Nghiên cứu chế tạo vật liệu composit chứa các hạt áp điện kích thước nano và khảo sát sự biến đổi tính chất cơ nhiệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới-
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (16.56 MB, 265 trang )
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
*******************************
NHIỆM VỤ HTQT VỀ KH&CN THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ
ĐỀ TÀI HỢP TÁC SONG PHƯƠNG VIỆT NAM – CỘNG HOÀ PHÁP
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSIT CHỨA CÁC
HẠT ÁP ĐIỆN KÍCH THƯỚC NANÔ VÀ KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI
TÍNH CHẤT CƠ NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU NHIỆT ĐỚI
(MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 39/355/2008/HĐ-NĐT)
Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Chủ nhiệm đề tài : TS. Nguyễn Xuân Hoàn
Hà Nội - 2010
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
*******************************
NHIỆM VỤ HTQT VỀ KH&CN THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ
ĐỀ TÀI HỢP TÁC SONG PHƯƠNG VIỆT NAM – CỘNG HOÀ PHÁP
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSIT CHỨA CÁC
HẠT ÁP ĐIỆN KÍCH THƯỚC NANÔ VÀ KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI
TÍNH CHẤT CƠ NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU NHIỆT ĐỚI
(MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 39/355/2008/HĐ-NĐT)
Chủ nhiệm đề tài Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
TS. Nguyễn Xuân Hoàn
Đại học Quốc Gia Hà Nội
Bộ Khoa học và Công nghệ
Hà Nội - 2010
LỜI CÁM ƠN
Nhóm đề tài xin chân thành cám ơn sự hỗ trợ về tài chính của Bộ
Khoa học và Công nghệ để thực hiện dự án.
Xin cảm ơn các Ban ngành thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ; Đại học
Quốc gia Hà Nội, đặc biệt Ban Khoa học Công nghệ, Ban Kế hoạch Tài chính
và Ban Hợp tác Quốc tế đã ủng hộ, tạo điều kiện trong suốt quá trình thực
hiện dự án.
Xin cảm ơn Ban lãnh đạ
o Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội, đặc biệt Phòng Khoa học Công nghệ, Phòng Kế hoạch - Tài
vụ, Phòng Hành chính - Đối ngoại và Khoa Hoá học đã hỗ trợ trong thời gian
qua để nhóm nghiên cứu hoàn thành nhiệm vụ.
Cùng với nhóm đối tác nghiên cứu của nước Cộng hoà Pháp (Phòng thí
nghiệm MaPIEM, Đại học Nam Toulon-Var), chúng tôi xin gửi lời cám ơn
Đại sứ quán Việt Nam tại Paris, Cộng hoà Pháp cũng như Đại sứ
quán Pháp
tại Hà Nội, Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và làm cầu nối cho cán bộ hai
bên được đi lại một cách thuận tiện để trao đổi các kết quả nghiên cứu trong
quá trình thực hiện đề tài này.
T/M. Nhóm nghiên cứu
Chủ nhiệm đề tài
TS. Nguyễn Xuân Hoàn
i
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC CÁC BẢNG xi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xiv
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I - GIỚI THIỆU CHUNG 8
Chương 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỢP CHẤT VÀ VẬT LIỆU
CHÍNH CHẾ TẠO POLYME COMPOZIT SỢI CHỨA HẠT ÁP
ĐIỆN KÍCH THƯỚC NANÔ 9
1. 1. Giới thiệu về vật liệu nền 10
1.1.1. Giới thiều về nhựa epoxy 10
1.1.2. Giới thiệu về polypropylen 13
1. 2. Giới thiệu về vật liệu gia cường gia cường 16
1.2.1. Sợi thuỷ tinh 16
1.2.2. Sợi tự nhiên (sợi tre) 17
1. 3. Giới thiệu vật liệu áp điện BaTiO
3
và PZT 19
1.3.1. Vật liệu BaTiO
3
19
1.3.2. Vật liệu PZT 23
Chương 2 – HOÁ CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, CÁC PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA
CÁC LOẠI VẬT LIỆU 25
2.1. Hoá chất, thiết bị và dụng cụ 25
2.1.1. Danh mục hoá chất 25
2.1.2. Thiết bị và dụng cụ 26
2.2. Phương pháp nghiên cứu đánh giá các đặc trưng và tính chất của vật
liệu chế tạo 27
2.2.1. Các phương pháp đánh giá đặc trưng 27
2.2.2. Phương pháp phân tích Rietveld - Phân tích cấu trúc tinh thể 29
ii
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý các vật liệu polyme
compozit 33
2.2.3.1. Tính chất cơ lý - Độ bền kéo đứt 33
2.2.3.2. Tính chất cơ lý - Độ bền uốn 34
2.2.3.3. Tính chất cơ lý - Độ bền va đập 34
2.2.3.4. Phương pháp xác định độ tăng khối lượng mẫu 34
2.2.4. Tính chất cơ nhiệt động lực học, DMA 35
2.2.5. Phương pháp đo tính chất điện môi 36
PHẦN II – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38
Chương 3 – NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT
CÁC HẠT ÁP ĐIỆN BaTiO
3
và PZT 39
3.1. Điều chế vật liệu áp điện nano BaTiO
3
39
3.1.1. Tổng quan tài liệu điều chế vật liệu áp điện BaTiO
3
39
3.1.2. Quy trình chế tạo vật liệu áp điện BaTiO
3
42
3.1.3. Kết quả chế tạo vật liệu áp điện BaTiO
3
43
3.1.3.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến sự hình thành
BaTiO
3
44
3.1.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến sự hình thành BaTiO
3
49
3.1.3.3. Ảnh hưởng của nguồn tiền chất titan đến sự hình thành pha
BaTiO
3
53
3.1.3.4. Ảnh hưởng của dung môi đến sự hình thành pha BaTiO
3
55
3.1.4. Phân tích cấu trúc pha, tỷ lệ thành phần pha BaTiO
3
bằng phương
pháp phân tích Rietveld - phần mềm FullProf_Suite 2009 56
3.1.5. Cơ chế hình thành và động học quá trình phát triển hạt BaTiO
3
trong
phản ứng thuỷ nhiệt 59
3.1.6. Một số phân tích đặc trưng khác cho tính chất của BaTiO
3
63
3.1.6.1. Phân tích nhiệt vi sai sản phẩm BaTiO
3
63
3.1.6.2. Phổ hồng ngoại IR của sản phẩm BaTiO
3
64
3.1.6.3. Phân tích nguyên tố EDS sản phẩm BaTiO
3
65
3.1.6.4. Thế Zeta của hạt BaTiO
3
trong dung dịch 65
3.1.7. Khảo sát tính chất điện môi của BaTiO
3
68
3.1.8. Kết luận chung điều chế vật liệu BaTiO
3
70
iii
3.2. Điều chế vật liệu chì zirconat titanat 71
3.2.1. Tổng quan tài liệu điều chế vật liệu chì zirconat titanat 71
3.2.2. Quy trình chế tạo vật liệu PZT 73
3.2.3. Kết quả chế tạo vật liệu PZT 74
3.2.3.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến sự hình thành PZT 74
3.2.3.2. Ảnh hưởng của phương thức trộn hợp đến sự hình thành pha
PZT 78
3.2.3.3. Ảnh hưởng của nguồn tiền chất titan đến sự hình thành pha
PZT 80
3.2.3.4. Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành pha PZT 81
3.2.4. Phân tích cấu trúc pha, tỷ lệ thành phần pha PZT bằng phương pháp
phân tích Rietveld - phần mềm FullProf_Suite 2009 82
3.2.5. Cơ chế hình thành và động học quá trình phát triển hạt PZT trong
phản ứng thuỷ nhiệt 84
3.2.6. Một số phân tích đặc trưng khác cho tính chất của PZT 85
3.2.6.1. Phổ hồng ngoại IR của sản phẩm PZT 85
3.2.6.2. Phân tích nguyên tố EDS sản phẩm PZT 86
3.2.6.4. Thế Zeta của hạt PZT trong dung dịch 86
3.2.7. Khảo sát tính chất điện môi của PZT 87
3.2.8. Kết luận chung điều chế vật liệu PZT 88
Chương 4 – NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
POLYME COMPOZIT SỢI - NỀN EPOXY VÀ POLYPROPYLEN 89
4.1. Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc và tính chất vật liệu polyme compozit
nền epoxy gia cường sợi thuỷ tinh 89
4.1.1. Nghiên cứu khả năng đóng rắn nhựa epoxy với DDM - khảo sát ảnh
hưởng tỷ lệ phối trộn giữa nhựa epoxy và chất đóng rắn DDM 89
4.1.1.1. Nhựa epoxy, diglycidyl ete bisphenol A 89
4.1.1.2. Chất đóng rắn diamino diphenyl metan (DDM) 92
4.1.1.3. Khả năng đóng rắn nhựa epoxy với DDM 93
4.1.1.4. Hợp chất ghép nối silan γ-aminopropyl trimethoxysilan 96
4.1.1.5. Sợi thủy tinh ghép hợp chất γ-APS lên bề mặt 98
iv
4.1.2. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền epoxy gia cường sợi
thuỷ tinh 99
4.1.3. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu polyme compozit nền epoxy
gia cường sợi thuỷ tinh 100
4.1.3.1. Ảnh hưởng của hợp chất ghép silan trên bề mặt sợi thủy tinh
đến tính cơ học của compozit 100
4.1.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất cơ học 102
4.1.3.3. Tính chất cơ nhiệt động học, DMA của vật liệu compozit
epoxy gia cường sợi thủy tinh 104
4.1.3.4. Đặc trưng cấu trúc của vật liệu compozit epoxy gia cường
sợi thủy tinh bằng ảnh chụp hiển vi quang học 106
4.1.3.5. Đặc trưng tính chất điện môi của vật liệu compozit epoxy
gia cường sợi thủy tinh 108
4.1.3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ r đến khả năng đóng rắn của nhựa
epoxy trong compozit với sợi thủy tinh 109
4.2. Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc và tính chất vật liệu polyme compozit
nền polypropylen gia cường bằng sợi tự nhiên (sợi tre) 110
4.2.1. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen gia
cường bằng sợi tre 110
4.2.2. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu polyme compozit nền
polypropylen gia cường bằng sợi tre 113
4.2.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất cơ học 113
4.2.2.2. Đặc trưng cấu trúc của vật liệu compozit nền polypropylen
gia cường bằng sợi tre bằng ảnh chụp hiển vi quang học 115
4.2.2.3. Đặc trưng tính chất điện môi của vật liệu compozit nền
polypropylen gia cường bằng sợi tre 116
4.3. Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc và tính chất vật liệu polyme compozit
nền polypropylen gia cường bằng sợi thuỷ tinh 118
4.3.1. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen gia
cường bằng sợi thuỷ tinh 118
4.3.2. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu polyme compozit nền
polypropylen gia cường bằng sợi thuỷ tinh 119
4.3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất cơ học 119
v
4.3.2.2. Đặc trưng cấu trúc của vật liệu compozit nền polypropylen
gia cường bằng sợi thuỷ tinh bằng ảnh chụp hiển vi quang
học 121
4.3.2.3. Đặc trưng tính chất điện môi của vật liệu compozit nền
polypropylen gia cường bằng sợi thuỷ tinh 122
4.4. Kết luận chương 4 124
Chương 5 – NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
POLYME COMPOZIT CHỨA HẠT ÁP ĐIỆN 125
5.1. Biến tính bề mặt các hạt áp điện nano BaTiO
3
và PZT bằng hợp chất
ghép nối γ-APS 125
5.1.1. Phản ứng ghép silan γ-APS lên bề mặt hạt áp điện nano-BaTiO
3
125
5.1.2. Các đặc trưng ghép silan γ-APS lên bề mặt hạt áp điện PZT 128
5.2. Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme compozit nền epoxy
chứa hạt áp điện BaTiO
3
và PZT 130
5.2.1. Quy trình chế tạo vật liệu PC epoxy chứa hạt áp điện BaTiO
3
(PZT)
130
5.2.2. Vật liệu polyme compozit nền epoxy chứa hạt áp điện BaTiO
3
131
5.2.2.1. Ảnh hưởng của sự biến tính bề mặt hạt nano BaTiO
3
bằng
hợp chất ghép nối γ-APS đến phản ứng đóng rắn của hệ
compozit nano-BaTiO
3
/epoxy 131
5.2.2.2. Xác định độ chuyển hóa của hệ compozit epoxy/nano-
BaTiO
3
134
5.2.2.3. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu theo tỷ lệ nano-
BaTiO
3
136
5.2.3. Vật liệu polyme compozit nền epoxy chứa hạt áp điện PZT 140
5.3. Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme compozit nền
polypropylen chứa các hạt nano-BaTiO
3
và nano-PZT 144
5.3.1. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen chứa
hạt nano-BaTiO
3
và hạt nano-PZT 144
5.3.2. Chế tạo, đặc trưng tính chất vật liệu polyme compozit nền
polypropylen chứa hạt nano-BaTiO
3
145
5.3.3. Chế tạo, đặc trưng tính chất vật liệu polyme compozit nền
polypropylen chứa hạt nano-PZT 148
5.4. Kết luận chương 5 152
vi
Chương 6 – NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
POLYME COMPOZIT SỢI CHỨA HẠT ÁP ĐIỆN 153
6.1. Nghiên cứu ghép hạt nano-BaTiO
3
, PZT lên bề mặt sợi thủy tinh và
sợi tre 154
6.1.1. Quy trình ghép hạt nano lên bề mặt sợi 154
6.1.2. Ghép hạt áp điện nano-BaTiO
3
lên bề mặt sợi thuỷ tinh 155
6.2. Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme compozit nền epoxy/
sợi thuỷ tinh/ nano-BaTiO
3
và nano-PZT 159
6.2.1. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền epoxy gia cường sợi
thuỷ tinh/ nano-BaTiO
3
và sợi thuỷ tinh/ nano-PZT 159
6.2.2. Kết quả chế tạo vật liệu polyme compozit nền epoxy gia cường sợi
thuỷ tinh/ nano-BaTiO
3
159
6.2.2.1. Tính chất cơ học và tính chất cơ nhiệt động học 159
6.2.2.2. Đặc trưng cấu trúc vật liệu BTO/GF/EP bằng ảnh SEM 164
6.2.2.3. Đặc trưng phổ FTIR của vật liệu BTO/GF/EP 165
6.2.2.4. Tính chất điện môi của vật liệu BTO/GF/EP 166
6.2.2.5. Kết luận 167
6.2.3. Kết quả chế tạo vật liệu polyme compozit nền epoxy gia cường sợi
thuỷ tinh/ nano-PZT 168
6.2.3.1. Đặc trưng cấu trúc vật liệu PZT/GF/EP bằng ảnh SEM 168
6.2.3.2. Tính chất điện môi của vật liệu PZT/GF/EP 169
6.3. Chế tạo và tính chất vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi
thuỷ tinh/ nano-BaTiO
3
và nano-PZT 170
6.3.1. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi
thuỷ tinh/ nano-BaTiO
3
và nano-PZT 170
6.3.2. Kết quả chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi thuỷ
tinh/ nano-BaTiO
3
171
6.3.3. Kết quả chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi thuỷ
tinh/ nano-PZT 173
6.4. Chế tạo và tính chất vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi
tre/ nano-BaTiO
3
và nano-PZT 175
6.4.1. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi
tre/ nano-BaTiO
3
và nano-PZT 175
vii
6.4.2. Kết quả chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi tre/
nano-BaTiO
3
175
6.4.3. Kết quả chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen/ sợi tre/
nano-PZT 177
6.5. Kết luận chương 6 179
Chương 7 – BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT ẢNH
HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
POLYME COMPOZIT SỢI CHỨA HẠT ÁP ĐIỆN 180
7.1. Chuẩn bị mẫu và phương pháp nghiên cứu đặc trưng 181
7.2. Ảnh hưởng của môi trường lên hệ vật liệu compozit nền nhựa epoxy
gia cường sợi thuỷ tinh chứa hạt áp điện nano-BaTiO
3
182
7.2.1. Ảnh hưởng của độ ẩm 183
7.2.1.1. Môi trường có độ ẩm RH = 99 % 183
7.2.1.2. Môi trường có độ ẩm RH = 80 % 186
7.2.1.3. Môi trường có độ ẩm RH = 45 % 188
7.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 191
7.2.3. Ảnh hưởng của ánh sáng tử ngoại 195
7.2.4. Ảnh hưởng của môi trường muối (nước biển) 196
7.3. Ảnh hưởng của môi trường lên hệ vật liệu compozit nền polypropylen
gia cường sợi thuỷ tinh/ hạt áp điện nano-BaTiO
3
197
7.4. Ảnh hưởng của môi trường lên hệ vật liệu compozit nền nhựa
polypropylen gia cường sợi tre chứa hạt áp điện nano-BaTiO
3
200
7.5. Kết luận chương 7 204
Chương 8 – QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU ĐÃ
ĐĂNG KÝ TRONG THUYẾT MINH ĐỀ TÀI 205
8.1. Quy trình chế tạo hạt áp điện nano BaTiO
3
, hạt áp điện nano
PbZr
0,53
Ti
0,47
O
3
(PZT) 205
8.1.1. Quy trình chế tạo hạt áp điện nano BaTiO
3
205
8.1.2. Quy trình chế tạo hạt áp điện nano PbZr
0,53
Ti
0,47
O
3
(PZT) 206
8.2. Quy trình chế tạo vật liệu polyme compozit nền polypropylen sử dụng
sợi gia cường là sợi tre chiếm 40% khối lượng 208
8.3. Quy trình chế tạo compozit nền epoxy gia cường sợi thủy tinh chứa
hạt áp điện nano BaTiO
3
(hoặc PZT). 209
viii
PHẦN III - KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ 211
KẾT LUẬN 212
ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ 219
TÀI LIỆU THAM KHẢO 222
PHỤ LỤC 232
- Phụ lục 1. Các chương trình cho phần mềm phân tích cấu trúc FullProf và
đường phân bố cỡ hạt của vật liệu BaTiO
3
, PZT.
- Phụ lục 2. Các văn bản, công văn, quyết định.
- Phụ lục 3. Danh mục các bài báo khoa học đăng trên tạp chí, tuyển tập.
ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BF Sợi tre (Bamboo Fiber)
BTO BaTiO
3
, Bari titanat
DDM 4,4-diamino diphenyl methane
DEA Phân tích tính chất điện môi (Dielectric Annalysis)
DGEBA Epoxy diglycidyl ete bisphenol A
DMA Phân tích cơ nhiệt động học (Dynamic Mechanical Analysis)
DSC Nhiệt lượng kế quét vi sai (Differential Scanning Calorimetry)
DTA Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis)
EDS Phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray
analysis)
EP, EPR Epoxy, nhựa Epoxy
FT-IR Hồng ngoại biến đổi Fourrier (Fourier Transform Infrared
Spectroscopy)
GF Sợi thuỷ tinh (Glass Fiber)
IR Phân tích hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)
MAPP Maleic anhydrit ghép polypropylen
IOM Hiển vi quang học (Image Optical Microscopy)
PC Polyme compozit (Polyme composit)
PP Polypropylen
PPMA Polypropylen biến tính bằng maleic anhydrit
MAPP Maleic anhydrit ghép Polypropylen
P
s
Phân cực tự phát (Polarisation spontaneous)
PVDF Polyvinylidene fluoride
PZT PbZr
x
Ti
1-x
O
3
, Chì titanat zirconat
SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope)
T
c
Nhiệt độ Curie
TEM Hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron
Microscopy)
x
TG Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermo Gravimetry Analysis)
TMA Phân tích cơ nhiệt (Thermo-Mechanical Analysis)
XRD Nhiễu xạ tia X (X ray diffraction)
ε
Hằng số điện môi (Dielectric constant) / Độ thẩm điện môi
(Permittivity)
γ-APS
3-aminopropyl triethoxylane
PC Polyme compozit
PNC Polyme nanocompozit
RH Độ ẩm (Relative Humidity)
BTO/GF Nano-BaTiO
3
ghép trên sợi thuỷ tinh
PZT/GF Nano-PZT
ghép trên sợi thuỷ tinh
BTO/BF Nano-BaTiO
3
ghép trên sợi tre
PZT/BF Nano-PZT
ghép trên sợi tre
BTO/EP Polyme compozit nền epoxy chứa các hạt BTO
PZT/EP Polyme compozit nền epoxy chứa các hạt PZT
BTO/GF/EP Polyme compozit nền epoxy gia cường sợi thuỷ tinh chứa các
hạt BTO
xi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Một số đặc trưng kỹ thuật của nhựa PP 14
Bảng 1.2. Tính chất cơ lý của sợi tre. 19
Bảng 1.3. Các dạng tồn tại cấu trúc của BaTiO
3
22
Bảng 3.1. Tổng hợp kết quả các mẫu BaTiO
3
: ảnh hưởng của thời gian 44
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến cấu trúc sản phẩm BaTiO
3
48
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến cấu trúc sản phẩm BaTiO
3
.
50
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến kích thước hạt BaTiO
3
52
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nguồn titan đến chất lượng sản phẩm BaTiO
3
54
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của chất cho thêm đến chất lượng BaTiO
3
56
Bảng 3.7. Kết quả phân tích Rietveld mẫu BaTiO
3
(220
o
C/7 giờ). 58
Bảng 3.8. Kết quả phân tích Rietveld mẫu BaTiO
3
(150
o
C/7 giờ). 58
Bảng 3.9. Vị trí các pic, mặt phẳng h k l trong cấu trúc BaTiO
3
. 59
Bảng 3.10. Sự phụ thuộc của thế Zeta vào giá trị pH. 66
Bảng 3.11. Sự phụ thuộc của thế Zeta hạt BaTiO
3
vào môi trường phân tán. 68
Bảng 3.12. Sự phụ thuộc hằng số điện môi vào thời gian phản ứng tại 150
o
C
68
Bảng 3.13. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào nhiệt độ phản ứng 69
Bảng 3.14. Kết quả phân tích Rietveld sản phẩm PZT (190
o
C/48 giờ). 83
Bảng 3.15. Hằng số điện môi của các mẫu PZT 87
Bảng 4.1. Các dải hấp thụ khác nhau trong thành phần của epoxy. 91
Bảng 4.2. Các dải hấp thụ khác nhau của chất đóng rắn DDM. 93
xii
Bảng 4.3. Các dải hấp thụ khác nhau trong thành phần của DGEBA/ DDM
sau khi đóng rắn. 95
Bảng 4.4. Các pic đặc trưng của hợp chất ghép nối silan γ-APS. 97
Bảng 4.5. Các dải hấp thụ khác nhau bề mặt sợi thủy tinh. 99
Bảng 4.6. Độ bền uốn, modul uốn của compozit epoxy gia cường sợi thủy
tinh ghép và không ghép silan tại các hàm lượng sợi thay đổi. 101
Bảng 4.7. Độ bền kéo, uốn và va đập của compozit epoxy gia cường sợi thủy
tinh ghép silan tại các hàm lượng sợi thay đổi. 102
Bảng 4.8. Modul tích lũy, nhiệt độ hóa thủy tinh của compozit nền epoxy với
hàm lượng sợi thủy tinh khác nhau tại tần số 1 Hz và 20 Hz. 106
Bảng 4.9. Tính chất cơ lý của nhựa polypropylen. 111
Bảng 4.10. Độ bền kéo, uốn và va đập của compozit nền polypropylen gia
cường bằng sợi tre. 113
Bảng 4.11. Hằng số điện môi vật liệu PC polypropylen gia cường 20% sợi tre
đo tại các lát cắt khác nhau. 117
Bảng 4.12. Hằng số điện môi vật liệu PC polypropylen gia cường 30% sợi tre
đo tại các lát cắt khác nhau. 117
Bảng 4.13. Hằng số điện môi vật liệu PC polypropylen gia cường 40% sợi tre
đo tại các lát cắt khác nhau. 117
Bảng 4.14. Độ bền kéo, uốn và va đập của compozit nền polypropylen gia
cường bằng sợi thuỷ tinh. 120
Bảng 4.15. Hằng số điện môi vật liệu PC polypropylen gia cường 20% sợi
thuỷ tinh đo tại các lát cắt khác nhau. 122
Bảng 4.16. Hằng số điện môi vật liệu PC polypropylen gia cường 30% sợi
thuỷ tinh đo tại các lát cắt khác nhau. 122
Bảng 4.17. Hằng số điện môi vật liệu PC polypropylen gia cường 40% sợi
thuỷ tinh đo tại các lát cắt khác nhau. 123
xiii
Bảng 5.1. Độ chuyển hóa α của hệ nano-compozit nền epoxy/ nano-BaTiO
3
sau khi đóng rắn, xác định từ phổ FT-IR và phân tích DSC. 136
Bảng 5.2. Kết quả tổng hợp DSC của nanoPC epoxy/ nano BaTiO
3
. 137
Bảng 5.3. Độ chuyển hóa α của hệ nano-compozit nền epoxy/ nano-PZT sau
khi đóng rắn, xác định từ phổ FT-IR. 141
Bảng 5.4. Tổng hợp DSC của nanocompozit nền epoxy/ hạt áp điện PZT. . 142
Bảng 5.5. Kết quả phân tích DSC của hệ màng PC epoxy/ nano PZT. 142
Bảng 5.6. Kết quả tổng hợp DSC của hệ polypropylen/ nano-BaTiO
3
. 146
Bảng 5.7. Kết quả tổng hợp DSC của hệ polypropylen/ nano-PZT. 150
Bảng 6.1. Độ bền uốn của compozit sợi thủy tinh chứa hạt BaTiO
3
159
Bảng 6.2. Modul tích lũy và T
g
của compozit BTO/GF/EP tại f = 1 Hz. 163
Bảng 7.1. Giá trị hằng số điện môi mẫu BTO/GF/EP sau 84 ngày phơi trong
môi trường ẩm khác nhau tại tần số f = 5 kHz. 190
xiv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của nhựa epoxy. 11
Hình 1.2 Một đoạn mạch của polypropylen dạng isotactic và syndiotactic. 14
Hình 1.3. Sợi thuỷ tinh (nguồn Internet) 17
Hình 1.4. Cấu trúc giải phẫu của tre và sợi tre. 18
Hình 1.5. Cấu trúc perovskit của BaTiO
3
. 20
Hình 1.6. Sự phụ thuộc của độ thẩm điện môi vào nhiệt độ của đơn tinh thể
BaTiO
3
theo các trục a và c. 22
Hình 1.7. Một số dạng cấu trúc tinh thể của PZT () 23
Hình 2.1. Hệ đo tính chất cơ nhiệt động học, DMA 2980 tại PTN MAPIEM -
ĐH Nam Toulon-Var. 35
Hình 2.2. Hệ đo tính chất điện môi RCL Master PM3550 (hình trái) và
Dielectric Analyzer (hình phải) 36
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình tổng hợp BaTiO
3
theo phương pháp thủy nhiệt. 43
Hình 3.2. Giản đồ XRD mẫu BaTiO
3
tổng hợp ở thời gian khác nhau 44
Hình 3.3. Ảnh SEM mẫu BaTiO
3
tổng hợp ở thời gian phản ứng khác nhau. 46
Hình 3.4. Sự phụ thuộc kích thước hạt BaTiO
3
vào thời gian phản ứng. 47
Hình 3.5. Ảnh TEM mẫu BaTiO
3
tổng hợp tại 3,5 giờ và 15 giờ. 47
Hình 3.6. Giản đồ phân tích Rietveld cấu trúc mẫu BaTiO
3
(150
o
C/7h). 48
Hình 3.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X các mẫu BaTiO
3
: ảnh hưởng của nhiệt độ.50
Hình 3.8. Ảnh SEM các mẫu BaTiO
3
tổng hợp ở các nhiệt độ phản ứng khác
nhau và sự phụ thuộc của kích thước hạt vào nhiệt độ. 51
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến thành phần phần trăm khối
lượng các pha BaTiO
3
ở dạng cấu trúc lập phương và tứ phương. 53
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nguồn tiền chất titan đến sự hình thành BaTiO
3
. 54
xv
Hình 3.11. Ảnh SEM các mẫu BaTiO
3
: ảnh hưởng của chất cho thêm 56
Hình 3.12. Giản đồ phân tích Rietveld cấu trúc mẫu BaTiO
3
(220
o
C/7 giờ). 57
Hình 3.13. Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của log D vào log(t). 61
Hình 3.14. Sự phụ thuộc log(D
n
/t) vào 1/T. 62
Hình 3.15. Giản đồ phân tích nhiệt vi sai các mẫu BaTiO
3
. 64
Hình 3.16. Phổ hồng ngoại FT-IR của sản phẩm BaTiO
3
. 65
Hình 3.17. Phân tích nguyên tố bằng EDS sản phẩm BaTiO
3
. 65
Hình 3.18. Sự phụ thuộc của thế Zeta vào giá trị pH. 66
Hình 3.19. Giản đồ phân bố thế Zeta của BaTiO
3
trong môi trường nước. 67
Hình 3.20. Sự phụ thuộc của thế Zeta hạt BaTiO
3
vào môi trường phân tán. 67
Hình 3.21. Sơ đồ quy trình tổng hợp PZT theo phương pháp thủy nhiệt 74
Hình 3.22. Giản đồ XRD sản phẩm PZT ở các hàm lượng Pb
2+
khác nhau. 75
Hình 3.23. Ảnh SEM các độ phóng đại của vật liệu PZT (Pb
2+
= 1,0). 76
Hình 3.24. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu PZT điều chế ở 190
o
C với các
thời gian phản ứng khác nhau. 76
Hình 3.25. Ảnh SEM ở độ phóng đại khác nhau của các vật liệu PZT. 77
Hình 3.26. Giản đồ XRD của các mẫu PZT : ảnh hưởng quá trình trộn hợp . 80
Hình 3.27. Giản đồ XRD của các mẫu PZT sử dụng các nguồn muối titan 81
Hình 3.28. Giản đồ nhiễu xạ tia X và ảnh SEM của vật liệu nano PZT. 82
Hình 3.29. Giản đồ phân tích cấu trúc của mẫu bột PZT (190
o
C/48 giờ). 83
Hình 3.30. Phổ hồng ngoại FT-IR của sản phẩm PZT 86
Hình 3.31. Phân tích nguyên tố bằng EDS sản phẩm PZT. 86
Hình 3.32. Giản đồ phân bố thế Zeta của PZT trong môi trường nước. 87
Hình 4.1. Cấu trúc hóa học phân tử nhựa DGEBA 89
Hình 4.2. Phổ hồng ngoại FT-IR của epoxy. 91
xvi
Hình 4.3. Cấu trúc hóa học phân tử nhựa epoxy và chất đóng rắn DDM. 92
Hình 4.4. Phổ FT-IR của chất đóng rắn DDM. 92
Hình 4.5. Sơ đồ quy trình đóng rắn nhựa epoxy với DDM. 94
Hình 4.6. Phổ hồng ngoại của hệ nhựa epoxy - DDM sau đóng rắn. 95
Hình 4.7. Đường DSC của hệ nhựa epoxy sau khi đóng rắn. 96
Hình 4.8. Phổ FTIR của chất ghép nối silan γ-APS. 97
Hình 4.9. Đường cong TGA của hợp chất silan γ-APS. 98
Hình 4.10. Ảnh SEM chụp bề mặt sợi thủy tinh. 98
Hình 4.11. Phổ hồng ngoại của bề mặt sợi thủy tinh. 98
Hình 4.12. Độ bền uốn của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 101
Hình 4.13. Modul uốn của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 102
Hình 4.14. Độ bền kéo của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 103
Hình 4.15. Modul kéo của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 103
Hình 4.16. Độ bền uốn của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 103
Hình 4.17. Modul uốn của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 103
Hình 4.18. Độ bền va đập của compozit epoxy gia cường sợi thủy tinh. 104
Hình 4.19. Đường cong DMA của hệ nhựa epoxy/DDM. 105
Hình 4.20. Đường cong DMA của compozit epoxy với 30% sợi thủy tinh. 105
Hình 4.21. Đường cong DMA của compozit epoxy với 40% sợi thủy tinh. 105
Hình 4.22. Đường cong DMA của compozit nền epoxy với 47 % sợi. 106
Hình 4.23. Ảnh kính hiển vi chụp bề mặt cắt ngang của mẫu compozit nền
epoxy gia cường sợi thủy tinh với các hàm lượng sợi khác nhau. 107
Hình 4.24. Hằng số điện môi của compozit nền epoxy với sợi thuỷ tinh. 108
Hình 4.25. Ảnh hưởng của r đến độ chuyển hóa của nhựa epoxy trong
compozit gia cường sợi thuỷ tinh. 110
xvii
Hình 4.26. Độ bền kéo của compozit PP gia cường sợi tre. 114
Hình 4.27. Độ bền uốn của compozit PP gia cường sợi tre. 114
Hình 4.28. Độ bền va đập của compozit PP gia cường sợi tre. 114
Hình 4.29. Ảnh SEM, IOM chụp bề mặt cắt ngang của mẫu compozit nền
polypropylen gia cường bằng sợi tre với các hàm lượng sợi khác nhau. 115
Hình 4.30. Phổ hồng ngoại FT-IR của (a) sợi tre biến tính silan, (b) sợi tre.116
Hình 4.31. Hằng số điện môi của compozit nền polypropylen - sợi tre. 118
Hình 4.32. Độ bền kéo của compozit PP gia cường sợi thuỷ tinh. 120
Hình 4.33. Độ bền uốn của compozit PP gia cường sợi thuỷ tinh. 120
Hình 4.34. Độ bền va đập của compozit PP gia cường sợi thuỷ tinh. 120
Hình 4.35. Ảnh IOM chụp bề mặt cắt ngang của mẫu compozit nền
polypropylen gia cường sợi thuỷ tinh. 121
Hình 4.36. Hằng số điện môi compozit nền polypropylen - sợi thuỷ tinh. 123
Hình 5.1. Phổ FT-IR của hạt nano BaTiO
3
ghép và không ghép silan. 127
Hình 5.2. Đường TGA của hạt nano BaTiO
3
ghép và không ghép silan. 127
Hình 5.3. Ảnh SEM chụp bề mặt hạt nano BaTiO
3
128
Hình 5.4. Phổ FT-IR của hạt nano PZT ghép (b) và không ghép silan (a) và
ảnh SEM bề mặt hạt sau khi ghép silan. 129
Hình 5.5. Mô phỏng sự ghép silan trên bề mặt hạt PZT (BaTiO
3
). 129
Hình 5.6. Đường TGA của hạt nano PZT trước và sau khi ghép silan. 130
Hình 5.7. Đường cong DSC xác định tổng nhiệt phản ứng (a) và nhiệt độ thủy
tinh hóa T
g
(b) của màng epoxy và nanocompozit nền epoxy với hạt nano-
BaTiO
3
ghép và không ghép silan. 132
Hình 5.8. Sơ đồ mô phỏng phản ứng giữa hạt nano BaTiO
3
sau khi ghép silan
với nhựa epoxy. 132
xviii
Hình 5.9. Bề mặt ảnh SEM của nhựa nền epoxy (a), nano-compozit epoxy
chứa hạt nano-BaTiO
3
không ghép silan (b) và nano-compozit epoxy chứa hạt
nano-BaTiO
3
ghép silan (c). 134
Hình 5.10. Độ chuyển hóa của hệ nhựa nền epoxy và nano-compozit xác định
từ dữ liệu phân tích DSC. 135
Hình 5.11. Ảnh SEM của một số mẫu compozit epoxy/ nano BaTiO
3
137
Hình 5.12. Đường DSC của các mẫu nano-compozit nền epoxy/BaTiO
3
137
Hình 5.13. Đường cong DMA của hệ nano-compozit epoxy /BaTiO
3
. 138
Hình 5.14. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào tần số, nhiệt độ và hàm
lượng BaTiO
3
của vật liệu epoxy nano-composzit. 139
Hình 5.15. Bề mặt ảnh SEM nano-composzit epoxy/ 5% nano-PZT 140
Hình 5.16. Ảnh SEM bề mặt cắt compozit khối epoxy/ PZT. 141
Hình 5.17. Đường cong DSC của hệ màng PC epoxy/ nano-PZT. 142
Hình 5.18. Ảnh SEM bề mặt cắt compozit màng epoxy/ nano-PZT. 143
Hình 5.19. Hằng số điện môi của hệ màng PC epoxy/ nano-PZT. 144
Hình 5.20. Ảnh chụp kính hiển vi bề mặt màng hệ PP/nano-BaTiO
3
. 146
Hình 5.21. Đường cong DSC của hệ polypropylen/ nano-BaTiO
3
. 146
Hình 5.22. Phổ FT-IR của PP và hệ 10% nano-BaTiO
3
/PP 147
Hình 5.23. Hằng số điện môi của hệ polypropylen/ nano-BaTiO
3
. 148
Hình 5.24. Ảnh chụp kính hiển vi bề mặt màng hệ PP/nano-PZT. 149
Hình 5.25. Đường cong DSC của hệ polypropylen/ nano-PZT. 150
Hình 5.26. Phổ FT-IR của PP và hệ 10% nano-PZT/PP. 151
Hình 5.27. Hằng số điện môi của hệ polypropylen/ nano-PZT. 151
Hình 6.1. Mô phỏng bề mặt (a) sợi thủy tinh và (b) sợi thủy tinh ghép hạt
nano-BaTiO
3
. 155
xix
Hình 6.2. Ảnh SEM bề mặt (a) sợi thủy tinh; (b) ghép hạt nano-BaTiO
3
không
ghép silan γ-APS; (c) ghép hạt nano-BaTiO
3
đã ghép silan γ-APS. 156
Hình 6.3. Phổ FT-IR bề mặt sợi thủy tinh chứa hạt nano-BaTiO
3
. 156
Hình 6.4. Ảnh SEM bề mặt sợi thủy tinh ghép hạt nano-BaTiO
3
nhúng trong
(a) axeton; (b) etanol; (c) isopropanol. 157
Hình 6.5. Ảnh SEM của bề mặt sợi thủy tinh ghép trong hỗn hợp chứa
(a) 100; (b) 150; (c) 200; (d) 300 mg BaTiO
3
/ 10 ml etanol. 158
Hình 6.6. Độ bền uốn của compozit BTO/GF/EP và so sánh với GF/EP 160
Hình 6.7. Modul uốn của compozit BTO/GF/EP và so sánh với GF/EP . 160
Hình 6.8. Đường cong DMA của compozit 30% BTO/GF/EP. 161
Hình 6.9. Đường cong DMA của compozit 40% BTO/GF/EP. 161
Hình 6.10. Đường cong DMA của compozit 43% BTO/GF/EP. 162
Hình 6.11. Đường cong DMA của compozit 47% BTO/GF/EP. 162
Hình 6.12. Đường cong DMA của compozit 50% BTO/GF/EP. 162
Hình 6.13. Ảnh SEM chụp bề mặt cắt ngang mẫu BTO/GF/EP. 164
Hình 6.14. Phổ FT-IR của nhựa epoxy và compozit nền epoxy gia cường sợi
thủy tinh; sợi thủy tinh chứa hạt nano-BaTiO
3
. 165
Hình 6.15. Hằng số điện môi của compozit BTO/GF/EP. 166
Hình 6.16. Ảnh SEM chụp bề mặt cắt ngang mẫu PZT/GF/EP. 168
Hình 6.17. Phân tích DSC hệ compozit PZT/GF/EP. 169
Hình 6.18. Hằng số điện môi của compozit PZT/GF/EP. 170
Hình 6.19. Ảnh chụp bề mặt cắt ngang mẫu BTO/GF/PP. 172
Hình 6.20. Hằng số điện môi mặt cắt theo chiều dài mẫu của compozit
BTO/GF/PP ở các hàm lượng sợi gia cường 20%, 30% và 40% BTO/GF. . 173
Hình 6.21. Ảnh chụp bề mặt cắt ngang mẫu PZT/GF/PP. 174
xx
Hình 6.22. Hằng số điện môi mặt cắt theo chiều dài mẫu của compozit
PZT/GF/PP ở các hàm lượng sợi gia cường 20%, 30% và 40% GF/PZT. 174
Hình 6.23. Ảnh chụp bề mặt cắt ngang mẫu BTO/BF/PP. 176
Hình 6.24. Hằng số điện môi mặt cắt theo chiều dài mẫu của compozit
BTO/BF/PP ở các hàm lượng sợi gia cường 20%, 30% và 40% BF/BTO. 177
Hình 6.25. Ảnh chụp bề mặt cắt ngang mẫu PZT/BF/PP. 178
Hình 6.26. Hằng số điện môi mặt cắt theo chiều dài mẫu của compozit
PZT/BF/PP ở các hàm lượng sợi gia cường 20%, 30% và 40% BF/BTO. 178
Hình 7.1. Phổ FT-IR của vật liệu BTO/GF/EP trong môi trường ẩm 99%. . 183
Hình 7.2. Độ tăng diện tích pic –OH và độ tăng khối lượng mẫu BTO/GF/EP
trong môi trường độ ẩm 99% theo thời gian. 183
Hình 7.3. HSĐM của vật liệu BTO/GF/EP trong môi trường ẩm 99%. 184
Hình 7.4. Mối quan hệ giữa hằng số điện môi với độ tăng khối lượng và độ
tăng diện tích pic –OH của vật liệu BTO/GF/EP trong m. trường ẩm 99%. 185
Hình 7.5. Phổ FT-IR của vật liệu BTO/GF/EP trong môi trường ẩm 80%. . 186
Hình 7.6. Độ tăng diện tích pic –OH và độ tăng khối lượng mẫu BTO/GF/EP
trong môi trường độ ẩm 80% theo thời gian. 186
Hình 7.7. HSĐM của vật liệu BTO/GF/EP trong môi trường ẩm 80%. 187
Hình 7.8. Mối quan hệ giữa hằng số điện môi với độ tăng khối lượng và độ
tăng diện tích pic –OH của vật liệu BTO/GF/EP trong m. trường ẩm 80%. 187
Hình 7.9. Phổ FT-IR của vật liệu BTO/GF/EP trong môi trường ẩm 45%. . 188
Hình 7.10. Độ tăng diện tích pic –OH và độ tăng khối lượng mẫu BTO/GF/EP
trong môi trường độ ẩm 45% theo thời gian. 188
Hình 7.11. HSĐM của vật liệu BTO/GF/EP trong môi trường ẩm 45%. 189
Hình 7.12. Mối quan hệ giữa hằng số điện môi với độ tăng khối lượng và độ
tăng diện tích pic –OH của vật liệu BTO/GF/EP trong m.trường ẩm 45%. . 189
Hình 7.13. Phổ FT-IR các mẫu BTO/GF/EP phơi theo thời gian tại 60
0
C. 192
xxi
Hình 7.14. Phổ FT-IR các mẫu BTO/GF/EP phơi theo thời gian tại 80
0
C. 192
Hình 7.15. Phổ FT-IR các mẫu BTO/GF/EP phơi theo thời gian tại 100
0
C. 192
Hình 7.16. Hằng số điện môi theo thời gian, tần số trong điều kiện 60
0
C. 194
Hình 7.17. Hằng số điện môi theo thời gian, tần số trong điều kiện 80
0
C. 194
Hình 7.18. Hằng số điện môi theo thời gian, tần số trong điều kiện 100
0
C. 194
Hình 7.19. Phổ FTIR của PC theo thời gian trong điều kiện chiếu tia UV. . 195
Hình 7.20. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/GF/EP
trong điều kiện chiếu tia UV. 196
Hình 7.21. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/GF/EP
trong điều kiện nước biển. 196
Hình 7.22. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/GF/PP
tại RH = 100%. 198
Hình 7.23. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/GF/PP
tại T = 100
o
C. 198
Hình 7.24. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/GF/PP
trong môi trường UV. 199
Hình 7.25. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/GF/PP
trong môi trường muối. 200
Hình 7.26. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/BF/PP
tại RH = 100%. 201
Hình 7.27. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/BF/PP
tại T = 100
o
C. 202
Hình 7.28. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/BF/PP
trong môi trường UV. 203
Hình 7.29. Hằng số điện môi theo thời gian và tần số của vật liệu BTO/BF/PP
trong môi trường muối. 204
1
MỞ ĐẦU
Polyme compozit là loại vật liệu tổ hợp được hình thành trên cơ sở các
chất kết dính polyme với nhiều chủng loại khác nhau như nhựa epoxy, nhựa
polyeste không no, phenol formanđêhit được gia cường bằng các loại sợi,
như sợi cacbon, sợi polyeste, nylon, sợi thủy tinh và các phụ gia khác. Người
ta gọi đây là “dòng vật liệu đặc biệt mang tầm thời đại”, vì chúng đều có
nguồn gốc từ dầu mỏ - khí đốt, than đá, g
ỗ, cát, muối, không khí và nước,
những thứ dễ mua, dễ kiếm.Với những tính năng ưu việt so với các loại vật
liệu truyền thống như độ bền riêng, modul đàn hồi riêng cao, chống mài mòn
tốt, bền trong các môi trường xâm thực vật liệu polyme compozit ngày càng
được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân như
công nghiệp đóng tàu, chế tạo vỏ máy bay, ô tô, vật liệ
u xây dựng và nhiều
lĩnh vực khác của đời sống xã hội. Tính riêng nhựa dùng để sản xất vật liệu
compozit được tiêu thụ ở Việt Nam khoảng 5.000 tấn mỗi năm. Đặc biệt trong
điều kiện khí hậu nóng ẩm có độ ăn mòn cao, vật liệu polyme compozit là lựa
chọn tốt nhất để thay thế sắt thép, gỗ và trong tương lai thay thế dần cả hợp
kim đặc biệt, hay s
ẽ được sử dụng như lớp phủ để bảo vệ bề mặt kim loại [1].
Ở Việt Nam hiện nay, bên cạnh vật liệu polyme gia cường bằng sợi
thủy tinh, một số phòng thí nghiệm đang tập trung nghiên cứu các loại
compozit trên cơ sở nhựa epoxy, cao su thiên nhiên với các chất gia cường có
nguồn gốc từ thiên nhiên như đất sét, tre nứa, Sợi thiên nhiên có một số ưu
điểm hơn so v
ới sợi thủy tinh như: thân thiện với môi trường, tỷ trọng thấp,
giảm trọng lượng cho sản phẩm compozit, giá thành hạ [2], [3], [4]. Mặc dù
đã đạt được một số kết quả trong lĩnh vực nghiên cứu chế tạo polyme
compozit, việc khảo sát tìm mối tương quan giữa thành phần pha, cấu trúc, sự
