Bài tiểu luận vật liệu composite

Hình 1.1 Vật liệu Composite Vật liệu Composite được cấu tạo từ hai thành phần chính : + Vật liệu nền hay còn gọi là phần nền có chức năng đảm bảo các thànhphần cốt bên trong vật liệu Co

BÀI TIỂU LUẬN

VẬT LIỆU COMPOSITE

Môn : Vật liệu học

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE 2

1.1 Giới thiệu về vật liệu Composite 2

1.2 Cấu tạo của vật liệu Composite 3

1.2.1 Vật liệu nền (phần nền) 3

1.2.2 Một số chất nền thường gặp trong vật liệu Composite 4

1.2.3 Thành phần cốt 9

1.2.4 Chất pha loãng 13

1.2.5 Chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác 13

1.2.6 Xúc tác – Xúc tiến 14

1.3 Cơ chế của vật liệu gia cường 14

1.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu Composite 15

1.4.1 Sự định hướng của sợi 15

1.4.2 Tương tác giữa nền và sợi 15

1.4.3 Lượng sợi có trong vật liệu 16

1.4.4 Tỉ lệ chất đóng rắn, thời gian, nhiệt độ, loại chất đóng rắn 16

1.4.5 Kỹ thuật gia công 16

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU COMPOSITE CỐT SỢI THỦY TINH 17

2.1.Khái quát về vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh 17

2.1.1 Cấu trúc của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh 17

2.1.2 Vai trò của thành phần 17

2.1.3 Phân loại vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh 17

2.2.Vật liệu Composite nhựa Epoxy gia cường bằng cốt sợi thủy tinh 19

2.2.1 Tổng quan 19

2.2.2 Nguyên liệu 20

2.3 Tính năng của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh 23

2.3.1 Tính năng đặc trưng 23

2.3.2 Ưu điểm và nhược điểm 23

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU COMPOSITE CỐT

SỢI THỦY TINH 25

3.1 Phương pháp handlayup (lăn ép bằng tay) 25

3.2 Phương pháp lăn ép phun 26

3.3 Phương pháp đúc kéo 26

3.4 Phương pháp quấn sợi 27

3.5 Phương pháp đúc chân không 28

3.6 Phương pháp túi chân không 29

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE CỐT SỢI THỦY TINH 31

4.1 Trong ngành y tế 31

4.2 Trong lĩnh vực công nghiệp 31

4.3 Trong ngành công nghiệp đóng tàu 31

4.4 Trong ngành chế tạo ô tô 31

4.5 Trong lĩnh vực hàng không 32

4.6 Trong trang trí nội thất 32

4.7 Trong ngành xây dựng: 32

4.8 Một số hình ảnh của vật liệu Composite 32

KẾT LUẬN 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

DANH MỤC BẢNG, HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Vật liệu Composite

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc Vật liệu Composite

Hình 1.3 Công thức nhựa UPE (Unsaturated Polyester)

Hình 1.4 Một số tính chất của nhựa UPE (Unsaturated Polyester)

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của nhựa Epoxy

Hình 1.6 Một số đặc tính cơ bản của nhựa Epoxy

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ phủ Cu lên graphit trong dung dịch đồng sunfat

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ chế tạo sọi thủy tinh một giai đoạn

Hình 2.4 Một số chất liên kết thông dụng dùng trong Epoxy và sợi thủy tinhHình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương pháp Handlayup

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ phương pháp lăn ép phun

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ phương pháp đúc kéo

Hình 3.4 Sơ đò công nghệ phương pháp quấn sợi

Hình 3.5 Thiết bị và vật liệu trong công nghệ đúc chân không

Hình 3.6 Sơ đồ công nghệ phương pháp đúc chân không

Hình 3.7 Sơ đồ công nghệ phương pháp tứi chân không

Hình 4.1 Ống Composite và bàn hình chữ nhật để ngoài hiên

Hình 4.2 Bồn và bể chứa làm bằng vật liệu Composite nhựa Epoxy cốt sợi thủytinh (GRE)

Hình 4.3 Sản phẩm giả làm từ vật liệu Composite

Hình 4.4 Thang cáp và ống dây dẫn

Hình 4.5 Vỏ xe, tàu làm bằng vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh

LỜI MỞ ĐẦU

Những vật liệu composite đơn giản đã có từ rất xa xưa Khoảng 5000 nămtrướccông nguyêncon người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất để làmgạch tạo thành những công trình kiến trúc vĩ đại Và điền hình về vật liệuComposite lúc bấy giờ chính là hợp chất được dùng để ướp xác của ngườiAiCập

Vật liệu Composite xuất hiện lần đầu tiên tiên trên Trái Đất cũng chính dothiên nhiên đã tạo ra cấu trúc Composite, đó là thân cây gỗ cấu trúc của nó gồmnhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng licnin 1 Kết quả của sự liên kếthài hoà này làm thân cây vừa bền và dẻo đây là một cấu trúc vật liệu Composite

do tạo hóa tạo ra rất lý tưởng

Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấymậttrộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xâydựng Và ở Việt Nam, từ ngày xưa người xưa đã truyền lại cho nhau cách làmnhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để làm vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệucứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông

Mặc dù vật liệu Composite là vật liệu đã có mặt từ rất lâu, nhưng ngành khoahọc về vật liệu Composite chỉ mới hình thành gần đây gắn với sự xuất hiện trongcông nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950 Từ đó đến nay, khoa họccông nghệ vật liệu Composite ngày càng phát triển trên toàn thế giới và có khithuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu Composite"

Trong vật liệu Composite có rất nhiều loại khác nhau được áp dụng trongtừng loại lĩnh vực khác ở đây nhóm chỉ tìm hiểu về vật liệu Composite cốt sợithủy tinh (FRP)2 được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Trong tiểu luậnnày sẽ đề cập một cách tổng quan nhất về vật liệu Composite cốt sợi thủy tinhnhư: Nguyên liệu chế tạo, các phương pháp gia công, ứng dụng…

1 (A lignin) hợp chất cao phân tử hữu cơ có trong gỗ Cấu tạo của linic rất phức tạp, có nhiều nhóm chức khác nhau như nhóm OH, OCH 3 , và số lượng các nhóm chức trong phân tử phụ thuộc vào chủng loại thực vật.

2 Tên viết tắt của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh (Fibeglass Reinfored Plastic)

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE

1.1 Giới thiệu về vật liệu Composite

Vật liệu Composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệukhác nhau nhằm mục đích tạo ra một vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn hẳncác vật liệu ban đầu tạo ra nó

Hình 1.1 Vật liệu Composite

Vật liệu Composite được cấu tạo từ hai thành phần chính :

+ Vật liệu nền ( hay còn gọi là phần nền) có chức năng đảm bảo các thànhphần cốt bên trong vật liệu Composite được liên kết với nhau, nhằm tạo ra tínhnguyên khối và thống nhất cho vật liệu Composite

+ Vật liệu gia cường ( hay còn gọi là phần cốt) nhằm đảm bảo cho vật liệuComposite có được các đặc tính cơ học cần thiết

+ Ngoài ra còn có chất đóng rắn (đối với nhựa nhiệt rắn), chất độn và một sốphụ gia cần thiết.

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc Vật liệu Composite

Thành phần trong vật liệu Composite có thể là:

+ Phần nền có thể là các loại Polymer (chiếm 90%) như PolyEtilen (PE),PolyVinylAxetat (PVA), PolyPropilen (PP), PolyVinylClorua (PVC), Epoxy,cao su,… Ngoài ra còn có thể là vật liệu Ceramic (Xi măng, thủy tinh,…), kimloại ( Sắt, thép, đồng,…)

+ Phần cốt về cơ bản nó có hai loại cốt là: cốt sợi (thủy tinh, cellolose3,cacbon, aramid,…), cốt hạt (kim loại, đất sét, bột gỗ, bột đá,…) hoặc các hìnhdạng đặc biệt khác

1.2 Cấu tạo của vật liệu Composite

Vật liệu nền phải đáp ứng được yêu cầu khai thác và công nghệ

3 Xen-lu-lô (bắt nguồn từ tiếng Pháp: cellulose) còn gọi là xenlulôzơ, xenlulôza, là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích β-D- Glucose , có công thức cấu tạo là (C 6 H 10 O 5 )n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000,

là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật

Là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sangđộn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu Có thể tạo thành từ một chất hoặc hỗnhợp nhiều chất được trộn lẫn một cách đồng nhất tạo thể liên tục.

1.2.2 Một số chất nền thường gặp trong vật liệu Composite

Một số loại nhựa nhiệt rắn thông thường:

a Nhựa Polyester

Hình 1.3 Công thức nhựa UPE (Unsaturated Polyester)

Nhựa polyester được sử dụng rộng rãi trong công nghệ vật liệu Composite,Polyester loại này thường là loại không no, đây là nhựa nhiệt rắn, có khả năngđóng rắn ở dạng lỏng hoặc ở dạng rắn nếu có điều kiện thích hợp

4 Nhựa Polystyren

5 Nhựa Acrylonitrin butadien styren

6 Polyurethane có khả năng chống mài mòn và sức bền nứt tốt hơn so với cao su, đồng thời có khả năng chịu tải cao hơn Khi

so sánh với nhựa, Polyurethane có độ bền va đập tốt hơn, đặc tính chịu mòn và đàn hồi rất tốt.

7 Nhựa urê-formaldehyde là một loại nhựa nhiệt được làm bằng Urê và formaldehyde được tạo ra bởi phản ứng trùng hợp ngưng tụ giữa Urê và formaldehyde Nó có độ tinh khiết cao và lưu trữ được rất lâu.

Polyester có nhiều loại, đi từ các acid, glycol hay monomer khác nhau, mỗiloại có những tính chất riêng biệt đặc trưng khác nhau

Để tạo nên nó phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:

+ Thành phần nguyên liệu (loại và tỷ lệ các chất sử dụng)

Hình 1.4 Một số tính chất của nhựa UPE (Unsaturated Polyester)

Có hai loại polyester chính thường sử dụng trong công nghệ vật liệu này là :

1 Nhựa orthophthalic cho giá trị kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi

2 Nhựa isophthalic lại có khả năng kháng nước tuyệt vời nên được xem làvật liệu quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng hải

Đa số nhựa Polyester có màu nhạt, thường được pha loãng trong styrene.Lượng styrene có thể lên đến 50% để làm giảm độ nhớt của nhựa, dễ dàng choquá trình gia công Ngoài ra, styrene còn làm nhiệm vụ đóng rắn tạo liên kếtngang giữa các phân tử mà không có sự tạo thành sản phẩm phụ Polyester còn

có khả năng ép khuôn mà không cần áp suất

Nhựa Polyester có thời gian tồn trữ ngắn là do hiện tượng tự đóng rắn của nósau một thời gian Thông thường, người ta thêm vào một lượng nhỏ chất ức chếtrong quá trình tổng hợp nên nhựa polyester để ngăn ngừa hiện tượng này.

Nhà sản xuất có thể cung cấp nhựa ở dạng tự nhiên hay có dùng một số phụgia Nhựa có thể được sản xuất chỉ cần cho xúc tác vào là sử dụng được nhưngcần phải có thời gian để Polyester tự đóng rắn

Do tốc độ trùng hợp quá chậm cho mục đích sử dụng, vì vậy cần dùng chấtxúc tác và chất xúc tiến để đạt độ trùng hợp của nhựa trong một khoảng thờigian nào đó Khi đã đóng rắn, nhựa Polyester rất cứng và có khả năng kháng cácloại hóa chất Quá trình đóng rắn hay tạo kết ngang được gọi là quá trìnhPolymer hóa Đây là phản ứng hóa học chỉ có một chiều Cấu trúc không giannày cho phép nhựa chịu tải được mà không bị giòn

Nhựa và các phụ gia phải được phân tán đều trước khi cho xúc tác vào Phảikhuấy đều và cẩn thận để loại bỏ bọt khí trong nhựa nếu không loại bỏ bọt khí

có thể ảnh hưởng đến quá trình gia công Điều này rất quan trọng do bọt khí còntrong nhựa sẽ ảnh hưởng tính chất cơ lý, làm cấu trúc sản phẩm bị yếu Cần phảichú ý rằng việc dùng xúc tác và xúc tiến với hàm lượng vừa đủ sẽ cho vật liệunhững tính chất tốt nhất

Nếu quá nhiều xúc tác sẽ làm quá trình gel hoá xảy ra nhanh hơn, ngược lại,nếu ít xúc tác quá trình đóng rắn sẽ bị chậm lại

b Nhựa Vinylester

Nó có cấu trúc tương tự như nhựa Polyester, nhưng điểm khác biệt chủ yếu của nó với polyester là vị trí phản ứng, thường là ở cuối mạch phân tử do vinyl ester chỉ có kết đôi C = C ở hai đầu mạch.

Toàn bộ chiều dài mạch phân tử đều sẵn chịu tải, nghĩa là vinylester dài và đàn hồi hơn polyester Vinylester có ít nhóm Ester hơn nhựa Polyester và nhóm Ester rất dễ bị thủy phân, tức là vinylester kháng nước tốt hơn các loại nhựa Polyester khác.

Ứng dụng: làm ống dẫn và bồn chứa hóa chất.

c Nhựa Epoxy

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của nhựa Epoxy

Nhựa Epoxy được tạo thành từ những mạch phân tử dài, có cấu trúc tương tựvinyl Ester, với nhóm Epoxy phản ứng ở vị trí cuối mạch

Nhựa Epoxy là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay Nó có tính năng cơ lý cao, kháng môi trường hơn hẳn các loại nhựa khác, là loại nhựa được

sử dụng nhiều nhất trong các chi tiết máy bay và sử dụng phổ biến nhất hiện nay.Với tính chất kết dính và khả năng kháng nước tuyệt vời của mình, Epoxy rất

lý tưởng để sử dụng trong ngành đóng tàu, lớp lót chính cho tàu chất lượng caohoặc là lớp phủ bên ngoài vỏ tàu hay thay cho nhựa Polyester dễ bị thủy phânbởi nước và gel coat8

Tính chất nổi bật của nhựa Epoxy:

Khả năng kháng nước của Epoxy rất tốt do nó không có nhóm Ester Do đóChịu ứng suất cơ và nhiệt tốt, dai và kháng nhiệt tốt hơn mạch thẳng do có haivòng thơm ở vị trí trung tâm Cả nhựa Epoxy lỏng và tác nhân đóng rắn đều có

độ nhớt thấp thuận lợi cho quá trình gia công

Epoxy đóng rắn dễ dàng và nhanh chóng ở nhiệt độ phòng từ 5 – 150oC, tuỳcách lựa chọn chất đóng rắn, nhựa Epoxy cơ tính cao, độ bám dính cao vớinhiều loại cốt, có thể khai thác sử dụng đến 150 – 200oC

Độ co ngót thấp trong khi đóng rắn Lực kết dính, tính chất cơ lý của nó đượctăng cường bởi tính cách điện và khả năng kháng hóa chất

8 Gelcoat là dạng chất lỏng đông cứng để tạo thành 1 lớp bề mặt dày phía trên lớp sợi thủy tinh composite, nhằm bảo vệ và giúp bề mặt láng và sáng đẹp hơn Công dụng của gelcoat là bao bọc lớp ngoài cùng của sản phẩm, giúp làm khuôn, trang trí cho bề mặt thêm đẹp, sáng bóng hơn.

Hình 1.6 Một số đặc tính cơ bản của nhựa Epoxy

Ứng dụng của Epoxy rất đa dạng, nó được sử dụng rất đa dạng trong nhiềulĩnh vực thực tế như:

Xây dựng: Sản xuất sơn nước Epoxy, keo dán xử lý mối nối, hỗn hợp xử lý bềmặt, hỗn hợp đổ, sealant, bột trét, sơn…

Công nghiệp sản xuất các chi tiết công nghệ cao, trong sản xuất máy bay, tàungầm, vệ tinh

Các tiêu chí đánh giá đặc điểm chất độn:

Tính gia cường cơ học, tính kháng hóa chất, môi trường, nhiệt độ

Phân tán vào nhựa tốt, truyền nhiệt, giải nhiệt tốt, thuận lợi cho việc gia công

1.2.3.1 Độn dạng sợi

Sợi có tính năng cơ lý hóa cao hơn độn dạng hạt, tuy nhiên, sợi có giá thànhcao hơn, thường dùng để chế tạo các loại vật liệu cao cấp như: sợi thủy tinh, sợicacbon9, sợi Bor10, sợi cacbua silic11,…

Vật liệu Composite có pha nền là nhựa tổng hợp, nhựa nhiệt rắn cốt thường làsợi thuỷ tinh, sợi cacbon, sợi bor Các vật liệu composite nền kim loại sử dụngcốt là sợi thép, vonfram,

10 S ợi Bor hay Bore (ký hiệu hóa học là B), là một dạng sợi gốm thu được nhờ phương pháp kết tủa Sản phẩm thương mại của loại sợi này có thể ở các dạng: dây sợi dài gồm nhiều sợi nhỏ song song, băng đã tẩm thấm dùng để quấn ống, vải đồng phương

11 Sợi Cacbua Silic (công thức hóa học là: SiC) cũng là một loại sợi gốm thu được nhờ kết tủa.

Sợi thuỷ tinh có 2 dạng: sợi dài (dạng chỉ) và sợi ngắn, có dạng hình trụ tròn.Nhiệt độ làm việc ở độ cao nhất định của vật liệu Composite sử dụng cốt sợithuỷ tinh từ 500 – 700oC

b Chế tạo

Được chế tạo từ quá trình nhiệt phân một chất hữư cơ thích hợp để phân hóathành Polyme và Cacbon, bằng nung nóng rất lâu hàng tuần để pha khí khuyếchtán ra khỏi vật liệu Sau khi xử lý như vậy thể tích khối giảm 50% và tinh thểnhỏ mịn, độ bền cao đạt 70 - 200 Mpa

c Đặc điểm

Trọng lượng nhẹ, chịu nhiệt cao, ổn định với các tác động hóa sinh, có độ bền

cơ lý tính cao, độ dẫn nhiệt thấp và giá thành thấp

Gồm 2 loại sợi phổ biến: Sợi hữu cơ Aramid 12và sợi Polyetylen (PE)

Nhiệt độ làm việc của vật liệu Composite sợi hữu cơ thường dưới 200oC

Mpa, nhiệt độ làm việc của vật liệu Composite sử dụng sợi Cacbon lên đến

Vật liệu Composite cốt sợi Cacbon được dùng để sản xuất các tấm chịu lực

cản máy bay, thân vỏ ôtô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thân vỏ các động cơ tên

lửa, cánh tua bin, khuôn dập…chi tiết đòi hỏi có độ bền cao và siêu bền khi chịunhiệt

1.2.3.6 Sợi bor

a Cấu tạo

Sợi Bor (B) cho phép tăng độ bền, tăng mođun đàn hồi của vật liệu, nhiệt độ

trong khoảng làm việc nhỏ hơn 500oC

b Đặc điểm

Sợi bor dùng sản xuất vật liệu Composite trên nền vật liệu nhôm hoặcpolymer, làm giảm độ dẫn nhiệt, dẫn điện của vật liệu, có độ bền cao hơn hẳnsợi cacbon từ 300 - 3500 Mpa, nhưng nhiệt độ làm việc thấp và giá thành rấtcao

c Ứng dụng

Vật liệu Composite này được ứng dụng trong sản xuất các chi tiết cho hàngkhông, kỹ thuật tên lửa và vũ trụ, đòi hỏi chỉ tiêu về độ bền và độ cứng cao Sửdụng để chế tạo các khung, tấm, cũng như các chi tiết khác của vật thể bay

1.2.4 Chất pha loãng

Đồng trùng hợp tốt với Polyester, không trùng hợp riêng rẽ tạo sản phẩmkhông đồng nhất, làm ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm, hoặc còn sót lạicác monomer làm sản phẩm mềm dẻo, kém bền

Monomer phải tạo hỗn hợp đồng nhất với Polyester, tốt nhất là dung môi choPolyester Lúc đó nó hòa tan hoàn toàn vào giữa các mạch phân tử Polyester, tạothuận lợi cho phản ứng đóng rắn và tạo độ nhớt thuận lợi cho quá trình gia công.Nhiệt độ sôi cao, khó bay hơi trong quá trình gia công và bảo quản.

Nhiệt phản ứng đồng trung hợp thấp, sản phẩm đồng trùng hợp ít co rút, ítđộc

Để đóng rắn Polyester, người ta dùng các monomer : styrene, metyl metaacrylat (MMA), vinyl, triallil xianuarat,…

Trong đó Styrene được sử dụng nhiều do có những tính chất ưu việt:

Có độ nhớt thấp, khả năng tự bốc cháy thấp, đóng rắn nhựa nhanh

Trùng hợp tốt với Polyester, khả năng đồng trùng hợp cao, tự trùng hợp thấp.Sản phẩm chịu thời tiết tốt, cơ lý tính cao, cách điện tốt

Có tác dụng tăng khả năng thấm ướt sợi giúp sử dụng độn nhiều hơn Lượng

sử dụng: 0.5 - 1.5% so với độn Cùng với chất tăng độ phân tán và chất thoáthơi

1.2.6 Xúc tác – Xúc tiến

a Xúc tác:

Chỉ được cho vào nhựa trước khi gia công Vai trò của chúng tạo gốc tự dokích động cho quá trình xúc tác phản ứng đồng trùng hợp Tác nhân kích thích

cho sự tạo thành gốc tự do có thể là chất xúc tiến, bức xạ ánh sáng, tia tử ngoại,nhiệt độ

Chất xúc tác gồm các loại: Xúc tác Peroxide, xúc tác azo và diazo

1.3 Cơ chế của vật liệu gia cường

Dưới tác dụng của ngoại lực, vật liệu gia cường có cơ tính cao hơn rất nhiều

so với nền, bởi vậy năng lượng do ngoại lực tác động sẽ chuyển sang chất giacường

Vật liệu gia cường dạng sợi chịu 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 chiềudài, do đó tại mỗi điểm sẽ chịu ứng suất nhỏ hơn so với vật liệu gia cường dạnghạt dưới tác dụng của ngoại lực như nhau

Khả năng truyền năng lượng do ngoại lực tác động từ vật liệu nền lên vật liệugia cường phụ thuộc vào vật liệu nền, vật liệu gia cường, kết dính tại bề mặt tiếpxúc của vật liệu nền và vật liệu gia cường

Hình 1.9 Lý thuyết kết dính tại bề mặt tiếp xúc vật liệu gia cường/ vật liệu nền.

1.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu Composite

1.4.1 Sự định hướng của sợi

Sự định hướng của sợi có ảnh hưởng rất lớn tới tính chất của vật liệuComposite Thông thường khi chế tạo vật liệu Composite người ta sẽ bố trí cáclớp gia cường có góc lệch với nhau nhằm đạt tính chất cao nhất có thể về mọihướng

1.4.2 Tương tác giữa nền và sợi

Mức độ tương hợp: sợi và nền càng có độ tương hợp cao thì tính chất của vậtliệu càng cao, do nó sẽ hạn chế được sự phát triển, hình thành các vết nứt dẫn tới

sự tách lớp, gãy sợi, hay phát hủy nền và kết quả là vật liệu sẽ bị phá hủy

Độ thấm ướt: độ thấm ướt của nền lên sợi càng cao thì tương tác giữa nền vàsợi càng lớn, hạn chế được sự tồn tại các rỗ khí, khoảng trống trong vật liệu vàdẫn tới vật liệu càng bền

Diện tích tiếp xúc: sợi có tiết diện càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nền vàsợi càng lớn, từ đó tính chất của sợi càng được nâng cao Tuy nhiên, tiết diện sợinhỏ quá gây khó khăn cho quá trình thấm ướt sợi.

1.4.3 Lượng sợi có trong vật liệu

Khi chế tạo người ta sẽ cố gắng nâng cao tỉ lệ sợi trong vật liệu, tỉ lệ sợi càngcao thì cơ tính của vật liệu càng tăng

Tuy nhiên lượng sợi phải hợp lí để cho nhựa nền có thể thấm ướt đều lên sợi,tránh tình trạng nhựa không đủ, mất kết dính, tồn tại khuyết tật

1.4.4 Tỉ lệ chất đóng rắn, thời gian, nhiệt độ, loại chất đóng rắn

Chất đóng rắn tham gia trực tiếp vào cấu trúc, thành phần của nhựa nền, nókhông chỉ có nhiệm vụ là tạo mạng không gian ba chiều đơn thuần mà nó còngiúp biến tính nhựa nền

Việc lựa chọn chất đóng rắn là rất quan trọng trong chế tạo vật liệuComposite Các chất đóng rắn khác nhau, có yêu cầu về nhiệt độ, thời gian đóngrắn khác nha và tùy vào yêu cầu kĩ thuật của vật liệu mà ta có sự lựa chọn chấtđóng rắn, nhiệt độ, thời gian đóng rắn cho phù hợp

1.4.5 Kỹ thuật gia công

Kỹ thuật gia công có ảnh hưởng cực kì quan trọng tới tính chất của sản phẩm,trong nhiều trường hợp đó còn được coi như là một bí quyết công nghệ tạo nên

sự khác biệt rất lớn về tính chất của sản phẩm

Trong gia công cố gắng phải đảm bảo một số yếu tố sau đây:

1 Hạn chế tối đã sự hiện diện của bọt khí trong lòng vật liệu

2 Đảm bảo sự đồng đều của nhựa

3 Đảm bảo sự sắp xếp bố trí sợi đúng theo thiết kế

4 Đảm bảo môi trường gia công phù hợp