PHƯƠNG PHÁP tạo PREFORM sợi xơ dừa DẠNG THẲNG (UD) làm vật LIỆU cốt CHO COMPOSITE TRÊN nền NHỰA POLYESTER KHÔNG NO (UPE)

Mục tiêu đề tài Tạo preform sợi xơ dừa dạng thẳng đạt cơ tính cao và dễ sử dụng khi gia công vật liệu composite trên nên nhựa polyester không no.. xii TÓM TẮT Vật liệu composite gia cư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ



PHƯƠNG PHÁP TẠO PREFORM SỢI XƠ DỪA DẠNG THẲNG (UD) LÀM VẬT LIỆU CỐT CHO COMPOSITE TRÊN

NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO (UPE)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ks Cao Lưu Ngọc Hạnh Nguyễn Trường Giang

Ngành: Công nghệ Hóa học – Khóa 36

Tháng 12 - 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ



PHƯƠNG PHÁP TẠO PREFORM SỢI XƠ DỪA DẠNG THẲNG (UD) LÀM

VẬT LIỆU CỐT CHO COMPOSITE TRÊN

NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO (UPE)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Cao Lưu Ngọc Hạnh Nguyễn Trường Giang

Ngành: Công Nghệ hóa học – Khóa 36

Tháng 12 - 2014

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - -

3 Sinh viên thực hiện

- Họ và tên: Nguyễn Trường Giang

- MSSV: 2102339

- Ngành: Công nghệ Hóa Học

- Khóa: 36

4 Địa điểm thực hiện

Phòng thí nghiệm Vật liệu Polymer - Composite, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ

5 Mục tiêu đề tài

Tạo preform sợi xơ dừa dạng thẳng đạt cơ tính cao và dễ sử dụng khi gia công vật liệu composite trên nên nhựa polyester không no

6 Các nội dung chính của đề tài

- Phần 1: Gia công MAT sợi xơ dừa không xử lý

- Phần 2: Gia công MAT sợi xơ dừa xử lý NaOH

- Phần 3: Gia công MAT sợi xơ dừa dùng chất kết dính NaOH

- Phần 4: Gia công tấm composite bằng phương pháp RTM với sợi không xử lý và sợi đã xử lý

7 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 2,5 triệu

Cán bộ hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Cao Lưu Ngọc Hạnh Nguyễn Trường Giang

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - -

- - Cần Thơ, ngày… tháng….năm 2014 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 Tên đề tài “Phương pháp tạo preform sợi xơ dừa dạng thẳng (UD) làm vật liệu cốt cho composite trên nền nhựa polyester không no (UPE)” 2 Cán bộ hướng dẫn Ks Cao Lưu Ngọc Hạnh, Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ 3 Sinh viên thực hiện - Họ và tên: Nguyễn Trường Giang - MSSV: 2102339 - Ngành: Công nghệ Hóa Học - Khóa: 36 4 Nội dung nhận xét 4.1 Nhận xét về hình thức LVTN

4.2 Nhận xét về nội dung LVTN  Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài

 Những vấn đề còn hạn chế

4.3 Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài đề tài (ghi rõ từng nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có)

4.4 Kết luận, đề nghị và điểm

Cần Thơ, ngày.…tháng.…năm 2014 Cán bộ hướng dẫn

Cao Lưu Ngọc Hạnh

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - -

- - Cần Thơ, ngày… tháng….năm 2014 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 Cán bộ phản biện

2 Tên đề tài “Phương pháp tạo preform sợi xơ dừa dạng thẳng (UD) làm vật liệu cốt cho composite trên nền nhựa polyester không no (UPE)” 3 Cán bộ hướng dẫn Ks Cao Lưu Ngọc Hạnh, Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ 4 Sinh viên thực hiện - Họ và tên: Nguyễn Trường Giang - MSSV: 2102339 - Ngành: Công nghệ Hóa Học - Khóa: 36 5 Nội dung nhận xét 5.1 Nhận xét về hình thức LVTN

5.2 Nhận xét về nội dung LVTN

 Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài

5.3 Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài đề tài (ghi rõ từng nội dung

chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có)

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x

LỜI CẢM ƠN xi

TÓM TẮT xii

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1

1.1 Vật liệu composite 1

1.1.1 Khái niệm vật liệu composite 1

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu composite 2

1.1.3 Phân loại 3

1.1.4 Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu composite 4

1.1.5 Ứng dụng của vật liệu composite 4

1.1.6 Một số phương pháp gia công composite 5

1.2 Sợi xơ dừa 8

1.2.1 Giới thiệu 8

1.2.2 Cấu trúc, thành phần và tính chất sợi xơ dừa 9

1.2.3 Ứng dụng của sợi xơ dừa 11

1.3 Tổng quan về một số chất kết dính cho sợi xơ dừa 12

1.3.1 Nhựa polyester không no 12

1.3.2 Latex 18

1.3.3 Nhựa thông 20

1.4 Độ bền liên diện 21

1.4.1 Khái niệm 21

1.4.2 Vai trò và tầm quan trọng của độ bền liên diện 22

1.4.3 Độ bền liên diện giữa nhựa polyester không no và sợi tự nhiên 22

1.4.4 Các phương pháp kiểm tra độ bền liên diện 22

1.5 Các dạng preform sợi gia cường 23

ii

1.5.1 Giới thiệu về preform 23

1.5.2 Các dạng preform sử dụng trong vật liệu composite 24

1.5.3 Preform sợi xơ dừa 27

CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Mục tiêu 28

2.2 Phương pháp thực hiện 28

2.3 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị 29

2.3.1 Nguyên liệu và hóa chất 29

2.3.2 Thiết bị 31

2.4 Các bước chính thực hiện đề tài 34

2.4.1 Chải sợi xơ dừa 34

2.4.2 Khảo sát thời gian, nồng độ chất đóng rắn nhựa polyester không no 35

2.4.3 Tìm hiểu điều kiện gia công tấm MAT sợi xơ dừa có và không có chất kết dính 35

2.4.4 Gia công các tấm MAT sợi xơ dừa 35

2.4.5 Khảo sát điều kiện gia công, tỷ lệ sợi cho gia công vật liệu composite 35

2.4.6 Khảo sát cơ tính composite xơ dừa làm từ tấm MAT xử lý NaOH 36

2.4.7 Khảo sát cơ tính composite sợi xơ dừa được làm từ tấm MAT sử dụng chất kết dính 36

2.5 Mẫu thử 36

2.5.1 Mẫu thử đo cơ tính kéo 36

2.5.2 Mẫu thử đo cơ tính uốn ngang 37

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 38

3.1 Gia công preform 38

3.1.1 Chải sợi 39

3.1.2 Gia công tấm MAT sợi xơ dừa không xử lý 40

3.1.3 Xử lý sợi xơ dừa với NaOH 40

3.1.4 Quy trình gia công tấm MAT xơ dừa có sử dụng chất kết dính 41

3.2 Gia công composite 43

3.2.1 Khảo sát tỷ lệ đóng rắn và thời gian đóng rắn nhựa polyester 43

iii

3.2.2 Khảo sát tỷ lệ sợi thích hợp gia công composite bằng RTM 44

3.2.3 Gia công tấm composite có sử dụng chất kết dính và sợi xử lý NaOH 45

3.2.4 Đo cơ tính composite 45

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 48

4.1 Kết quả khảo sát tỷ lệ và thời gian chất đóng rắn cho nhựa polyester không no 48

4.2 Kết quả gia công tấm MAT sợi xơ dừa 49

4.2.1 Tấm MAT sợi xơ dừa không xử lý 49

4.2.2 Gia công tấm MAT sợi khi đã xử lý NaOH 49

4.2.3 Gia công tấm MAT sợi xơ dừa có sử dụng chất kết dính polyester không no 50

4.2.4 Gia công tấm MAT sợi xơ dừa có sử dụng chất kết dính nhựa thông 50

4.2.5 Gia công tấm MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính latex 51

4.2.6 Các tấm MAT xử dụng chất kết dính 51

4.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc gia công tấm MAT đến cơ tính vật liệu composite 53

4.3.1 Kết quả khảo sát tỷ lệ sợi ảnh hưởng đến cơ tính composite gia cường bằng tấm MAT sợi xơ dừa không xử lý trên nên nhựa polyester 53

4.3.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của xử lý NaOH theo thời gian đến cơ tính tấm composite được gia cường bằng sợi xơ dừa trên nền nhựa polyester 55

4.3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc xử lý sợi bằng dung dịch NaOH theo nồng độ 57

4.3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc gia công tấm MAT có sử dụng chất kết dính là latex 60

4.3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc gia công tấm MAT có sử dụng chất kết dính la nhựa Polyester 62

4.3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc gia công tấm MAT có sử dụng chất kết dính là nhựa thông 65

4.3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc gia công tấm MAT có sử dụng chất kết dính 67

4.3.8 Đánh giá về giá trị các tấm composite 69

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

iv

5.1 Kết luận 71

5.2 Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC 74

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1- 1 Cấu tạo vật liệu composite 1

Hình 1- 2 Pha trung gian 2

Hình 1- 3 Ứng dụng vật liệu composite 5

Hình 1- 4 Phương pháp đắp tay 6

Hình 1- 5 Các bước gia công composite bằng phương pháp autoclave 6

Hình 1- 6 Phương pháp RTM 8

Hình 1- 7 Ứng dụng sợi xơ dừa 11

Hình 1- 8 Cấu tạo sản phẩm nhựa polyester sau khi đóng rắn 17

Hình 1- 9 Nhựa thông 20

Hình 1- 10 Đồng phân của acid abietic và d-Pimaric 21

Hình 1- 11 Tấm MAT sợi xơ dừa ngoài thực tế 27

Hình 2- 1 Nguyên liệu sợi xơ dừa 29

Hình 2- 2 Nhựa polyester không no 29

Hình 2- 3 Chất đóng rắn MEKP 30

Hình 2- 4 Bột NaOH 30

Hình 2- 5 Nhựa thông nguyên liệu 31

Hình 2- 6 Thiết bị ép nóng Pan Stone P-100-PCD 32

Hình 2- 7 Thiết bị RTM 33

Hình 2- 8 Thiết bị đo cơ tính kéo và độ bền uốn 34

Hình 3- 1 Quy trình thực hiện đề tài 38

Hình 3- 2 Các bước chải sợi 39

Hình 3- 3Các bước gia công tấm MAT sợi không xử lý 40

Hình 3- 4Chuẩn bị khuôn 41

Hình 3- 5 Chuẩn bị latex 41

Hình 3- 6 Tấm MAT sau khi phun latex 42

Hình 3- 7 Nhựa thông sau khi pha với ethanol 43

Hình 3- 8 Quy trình gia công bằng thiết bị RTM 44

Hình 3- 9 Đo cơ tính kéo 46

vi

Hình 3- 10 Đo cơ tính uốn ngang 47

Hình 4- 1 Đồ thị khảo sát đóng rắn MEKP 48

Hình 4- 2 Tấm MAT sợi xơ dừa không xử lý 49

Hình 4- 3 Tấm MAT sợi xơ dừa xử lý NaOH 49

Hình 4- 4 Tấm MAT sợi xơ dừa dùng chất kết dính UPE 50

Hình 4- 5 Tấm MAT sợi xơ dừa dùng chất kết dính nhựa thông 50

Hình 4- 6 Tấm MAT sợi xơ dừa dùng chất kết dính latex 51

Hình 4- 7Các tấm MAT sợi xơ dừa 52

Hình 4- 8 Đồ thị modulus đàn hồi kéo composite sợi xơ dừa theo tỷ lệ 53

Hình 4- 9 Đồ thị cơ tính độ bền kéo composite sợi xơ dừa theo tỷ lệ sợi 54

Hình 4- 10 Đồ thị cơ tính độ bền uốn composite sợi xơ dừa theo tỷ lệ sợi 54

Hình 4- 11 Đồ thị modulus đàn hồi kéo composite sợi xơ dừa xử lý NaOH theo thời gian 55

Hình 4- 12 Đồ thị độ bền kéo composite sợi xơ dừa xử lý NaOH theo thời gian 56

Hình 4- 13 Đồ thị độ bền uốn composite sợi xơ dừa xử lý NaOH theo thời gian 57

Hình 4- 14 Đồ thị modulus đàn hồi kéo composite sợi xơ dừa xử lý NaOH theo nồng độ 58

Hình 4- 15 Đồ thị độ bền kéo composite sợi xơ dừa xử lý NaOH theo nồng độ 58

Hình 4- 16 Đồ thị độ bền uốn composite sợi xơ dừa xử lý NaOH theo nồng độ 59

Hình 4- 17 Đồ thị modulus composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính latex 60

Hình 4- 18 Đồ thị modulus composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính latex 61

Hình 4- 19 Đồ thị độ bền uốn composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính Latex 62

Hình 4- 20 Đồ thị modulus đàn hồi kéo composite xơ dừa dùng chất kết dính UPE 63 Hình 4- 21 Đồ thị độ bền kéo composite xở dừa sử dụng chất kết dính UPE 63

Hình 4- 22 Đồ thị độ bền uốn composite xở dừa sử dụng chất kết dính UPE 64

Hình 4- 23 Đồ thị modulus composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính nhựa thông 65

Hình 4- 24 Đồ thị độ bền kéo composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính Nhựa thông 66

Hình 4- 25 Đồ thị độ bền uốn composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính Nhựa thông 66

vii

Hình 4- 26 Đồ thị modulus composite xơ sợi dừa sử dụng chất kết dính 68 Hình 4- 27 Đồ thị độ bền kéo composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính 68 Hình 4- 28 Đồ thị độ bền uốn composite sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính 69

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1 Thành phần sợi xơ dừa 9

Bảng 1-2 Cơ tính một số loại sợi tự nhiên so với một số sợi gia cường thông thường 10

Bảng 1-3 Thành phần hóa chất trong nhựa polyester 13

Bảng 1-4: Các đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no 14

Bảng 1-5: Thành phần latex 18

Bảng 1-6 Tính chất latex 19

Bảng 1-7 So sánh vải bện và vải dệt 26

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị RTM Khoa Công Nghệ Đại học Cần Thơ 33

Bảng 2-2 Kích thước mẫu kéo theo tiêu chuẩn ASTM D3039/3039M 36

Bảng 2-3 Kích thước mẫu đo uốn ngang theo tiêu chuẩn ASTM D790M/84 37

Bảng 4-1: Kết quả đo cơ tính kéo của composite gia cường sợi xơ dừa không xử lý theo tỷ lệ sợi 53

Bảng 4-2 Kết quả đo độ bền uốn composite sợi xơ dừa không xử lý khảo sát theo tỷ lệ sợi 54

Bảng 4-3 Bảng kết quả đo co tính độ bền kéo sợi xơ dừa xử lý NaOH theo thời gian 55

Bảng 4-4 Bảng kết quả đo co tính độ bền uốn ngang sợi xơ dừa xử lý NaOH theo thời gian 56

Bảng 4-5 Bảng kết quả đo cơ tính độ bền kéo sợi xơ dừa xử lý NaOH theo nồng độ 57 Bảng 4-6 Bảng kết quả đo co tính độ bền uốn ngang sợi xơ dừa xử lý NaOH theo nồng độ 59

Bảng 4-7 Bảng Kết quả đo cơ tính kéo composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính là latex 60

Bảng 4-8 Bảng kết quả đo cơ tính uốn composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính là latex 61

Bảng 4-9 Bảng Kết quả đo cơ tính kéo composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính là UPE 62

Bảng 4-10 Bảng Kết quả đo cơ tính uốn composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính là UPE 64

ix

Bảng 4-11 Bảng kết quả đo cơ tính kéo composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính là nhựa thông 65 Bảng 4-12 Bảng kết quả đo cơ tính uốn composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính là nhựa thông 66 Bảng 4-13 Bảng Kết quả đo cơ tính kéo composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính 67 Bảng 4-14 Bảng kết quả đo cơ tính uốn ngang composite MAT sợi xơ dừa sử dụng chất kết dính 68

x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ASTM American Society for Testing Materials BPO Benzoyl peroxide

MEKP Methyl Ethyl Ketone Peroxide

RTM Resin Transfer Moulding

TB Trung Bình

TMTD TetraMethyl Thiuram Disulfur

UPE Unsaturated Polyester (Polyester không no)

xi

LỜI CẢM ƠN

Khoảng thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp là khoảng thời gian bận rộn và khó khăn không chỉ đối với bản thân em mà còn cả các bạn sinh viên khác Luận văn tốt nghiệp như làm một cột mốc đánh dấu cho sự hoàn thành chương trình đại học của chúng em và chuẩn bị bước sang ngưỡng cửa mới của cuộc đời

Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến cô Cao Lưu Ngọc Hạnh, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài Cô đã tận tâm chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu cho chúng em Không những thế, cô còn luôn tạo điều kiện tốt nhất có thể về vật chất cũng như tinh thần để chúng

em hoàn thành luận văn này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trương Chí Thành Thầy đã giành chút thời gian quý báu của mình để đưa ra những chỉ dẫn, những định hướng thiết thực để em có thể thực hiện tốt đề tài

Em cũng xin gửi lời biết ơn đến các thầy cô giáo đã dạy bảo, truyền đạt những kiến thức quý giá cho em trong suốt bốn năm học vừa qua Chắc chắn em sẽ không thể thực hiện được đề tài này nếu như không nhận được những kiến thức quý báu của thầy

cô Bên cạnh đó, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp Công nghệ Hóa học K36 đã gắn bó cùng em và có giúp đỡ cho em trong suốt khoảng thời gian học đại học cũng như trong thời gian thực hiện Luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng, con xin cảm ơn gia đình đã luôn bên con, động viên giúp đỡ để con

có đủ nghị lực, cố gắng học tập tốt Con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã không chỉ động viên con về mặt tinh thần mà quan trọng hơn là những hỗ trợ vật chất thiết thực để con có thể được học và hoàn thành bậc đại học này

Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến

Nguyễn Trường Giang

xii

TÓM TẮT

Vật liệu composite gia cường bằng sợi tự nhiên là vấn đề đang được quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước do chúng có nhiều tính năng ưu việt như: nhẹ, cơ tính có thể chấp nhận và đặc biệt là nó thân thiện với môi trường,… Thêm vào đó ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu sợi tự nhiên phong phú

và đa dạng đã và đang được ứng dụng nhiều như: sợi lanh, sợi tre, sợi đay và sợi

xơ dừa,…Tuy nhiên, nó chưa được ứng dụng rộng rãi và nâng cao giá trị kinh tế cho sợi xơ dừa Đề tài này được thực hiện nhằm giúp cho quá trình ứng dụng các sản phẩm từ sợi xơ dừa có thể tiến gần hơn so với thực tế

Trong đề tài này sợi xơ dừa được sử dụng để gia công thành những tấm MAT để có thể ứng dụng làm các sản phẩm cho vật liệu composite trên nền nhựa polyester Thêm vào đó ta khảo sát sự ảnh hưởng của tấm MAT đến vật liệu composite bằng việc đo cơ tính của vật liệu composite được gia cường bằng các tấm MAT đã được gia công Tấm MAT ở đây được nghiên cứu về cách xử lý sợi

và sử dụng các chất kết dính để kết dính sợi, để sản phẩm tấm MAT sợi xơ dừa

có thể bảo quản lâu và giúp cho quá trình gia công dễ dàng hơn Đánh giá ảnh hưởng của tấm MAT đến cơ tính của vật liệu composite từ các tấm MAT được gia công qua các thí nghiệm đo cơ tính uốn và kéo

Sợi xơ dừa được xử lý hóa học và sử dụng chất kết dính ảnh hưởng đáng

kể đến liên kết nhựa nền và sợi do đó sẽ ảnh hưởng đến cơ tính vật liệu composite Do đó đề tài này khảo sát nhiều chất kết dính khác nhau với các nồng

độ và tỷ lệ khác nhau nhằm tìm ra các thông số tối ưu nhất Ngoài ra, khảo sát ảnh hưởng của xử lý sợi bằng NaOH với nồng độ và thời gian khác nhau để tìm nồng độ và thời gian xử lý phù hợp nhất

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 Vật liệu composite

1.1.1 Khái niệm vật liệu composite

Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp từ hai hay nhiều vật liệu thành phần có bản chất khác nhau để tạo ra vật liệu mới có các đặc tính về cơ/lý hay hóa vượt trội hơn các vật liệu thành phần (Đoàn Thị Thu Loan, 2008)

Một cách tổng quát hơn, vật liệu composite gồm một hay nhiều pha gián đoạn (vật liệu gia cường) phân bố trong pha liên tục (vật liệu nền).(Đoàn Thị Thu Loan, 2008)

Hình 1- 1 Cấu tạo vật liệu composite

Vai trò các vật liệu thành phần (Đoàn Thị Thu Loan, 2008):

Vật liệu nền là vật liệu có tác dụng liên kết các vật liệu thành phần Nó chuyển ứng suất sang vật liệu gia cường khi có ngoại lực tác động lên vật liệu Bên cạnh đó nó góp phần bảo vệ vật liệu thành phần không bị hư hỏng do tấn công bởi môi trường Góp phần tăng cơ tính của vật liệu như: cách nhiệt, độ dẻo dai, …

Vật liệu gia cường giữ vai trò quan trọng làm nơi chịu ứng suất tập trung khi có ngoại lực tác dụng vào vật liệu Nó có tính chất cơ lý hóa thường cao hơn vật liệu nền

Giữa pha gián đoạn và pha liên tục còn có pha trung gian với kích thước nguyên

tử, có vai trò làm tăng khả năng bám dính của các vật liệu thành phần (Nguyễn Thành Đông, 2013)

 Cơ chế gia cường của vật liệu composite (Đoàn Thị Thu Loan, 2008) Dưới tác dụng của ngoại lực, vật liệu gia cường sẽ là những điểm chịu ứng suất tập trung do vật liệu nền truyền sang Vật liệu gia cường dạng sợi truyền tải ứng suất tốt hơn vật liệu gia cường dạng hạt, do ứng suất tại một điểm bất kỳ trên sợi được phân

bố đều trên toàn bộ chiều dài, do đó tại mỗi điểm sẽ chịu ứng suất nhỏ hơn so với vật liệu gia cường dạng hạt dưới tác dụng của ngoại lực như nhau Khả năng truyền tải trọng tù vật liệu nền sang vật liệu gia cường phụ thuộc vật liệu nền, vật liệu gia cường, liên diện giữa vật liệu nền và vật liệu gia cường

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu composite

Cơ tính của vật liệu composite là một trong những yếu tố được quan tâm nhiều nhất khi nói đến vật liệu composite Và do composite là vật liệu tổng hợp từ nhiều thành phần nên cơ tính phụ thuộc vào: (Nguyễn Thành Đông, 2013)

- Cơ tính các vật liệu thành phần

- Tỷ lệ giữa các vật liệu thành phần

- Tương tác tương hổ giữa các vật liệu thành phần

- Cách phân bố, sắp xếp hình học của các vật liệu thành phần (ngẫu nhiên hay có hướng, phân bố đều hay không đều, hình thái của vật liệu cốt,…)

- Hình dạng kích thước của vật liệu cốt

- Phương pháp (kỹ thuật) gia công

Hình 1- 2 Pha trung gian

1.1.3 Phân loại

1.1.3.1 Phân loại theo hình dạng vật liệu gia cường

Composite được chia làm 2 loại: vật liệu composite cốt hạt và vật liệu composite cốt sợi (Đoàn Thị Thu Loan, 2008)

 Composite cốt sợi: là composite được gia cường bởi các sợi, nó có cơ tính cao Ví dụ: composite sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi kevlar, sợi xơ dừa,…Composite cốt sợi gồm (Đoàn Thị Thu Loan, 2008):

- Composite cốt sợi liên tục: có tỷ lệ chiều dài/đường kính của sợi (l/d > 1000) rất cao, d =3-200 µm

- Composite cốt sợi gián đoạn (sợi ngắn, vụn,…): 5 < l/d < 1000 , d=0,02 - 100

µm

 Composite cốt hạt (Đoàn Thị Thu Loan, 2008): là composite được gia cường bởi các hạt với các dạng và kích cỡ khác nhau Ví dụ: bê tông, …Một số loại hạt thường được sử dụng trong gia cường composite như: bột đá (CaCO3), bột gỗ, bột tal, …

1.1.3.2 Phân loại theo bản chất vật liệu nền

Composite được chia thành:

 Composite nền hữu cơ (nhựa): có composite nền nhựa nhiệt rắn ( nhựa poly ester không no, epoxy) hoặc nền nhựa nhiệt dẻo (nhựa polyethylen, nhựa poly propylen,…), còn vật liệu cốt có thể dùng sợi hữu cơ, sợi khoáng, sợi kim loại (Nguyễn Thành Đông, 2013)

 Composite nền kim loại như hợp kim nhôm và hợp kim titan,… Vật liệu cốt có thể dụng là sợi kim loại, sợi khoáng,…

 Composite nền vật liệu gốm có khả năng chịu được nhiệt độ cao với vật liệu gia cường là sợi kim loại, hạt kim loại, hạt gốm,…

1.1.4 Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu composite

 Ưu điểm (Đoàn Thị Thu Loan, 2008)

Vật liệu composite có những ưu điểm là giúp cho quá trình gia công đơn giản, nhanh, đa dạng, dễ tạo hình, thay đổi và sửa chữa,…nó có tuổi thọ cao, có cơ tính cao hơn các vật liệu thành phần, giá thành không cao, chống chịu được các tác nhân lý hóa của môi trường,… Khối lượng riêng nhỏ nên có tính chất cơ lý riêng cao hơn các vật liệu truyền thống khác (thủy tinh, gỗ, sắt,…) Vật liệu composite có thể được gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau và bằng nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau

 Nhược điểm (Đoàn Thị Thu Loan, 2008)

Các chi tiết làm từ vật liệu composite trong quá trình bão dưỡng và kiểm tra gặp nhiều khó khăn bởi khó phát hiện được các khuyết tật bên trong sản phẩm Một số composite được gia công từ một số vật liệu tổng hợp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người Khả năng phân hủy thấp do đó sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường trong thời gian dài,…

1.1.5 Ứng dụng của vật liệu composite

Vật liệu composite với nhiều ưu điểm nổi trội được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ đời sống đến kỹ thuật như: vật liệu gia dụng, điện, vật liệu xây dựng, giao thông vận tải, thể thao, đồ chơi, trong hàng không, vũ trụ, hàng hải,… (Đoàn Thị Thu Loan, 2008, Mai Văn Quý, 2013)

Bên cạnh những vật liệu composite truyền thống, vật liệu composite ngày nay được nghiên cứu rộng rãi đễ có thể phù hợp với môi trường như tái sử dụng và có thể tái chế được đặc biệt là khả năng phân hủy của vật liệu composite Đây là loại vật liệu triển vọng bởi tác động tích cực tới môi trường cũng như sức khỏe đời sống của con người.(Nguyễn Thành Đông, 2013)

1.1.6 Một số phương pháp gia công composite

1.1.6.1 Phương pháp đắp tay (Hand lay-up)

Phương pháp đắp tay là phương pháp thủ công đơn giản, chi phí đâu tư thấp dùng để gia công một số sản phẩm đơn giản và sản xuất nhỏ lẻ theo từng sản phẩm.(Suong V Hoa, 2009)

Những vật liệu thành phần thường được sử dụng trong phương pháp đắp tay là sợi thủy tinh và nhựa nhiệt rắn (nhựa polyester không no, nhựa expoxy,…)

Quá trình gia công được thực hiện trong khuôn hở và bằng tay từ công đoạn phối trộn nguyên liệu đến quá trình gia công tạo sản phẩm và tháo sản phẩm

Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp, dễ làm, không đòi hỏi trình

độ công nhân.(Nguyễn Thành Đông, 2013, Suong V Hoa, 2009)

Hình 1- 3 Ứng dụng vật liệu composite

Nhược điểm: chất lượng sản phẩm không cao, năng suất thấp, tốn nhiều nguyên liệu, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người gia công và môi trường,…(Nguyễn Thành Đông, 2013, Suong V Hoa, 2009)

Các bước chính của quá trình sản xuất composite bằng phương pháp autoclave (Suong V Hoa, 2009):

1.1.6.3 Phương pháp quấn sợi (Đoàn Thị Thu Loan, 2008, Nguyễn Thành Đông, 2013)

Phương pháp quấn dùng để sản xuất các sản phẩm composite chịu áp suất hình ống, hình trụ Những sản phẩm bằng vật liệu composite được sản xuất theo phương pháp quấn dần được thay thế tốt hơn cho các ống thép và hợp kim,…

Phương pháp này, hệ thống nhựa và sợi được cung cấp liên tục trên một lõi quay Góc nạp sợi được xác định bởi mối quan hệ giữa trục quay và bộ phận chuyển động ngang Sợi được kéo căng, tạo ứng suất sẽ làm giảm được bọt khí làm sản phẩm đạt cơ tính tốt Nhựa được đóng rắn ở nhiệt độ thường hoặc gia nhiệt tùy vào quy trình sản xuất Cuối cùng, tháo sản phẩm và hoàn tất sản phẩm

1.1.6.4 Phương pháp đúc kéo (Nguyễn Thành Đông, 2013, Suong V Hoa, 2009)

Là phương pháp thường được sử dụng với quy trình liên tục và tự động hóa nhằm sản xuất ra các sản phẩm có hình dạng đặc biệt

Ưu điểm: Sản xuất được các sản phẩm có hình dạng tương đối phức tạp và có

độ dài liên tục, vật liệu gia cường phân bố đều đặn và chính xác, có thể tự động hóa quy trình, chi phí sản xuất không cao

Nhược điểm: Chi phí đầu tư cho thiết bị ban đầu cao, vệ sinh khó khăn

1.1.6.5 Phương pháp túi chân không (Nguyễn Thành Đông, 2013, Suong V Hoa, 2009)

Phương pháp giúp sản phẩm sau khi gia công hạn chế được bọt khí, giúp cho sự phân bố đều giữa vật liệu nền với vật liệu gia cường, có chi phí đầu tư thấp Nhưng phương pháp này chỉ làm sản phẩm bóng một mặt và năng suất tạo sản phẩm không cao

1.1.6.6 Phương pháp RTM (Resin transfer moulding) (Nguyễn Thành Đông,

2013, Suong V Hoa, 2009)

Phương pháp RTM là phương pháp sử dụng bơm với áp suất thấp để bơm nhựa vào khuôn kín Sản phẩm tạo ra được theo hình dạng của khuôn

1.1.6.7 Phương pháp ép nóng (Nguyễn Thành Đông, 2013)

Là phương pháp thường được sử dụng cho nhiệt dẻo và nhiệt rắn để tạo ra sản phẩm dạng tấm

Ưu điểm: Thời gian gia công ngắn, ít ảnh hưởng đến môi trường

Nhược điểm: Sản phẩm tạo ra chỉ ở dạng tấm, sản phẩm dễ bị cong vênh

1.2 Sợi xơ dừa

1.2.1 Giới thiệu

Sợi xơ dừa là sản phẩm được tách ra từ vỏ của trái dừa Dừa được trồng hơn 10 triệu ha khắp các vùng nhiệt đới Xơ dừa có 2 loại chính: sợi nâu được lấy từ cây trưởng thành và sợi xơ tốt hơn màu trắng được lấy từ dừa xanh non

Các ngành công nghiệp sản xuất sợi xơ dừa được phát triển chủ yếu ở Ấn Độ, Sri LanKa, nhưng nó là sản phẩm có giá trị kinh tế ở Brazil, Indonesia, philippine và Việt Nam Dừa thường được trồng ở các hộ nông dân với quy mô vừa và nhỏ để lấy nước dừa, còn vỏ dừa được nhà máy thu mua về tách lấy sợi xơ dừa

Trên toàn thế giới có khoảng 650.000 tấn xơ dừa được sản xuất mỗi năm chủ yếu ở các nước như Ấn Độ, Sri LanKa, Thái Lan, Việt Nam,…Có tổng giá trị hơn 100 triệu dollar Khoảng 80% sợi xơ dừa được sản xuất ở dạng thô Số lượng nhỏ hơn được sản xuất ở dạng sợi, thảm, vải dệt và đồ thủ công khác,…

Sợi xơ dừa có rất nhiều ưu điểm như kháng được vi sinh vật, không bị ảnh hưởng nhiều bởi độ ẩm, có độ cứng , bền và tính đàn hồi cao

1.2.2 Cấu trúc, thành phần và tính chất sợi xơ dừa

Sợi xơ dừa là sợi tương đối ngắn hơn các sợi khác có chiều dài khoảng từ 15 –

35 cm đối với sợi dài, có đường kính từ 0,1 – 1,5 mm Sợi xơ dừa có độ giãn dài tương đối cao, nó có thể kéo dài ra được khoản 29,04% so với chiều dài ban đầu của nó Bên cạnh khả năng giãn dài thì sợi xơ dừa có một số ưu điểm vượt trội khác mà không sợi nào có được là khả năng chống trại lại với môi trường nước mặn và cách nhiệt, cách

âm

Sợi xơ dừa gồm các thành phần chính như: cellulose, hemi-cellulose và lignin

và một số thành phần khác Quá trình tiền xử lý sợi xơ dừa có thể làm thay đổi thuộc tính của sợi xơ dừa cũng như tính chất của vật liệu tổng hợp Đôi khi xử lý sợi xơ dừa

là không có lợi

Bảng 1-1 Thành phần sợi xơ dừa

Cellulose có cấu tạo mạch thẳng, gồm nhiều đơn vị D-glucose pyranose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 glucoside Ở nhiệt độ thường glocose trơ về mặt hóa học,

dễ bị phân hủy trong môi trường hóa học Cellulose là thành phần có hàm lượng cao trong sợi xơ dừa.(Nguyễn Thành Đông, 2013)

Hemicellulose là một loại polysaccharide dị thể với đơn vị cơ sở là đường hoặc pentose Hemicellulose có độ bền hóa học và bền nhiệt thấp hơn cellulose Nó thường tồn tại ở mạch nhánh và vô định hình.(Nguyễn Thành Đông, 2013)

Lignin là một loại nhựa nhiệt dẻo, dễ bị hòa tan trong các tác chất hóa học Nó

có cấu trúc phức tạp Nhiều nghiên cứu được tiến hành nhưng chưa xác định được hoàn toàn cấu trúc của lignin Hiện tại người ta chấp nhận cấu trúc lignin theo đề nghị của Freudenberg.(Nguyễn Thành Đông, 2013)

Lignin là nguyên nhân gây ra hiện tượng thoái hóa do tia cực tím (UV) và làm giảm khả năng tương hợp giữa sợi với nhựa nền Nhưng lignin góp phần tạo nên độ cứng và dai cho xơ dừa Do đó để cải thiện cơ tính vật liệu composite gia cường bằng sợi xơ dừa ta cần phải loại bỏ hàm lượng hemicellulose và một phần lignin.(Nguyễn Thành Đông, 2013)

Bảng 1-2 Cơ tính một số loại sợi tự nhiên so với một số sợi gia cường thông thường

Sợi Khối lượng riêng

(g/cm 3 )

Độ giãn dài (%)

Độ bền kéo (MPa)

Modulus (GPa)

Khuyết điểm lớn nhất của sợi xơ dừa là có độ ẩm tương đối cao, ảnh hưởng trong việc gia công vật liệu composite Vì khi độ ẩm cao nó làm giảm khả năng bám dính giữa sợi và nhựa nền làm cho cơ tính vật liệu không cao (Nguyễn Thành Đông, 2013)

1.2.3 Ứng dụng của sợi xơ dừa

Sợi xơ dừa được chia làm 3 loại: Sợi dài nhất được dùng để dệt chiếu, loại sợi ngắn và thô hơn được dùng để làm bàn chải, loại sợi ngắn được dùng để nhồi nệm.(Nguyễn Phước Duy, 2008)

Với những tính chất cơ lý cao và có khả năng phân hủy sinh học Sợi xơ dừa được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: thủ công mỹ nghệ, trang trí nội thất, nông nghiệp, xây dựng,…

Hình 1- 7 Ứng dụng sợi xơ dừa

1.3 Tổng quan về một số chất kết dính cho sợi xơ dừa

1.3.1 Nhựa polyester không no

1.3.1.1 Khái niệm

Nhựa polyester không no là sản phẩm của quá trình trùng ngưng dialcohol hai chức với acid hai chức, trong đó accohol hai chức hoặc acid hai chức hoặc cả hai có chứa liên kết đôi, không no Nhựa polyester không no có khả năng tạo liên kết ngang với monomer không no Nhựa polyester không no dạng thương phẩm là sản phẩm tổng hợp bằng phản ứng giữa một glycol với một acid hai chức không no mà thông thường

là acid meleic hoặc futaric Nhựa polyester chuyển sang trạng thái không hòa tan trong quá trình trùng hợp với một monomer không no thường là styrene (Bharat Dholakiya, 2012)

1.3.1.2 Tính chất nhựa polyester không no

Do có nhiều nhóm chức trong mạch nên nhựa polyester có sức căng bề mặt lớn

và là chất kết dính thích hợp cho chế tạo vật liệu composite Nó có các tính chất cơ –

lý – hóa cao hơn nhựa nhiệt dẻo Đồng thời nó dễ gia công ở nhiệt độ thường và áp suất thường

Có độ kết tinh thấp nên có khả năng tương tác tốt với các chất phụ gia tốt Hơn nữa nó có gia thành tương đối thấp và đều chỉnh quá trình gia công dễ dàng

Ưu điểm của nhựa polyester là có nhiều loại polyester tùy thuộc vào loại acid hai chức và ancohol hai chức, do đó, có thể chọn loại polyester phù hợp với tính chất vật lý và hóa học mà mình mong muốn.(Suong V Hoa, 2009)

Từ tính đa dạng của vật liệu nền để làm vật liệu composite, người sử dụng có thể chọn các loại nhựa khác nhau tùy mục đích sử dụng Ví dụ: trong trường hợp làm ống nhựa sợi thủy tinh/polyester được dùng để vận chuyển chất lỏng ăn mòn, nơi chất lỏng tiếp xúc trực tiếp với bên trong ống để hạn chế vấn đề ăn mòn đó ta có thể sử dụng loại nhựa có khả năng chống ăn mòn như nhựa isophthalic.(Suong V Hoa, 2009)

Bảng 1-3 Thành phần hóa chất trong nhựa polyester

Ethylene Glycol HO – CH2 – CH2 – OH Hóa chất cơ bản

hơn ethylene glycol

Maleic acid (Cũng như

Maleic anhydride

Orthophthalic Acid

(Ortho)

Cứng rắn, chi phí tương đối thấp

Orthophthalic

Đa số nhựa polyester không no có màu nhạt và thường được pha loãng với styrene Lượng styrene sử dụng có thể lên đến 50% nhằm làm giảm độ nhớt của nhựa

và dễ gia công Ngoài ra styrene còn tham gia vào quá trình tạo liên kết ngang giữa các phân tử trong nhựa mà không có sự tạo thành sản phẩm phụ nào khi đóng rắn

Bảng 1-4: Các đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no

 Những ưu khuyết điểm chính nhựa polyester không no (Bharat Dholakiya, 2012, Nguyễn Khánh Luân, 2011)

Ưu điểm: Có khả năng ép khuôn mà không cần áp suất, khi đã đóng rắn thì sẽ rất cứng và có khả năng kháng hóa chất Nhờ có cấu trúc không gian nên chịu được tải trọng mà không bị giòn Giá thành hợp lý cho người sử dụng

Nhược điểm: Có độ có ngót lớn, khả năng chịu nhiệt không cao, độ bền va đập còn thấp, thời gian lưu trữ ngắn

1.3.1.3 Chất đóng rắn và phụ gia

a/ Một số chất khâu mạch monomer

 Styrene: được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp làm chất khâu mạng monomer vì: nó có giá thành rẻ, dể kiếm, dễ trùng hợp polyester và maleic, tạo ra được sản phẩm tạo được thời tiết tốt, có độ nhớt thấp, nhiệt độ sôi cao Nhưng khi sử dụng styrene thì có một số nhược điểm như: dễ bay hơi, độ hại, tạo nhựa dễ bị biến màu

 Methyl methacrylate (MMA): tạo nhựa có chiết suất thấp hơn, có độ bền thời tiết lớn, ít bị đổi màu hơn Nhưng sự có mặt của MMA làm chậm quá trình đóng rắn, cũng như đóng rắn không hoàn toàn trong nhựa

 Dially phthalate: Có ưu điểm quan trọng là hạn chế styrene bay hơi, khi đóng sẽ tạo được sản phẩm dai hơn với việc chi dùng styrene (vì nó sẽ làm tăng mật

độ liên kết ngang) Nhưng nó khó đóng rắn ở nhiệt độ phòng

 α – methyl styrene: làm giảm sự co rút của nhựa khi đóng rắn, tạo cho nhựa có tính mềm dẻo hơn so với styrene Khả năng đồng trùng hợp với nhựa polyester

là rất chậm

 Vinyltoluene: trái với α – methyl styrene thì vinyltoluene có khả năng đồng trùng hợp tốt hơn với nhựa polyester, cho thời gian đóng rắn ngắn hơn so với styrene

 Ngoài ra còn có các monomer khác như: ethyl acrylate,vinyl acetate, dichlostyrene, vinyl 2-chloethylene, methyl acrylate, diallyfumarat,…

Monomer khâu mạng cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Tham gia hoàn toàn, tạo được cấu trúc mạng đồng nhất

- Tạo được cầu nối ngang với nhựa polyester, đồng thời phải có hệ số tự trùng hợp thấp

- Vận tốc bay hơi đủ nhỏ ở điều kiện gia công

- Phải hòa tan trong polyester tạo ra hỗn hợp dung dịch

- Tùy thuộc vào mục đích và đều gia công, phải chọn monomer thích hợp để quá trình đồng hợp trở nên đơn giản và dễ sử dụng

- Nhiệt độ sôi của monomer phải đủ cao

b/ Chất khơi màu: được dùng để đóng rắn nhựa polyester

Methyl ethyl ketone peroxide (MEKP): là chất khơi màu hoạt động ở nhiệt độ phòng và ở dạng dung dịch 50 – 60% trong dimethyl phthalate

Benzoyl peroxide (BPO) : là chất khơi màu khả bền, dùng để khơi màu cho nhựa polyester không no

Ngoài ra còn các chất khơi mào khác như: Hydro – peroxidecumene, Methylizobuthyl ketone peroxide, Cychlohexanone peroxide (là những chất đóng rắn

ở nhiệt độ trung bình),Tert – buthylperbezoat (nhiệt độ gia công 130 – 150ºC), Ketone peroxide (nhiệt độ gia công 140 – 180ºC),…

c/ Chất xúc tiến

Là những chất đưa vào hệ đóng rắn để xúc tác cho phản ứng gốc tự do của chất khơi màu Nhờ vậy quá trình đóng rắn có thể thực hiện được ở nhiệt độ thường

Có các chất xúc tiến như:

- Xúc tiến kim loại: là các muối naphtenate, tetra acetate của các kim loại như

Co, Pb, Fe,…là chất xúc tiến rất tốt cho hydroperoxide, nhưng ít được dùng để xúc tiến cho peroxide

- Xúc tiến amine bậc 3: là chất chuyên dùng để xúc tiến peroxide gồm có Dimethylaniline, Dimethyl – p – toluene, Diathylaniline,…

d/ Chất ức chế

Là những chất được cho vào nhằm mục đích kết hợp với gốc tự do hoạt động tạo thành gốc kém tự do hoạt động để ngăn chặn phản ứng trùng hợp thương được đưa vào trong quá trình tương hợp hoặc cuối quá trình tổng hợp

Những chất ức thường dùng:

- Polyphenol: hydro quinone, phenatra quinone

- Quinone: naphatha quinone, phenatra quinone

- Amine: pyridine, n – phenyl – naphthylamine

- Nitro thơm: acid pyric

- Các chất vô cơ: sulfur đồng, sulfur sắt, cyanua đồng,…

1.3.1.4 Cơ chế đóng rắn nhựa polyester

Phản ứng đóng rắn là phản ứng dựa trên khả năng trùng hợp của nối đôi acid maleic với các monomer khâu mạch ngang Ở đây dùng styrene để tạo mạng lưới không gian 3 chiều.(2013)

Quá trình đóng rắn xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc tự do với sự có mặt chất khơi mào MEKP và dùng thêm chất xúc tiến Co2+

Cơ chế đóng rắn gồm các giai đoạn sau: (Nguyễn Hữu Niếu, 1990)

a/ Khơi mào: phân hủy các chất khơi mào tạo các gốc tự do hoạt động

Cấu tạo của sản phẩm sau khi đóng rắn như sau:

Hình 1- 8 Cấu tạo sản phẩm nhựa polyester sau khi đóng rắn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn: Loại chất khơi màu và hàm lượng

sử dụng, loại chất xúc tiến và hàm lượng sử dụng, nhiệt độ đều ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đóng rắn và tính chất sản phẩm Ngoài ra còn kể đến ảnh hưởng của chất ức chế, tạp chất và cấu trúc mạch polyester không no

1.3.2 Latex

1.3.2.1 Giới thiệu về latex (Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Latex là mủ cao su ở trạng thái phân tán nằm lơ lửng trong dung dịch chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ Hiện nay ta biết được latex tạo ra trong hệ thống mạch latex độc lặp với hệ thống mạch nhựa thông thường và chỉ biết ít về nguồn gốc sinh lý của nó

Từ những khảo cứu về cây cao su Guayule, J.Bonner đặt giả thiết là cao su thành lập theo kiểu tiến trình sau đây: acid acetic phản ứng với acetone sinh ra acid 𝛽 −methyl crotinic , acid này ngưng tụ theo chuỗi phản ứng khử cho ra isoprene Các khảo sat của Teas về cây cao su Hevea brasiliensis cũng đi tới xác minh chức năng đó của acid acetic

1.3.2.2 Thành phần của latex

Ngoài hydrocacbon cao su ra, latex còn chứa nhiều chất cấu tạo bao giờ cũng

có trong tế bào sống Đó là protein, acid béo, dẫn xuất của acid béo, sterol, glucid, enzyme và muối khoáng,…(Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Hàm lượng những chất cấu tạo nên latex thay đổi theo đều kiện khí hậu, hoạt tính sinh lý và điều kiện sống của cây cao su Các phân tích về latex từ nhiều loại cây cao su khác nhau chỉ đưa ra những con số phỏng đoán về latex: (Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Các dạng cao su trên thị trường đa số đều có chứa nhiều hoặc ít lượng chất cấu tạo latex phụ, hoặc có những chất biến đổi của chúng và chúng có tính chất liên hệ mật thiết với cao su và latex được bảo quản.(Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Về phương diện kỹ thuật, có thể nói trừ cao su ra ta không thể biết hết tường tận

về cấu tao của latex, ta chỉ biết thành phần của latex là như thế nào và những thay đổi của chúng có ảnh hưởng đến tính chất cấu tạo gì của cao su và latex dùng trong công nghiệp chế biến sản phẩm cao su.(Nguyễn Hữu Trí, 2014)

1.3.2.3 Tính chất Latex

 Lý tính: latex gồm nhiều chất tạo thành nên ta không thể xác định chính xác tính chất của nó mà chỉ phỏng đoán qua khảo nhiều loại latex khác nhau.(Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Bảng 1-6 Tính chất latex

Độ nhớt Latex tươi có 35% cao su có độ nhớt: 12 – 15 cp

Latex đậm đặc hóa: 40cp – 120cp ((độ nhớt của nước là 1cp) Sức căng bề mặt Khoảng 38 – 40 dynes/cm2

Tính dẫn điện Độ dẫn điện của latex biến đổi nghịch theo hàm lượng cao su

 Tính chất sinh hóa (Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Latex để ngoài trời trong vài giờ nó sẽ bị đông đặc tự nhiên, đó là do enzyme

có sẵn trong latex trước khi chảy tiết khỏi cây, ta thường gọi là enzyme coagulase

Ngoài enzyme trong latex người ta còn tìm thấy rất nhiều loại vi khuẩn (ít nhất

27 loại), nó tác dụng vào glucid, loại thì tác dụng gây hư thối protein Ở nơi có không khí trời, thì vi khuẩn sẽ tác dụng vào protein và tạo ra một chất phân tiết mau vàng trên mặt latex

Để chống lại tác dụng đông đặc hóa latex của vi khuẩn và enzyme người ta cho thêm vào latex chất sát khuẩn

1.3.2.3 Lưu hóa latex (Nguyễn Hữu Trí, 2014)

Lưu hóa là quá trình quan trọng nhất của cao su sống

Định nghĩa lưu hóa cao su: lưu hóa là sự biến đổi của cao su ,theo xu hướng làm duy trì tính đàn hồi và vừa làm giảm tính dẻo của nó

Chất lưu hóa cao su: Lưu huỳnh là chất lưu hóa phổ biến nhưng không phải là chất duy nhất để lưu hóa cao su Ngoài lưu huỳnh ra còn có các chất lưu hóa khác như: selenium, disulsur tetraalcolthiuram, quinone imine, peroxide benzyol,…

Lưu hóa bằng lưu huỳnh là trường hợp đơn giản, chỉ cần trộn vào cao su sống một lượng lưu huỳnh nào đó Người ta đánh giá chỉ cần lượng lưu huỳnh hóa hợp 0,15% so với lượng cao su là đủ xác định có sự lưu hóa Tùy vào hàm lượng lưu huỳnh cho vào mà cao su có những tính chất khác nhau Ngoài ra khi lưu hóa lưu huỳnh người

ta còn cho thêm một số phụ gia khác nhằm tăng khả năng lưu hóa cao su như chất xúc tiến,…

1.3.3 Nhựa thông

1.3.3.1 Thành phần và công thức cấu tạo của nhựa thông

Nhựa thông là hỗn hợp phức tạp các

chất tạo ra từ quá trình tổng hợp nhựa trong tự

nhiên của gỗ mềm Hàm lượng nhựa từ 0.5 ÷

3% lượng gỗ khô tuyệt đối Thành phần cấu

tạo phức tạp biến đổi theo nguồn gốc và quá

trình chế biến.(Hóa học ngày nay, 2010)

Thành phần hóa học trong nhựa thông

gồm: 87 – 90% là hỗn hợp acid diterpene (hay

được gọi là acid nhựa), 10% là các chất trung

tính và 3 – 5% là các acid béo Công thức của nhựa thông có dạng C19H29COOH (Hóa học ngày nay, 2010)

Công thức cấu tạo: Acid diterpene là đồng phân của acid abietic (có 7 đồng phân) và d-Pimaric (có 3 đồng phân) Các đồng phân này được phân bố thành cặp liên kết trong cấu trúc vòng tạo nên.(Hóa học ngày nay, 2010)

Hình 1- 9 Nhựa thông