất chống cháy

Dưới tác dụng của trường nhiệt (dòng nhiệt) có cường độ đủ lớn và thời gian đủ dài các PC hữu cơ đều bị phân huỷ nhiệt. Do vậy, chất chống cháy được thêm vào hệ PC nhằm thay đổi thay đổi quá trình cháy theo các phương án sau :

Ức chế quá trình cháy ở pha khí (đối với khí nhiên liệu)

Thay đổi quá trình phân huỷ nhiệt bằng cách đưa vào một quá trình năng lượng thấp có tác dụng kích thích ở pha rắn để dẫn đến cacbon hoá trên bề mặt.

Tạo thành lớp màng bao bọc lên vật liệu để ngăn chặn tác động của môi trường nhiệt bên ngoài.

Đối với quá trình phân huỷ nhiệt mà thiếu oxy là quá trình nhiệt phân, khi thừa oxy là quá trình nhiệt oxy hoá.

Những chất chống cháy thường dùng là hợp chất chứa Clo, Brom; hợp chất cơ phôt pho; hợp chất chứa Bo; Oxyt antimon (Sb2O3); hydroxyt nhôm.

I.2.3.2. Chất độn

Chất độn là những chất được thêm vào vật liệu PC chủ yếu làm hạ giá thành sản phẩm. Trong một số trường hợp, chất độn có thể làm thay đổi một số tính chất kỹ thuật của vật liệu trong quá trình gia công cũng như trong quá trình sử dụng.

Một số chất độn thường dùng: Bột nhẹ CaCO3, Bột talc 3MgO.4SiO2.2H2O, Bột mica K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O; Bột barit BaSO4.

Hiện nay người ta đang nghiên cứu và thử nghiệm việc sử dụng kết hợp chất phế thải “ Tro bay” (có tên tiếng anh là Fly ash) của nhà máy nhiệt điện và nền polyme để sản xuất vật liệu PC ở Việt Nam.

Với kinh nghiệm tái sử dụng sản phẩm của quá trình đốt than đã được áp dụng ở các nước tiên tiến thế giới như Mỹ, Nhật và các nước Châu Âu cho thấy khoảng 60 – 70% lượng tro xỉ thải ra có thể sử dụng được cho các ngành công nghiệp xây dựng, cầu đường, bê tông và làm phụ gia cho nhiều sản phẩm thương mại khác.

Việc tái sử dụng tro xỉ cũng đã được biết đến ở Việt Nam từ nhiều năm trước và đã có một số công trình nghiên cứu trong nước và hợp tác với Quốc tế về khả năng ứng dụng của chúng, trong đó các công trình nghiên cứu của Viện Vật liệu Xây dựng. Nhưng cho đến nay, số lượng và quy mô sử dụng loại chất thải này còn khá nhỏ lẻ phần lớn chỉ là các tư nhân đứng ra đấu thầu mua lại hay khai thác tự do để sử dụng làm gạch gia công hay hay than đóng bánh. Gần đây nhất, tro xỉ được sử dụng làm phụ gia cho bê tông đập tràn của công trình thủy điện Sơn La…Câu hỏi “ Tại sao việc tiêu thụ loại sản phẩm phụ này còn rất hạn chế tại Việt Nam nơi có lượng tiêu thụ than hàng năm khá lớn ?” đang là câu hỏi cần được các ngành các cấp trả lời.

Sản phẩm cháy của quá trình đốt than gồm tro bay, tro đáy lò, tro của lò tầng sôi (CFB) có chứa chất tạo tầng sôi, xỉ than, xỉ từ hệ thống khí hóa than, thạch cao từ hệ thống khử SO2 trong khói thải, tro có chứa Amoniac do sử dụng để khử NOx trong khói thải. Sản phẩm phụ tạo ra từ quá trình đốt than này có đặc tính ưu việt mà các vật liệu khác không có, giá thành rẻ, nên khả năng ứng dụng rất đa dạng và làm giảm giá thành sản phẩm rất nhiều.

Khả năng sử dụng các sản phẩm phụ từ quá trình đốt than phụ thuộc nhiều vào thành phần hoá học, đặc tính lý học của từng loại.

Đặc tính của loại vật liệu này phù hợp để sử dụng cho các mục đích khác nhau. Đặc tính của chúng chịu ảnh hưởng bởi chế độ vận hành lò hơi như thời gian và nhiệt độ của than trong lò hơi, phụ thuộc vào cách thải tro xỉ khô hay ướt. Riêng sản phẩm phụ của quá trình khử SO2 trong khói thải lò hơi có khác hơn, có chứa thêm các chất kiềm. Đặc tính của sản phẩm phụ từ quá trình khử SO2 trong khói thải lò hơi phụ thuộc nhiều vào chất khử được sử dụng, nhiệt độ, áp lực và khả năng ôxy hoá xảy ra trong buồng khử, số lượng nước được sử dụng. Từ các đặc tính này, có thể tìm ra khả năng sử dụng từng loại sản phẩm này trong thực tế.

Một số ứng dụng thực tế của sản phẩm từ quá trình đốt than mà Mỹ đang sử dụng do Hiệp Hội Tro Than của Mỹ thống kê được nêu dưới đây sẽ là thông tin cần thiết cho các nhà sản xuất, quản lý và hoạch định chính sách trong tương lai.

ứng dụng của tro bay trong công nghệ sản xuất xi măng và bê tông: do sự phân bố kích thước các hạt của tro bay giống xi măng, nhưng hạt tro bay còn có thêm dạng hình cầu, được nung chảy nhẹ trong lò hơi và được làm đặc đột ngột trong khói thải. Nên khi sử dụng trong công nghệ sản xuất bê tông, dạng hình cầu của tro bay đóng vai trò như quả bang mang khí trong hỗn hợp bê tông giúp giảm nhu cầu nước và nâng cao tính mềm dẻo, dễ tạo hình và dễ sử dụng của bê tông và tạo cho khối bê tông có cấu trúc tốt hơn và dễ tạo góc cạnh hơn. Thành phần hoá học của tro bay có lượng CaO thấp, do đó sẽ hạn chế được các phản ứng Pozzolanic là phản ứng tạo các hợp chất kết dính Ca(OH)2 khi tiếp xúc với nước, phá vỡ cấu trúc hoá học của bê tông gây mục rỗng bê tông. Khi thêm tro bay vào, phản ứng với vôi trong bê tống sẽ tạo hợp chất kết dính bền vững hơn làm tăng sức bền của bê tông.

Ngoài ra thành phần hoá học của tro bay có sét hay phiến sét là vật liệu cung cấp cho sản xuất xi măng. Tỷ lệ tro bay được sử dụng phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ cacbon còn lại trong tro, tỷ lệ tro bay được sử dụng có thể lên đến > 30% phụ thuộc cả vào thành phần hoá học của tro bay.

ứng dụng của tro bay trong công tác xây dựng, làm nền đường và lấp các lỗ hổng của các mỏ sau khi không còn khai thác để hạn chế và phòng tránh sự sụt lún nền đất của công trình. Mặt khác các sản phẩm từ quá trình đốt than còn có tỷ trọng thấp hơn đất tự nhiên, có thành phần giống đất sét nên nó được sử dụng rộng rãi trong công tác làm đường, đắp đập, đê, chin lấp cho các chỗ rỗng của công trình ống ngầm làm tăng độ kết dính, độ cứng của đường và giảm tải cho các công trình cần chèn lấp. Tro bay được trộn với nước vôi và các vật liệu liên kết khác thành vật liệu làm đường bền và cứng hơn đất tự nhiên, đặc biệt đối với loại đường asphalt.

90 – 95% tro bay trộn với cát,...