Chế tạo và khảo sát một số tính chất cơ lý của Polyme Compozit trên nền nhựa Polyeste không no gia cường bằng sợi lùng

49 996 1
Chế tạo và khảo sát một số tính chất cơ lý của Polyme Compozit trên nền nhựa Polyeste không no gia cường bằng sợi lùng

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ VĂN TOÀN CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA POLYME COMPOZIT TRÊN NỀN NHỰA POLYESTE KHÔNG NO GIA CƯỜNG BẰNG SỢI LÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Vinh, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ VĂN TOÀN CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA POLYME COMPOZIT TRÊN NỀN NHỰA POLYESTE KHÔNG NO GIA CƯỜNG BẰNG SỢI LÙNG Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ ĐỨC GIANG Vinh, 2014 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Lê Đức Giang, trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn của tôi thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn, trợ giúp và động viên tôi vượt qua mọi khó khăn trở ngại để hoàn thành luận văn của mình. Nhờ kiến thức sâu rộng về chuyên môn của thầy đã cho tôi niềm tin vững chắc để đạt được thành tựu trong nghiên cứu và tích lũy những kinh nghiệm quý báu cho bản thân. Tôi xin chân thành cảm ơn và đã có nhiều ý kiến đóng góp ý kiến quý báu cho luận văn,cảm ơn NCS. Cao Xuân Cường đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm. Tôi xin chân thành và trân trọng cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, trường Đại học Vinh cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong bộ môn Hóa hữu cơ đã tạo điều kiện thuận lợi và cho tôi cơ hội được học tập nghiên cứu nâng cao kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm của mình. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn bên tôi, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi học tập và đã luôn động viên cổ vũ, luôn sát cánh ủng hộ tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin trân trọng và chân thành cảm ơn! Tác giả Lê Văn Toàn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii Danh mục các hình vẽ và đồ thị iv Danh mục các bảng v MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 1.1.Tổng quan về vật liệu polyme compozit 3 1.1.1. Khái niệm và thành phần của vật liệu polyme compozit 3 1.1.2. Tính chất và ứng dụng của vật liệu polyme compozit 3 1.1.3. Vật liệu polyme compozit phân hủy sinh học 4 1.2. Tổng quan về nhựa polyeste không no 7 1.2.1. Phân loại 8 1.2.2. Phản ứng đóng rắn 10 1.2.3. Các chất khởi đầu 10 1.2.4. Các chất xúc tiến 11 1.3. Tổng quan về sợi thực vật 12 1.3.1. Thành phần hóa học của sợi thực vật 13 1.3.2. Sợi tre 14 1.4. Vật liệu polyme compozit phân hủy sinh học 18 1.4.2. Ứng dụng của polyme compozit gia cường bằng sợi thực vật 20 1.4.3. Một số nghiên cứu về polyme compozit gia cường bằng sợi thực vật 21 2.2. Phương pháp thực nghiệm 25 2.2.1. Xử lý sợi bằng kiềm 25 2.2.2. Xử lý sợi bằng anhiđrit axetic 25 2.2.3. Phương pháp tạo mat 26 2.2.4. Phương pháp chế tạo vật liệu compozit 26 2.2.5. Phương pháp xác định độ axetyl hoá (DAc) 26 2.2.6. Phương pháp xác định hàm lượng phần gel và độ trương 26 2.3. Phương pháp khảo sát hình thái học 27 2.4. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học 27 2.5. Khảo sát tính chất cơ lý của vật liệu 27 3.1. Khảo sát hàm lượng phần gel 30 3.2. Khảo sát cấu trúc hóa học 30 3.3. Khảo sát hình thái học 33 3.4. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý sợi lùng đến độ bền cơ lý 34 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ lai tạo giữa sợi lùng với sợi thủy tinh đến tính chất cơ lý 37 iii Danh mục các ký hiệu và viết tắt Ký hiệu Diễn giải DAc Độ axetyl hóa IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) MEKP metyletylketonpeoxyt PC Polyme compozit PEKN Polyeste không no PKL Phần khối lượng SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) iv Danh mục các hình vẽ và đồ thị STT Nội dung Trang Hình 1.1. Sơ đồ phản ứng tạo thành polyme từ PEKN 10 Hình 1.2. Công thức cấu tạo của xenlulozơ 15 Hình 1.3. Liên kết hiđro giữa các phân tử xenlulozơ 16 Hình 3.1. Phổ IR của sợi xử lý kiềm 27 Hình 3.2. Phổ IR của của sợi axetyl hóa 28 Hình 3.3. Ảnh SEM của sợi xử lý kiềm và sợi xử lý axetyl hóa 30 v Danh mục các bảng STT Nội dung Trang Bảng 1.1. Các sợi thực vật, tên, nguồn gốc, sản lượng hàng năm. 5 Bảng 1.2. Một số tính chất cơ học của sợi tự nhiên 6 Bảng 1.3. Các chất khởi đầu thông dụng 11 Bảng 1.3. Thành phần của một số loại sợi tự nhiên 13 Bảng 1.4. Thành phần hóa học của sợi thực vật 14 Bảng 3.1. Hàm lượng phần gel 26 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý đến độ bền cơ lý 30 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ lai tạo đến độ bền cơ lý 32 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Vật liệu compozit đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, từ hàng ngàn năm trước công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu compozit vào cuộc sống, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum về sau này các thuyền đan bằng tre trát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường đan tre trát bùn với rơm, rạ… Từ đầu những năm 60 của thế kỷ 20, cùng với sự phát triển của công nghệ polyme, vật liệu compozit đã không ngừng được phát triển cho đến ngày nay và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực công nghiệp và đời sống như: vật liệu gia đình, trang trí nội thất, ngoại thất, tượng đài, cầu trượt, bể bơi, nhà cửa, tấm lợp, vách ngăn, ống dẫn, bồn chứa, vỏ ô tô, tàu thủy, xe lửa, máy bay… Trong những năm gần đây việc sử dụng sợi tự nhiên trong vật liệu polyme compozit ngày càng được quan tâm. Do đặc điểm nổi bật của sợi tự nhiên là khả năng tái tạo, phân hủy được trong những môi trường xác định và cháy hết không gây tắc lò đốt như các loại sợi thủy tinh. Hơn nữa, sợi thực vật được sử dụng làm chất gia cường trong vật liệu polyme compozit có giá thành thấp và là nguồn nguyên liệu tái tạo. Việc sử dụng sợi thực vật để gia cường cho vật liệu compozit đang là hướng nghiên cứu được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước quan tâm [6]. So với sợi thủy tinh và sợi cacbon thì sợi thực vật có giá thành rẻ, tỉ trọng thấp, năng lượng để chế tạo thấp, dễ tái tạo và có khả năng phân huỷ sinh học. Vật liệu PC gia cường bằng sợi thực vật nên có khả năng phân huỷ sinh học không chỉ đáp ứng được nhu cầu của thị trường mà còn đáp ứng được những yêu cầu về môi trường đang được đặt ra hiện nay [8]. Cây lùng (bamboosa sp.) là một trong 69 loài tre đặc hữu của Việt Nam. Phân bố từ tây nam tỉnh Sơn La (huyện Mộc Châu), qua phía tây tỉnh 2 Thanh Hóa (huyện Quang Hóa, Lang Chánh) đến miền tây tỉnh Nghệ An (huyện Anh Sơn, Quỳ Châu, Quế Phong); phía tây Quảng Bình (Quảng Ninh, Lệ Thủy). Do thân có lóng rất dài nên được dùng để đan phên cót, tăm mành. Có thể dùng lùng làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến ván ép, làm sợi, làm giấy và dùng để đan lát làm hàng mỹ nghệ. Người dân chủ yếu sử dụng thân cây lùng để đan lát làm hàng mỹ nghệ nhưng mới chỉ sử dụng được 30% khối lượng, còn lại là phế thải [3]. Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài:“Chế tạo và khảo sát một số tính chất cơ lý của polyme compozit trên nền nhựa polyeste không no gia cường bằng sợi lùng”. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo vật liệu polyme compozit trên nền nhựa polyeste không no gia cường bằng hệ sợi lai tạo lùng/thủy tinh; - Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý sợi bằng kiềm và bằng anhiđrit axetic, tỷ lệ sợi lùng/thủy tinh đến một số tính chất cơ lý (độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập) của polyme compozit. 3. Đối tượng nghiên cứu - Sợi lùng được chế tạo từ phoi phế thải cây lùng - Vật liệu polyme compozit trên nền nhựa polyeste không no gia cường bằng hệ sợi lai tạo sợi lùng/thủy tinh. 5. Phương pháp nghiên cứu - Xác định độ axetyl hóa của ví sợi xenlulozơ bằng phương pháp chuẩn độ hóa học; - Khảo sát hình thái học của vật liệu polyme compozit bằng ảnh SEM; - Khảo sát một số tính chất cơ lý (độ bền uốn, độ bền va đập, độ bền kéo). 3 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về vật liệu polyme compozit 1.1.1. Khái niệm và thành phần của vật liệu polyme compozit Polyme compozit (PC) là một hệ thống gồm hai hay nhiều pha thường rất khác nhau về bản chất, không hòa tan vào nhau và phân cách bởi bề mặt phân chia pha. Pha liên tục trong toàn khối compozit được gọi là nền, pha phân bố gián đoạn được nền bao bọc gọi là chất gia cường. Nền có thể là một hay nhiều polyme thông thường. Chất gia cường có thể là vật liệu sợi, bột của các chất vô cơ, Ngoài ra, còn có thể có thêm là chất liên kết, có tác dụng làm tăng độ kết dính giữa chất gia cường (cốt sợi) và nhựa nền. Polyme compozit có các tính chất hoá, lý khác nhiều so với từng vật liệu thành phần riêng rẽ. Tuy nhiên, tính chất của compozit không bao hàm tất cả tính chất của các pha thành phần khi chúng đứng riêng rẽ mà chỉ là lựa chọn trong đó những tính chất tốt và phát huy thêm [8]. 1.1.2. Tính chất và ứng dụng của vật liệu polyme compozit 1.1.2.1. Tính chất Tính chất của vật liệu PC là tổ hợp tính chất của các cấu tử có mặt trong vật liệu. Tính chất đó phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn, điều kiện gia công và tác dụng của tải trọng. Đối với vật liệu PC cần quan tâm tới một số tính chất sau: khả năng chịu biến dạng, độ bền kéo, độ bền nén, hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu. Vật liệu PC mang một số tính chất chung như sau: - Khối lượng riêng bé do vậy tính năng cơ lý riêng cao hơn thép và các vật liệu truyền thống khác (thủy tinh, gốm, sứ, gỗ, ) rất nhiều. - Giá thành không cao, chịu môi trường, kháng hóa chất, ít tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn, không cần sơn bảo vệ như vật liệu gỗ, kim loại,… - Cách điện cách nhiệt tốt. [...]... Joseph và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của thấm ướt và điều kiện già hóa lên tính chất vật lý và cơ học của compozit PEKN gia cường bằng sợi đay định hướng đồng trục [11] Ảnh hưởng của độ thấm ướt bề mặt sợi, xử lý kiềm và các điều kiện lão hóa khác nhau lên tính chất vật lý và cơ học của compozit PEKN gia cường bằng sợi đay định hướng đồng trục được nghiên cứu như là hàm số của hàm lượng sợi Độ... các compozit đều giảm đáng kể Các tác giả Phan Thị Minh Ngọc, Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh, Nguyễn Hoài Thư đã nghiên cứu chế tạo compozit sinh học trên cơ sở nhựa polyeste không no gia cường bằng mat nứa lai tạo với mat thủy tinh[6] Kết quả thu được vật liệu compozit sinh học trên nền nhựa polyeste không no gia cường bằng sợi nứa với 55% hàm lượng sợi nứa vật liệu nhận được có độ bền uốn và đồ... tính khi tăng hàm lượng nano silica A200 trong nhựa nền polyeste không no Các tính chất cơ học đạt được tối ưu ở hàm lượng nano silica A200 là 1,75 PKL Trên cơ sở phân tích bằng ảnh SEM cho thấy mẫu chứa nano silica A200 đã phân tán trước trong metanol có độ phân tán trong nền nhựa polyeste không no đồng nhất hơn mẫu phân tán nano silica A200 trực tiếp vào nền nhựa polyeste không no Phân tích nhiệt TG-DSC... tính với hàm lượng sợi Công phá hủy của compozit với 30% hàm lượng sợi đạt giá trị 80 J/m Nghĩa là lớn hơn 350% so với nhựa PEKN Compozit gia cường sợi đay xử lý kiềm ở 100 0C có tính chất cơ học tốt hơn so với trường hợp sử dụng sợi đay xử lý kiềm ở nhiệt độ phòng Compozit ngâm trong nước bị suy giảm tính chất cơ học, đặc biệt khi hàm lượng sợi cao Sau 8 ngày già hóa bằng nhiệt, tính chất cơ học của. .. MPa và 21,83 KJ/m 2; vật liệu với tỷ lệ nứa/thủy tinh: 50/50 cho vật liệu có tính chất cơ lý cao nhất – hàm lượng tối ưu để chế tạo vật liệu Các tác giả Tạ Thị Phương Hòa, Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh, Mạc Văn Phúc đã chế tạo vật liệu com pozit sinh học trên cơ sở nhựa polyeste không no gia cường bằng sợi nứa xử lý bằng plasma lạnh [7] Kết quả thu được đối với sợi nứa được xử lý bằng plasma không. .. thùng để hành lý đằng sau, … Sự phát triển của compozit sợi tự nhiên trong các bộ phận của ô tô tăng trưởng hàng năm tới 54% Hiện nay, người ta đang nghiên cứu chế tạo một loại xe gọi là Ecocar- xe của tương lai, từ các tấm compozit gia cường bằng sợi thực vật với nền nhựa có thể phân hủy sinh học, chạy bằng nhiên liệu sinh học 21 1.4.3 Một số nghiên cứu về polyme compozit gia cường bằng sợi thực vật... thích: a) Một loại cây giống như cây chuối nhưng lá dài hơn b) Một loại cây cho sợi làm vải bạt, dây thừng c) Một loại cây cho sợi từ lá Trong đó, sợi gai, sợi đay, sợi lanh và xơ sisal là các sợi được sử dụng nhiều nhất trong vật liệu PC Sợi tự nhiên ở dạng bột gỗ cũng thường được sử dụng trong vật liệu PC Một số tính chất của các sợi này được biểu diễn dưới đây Bảng 1.2 Một số tính chất cơ học của sợi. .. hàm lượng sợi 8% Các tác giả Trịnh Minh Đạt, Bùi Chương, Bạch Trọng Phúc, Dinh Văn Kải, Lưu Văn Khuê đã nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở nhựa nền polyeste không no và nano silica A200 [9] Kết quả cho thấy 23 khả năng phân tán nano silica A200 trong nền nhựa polyeste không no tốt nhất với tốc độ khuấy 5.000 vòng/phút trong 8 giờ Độ nhớt của hỗn hợp nhựa tăng tuyến tính khi tăng... tính chất, mở rộng ứng dụng của sợi tự nhiên Ngày nay, đã áp dụng nhiều phương pháp để nâng cao chất lượng sợi thu được như: lựa chọn phương pháp và công đoạn sản xuất sợi Xử lý bề mặt sợi, lai tạo giữa sợi tự nhiên và sợi tổng hợp 13 Nhiều sợi thực vật như xơ dừa, sợi sisal, sợi đay, sợi chuối, phoi lùng, sợi gai dầu đã có những ứng dụng làm nguyên liệu thô cho sản xuất công nghiệp Tính chất của sợi. .. điểm so với sợi thủy tinh như độ bền riêng cao, giá thành thấp, không độc, nguồn nguyên liệu dồi dào và có khả năng phân hủy sinh học trong những điều kiện xác định Vì những lý do kinh tế và môi trường, sợi tự nhiên có thể được sử dụng để gia cường cho chất dẻo thay thế cho sợi thủy tinh 1.4.2 Ứng dụng của polyme compozit gia cường bằng sợi thực vật Năm 1908, sản phẩm compozit gia cường bằng sợi thực . tài: Chế tạo và khảo sát một số tính chất cơ lý của polyme compozit trên nền nhựa polyeste không no gia cường bằng sợi lùng . 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo vật liệu polyme compozit trên nền nhựa. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ VĂN TOÀN CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA POLYME COMPOZIT TRÊN NỀN NHỰA POLYESTE KHÔNG NO GIA CƯỜNG BẰNG SỢI LÙNG Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: . BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ VĂN TOÀN CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA POLYME COMPOZIT TRÊN NỀN NHỰA POLYESTE KHÔNG NO GIA CƯỜNG BẰNG SỢI LÙNG LUẬN VĂN THẠC

Ngày đăng: 19/07/2015, 19:32

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI CẢM ƠN

  • MỤC LỤC

  • Danh mục các hình vẽ và đồ thị

  • Danh mục các bảng

  • MỞ ĐẦU

    • 1. Lý do chọn đề tài

    • 1.1.Tổng quan về vật liệu polyme compozit

      • 1.1.1. Khái niệm và thành phần của vật liệu polyme compozit

      • 1.1.2. Tính chất và ứng dụng của vật liệu polyme compozit

      • 1.1.3. Vật liệu polyme compozit phân hủy sinh học

    • 1.2. Tổng quan về nhựa polyeste không no

      • 1.2.1. Phân loại

      • 1.2.2. Phản ứng đóng rắn

      • 1.2.3. Các chất khởi đầu

      • 1.2.4. Các chất xúc tiến

    • 1.3. Tổng quan về sợi thực vật

      • 1.3.1. Thành phần hóa học của sợi thực vật

      • 1.3.2. Sợi tre

      • 1.4. Vật liệu polyme compozit phân hủy sinh học

      • 1.4.2. Ứng dụng của polyme compozit gia cường bằng sợi thực vật

      • 1.4.3. Một số nghiên cứu về polyme compozit gia cường bằng sợi thực vật

    • 2.2. Phương pháp thực nghiệm

      • 2.2.1. Xử lý sợi bằng kiềm

      • 2.2.2. Xử lý sợi bằng anhiđrit axetic

      • 2.2.3. Phương pháp tạo mat

      • 2.2.4. Phương pháp chế tạo vật liệu compozit

    • 2.2.5. Phương pháp xác định độ axetyl hoá (DAc)

    • 2.2.6. Phương pháp xác định hàm lượng phần gel và độ trương

    • 2.3. Phương pháp khảo sát hình thái học

    • 2.4. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học

    • 2.5. Khảo sát tính chất cơ lý của vật liệu

      • a) Độ bền kéo

      • b) Độ bền uốn

      • c) Độ bền va đập

    • 3.1. Khảo sát hàm lượng phần gel

    • 3.2. Khảo sát cấu trúc hóa học

    • 3.3. Khảo sát hình thái học

    • 3.4. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý sợi lùng đến độ bền cơ lý

    • 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ lai tạo giữa sợi lùng với sợi thủy tinh đến tính chất cơ lý

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan