ứng dụng lignin tre làm vật liêu nền cho composite ứng dụng lignin tre làm vật liêu nền cho composite

Vat liệu composite được xem là vật liệu của thế kỷ 21, ra đời đáp ứng được nhu cầu to lớn về một loại vật liệu mới có khả năng kết hợp được những tính chất mà vật liệu truyền thống riêng

KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

UNG DUNG “LIGNIN TRE” LAM VAT

LIEU NEN CHO COMPOSITE

MSSV: 2082229 Ngành: Công Nghệ Hóa Học

Khóa 34

Tháng 5/2012

Nhân loại đang bước vào kỷ nguyên bùng nỗ của khoa học và công nghệ với

hàng loạt thành tựu to lớn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, giao thông

vận tải, kinh tế cũng như trong đời sống Một trong những thành tựu đó là sự ra đời và phát triển của vật liệu composite Vat liệu composite được xem là vật liệu của thế kỷ 21, ra đời đáp ứng được nhu cầu to lớn về một loại vật liệu mới có khả năng kết hợp được những tính chất mà vật liệu truyền thống riêng rẽ không có được, tạo ra một loại vật liệu có nhiều tính chất ưu việt như nhẹ, bên, có nhiều tính chất chuyên dụng, đễ gia công Những vật liệu này đang dần thay thế những vật liệu truyền thống để chế tạo các chi tiết máy và các kết câu, kể cả các kết cấu chịu tải trọng lớn cũng như các sản phẩm dân dụng

Trong các loai vat liéu composite, thì vật liệu trên nền nhựa polyester (UP) và sợi thủy tinh được sử dụng nhiều nhất bởi vì độ bền cơ tính tương đối cao, bền hóa,

kỹ thuật gia công đơn giản, đầu tư ít và giá thành thấp, rất phù hợp với điều kiện

nước ta

Nhựa polyester phải đóng rắn mạng chặc chẻ để có cơ tính tính cao, đồng thời cũng cần mềm dẻo, bền uốn cao Trong trường này, hướng giải quyết là có thể trộn với “lignin tre” để cải thiện tính chất và tăng cường việc sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo Ngoài ra, việc đưa lignin vào để thay thế một phần nhựa UP cũng nhằm mục

đích là giám giá thành sản phẩm

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về vẫn dé str dung lignin lam phụ gia Lignin kết hợp được cả nhiệt dẻo và nhiệt rắn Kết quả thu được rất khả quan, mở ra trào lưu nghiên cứu và khả năng ứng dụng lớn trong composite Tuy nhiên, những nghiên cứu trong nước vẫn còn rất ít Chính vì vậy, việc nghiên cứu

chế tạo vật liệu lignin composite và khảo sát ảnh hướng của lignin đến các tính chất

composite nền nhựa UP gia cường sợi thủy tinh là cần thiết Luận văn này được tiễn hành nhằm có cái nhìn tổng quan hơn về vật liệu composite với lignin được lẫy từ các xưởng sản xuất bột giẫy Nếu có thể đưa vào sản xuất thực tiễn sẽ mở ra hướng ứng dụng mới, góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường

đ ® s&

Quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp là khoảng thời gian mà tôi gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên, với sự hướng dẫn, giúp đỡ, động viên của thầy cô, gia đình, bạn bè và với sự nễ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành đề tài luận văn

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Trương Chí Thành đã tận tình

hướng dẫn, hỗ trợ, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho tôi trong suốt quá

trình thực hiện đề tài

Chân thành cảm ơn Thạc sĩ Trần Lê Quân Ngọc, Kỹ sư Cao Lưu Ngọc Hạnh đã hỗ trợ nguyên liệu, phương tiện nghiên cứu và đã có những ý kiến chỉ

dẫn rất quý báu để tôi hoàn thành tốt đề tài

Tôi xin cảm ơn ba mẹ tôi đã luôn quan tâm, ủng hộ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi yên tâm học tập và hoàn thành Luận văn tốt nghiệp

Ngoài ra, tôi cũng xin cảm ơn những người bạn lớp Công nghệ Hóa học khóa 34 Các bạn luôn động viên, giúp đỡ khi tôi gặp khó khăn trong học tập

và trong cuộc sống

Võ Hoàng Ngân

LOI TOM TAT

Trong đề tài này lignin được sử dụng để thay thế một phần nhựa UP làm nên cho vật liệu composite Mục đích của đề tài là nhằm cải thiện tính chất của nhựa

UP Lignin là nhựa trong gỗ, làm kết dính các sợi lại với nhau Cấu trúc nhân thơm

cua lignin cé thể cải thiện được nhựa UP

Vấn để đặt ra là cần có biện pháp xử lý thích hợp nhằm cải thiện khả năng tương hợp của các vật liệu thành phân này Trong đề tài này, hàm lượng lignin được

thêm vào từ thấp đến cao để xem ảnh hưởng như thế nào đến tính chất của nhựa

cũng như cơ tinh cla composite

Đề đánh giá ảnh hưởng của việc thêm lignin vào có ảnh hưởng khả năng tương hợp của sợi và nhựa, thí nghiệm kéo được thực hiện đối với các mau composite Bên cạnh đó, thí nghiệm va đập cũng được thực hiện để đánh giá cơ tính của cormposite Scanning Electron Microscope (SEM) cũng được thực hiện đối với bề mặt gẫy của các mẫu composite để cho biết tính chất liên diện giữa sợi và nhựa

SVTH: Võ Hoàng Ngân 11

Chương 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU - ¿<< << S2 S22 ££‡*s2 1

1.1 Vật liệu cormmposIfe HH SH hs 1 1.1.1 Khái niệm vật liệu composIfe -.- «- 1 1.1.2 Các yếu tô ảnh hưởng đến cơ tính vật liệu composite 3

1.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu composite - 3

1.1.4 Ứng dụng của vật liệu composite - .-c-ccc<c c2 4 1.1.5 Phương pháp gia công vật liệu composIfe 5 1.2 Vật liệu ø1a Cường - ch 12

1.2.1 Sợi thủy tính SH SE nh nh nhu 12

1.2.2 Thành phan và cầu trúc hóa học các loại sợi thủy tính 13 1.3 Tông quan về nhựa Polyester không no (UP) -. - << s2 14

1.3.1.Lịch sử, cầu trúc và tính chất - - c n1 n nh vớ 14

0 ai )))àạùa 15

1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của nhựa Polyester 16 1.3.4 Một số ứng dụng quan trọng của nhựa UP -<«- 16

1.4.1.Téng quan về Lignin - - - -c- cc S11 SS vs che em 17

1.4.2.Cau tric và thành phần - CC 1S SỲ Si 19

1.4.3.Ứng dụng - CC SH SH HH SH HS TH nh ky ch nà 19

1.4.4.Một số nghiên cứu trên thế giới -‹ -c c1 cè 20

1.5.Mục tiêu của để tài cc cccnnnnnnn HT HT TH TT TT TT nh 21

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 23

2.1 Phương pháp nghiên cứỨu -.-. -<-<<<<<<<+2 23

2.2 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị - cc HQ SH nh ren 23 2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất CC S911 SnS nh sào 23

55011207 ~- aAAa 24

2.3 Quy trình thực hiện đề tải - 5s Sex Sư TEEE 231123111271 cEEee 26

2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng lignin trộn với nhựa 26

2.3.2 Khảo sát tỉ lệ lignin lên cơ tính của cormpOSIfe « «<< «<2 27

2.3.3 Tính khối lượng nhựa sợi cho cơ tính cormmpOSIfe - «+ 27 2.3.4 Gia nhiệt cho mmẫu se SE SE 3S E523 E 8 SE EEEE5E SE 8E EEsEeereeeereed 27

2.4 Gia công mẫu COffiDOSÏ€ + 2 2 S23 EvEEgEg 113111111111 tree 27

Chương 3 KẾT QUÁ VÀ BIỆN LUẬN -ccc CS S12 33 3.1 Kết quả đo kéo .- - cc QC H HS HS KH ng kh 33

3.2 Kết quả đo va đập T111 111111110 6 KH 37

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ - << cc << << <<: 40 4.1 Kết luận - c C10100 110211111111 k nh kh nên 40 4.2 Kiến nghị - cQ SH HH ST k TH vn nh nh ch 40 TAI LIEU THAM KHẢO - - CS 21121132111 111 11111113111 kg 41

10009 2 cc cecccecccceecccueseseuecssuessuesesauessseesssasesaeseseeseaaeeenausens 43

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN CC Q S1 S HS HH SH Y TY nh nha 58

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu tạo vật liệu COfADOSI€ c cv 1 Hình 1.2 Pha trung glan cà 2 Hình 1.3 Ứng dụng của vật liệu composite . ‹ c<- << c<< 2 4

Hình 1.4 Phương pháp lăn tay cv 5 Hình 1.5 Phương pháp phun bắn cccc S221 1112111 x2 6

Hình 1.6 Phương pháp quấn - - -cc- c SE SE 1Ỳ SE ket 7

Hình 1.7 Phương pháp đúc kéo -SnS SSnSSnsSsx, 7 Hình 1.8 Phương pháp Vacuum bag <Ăc.Ằ § Hình 1.9 Phương pháp RÏTM -.- ch nhe 9

Hình 1.10 Phương pháp ép phun - -.-<cc- << 9 Hình 1.11 Phương pháp ép nóng -.<-ccẶSĂcSS‡S*Se 10 Hình 1.12 Dạng sợi cho cơ tính cao hơn dạng hạt 12

Hình 1.13 Bó sợi thủy tĩnh -. SH vớ, 12

Hình 1.14 Câu trúc của thủy tỉnh - -ccc c1 S Sky 13

Hình 1.15 Sản phẩm từ nhựa UP - - - c E111 11111 11113 k2 16

Hình 1.16 Cấu trúc lignin - - - - - c1 E121 111 1111211 1111 11k rét 17

Hình 1.17 Thành tế bảo - - - + 1 1 1 1111111111111 vn 18

Hình 1.18 Đơn vị cấu trúc cơ bản của lignin . - << cccse 19

Hình 1.19 Dịch đen 19 Hình 1.20 PAHB có nguồn gốc từ lignin, sản phẩm của công nghiệp bột giấy và cellulose côn sinh học che 20

Hình 2.1 Máy ép nóng PAN STONE P-100-PCD 24

Hình 2.2 Thiết bị đo kéo nén Zwick/Roell BDO - FB050TN - 24

Hình 2.3 Thiết bị đo va đập Zwick/Roell BPI - 50COMC - - 2 55+ 25 Hình 2.4 Quy trình thực hiện đề tài - - kẻ SE EE SE SE re rket 26

Hình 2.5 Mat cắt theo hình đạng khuôn - ⁄ c2 ⁄Sc<* << >+<£‡‡e 28

SVTH: Võ Hoàng Ngân vì

Hình 2.6 Bọt khí nổi lên bề mặt nhựa - - ccc << c5 << cse2 28 Hình 2.7 Quét một lớp nhựa để khô - - S111} sea 28 Hình 2.8 Mẫu có chiều dày trên 3mm - - c c2 << c2 S12 28

Hình 2.9 Mẫu sau khi tháo khuôn - -. - << c2 29

Hình 2.10 Mẫu đo kéo không theo chuẩn ASTM D 638 «55+ 55s 30 Hình 2.11 Mẫu đo va đập theo tiêu chuẩn ASTM D 256 -. - 30

Hình 2.12 Đo kéo mẫu composife -. c- << c2 32

Hình 3.1 Modulus đàn hồi kéo của ÚP + lignin << << 34 Hình 3.2 Độ bền kéo của UP + lignin CC - SE SỲSSSSỲsvss xeg 34

Hình 3.3 Modulus đàn hồi kéo của composite không lignin 35 Hình 3.4 Độ bền kéo của composite không lignin << << 5<: 35 Hình 3.5 Modulus của composite 6 cac thé tich sợi và tỉ lệ lignin khác nhau 37 Hình 3.6 Độ bền kéo của composite 6 cac thể tích sợi và tỉ lệ lignin khác nhau 37 Hinh3.7 Anh SEM bè mặt phá hủy khi kéo của mẫu composite có 25% thể tích sợi với hàm lượng 20% lignin với độ phóng đại 50 lần - << << <<52 38 Hình 3.8 Độ bền kéo của composite ở các thê tích sợi và tỉ lệ lignin khác nhau 39

SVTH: Võ Hoàng Ngân vi

DANH MUC BANG Bang 2.1 Cac dac tinh co ban cua nhya polyester không no 23 Bảng 2.2 Kích thước mau do kéo theo tiéu chuén ASTM D 638 30 Bảng 2.3 Kích thước mẫu đo va đập theo tiêu chuẩn ASTM D 256 3l Bảng 3.1 Kết quả đo kéo mẫu nhựa UP - ⁄cSccc {S2 32 Bảng 3.2 Kết quả đo kéo các mẫu nhựa UP + lignin -c<<- 32 Bảng 3.3 Kết quả đo kéo các mẫu không có lignin ở các tỷ lệ sợi khác nhau 33 Bảng 3.4 Kết quả đo kéo các mẫu composite có thêm lignin . - 35

Bảng 3.5 Kết quả đo va đập các mẫu composite với 20% hàm lượng lignin 38

Chương 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1.Vật liệu composite

1.1.1 Khai niém vat ligu composite”) 7!

Vật liệu composite là loại vật liệu được tô hợp ít nhất từ hai loại vật liệu khác nhau và phải có sự tương tác chặt chẽ giữa các thành phần với nhau Vật liệu tạo

thành phải có tính năng vượt trội hơn các thành phần hợp thành Có thể nói một cách tổng quát, vật liệu composite gồm một hay nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục (Hình].])

Hình 1.1 Cấu tạo vật liệu composite Pha gián đoạn là vật liệu cốt hay vật liệu gia cường thường có tính chất cơ lý vượt trội hơn vật liệu nền Do vậy, vật liệu gia cường có vai trò làm tăng độ cứng,

độ bên, tăng khả năng chịu va đập và chịu mõi cho vật liệu composite Vat liệu gia cường còn giúp cải thiện tính dẫn nhiệt, chịu nhiệt và khả năng chống mài mòn Ngoài ra cũng có những loại vật liệu cốt lại có tác dụng giúp cho quá trình gia công

dễ dàng hơn, làm cho composite nhẹ hơn, và để hạ giá thành sản phẩm composite

Pha liên tục là vật liệu nền hay vật liệu kết dính có nhiệm vụ liên kết các vật

liệu gia cường với nhau, là môi trường truyền lực cơ học vào vật liệu gia cường Vật liệu nền đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo hình chi tiết composite va bao vé vật ligu gia cudng tranh cac hu hong do tac ddéng co hoc, héa hoc hay boi mdi trudéng xung quanh Bên cạnh đó vật liệu nền còn đóng góp thêm một vài tính chất cân thiết như tính cách điện, sự dẻo dai

Ngoài ra, còn có một pha trung gian nằm giữa vật liệu nền và vật liệu cốt, có kích thước cỡ kích thước nguyên tử, thường gọi là liên diện Tương tác giữa hai thành phân này tốt thì tính chất vật liệu composite được nâng cao (Hình 1.2)

Vật liệu nên Vật liệu cốt

Pha trung gian

Hình 1.2 Pha trung gian Theo vật liệu gia cường, composite được phân thành ba nhóm: composite cốt hạt, composite côt sợi, composite câu trúc như chúng được chỉ ra trong sơ đô dưới đây:

Liên tục Gián đọan Lớp Tấm 3 lớp

(Continuous) (Discontinuous) (Laminates) || (Sandwich panels)

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ tính vật liệu compositel°° 11

Cơ tính của vật liệu composite là một trong những yếu tố được quan tâm nhiều nhất khi nói đến tính chất của vật liệu composite Cơ tính của vật liệu composite bị ảnh hưởng chủ yếu bởi các yếu tố:

- Cơ tính của các vật liệu thành phần

- Tỷ lệ giữa các vật liệu thành phần

- Liên diện của các vật liệu thành phần

- Luật phân bó của vật liệu cốt trong vật liệu nền

- Hình dạng và kích thước của vật liệu cốt

- Phương pháp gia công

- Điều kiện môi trường làm việc

1.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu compositel°!2l

1.1.3.1 Ưu điểm của vật liệu composite

Vat liéu composite có thé thay đôi được cấu trúc hình học và luật phân bố của vật liệu gia cường nên vật liệu composite có thể có tính đị hướng Đây là một tính chất đặc biệt của vật liệu composite ma cac vật liệu truyén thống không có được Bên cạnh đó, vật liệu composite có thể được chế tạo đa dạng các kết cấu, sản phẩm đáp ứng được nhiều yêu cầu kỹ thuật khác nhau như nhẹ, cơ tính cao, độ bền cao,

khả năng chịu nhiệt (composite nền gốm có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1000°C),

khả năng chống mài mòn, Ngoài ra, vật liệu composite cũng đễ gia công tạo sản

phẩm bằng nhiều phương pháp khác nhau

1.1.3.2 Nhược điểm của vật liệu composite

Vật liệu composite lại có nhược điểm là khó kiểm tra các khuyết tật, các vết

nứt trong sản phẩm nên gây khó khăn trong việc kiểm tra, bảo dưỡng sản phẩm

Bên cạnh đó, một số loại compostte bị lão hóa bởi môi trường làm việc như

polymer composite Ngoài ra, một nhược điểm khác đang là một vẫn đề cấp thiết

là ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người trong quá trình gia công và tiêu hủy

SVTH: Võ Hoàng Ngân 3

1.1.4 Ung dung cia vat ligu composite!) 7!

Với những tính chất vượt trội thì vật liệu composite đang dần thay thế các loại

vật liệu truyền thống ở hâu hết các lĩnh vực trong đời sống cũng như trong kỹ thuật Vật liệu composite đã được ứng dụng rộng rãi trong các ngành hàng không vũ trụ, y

tẾ, quân sự, thể thao, các ngành dân dụng, (Hình 1.3) Có thể nói rằng thế kỷ XXI

làm ván tường, tắm lợp mái nhà, các thanh dầm định hình, vật liệu nội thất ),

SVTH: Võ Hoàng Ngân 4

trong lĩnh vực ô tô (các thanh cản hấp thụ lực, sàn xe, các chi tiết bên trong xe ),

trong giáo dục (bàn ghế, các thiết bị trường học ),

1.1.5 Phương phap gia céng vat ligu composite)"

Công nghệ chế tạo vật liệu composite rất phong phú, đa dạng Tùy thuộc vào

yêu cầu, tính chất sản phẩm mà đòi hỏi một phương pháp và công nghệ gia công thích hợp

1.1.5.1 Một số phương pháp gia công

a) Phương pháp lăn tay (Hand lay-up)

Đây là công nghệ chế tạo theo khuôn hở, các công đoạn được thực hiện hoàn toàn bằng tay từ hòa trộn nguyên liệu đến khi lẫy sản phẩm ra từ khuôn (Hình 1.4)

Màng tách khuôn Sợi gia cường

Khuôn

Hình 1.4 Phương phắp lăn tay

- Ưu điểm: Công nghệ đơn giản, thông dụng, dễ làm, có thể thay đổi cầu trúc

sản phẩm đễ dàng, chi phí đầu tư thiết bị thấp, không đòi hỏi trình độ công nhân cao,

thuận lợi khi sản xuất số lượng nhỏ hay đơn lẻ

- Nhược điểm: Chất lượng sản phẩm không đồng đều, sản phẩm chỉ láng bóng

một mặt (mặt tiếp xúc với khuôn), phụ thuộc vào kỹ năng của người thợ, áp suất nhỏ

(áp suất khí trời), và năng suất thấp Dung môi cũng là nguyên nhân ảnh hưởng đến

sức khỏe người lao động và môi trường

Phương pháp lăn tay là công nghệ cho các sản phẩm có sản lượng thấp và trung

bình Phù hợp chế tạo thuyền, bồn chứa, panel hoặc các sản phẩm lớn khác

SVTH: Võ Hoàng Ngân 5

b) Phương pháp phun bắn (Spray-up)

Đây cũng là công nghệ chế tạo sử dụng loại khuôn hở giống như phương pháp Hand lay-up, chỉ khác ở chỗ spray up đùng thiết bị để phun nhựa và sợi đồng thời Trong phương pháp này, quá trình phủ gel-coat trên khuôn và tạo các lớp g1a cường được thực hiện bằng sung phun (Hình 1.5)

- Nhược điểm: Phương pháp này không thích hợp cho sản xuất các sản phẩm cần chính xác về kích thước và sản xuất với số lượng nhiều Đòi hỏi công nhân phải lành nghè, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe công nhân và ô nhiễm môi trường Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các sản phẩm lớn như tàu thuyền, bồn chứa, bồn tắm, bể bơi, Ở Việt Nam, công nghệ này đã được áp dụng nhưng vẫn còn tất ít

c) Phương pháp quấn (Filament Winding)

Phương pháp này dùng để tạo các sản phẩm composite có cấu trúc dạng ống Sợi từ cuộn được kéo qua bể thắm nhựa sau đó sợi được quan quanh lỏi theo một góc nhất định Đây là phương pháp có khả năng tự động hóa cao (Hình 1.6)

SVTH: Võ Hoàng Ngân 6

- Nhược điểm: Chỉ giới hạn để tạo sản phẩm kín, bề mặt ngoài không láng, phải phụ thuộc vào góc quấn, khó lẫy sản phẩm ra khỏi lỏi, khó khăn khi quân đọc

trục lõi, chi phí thiết bị cao

d) Phương pháp đúc kéo (Pultrusion)

Quy trình pultrusion là một quy trình liên tục, tự động dùng để sản xuất các sản phẩm dạng profile có cường lực cao thay thế sắt thép như thanh hình chữ U,

hình chữ I, hình chữ O, với độ dài theo yêu cầu Sợi sau khi tâm được kéo qua

một lỗ (có lõi gia nhiệt), với hình dạng theo chiều cắt ngang bề mặt của sản phẩm

Sản phẩm được định hình khi nhựa đóng rắn (Hình 1.7)

Tins din Hưng Hình thành và đóng rắn Máy cắt

- Ưu điểm: Sản xuất các profile có hình đạng phức tạp với độ dài mong muốn, phân bố vật liệu gia cường với vị trí chính xác, tỷ lệ phế liệu thấp, quy trình sản xuất có thể tự động hóa hoàn toàn nên chỉ phí sản xuất thấp, hạ giá thành sản phẩm

- Nhược điểm: Chi phí đầu tư thiết bị tương đối cao, khó khăn trong việc vệ sinh thiết bị, không sản xuất được các sản phẩm có hình dạng phức tạp, các sản

phẩm có thành mỏng

e) Phương pháp túi chân không (Vacuum bag)

Vacuum bag là phương pháp tạo sản phẩm composite được gia cường bởi sợi trong khuôn đơn Thiết bị làm cho san phẩm tạo hình theo khuôn là một màng mềm déo Phuong pháp này sử dụng bơm chân không tạo áp suất thấp để đưa nhựa vào khuôn và đồng thời cũng có tác dụng loại bỏ bọt khí trong sản phẩm (Hình 1.8)

Tui chan không

Vat liéu dan nhwa

Vat liệu tháo khuôn

Vật liệu định vị cốt

Ong dẫn nhựa

Vật liéu lam kin

Vật liệu thao khuôn

Lớp gia cường

Đâu nối và ống dẫn

Hinh 1.8 Phuong phap Vacuum bag

- Ưu điểm: Nhờ áp lực luôn được duy trì trong suốt thời gian định hình nên

nhựa được giữ phân bố đều và khả năng thấm vào sợi tốt hơn Việc khử bọt khí cũng dễ đàng hơn và an toàn cho sức khỏe người lao động, chỉ phí đầu tư thấp hơn các phương pháp ép bằng áp lực khác

- Nhược điểm: Sản phẩm chỉ bóng láng một mặt như các phương pháp dùng khuôn hở, chất lượng của sản phẩm thấp hơn sản phẩm gia công bằng phương pháp đúc ép, quy trình sản xuất không liên tục nên sản phẩm có giá thành cao

f) Phuong phap RTM (Resin transfer moulding )

RTM là phương pháp ding áp suất thấp đưa nhựa vào trong khuôn kín, tạo sản phẩm composite dugc kiểm soát chặt chẽ về hình dạng ( hoặc sợi), kích thước

và chất lượng sản phẩm (Hình 1.9)

SVTH: Võ Hoàng Ngân 8

hưởng đến sức khỏe người lao động và môi trường

- Nhược điểm: Chi phí thiết bị cao, quá trình gia công phức tạp đòi hỏi công

nhân phải có trình độ nhất định, thời gian gia công sản phẩm kéo đài, khó khăn

trong việc vệ sinh thiết bị

h) Phuong phap ép phun (Injection molding)

Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn Khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra

và sản phẩm được đây ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đây Trong quá trình này không

- Ưu điểm: Sản phẩm gia công có kích thước chính xác theo 3 chiều Năng suất cao, sản lượng lớn Gia công bằng phương pháp ép phun tiết kiệm được nhiều

nguyên liệu, đồng thời công đoạn hoàn tất cũng tốn ít thời gian

- Nhược điểm: Đối với quá trình ép phun là sự giảm áp suất đọc theo đường chảy của nhựa làm cho sự nén ép vật liệu không đồng đều

ø) Phương pháp ép nóng (Hot-press)

| — theo khuôn kín có thể gia

nền nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn Phương pháp này chủ yếu dùng để tạo sản phẩm dang tém (Hinh 1.11)

- Ưu điểm: Thời gian gia

công sản phẩm tương đối

wer ee ne — Š cụ ngắn, có tỷ lệ sợi cao Do

phương pháp này g1a công Hình 1.11 Phương pháp ép nóng

sản phâm composite chủ yêu dùng nhựa nhiệt răn vì quá trình ép nhanh và đạt năng suât cao, điêu kiện cao thích hợp cho việc đóng rắn vật liệu, khi ép xong không cân

phải làm nguội vật liệu trong khuôn

- Nhược điểm: Phương pháp này chỉ hiệu quả để tạo các sản phẩm dạng tắm, sản phẩm dễ bị cong vênh, khó tạo sản phẩm có bẻ đày lớn

1.1.5.2 Gia công vật liệu composite bằng phương pháp ép nóng

Phương pháp gia công băng cách ép khuôn đã có từ lâu, trước các phương pháp gia công khác Phương pháp ép nóng có thể áp dụng được cho cả composite

nhựa nền nhiệt dẻo lẫn nhiệt rắn Đây là phương pháp gia công chủ yếu tạo sản phẩm composite nền nhựa nhiệt rắn và là một trong những phương pháp gia công có hiệu suất tương đối cao

a) Nguyên lý

Đầu tiên, nhựa và sợi gia cường (đã được gia nhiệt sơ bộ) được cho vào nửa dưới của khuôn ép, khuôn đã được gia nhiệt trước bằng các điện trở đặt bên trong Phần nửa trên của khuôn ép cũng đã được gia nhiệt trước bằng điện trở Tiếp theo

SVTH: Võ Hoàng Ngân 10

đó nửa khuôn dưới di chuyển lên tiến hành ép, áp suất được duy trì để giúp nhựa

nóng chảy điền đầy khuôn Đối với nhựa nhiệt rắn, phản ứng đóng rắn sẽ xảy ra ở

nhiệt độ cao nên không cần làm nguội Do đó, rút ngắn được thời gian gia cong, tiết kiệm được năng lượng Kết thúc quá trình thì mở khuôn lấy sản phẩm và vệ sinh khuôn

c) Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình gia công

- Nhiệt độ ép: Tùy vào mỗi loại vật liệu cụ thể mà khi gia cOng san pham composite thì nhiệt độ gia công phải nằm trong một khoảng giới hạn nhiệt độ nhất định Nếu vượt quá giới hạn trên của nhiệt độ, tính chất của sản phẩm sẽ suy giảm

do phản ứng phân hủy sợi hay nhựa xảy ra Nhưng nếu nhiệt độ thấp hơn giới hạn dưới thì sản phẩm không đạt độ bền cao, khả năng thấm của nhựa vào sợi không tốt

- Áp lực ép: Giúp khối vật liệu kết dính thành khối liên tục và tạo lực đây khối

vật liệu lỏng lấp đầy vùng tạo hình của khuôn, loại bớt bọt khí trong quá trình gia

công Khi có sự khiếm khuyết hình dạng của sản phẩm, sản phẩm có khối lượng

riêng thấp thì một trong các nguyên nhân có thể là áp suất ép không đạt Trái lại, áp suất ép quá cao thường tạo nhiều ba via trên sản phẩm và làm khuôn mau hư hỏng

Áp suất ép phụ thuộc vào tính chất vật liệu ở nhiệt độ gia công và hình dáng sản phẩm (sản phẩm càng phức tạp thì áp suất ép phải càng lớn)

- Thời gian lưu sản phẩm trong khuôn : Là khoảng thời gian được tính từ lúc

chày ép tiếp xúc với khối vật liệu trong khuôn đến khi lẫy sảnphẩm khỏi khuôn

Nếu vật liệu được gia nhiệt sơ bộ thì thời gian lưu sẽ được rút ngắn rất nhiều Thời gian lưu sản phẩm có quan hệ mật thiết với nhiệt độ ép và thông thường phụ thuộc vào bề dày của sản phẩm

d) Lay sản phẩm và vệ sinh khuôn ép

- Lấy sản phẩm: Việc lấy sản phẩm có thể tiễn hành trong hoặc ngoài máy ép Công đoạn này cân tiễn hành nhanh để tránh khuôn bị nguội Để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn mà không bị biến đạng thì phải lựa chọn phương pháp lấy sản phẩm

thích hợp Cách lẫy sản phẩm thông dụng nhất là dùng thanh đây, mâm trượt hay

khí nén

- Vệ sinh khuôn ép: Mục đích của công đoạn này là giúp cho bê mặt sản phẩm

bóng đẹp Mặt khác, khuôn ép sạch cũng giúp cho vật liệu dễ chảy vào khuôn ép

Việc làm sạch khuôn có thể tiễn hành bằng tay, khí nén Sau khi vệ sinh khuôn xong

thông thường khuôn còn được phủ thêm chất tách khuôn, chất làm kín để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo

SVTH: Võ Hoàng Ngân I1

1.2 Vật liệu gia cường!? I8!”

Vật liệu gia cường (hay cốt) cung cấp cơ tính như độ cứng, độ bền phá hủy

và cũng cải thiện một số tính chất vật lý : tính dẫn, chịu nhiệt độ, độ bền mòn, tính

dẫn điện cho vật liệu composite Đối với vật liệu Ø1a Cường, người ta quan tâm đến những đặc trưng sau: cơ tính phải cao, tỷ trọng thấp, tương thích với nhựa, dễ gia công chế tạo, giá thành ha

Tùy vào mục đích sử dụng, vật liệu gia cường có thê có dạng hạt hoặc sợi với các nguôn gôc khác nhau: hữu cơ, vô cơ, khoáng chât, nhân tạo, tông hợp Đôi với vật liệu gia cường dạng sợi, sự truyền tải ứng suât xảy ra dề dàng hơn so với dạng hạt

Sử dụng sợi g1a cường trong cầu trúc nhựa làm tăng độ bền và độ cứng của nhựa Sự cải thiện này phụ thuộc vào tính chất sợi và số lượng sử dụng Nếu có một lực tác dụng vào hệ thống nhựa — sợi theo chiều dài sợi thì Ứng suất sẽ được chia

đều cho nhựa và sợi theo ti 16 thé tích của mỗi loại Do đó, tại mỗi điểm sẽ phải chịu

ứng suất nhỏ hơn rất nhiều so với gia cường dạng hạt khi cùng chịu chung một tác dụng như vậy Vì vậy vật gia cường dạng sợi sẽ cho cơ tính cao hơn dạng hạt (Hình

Người ta gọi là thuỷ tỉnh dựa trên thành phần

hoá học và tính năng của nó (Hình 1.13) Sợi thủy

tinh đã được người Ai Cập cô đại phát hiện ra từ

trước Công nguyên Nhưng đến cuối thế kỷ 18 nó

mới được ứng dụng như một nguyên liệu dệt Vào

thập ký 30 thế ký 20, sợi thủy tinh bắt đầu được

sản xuất mang tính công nghiệp và lần đầu được

sử dụng như một vật liệu cách điện Tuy nhiên,

đến thập niên 50, cùng với sự phát triển của ngành

polyme, sợi thủy tinh được ứng dụng rộng rãi dé 2

Hình 1.13 Bó sợi thủy tinh

SVTH: Võ Hoàng Ngân 12

Sợi thủy tỉnh có hai đạng điển hình: Sợi dài (dạng chỉ) và sợi ngắn Sợi thủy tinh được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micromet Khi đó các sợi này sẽ mất những nhược điểm của thủy tinh

khối, như giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn

Ưu điểm của sợi thủy tỉnh là chịu nhiệt khá, chịu được hóa chất tốt, chống âm

và chống ăn mòn tốt Có độ bền cơ lý cao và độ dẫn nhiệt thấp

Nhược điểm của sợi thủy tỉnh là khối lượng riêng cao, nên không sử dụng cho các cầu trúc cân khối lượng thấp và đặc tính cơ học riêng cao Ngoài ra sợi thủy tỉnh

gây ngứa cho da và nguy hiểm cho phối nếu hít phải Do có các ưu điểm và đặc biệt

là giá thành thấp nên sợi thủy tinh được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau

1.2.2 Thành phân và cấu trúc hóa học các loại sợi thủy tỉnh

Thành phần của thủy tính đệt có thể chứa thêm những khoáng chất

như: silic, nhôm, magIlê, tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh

E (dẫn điện tốt), sợi thủy tính D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tỉnh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R va sợi thủy tỉnh S (độ bền cơ học cao) Loại thủy tinh E là loại phố biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được

sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt

Thành phân hóa học đặc trưng của thuỷ tính E:

ee ` ee S534 b9 ⁄ oo DO “si Oo YD “Si Oo ‘

«` sof Sate

e 7 e SiO, & dang tinh thể thạch anh

Hình 1.14 Cấu trúc của thủy tỉnh

SVTH: Võ Hoàng Ngân 13

1.3 Tổng quan về nhựa Polyester không no (UP)EI!S1%

1.3.1.Lịch sử, câu trúc và tính chất

Unsaturated polyester (UP) thuộc loại polymer nhiệt rắn (thermosets) Polyester không no được tổng hợp đầu tiên bởi Berzelius vào năm 1847 bằng phản ứng axit Tartaric và Glycerine Vào năm 1863, Lorenzo đã chế tạo thành công

polyester bằng cách gia nhiệt ethylene glycol với axit succinic có công thức sau

-(-OCH,CH,OCOCH,CH,CO-)-

Nhua polyester khéng no dugc phat minh boi Carleton Ellis (1876-1941) Bài báo đầu tiên được công bố trong khoảng từ năm 1938-1940 Nhựa bắt đầu sản xuất công nghiệp vào năm 1941 để làm composite, nhựa được gia cường bởi sợi thủy tinh để làm nắp bọc ănten rada

Ngày nay nhựa UP thường được tổng hợp từ Propylene Glycol và hỗn hợp

hai Anhydrid là Anhydrid Maleic để cung cấp liên kết x và Anhydrid Phthalic để

kiểm soát quá trình tạo liên kết phân tử, tránh tạo ra liên kết phân tử quá lớn Khi sự trùng hợp tới gian đoạn mong muốn, nhựa được làm nguội và cuối cùng chất xúc tiến Cobalt được thêm vào nhựa để hoàn tất quá trình tổng hợp nhựa polyeste được pha loãng bằng Styren

Nhựa polyester không no không bao giờ phối trộn được hoàn toàn với tất cả các tỷ lệ styren Nếu một lượng lớn styren được thêm vào thì sự tách pha tạo ra một

hệ 2 pha sẽ xuất hiện Nhựa sẽ có màu vàng nhạt còn nhựa khi mua có màu hồng là một loại dung dịch prepolymer (gồm polyester không no, dung môi-comnomer

styrene, chất xúc tiến Cobalt Nathalene, sáp tan parafin)

Màu hồng là do sáp gây nên Parafin dùng làm phụ gia trong gia công UP nói riêng, và các phản ứng gia công sử dụng radical Imtiator là peroxide nói chung, với hai mục đích:

+ Một phần làm chất bên nhiệt, giup diéu khién duoc su dong ran hé thong Vi bản thân paraffin có khả năng hấp thụ nhiệt Nhưng yếu tổ này đóng vai trò thứ yếu

+ Yếu tô quan trọng hơn, đó là trong suốt quá trình gia công, parafin sẽ bị

nổi lên bề mặt, và đóng vai trò như một lớp bảo vệ bề mặt, chống lại sự thâm thấu của oxygen không khí vào hệ

SVTH: Võ Hoàng Ngân 14

Công thức cấu tạo của Anhydrid Maleic, Anhydrid Phthalic và Propylene

Glycol nhu sau:

Oly _

O HO—CH—CH2-OH

Nếu chỉ có maleic anhydrid mà không có phtalic anhydrid trong hệ phản ứng, sẽ tạo ra polyester có mật độ nối đôi trong phân tử rất cao, và khi khâu mạng thì mật

độ liên kết ngang cũng rất cao, đó là nguyên nhân làm nhựa trở nên giòn

Chất khơi mào là chất khi cho vào hỗn hợp phán ứng nó có khá năng phân

hủy thành các gốc tự do, tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra dễ dàng hơn Khác với chất xúc tác, chất khơi mào trực tiếp tham gia vào quá trình phản ứng và không thê hoàn lại sau phản ứng Chất khơi mào tạo gốc tự do ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao Các chất khơi mào chỉ được cho vào nhựa trước khi gia công Vai trò của chúng là tạo gốc tự do kích hoạt cho quá trình phản ứng đồng trùng hợp Tác nhân kích thích cho sự tạo thành gốc tự do có thể là chất xúc tiễn, bức xạ ánh sảng, tia tử ngoại hay nhiệt độ

Chất khơi mảo tạo gốc tự do ở nhiệt độ thường điển hình là MEKP (methyl

ethyl ketone peroxyt) Đây là chất hóa cứng được sử đụng nhiều nhất trong công nghệ composite và được dùng để đóng rắn cho nhựa polyester Nó thực chất là hỗn hợp của một số hợp chất peroxide, thành phần thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất

SVTH: Võ Hoàng Ngân 15

1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của nhva Polyester!!! 7"!

Các ưu điểm của nhựa Polyester Các nhược điểm

- Cứng - Dễ bị nứt, đặc biệt là nứt do va đập

- Có độ ôn định kích thước - Độ co ngót cao (khoảng 8 đến 10%)

- Khả năng thâm giữa sợi và nhựa cao - Chịu hơi nước, nước nóng kém

- Dễ gia công - Có khá năng bắt lửa

- Chịu môi trường hóa học tốt - Chịu nhiệt trung bình (dưới 120°C)

- Giá thành hạ - không thê tái chế được

1.3.4.Một số ứng dụng quan trọng của nhựa UP

Nhựa UP được sử đụng làm đầu máy xe (engine part), vỏ bọc (cover), hộp ngắt điện (electrical terminal box), bể bơi nhân tạo (swimming pool), thuyền, vỏ container xe tải, đồ chơi trẻ em, dụng cụ thê thao (ván trượt )

1.4 Lignin [61[71 [811

1.4.1.Téng quan vé Lignin

Lignin là một trong những polyme có nguồn gốc sinh học phổ biến nhất trong

tự nhiên Là một chất cao phân tử có cầu trúc vô định hình khác với cellulose (Hình

1.16) Từ lignin bắt nguồn từ chữ Latin /ignưưn có nghĩa là gỗ Cho đến nay công thức của lignin vẫn chưa được xác định, các mắt xích của lignin không giống nhau

Lignm ở cây lá kim (softwood) và cây lá rộng (hardwood) khác nhau, nhưng người

ta đã kết luận rằng trong phân tử lignin có chứa các nhóm (-OH), nhóm mefoxyl (- OCH:) và nhân benzen

0 OMe OMe 0H OMe

Lignin tham gia liên kết hydro với cellulose và hemicellulose với năng lượng

liên kết khá lớn Bên cạnh liên kết hydro, giữa các đại phân tử còn tồn tại lực liên

kết Van Der Walls Lực tương tác vật lý này cũng góp phan cản trở quá trình hòa tan lignin đưới tác dụng của dung môi hay khi nấu cellulose Lignin không thể tan trong các dung môi thông thường ở nhiệt độ bình thường Lignin không bị thủy

SVTH: Võ Hoàng Ngân 17

phân bởi acid nhưng tan trong kiềm Vì vậy trong quy trình sản xuất giấy, người ta

nau gỗ với NaOH để tách lignin ra khdi cellulose

Lignin cùng với hemicenlulose và cellulose tạo nên thành tế bào gỗ (Hình 1.17), làm cho 20 có độ bền cơ cao và đảm bảo cho cây được cứng vững Tạo ra độ bèn dé chống lại gió mạnh và sự tan công của vị sinh vật Tuy nhiên, hàng rào bảo

vệ này hay “vách nhựa” cũng làm cho việc khai thác cellulose trở nên khó khăn hơn

Hinh 1.17.Thanh té bao

Lignin chiém khoảng 30% khối lượng gỗ ở cây lá kim và khoảng 20% ở cây lá

rộng, không tồn tại trong các thực vật bậc thấp như rong tảo, nam Lignin khéng

phải là carbohydrate nhưng có liên kết chặt chẽ với nhóm này để tạo nên màng tế

bào giúp thực vật cứng chắc và giòn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể thực vật (một phần là dé làm bền thành tế bào và giữ cho cây không bị đồ, một phần

là điều chỉnh dòng chảy của nước), giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn trùng và mầm bệnh Thực vật càng gia, luong lignin tich tu càng lớn Hơn nữa, lignin đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon, tích lũy carbon khí quyển trong mô của thực vật thân gỗ lâu năm, là một trong các thành phân bị phân hủy lâu

nhất của thực vật sau khi chết, để rồi đóng góp một phần lớn chất mùn giúp tăng khả năng quang hợp của thực vật

SVTH: Võ Hoàng Ngân 18

1.4.2.Cấu trúc và thành phần

Lignin là hợp chất cao phân tử và có cấu trúc phức tạp Thành Phần hóa hoc cua lignin thay đôi tùy theo loài thực vật Lignin được chia thành 3 loại aromatic alconhol, cu thé 14 p-coumaryl, coniferyl va sinapyl alcohol (Hinh 1.18) theo ty 1é khác nhau tùy loại thực vật

CH;OH

¿

OH

p-hydroxyphenyl alcohol

Hình 1.18 Đơn vị cấu trúc cơ bản của lignin 1.4.3.Ứng dụng"!

Lignin là một trong ba nguồn

nhiên) đồi đào có thê tái tạo lại trên

tài nguyên (cùng với cellulose va dầu thiên

hành tinh chúng ta Trong khi cellulose được

sử dụng đê sản xuât giây và dâu thiên nhiên chủ yêu được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm thì ứng dụng của lignin trong công nghiệp còn rất hạn chế, mặc

dù ứng dụng của nó là có giá trỊ

Lignin là phế phẩm thu được dưới dạng sản phẩm thủy phân gỗ hoặc quá trình

nấu bột giẫy bằng phương pháp hóa học (là quá trình khử lignin bằng cách giảm cấp hóa học phan tr lignin va hoa tan

được trong nước) với chất thải lỏng

hay dịch đen (black liquor) (Hình

1.19) được thu hồi để tận thu các hóa

chất đã sử dụng và đốt để tạo hơi và

cấp điện Với sản lượng 10 triệu tan

hang năm trên toàn thế giới, lignin

được phổ biến rộng rãi như là một

nguồn tài nguyên tái tạo Cấu trúc

aromatic của lignin hứa hẹn gia tăng

đáng kể cơ tính của nhựa polyester

không no, trong khi lignin là chất

keo tự nhiên gắn kết các sợi với nhau

~ Iypical black liquor analysis

NaQH 1.1 co." 6.2 Na„SO; 0.7

SVTH: Võ Hoàng Ngân 19

1.4.4.Một số nghiên cứu trên thế giới

1.4.4.1 Nhựa từ go: bao bì thân thiện môi trường”!

Stephen A Miller và đồng nghiệp tại Đại học Florida, Gainesville đã báo cáo polyalkylenehydroxybenzoates (PAHBs) có nguồn gốc từ lignin

Hình 1.20.PAHB có nguồn gốc từ lignin, san phẩm của công

nghiệp bột giây và cellulose côn sinh học Trong khi tránh các tuyến đường lên men phức tạp, các phân tử thơm đồi đào có sẵn tir lignin (hydroxybenzaldehyde-p, vanillin, va syringaldehyde) c6 thé duoc két hop vào PAHBs, và cung cấp cho polymer với đải nhiệt độ mở rộng hữu ích Các tính chất nhiệt kết hợp chặt chẽ và đôi khi vượt trội những polymer phổ biến rộng rãi như các polyethylene terephthalate (PET), chiếm 18% của thị trường nhựa trên toàn thế giới trong các dạng của phim, sợi, nhựa nhiệt dẻo (chang hạn như chai nước) Ngoài ra, sự tương đồng hóa học của vật liệu PAHB để lignin làm cho vật liệu phân hủy sinh học nhiều hơn và các sản phẩm thoái hóa nên hấp dẫn hơn rất nhiều

vi sinh vật hơn Bảo đảm phân hủy cuối cùng là nước và carbon dioxide Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào những con đường phân hủy, mà có thể cải thiện đáng kế cuộc khủng hoảng rác thải và sự tích lũy các chất dẻo trong các đại dương của chúng ta

SVTH: Võ Hoàng Ngân 20

1.4.4.2 Kết hợp tính chất của gỗ và nhựa!'5!

Công ty Tecnaro GmbH đã phát triển Arboform được mô tả như là "một vật

liệu nhựa nhiệt đẻo bền vững" Vật liệu này được thực hiện bằng cách kết hợp

lignin (mot phan tử của 20 thường được loại bỏ) với nhựa tự nhiên, lanh và các loại sợi Điều này cho phép gỗ như chất có thể được chế tác thành các hình dạng trước đây chỉ có thể bằng plastic Nó cũng có lợi ích, giống như gỗ, phân hủy thành các chất thân thiện với môi trường như nước và carbon dioxide

1.4.4.3 Ung dụng mới của lignin trong vật liệu composite!”!

W Thielemans tác giả của bài báo đã thực hiện một số công trình khảo sát được thực hiện đề tìm những ứng dụng mdi chang hạn như dùng lignin làm phụ gia

và comonomers trong nhựa nhiệt rắn như polyester không no và các vinyl ester Hơn nữa, việc sử dụng lignin như phụ gia đã được nghiên cứu Sự gia tăng độ thủy tỉnh hóa va modulus ở 20°C đã được nhận thấy giảm đo hiệu ứng đẻo của lignin Thêm vào đó thì lignin được sử dụng để xử lý bề mặt của sợi gai dầu Ý tưởng là đề

xử lý các khuyết tật trên bề mặt sợi tự nhiên và gia tăng độ bền liên kết giữa nhựa

và sợi Việc cải tiễn tối ưu phụ thuộc vào SỐ lượng lignin bao quanh sợi

Kết quả thu được, sợi được xử lý cho thấy tiềm năng của việc sử dụng như một

chất xử lý bề mặt vật liệu composite sợi thiên nhiên Nồng độ lignin thấp khi thêm

vào có lợi, làm tăng độ bền liên điện Ở nồng độ lignin cao hơn sẽ làm cho cơ tính thấp do cản trợ dòng nhựa trải và thâm ướt sợi Kết quả là làm liên diện kém

Tóm lại, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về vẫn đề sử đụng

lignin Lignin kết hợp được cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn Kết quả thu được

rất khả quan, mở ra trào lưu nghiên cứu và khả năng ứng đụng lớn trong composite Tuy nhiên, những nghiên cứu trong nước vẫn còn tất ít Chính vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu lignin composite và khảo sát ảnh hưởng của lignin đến các tính chất composite nén nhựa UP gia cường sợi thủy tỉnh là cần thiết Luận văn này được tiễn hành nhằm có cái nhìn tổng quan hơn về vật liệu composite với lignin được lấy từ các xưởng sản xuất bột giẫy Nếu có thể đưa vào sản xuất thực tiễn sẽ

mở ra hướng ứng dụng mới, góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường

1.5 Mục tiêu của đề tài

Từ những cơ sở các tài liệu tham khảo trên, mục tiêu của đề tài là tìm hiểu và

sử dụng lignin để cải thiện cơ tính của nhựa polyester không no, thông qua đó đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ lignin được thêm vào nhựa Từ đó dùng lignin lam phu gia cho

SVTH: Võ Hoàng Ngân 21

composite nên UP đồng thời xây dựng quy trình gia công composite Do vậy, nội dung đề tài bao gồm :

>Nhựa Polyester không no pha với lignin trong nước và có độ nhớt phù hợp

cho qua trinh gia cOng composite

>» Khao sát ảnh hưởng tỉ lệ lignin lên cơ tính nhựa UP

>Khảo sat anh huong ti 1é lignin 1én co tinh composite nhya UP

SVTH: Võ Hoàng Ngân 22

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ

THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở tham khảo các tài liệu về phương pháp ép nóng trong kỹ thuật gia công vật liệu compostte, tính chất của sợi thủy tinh, tính chất của nhựa polyester không no và tính chất của lignin, ta dùng thực nghiệm để tìm ra điều kiện gia công thích hợp tắm composite gia cường bằng sợi thủy tinh (dung tam mat) trên nền nhựa polyester không no có trộn với lignin Tổng hợp nhựa polyester không no/ lignin có

độ nhớt phù hợp cho quá trình gia công composite Việc xây dựng quy trình gia công tam composite tap trung khắc phục các hạn chế thường gặp trong khi gia công như sản phẩm bị bọt khí, cong vênh

Đề đánh giá hiệu quả của việc thêm lignin vào nhựa với tỉ lệ từ thấp đến cao ta tiễn hành đo cơ tính kéo và va đập Cơ tính kéo là một trong những loại cơ tính đặc trưng của vật liệu và thường được đánh giá Khả năng chịu kéo là loại cơ tính mà ta mong muốn có được cho hỗn hợp nhựa cũng như composite dựa trên bản chất của hai loại vật liệu thành phần là sợi thủy tinh và nhựa polyester Sau đó chụp SEM mẫu composite khảo sát liên diện của vật liệu này

2.2 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị

2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất

- Cuộn sợi thủy tinh random loai E

- Nhựa Polyester không no thương mại chứa ~32% styrene, có khối lượng riêng là

1,2 g/cm” được mua từ cửa hàng hóa chất Liên Thái, TP Cần Thơ

Bang 2.1 Cac đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no [1|

Khối lượng riêng 1200 kg/m”

Ứng suất phá hủy kéo / độ bền kéo 50 — 80 MPa

Ứng suất phá hủy uốn / độ bền uốn 90 — 130 MPa

Biến dạng phá hủy uốn 7-9%

Chất lượng đúc Rat tốt

- Chất đóng rắn Methyl Ethyl Ketone Peroxide (MEKP) được mua từ cửa hàng

hóa chất Liên Thái, TP Cần Thơ

- Chất tháo khuôn wax 8

- Lignin tre được cung cấp từ cơ sở sản xuất composite Đức Yến, TP Cần Thơ

2.2.2 Thiết bị

2.2.2.1 Máy ép nóng

Máy ép nóng sử dụng là loại máy PAN

STONE P-100-PCD được sản xuất bởi PAN

STONE HYDRAULIC IND, Dai Loan (Hinh 2.1)

Máy ép nong PAN STONE P-100-PCD có các

thông số kỹ thuật như sau:

- Công suất: 10,8 KW

- Lực ép tối đa 100 tắn, lực ép làm việc 80 tấn

- Nhiệt độ tối đa: 300°C

- Kích thước mặt khuôn (mm): 400 x 400

Hình 2.1 Máy ép nóng PAN STONE P-100-PCD

2.2.2.2 Thiết bị đo cơ tính

a) Thiết bị đo kéo

Thiết bị đo cơ tính kéo và nén là loại thiết bị

Zwick/Roell BDO - FB050TN được sản xuất tại

b) Thiết bị đo va đập

Là loại thiết bị đo va đập vạn năng loại búa quả lắc Zwick/Roell BPI - 50COMC được sản xuất tại

Đức (Hình 2.3)

Thiết bị Zwick/Roell BPI - 50COMC có các

thông số như sau Kiểu thử nghiệm: Izod, Charpy

Tiêu chuẩn: ISO 179, ISO 180, ASTM D 256

Các loại búa sử dụng: lJ, 2,75J, 4J, 111, 151,

221, 501

Hình 2.3 Thiết bị Zwick/Roell BPI - 50COMC

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện đề tải còn sử đụng các thiết bị khác như khuôn tạo mẫu có kích thước 170mm x 170mm x 3mm, cưa máy, tủ sấy, cân điện

tử