Luận văn Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa nền polyeste không no ( PEKN ) và phụ gia tro bay

ng h¹t võa ®ãng vai trß lµ chÊt gia c­êng, võa ®ãng vai trß lµ chÊt ®én. Chóng cã kh¶ n¨ng: t¨ng ®é cøng, gi¶m ®é co ngãt thÓ tÝch, t¨ng ®é bÒn, t¨ng kh¶ n¨ng chèng ch¸y, bÒn ho¸, bÒn ®iÖn… ChÊt gia c­êng cÇn cã kÝch th­íc bÒ mÆt nhá, ®ång ®Òu, ph©n t¸n tèt, cã kh¶ n¨ng hÊp thô nhùa nÒn tèt trªn toµn bé bÒ mÆt, rÎ tiÒn, dÔ kiÕm [4]. Mét sè chÊt gia c­êng d¹ng h¹t th­êng ®­îc sö dông [11,15]: §Êt sÐt, cao lanh, bét nhÑ, bét talc (3MgO.4SiO2.2H2O), SiO2, oxyt nh«m, ami¨ng. H×nh d¸ng, kÝch th­íc, b¶n chÊt cña h¹t gia c­êng vµ sù ph©n bè cña h¹t trong vËt liÖu PC cã ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖu t¹o thµnh. VËt liÖu PC gia c­êng d¹ng h¹t cã vai trß quan träng vµ cã nhiÒu øng dông trong c«ng nghiÖp hiÖn nay do chÕ ®é gia c«ng ®¬n gi¶n, n¨ng suÊt gia c«ng lín, cã kh¶ n¨ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu cña c¸c s¶n phÈm PC sö dông trong c«ng nghiÖp vµ d©n dông. §Æc biÖt vÒ mÆt gi¸ c¶ lµ thÊp h¬n nhiÒu so víi vËt liÖu PC gia c­êng d¹ng sîi. ChÝnh v× vËy, vËt liÖu PC gia c­êng d¹ng h¹t ngµy cµng ®­îc c¸c nhµ Khoa häc quan t©m. I.2.3. Phô gia vµ chÊt ®én I.2.3.1. Phô gia Phô gia ®­îc thªm vµo vËt liÖu PC ®Ó thay ®æi mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu nh­ : ®é nhít, chèng ch¸y, gi¶m ®é co ngãt vµ mét sè tÝnh chÊt kh¸c. C¸c phô gia th­êng thªm vµo vËt liÖu PC nh­ chÊt xóc tiÕn, chÊt chèng ch¸y, chÊt chèng tia tö ngo¹i UV… ChÊt xóc tiÕn Cã t¸c dông lµm ®é nhít cña vËt liÖu gi¶m khi gia c«ng theo ph­¬ng ph¸p l¨n Ðp hoÆc phun ®Ó chÊt láng linh ®éng h¬n, dÔ thÊm vµo sîi gia c­êng. Khi ngõng l¨n Ðp th× cÊu tróc gel l¹i lµm cho nhùa nÒn kh«ng bÞ ch¸y. ChÊt xóc tiÕn hay sö dông lµ Cacboxymetylxenlulo. ChÊt chèng ch¸y D­íi t¸c dông cña tr­êng nhiÖt (dßng nhiÖt) cã c­êng ®é ®ñ lín vµ thêi gian ®ñ dµi c¸c PC h÷u c¬ ®Òu bÞ ph©n huû nhiÖt. Do vËy, chÊt chèng ch¸y ®­îc thªm vµo hÖ PC nh»m thay ®æi thay ®æi qu¸ tr×nh ch¸y theo c¸c ph­¬ng ¸n sau : Ức chÕ qu¸ tr×nh ch¸y ë pha khÝ (®èi víi khÝ nhiªn liÖu) Thay ®æi qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt b»ng c¸ch ®­a vµo mét qu¸ tr×nh n¨ng l­îng thÊp cã t¸c dông kÝch thÝch ë pha r¾n ®Ó dÉn ®Õn cacbon ho¸ trªn bÒ mÆt. T¹o thµnh líp mµng bao bäc lªn vËt liÖu ®Ó ng¨n chÆn t¸c ®éng cña m«i tr­êng nhiÖt bªn ngoµi. §èi víi qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt mµ thiÕu oxy lµ qu¸ tr×nh nhiÖt ph©n, khi thõa oxy lµ qu¸ tr×nh nhiÖt oxy ho¸. Nh÷ng chÊt chèng ch¸y th­êng dïng lµ hîp chÊt chøa Clo, Brom; hîp chÊt c¬ ph«t pho; hîp chÊt chøa Bo; Oxyt antimon (Sb2O3); hydroxyt nh«m. I.2.3.2. ChÊt ®én ChÊt ®én lµ nh÷ng chÊt ®­îc thªm vµo vËt liÖu PC chñ yÕu lµm h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm. Trong mét sè tr­êng hîp, chÊt ®én cã thÓ lµm thay ®æi mét sè tÝnh chÊt kü thuËt cña vËt liÖu trong qu¸ tr×nh gia c«ng còng nh­ trong qu¸ tr×nh sö dông. Mét sè chÊt ®én th­êng dïng: Bét nhÑ CaCO3, Bét talc 3MgO.4SiO2.2H2O, Bét mica K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O; Bét barit BaSO4. HiÖn nay ng­êi ta ®ang nghiªn cøu vµ thö nghiÖm viÖc sö dông kÕt hîp chÊt phÕ th¶i “ Tro bay” (cã tªn tiÕng anh lµ Fly ash) cña nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn vµ nÒn polyme ®Ó s¶n xuÊt vËt liÖu PC ë ViÖt Nam. Víi kinh nghiÖm t¸i sö dông s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh ®èt than ®· ®­îc ¸p dông ë c¸c n­íc tiªn tiÕn thÕ giíi nh­ Mü, NhËt vµ c¸c n­íc Ch©u ¢u cho thÊy kho¶ng 60 – 70% l­îng tro xØ th¶i ra cã thÓ sö dông ®­îc cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp x©y dùng, cÇu ®­êng, bª t«ng vµ lµm phô gia cho nhiÒu s¶n phÈm th­¬ng m¹i kh¸c. ViÖc t¸i sö dông tro xØ còng ®· ®­îc biÕt ®Õn ë ViÖt Nam tõ nhiÒu n¨m tr­íc vµ ®· cã mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu trong n­íc vµ hîp t¸c víi Quèc tÕ vÒ kh¶ n¨ng øng dông cña chóng, trong ®ã c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña ViÖn VËt liÖu X©y dùng. Nh­ng cho ®Õn nay, sè l­îng vµ quy m« sö dông lo¹i chÊt th¶i nµy cßn kh¸ nhá lÎ phÇn lín chØ lµ c¸c t­ nh©n ®øng ra ®Êu thÇu mua l¹i hoÆc khai th¸c tù do ®Ó sö dông lµm g¹ch gia c«ng hoÆc hoÆc than ®ãng b¸nh. GÇn ®©y nhÊt, tro xØ ®­îc sö dông lµm phô gia cho bª t«ng ®Ëp trµn cña c«ng tr×nh thñy ®iÖn S¬n La…C©u hái “ T¹i sao viÖc tiªu thô lo¹i s¶n phÈm phô nµy cßn rÊt h¹n chÕ t¹i ViÖt Nam n¬i cã l­îng tiªu thô than hµng n¨m kh¸ lín ?” ®ang lµ c©u hái cÇn ®­îc c¸c ngµnh c¸c cÊp tr¶ lêi. S¶n phÈm ch¸y cña qu¸ tr×nh ®èt than gåm tro bay, tro ®¸y lß, tro cña lß tÇng s«i (CFB) cã chøa chÊt t¹o tÇng s«i, xØ than, xØ tõ hÖ thèng khÝ hãa than, th¹ch cao tõ hÖ thèng khö SO2 trong khãi th¶i, tro cã chøa Amoniac do sö dông ®Ó khö NOx trong khãi th¶i. S¶n phÈm phô t¹o ra tõ qu¸ tr×nh ®èt than nµy cã ®Æc tÝnh ­u viÖt mµ c¸c vËt liÖu kh¸c kh«ng cã, gi¸ thµnh rÎ, nªn kh¶ n¨ng øng dông rÊt ®a d¹ng vµ lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm rÊt nhiÒu. Kh¶ n¨ng sö dông c¸c s¶n phÈm phô tõ qu¸ tr×nh ®èt than phô thuéc nhiÒu vµo thµnh phÇn ho¸ häc, ®Æc tÝnh lý häc cña tõng lo¹i. §Æc tÝnh cña lo¹i vËt liÖu nµy phï hîp ®Ó sö dông cho c¸c môc ®Ých kh¸c nhau. §Æc tÝnh cña chóng chÞu ¶nh h­ëng bëi chÕ ®é vËn hµnh lß h¬i nh­ thêi gian vµ nhiÖt ®é cña than trong lß h¬i, phô thuéc vµo ph­¬ng thøc th¶i tro xØ kh« hay ­ít. Riªng s¶n phÈm phô cña qu¸ tr×nh khö SO2 trong khãi th¶i lß h¬i cã kh¸c h¬n, cã chøa thªm c¸c chÊt kiÒm. §Æc tÝnh cña s¶n phÈm phô tõ qu¸ tr×nh khö SO2 trong khãi th¶i lß h¬i phô thuéc nhiÒu vµo chÊt khö ®­îc sö dông, nhiÖt ®é, ¸p lùc vµ kh¶ n¨ng «xy ho¸ x¶y ra trong buång khö, sè l­îng n­íc ®­îc sö dông. Tõ c¸c ®Æc tÝnh nµy, cã thÓ t×m ra kh¶ n¨ng sö dông tõng lo¹i s¶n phÈm nµy trong thùc tÕ. Mét sè øng dông thùc tÕ cña s¶n phÈm tõ qu¸ tr×nh ®èt than mµ Mü ®ang sö dông do HiÖp Héi Tro Than cña Mü thèng kª ®­îc nªu d­íi ®©y sÏ lµ th«ng tin cÇn thiÕt cho c¸c nhµ s¶n xuÊt, qu¶n lý vµ ho¹ch ®Þnh chÝnh s¸ch trong t­¬ng lai. øng dông cña tro bay trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng vµ bª t«ng: do sù ph©n bè kÝch th­íc c¸c h¹t cña tro bay gièng xi m¨ng, nh­ng h¹t tro bay cßn cã thªm d¹ng h×nh cÇu, ®­îc nung ch¶y nhÑ trong lß h¬i vµ ®­îc lµm ®Æc ®ét ngét trong khãi th¶i. Nªn khi sö dông trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt bª t«ng, d¹ng h×nh cÇu cña tro bay ®ãng vai trß nh­ qu¶ bang mang khÝ trong hçn hîp bª t«ng gióp gi¶m nhu cÇu n­íc vµ n©ng cao tÝnh mÒm dÎo, dÔ t¹o h×nh vµ dÔ sö dông cña bª t«ng vµ t¹o cho khèi bª t«ng cã cÊu tróc tèt h¬n vµ dÔ t¹o gãc c¹nh h¬n. Thµnh phÇn ho¸ häc cña tro bay cã l­îng CaO thÊp, do ®ã sÏ h¹n chÕ ®­îc c¸c ph¶n øng Pozzolanic lµ ph¶n øng t¹o c¸c hîp chÊt kÕt dÝnh Ca(OH)2 khi tiÕp xóc víi n­íc, ph¸ vì cÊu tróc ho¸ häc cña bª t«ng g©y môc rçng bª t«ng. Khi thªm tro bay vµo, ph¶n øng víi v«i trong bª tèng sÏ t¹o hîp chÊt kÕt dÝnh bÒn v÷ng h¬n lµm t¨ng søc bÒn cña bª t«ng. Ngoµi ra thµnh phÇn ho¸ häc cña tro bay cã sÐt hoÆc phiÕn sÐt lµ vËt liÖu cung cÊp cho s¶n xuÊt xi m¨ng. Tû lÖ tro bay ®­îc sö dông phô thuéc nhiÒu vµo tû lÖ cacbon cßn l¹i trong tro, tû lÖ tro bay ®­îc sö dông cã thÓ lªn ®Õn > 30% phô thuéc c¶ vµo thµnh phÇn ho¸ häc cña tro bay. øng dông cña tro bay trong c«ng t¸c x©y dùng, lµm nÒn ®­êng vµ lÊp c¸c lç hæng cña c¸c má sau khi kh«ng cßn khai th¸c ®Ó h¹n chÕ vµ phßng tr¸nh sù sôt lón nÒn ®Êt cña c«ng tr×nh. MÆt kh¸c c¸c s¶n phÈm tõ qu¸ tr×nh ®èt than cßn cã tû träng thÊp h¬n ®Êt tù nhiªn, cã thµnh phÇn gièng ®Êt sÐt nªn nã ®­îc sö dông réng r·i trong c«ng t¸c lµm ®­êng, ®¾p ®Ëp, ®ª, chin lÊp cho c¸c chç rçng cña c«ng tr×nh èng ngÇm lµm t¨ng ®é kÕt dÝnh, ®é cøng cña ®­êng vµ gi¶m t¶i cho c¸c c«ng tr×nh cÇn chÌn lÊp. Tro bay ®­îc trén víi n­íc v«i vµ c¸c vËt liÖu liªn kÕt kh¸c thµnh vËt liÖu lµm ®­êng bÒn vµ cøng h¬n ®Êt tù nhiªn, ®Æc biÖt ®èi víi lo¹i ®­êng asphalt. 90 – 95% tro bay trén víi c¸t, n­íc vµ xi m¨ng thµnh vËt liÖu cã thÓ sö dông ®Ó lÊp c¸c kho¶ng trèng cña c¸c má, m¹ch n­íc ngÇm, cèng r·nh kh«ng cßn sö dông d­íi lßng ®Êt. Dung dich nµy sÏ ®­îc b¬m vµo mµ kh«ng cÇn ph¶i cã c«ng nh©n trùc tiÕp thao t¸c. MÆt kh¸c, vËt liÖu nµy dÔ ®µo xíi trong tr­êng hîp c«ng tr×nh nµo ®ã cÇn sö dông. §Æc ®iÓm nµy ­u viÖt h¬n sö dông xi m¨ng th«ng th­êng. øng dông trong c«ng nghÖ xö lý chÊt th¶i: nhê ph¶n øng Pazzolanic cña tro xØ khi kÕt hîp víi xi m¨ng nªn nã ®­îc sö dông ®Ó lµm r¾n chÊt th¶i láng, bïn c«ng nghiÖp vµ bïn sinh häc trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i. Ph¶n øng nµy lµm gi¶m kh¶ n¨ng rß rØ c¸c hîp chÊt ®éc h¹i trong mïn th¶i, ®Æc biÖt lµ c¸c chÊt th¶i cã chøa kim lo¹i nÆng nhê viÖc lµm kh« ®ãng b¸nh chÊt th¶i. øng dông trong qu¸ tr×nh c¶i t¹o ®Êt n«ng nghiÖp: §Êt chÊt l­îng xÊu sÏ ®­îc trén víi tro xØ ®Ó t¨ng c­êng c¸c ®Æc tÝnh tho¸t vµ gi÷ n­íc vµ kh¶ n¨ng t¨ng tr­ëng cña thùc vËt nhê trong tro bay cã chøa mét sè vi chÊt mµ thùc vËt cÇn. Tro cña lß CFB cßn ®­îc sö dông trong xö lý c¸c vÊn ®Ò m«i tr­êng trong khai th¸c má. Than cung cÊp cho c¸c nhµ m¸y ®iÖn lß CFB th­êng lµ lo¹i than chÊt l­îng xÊu vµ ë nh÷ng ®Þa ®iÓm khã kh¨n nªn gi¶i quyÕt ®­îc vÊn ®Ò m«i tr­êng ®èi víi lo¹i than nµy. MÆt kh¸c tro tõ lß nµy cã thµnh phÇn CaO lín gióp trung hoµ møc axit t¹i c¸c má than bá ®i nµy. Víi ­u ®iÓm ®ã, tro cña lß CFB ®­îc sö dông ®Ó lµm t­êng vµ v¸ch hoÆc lÊp c¸c hÇm lß ®· kh«ng cßn sö dông h¹n chÕ tèi ®a nguy c¬ « nhiÔm nguån n­íc vµ ®Êt do thay ®æi ®é pH tõ c¸c má nµy g©y ra. Tro bay cßn ®­îc sö dông trong c«ng nghiÖp nhùa vµ s¬n nhê cÊu t¹o rçng cña nã nh»m lµm gi¶m träng l­îng cña s¶n phÈm, sö dông trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt èng vµ c¸p ®iÖn ®Æc biÖt, c¸c tÊm ch¾n chÞu nhiÖt cña xe m¸y ®ua, vËt liÖu chÞu löa vµ c¸c s¶n phÈm èp l¸t trang trÝ trong x©y dùng, c«ng nghiÖp ®óc nh«m. ¦u ®iÓm næi bËt cña chóng lµ lo¹i vËt liÖu cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt vµ gi¸ thµnh rÎ. Ngoµi nh÷ng øng dông nh­ ®· nãi ë trªn, xØ ®¸y lß cßn cã thÓ sö dông cho c¸c môc ®Ých kh¸c nh­: ®­îc sö dông ®Ó chèng tr¬n ë c¸c ®­êng ®ãng b¨ng vµo mïa ®«ng. XØ lß h¬i cßn sö dông nh­ c¸c h¹t s¾t cøng ®Ó phun lµm s¹ch s¬n phñ bÒ mÆt cña thiÕt bÞ, ®Æc biÖt lµ trong ngµnh c«ng nghiÖp söa ch÷a tµu biÓn thay h¹t Nix ®éc h¹i vµ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. §Æc tÝnh tr¬n nh½n cña xØ lµ ­u ®iÓm ®Ó sö dông trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt tÊm lîp. Nh÷ng øng dông th«ng th­êng tõ c¸c s¶n phÈm ch¸y cña than ë Mü sÏ ®­îc nªn ra ë ®©y hy väng thu hót ®­îc mèi quan t©m cña c¸c nhµ s¶n xuÊt vµ thóc ®Èy viÖc sö dông tro xØ ë ViÖt Nam trong thêi gian tíi. Quan träng h¬n c¶ lµ víi khèi l­îng lín tro xØ sö dông cho c¸c môc ®Ých trªn sÏ gi¶i quyÕt ®­îc mét sè vÊn ®Ò nan gi¶i cña c¸c nhµ ®Çu t­ vµ nhµ qu¶n lý cô thÓ sÏ gi¶m ®­îc ®¸ng kÓ quü ®Êt chiÕm dông, gi¶m chi phÝ qu¶n lý b·i th¶i vµ chèng « nhiÔm m«i tr­êng. ë ViÖt Nam c¸c nhµ nghiªn cøu ®· s¶n xuÊt tÊm sãng vµ tÊm ph¼ng xi m¨ng cèt sîi theo ph­¬ng ph¸p xeo tõ c¸c phô gia Silica fume vµ tro bay cña nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn ®· qua xö lý. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy s¶n phÈm nµy ®Òu ®¹t tÝnh chÊt vÒ c­êng ®é uèn, ®é chèng thÊm n­íc vµ mét sè chØ tiªu kü thuËt kh¸c. Tro bay lµ mét phô gia ®Æc biÖt cho bª –t«ng, cã thÓ thay thÕ 20% xi m¨ng trong bª t«ng vµ gi¶m ®­îc 30% gi¸ thµnh s¶n phÈm. Do cÊu tróc mÞn tro bay còng lµm t¨ng c­êng ®é cña bª t«ng vµ lµm t¨ng ®é nhít cña v÷a, gióp bª t«ng chui vµo c¸c khe nç dÔ dµng. T¹i nhµ m¸y chÕ biÕn tro bay nhiÖt ®iÖn, tro xØ ®­îc hót tõ d­íi hå th¶i lªn, qua tr¹m tuyÓn næi ®Ó t¸ch thµnh hai phÇn tro bay vµ than. ChØ sau vµi tiÕng qua tuyÓn næi, tro bay ®· ®­îc ®«ng ®Æc l¹i, ®­îc ®­a sang hÖ thèng sÊy ®ãng bao, ®­a ra thµnh phÈm. SÊy b»ng lß quay ®èt trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp. S¬ ®å c«ng nghÖ tuyÓn næi [1]. B¬m hoµ Sµng rung CÊp H2O Th¶i BÓ ®iÒu hoµ B¬m hoµ DÇu M7 Thïng khuÊy TX 1 Thïng khuÊy TX 2 Thïng khuÊy TX 3 DÇu th«ng TB tuyÓn næi Dung dich tro bay Dung dÞch than BÓ c« ®Æc tro bay BÓ c« ®Æc than B¬m hoµ Rãc n­íc, ph¬i tù nhiªn B¬m hoµ Kho cã m¸i che Tro bay ®é Èm <20% BÓ chøa s¶n phÈm than Chó thÝch: TX – tiÕp xóc Nguyªn lý cña c«ng nghÖ tuyÓn næi tro bay X­ëng tuyÓn næi ®­îc ®Æt ngay c¹nh hå chøa tro th¶i cña nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn. Nguyªn liÖu ®­îc b¬m cïng víi n­íc lªn sµng rung. T¹i ®©y phÇn h¹t th« ®­îc lo¹i ra, cßn phÇn h¹t mÞn ®­îc ®­a vµo bÓ chøa ®iÒu hoµ, nguyªn liÖu ®­îc khuÊy nhÑ, n­íc trong trµn ra ë phÝa trªn møc trµn ®­îc ®iÒu tiÕt sao cho tû lÖ r¾n/láng = 1/3 Tû lÖ nµy ®­îc kiÓm tra b»ng ph­¬ng ph¸p ®o tû träng cña dung dÞch huyÒn phï. Dung dÞch huyÒn phï ®­îc b¬m lªn thïng khuÊy tiÕp xóc víi sù tham gia cña dÇu M7 lµ chÊt thuèc tuyÓn 1 víi hµm l­îng 2 lÝt/tÊn nguyªn liÖu. Sau ®ã, dung dÞch ®­îc ®­a vµo hÖ thèng tuyÓn næi gåm mét côm m¸y tuyÓn vÐt 4 ng¨n víi sù tham gia cña thuèc tuyÓn 2 lµ dÇu th«ng víi hµm l­îng 2 lÝt/ tÊn nguyªn liÖu. C¶ 2 lo¹i thuèc tuyÓn nµy ®­îc khèng chÕ mét c¸ch nghiªm ngÆt cïng víi viÖc æn ®Þnh tû träng cña dung dÞch b»ng mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn trung t©m ®Ó ®¶m b¶o n¨ng suÊt ho¹t ®éng cña hÖ thèng tuyÓn næi vµ h¹n chÕ l­îng d­ thõa cña thuèc tuyÓn. PhÇn næi lµ than ®­îc g¹t xuèng m¸ng dÉn vµ ®­a vÒ bÓ c« ®Æc than. PhÇn tr×m lµ dung dÞch tro bay ®­îc dÉn vÒ bÓ c« ®Æc tro bay. N­íc tho¸t ra tõ c¸c bÓ c« ®Æc ®­îc dÉn vÒ bÓ chøa n­íc t¸i sö dông, cßn c¸c s¶n phÈm tro bay vµ than sau khi ®­îc c« ®Æc víi tû lÖ r¾n/láng lµ 50/50 sÏ ®­îc b¬m lªn hai b·i chøa kh¸c nhau. Qu¸ tr×nh rãc n­íc vµ ph¬i tù nhiªn sÏ ®­a ®é Èm xuèng 20 – 22%. S¶n phÈm chÝnh tro bay cã ®é Èm < 20% sÏ ®­îc chuyÓn vµo kho cã m¸i che, vµo hÖ thèng sÊy vµ thu s¶n phÈm. Tro bay cã ®é Èm < 20% ®­îc ®­a vµo Bunke cÊp liÖu b»ng m¸y xóc lËt. Nguyªn liÖu ®­îc vËn chuyÓn tiÕp lªn lß sÊy b»ng b¨ng t¶i. Qu¸ tr×nh sÊy ®­îc thùc hiÖn trong lß sÊy quay ®èt trùc tiÕp b»ng than. Qua hÖ thèng: läc bôi s¬ bé, läc bôi cÊp hai, hÖ thèng läc bôi tói v¶i, s¶n phÈm tro bay thu ®­îc cã c¸c chØ tiªu kü thuËt ®¸p øng yªu cÇu ®Ò ra. Cô thÓ: SiO2 + Fe2O3 + Al2O3: 86% SO3 : 0,3% MKN < 5% Hµm l­îng trªn sµng 0,045 mm < 5% §é ®ång ®Òu I : 2% §é Èm : 0,3% I.3. Mét sè ph­¬ng ph¸p gia c«ng vËt liÖu PC [4]. Qóa tr×nh gia c«ng ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖu, do v©y tuú tõng tr­êng hîp cô thÓ ph¶i lùa chän ph­¬ng ph¸p gia c«ng ®Ó cã ®ù¬c s¶n phÈm phï hîp víi yªu cÇu. Th«ng th­êng vËt liÖu PC cã thÓ gia c«ng b»ng mét trong c¸c ph­¬ng ph¸p sau ®©y: I.3.1. Ph­¬ng ph¸p l¨n Ðp b»ng tay. §©y lµ ph­¬ng ph¸p sö dông rul« hay chæi quÐt cã kÝch th­íc kh¸c nhau ®Ó thÊm nhùa lªn bÒ mÆt sîi (sîi ë tÊm v¶i dÖt hay d¹ng v¶i mat). ThÊm vµ l¨n rul« tõng líp mét cho ®Õn khi ®¹t ®é dµy yªu cÇu cña s¶n phÈm. Tuy nhiªn s¶n phÈm cã thÓ cã bät khÝ, kh¶ n¨ng thÊm ­ít kh«ng ®ång ®Òu vµ tuú thuéc vµo tay nghÒ ng­êi thî. Ph­¬ng ph¸p gia c«ng nµy ®¬n gi¶n, vèn ®Çu t­ thÊp nªn ®­îc øng dông réng r·i vµ ®Æc biÖt sö dông cho nh÷ng s¶n phÈm cã kÝch th­íc lín. I.3.2. Ph­¬ng ph¸p phun sîi. S¶n phÈm ®­îc lµm tõ sîi c¾t nhá vµ nhùa sÏ ®­îc phun ®ång thêi lªn bÒ mÆt khu«n. Sîi th« ®­îc cho vµo m¸y c¾t nèi liÒn víi sóng phun víi ®é dµi theo ý muèn. ChÕ t¹o s¶n phÈm b»ng ph­¬ng ph¸p l¨n Ðp phun cã chu kú ng¾n, gÝa thµnh thÊp. Do sîi gia c­êng chØ sö dông lo¹i sîi ng¾n nªn tÝnh chÊt c¬ lý s¶n phÈm kh«ng cao. I.3.3. C«ng nghÖ ®óc kÐo. C¸c sîi gia c­êng kÐo, tÈm thÊm qua bÓ nhùa, sau ®ã ®­îc ®­a vµo khu«n vµ gia nhiÖt. Ph­¬ng ph¸p gia c«ng nµy cã thêi gian gia c«ng ng¾n, kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cao, s¶n phÈm thu ®­îc cã tÝnh chÊt c¬ häc rÊt cao, tuy nhiªn, vèn ®Çu t­ ban ®Çu lín. I.3.4. C«ng nghÖ quÊn sîi. Sö dông c¸c trôc ®­îc chèng dÝnh, c¸c sîi tÈm nhùa sÏ ®­îc quÊn vµo trôc. QuÊn sîi theo c¸c gãc kh¸c nhau tuú theo yªu cÇu vµ cã thÓ lËp ch­¬ng tr×nh tr­íc. Cã hai c¸ch quÊn : quÊn v¾t chÐo vµ quÊn song song. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c lo¹i èng vµ thïng chøa. I.3.5. C«ng nghÖ b¬m nhùa vµo khu«n. T¹o h×nh trong ch©n kh«ng bao gåm sö dông ®ång thêi ¸p suÊt ch©n kh«ng vµ ¸p suÊt kh«ng khÝ. Khu«n ®­îc phñ lªn mét líp nhùa vµ sîi b»ng tay hoÆc phun. Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch hîp ®Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm kh«ng th­êng xuyªn vµ c¸c kÕt cÊu phøc t¹p. S¶n phÈm cã tÝnh chÊt c¬ lý cao do sù ph©n bè nhùa, sîi ®ång ®Òu, hai bÒ mÆt nh½n. Tuy nhiªn, tèc ®é s¶n xuÊt thÊp, ph¶i ®Çu t­ lín vÒ nhµ x­ëng vµ m¸y thuû. I.3.6. C«ng nghÖ hót ch©n kh«ng. VËt liÖu líp ®­îc gia c«ng b»ng tay theo ph­¬ng ph¸p ­ít. Mµng chÊt dÎo (Nilon) bäc lªn khu«n vµ kh«ng khÝ ®­îc th¸o ra nhê b¬m ch©n kh«ng. L­îng nhùa thõa ®­îc lo¹i bá d­íi t¸c dông cña b¬m ch©n kh«ng . ¦u ®iÓm : Hµm l­îng lç bät khÝ Ýt h¬n. ThÊm ­ít nhùa lªn sîi tèt h¬n nhê ¸p suÊt ch©n kh«ng, l­îng nhùa thõa sÏ lo¹i bá, do vËy hµm l­îng sîi cao h¬n ph­¬ng ph¸p gia c«ng b»ng tay. An toµn cho søc khoÎ : Tói ch©n kh«ng sÏ lµm gi¶m l­îng chÊt bay h¬i gi¶i phãng trong qu¸ tr×nh ®ãng r¾n. Nh­îc ®iÓm : Qóa tr×nh t¹o ch©n kh«ng lµm t¨ng gi¸ thµnh s¶n phÈm (nh©n c«ng, vËt liÖu). §ßi hái kü n¨ng thao t¸c cao h¬n. I.4. TÝnh chÊt cña vËt liÖu PC. §é bÒn vµ ®é ch¾c cao cña vËt liÖu PC lµm cho c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng nh­ b¸nh xe, trôc quay cã kh¶ n¨ng ho¹t ®éng nhanh h¬n rÊt nhiÒu so víi c¸c chi tiÕt lµm b»ng hîp kim. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ n¨ng l­îng tÝch tô trªn mét ®¬n vÞ träng l­îng cao h¬n. Kh¸c víi c¸c vËt liÖu truyÒn thèng sù ph¸ huû cña vËt liÖu PC khi ®¹t ®Õn t¶i träng tíi h¹n kh«ng x¶y ra tøc thêi, nghÜa lµ kh«ng x¶y ra h­ háng th¶m ho¹. VËt liÖu PC tiÕp tôc biÕn d¹ng mµ vÉn duy tr× ®­îc kh¶ n¨ng lµm viÖc ë c¸c t¶i träng thÊp h¬n t¶i träng ph¸ huû. Mét c¬ chÕ ph¸ huû nh­ vËy cña vËt liÖu PC gia c­êng b»ng sîi ®¶m b¶o cho c¸c chi tiÕt lµm viÖc víi ®é tin cËy cao. Khi sö dông vËt liÖu PC gia c­êng b»ng sîi cã mo®un cao sÏ gi¶m ®­îc momen qu¸n tÝnh ë tèc ®é tíi h¹n cña c¸c trôc quay vµ do ®ã gi¶m ®­îc sè l­îng c¸c gèi hay æ ®ì trung gian, hoÆc cho phÐp trôc quay lµm viÖc víi tèc ®é cao h¬n. TÝnh chôi va ®Ëp bao gåm c¶ øng suÊt d­ vµ øng suÊt ph¸ huû cña vËt liÖu PC gia c­êng b»ng sîi thuû tinh vµ sîi aramit lµ tuyÖt vêi. H¬n n÷a sîi aramit cã thÓ kÕt hîp víi sîi cacbon hoÆc thuû tinh ®Ó tèi ­u ho¸ nÆng l­îng hÊp thô vµ c¸c yªu cÇu kh¸c, kÓ c¶ gi¸ thµnh. Gi¶m tiªu hao n¨ng l­îng do ®é bÒn vµ ®é ch¾c ®­îc n©ng cao cho phÐp c¸c vît tennis compozit sîi cacbon t¹o cho qu¶ bãng cã vËn tèc cao h¬n. Chèng ¨n mßn lµ ®Æc tÝnh cña vËt liÖu PC dùa vµo viÖc lùa chän lo¹i nhùa thÝch hîp. TÝnh æn ®Þnh kÝch th­íc cña c¸c kÕt cÊu tõ vËt liÖu PC lµ ®iÒu kiÖn rÊt quan träng ®Ó øng dông trong thiÕt bÞ X- quang, m¸y c«ng cô, m¸y ®o tÕ vi, c¸nh tay r«bèt, kÝnh viÔn väng, thiÕt bÞ l¹nh… C¸c chi tiÕt vµ liªn kÕt tiªu chuÈn tõ vËt liÖu PC cã thÓ s¶n xuÊt nhanh vµ kinh tÕ h¬n so víi tr­êng hîp dïng kim lo¹i. §ång thêi dÔ thay thÕ h¬n. §é gi·n në nhiÖt cña vËt liÖu PC cã thÓ ®iÒu chØnh cho phï hîp víi c¸c yªu cÇu gia c«ng ®a d¹ng ®Ó gi¶m thiÓu øng suÊt nhiÖt. Sîi cacbon vµ aramit cã hÖ sè gi·n në nhiÖt ©m theo chiÒu dµi, do ®ã ph¶i chó ý ®iÒu chØnh . VËt liÖu PC cã kh¶ n¨ng chôi khÝ hËu tèt trong m«i tr­êng biÓn. Nhê ®é bÒn vµ tÝnh chèng ¨n mßn cao nªn gi¶m ®­îc thêi gian b¶o hµnh so víi c¸c kÕt cÊu gç hay kim lo¹i. Tuy nhiªn, cÇn cã xö lý ®Æc biÖt ®Ó vËt liÖu PC chôi ®­îc bøc x¹ tö ngo¹i. Cã thÓ t¹o nªn vËt liÖu PC dÉn ®iÖn nÕu sö dông compozit sîi cacbon phñ Niken. VËt liÖu PC cã kh¶ n¨ng c¸ch ©m vµ gi¶m xãc tuyÖt vêi. §é rung vÒ ©m thanh vµ c¬ häc cã thÓ gi¶m 10% so víi kim lo¹i. TÝnh chÊt ma s¸t vµ mµi mßn cña vËt liÖu PC gia c­êng b»ng sîi cacbon lµ rÊt tåt. HÖ sè ma s¸t cña compozit cacbon trªn thÐp chØ b»ng 40% so víi thÐp/thÐp cã b«i tr¬n. TÝnh tÝch tô nhiÖt thÊp cña compozit cacbon-cacbon cïng víi ®é æn ®Þnh kÝch th­íc, nhÑ vµ hÖ sè ma s¸t cao cho phÐp sö dông lµm m¸ phanh cho m¸y bay vµ cho «t« ®ua. DÔ thao t¸c vµ vËn chuyÓn nhanh do nhÑ. Gi¶m ®­îc phÕ liÖu v× c¸c chi tiÕt vµ kÕt cÊu tõ vËt liÖu PC th­êng ®­îc lµm theo ®óng h×nh d¸ng s¶n phÈm yªu cÇu, chø kh«ng ph¶i b»ng ph­¬ng ph¸p phay, bµo, tiÖn, khoan…nh­ kim lo¹i. I.5. Ứng dông cña vËt liÖu PC. HiÖn nay vËt liÖu PC ®­îc øng dông rÊt réng r·i vµ phæ biÕn trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau ®Ó thay thÕ cho c¸c vËt liÖu truyÒn thèng nh­ : gç, kim lo¹i… vµ ®Æc biÖt lµ trong nghµnh giao th«ng vËn t¶i. Trong nghµnh giao th«ng vËn t¶i, vËt liÖu PC ®­îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ, c¸c ph­¬ng tiÖn nh­ : Tµu, thuyÒn ®i biÓn, thïng chøa nhiªn liÖu, èp trÇn toa xe löa, lèp c¸c lo¹i xe, líp bäc lãt phÝa trong th©n m¸y bay, cÇu… Ngµy 8 – 7 – 1997, ng­êi ta ®· l¾p ®Æt mét c©y cÇu hoµn toµn b»ng vËt liÖu PC trªn c¬ së nhùa isopolyeste kÕt hîp víi cèt sîi thuû tinh. Sau mét thêi gian, ng­êi ta theo dâi vµ ®· nhËn thÊy r»ng bÒ mÆt cÇu kh«ng nh÷ng cã kh¶ n¨ng chèng thÊm mµ nã cßn kh«ng bÞ r¹n nøt, han rØ. §iÒu nµy cho phÐp tiÕt kiÖm ®­îc mét kho¶n chi phÝ ®¸ng kÓ cho viÖc b¶o d­ìng. HiÖn nay nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi ®· sö dông vËt liÖu PC ®Ó l¾p ®Æt vµ bè trÝ c¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng hµnh lang an toµn giao th«ng: D¶i ph©n c¸ch, biÓn b¸o, cäc tiªu, biÓn ph¶n quang… §èi víi nghµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt «t«, viÖc sö dông vËt liÖu PC sÏ m¹ng l¹i hiÖu qu¶ rÊt tÝch cùc. Träng l­îng cña «t« sÏ gi¶m. §é rung, tiÕng ån còng sÏ gi¶m ®i kho¶ng 10% . Kh«ng nh÷ng thÕ víi viÖc duy tr× kh¶ n¨ng lµm viÖc ngay c¶ khi bÞ biÕn d¹ng (ë møc träng t¶i thÊp h¬n träng t¶i ph¸ huû), c¸c thiÕt bÞ lµm tõ vËt liÖu PC sÏ gãp phÇn h¹n chÕ bít nh÷ng rñi ro khi tai n¹n bÊt ngê x¶y ra. V× vËy mµ ng­êi ta th­êng dïng vËt liÖu nµy ®Ó chÕ t¹o c¸c bé phËn, chi tiÕt cña «t« nh­ : Trôc truyÒn ®éng c¬, b×nh chøa nhiªn liÖu … Do cã träng l­îng nhÑ h¬n rÊt nhiÒu so víi kim lo¹i, l¹i cã kh¶ n¨ng chôi vµ hÊp thô ®­îc c¸c c¬n chÊn ®éng nªn vËt liÖu PC ®­îc coi lµ lo¹i vËt liÖu lý t­ëng ®Ó x©y dùng nh÷ng toµ cao èc hoÆc c¸c c«ng tr×nh kiÕn tróc ë nh÷ng vïng hay bÞ ®éng ®Êt (Mü, NhËt B¶n, Thç NhÜ Kú). Ngoµi ra trong thÓ thao, nã ®­îc dïng ®Ó l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ hoÆc chÕ t¹o c¸c c«ng cô nh­ : vît tennis, bãng bµn, m¸i vßm ë s©n vËn ®éng… Trong khoa häc vËt liÖu PC ®­îc dïng ®Ó chÕ t¹o : M¸y X- quang, m¸y c«ng cô, kÝnh viÔn väng, r«bèt… VÒ gi¸ c¶, nh×n chung chi phÝ cho vËt liÖu PC ®¾t h¬n so víi kim lo¹i vµ mét sè vËt liÖu kh¸c. Tuy nhiªn, xÐt theo hiÖu qu¶ th× nã l¹i cã gi¸ trÞ kinh tÕ l©u dµi. Bëi chi phÝ cho viÖc b¶o d­ìng rÊt thÊp vµ tÝnh bÒn c¬ häc trong qu¸ tr×nh sö dông. PHẦN II: c¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu vµ thùc nghiÖm II.1. c¸c ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nguyªn liÖu ®Çu II.1.1. Nguyªn liÖu vµ hãa chÊt Nhùa polyeste kh«ng no (PEKN) Nhùa PEKN 2508PT-WV(d¹ng octo) cña Hµn Quèc. ChÊt xóc t¸c ChÊt xóc t¸c: Metyl etyl keton peoxit (MEKPO) cña Hµn Quèc ChÊt xóc tiÕn ChÊt xóc tiÕn octoat coban: (C8H17COO)2Co ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt : GENIOSIL (GF-31) CH3 (CH3O)3 – Si - (CH2)3 – O – C – C = CH2 O Phô gia tro bay Cã nguån gèc: §­îc cung cÊp bëi C«ng ty cæ phÇn S«ng §µ 12 (ViÖt Nam). II.1.2. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tû träng Tû träng cña cña chÊt láng ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn DIN 53217 trªn dông cô tû träng kÕ (pycnomet) ERICHSEN model 290/ II cã thÓ tÝch 30 cm3. Th­êng tû träng ®­îc x¸c ®Þnh ë 20oC. Qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh: Sau khi æn ®Þnh ë 20oC, c©n tû träng kÕ (a) vµ ®iÒn ®Çy mÉu thö còng ë 20oC sao cho kh«ng cã bät khÝ. C©n tû träng kÕ chøa mÉu (b). HiÖu sè vÒ khèi l­îng : (a – b) chia cho thÓ tÝch (V) cña tû träng kÕ chÝnh lµ tû träng cña mÉu. II.1.3. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é nhít Brookfield §é nhít Brookfield ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn DIN 53018 trªn nhít kÕ Brookfield d¹ng RVT. Qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh: Tr­íc khi x¸c ®Þnh, ph¶i ®Æt chÊt láng trong phßng ë nhiÖt ®é : 25 ± 0,5oC qua 12 giê. Rãt chÊt láng vµo 2/3 cèc thñy tinh, sau ®ã d×m phÇn g¾n ®Üa cña trôc quay vµo mÉu sao cho kh«ng xuÊt hiÖn bät khÝ. G¾n trôc quay vµo nhít kÕ vµ ®iÒu chØnh ®Ó mÆt chÊt láng trïng víi nÊc khÝa trªn trôc quay. BËt m¸y vµ ®äc trªn ®ång hå. §iÒu chØnh tèc ®é vµ chän trôc quay sao cho sè ®äc n»m trªn v¹ch chia cña mÆt ®ång hå. KÕt hîp tèc ®é, lo¹i trôc, sè ®äc vµ tra b¶ng sÏ tÝnh ®­îc ®é nhít theo ®¬n vÞ xentipoa (Cp). II.1.4. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chØ sè axit ChØ sè axit ®Æc tr­ng bëi sè mg KOH cÇn thiÕt ®Ó trung hoµ nhãm cacboxyl cã trong 1(g) mÉu thö. ChØ sè axit ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (V – V0) x k x 5,611 Av = g Trong ®ã: V, V0: ThÓ tÝch dung dÞch KOH trong r­îu etylic tiªu tèn khi chuÈn mÉu thÝ nghiÖm vµ mÉu trèng (ml). k: HÖ sè ®iÒu chØnh. g: Khèi l­îng c©n mÉu nhùa (g). 5,611: Sè mg KOH cña 1ml KOH 0,1N. II.1.5. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh thêi gian gel hãa. ChuÈn bÞ mÉu thö C©n chÝnh x¸c 0,5 - 1 (g) nhùa vµo hép lång vµ mét ®­¬ng l­îng chÊt ®ãng r¾n, trén ®Òu ë nhiÖt ®é phßng. B×nh thö nghiÖm Mét b×nh 3 cæ, thÓ tÝch 250 ml cã l¾p nhiÖt kÕ sinh hµn håi l­u, ë gi÷a cã nót cao su khoan lç cho vµo èng nghiÖm thµnh máng. §Ó ®¸y èng nghiÖm vµ bÇu thñy ng©n cña nhiÖt kÕ ngang nhau vµ c¸ch bÒ mÆt cña dung m«i bay h¬i chõng 2 - 3 cm. §Ó cho nhiÖt ®é æn ®Þnh th­êng tr­íc khi lµm ph¶i ch­ng cÊt lo¹i ra chõng 10 - 20 ml dung m«i cho ®Õn lóc nhiÖt ®é s«i æn ®Þnh. Qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh Mçi lÇn lÊy chõng 0,05(g) hçn hîp nhùa céng chÊt ®ãng r¾n trªn ®Çu trßn cña que thñy tinh nhá, cho vµo èng nghiÖm ®· æn ®Þnh. Khi võa ch¹m ®¸y èng nghiÖm th× bÊm ®ång hå bÊm gi©y ®Ó theo dâi. Thêi gian gel hãa lµ thêi gian kÓ tõ khi hçn hîp võa ch¹m ®¸y èng nghiÖm ®Õn lóc hçn hîp qu¸nh l¹i khi nhÊc que thñy tinh cã sîi nhá kÐo theo. Ở mçi nhiÖt ®é thö nghiÖm, x¸c ®Þnh tèi thiÓu 3 lÇn vµ lÊy gi¸ trÞ trung b×nh. II.1.6. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hµm l­îng phÇn gel Møc ®é ®ãng r¾n cña nhùa PEKN theo thêi gian ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p xoxhlet trong axeton sau 24 giê. GiÊy läc tr­íc khi c©n ph¶i trÝch ly b»ng axeton trong dông cô xoxhlet kho¶ng 3 giê. Sau ®ã lÊy ra sÊy kh« ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi vµ ®Ó trong b×nh hót Èm. Pha trén nhùa PEKN vµ chÊt ®ãng r¾n theo tû lÖ. Sau ®ã ®­a lªn giÊy läc mét l­îng kho¶ng 0,1