Khảo sát công nghệ chế tạo vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa Polyeste không no gia cường sợi thủy tinh và sợi tre bằng phương pháp hút chân không và một số tính chất của sản phẩm

T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (5A), Tr. 118 - 125, 2007<br /> <br /> <br /> <br /> Kh¶o s¸t c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt liÖu polyme compozit<br /> trªn c¬ së nhùa PolyEste Kh«ng no gia c"êng sîi<br /> thuû tinh vµ sîi tre b»ng Ph"¬ng ph¸p hót ch©n<br /> kh«ng vµ mét sè tÝnh chÊt cña s¶n phÈm<br /> §Õn Tßa so¹n 16-8-2007<br /> TrÇn VÜnh DiÖu, Ph¹m Gia Hu©n<br /> Trung t©m Nghiªn cøu VËt liÖu Polyme, Tr1êng §¹i häc B¸ch khoa H6 Néi<br /> <br /> <br /> Summary<br /> This paper present the results of research on designing mold for vacuum infusion technique<br /> for preparation the polymer composite material. Specimens of varrious methods of vacuum<br /> technique have been prepared and their mechanical and structural properties have been studied.<br /> The results show that material obtained from vacuum assisted technique have a preciously<br /> mechanical properties, increased in average 45% in comparison with hand lay up method. The<br /> scanning electronic microscopy has been used for investigation on void appearance of composite<br /> materials. The properties of composite materials based on unsaturated polyester reinforced by<br /> bamboo fibers and hybrid bamboo-glass system show that this kind of material can be<br /> successfully use for some industrial purpose.<br /> Keywords: vacuum, composite, bamboo fiber, unsaturated polyester.<br /> <br /> <br /> I - Më §ÇU nhÊt trong c¸c ph ¬ng ph¸p hiÖn h*nh do gi¶m<br /> ® îc ®é rçng v* t¨ng h*m l îng sîi.<br /> ë n íc ta vËt liÖu polyme compozit (PC) ® Ph ¬ng ph¸p n*y ® îc øng dông trong<br /> xuÊt hiÖn tõ nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû tr íc v* nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®Ó s¶n xuÊt c¸c kÕt cÊu vËt<br /> cho ®Õn nay b¾t ®Çu h×nh th*nh mét ng*nh s¶n liÖu cho nhiÒu ng*nh c«ng nghiÖp nh : c«ng<br /> xuÊt ®éc lËp, tuy s¶n l îng ch a cao. Tõ nh÷ng nghiÖp « t«, ®ãng t*u v* ®Æc biÖt l* trong h*ng<br /> s¶n phÈm ban ®Çu ® îc s¶n xuÊt b»ng ph ¬ng kh«ng, vò trô.....V*o n¨m 1997, ng êi ta ® chÕ<br /> ph¸p th« s¬ nhÊt l* l¨n Ðp b»ng tay, ®Õn nay trªn t¹o c¸nh qu¹t cèi xay giã v* n¨m 1999 sö dông<br /> thÞ tr êng ® xuÊt hiÖn c¸c s¶n phÈm víi c«ng ph ¬ng ph¸p n*y ®Ó s¶n xuÊt c¸c kÕt cÊu trong<br /> nghÖ s¶n xuÊt cao cÊp h¬n nh BMC, SMC, ng*nh « t« nh : mui xe, néi thÊt trong xe. N¨m<br /> quÊn sîi, ®óc kÐo v* ®Æc biÖt l* ph ¬ng ph¸p 2003 trë l¹i ®©y, ph ¬ng ph¸p n*y ® îc dïng ®Ó<br /> hót ch©n kh«ng víi nh÷ng u ®iÓm næi tréi nh : s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt trong h*ng kh«ng nh :<br /> gi¶m ®é « nhiÔm ®Õn møc tèi ®a do styren bay ®u«i, c¸nh m¸y bay...[4, 5].<br /> h¬i v* nhùa thõa g©y ra, gi¶m nh©n c«ng mét<br /> c¸ch ®¸ng kÓ, gi¶m khÊu hao khu«n mÉu do II - Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu<br /> ® îc sö dông nhiÒu lÇn, t¨ng n¨ng suÊt v* gi¶m<br /> gi¸ th*nh cña s¶n phÈm. Ngo*i ra ®é bÒn cña vËt 1. C¸c ph ¬ng ph¸p hót ch©n kh«ng th«ng<br /> liÖu s¶n xuÊt theo ph ¬ng ph¸p n*y gÇn nh cao dông<br /> <br /> 118<br /> a) Ph1¬ng ph¸p VIM (Vacuum Infusion v*o. Theo dâi ®Õn khi nhùa ®iÒn ®Çy khu«n th×<br /> Molding-Hót nhùa v6o khu«n) ngõng hót nhùa, chê ®ãng r¾n ho*n to*n råi th¸o<br /> Nhùa ® îc ® a v*o khu«n kÝn chøa s½n sîi khu«n, lÊy s¶n phÈm.<br /> gia c êng nhê lùc hót ch©n kh«ng. Sîi gia b) Ph1¬ng ph¸p VIB (Vacuum Infusion Bagging-<br /> c êng ® îc ®Æt v*o khu«n sao cho võa ®ñ chiÒu Hót nhùa v6o tói ch©n kh«ng)<br /> d*y khu«n. G¾n chÆt khu«n råi hót kh«ng khÝ Nh ph ¬ng ph¸p trªn nh ng mÆt trªn cña<br /> trong khu«n. Nhùa v* chÊt ®ãng r¾n ® îc trén khu«n ® îc thay b»ng tói ch©n kh«ng. Ph ¬ng<br /> s½n trong thiÕt bÞ chøa, chê ®Õn khi ¸p suÊt ph¸p n*y cho s¶n phÈm cã ®é rçng thÊp h¬n v×<br /> trong khu«n ®¹t gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh th× hót nhùa ® îc lÌn chÆt.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 1: S¬ ®å hót ch©n kh«ng<br /> <br /> c) Ph1¬ng ph¸p VAT (Vacuum Assisted thÊp h¬n so víi thêi gian gel hãa. Khi nhùa b¾t<br /> Technique - Kü thuËt hç trî ch©n kh«ng) ®Çu gel hãa, qu¸ tr×nh kh©u m¹ch b¾t ®Çu x¶y<br /> ra, ®é nhít cña nhùa t¨ng lªn dÉn tíi tèc ®é<br /> S¶n phÈm ® îc chÕ t¹o s¬ bé theo ph ¬ng dßng ch¶y chËm.<br /> ph¸p truyÒn thèng råi bäc m*ng, d¸n kÝn v* hót<br /> ch©n kh«ng ®Ó t¨ng ®é nÐn, gi¶m bít nhùa thõa - §é thÊm nhùa cña sîi: kh¶ n¨ng thÊm<br /> nh»m t¨ng h*m l îng sîi, nhê ®ã m* t¨ng c¸c nhùa cña sîi c*ng cao th× mÉu cã tÝnh chÊt c¬<br /> tÝnh chÊt c¬ häc. häc c*ng cao bëi trong khu«n kh«ng tån t¹i c¸c<br /> vïng nhùa tÝch tô, liªn kÕt gi÷a pha nÒn v* pha<br /> 2. C¸c yÕu tè ¶nh h ëng tíi qu¸ tr×nh t¹o vËt gia c êng lín t¹o vËt liÖu cã ®é bÒn t ¬ng ®èi<br /> liÖu cao [1].<br /> - §é nhít cña nhùa: NÕu ®é nhít cña nhùa - TÝnh chÊt c¸c lç xèp: trong sîi cã c¸c lç<br /> qu¸ lín, khi hót ch©n kh«ng tèc ®é dßng ch¶y xèp t¹o ®iÒu kiÖn cho dßng nhùa ch¶y xuyªn<br /> chËm dÉn tíi thêi gian ®iÒn ®Çy khu«n l©u, khi qua dÔ d*ng t¹o ®é thÊm sîi tèt. MËt ®é v* kÝch<br /> ®ã nÕu nhùa ® b¾t ®Çu gel hãa th× qu¸ tr×nh th íc c¸c lç xèp cña sîi l* mét trong nh÷ng<br /> ®iÒn ®Çy khu«n nhùa sÏ diÔn ra khã kh¨n. nh©n tè quan träng ¶nh h ëng tíi tèc ®é dßng<br /> - Styren: NÕu ®Ó tho¸t styren nhiÒu th× viÖc ch¶y cña nhùa. Trong ph ¬ng ph¸p hót ch©n<br /> ®ãng r¾n nhùa trë nªn khã kh¨n h¬n v× thiÕu kh«ng, ®Ó t¨ng mËt ®é lç xèp ng êi ta hót bät<br /> nh©n tè t¹o liªn kÕt ngang trong cÊu tróc ph©n tö khÝ cã trong sîi [3, 5].<br /> cña nhùa. - Ph ¬ng ph¸p xö lý sîi: sîi qua xö lý bÒ<br /> - Thêi gian gel hãa v* ®ãng r¾n cña nhùa: mÆt cã ®é th« r¸p nhÊt ®Þnh t¹o ®iÒu kiÖn kÕt<br /> thêi gian ®iÒn ®Çy khu«n mÉu cña nhùa ph¶i dÝnh víi nhùa tèt.<br /> <br /> <br /> 119<br />  - Gãc tiÕp xóc gi÷a sîi v* nhùa: gãc tiÕp xóc ®Þnh h*m l îng sîi m* cßn ¶nh h ëng rÊt lín<br /> gi÷a sîi v* nhùa c*ng nhá th× kh¶ n¨ng thÊm sîi ®Õn tèc ®é ch¶y cña nhùa v*o khu«n [5].<br /> c*ng tèt.<br /> - ¸p suÊt hót ch©n kh«ng: ¸p suÊt hót ch©n III - Thùc nghiÖm<br /> kh«ng l* yÕu tè quyÕt ®Þnh tíi tèc ®é dßng ch¶y<br /> v*o cña nhùa. NÕu ¸p suÊt hót ch©n kh«ng nhá 1. ThiÕt bÞ<br /> th× tèc ®é dßng ch¶y v*o khu«n chËm, thêi gian - M¸y b¬m ch©n kh«ng Marvag Scientific<br /> ®iÒn ®Çy khu«n lín sÏ ¶nh h ëng tíi qu¸ tr×nh Mfg. (Mü), c«ng suÊt 1/2 HP;<br /> gia c«ng. Tuy nhiªn nÕu ¸p suÊt hót ch©n kh«ng<br /> - ¸p kÕ ch©n kh«ng (§*i Loan);<br /> qu¸ cao th× tèc ®é dßng ch¶y qu¸ lín nhùa sÏ bÞ<br /> hót hÕt ra ngo*i khu«n, ®é thÊm nhùa kÐm v× - BÉy nhùa 250 ml h ng WEIY (Trung<br /> vËy tÝnh chÊt cña s¶n phÈm thÊp. Do ®ã ¸p suÊt Quèc);<br /> hót ch©n kh«ng l*m viÖc tèi u kho¶ng tõ 0,4 - - C¸c lo¹i khu«n thuû tinh;<br /> 0,6 atm [2].<br /> - C¸c lo¹i van, ® êng èng hót ch©n kh«ng<br /> - §é lÌn chÆt cña sîi trong khu«n: §é lÌn v* èng dÉn nhùa.<br /> chÆt cña sîi trong khu«n kh«ng chØ l* yÕu tè x¸c<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 2. S¬ ®å hÖ thèng hót ch©n kh«ng<br /> <br /> 2. Nguyªn liÖu v/ hãa chÊt M*ng chèng dÝnh: M*ng polyetylen d¹ng<br /> th ¬ng phÈm.<br /> Nhùa polyeste kh«ng no lo¹i 2211<br /> (Singapore). Tói ch©n kh«ng: Tói polyetylen d¹ng th ¬ng<br /> phÈm.<br /> HÖ xóc tiÕn: MEKPO (Trung Quèc).<br /> Sîi gia c êng: 3. C¸c ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt vËt<br /> liÖu<br /> - Sîi thñy tinh d¹ng mat kh«ng dÖt E-glass<br /> läai 300 g/ m2 ; a) C¸c ph1¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý<br /> - Sîi thñy tinh dÖt th« lo¹i 300 g/m2; vËt liÖu<br /> - Sîi tre d¹ng tÊm mat, chÕ t¹o theo ph ¬ng - §é bÒn kÐo ®o theo tiªu chuÈn ISO-572<br /> ph¸p t¸ch næ h¬i n íc. trªn m¸y INSTRON 5582-100 KN (Mü).<br /> Kho¶ng c¸ch l*m viÖc cña mÉu 65 mm, tèc ®é<br /> V¶i thÊm hót: V¶i kh«ng dÖt (ViÖt Nam).<br /> kÐo 5 mm/phót.<br /> M*ng thÊm nhùa: M*nh dÖt tõ sîi PP (ViÖt<br /> - §é bÒn nÐn ®o theo tiªu chuÈn<br /> Nam).<br /> 120<br /> ISO180:1993 E, trªn m¸y INSTRON 5582-100 IV - KÕt qu¶ v, th¶o luËn<br /> KN (Mü). Tèc ®é nÐn 2 mm/phót.<br /> - §é bÒn uèn ®o theo tiªu chuÈn ISO 178: 1. Nghiªn cøu bè trÝ ® êng hót ch©n kh«ng<br /> 1993 trªn m¸y INSTRON 5582-100 KN (Mü). cho ph ¬ng ph¸p VIM<br /> Kháang c¸ch hai gèi ®ì 80 mm, tèc ®é uèn B íc 1: Thùc hiÖn ph ¬ng ph¸p VIM theo 3<br /> 5mm/ phót. ph ¬ng ¸n:<br /> - §é bÒn va ®Ëp Charpy ®o theo tiªu chuÈn - Hót ch©n kh«ng ë ®Çu khu«n v* hót nhùa<br /> ISO 179:1993 trªn m¸y RADMANA. Tèc ®é v*o ë ®Çu ®èi diÖn (mÉu 1).<br /> ®Ëp 3,5 m/s.<br /> - Hót ch©n kh«ng ë gi÷a, nhùa v*o 2 ®Çu<br /> b) Ph1¬ng ph¸p kh¶o s¸t cÊu tróc vËt liÖu (mÉu 2).<br /> CÊu tróc cña vËt liÖu ® îc kh¶o s¸t trªn kÝnh - Hót ch©n kh«ng ë hai ®Çu v* hót nhùa v*o<br /> hiÓn vi ®iÖn tö quÐt JEOL JSM 6360 LV víi ®é ë gi÷a (mÉu 3).<br /> phãng ®¹i 25 lÇn trªn mÉu kÝch th íc 4x5 mm.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (1) (2) (3) (4)<br /> H×nh 4: MÉu VIM theo 3 ph ¬ng ¸n kh¸c nhau<br /> <br /> Tõ h×nh 4 nhËn thÊy, c¸c mÉu ®Òu cßn chøa KÕt qu¶ l* nhùa ch¶y v*o khu«n dÔ h¬n v*<br /> c¸c ®iÓm m*u tr¾ng, ®ã l* do c¸c sîi vÉn ch a thêi gian ®iÒn ®Çy khu«n gi¶m xuèng chØ cßn 22<br /> thÊm nhùa ® îc ®Õn møc tèi ®a, mét phÇn sîi phót. H*m l îng sîi tÝnh theo l îng nhùa sö<br /> vÉn cßn ch a ®ñ thêi gian ®Ó thÊm nhùa tr íc dông l* 43,72%. Ph ¬ng ¸n n*y ® îc chän ®Ó<br /> khi nhùa bÞ ®ãng r¾n ho*n to*n. Ngo*i ra, mÉu 1 l*m mÉu thö c¸c tÝnh chÊt (mÉu VIM-G).<br /> v* 2 ®Òu cã hiÖn t îng bÞ thiÕu nhùa ë gÇn ®Çu<br /> 2. Kh¶o s¸t c¸c chØ tiªu kü thuËt cña mÉu gia<br /> hót ch©n kh«ng, v* viÖc ®iÒn ®Çy c¸c khu«n n*y<br /> khã kh¨n h¬n nhiÒu so víi trong tr êng hîp c êng b»ng sîi thuû tinh<br /> mÉu 3. ChÝnh v× vËy m* 2 ph ¬ng ¸n n*y kh«ng a) ChÕ t¹o mÉu<br /> ® îc sö dông nhiÒu trong thùc tiÔn. Tuy nhiªn,<br /> thêi gian ®iÒn ®Çy khu«n cña mÉu 3 còng cßn TiÕn h*nh chÕ t¹o c¸c mÉu theo ph ¬ng<br /> kh¸ cao (gÇn 30 phót) nªn cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p ph¸p l¨n Ðp b»ng tay (mÉu HLU-G): 2 mÉu song<br /> thay ®æi trong c¸ch bè trÝ ® êng èng hót ch©n song víi sè l îng nhùa v* sîi gia c êng nh<br /> kh«ng. nhau. Mét mÉu ® îc ® a v*o hót ch©n kh«ng ®Ó<br /> lo¹i bít nhùa d v* gi¶m bät khÝ (mÉu VAT-G).<br /> B íc 2: Thùc hiÖn ph ¬ng ph¸p VIM theo H*m l îng sîi cña mÉu l¨n Ðp b»ng tay l*<br /> ph ¬ng ¸n 4: 43,0%. H*m l îng sîi cña mÉu sau khi hót l*<br /> - Hót ch©n kh«ng ë hai ®Çu b»ng c¸c ® êng 52,6%.<br /> èng ch¹y däc biªn v* hót nhùa v*o ë gi÷a (mÉu §Æt v¶i nh trong c¸c ph ¬ng ¸n trªn lªn<br /> 4). khu«n ph¼ng, g¾n c¸c ® êng èng hót v* dÉn<br /> <br /> 121<br /> nhùa v*o, bäc to*n bé b»ng tói ch©n kh«ng råi 40%, m« ®un ®*n håi uèn v* nÐn t¨ng 45% v*<br /> tiÕn h*nh hót nh m« t¶ ë trªn (mÉu VIB-G). m« ®un ®*n håi kÐo t¨ng lªn ®Õn 55%. Cßn<br /> Sau 20 phót nhùa thÊm hÕt to*n bé sîi gia ph ¬ng ph¸p VIB v* nhÊt l* VIM th× hÇu nh<br /> c êng. H*m l îng sîi cña mÉu thu ® îc l* kh«ng cã sù c¶i thiÖn nhiÒu so víi l¨n Ðp b»ng<br /> 56,70%. MÉu cã bÒ mÆt d íi ®Ñp nh ng mÆt tay, thËm chÝ ®é bÒn uèn cßn thÊp h¬n. §iÒu n*y<br /> trªn vÉn kh¸ gå ghÒ. cã thÓ lý gi¶i l* do trong ph ¬ng ph¸p l¨n Ðp<br /> b»ng tay th× sîi gia c êng cã thêi gian v* chÞu<br /> b) TÝnh chÊt c¬ häc<br /> t¸c ®éng c¬ häc (lùc l¨n Ðp cña con l«) nªn thÊm<br /> C¸c mÉu thö sau khi chÕ t¹o ® îc ®Ó æn nhùa ®Òu h¬n cßn trong hai ph ¬ng ph¸p n*y th×<br /> ®Þnh sau 1 tuÇn råi ®em ®i t¹o mÉu ®Ó x¸c ®Þnh thêi gian thÊm nhùa ng¾n h¬n m* kh«ng chÞu<br /> c¸c chØ tiªu vÒ kÐo, nÐn, uèn v* va ®Ëp. KÕt qu¶ t¸c ®éng c¬ häc. Trªn bÒ mÆt c¸c mÉu ta còng<br /> ® îc biÓu thÞ trªn c¸c h×nh 5 v* 6. ph¸t hiÖn ® îc nh÷ng vÕt m*u tr¾ng trªn sîi chØ<br /> Tõ c¸c ®å thÞ ta nhËn thÊy mÉu ® îc chÕ t¹o ra ®é thÊm nhùa cña sîi vÉn ch a ®¹t ® îc møc<br /> theo ph ¬ng ph¸p VAT cho ta vËt liÖu cã tÝnh tèi ®a. Cßn ph ¬ng ph¸p VAT do cã ® îc u thÕ<br /> chÊt c¬ häc cao h¬n c¶, so víi ph ¬ng ph¸p l¨n l* mÉu tr íc khi ® a v*o hót ch©n kh«ng ® cã<br /> Ðp b»ng tay th× ®é bÒn kÐo ® îc c¶i thiÖn lªn thêi gian v* ®iÒu kiÖn ®Ó thÊm ®Òu nhùa ngay tõ<br /> 30%, ®é bÒn nÐn thËm chÝ cßn t¨ng lªn ®Õn khi l¨n Ðp, l¹i thªm lùc Ðp ch©n kh«ng nÐn chÆt<br /> l¹i nªn mÉu cã ® îc kÕt qu¶ cao nhÊt.<br /> <br /> <br /> 80 75.92<br /> 450 73.97 72.3<br /> k, M P a 385.5 67.56<br /> 400 u, M P a<br /> 70<br /> 350 n, M P a 325.8<br /> 306.8 60<br /> §é bÒn va ®Ëp, kJ/m2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 289.8<br /> 300 276.1 276.6<br /> §é bÒn, MPa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 50<br /> 235.3<br /> 250 215.7 219.4<br /> 40<br /> 200 170.5<br /> 162.4<br /> 152.2<br /> 150 30<br /> <br /> 100 20<br /> 50<br /> 10<br /> 0<br /> HLU.G VAT.G VIB.G VIM.G 0<br /> Tªn mÉu HLU.G VAT.G VIB.G VIM.G<br /> (a) Tªn mÉu<br /> (b)<br /> H×nh 5: §é bÒn kÐo, nÐn, uèn (a) v* va ®Ëp (b) cña vËt liÖu<br /> <br /> c) CÊu tróc cña vËt liÖu<br /> Quan s¸t trªn h×nh chôp SEM cã thÓ nhËn thÊy hai mÉu ® îc thùc hiÖn theo ph ¬ng ph¸p l¨n<br /> Ðp b»ng tay vÉn cßn mét v*i lç rçng cña bät khÝ. ThËm chÝ trªn mÉu theo ph ¬ng ph¸p VAT vÉn cßn<br /> nh÷ng bät khÝ cã kÝch th íc kh¸ lín. C¸c bät khÝ n*y ® îc tån t¹i tõ khi l¨n Ðp v* khi hót do n»m<br /> kh¸ xa c¸c biªn nªn ch a kÞp tho¸t ra ® îc. Cßn c¸c mÉu hót nhùa trùc tiÕp v*o víi sîi th× tû lÖ rçng<br /> thÊp h¬n, nh ng chóng ta còng cã thÓ quan s¸t ® îc c¸c sîi c¾t ngang vÉn cßn lé ra nhiÒu h¬n,<br /> chøng tá ®é thÊm nhùa ch a tèt b»ng khi l¨n Ðp.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 122<br />  18.0<br /> M k, GP a 16.23<br /> 16.0 M u, GP a 15.15<br /> 14.87<br /> M n, GP a 14.33<br /> 14.0 13.07<br /> 12.13<br /> 11.77<br /> 12.0<br /> 10.23<br /> M« un, GPa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 10.0<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> 6.0<br /> 4.42<br /> 4.0 3.13 3.28<br /> 2.85<br /> <br /> 2.0<br /> <br /> 0.0<br /> HLU.G VA T.G VIB .G VIM .G<br /> <br /> Tªn mÉu<br /> H×nh 6: M« ®un ®*n håi kÐo, nÐn, uèn cña vËt liÖu<br /> G-glass: mÉu gia c êng b»ng sîi thuû tinh<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 7: ¶nh chôp mÆt c¾t ngang cña vËt liÖu<br /> <br /> 3. Kh¶o s¸t c¸c chØ tiªu kü thuËt cña mÉu gia TiÕn h*nh chÕ t¹o c¸c mÉu tõ sîi mat tre<br /> c êng b»ng sîi tre b»ng c¸c ph ¬ng ph¸p t¹o h×nh tói ch©n kh«ng<br /> a) ChÕ t¹o mÉu (mÉu VAT-B), hót nhùa v*o khu«n (mÉu VIM-<br /> <br /> 123<br /> B) v* l¨n Ðp b»ng tay (mÉu HLU-B). Ngo*i ra ®Ó hai mÉu n*y l* kh«ng ®¸ng kÓ. Víi mÉu VAT<br /> so s¸nh cßn tiÕn h*nh chÕ t¹o mÉu t¹o h×nh b»ng th× mÉu ® ® îc nÐn chÆt, t¨ng h*m l îng sîi<br /> tói ch©n kh«ng gia c êng b»ng hÖ lai t¹o gi÷a lªn gÇn 1,5 lÇn nªn c¸c tÝnh chÊt còng t¨ng lªn<br /> hai líp sîi thuû tinh víi mat tre theo ph ¬ng ¸n nhiÒu: ®é bÒn kÐo t¨ng 38%, ®é bÒn uèn, ®é bÒn<br /> vá - cèt (mçi líp vá l* mét líp sîi thuû tinh) va ®Ëp, m« ®un uèn v* m« ®un kÐo t¨ng kho¶ng<br /> (mÉu VAT-B.G). 20%. Riªng mÉu lai t¹o chØ víi hai líp v¶i thñy<br /> tinh th× ®é bÒn ® t¨ng lªn cao h¬n: 75% ®èi víi<br /> b) TÝnh chÊt c¬ häc<br /> ®é bÒn kÐo, 60% ®èi víi ®é bÒn uèn. ThËm chÝ<br /> KÕt qu¶ ®o ®é bÒn c¬ häc cña c¸c mÉu ® îc ®é bÒn va ®Ëp, m« ®un ®*n håi kÐo v* uèn ®Òu<br /> thÓ hiÖn trªn h×nh 8 v* 9. Thùc tÕ do tû träng t¨ng m¹nh, lªn gÊp ®«i so víi mÉu l¨n Ðp b»ng<br /> cña sîi tre thÊp v* ®é cång kÒnh l¹i kh¸ lín nªn tay. §©y l* mét gîi ý tèt cho c¸c nh* s¶n xuÊt<br /> khi chÕ t¹o mÉu VIM th× ®é lÌn chÆt kh«ng cao, khi muèn tËn dông nguån t*i nguyªn thiªn<br /> h*m l îng sîi rÊt thÊp, chØ t ¬ng ® ¬ng víi mÉu nhiªn nh ng vÉn muèn cã ® îc c¸c s¶n phÈm cã<br /> l¨n Ðp b»ng tay nªn sù kh¸c biÖt vÒ tÝnh chÊt cña yªu cÇu kü thuËt cao.<br /> <br /> 25<br /> 99.80<br /> 100 20.36<br /> k, MPa 86.67<br /> 90 20<br /> u, MPa<br /> 80<br /> §é bÒn va ®Ëp, kJ/m2<br /> <br /> <br /> 73.95<br /> 68.23<br /> 70 62.98 15<br /> 61.73<br /> §é bÒn, MPa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 60 54.36<br /> 11.38<br /> 49.32<br /> 50 9.57<br /> 10 8.77<br /> 40<br /> 30<br /> 20 5<br /> <br /> 10<br /> 0 0<br /> HLU.B VAT.B VIM.B VAT.B-G HLU.B VAT.B VIM.B VAT.B-G<br /> Tªn mÉu Tªn mÉu<br /> (a)<br /> (b)<br /> H×nh 8: §é bÒn kÐo, uèn (a) v* va ®Ëp (b) cña vËt liÖu gia c êng b»ng sîi tre<br /> <br /> c) CÊu tróc cña vËt liÖu V - KÕt LuËn<br /> Tõ ¶nh chôp SEM cña vËt liÖu gia c êng<br /> 1. § ho*n thiÖn thiÕt kÕ khu«n kÝn hót ch©n<br /> b»ng sîi tre (h×nh 10) nhËn thÊy hÇu nh c¸c<br /> kh«ng cho mÉu thö víi 3 van, 1 van dÉn nhùa<br /> mÉu kh«ng cã bät khÝ, nh ng liªn kÕt gi÷a nhùa v*o v* 2 van hót ch©n kh«ng víi c¸c ® êng èng<br /> v* sîi vÉn ch a ho*n to*n ® îc tèt, c¸c bã sîi hót bè trÝ däc theo biªn<br /> vÉn xoÌ ra khi bÞ c¾t, mÆt c¾t kh«ng mÞn nh<br /> 2. KÕt qu¶ kh¶o s¸t vËt liÖu compozit trªn<br /> trong tr êng hîp sîi thñy tinh. §©y còng l* mét<br /> nÒn nhùa polyeste kh«ng no gia c êng b»ng sîi<br /> yÕu tè cÇn ® îc kh¾c phôc khi ® a sîi tù nhiªn<br /> thuû tinh cho thÊy vËt liÖu chÕ t¹o theo ph ¬ng<br /> v*o sö dông trong c¸c ph ¬ng ph¸p gia c«ng ph¸p hót nhùa v*o tói b»ng ch©n kh«ng (VIB)<br /> nh thÕ n*y. Sîi tù nhiªn muèn cã ® îc liªn kÕt cã h*m l îng sîi cao nhÊt cßn ph ¬ng ph¸p t¹o<br /> tèt víi nhùa PEKN th× cÇn ph¶i qua xö lý bÒ mÆt h×nh b»ng kü thuËt hç trî ch©n kh«ng (VAT)<br /> hoÆc sö dông c¸c chÊt liªn kÕt. cho vËt liÖu cã tÝnh chÊt v ît tréi: ®é bÒn uèn<br /> <br /> 124<br /> 125<br /> t¨ng 20%, ®é bÒn kÐo t¨ng 30%, ®é bÒn nÐn h×nh b»ng tói ch©n kh«ng cã nh÷ng u thÕ v ît<br /> t¨ng 40%, m« ®un ®*n håi nÐn v* uèn t¨ng 45% tréi,. Ngo*i ra, viÖc sö dông kÕt hîp gi÷a sîi<br /> cßn m« ®un ®*n håi kÐo t¨ng lªn ®Õn 55 % so thñy tinh v* sîi tre l*m vËt liÖu lai t¹o l* rÊt cÇn<br /> víi ph ¬ng ph¸p l¨n Ðp b»ng tay. thiÕt v× võa tËn dông ® îc nguån nguyªn liÖu tù<br /> 3. KÕt qu¶ kh¶o s¸t vËt liÖu gia c êng b»ng nhiªn l¹i võa cho ra s¶n phÈm cã c¸c th«ng sè<br /> sîi tre mét lÇn n÷a cho thÊy ph ¬ng ph¸p t¹o kü thuËt hîp lý.<br /> 9.0<br /> 8.31<br /> 8.0<br /> Mk, GPa<br /> 7.0 Mu, GPa<br /> <br /> 6.0<br /> M« ®un, GPa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 4.81<br /> 5.0<br /> 4.16 4.22<br /> 4.0 3.57<br /> 3.30 3.18<br /> 3.0 2.48<br /> <br /> 2.0<br /> <br /> <br /> 1.0<br /> <br /> <br /> 0.0<br /> HLU.B VAT.B VIM.B VAT.B-G<br /> Tªn mÉu<br /> <br /> H×nh 9: M« ®un ®*n håi kÐo v* uèn cña vËt liÖu gia c êng b»ng sîi tre<br /> B - bamboo: mÉu gia c êng b»ng sîi tre;<br /> B-G-bamboo-glass: mÉu gia c êng b»ng lai t¹o tre-sîi thuû tinh<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 10: ¶nh chôp mÆt c¾t cña vËt liÖu gia c êng b»ng sîi tre<br /> <br /> T,i liÖu tham kh¶o 3. Magnus Andersson. Vacuum Infusion of<br /> Polymer Composites, Lulea Tecniska<br /> 1. Alan Harper. Vacuum Infusion - The Universitet (2001).<br /> Equipment and Process of Resin Infusion,<br /> 4. Tom DeMint, Dave Hartman, Georg Adolfs.<br /> Plastech TT Ltd Worshops (1997). Vacuum Infusion for Wind Blade<br /> 2. Dirk Heider, John W. Gillespie. Jr. Manufacturing, Composites & Polycon<br /> Vacuum Infusion Processing, University of (2006).<br /> Delaware, Center of Composite Materials 5. US Patent. High-Performance Infusion<br /> (2004). System for VARTM Fabrication (2005).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 125<br />