Tìm hiểu cấu tạo của vật liệu Composite

Chia sẻ: Hoang Van Hoan | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:2

Thêm vào BST

Báo xấu

334
lượt xem 69
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Tìm hiểu cấu tạo của vật liệu Composite phân tích cấu tạo của vật liệu Polymer nền và ứng dụng của các loại nhựa vào sản xuất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tìm hiểu cấu tạo của vật liệu Composite

Tìm hiểu cấu tạo của vật liệu Composite Cập nhập: 27/3/2013 Trong nội dung bài viết trước, chúng tôi đã phân loại các loại vật liệu composite. Bài viết này sẽ phân tích kĩ hơn cấu tạo của vật liệu Composite - Ở đây là vật liệu Polymer nền 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 đ ộn khi có ngoại l ực tác dụng lên vật liệu. Có thể tạo thành từ một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất được trộn lẫn một cách đồng nhất tạo thể liên tục. Trong thực tế, người ta có thể sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm polymer nền: •Nhựa nhiệt dẻo: PE, PS, ABS, PVC…độn được trộn với nhựa, gia công trên máy ép phun ở tr ạng thái nóng chảy. •Nhựa nhiệt rắn: PU, PP, UF, Epoxy, Polyester không no, gia công dưới áp suất và nhi ệt đ ộ cao, riêng v ới epoxy và polyester không no có thể tiến hành ở điều kiện thường, gia công bằng tay (hand lay- up method). Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo. •Một số loại nhựa nhiệt rắn thông thường: 1.1 Polyester: Nhựa polyester được sử dụng rộng rãi trong công nghệ composite, Polyester loại này thường là loại không no, đây là nhựa nhiệt rắn, có khả năng đóng rắn ở dạng lỏng hoặc ở dạng rắn nếu có điều kiện thích hợp. Thông thường người ta gọi polyester không no là nhựa polyester hay ngắn gọn hơn là polyester. Polyester có nhiều loại, đi từ các acid, glycol và monomer khác nhau, mỗi loại có những tính chất khác nhau. Chúng có thể rất khác nhau trong các loại nhựa UPE khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: - Thành phần nguyên liệu (loại và 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 các yếu tố trên, người ta sẽ tạo ra nhiều loại nhựa UPE có các tính chất đặc bi ệt khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng. Có hai loại polyester chính thường sử dụng trong công nghệ composite. Nhựa orthophthalic cho tính kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi. Còn nhựa isophthalic lại có khả năng kháng nước tuyệt vời nên đ ược xem là v ật li ệu quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là hàng hải. Đa số nhựa polyester có màu nhạt, thường được pha loãng trong styrene. Lượng styrene có thể lên đến 50% để làm giảm độ nhớt của nhựa, dễ dàng cho quá trình gia công. Ngoài ra, styrene còn làm nhi ệm vụ đóng r ắn t ạo liên k ết ngang giữa các phân tử mà không có sự tạo thành sản phẩm phụ nào. Polyester còn có khả năng ép khuôn mà không cần áp suất. Polyester có thời gian tồn trữ ngắn là do hiện tượng tự đóng rắn của nó sau một thời gian. Thông thường, ng ười ta thêm vào một lượng nhỏ chất ức chế trong quá trình tổng hợp polyester để ngăn ngừa hiện tượng này. 1.2 Vinylester: Vinylester có cấu trúc tương tự như polyester, nhưng điểm khác biệt chủ yếu của nó với polyester là vị trí phản ứng, thường là ở cuối mạch phân tử do vinylester chỉ có kết đôi C=C ở hai đầu mạch mà thôi. Toàn bộ chiều dài mạch phân tử đều sẵn chịu tải, nghĩa là vinylester dai và đàn hồi hơn polyester. Vinylester có ít nhóm ester hơn polyester, nhóm ester rất dễ bị thủy phân, tức là vinylester kháng nước tốt hơn các polyester khác, do vậy nó th ường đ ược ứng d ụng làm ống dẫn và bồn chứa hoá chất.
Khi so sánh với polyester thì số nhóm ester trong vinylester ít hơn, nghĩa là vinylester ít bị ảnh h ưởng b ởi ph ản ứng thủy phân. Thường dùing vật liệu này như là lớp phủ bên ngoài cho sản phẩm ngập trong nước, như là vỏ ngoài của tàu, thuyền. Cấu trúc đóng rắn của vinylester có khuynh hướng dai hơn polyester, mặc dù đ ể đ ạt tính chất này, nh ựa cần nhiệt độ cao sau đóng rắn. 1.3 Epoxy: Epoxy là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay . Nói chung, epoxy có tính năng cơ lý, kháng môi trường hơn hẳn các nhựa khác, là loại nhựa được sử dụng nhiều nhất trong các chi tiết máy bay. Với tính chất kết dính và khả năng kháng nước tuyệt vời của mình, epoxy rất lý tưởng để sử dụng trong ngành đóng tàu, là lớp lót chính cho tàu chất lượng cao hoặc là lớp phủ ngoài hay thay cho polyester dễ bị thủy phân bởi nước và gelcoat. Nhựa epoxy được tạo thành từ những mạch phân tử dài, có cấu trúc tương tự vinylester, với nhóm epoxy phản ứng ở vị trí cuối mạch. Nhựa epoxy không có nhóm ester, do đó khả năng kháng nước của epoxy rất tốt. Ngoài ra, do có hai vòng thơm ở vị trí trung tâm nên nhựa epoxy chịu ứng suất cơ và nhiệt nó tốt hơn mạch thẳng, do v ậy, epoxy r ất cứng, dai và kháng nhiệt tốt. Nhựa epoxy, ta dùng chất đóng rắn để tạo mạng không gian ba chi ều. Ch ất đóng rắn ưa s ử d ụng là amine, đ ược cho vào epoxy, lúc này giữa chúng sẽ xảy ra phản ứng hoá học. Thường nhóm epoxy sẽ phản ứng kết khối với nhóm amine, tạo ra cấu trúc phân tử ba chiều phức tạp. Amine kết hợp với epoxy theo một t ỉ l ệ nh ất đ ịnh, đây là y ếu t ố quan trọng vì việc trộn đúng tỉ lệ đảm bảo cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nếu tỉ l ệ trộn không đúng thì nhựa chưa phản ứng hoặc chất đóng rắn còn dư trong hỗn hợp sẽ ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm sau đóng rắn. Để đảm bảo tỉ lệ phối trộn chính xác, nhà sản xuất thường công thức hoá các thành phần và đ ưa ra một t ỉ l ệ tr ộn đơn giản bằng cách đo khối lượng hay thể tích của chúng. Cả nhựa epoxy lỏng và tác nhân đóng rắn đều có độ nhớt thấp thuận l ợi quá trình gia công. Epoxy đóng r ắn d ễ dàng và nhanh chóng ở nhiệt độ phòng từ 5-150oC, tuỳ cách lựa chọn chất đóng rắn. Một trong nh ững ưu đi ểm n ổi bật của epoxy là co ngót thấp trong khi đóng rắn. Lực kết dính, tính chất cơ lý của epoxy đ ược tăng c ường b ởi tính cách điện và khả năng kháng hoá chất. Ứng dụng của epoxy rất đa dạng, nó được dùng làm: keo dán, hỗn hợp xử lý bề mặt, h ỗn h ợp đ ổ, keo trám, bột trét, sơn. Trong nội dung bài viết chỉ nói về vật liệu Polymer nền. Ngoài Polymer nền, để làm nên đ ược vật liệu Composite còn có các loại: Chất độn( cốt), Chất pha loãng, Chất xúc tác – xúc tiến, Chất tách khuôn, chất làm kín cùng các phụ gia khác. Nội dung chi tiết sẽ có trong bài viết sau