Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyolefin và ứng dụng trong ngành vật liệu nổ

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU . 1

PHẦN I. TỔNG QUAN . 3

I.1. Giới thiệu chung về polyme blend . 3

I.1.1. Phân loại polyme blend . 4

I.1.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của polyme blend . 5

I.1.3. Các phương pháp xác định sự tương hợp của polyme blend . 5

I.1.4. Một số biện pháp tăng cường tính tương hợp của các polyme . 7

I.1.5. Các tương tác đặc biệt trong polyme blend . 11

I.1.6. Các phương pháp chế tạo vật liệu polyme blend . 13

I.1.7. Đặc trưng và một số tính chất của polyme dùng để nghiên cứu . 14

I.1.8. Một số phụ gia tương hợp sử dụng cho tổ hợp vật liệu polyolefin . 21

I.1.9. Một số phụ gia sử dụng trong nghiên cứu . 23

I.2. Tình hình nghiên cứu tổ hợp vật liệu polyolefin . 28

I.3. Một số ứng dụng của tổ hợp vật liệu polyolefin . 43

I.3.1. Dây dẫn tín hiệu nổ. 43

I.3.2. Bi nghiền thuốc nổ AD1 . 46

PHẦN II. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM . 51

II.1. Nguyên liệu & hóa chất . 51

II.2. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PE/EVA . 52

II.2.1. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PE/EVA . 52

II.2.2. Chế tạo mẫu polyme blend PE/EVA/mLLDPE . 52

II.3. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PP/PE . 53

II.3.1. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PP/PE . 53

II.3.2 Chế tạo mẫu polyme blend PP/PE/mLLDPE . 54

III.4. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PA/PP . 54II.4.1. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PA/PP . 54

II.4.2 Chế tạo mẫu polyme blend PA/PP/PP-g-MA . 55

II.5. Các phương pháp nghiên cứu. 55

II.5.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của polyme blend . 55

II.5. 2. Xác định tính chất cơ lý của polyme blend đã chế tạo . 55

II.5.3. Phân tích sự thay đổi khối lượng mẫu theo nhiệt độ (TGA) . 57

II.5.4. Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu polyme blend bằng chụp ảnh

hiển vi điện tử quét (SEM) . 57

II.5.5. Chụp phổ hồng ngoại . 57

II.6. Chế thử dây dẫn tín hiệu nổ và kiểm tra sản phẩm tại Nhà máy Z121 . 60

II.7. Tiến hành sản xuất bi nghiền và thử nghiệm nghiền, trộn thuốc nổ công

nghiệp AD1 tại Nhà máy Z121 . 65

PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 67

III.1. Nghiên cứu chế tạo polyme blend PE/EVA. 67

III.1.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PE/EVA . 67

III.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng mLLDPE đến khả năng chảy

nhớt của polyme blend PE/EVA . 70

III.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến tính chất

cơ lý của vật liệu polyme blend PE/EVA/mLLDPE . 71

III.1.4. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu polyme blend PE/EVA có và

không sử dụng phụ gia tương hợp . 77

III.1.5. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu polyme blend PE/EVA có và

không sử dụng phụ gia tương hợp . 78

III.1.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống oxy hóa đến độ bền oxy

hóa nhiệt của polyme blend PE/EVA . 80

III.1.7. Giản đồ DSC của polyme blend PE/EVA và PE/EVA/mLLDPE . 82

III.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PP/PE . 85

III.2.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PP/PE . 85

III.2.2. Nghiên cứu quá trình trộn hợp nóng chảy của vật liệu polyme blend

PP/PE có sử dụng mLLDPE là phụ gia tương hợp . 88III.2.3. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PP/PE có sử

dụng mLLDPE làm phụ gia tương hợp . 89

III.2.4. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu polyme blend PP/PE có và

không sử dụng phụ gia tương hợp . 91

III.2.5. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu polyme blend PP/PE có và không

sử dụng phụ gia tương hợp . 92

III.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống oxy hóa đến độ bền oxy

hóa nhiệt của polyme blend PP/PE/mLLDPE. 93

III.2.7. Giản đồ DSC của vật liệu polyme blend PP/PE có và không sử dụng

phụ gia tương hợp . 97

III.3. Nghiên cứu chế tạo vât liệu polyme blend PA/PP. 100

III.3.1. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PA/PP có và

không sử dụng phụ gia tương hợp . 100

III.3.2. Nghiên cứu độ bền nhiệt của polyme blend PA/PP có và không sử

dụng phụ gia tương hợp . 102

III.3.3. Nghiên cứu hình thái cấu trúc của vật liệu polyme blend PA/PP có

và không sử dụng phụ gia tương hợp . 104

III.3.4. Giản đồ DSC của polyme blend PA/PP có và không sử dụng phụ

gia tương hợp. 105

III.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của PP-g-MA tới khả năng hấp thụ nước của

vật liệu polyme blend PA/PP . 108

III.3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống tĩnh điện đến điện trở

suất bề mặt của vật liệu polyme blend PA/PP . 109

III.3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống oxy hóa đến độ bền oxy

hóa nhiệt của vật liệu polyme blend PA/PP/PP-g-MA . 112

III.3.8. Nghiên cứu độ cứng và độ mài mòn của vật liệu polyme blend

PA/PP/PP-g-MA. 115

III.4. Thử nghiệm sản phẩm nghiên cứu trong điều kiện thực tế sản xuất . 117

III.4.1. Thử nghiệm nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1 . 117

III.4.2. Thử nghiệm chế tạo dây dẫn tín hiệu nổ. 122KẾT LUẬN CHUNG . 125

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN

ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ . 128

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 129

PHỤ LỤC . 139

pdf163 trang | Chia sẻ: lavie11 | Lượt xem: 471 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyolefin và ứng dụng trong ngành vật liệu nổ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i này có độ kháng mài mòn cao, chịu được môi trường kiềm và nhiều loại dung môi, hóa chất khác. Tỷ trọng: 1,14, cho phép làm việc lâu dài đến 140oC. Loại này có độ hấp thụ nước cao. Bi chế tạo từ nhựa polypropylen (tên thương mại HostalenPP, Novolen, Vestolen P, Propathene) được đặc trưng bởi khối lượng thấp, sự hấp thụ nước nhỏ và khả năng chống ăn mòn cao. Tỷ trọng: 0,91, cho phép làm việc lâu dài đến 100oC. Bi chế tạo từ nhựa polyuretan (tên thương mại PU, PUR) tương đối mềm nhưng có độ kháng mài mòn tuyệt vời. Tuy nhiên, loại bi này được khuyến cáo không dùng trong môi trường kiềm và axit. Tỷ trọng: 0,91, cho phép làm việc lâu dài đến 80oC. Bi chế tạo từ nhựa polytetrafloroetylen (tên thương mại: Hostalen, Lupolen, Vestolen, Alathon, Stamylan) là loại bi hầu như không ma sát và cũng được biết đến có khả năng kháng với hầu hết các loại hóa chất ăn mòn. Bi này có khả năng làm việc từ nhiệt thấp đến khoảng 330oC. Bi chế tạo từ nhựa polyamit-imit (Torlon), bi loại này chịu được nhiệt độ cao, ổn định kích thước và độ bền va đập cao. 50 Thông qua việc tổng quan tài liệu, khảo sát điều kiện thực tế tại đơn vị sản xuất cho thấy rằng: - Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng tổ hợp vật liệu polyolefin là hướng nghiên cứu mang lại hiệu quả cao. Hiện nay, nhiều nhóm nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới đang tập trung vào lĩnh vực này. - Để tăng cường khả năng tương hợp của tổ hợp vật liệu polyolefin việc sử dụng mLLDPE làm phụ gia tương hợp gần đây đã được đề cập trên thế giới nhưng cũng chưa có công trình nghiên cứu cụ thể về vấn đề này. Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về tổ hợp vật liệu polyolefin sử dụng mLLDPE làm phụ gia tương hợp, vấn đề này sẽ được chúng tôi đề cập trong luận án. - Việc sử dụng phụ gia tương hợp để tăng cường khả năng bám dính của vật liệu blend PE/EVA, PP/PE cải thiện tính chất cơ lý và có thể khắc phục được các nhược điểm của dây dẫn tín hiệu nổ hiện nay. - Trên cơ sở khảo sát thực tế tỷ trọng của gỗ nghiến, điều kiện làm việc của máy nghiền thuốc nổ AD1, TNT, đặc điểm kỹ thuật cũng như yêu cầu của vật liệu cần nghiền cho thấy, vật liệu polyme blend trên cơ sở PA/PP có thể sử dụng để chế tạo bi nghiền thay thế cho bi gỗ nghiến. 51 PHẦN II. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM II.1. Nguyên liệu & hóa chất [107, 108] * Polyetylen (PE) LLDPE là sản phẩm thương mại của hãng Sumitomo Polyethylene – Nhật Bản, nhiệt độ nóng chảy 125oC, Khối lượng riêng 0,92 g/cm3, chỉ số chảy (190oC/2,16kg) 2,1g/10 phút. * Etylen vinyl axetat (EVA) Etylen vinyl axetat là sản phẩm của hãng Taisox – Đài Loan, hàm lượng vinyl axetat 18%, nhiệt độ nóng chảy 90oC, khối lượng riêng 0,93 g/cm3, chỉ số chảy (190oC/2,16kg) 1,3 g/10 phút. * Polyamit 6 (PA6) Là sản phẩm của hang BASF (Malaysia) SDN BHD- Malaysia. Khối lượng riêng 1,12-1,14 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 220oC, chỉ số chảy (250oC/2,16kg) 24,5 g/10 phút. * Polypropylen (PP) Được sản xuất bởi LyondellBasell (Hàn Quốc). Khối lượng riêng 0,91 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 170 – 175oC, chỉ số chảy (190oC/2,16kg) 3,2 g/10 phút. * mLLDPE Là sản phẩm của hãng Mitsui Chemicals, Inc. – Nhật Bản, nhiệt độ nóng chảy 95oC. Khối lượng riêng 0,87 g/cm3, chỉ số chảy (190oC/2,16kg) 1,8 g/10 phút * PP-g-MA Là sản phẩm của Sigma-Aldrich Co. LLC- Singapo, hàm lượng MA ghép vào PP là 0,6PKL, nhiệt độ nóng chảy 152oC. Khối lượng riêng 0,95 g/cm3. * Phụ gia chống tĩnh điện - AEAS 300: (master batch trên cơ sở polyolefin, chứa 5% alkylamin Ethoxylat, 10% glycerin monostearat) dạng hạt, sản xuất bởi Salee Colour Public Co., Ltd (Thái Lan). 52 - Irgastat P18: (trên cơ sở polyamit/polyete –b- amit) cung cấp bởi hãng Ciba (Thụy sĩ). - Antistatic Agent HKD-100: master batch trên cơ sở polypropylen, chứa 10% alkylamin Ethoxylat) cung cấp bởi Hangzhou Research Institute of Chemical Technology Co. Ltd., (Trung Quốc). * Phụ gia chống oxy hóa - Irganox 1010: tên hóa học Pentaerytritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4- hydroxyphenyl)propionat cung cấp bởi BASF Schweiz AG (Thụy sĩ). II.2. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PE/EVA II.2.1. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PE/EVA * Bước 1. Chuẩn bị nguyên liệu PE, EVA được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 5 giờ. Cân định lượng hỗn hợp 50 g gồm PE, EVA theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. * Bước 2. Chế tạo polyme blend PE/EVA Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PE, EVA trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau: - Nhiệt độ trộn: 140oC. - Tốc độ trộn: 40 vòng/ phút. - Thời gian trộn: 5 phút. * Bước 3. Chế tạo mẫu Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 1400C, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm. II.2.2. Chế tạo mẫu polyme blend PE/EVA/mLLDPE * Bước 1. Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu (bao gồm PE, EVA, mLLDPE) được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 600C trong thời gian 5 giờ. Cân định lượng hỗn hợp 50 g gồm PE/EVA: 53 70/30, mLLDPE với hàm lượng xác định và trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. * Bước 2. Chế tạo polyme blend PE/EVA/ mLLDPE Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PE, EVA, mLLDPE trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau: - Nhiệt độ trộn: 140oC, 150oC, 160oC. - Tốc độ trộn: 40 vòng/ phút. - Thời gian trộn: 5 phút. * Bước 3. Chế tạo mẫu Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 140oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm. Quá trình chế tạo các mẫu polyme blend được thực hiện tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. II.3. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PP/PE II.3.1. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PP/PE * Bước 1. Chuẩn bị nguyên liệu PP, PE được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 5 giờ. Cân định lượng hỗn hợp 50 g gồm PP, PE theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. * Bước 2. Chế tạo polyme blend PP/PE Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PP, PE trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau: - Nhiệt độ trộn: 190oC. - Tốc độ trộn: 40 vòng/ phút. - Thời gian trộn: 5 phút. * Bước 3. Chế tạo mẫu 54 Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 180oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm. II.3.2 Chế tạo mẫu polyme blend PP/PE/mLLDPE * Bước 1. Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu (bao gồm PP, PE, mLLDPE) được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 600C trong thời gian 5 giờ. Cân định lượng hỗn hợp 50 g, gồm PP/PE: 80/20, mLLDPE với hàm lượng xác định và trộn đều trước khi đưa vào máy trộn kín Haake. * Bước 2. Chế tạo polyme blend PP/PE/mLLDPE Tiến hành trộn hỗn hợp polyme PP, PE, mLLDPE trong máy trộn kín Haake với các thông số như sau: - Nhiệt độ trộn: 190oC. - Tốc độ trộn: 40 vòng/ phút. - Thời gian trộn: 5 phút. * Bước 3. Chế tạo mẫu Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy trộn kín Haake nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 180oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm. Quá trình chế tạo các mẫu polyme blend được thực hiện tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. III.4. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PA/PP II.4.1. Chế tạo mẫu vật liệu polyme blend PA/PP * Bước 1. Chuẩn bị nguyên liệu PA, PP được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 10 giờ. Cân định lượng hỗn hợp gồm PA, PP theo các đơn phối liệu đã định trước và trộn đều trước khi đưa vào máy ép phun TH130S. * Bước 2. Chế tạo polyme blend PA/PP 55 Tiến hành trộn nóng chảy hỗn hợp polyme PA, PP trong máy máy ép phun TH130S với 04 vùng nhiệt độ 225oC, 230oC, 245oC, 240oC. * Bước 3. Chế tạo mẫu Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy ép phun TH130S nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 220oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm. II.4.2 Chế tạo mẫu polyme blend PA/PP/PP-g-MA * Bước 1. Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu (bao gồm PA, PP, PP-g-MA) được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 10 giờ. Cân định lượng hỗn hợp gồm PA/PP: 80/20, PP-g- MA với hàm lượng xác định, trộn đều trước khi đưa vào máy ép phun TH130S. * Bước 2. Chế tạo polyme blend PA/PP/PP-g-MA tương tự như với polyme blend PA/PP * Bước 3. Chế tạo mẫu Vật liệu sau khi lấy ra khỏi máy ép phun TH130S nhanh chóng được ép ở nhiệt độ 220oC, lực ép 15 MPa trong thời gian 3 phút trên máy ép Toyoseiki (Nhật Bản). Mẫu sau khi ép ở dạng tấm có độ dày 1 ÷ 2 mm. II.5. Các phương pháp nghiên cứu II.5.1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của polyme blend Khả năng chảy nhớt của vật liệu polyme blend được phản ánh bởi giản đồ momen xoắn – thời gian trộn của hỗn hợp polyme được ghi bởi phần mềm Polylab 3.1 kết nối với thiết bị trộn kín Haake. II.5. 2. Xác định tính chất cơ lý của polyme blend đã chế tạo l0: chiều dài đoạn đo tính chất cơ lý Hình 2.1. Hình dáng mẫu vật liệu để đo tính chất cơ lý 56 Tính chất cơ lý của polyme blend như độ bền kéo đứt (σ), độ dãn dài khi đứt ( ε ) được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 1592- 87 trên máy đo cơ lý Zwick. * Độ bền kéo đứt (σ ) Độ bền kéo đứt được tính theo công thức: Trong đó: σ : Độ bền kéo đứt (MPa). Fd: Lực kéo đứt (N). A: Tiết diện ngang của mẫu (mm2). b: Bề rộng của mẫu trước khi kéo (mm). h: Chiều dày của mẫu trước khi kéo (mm). * Độ dãn dài khi đứt ( ε ) Độ dãn dài khi đứt được tính theo công thức: Trong đó ε : Độ dãn dài khi đứt (%). l0: Chiều dài giữa hai điểm đánh dấu trên mẫu trước khi kéo (mm). l1: Chiều dài giữa hai điểm đánh dấu trên mẫu ngay khi đứt (mm). Quá trình đo tính chất cơ lý của polyme blend được thực hiện tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. A = b. h A Fd =σ %100. 0 01 l ll − =ε 57 II.5.3. Phân tích sự thay đổi khối lượng mẫu theo nhiệt độ (TGA) Phương pháp phân tích sự thay đổi khối lượng mẫu theo nhiệt độ (TGA) là phương pháp phân tích quá trình mất khối lượng hay sự khâu mạch giữa các mạch polyme, sự tương tác giữa các nhóm chức của các polyme trong polyme blend do những nguyên nhân vật lý hoặc hoá học dưới ảnh hưởng của nhiệt độ. Độ bền nhiệt của mẫu được xác định từ giản đồ mất khối lượng mẫu theo nhiệt độ trên thiết bị phân tích nhiệt khối lượng Shimadzu DTG- 60H tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Quốc gia Hà Nội. Điều kiện đo như sau: - Khoảng nhiệt độ đo: Từ nhiệt độ phòng đến 600oC. - Tốc độ đốt nóng mẫu: 10oC/phút. - Môi trường đốt nóng mẫu: Khí Agon hoặc không khí II.5.4. Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu polyme blend bằng chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) Qua ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ta có thể quan sát thấy tính đồng nhất hoặc không đồng nhất, không liên tục, dị thể của polyme blend. Mẫu nghiên cứu được xác định ở dạng tấm trên máy Jeol-5300 (Nhật Bản) với độ phóng đại là 1.000 lần. Quá trình nghiên cứu cấu trúc của polyme blend bằng chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) được thực hiện tại Viện Khoa học Vật liệu- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. II.5.5. Phân tích nhiệt lượng vi sai quét (DSC) Phân tích DSC được thực hiện trên thiết bị Shimadzu DSC – 60 tại Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm – Đại học Quốc gia Hà Nội. Và thiết bị Setaram (Pháp) tại Viện Sinh hóa và Tài liệu nghiệp vụ- Bộ Công An. Điều kiện đo môi trường khí ni tơ hoặc không khí với tốc độ nâng nhiệt 10oC/phút từ nhiệt độ phòng đến 600oC. II.5.6. Xác định điện trở suất bề mặt [109] Điện trở suất bề mặt được xác định theo TCVN 7918: 2008 (Phương pháp thử nghiệm điện trở suất khối và suất điện trở bề mặt của vật liệu cách điện rắn), 58 trên thiết bị Hiresta- UX MCP-HT800 (N&H Technology GmbH) tại Viện Công nghệ - Bộ Quốc phòng. II.5.7. Đánh giá độ bền lão hóa oxy hóa nhiệt Đối với polyme blend PE/EVA và PP/PE Độ bền lão hoá oxy hoá nhiệt của polyme blend PE/EVA, PE/EVA/mLLDPE, PP/PE, PP/PE/mLLDPE được xác định dựa theo tiêu chuẩn BS 7646 (Anh). Mẫu được già hoá trong môi trường không khí ở 70oC trong vòng 72 giờ, sau đó được làm nguội và bảo quản trong điều kiện chuẩn ít nhất 24 giờ để ổn định cấu trúc, tính chất. Đối với polyme blend PA/PP Độ bền lão hoá oxy hoá nhiệt của polyme blend PA/PP, PA/PP/PP-g-MA được xác định dựa theo tiêu chuẩn BS 7646 (Anh). Mẫu được già hoá trong môi trường không khí ở 100oC trong vòng 72 giờ, sau đó được làm nguội và bảo quản trong điều kiện chuẩn ít nhất 24 giờ để ổn định cấu trúc, tính chất. Sau đó mẫu được đem đi cắt theo quy chuẩn và xác định tính chất cơ lý như độ bền kéo đứt ( dσ ), độ dãn dài khi đứt (ε ) trên máy đo cơ lý Zwick 2,5 kN (Đức). Độ bền lão hoá oxy hoá nhiệt được xác định theo công thức sau: Trong đó: σ : Độ bền kéo đứt (MPa). ε : Độ dãn dài khi đứt (%). % còn lại: tỷ lệ phần trăm gía trị của độ bền kéo đứt dσ (độ dãn dài khi đứt ε ) sau quá trình lão hoá oxy hoá nhiệt so với trước quá trình lão hoá oxy hoá nhiệt của polyme blend PE/EVA, PE/EVA/mLLDPE, PP/PE, PP/PE/mLLDPE. % còn lại = Giá trị σ ( ε ) sau quá trình lão hoá oxy hoá nhiệt Giá trịσ ( ε ) trước quá trình lão hoá oxy hoá nhiệt . 100 (%) 59 Quá trình đánh giá độ bền lão hoá oxy hoá nhiệt được thực hiện tại Viện Công nghệ - Bộ Quốc phòng. II.5.8. Xác định độ cứng của vật liệu Độ cứng của vật liệu xác định theo tiêu chuẩn TCVN 1595-1:2007. Độ cứng của vật liệu được đo bằng máy TECLOCK kí hiệu Jisk 6301A (Nhật Bản). Xác định độ cứng được thực hiện tại Viện Công nghệ - Bộ Quốc phòng. II.5.9. Xác định độ mài mòn của vật liệu [110] Độ mài mòn của vật liệu được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5363: 2006. Độ mài mòn được thực hiện tại Viện Công nghệ - Bộ Quốc phòng. II.5.10. Xác định độ hấp thụ nước của polyme blend PP/PA/PP-g-MA [111] Độ hấp thụ nước được xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 10521-2014. Mẫu đem đo độ hấp thụ nước của vật liệu hình tròn có đường kính 51 mm, có bề mặt phẳng, nhẵn. Với các tỷ lệ PP/PA/PP-g-MA khác nhau mỗi tỷ lệ chuẩn bị 3 mẫu thử. Mẫu được sấy khô ở 110oC cho đến khi khối lượng không đổi (m0). Ngâm mẫu vào trong nước cất và để ở nhiệt độ 23oC. Sau mỗi khoảng thời gian xác định mẫu được lấy ra, lau khô bề mặt và cân để xác định sự thay đổi khối lượng của mẫu (mt). Độ hấp thụ của nước được xác định theo công thức sau: Trong đó: A : Độ hấp thụ nước tại thời gian t (%). m0 : Khối lượng mẫu ban đầu (g). mt : Khối lượng mẫu sau thời gian t (g). Quá trình xác định độ hấp thụ nước của polyme blend PP/PA/PP-g-MA được thực hiện tại Viện Công nghệ - Bộ Quốc phòng. %100. 0 0 m mmA t −= 60 II.6. Chế thử dây dẫn tín hiệu nổ và kiểm tra sản phẩm tại Nhà máy Z121 Tiến trình sản xuất dây dẫn tín hiệu nổ Đùn ống → Kéo dãn → Bọc vỏ Tiến trình sản xuất dây dẫn tín hiệu nổ: Đùn ống → Kéo dãn → Bọc vỏ II.6.1. Đùn ống Dùng hỗn hợp nhựa gồm PE, EVA và phụ gia tương hợp mLLDPE Đường kính ngoài: 4,8 – 5,2 mm Đường kính trong: 2,2 – 2,5 mm Nhiệt độ đùn: 120 – 150oC Hình 2.2. Đoạn dây tín hiệu sau giai đoạn đùn II.6.2. Kéo định hướng (kéo dãn ở nhiệt độ môi trường) Kéo dây dẫn đến khi: + Đường kính ngoài: 2,2 – 2,3 mm + Đường kính trong: 1,15 – 1,3 mm 61 Hình 2.3. Đoạn dây tín hiệu sau giai đoạn kéo định hướng II.6.3. Bọc vỏ Dùng hỗn hợp nhựa gồm PE, PP và phụ gia tương hợp mLLDPE Đường kính ngoài: 3 - 3,2 mm Đường kính trong: 1,1 – 1,25 mm Hình 2.4. Đoạn dây tín hiệu sau giai đoạn bọc vỏ Dây dẫn tín hiệu nổ được thử nghiệm đánh giá tốc độ nổ, độ nhạy nổ, thử chấn động, thử độ bền kéo theo QCVN 06:2012/BCT. Cụ thể, như sau: 1. Thử tốc độ nổ Nguyên tắc đo 62 Tín hiệu ánh sáng của sóng nổ trong ống được ghi nhận bằng bóng cảm quang và thông qua bộ chuyển đổi, được chuyển thành tín hiệu điện, làm khởi động và dừng máy đo thời gian. Từ thời gian đo được và khoảng cách giữa hai điểm khởi, dừng (bia) tính được tốc độ nổ. Chuẩn bị mẫu thử Mẫu được lấy ngẫu nhiên đại diện cho lô dây dẫn tín hiệu nổ, mỗi mẫu thử được cắt đọan dài 2,0 m. Số lượng mẫu thử: 13 mẫu. Thiết bị thử - Máy đo thời gian, độ chính xác 10-6 s; - Bộ thu tín hiệu quang; - Bộ phát hoả dùng để phát hoả dây dẫn nổ. Tiến hành thử - Luồn đoạn dây dẫn nổ vào đầu thu tín hiệu khởi (start) và đầu thu tín hiệu dừng (stop) của bộ tín hiệu quang. Kéo thẳng đoạn dây dẫn nổ. Khoảng cách của đầu thu tín hiệu khởi (start) đến đầu sẽ gây nổ của dây dẫn nổ không nhỏ hơn 0,3 m. Khoảng cách giữa đầu thu tín hiệu khởi (start) và đầu thu tín hiệu dừng (stop) của bộ tín hiệu quang được đo khi thử nghiệm. - Thao tác đặt thời gian thử, ấn nút chuẩn bị thử trên máy đo thời gian; - Gây nổ dây dẫn nổ ở đầu dây gắn đầu thu tín hiệu khởi (start) bằng bộ phát hoả; - Đọc kết quả đo được trên máy đo thời gian (∆t ). Tính kết quả Tốc độ nổ D, tính bằng m/s, tính theo công thức: D = t L ∆ , m/s Trong đó: - ∆t là thời gian đọc trên máy đo thời gian, tính bằng s; - L là khoảng cách giữa đầu thu tín hiệu khởi (start) và đầu thu tín hiệu dừng (stop), tính bằng mét. 63 Đánh giá kết quả Mẫu thử đạt yêu cầu khi tốc độ nổ không nhỏ hơn 1.600 m/s. 2. Thử độ nhạy nổ Chuẩn bị mẫu thử Mẫu được lấy ngẫu nhiên đại diện cho lô dây dẫn tín hiệu nổ, chiều dài mẫu không nhỏ hơn 1,2 m. Mỗi lần thử 20 mẫu. Dụng cụ thử nghiệm - Kíp nổ điện cường độ số 8; - Bạc thử: Chế tạo từ nhựa HDPE; - Nguồn điện gây nổ kíp. Tiến hành - Lần lượt cắm 20 sợi dây dẫn nổ vào các lỗ cắm của bạc và để thừa ra khoảng 10 cm phía mặt bạc có lỗ tra kíp. Đầu kia được buộc lại bằng dây. - Cắm kíp nổ vào lỗ tra kíp của bạc đến hết cỡ, sao cho kíp không tự tuột ra được. Đặt toàn bộ trong chụp phòng nổ hoặc bãi đất trống. - Nối dây dẫn điện của kíp với nguồn gây nổ. - Trở về vị trí an toàn, gây nổ kíp. - Sau 1 phút ra kiểm tra. Đánh giá kết quả Yêu cầu: Toàn bộ dây dẫn nổ kích nổ hoàn toàn 20 kíp. Trường hợp có 1 mẫu không nổ thì cho phép lấy mẫu thử lại lần 2 với số lượng như lần đầu. Nếu lần thử này toàn bộ các mẫu thử đều nổ hết thì đánh giá đạt yêu cầu. 3. Thử khả năng chịu chấn động Mẫu thử Các mẫu thử có chiều dài 2 m, hàn bịt kín 2 đầu. Số lượng mẫu thử: 13. Dụng cụ thử nghiệm - Máy thử chấn động chuyên dụng có biên độ dao động (150±2) mm, tần số dao động (60±1) lần/phút; 64 - Đồng hồ thời gian; - Thước đo chiều dài có chia vạch 1 mm. Tiến hành thử - Cuốn dây dẫn nổ thành cuộn có đường kính không nhỏ hơn 10 cm, phù hợp với kích thước của hòm chấn động; - Đặt các cuộn mẫu thử theo chiều thẳng đứng vào giữa hòm thử chấn động. Chèn chặt các khe hở bằng bìa các tông, giấy hoặc vải; - Gài khoá hòm chấn động; - Nâng tấm gỗ trên của máy chấn động lên vị trí cao nhất. - Ra khỏi buồng chấn động, đóng cửa buồng; - Đóng nguồn điện để máy chấn động hoạt động, đồng thời ghi thời gian máy bắt đầu hoạt động; - Khi thời gian chấn động đủ 5 phút, bấm công tắc ngừng máy, chờ máy ngừng hẳn, mở cửa vào, mở khoá hòm chấn động, lấy mẫu ra kiểm tra. - Đưa mẫu đi thử đo tốc độ nổ. Đánh giá kết quả - Mẫu thử đạt yêu cầu khi tốc độ nổ đạt yêu cầu, thành ống không bị thủng. - Trường hợp có 1 mẫu không đạt yêu cầu, thì cho phép lấy mẫu thử lại lần 2 với số lượng như lần đầu. 4. Thử khả năng chịu lực (thử độ bền kéo) Chuẩn bị mẫu thử - Mẫu thử được cắt thành đoạn dài 1m. Số lượng mẫu thử: 05 mẫu. - Giữ mẫu thử ở nhiệt độ từ 20 ÷ 25oC trong thời gian không nhỏ hơn 2 giờ. Dụng cụ thử nghiệm - Máy thử kéo; - Mỏ lết; - Kéo. Tiến hành thử - Đặt tốc độ của máy thử kéo từ 80- 90 mm/phút; 65 - Kẹp chặt hai đầu mẫu thử vào hai đầu gá kẹp của máy thử sao cho mẫu không bị chùng, khoảng cách giữa 2 má kẹp (chiều dài đoạn mẫu chịu lực) từ 50 mm đến 60 mm. - Cho máy thử lực kéo hoạt động đến khi sợi mẫu bị đứt thì tắt máy. - Đọc kết quả trên máy. Đánh giá kết quả - Mẫu thử đạt yêu cầu khi lực kéo đứt không nhỏ hơn 180 N. - Trường hợp có 1 mẫu không đạt yêu cầu, thì cho phép lấy mẫu thử lại lần 2 với số lượng như lần đầu. Nếu lần thử này toàn bộ các mẫu thử đều đạt yêu cầu thì đánh giá đạt yêu cầu. II.7. Tiến hành sản xuất bi nghiền và thử nghiệm nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1 tại Nhà máy Z121 II.7.1. Quy trình công nghệ chế tạo bi Chuẩn bị nguyên liệu → Sấy nguyên liệu → Định lượng thành phần nguyên liệu → Trộn cơ học → Nạp liệu → Phun vào khuôn → Tháo khuôn → Kiểm tra sản phẩm → Làm sạch, bao gói sản phẩm. II.7.2. Chuẩn bị nguyên liệu - Sấy nhựa PA-6, PP, PP-g-MA, các loại phụ gia. - Cân định lượng đơn phối liệu, trộn đều, đảm bảo đồng nhất trước khi đưa vào máy ép phun II.7.3. Quy trình công nghệ chế tạo bi nghiền Quy trình gia công cần xác định chính xác áp suất phun, lực giữ khuôn, nhiệt độ từng vùng của máy ép phun, thời gian lưu sản phẩm trong khuôn để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật mà năng suất lao động là cao nhất. Nếu áp suất phun hoặc thời gian lưu không đủ thì sản bi sẽ bị khuyết, méo Nhiệt độ thấp thì không đủ để làm nóng chảy nhựa hoặc không đảm bảo sự đồng đều của sản phẩm. Ngược lại, nếu thời gian lưu khuôn lâu, nhiệt độ cao thì sẽ lãng phí năng lượng cũng như là ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. 66 Qua quá trình thử nghiệm chúng tôi xác định chế độ kỹ thuật như sau: - Các vùng nhiệt độ của máy ép phun + Vùng 1: 225oC + Vùng 2: 230oC + Vùng 3: 245oC + Vùng 4: 240oC - Nhiệt độ khuôn: 100oC - Áp suất gia công + Đối với bi đường kính Ф50: 200 kg/cm2 + Đối với bi đường kính Ф60: 300 kg/cm2 - Thời gian lưu sản phẩm trong khuôn + Đối với bi đường kính Ф50: 1,5 phút + Đối với bi đường kính Ф60: 02 phút II.7.4. Thử nghiệm bi của luận án nghiên cứu để nghiền, trộn thuốc nổ công nghiệp AD1 - Khối lượng bi nghiền: 200 kg (loại bi đường kính Ф60 mm: 100kg, đường kính Ф50 mm: 100 kg) - Khối lượng hỗn hợp thuốc nổ AD1: 200 kg - Thời gian nghiền: + NH4NO3: 25 phút + Hỗn hợp thuốc nổ AD1: 20 phút - Kiểm tra cỡ hạt sau nghiền qua sàng số 16 (16 lỗ/cm2) - Kiểm tra kích thước ống thuốc, khối lượng, mật độ, khả năng kích nổ, truyền nổ theo quy định của Nhà máy Z121. 67 PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1. Nghiên cứu chế tạo polyme blend PE/EVA III.1.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend PE/EVA Nhờ phần mềm Polylab 3.1 được kết nối trực tiếp với thiết bị trộn kín Haake (CHLB Đức), ghi giản đồ biểu thị mối quan hệ giữa momen xoắn- thời gian của quá trình trộn nóng chảy các polyme blend PE/EVA với các tỷ lệ khác nhau trong quá trình trộn các polyme trên máy trộn kín Haake. Qua giản đồ này, có thể theo dõi quá trình chảy, khả năng năng gia công của vật liệu...xảy ra trong quá trình trộn nóng chảy các polyme theo nhiệt độ và thời gian trộn. Dựa vào đó có thể đánh giá sự tương tác của các polyme cũng như vai trò của các phụ gia tương hợp có mặt trong quá trình trộn hợp polyme. 1. Nghiên cứu khả năng chảy nhớt của PE, EVA và polyme blend PE/EVA Nghiên cứu được tiến hành trên máy trộn kín Haake, trong điều kiện nhiệt độ 140oC, tốc độ trộn 40 vòng/phút, thời gian trộn là 06 phút. Trên hình 3.1 là giản đồ momen xoắn- thời gian của PE, EVA và hỗn hợp của hai loại polyme này. Giản đồ này cho thấy quá trình nóng chảy vật lý của PE, EVA và hỗn hợp của hai loại nhựa này dưới tác dụng của nhiệt độ (theo thời gian momen xoắn giảm dần cho đến giá trị ổn định). Qua giản đồ này ta thấy momen xoắn ổn định của PE là 15,6 Nm thấp hơn so với giá trị này của EVA (19,1Nm) và quá trình chảy của EVA nhanh đạt đến cân bằng hơn so với PE do EVA có nhiệt độ chảy mềm thấp hơn. Đối với blend có các tỷ lệ PE/EVA khác nhau giá trị momen xoắn của chúng biến đổi qua hai giá trị cực đại trước khi đạt đến giá trị ổn định. Trong trường hợp này EVA chảy trước do nhiệt độ chảy mềm thấp hơn sẽ tạo điều kiện cho PE chảy sớm so với trường hợp chỉ sử dụng PE. Khi hai polyme chảy hoàn toàn và trộn đều vào nhau, giá trị momen xoắn gần như không đổi theo thời gian trộn kể từ khi đạt 4,5 phút trở đi. Giá trị momen xoắn ổn định của hỗn hợp 68 polyme này nằm trong khoảng momen xoắn ổn định của EVA và PE. Điều này cho thấy, quá trình trộn lẫn của EVA và PE chỉ là nóng chảy và trộn lẫn cưỡng bức dưới tác dụng của nhiệt độ cao và các trục quay, không xảy ra phản ứng hóa học cũng như tương tác đặc biệt giữa các đại phân tử của hai polyme này. Bảng 3.1. Momen xoắn ổn định của polyme blend PE/EVA Tỷ lệ thành phần PE/EVA 100/0 70/30 50/50 30/70 0/100 Momen xoắn, Nm 15,6 15,8 16,2 17,6 19,1 2. Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PE/EVA Để nghiên cứu tính chất c

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftv_nghien_cuu_che_tao_vat_lieu_to_hop_tren_co_so_polyolefin_va_ung_dung_trong_nganh_vat_lieu_no_1347.pdf
Tài liệu liên quan