T¹p chÝ Hãa häc, T. 41, sè 4, Tr. 83 - 86, 2003<br />
<br />
<br />
<br />
Nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu polyme compozit trªn<br />
c¬ së nhùa epoxy DER331 gia c$êng b»ng hÖ sîi lai<br />
t¹o Thñy tinh - kevlar theo cÊu tróc c¸c líp xen kÏ<br />
§Õn Tßa so¹n 28-3-2003<br />
TrÇn VÜnh DiÖu, NguyÔn ThÞ Thñy, TrÇn THÞ Kim Dung<br />
Trung t©m Nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr-êng §¹i häc B¸ch khoa H2 Néi<br />
<br />
<br />
Summary<br />
For curing epoxy resin DER331 two hardeners versamid-125 (VER) and monoxyanethyl-<br />
entriamine (NPV-99) have been used.<br />
Optimal amount of VER has been found to be suitable for curing epoxy resin DER 331.<br />
Polymer composite materials based on epoxy resin DER331 with VER and NPV-99<br />
hardener reinforced by hybrid fibres possess good creep and physico-mechanical properties.<br />
That could be used for some special applications.<br />
<br />
<br />
I - §Æt vÊn ®Ò epoxy 23%); chÊt ®ãng r¾n NPV 99 (tù tæng<br />
hîp); versamid 125 (Dow Chemicals); sîi thñy<br />
ChÊt ®ãng r¾n (C§R) amin cho hÇu hÕt c¸c tinh E (160 g/m2 - Trung Quèc); kevlar 29<br />
lo¹i nhùa epoxy cã thÓ l# amin m¹ch th¼ng, (280 g/m2 - Mü).<br />
th¬m, vßng, dÞ vßng v# c¸c s¶n phÈm biÕn tÝnh<br />
cña chóng [1]. 2. H#m l8îng phÇn gel ®8îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch<br />
trÝch ly trong axeton trªn dông cô soxhlet trong<br />
C¸c amin m¹ch th¼ng cã khèi l8îng ph©n tö<br />
thêi gian 16 giê.<br />
thÊp nh8 etyldiamin, dietyltriamin... th8êng dÔ<br />
hót Èm, dÔ bay h¬i v# t¹o muèi cacbamat víi 3. C¸c ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý<br />
CO2 trong kh«ng khÝ. §Ó h¹n chÕ nh÷ng ¶nh cña vËt liÖu<br />
h8ëng n#y ng8êi ta th8êng dïng c¸c s¶n phÈm<br />
§é bÒn uèn x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn<br />
biÕn tÝnh cña chóng m# ®Æc biÖt l# s¶n phÈm<br />
ISO178-1993(E) trªn m¸y ®o LLoyd-LR 50K<br />
biÕn tÝnh cña c¸c amin m¹ch th¼ng b»ng c¸ch<br />
(Anh), tèc ®é uèn 2 mm/phót.<br />
xyanetyl hãa amin bËc mét b»ng acrylonitril [2].<br />
§é kÐo ®øt x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ISO<br />
Trong c«ng tr×nh n#y, ®L tiÕn h#nh nghiªn 527-1 trªn m¸y LLoyd-LR50K (Anh), tèc ®é<br />
cøu ph¶n øng ®ãng r¾n nhùa epoxy DER331 kÐo 2 mm/phót.<br />
b»ng c¸c chÊt ®ãng r¾n NPV 99, VER v# øng<br />
dông cho vËt liÖu polyme compozit lai t¹o. §é bÒn va ®Ëp Charpy ®8îc x¸c ®Þnh theo<br />
tiªu chuÈn ISO179-1993(E) trªn m¸y ®o<br />
II - thùc nghiÖm Radmana ITR-2000 cña óc.<br />
§é bÒn rLo ®8îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn<br />
1. C¸c nguyªn liÖu v hãa chÊt chÝnh ASTM D2990-95 trªn m¸y Trainvis-Ceast cña<br />
Nhùa epoxy DER 331 (h#m l8îng nhãm ý.<br />
<br />
83<br />
4. C¸c ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý VER 80 ÷ 120 PTL møc ®é ®ãng r¾n kh¸ cao,<br />
cña m ng vecni chØ sau 2 ng#y HLPG ®L ®¹t 94 ÷ 95%.<br />
§é bÒn uèn x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn Nh»m nghiªn cøu thªm vÒ tû lÖ DER/VER,<br />
ASTM1737 trªn dông cô Erichsen model-266. ®L tiÕn h#nh chÕ t¹o m#ng vecni v# x¸c ®Þnh<br />
§é bÒn va ®Ëp x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn tÝnh chÊt c¬ lý víi c¸c h#m l8îng VER thay ®æi<br />
ASTM2794 trªn dông cô Erichsen model-304. tõ 80 ®Õn 120 PTL. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh tÝnh chÊt<br />
c¬ lý tr×nh b#y ë b¶ng 1.<br />
§é cøng t8¬ng ®èi ®8îc x¸c ®Þnh theo tiªu<br />
chuÈn ISO1522 trªn dông cô con l¾c Erichsen B¶ng 1: TÝnh chÊt c¬ lý cña m#ng vecni<br />
model-299.<br />
DER/VER<br />
§é bÒn c#o x8íc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn TÝnh chÊt c¬ lý<br />
ISO1518 trªn dông cô Erichsen model-239/I. 100/80 100/100 100/120<br />
§é cøng t8¬ng ®èi 0,61 0,59 0,34<br />
III - KÕt qu¶ v) th¶o luËn §é bÒn c#o x8íc,<br />
9 8 7<br />
kg<br />
1. Nghiªn cøu ph¶n øng ®ãng r¾n cña nhùa<br />
epoxy DER 331 víi c¸c C§R: NPV, VER §é bÒn uèn, mm 2 2 2<br />
§Ó nghiªn cøu, ®L sö dông tû lÖ c¸c cÊu tö: §é bÒn va ®Ëp,<br />
50 68 80<br />
inch.pounds<br />
DER 331/VER= 100/40-120 PTL. Qu¸ tr×nh<br />
®ãng r¾n tiÕn h#nh ë nhiÖt ®é th8êng (30oC), Tõ b¶ng 1 nhËn thÊy, khi t¨ng h#m l8îng<br />
®é Èm 50%. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh h#m l8îng phÇn chÊt ®ãng r¾n th× ®é bÒn va ®Ëp t¨ng cßn ®é<br />
gel (HLPG) sau 10 ng#y tr×nh b#y ë h×nh 1. cøng t8¬ng ®èi l¹i gi¶m. Tuy nhiªn, møc ®é<br />
t¨ng gi¶m kh«ng nhiÒu nªn tïy theo môc ®Ých<br />
l8îng phÇn gel, %<br />
phÇn gel, %<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
sö dông ®Ó lùa chän tæ hîp thÝch hîp. ë c«ng<br />
10 tr×nh n#y chän tû lÖ DER/VER = 100/100 PTL<br />
9 cho c¸c nghiªn cøu tiÕp theo.<br />
8 2. §é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu<br />
l8îng<br />
H#m H#m<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
7<br />
100/10<br />
§Ó x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cña vËt<br />
6 liÖu sau khi ®ãng r¾n theo tæ hîp ®L chän, tiÕn<br />
100/12 h#nh ph©n tÝch sù tæn hao khèi l8îng theo nhiÖt<br />
5<br />
0100/80 ®é trªn m¸y TGA 503 Bahr (CHLB §øc). KÕt<br />
4<br />
100/60 qu¶ nhËn ®8îc tr×nh b#y ë h×nh 2.<br />
3 100/50<br />
Tõ h×nh 2 nhËn thÊy, vËt liÖu sau khi ®ãng<br />
2 100/40<br />
r¾n (víi c¶ hai lo¹i C§R) chÞu nhiÖt rÊt tèt,<br />
1 nhiÖt ®é b¾t ®Çu ph©n hñy cña DER/VER<br />
(257oC) tuy cã cao h¬n cña DER/NPV (178oC)<br />
0<br />
nh8ng ®Õn 560oC l8îng tæn hao cña DER/VER<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
Thêi gian, ng#y (79%) cao h¬n cña DER/NPV (74,9%).<br />
3. TÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu<br />
H×nh 1: ¶nh h8ëng cña h#m l8îng VER ®Õn<br />
møc ®é ®ãng r¾n cña nhùa DER331 ë nhiÖt ®é Tõ tû lÖ ®L sö dông ë trªn cïng víi c¸c lo¹i<br />
th8êng sîi gia c8êng nh8 thñy tinh (T) v# kevlar (K),<br />
®L tiÕn h#nh gia c«ng mÉu theo tiªu chuÈn ®Ó<br />
Tõ h×nh 1 nhËn thÊy, h#m l8îng VER 40 ÷ x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu b»ng c¸c<br />
60 PTL møc ®é ®ãng r¾n thÊp, sau 10 ng#y dông cô chuyªn dông. KÕt qu¶ tÝnh chÊt c¬ lý<br />
HLPG míi ®¹t 85 ÷ 86%. Nh8ng víi h#m l8îng tr×nh b#y ë b¶ng 2 v# 3.<br />
<br />
<br />
84<br />
18,0<br />
257oC<br />
<br />
0,0<br />
% 178oC<br />
%<br />
-18,0<br />
Versamid125<br />
<br />
-36,0 NPV-99<br />
<br />
<br />
-54,0<br />
<br />
74,9%<br />
-72,0<br />
<br />
79,0%<br />
-90,0<br />
0 140 280 420 560 700oC<br />
<br />
H×nh 2: BiÓu ®å ph©n tÝch TGA: DER/NPV = 100/22; DER/VER = 100/100<br />
<br />
B¶ng 2: TÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu compozit (C§R NPV)<br />
<br />
MÉu H#m l8îng sîi, % §é bÒn uèn, MPa §é bÒn kÐo, MPa §é bÒn va ®Ëp, KJ/m2<br />
K 44,6 66,1 274,1 21,6<br />
T 56,6 216,7 267,7 41,7<br />
T-K 18,1 /30,9 122,6 208,4 29,5<br />
<br />
Tõ b¶ng 2 nhËn thÊy mÉu PC gia c8êng tù: mÉu PC gia c8êng b»ng hÖ sîi lai t¹o T-K cã<br />
b»ng hÖ sîi lai t¹o T-K cã ®é bÒn c¬ lý cao: ®é ®é bÒn uèn t¨ng 56,5%, ®é bÒn va ®Ëp t¨ng<br />
bÒn uèn ®¹t 122,6 MPa t¨ng 85%, ®é bÒn va 53,1% so víi mÉu PC gia c8êng b»ng sîi K.<br />
®Ëp ®¹t 29,5 KJ/m2 t¨ng 35,6% so víi mÉu PC Nh8 vËy, sö dông hÖ sîi lai t¹o T-K ®L c¶i<br />
gia c8êng b»ng sîi K; trong khi ®ã ®é bÒn kÐo thiÖn ®¸ng kÓ ®é bÒn uèn còng nh8 ®é bÒn va<br />
®¹t 208,4 MPa, gi¶m 24% so víi mÉu PC chØ ®Ëp cña vËt liÖu PC trong khi ®ã ®é bÒn kÐo<br />
gia c8êng b»ng sîi K. gi¶m kh«ng nhiÒu so víi vËt liÖu PC gia c8êng<br />
Víi C§R VER còng nhËn ®8îc kÕt qu¶ t8¬ng b»ng sîi K.<br />
<br />
B¶ng 3: TÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu compozit (C§R VER)<br />
<br />
MÉu H#m l8îng sîi, % §é bÒn uèn, MPa §é bÒn kÐo, MPa §é bÒn va ®Ëp,<br />
KJ/m2<br />
K 38,5 40,7 163,9 25,8<br />
T 43,8 116,1 145,7 57,0<br />
T-K 15,6 - 24,9 63,7 128,3 39,5<br />
<br />
85<br />
. §é r·o cña vËt liÖu Tõ h×nh 3 v# 4 nhËn thÊy, víi c¶ hai lo¹i<br />
C§R, mÉu PC gia c8êng b»ng hÖ sîi lai t¹o T-<br />
KÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é rLo sau 24 giê t¹i nhiÖt K bÒn rLo h¬n h¼n mÉu PC chØ gia c8êng b»ng<br />
®é 40oC tr×nh b#y ë h×nh 3 v# 4. sîi K.<br />
<br />
0,12 0,30<br />
0,10 0,25<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
§é rLo, mm<br />
mm<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
§é rLo, mm<br />
mm<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0,08 0,20 K/NPV<br />
rLo,<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
K/VER T - K/NPV<br />
§érLo,<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0,06 0,15<br />
mm<br />
mm<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
T-K/VER<br />
rLo,§é<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0,04 0,10<br />
§érLo,<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0,02 0,05<br />
§é<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0 0<br />
0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25<br />
Thêi gian, giê Thêi gian, giê<br />
<br />
H×nh 3: §é rLo theo kÐo C§R-NPV H×nh 4: §é rLo theo kÐo C§R-VER<br />
<br />
IV - KÕt luËn lùc ®Æc biÖt.<br />
<br />
1. §L t×m ®8îc h#m l8îng Versamid 125 T)i liÖu tham kh¶o<br />
thÝch hîp ®Ó ®ãng r¾n ho#n to#n nhùa epoxy<br />
DER 331. 1. TrÇn VÜnh DiÖu, Lª ThÞ Ph¸i. VËt liÖu<br />
compozit. C¸c vÊn ®Ò khoa häc, h8íng ph¸t<br />
2. VËt liÖu compozit trªn c¬ së hÖ nhùa triÓn v# øng dông. Trung t©m KHTN v#<br />
DER 331/NPV, VER gia c8êng b»ng hÖ sîi CNQG. Trung t©m Th«ng tin t8 liÖu (1998).<br />
lai t¹o theo ph8¬ng ¸n c¸c líp xen kÏ thñy 2. Composite Materials. Vol. 3. Engin. Appl.<br />
tinh-kevlar bÒn rLo v# cã tÝnh chÊt c¬ lý cao of Comp. Academic. Press. New York and<br />
cã kh¶ n¨ng øng dông cho c¸c kÕt cÊu chÞu London (1974).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
86<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
