Tìm hiểu cấu tạo vật liệu Composite Cập nhập: 27/3/2013 Trong nội dung viết trước, phân loại loại vật liệu composite Bài viết phân tích kĩ cấu tạo vật liệu Composite - Ở vật liệu Polymer CẤU TẠO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE 1) Polymer nền: Là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sang độn có ngoại lực tác dụng lên vật liệu Có thể tạo thành từ chất hỗn hợp nhiều chất trộn lẫn cách đồng tạo thể liên tục Trong thực tế, người ta sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm polymer nền: •Nhựa nhiệt dẻo: PE, PS, ABS, PVC…độn trộn với nhựa, gia công máy ép phun trạng thái nóng chảy •Nhựa nhiệt rắn: PU, PP, UF, Epoxy, Polyester không no, gia công áp suất nhiệt độ cao, riêng với epoxy polyester không no tiến hành điều kiện thường, gia công tay (hand lay- up method) Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có tính cao nhựa nhiệt dẻo •Một số loại nhựa nhiệt rắn thông thường: 1.1 Polyester: Nhựa polyester sử dụng rộng rãi công nghệ composite, Polyester loại thường loại không no, nhựa nhiệt rắn, có khả đóng rắn dạng lỏng dạng rắn có điều kiện thích hợp Thông thường người ta gọi polyester không no nhựa polyester hay ngắn gọn polyester Polyester có nhiều loại, từ acid, glycol monomer khác nhau, loại có tính chất khác Chúng khác loại nhựa UPE khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố: - Thành phần nguyên liệu (loại tỷ lệ tác chất sử dụng) - Phương pháp tổng hợp - Trọng lượng phân tử - Hệ đóng rắn (monomer, chất xúc tác, chất xúc tiến) - Hệ chất độn Bằng cách thay đổi yếu tố trên, người ta tạo nhiều loại nhựa UPE có tính chất đặc biệt khác tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng Có hai loại polyester thường sử dụng công nghệ composite Nhựa orthophthalic cho tính kinh tế cao, sử dụng rộng rãi Còn nhựa isophthalic lại có khả kháng nước tuyệt vời nên xem vật liệu quan trọng công nghiệp, đặc biệt hàng hải Đa số nhựa polyester có màu nhạt, thường pha loãng styrene Lượng styrene lên đến 50% để làm giảm độ nhớt nhựa, dễ dàng cho trình gia công Ngoài ra, styrene làm nhiệm vụ đóng rắn tạo liên kết ngang phân tử mà tạo thành sản phẩm phụ Polyester có khả ép khuôn mà không cần áp suất Polyester có thời gian tồn trữ ngắn tượng tự đóng rắn sau thời gian Thông thường, người ta thêm vào lượng nhỏ chất ức chế trình tổng hợp polyester để ngăn ngừa tượng 1.2 Vinylester: Vinylester có cấu trúc tương tự polyester, điểm khác biệt chủ yếu với polyester vị trí phản ứng, thường cuối mạch phân tử vinylester có kết đôi C=C hai đầu mạch mà Toàn chiều dài mạch phân tử sẵn chịu tải, nghĩa vinylester dai đàn hồi polyester Vinylester có nhóm ester polyester, nhóm ester dễ bị thủy phân, tức vinylester kháng nước tốt polyester khác, thường ứng dụng làm ống dẫn bồn chứa hoá chất Khi so sánh với polyester số nhóm ester vinylester hơn, nghĩa vinylester bị ảnh hưởng phản ứng thủy phân Thường dùing vật liệu lớp phủ bên cho sản phẩm ngập nước, vỏ tàu, thuyền Cấu trúc đóng rắn vinylester có khuynh hướng dai polyester, để đạt tính chất này, nhựa cần nhiệt độ cao sau đóng rắn 1.3 Epoxy: Epoxy đại diện cho số nhựa có tính tốt Nói chung, epoxy có tính lý, kháng môi trường hẳn nhựa khác, loại nhựa sử dụng nhiều cácchi tiết máy bay Với tính chất kết dính khả kháng nước tuyệt vời mình, epoxy lý tưởng để sử dụng ngành đóng tàu, lớp lót cho tàu chất lượng cao lớp phủ hay thay cho polyester dễ bị thủy phân nước gelcoat Nhựa epoxy tạo thành từ mạch phân tử dài, có cấu trúc tương tự vinylester, với nhóm epoxy phản ứng vị trí cuối mạch Nhựa epoxy nhóm ester, khả kháng nước epoxy tốt Ngoài ra, có hai vòng thơm vị trí trung tâm nên nhựa epoxy chịu ứng suất nhiệt tốt mạch thẳng, vậy, epoxy cứng, dai kháng nhiệt tốt Nhựa epoxy, ta dùng chất đóng rắn để tạo mạng không gian ba chiều Chất đóng rắn ưa sử dụng amine, cho vào epoxy, lúc chúng xảy phản ứng hoá học Thường nhóm epoxy phản ứng kết khối với nhóm amine, tạo cấu trúc phân tử ba chiều phức tạp Amine kết hợp với epoxy theo tỉ lệ định, yếu tố quan trọng việc trộn tỉ lệ đảm bảo cho phản ứng xảy hoàn toàn Nếu tỉ lệ trộn không nhựa chưa phản ứng chất đóng rắn dư hỗn hợp ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm sau đóng rắn Để đảm bảo tỉ lệ phối trộn xác, nhà sản xuất thường công thức hoá thành phần đưa tỉ lệ trộn đơn giản cách đo khối lượng hay thể tích chúng Cả nhựa epoxy lỏng tác nhân đóng rắn có độ nhớt thấp thuận lợi trình gia công Epoxy đóng rắn dễ dàng nhanh chóng nhiệt độ phòng từ 5-150oC, tuỳ cách lựa chọn chất đóng rắn Một ưu điểm bật epoxy co ngót thấp đóng rắn Lực kết dính, tính chất lý epoxy tăng cường tính cách điện khả kháng hoá chất Ứng dụng epoxy đa dạng, dùng làm: keo dán, hỗn hợp xử lý bề mặt, hỗn hợp đổ, keo trám, bột trét, sơn Trong nội dung viết nói vật liệu Polymer Ngoài Polymer nền, để làm nên vật liệu Composite có loại: Chất độn( cốt), Chất pha loãng, Chất xúc tác – xúc tiến, Chất tách khuôn, chất làm kín phụ gia khác Nội dung chi tiết có viết sau ... bề mặt, hỗn hợp đổ, keo trám, bột trét, sơn Trong nội dung viết nói vật liệu Polymer Ngoài Polymer nền, để làm nên vật liệu Composite có loại: Chất độn( cốt), Chất pha loãng, Chất xúc tác – xúc... chất đóng rắn để tạo mạng không gian ba chiều Chất đóng rắn ưa sử dụng amine, cho vào epoxy, lúc chúng xảy phản ứng hoá học Thường nhóm epoxy phản ứng kết khối với nhóm amine, tạo cấu trúc phân... lượng cao lớp phủ hay thay cho polyester dễ bị thủy phân nước gelcoat Nhựa epoxy tạo thành từ mạch phân tử dài, có cấu trúc tương tự vinylester, với nhóm epoxy phản ứng vị trí cuối mạch Nhựa epoxy