Bài giảng Kỹ thuật hóa học hữu cơ

ng máy bay AV-8B Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Compozit sợi lanh/nhựa polypropylen thay thế compozit sợi thủy tinh trong một số bộ phận phần thận của xe hơi (Mercedes Benz A -Class) Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Compozit sợi tự nhiên dùng làm nhà lắp ghép Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Compozit sợi cói dùng làm giá, tủ Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Vật liệu xây dựng từ compozit sợi tự nhiên Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Tàu đỏnh cỏ trờn cở sở compozit sợi thuỷ tinh và nhựa epoxy Guồng trong thiết bị xử lý nước thải trờn cơ sở compozit sợi thuỷ tinh và nhựa epoxy (Owens-Corning Fiberglas Corp.) Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Các bộ phận làm bằng compozit sợi Kevlar/nhựa epoxy trong xe chạy trên tuyết Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Lắp đặt ống lớn từ compozit sợi thuỷ tinh ở dưới nước Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Mỏi chốo của thuyền đua từ compozit Kevlar/epoxy Bảo quản một số vị tri ăn mòn của ống dẫn bằng compozit thuỷ tinh/epoxy Ứng dụng của vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.1. Giới thiệu chung 2.1.1. Thành phần Nhựa nền Nhiệt dẻo Nhiệt rắn Sợi polyme Sợi cacbon Kim loại PP Aramic Sợi tự nhiên ... TT E TT S TT C ... Al Ti ... EP UPE PF UF ... PP PE PET PVAx ... VL gia c−ờng Sợi T.tinh Polyme compozit Ceramic -Modul cao -Modul thấp CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU THÀNH PHẦN CỦA POLYME COMPOZIT Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Tính chất cơ học tốt (chịu tải trọng) -Tính chất thấm −ớt, kết dính tốt (truyền hiệu quả tải trọng) -Bền dẻo dai tốt (chống lại sự phát triển vết nứt) -Bền d−ới tác dụng phá huỷ của môi tr−ờng (n−ớc, các tác nhân từ môi tr−ờng, đặc biệt môi tr−ờng n−ớc biển) 2.1.2. Yêu cầu đối với VL nền Vật liệu nền Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Polyme Nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt dẻo Cao su Kết tinh Vô định hình Vật liệu nền Polymer = poly (nhiều) + mer (phần, đơn vị) VD: -CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl- (PVC) Viết tắt: -CH2-CHCl - Polyme là nh−ng hợp chất mà phân tử của chúng gồm nh−ng nhóm nguyên tử đ−ợc nối với nhau bằng liên kết hoá học và lặp di lặp lại nhiều lần tạo thành nh−ng mạch dài và có khối l−ợng phân tử lớn n Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -mạng l−ới, mật độ nối ngang dày đặc, từ 10 đến 1000 lần cao hơn trong cao su -mạch thẳng, giữa các mạch có rất ít liên kết ngang Cấu trúc: -mạch thẳng hoặc nhánh EP, UPE, PF, UF,…-cao su thiên nhiên, cao su tổng hợp: BR, ABR,… PP, PE, PVC,… -Không có khả năng nóng chảy -Không có khả năng hoà tan -Không có khả năng nóng chảy -Không có khả năng hoà tan -Có khả năng tr−ơng -Có khả năng nóng chảy nhiều lần -Có khả năng hoà tan nhiều lần Nhựa nhiệt rắnCao suNhựa nhiệt dẻo Một vài điểm khác biệt giữa nhựa nhiệt dẻo, nhiệt rắn và cao su Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.1.3 Các yếu tố ảnh h−ởng đến tính chất vật liệu nền -Bản chất hoá học, sự phân bố các nhóm chức, độ phân cực,… -Phân tử l−ợng, độ phân nhánh, độ đa phân tán -Trạng thái pha: tinh thể hay vô định hình -Điều kiện đóng rắn (nhựa nhiệt rắn): +Loại chất đóng rắn + Nhiệt độ + Thời gian +... Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Trạng thái rắn tr−ớc gia công (do khối l−ợng phân tử cao) -Gia công ở nhiệt độ chảy mềm (ở trạng thái nóng chảy với độ nhớt cao) để tạo hình dạng và sản phẩm đ−ợc hoá rắn nhờ làm nguội -Các sản phẩm đúc có thể đ−ợc gia công thay đổi hình dạng đó là −u điểm → hiệu quả kinh tế -Chi phi đầu t− thiết bị gia công t−ơng đối cao hơn, tuy nhiên giá thành sản phẩm thấp hơn do thời gian gia công ngắn hơn nhựa nhiệt rắn - Tr−ớc gia công, nhựa thường ở trạng thái lỏng -Trong quá trình gia công → trạng thái rắn, với cấu trúc mạng l−ới không gian 3 chiều nhờ các phản ứng hoá học - Thời gian gia công dài hơn nhựa nhiệt dẻo. Gia công nhựa nhiệt dẻoGia công nhựa nhiệt rắn Vật liệu nền 2.1.4 Đặc điểm gia công của nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.2. Nhựa nhiệt rắn 2.2.1 Nhựa polyester không no (UPE) -Là loại nhựa phổ biến nhất, đặc biệt trong công nghiệp hàng hải (thân tàu, cánh buồm...) -Đ−ợc tổng hợp từ các polyacid và polyol khác nhau → tính chất thay đổi khá rộng -Polyacid, polyol hoặc cả hai có chứa nối đôi -Là chất lỏng nhớt, màu sáng, ở dạng dung dich nhựa UPE trong monome (th−ờng là Styren) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Nhựa có thời gian bảo quản giới hạn (gel hoá qua thời gian bảo quản lâu dài) → th−ờng phải dùng chất ức chế -Nhựa tr−ớc khi gia công phải thêm chất xúc tác, xúc tiến và các phụ gia thích hợp -Chất xúc tiến ít ảnh h−ởng đến nhựa trong tr−ờng hợp không có mặt chất xúc tác→ cho vào ngay sau khi nhựa mới đ−ợc sản xuất -Chất xúc tác cho vào nhựa ngay tr−ớc khi sử dụng (gia công compozit) để khơi mào phản ứng khâu mạch Đóng rắn nhựa UPE Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Đóng rắn + styren -L−ợng chất xúc tác và xúc tiến☛ đo l−ờng chính xác - Xúc tác thêm vào → thay đổi màu của nhựa UPE đóng rắn Đóng rắn nhựa UPE -Quá nhiều xúc tác → thời gian gel hoá quá nhanh -Quá ít chất xúc tác → quá trính đóng rắn không hoàn toàn -Trong quá trình đóng rắn, co ngót nhiều (4-8%) gây biến dạng, tạo những tiềm năng gây hư hỏng trong vật liệu Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Cho vào tr−ớc khi cho chất xúc tác và phải khuấy trộn đều → tránh hình thành bọt khí→ ảnh h−ởng đến sản phẩm cuối cùng. -Mục đích sử dụng độn nhằm: -Giảm giá thành -Tạo dễ dàng cho quá trình gia công -Tác động đến một vài tính chất của sản phẩm -Độn có thể đ−ợc thêm vào đến 50% so với l−ợng nhựa và sẽ ánh h−ởng đến độ bền uốn, kéo của sản phẩm -Trong một số tr−ờng hợp độn thêm vào còn tăng khả năng chống cháy, chảy,... của sản phẩm Phụ gia, độn dùng trong gia công compozit nhựa UPE Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Tính chất chung của nhựa UPE -Cơ lý tính cao -Dễ gia công ở điều kiện th−ờng -Giá thành thấp
Th−ờng dùng nhựa UPE trong dung môI styren do: -Styren làm giảm độ nhớt, dễ đIều chỉnh độ nhớt thích hợp cho quá trình gia công -Styren là tác nhân khâu mạch nhựa UPE không tạo ra sản phẩm phụ -Đóng rắn ở nhiệt độ th−ờng, áp suất th−ờng nên gọi là nhựa áp suất thấp -Dễ dàng đIều chỉnh quá trình đóng rắn -Giá thành thấp -Tính thấm −ớt VL gia c−ờng, độn cao Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -là loại nhựa đ−ợc xem là có tính năng cao nhất -Gồm 2 thành phần: nhựa lỏng và chất đóng rắn (hoặc chất xúc tác), nhiệt độ đóng rắn từ 5oC đến 150oC tuỳ thuộc chất đóng rắn, xúc tác. -Nhựa lỏng không màu → nâu, ở nhiệt độ th−ờng có thể tồn tại nhiều năm trong bình chứa khô mà không phản ứng với nhau -Độ bền kết dính cao -Bền cơ học (cứng, dẻo dai), nhiệt tốt. Do chứa các vòng thơm ở giữa mạch phân tử giúp hấp thụ ứng suất cơ, nhiệt tốt -Bền hoá chất -Cách điện tốt O CH2 CH CH2 O CHCH2OOCH2 C CH3 CH3 2.2.2 Nhựa Epoxy Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Diglycidyl ete của bisphenol F (DGEBF) Polyglycidyl ete của nhựa PF Novolac N,N,N…,N…,- tetraglycidyl metylendianilin Triglycidyl p-amino phenol ☛Vòng thơm trong cấu trúc tạo độ cứng, bền cơ học và ổn định nhiệt của epoxy mạng l−ới Một số nhựa epoxy thông dụngNhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Chất đóng rắn -L−ợng dùng nhiều -Phản ứng với nhựa epoxy tạo cấu trúc mạng l−ới. -Chất đóng rắn th−ờng là các amin thẳng, thơm, anhydric,.. Đóng rắn Nhựa Epoxy Chất xúc tác -L−ợng dùng ít -Xúc tác phản ứng xảy ra trực tiếp giữa các phân tử epoxy (phản ứng homopolyme hoá) Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Vòng epoxy đ−ợc mở tạo liên kết cộng hoá trị với chất đóng rắn amin -L−ợng chất đóng rắn dùng thích hợp, nếu không cân đối→ nhóm chức không phản ứng sẽ tồn tại, cấu trúc mạng l−ới không phát triển hoàn toàn. - So với nhựa UPE, co ngót khi đóng rắn thấp (1-5%) -Trong quá trình đóng rắn không thảI ra sản phẩm phụ Đóng rắn Nhựa Epoxy Phản ứng đóng rắn giữa nhựa epoxy và amin Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com (DETA) Dietylentriamin (TETA) Trietylentriamin (TEPA) Tetraetylenpentamin M-Phenyldiamin (MPDA) (DDS) 4,4…- Diamindiphenylsulfo (DICY) Dicyandiamit Một số chất đóng rắn amin thông dụngNhựa Epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Tác nhân đóng rắn anhydric Anhydric (xúc tác) Epoxy lỏng Nhựa Epoxy đóng rắn  Phản ứng xảy ra có mặt chất xúc tiến (có thể yêu cầu nhiệt độ cao)  Tạo liên kết este→ ổn định tốt ở nhiệt độ cao và hầu hết môi tr−ờng khắc nghiệt (trừ môI tr−ờng kiềm)  L−ợng anhydric dùng phải phù hợp để phát triển hệ thống mạng l−ới Nhựa Epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Một số tác nhân đóng rắn anhydric thông dụng Dodecenyl succinic andydric (DDSA) Nadic methyl anhydrric (NMA)Phtalic anhydric (PA) 3,3…,4,4…- Benzophenol- tetracacboxylic dianhydric (BTDA) Nhựa Epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Đóng rắn nhờ chất xúc tác -Xúc tác là các axit Lewis hoặc bazơ Lewis → tạo các cation (axit Lewis) hoặc anion (bazơ Lewis) -Phản ứng tạo liên kết ete→ bền ở nhiệt độ cao và môI tr−ờng khắc nghiệt Nhựa Epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Boron Trifluoric-monoetylen amin (BF3MEA) 2,4,6-Tri (dimetyl amino metyl) phenol 2-etyl-4-metylimidazol (EMI) Benzyldimetylamin (BDMA) Một số xúc tác đóng rắn thông dụng Nhựa Epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Chất pha loãng -Dùng trong một vài ph−ơng pháp gia công -Th−ờng là các chất lỏng có độ nhớt thấp, chứa nhóm epoxy, đơn chức -Tuy nhiên cũng có một số chất pha loãng tham gia tao mạng l−ới của cấu trúc nhựa P-t-butyl phenyl glycidyl ete Phenyl glycidyl ete (PGE)Butyl glycidyl ete (BGE) Nhựa Epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.2.3 Nhựa Vinylester -Giống nhựa polyester, nh−ng vị trí nhóm phản ứng nằm ở cuối mạch và ít nhóm ester hơn -Bền n−ớc và hoá chất hơn UPE do có ít nhóm ester hơn → đ−ợc dùng nhiều trong sản xuất đ−ờng ống và các thùng chứa hoá chất, tàu thuyền -Nhựa Vinylester đóng rắn bền hơn UPE đóng rắn → dùng làm lớp phủ cho compozit nhựa UPE Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Vinylester ch−a đóng rắn Vinylester đóng rắn Nhựa Vinylester Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com ứng suất-biến dạng Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Đắt hơn nhựa Vinylester (3-15 euro/kg) Epoxy -Tính chất cơ lý, nhiệt cao -Bền n−ớc cao -Bền nhiệt có thể đến 140 oC(−ớt)/ 220oC(khô) -Co ngót khi đóng rắn thấp -Yêu cầu đóng rắn hoàn toàn (Postcure) tr−ờng hợp yêu cầu tính năng cao -Hàm l−ợng Styren cao -Giá thành cao hơn UPE (2-4 euro/kg) -Co ngót khi đóng rắn cao Vinylester -Bền hoá chất và môi tr−ờng rất cao -Tính chất cơ học cao hơn UPE -Tính chất cơ học trung bình -Styren thoát ra nhiều trong khuôn mở -Co ngót khi đóng rắn cao -Giới hạn thời gian làm việc UPE -Dễ sử dụng -Rẻ (1-2 euro/kg) Nh−ợc điểmƯu điểm So sánh tính chất ba loại nhựa UPE, Vinylester và epoxy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.2.4 Nhựa Phenolic -Là một trong những nhựa nhiệt rắn đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất, chủ yếu là nhựa Phenol-formaldehyt (PF) -Ngoài ra còn có nhựa: phenol-fufural, resorcinol-formaldehyt,... -Có sẵn trên thị tr−ờng ở dạng dung dịch n−ớc, dung dịch trong dung môi hữu cơ hoặc ở dạng bột -Đ−ợc đóng rắn nhờ gia nhiệt và áp suất, không sử dụng xúc tác hoặc chất đóng rắn Nhựa nhiệt rắn n Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Đóng rắn nhựa Phenolic Nhựa phenolic Novolac Resol -F/P>1 -Xúc tác kiềm -Nhựa nhiệt rắn -F/P <1 -Xúc tác axit -Nhựa nhiệt dẻo + Phenol Nhựa Phenolic Resol (trang thái A) Nhựa có khả năng nóng chảy và hoà tan Resitol ( trạng thái B) Nhựa rắn nóng chảy, hoà tan kém Rezit (trạng tháI C) Nhựa rắn không hoà tan, không nóng chảy, bền hoá chất Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Nhiệt Nhiệt Nhiệt * D−ới tác dụng nhiệt phản ứng ng−ng tụ xảy ra, có tạo sản phẩm phụ (n−ớc, HCHO) Nhựa nhiệt rắn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com *Ưu điểm: - Chống cháy tốt - Duy trì tính chất ở nhiệt độ cao trong thời gian dài -Bền hoá chất tốt đặc biệt đối với nhiều axit -Tính chất điện tốt, bền nhiệt rất tốt và độ bền cơ học cao (đặc biệt độ cứng cao) -Rẻ hơn nhựa UPE *Nh−ợc điểm: -Quá trình đóng rắn ở nhiệt độ cao có thoát bay hơi (n−ớc và formaldehyt) nên sản phẩm có nhiều lỗ bọt và vết hỏng bề mặt, độc hại -Giòn, dùng chất hoá dẻo ảnh h−ởng đến quá trình đóng rắn -áp suất đóng rắn cao, thời gian đóng rắn dài hơn nhựa UPE, thời gian sống ngắn (Khoảng 90 ngày ở dạng lỏng) -Giới hạn màu hạn chế Nhựa Phenolic Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.3. Nhựa nhiệt dẻo 2.3.1 Ưu điểm của compozit nhựa nhiệt dẻo -Gia công nhanh hơn compozit nhựa nhiệt rắn, gồm các công đoạn: gia nhiệt, tạo hình, làm nguội, không có phản ứng đóng rắn xảy ra -Độ bền tách lớp cao, độ hấp thụ ẩm thấp và bền hoá chất của polyme kết tinh một phần rất tốt -D−ới ánh sáng của môi tr−ờng, compozit nhựa nhiệt dẻo có những −u điểm: độ độc hại rất thấp, do không chứa các tác nhân phản ứng, thời gian sống vô hạn -Có thể đ−ợc tái sinh do có khả năng nóng chảy và hoà tan trở lại Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com *Hàm l−ợng sợi thấp -Gia công dễ dàng -Sản phẩm có độ cứng và độ bền thấp. *Hàm l−ợng sợi cao: -Sản phẩm có độ cứng và độ bền cao -Gia công chậm -Khó tạo hình dạng với những sản phẩm có cấu trúc hình dáng phức tạp. -Nên gia công bán thành phẩm tr−ớc khi tạo thành phẩm * Các ph−ơng pháp gia công: Injection molding, Extrusion, Press-moulding, Pultrusion, resin Injection,... * Âàỷc õióứm gia cọng cuớa nhổỷa nhióỷt deớo Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.4. Vật liệu gia c−ờng 2.4.1 Yêu cầu đối với Vật liệu gia c−ờng -Tính gia c−ờng cơ học tốt -Tính kháng hóa chất, môi tr−ờng, nhiệt độ tốt -Tỷ trọng bé -Phân tán vào nhựa tốt (tính t−ơng thích) -Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt -Thuận lợi cho quá trình gia công -Giá thành hạ -ảnh h−ởng tốt đến môi tr−ờng, vấn đề hiện nay rất đ−ợc quan tâm Tuỳ thuộc vào yêu cầu của từng loại sản phẩm cụ thể mà chọn lựa VL độ thích hợp Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Sợi Sợi tự nhiên Sợi hóa học Hữu cơ Vô cơ Từ polyme thiên nhiên Từ polyme tổng hợp Không phải polyme Thực vật -Coton -Đay -Dứa -Gỗ Động vật -Lông -Tóc -Tơ -Thuỷ tinh tự nhiên (Basalt) -Sợi khoáng (amiang) -Cao su -Visco -Axetat xenlulo -Ceramic -Thuỷ tinh -Basalt -PP -PA -Teflon -Polyeste -Aramic -Wolfram -Al -Thép 2.4.2 Phân loại sợi Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Đ−ờng kính sợi -Định h−ớng của mạch phân tử trong sợi -Chiều dài sợi -Kiểu đan, dệt vải 2.4.3 Các yếu tố ảnh h−ởng đến tính chất sợi ảnh h−ởng của đ−ờng kính đến độ bền sợi Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Hình dạng mặt cắt ngang một số loại sợi Sợi tổng hợp Sợi tự nhiên Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Sự định h−ớng của mạch phân tử Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com (Plain weave) (Twill weave) (Unidirectional cloth) Các dạng vật liệu gia c−ờng Vải chéo goLụa trơn Vải đơn h−ớng Vải lụa (thuỷ tinh) Vải thô (thuỷ tinh) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Hướng phân bố của sợi trong vật liệu compozit Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.5.1 Sợi cacbon  Cấu trúc tinh thể, gồm những lớp cacbon dạng lục diện  Có thể đ−ợc sản xuât từ PAN (phổ biến nhất), rayon hoặc nhựa (Pitch), loại nguyên liệu ảnh h−ởng nhiều đến cấu trúc và tính chất của sợi cacbon  Nhẹ  Compozit nền polyme có độ cứng và độ bền cao  Duy trì tính chất trong môi tr−ờng khắc nghiệt (Nhiệt độ cao, tiếp xúc với dung môi và các chất lỏng, môi tr−ờng ẩm −ớt)  Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt  ổn định kích th−ớc  T−ơng đối đắt  T−ơng đối dòn  Khả năng chống lại sự phá huỷ không cao lắm *Compozit sợi cacbon/nền cacbon chịu nhiệt cao, dùng làm đĩa phanh, chi tiết lò nhiệt, ống gió, VL phủ chống oxy hoá, compozit nền nhựa (Epoxy) dùng trong ngành hàng không, vũ trụ 2.5 Sơ l−ợt một số loại sợi Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 8-91,61506Cacbon từ sợi Rayon 8-111,9-2,15200-45025-110Cacbon(từ pitch) 4-81,75-1,9350 -100030-50Cacbon ( từ PAN) Đ−ờng kính sợi (àm) Khối l−ợng riêng (g/cm3) Độ bền kéo (ksi) Môđun kéo (Msi) So sánh tính chất của các loại sợi cacbon Loại sợi Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Sản xuất sợi cacbon Oxy hoá Kéo sợi từ pitch nóng chảy Cuộn sợi PAN Kéo Cacbon hoá Graphit hoá Xử lý bề mặt Sấy khô Cuộn sợi Cacbon/ Graphit 200-400oC 250-2500oC 1500-3000oC …Xử lý nhiệt nguyên liệu thô có chứa cacbon, th−ờng là sợi polyme Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com  Rẻ  Phổ biến, đa dạng  Là loại VL gia c−ờng đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất  Khả năng gia c−ờng cơ lý tính cho VL nền cao  Tỷ số cơ lý tính/giá cả rất cao hơn các loại sợi khác, tính chất va đập tốt  Dẫn điện thấp  Biến dạng phá huỷ cao hơn sợi cacbon  T−ơng đối nặng  Có khuynh h−ớng hấp thụ ẩm 2.5.2 Sợi thuỷ tinh Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Sơ đồ sản xuất sợi thuỷ tinh Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com  TT E -Bền, cứng, chịu thời tiết, dùng cho VL cách đIện (chiếm tỉ lệ cao nhất)  TT A … Có hàm l−ợng kiềm cao, kháng ẩm kém  TT S-Modun và độ bền kéo cao, dùng cho mục đích đặc biệt (hàng không, kết cấu có độ bền cơ học cao)  TT C-Bền hoá chất, phủ chi tiết máy, kết cấu chống ăn mòn hoá học  YM-31A- trên cơ sở sợi TT E, dùng cải thiện độ mềm dẻo cho vật liệu Một số loại sợi thuỷ tinh Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 2.5.3 Sợi Aramic  Bền kéo cao  Modun và độ dẻo dai cao  Nhẹ  Dẫn điện thấp  Bền hoá học cao  Giãn nở nhiệt thấp  ổn định kích th−ớc tốt  Bền cắt cao  Chống cháy tốt  Có khuynh h−ớng hấp thụ n−ớc (−a n−ớc)  Độ bền nén, uốn khá thấp  Độ bền ở bề mặt tiếp xúc với VL nền không cao *Dùng hỗn hợp Thuỷ tinh-kevlar, cacbon-kevlar chế tạo TB chống phóng xạ, chống nhiệt và dụng cụ thể thao Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Tính chất vật liệu 7,8 2,6 1,9 1,8 1,45 2,5 600-2000 70-80 2500 3200 2800 1700 203 75 340 230 124 76-86 Thép Nhôm Sợi C (modun cao) Sợi C (Độ bền cao) Sợi Aramic Sợi thuỷ tinh KLR (g/cm3)Độ bền(MPa) Modun (GPa) Vật liệu Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com CHƯƠNG 3 CáC PHƯƠNG PHáP GIA CÔNG Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com VL gia c−ờng Nhựa Con lăn Gel coat Khuôn VL gia c−ờng NhựaLăn bằng tay Khuôn 4.1 Hand Lay-up (Ph−ơng pháp gia công bằng tay) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -VL lớp đ−ợc gia công bằng tay theo PP −ớt -Màng chất dẻo (nilon) bọc lên khuôn và không khí đ−ợc tháo ra nhờ bơm chân không -L−ợng nhựa thừa đ−ợc loại bỏ d−ới tác dụng của bơm chân không. 4.2 Ph−ơng pháp túi chân không (Vacuum bagging) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 4.3 Spray Lay-up (Phổồng phaùp phun) Nguyón tàừc: Sồỹi õổồỹc càừt ngàừn trong suùng (giổợ bàũng tay) õổồỹc bàừn õọửng thồỡi vồùi nhổỷa vaỡo khuọn. Âóứ õoùng ràừn hoaỡn toaỡn trổồùc khi thaùo saớn phỏứm Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 4.4 Resin Transfer Moulding (Đúc chuyển nhựa) Khuôn Nhựa vào Khuôn VL gia c−ờng Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com KhuônNhựa vào Nhựa ra VL gia c−ờngKeo 2 mặt Tấm phủ Keo 2 mặt Nhựa chảy qua VL gia c−ờng d−ới CK Túi CK VL gia c−ờngNhựa đến bơm CK Khuôn 4.5 Ph−ơng pháp đúc chuyển nhựa có sự trợ giúp của chân không (Vacuum Asisstant Resin Transfer Moulding-VARTM) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 4.6 Ph−ơng pháp quấn sợi (Filament Winding) Sợi Bể nhựa Trục Sợi đ−ợc đIều chỉnh góc cuốn thích hợp Có khả năng di chuyển Trống quay Sồỹi Tỏứm nhổỷa Quỏỳn Âoùng ràừn Quỏỳn ổồùt Quỏỳn khọ Sồỹi õaợ õổồỹc tỏứm nhổỷa -Tcao, thổồỡng Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 4.7 Extrusion process (Phổồng phaùp õuỡn) -Trong qua trỗnh õi qua truỷc vờt, nhổỷa noùng chaớy, thỏỳm ổồùt vaỡo sồỹi, õổồỹc càừt ngàừn -Họựn hồỹp nhổỷa sồỹi õổồỹc eùp qua õỏửu taỷo hỗnh, aùp lổỷc õổồỹc taỷo nón bồới quay truỷc vờt -Thổồỡng duỡng õọỳi vồùi nhổỷa nhióỷt deớo -Phổồng phaùp saớn xuỏỳt lión tuỷc -Saớn xuỏỳt compound, compozit sồỹi ngàừn (tỏỳm, thanh, ọỳng...) Solid conveying Plasticating or melting Melt pumping Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Âuỡn 1 truỷc vờt Âuỡn 2 truỷc vờt -Thióỳt bở õuỡn 2 truỷc vờt, quaù trỗnh trọỹn hồỹp, càừt sồỹi tọỳt hồn -Hai truỷc vờt coù thóứ quay cuỡng chióửu hoàỷc ngổồỹc chióửu Extrusion process (Phổồng phaùp õuỡn) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Schematic diagram of extrusion procedure -Âọỳi vồùi sồỹi keùm bóửn nhióỷt, nón cho vaỡo ồớ vuỡng nhổỷa noùng chaớy Extrusion process (Phổồng phaùp õuỡn) Polymer Fibre Nozzle Cooling Product Extruder die Hỗnh daỷng õỏửu taỷo hỗnh coù thóứ laỡ: -Khe heỷp Tỏỳm phàúng -Hỗnh truỷ Thanh -Hỗnh khuyón ÄÚng Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 4.8 Injection moulding (Âuùc tióm) *Quaù trỗnh: -Nguyón lióỷu (nhổỷa + VLGC hoàỷc haỷt compound) õổồỹc naỷp vaỡo phióựu -Truỷc vờt chuyóứn nguyón lióỷu ràừn qua vuỡng gia nhióỷt, nhổỷa noùng chaớy chuyóứn sang traỷng thaùi loớng -Chỏỳt loớng õổồỹc eùp (tióm) vaỡo khuọn, laỡm nguọỹi taỷo daùng saớn phỏứm -Mồớ khuọn vaỡ thaùo saớn phỏứm Materials Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Khuọn trổồùc khi naỷp lióỷu Naỷp lióỷu vaỡo khuọn Thaùo saớn phỏứm Injection moulding (Âuùc tióm) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Injection moulding (Âuùc tióm) -Nàng suỏỳt lồùn -Duỡng õọỳi vồùi compozit nhổỷa nhióỷt deớo -Saớn xuỏỳt compozit sồỹi ngàừn -Saớn xuỏỳt caùc saớn phỏứm coù hỗnh daỷng phổùc taỷp Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Trổồỡng hồỹp nhổỷa vaỡ sồỹi khoù thỏỳm ổồùt vaỡo nhau -Nguyón lióỷu cho ậnection moulding laỡ compound - Compound õổồỹc taỷo nón bàũng phổồng phaùp Extrusion hoàỷc Mixer -Traùnh trổồỡng hồỹp maùy õuỡn vaỡ õuùc quaù daỡi *Nguyón lióỷu compound: ậnjection moulding (Âuùc tióm) Taỷo compound Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com 4.9 Âuùc tióm nhổỷa (Resin Injection Moulding) Resin Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com -Âàỷt VL gia cổồỡng giổợa 2 chi tióỳt khuọn õuùc (Khuọn trón vaỡ dổồùi) -Dổồùi aùp lổỷc nhổỷa õổồỹc phun vaỡo khuọn vaỡ thỏỳm vaỡo VLGC -Âoùng ràừn coù thóứ ồớ nhióỷt õọỹ thổồỡng hoàỷc nhióỷt õọỹ cao -Chóỳ taỷo õổồỹc caùc saớn phỏứm coù hỗnh daỷng phổùc taỷp -Phổồng phaùp naỡy ti lóỷ VLGC cao nón tờnh nàng cồ lyù cao -VLGC coù thóứ laỡ vaới, mat, sồỹi daỡi,.. Âuùc tióm nhổỷa Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Hồỹp chỏỳt õuùc - baùn thaỡnh phỏứm -Laỡ hồỹp chỏỳt õuùc, baùn thaỡnh phỏứm ồớ daỷng cuọỹn hoàỷc daỷng tỏỳm, daỡy khoaớng 3mm -Tố lóỷ sồỹi thỏỳp (30% khọỳi lổồỹng), tố lóỷ haỷt trong nhổỷa cao (50% khọỳi lổồỹng) 4.10 Sheet Moulding Compo