nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp polybutylene terephthalate polyamide 6 sợi thủy tinh với polybutylene terephthalate polyamide 6

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (16.93 MB, 120 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU CƠ TÍNH VÀ CẤU TRÚC CỦA HỖN HỢP POLYBUTYLENE TEREPHTHALATE

/POLYAMIDE 6/SỢI THỦY TINH

VỚI POLYBUTYLENE TEREPHTHALATE/POLYAMIDE 6

GVHD: PGS. TS PHẠM THỊ HỒNG NGA SVTH: NGUYỄN CÔNG ĐẠT

NGUYỄN QUANG TUẤN

S K L 0 1 2 5 6 8

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

z

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2019-2023, 2018-2023.

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10/2023

NGHIÊN CỨU CƠ TÍNH VÀ CẤU TRÚC CỦA HỖN HỢP

POLYBUTYLENE TEREPHTHALATE/POLYAMIDE 6/SỢI THỦY TINH VỚI POLYBUTYLENE TEREPHTHALATE/POLYAMIDE 6

GVHD : PGS. TS PHẠM THỊ HỒNG NGA

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS Phạm Thị Hồng Nga

Sinh viên thực hiện:

1. Nguyễn Công Đạt MSSV: 19143231 Điện thoại: 0935554091 2. Nguyễn Quang Tuấn MSSV: 18144316 Điện thoại: 0379007618

1. Mã số đề tài: CTM - 67

Tên đề tài: Nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp polybutylene

terephthalate/polyamide 6/sợi thủy tinh với polybutylene terephthalate/polyamide 6.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các bài báo liên quan đến lĩnh vực polymer, vật liệu trộn hợp và các bài báo có sử dụng vật liệu nghiên cứu liên quan đến Polyamide 6 và Polybutylene terephthalate với tỉ lệ 1:1 và gia cường thêm sợi thủy tinh.

- Kết quả đo độ bền kéo, độ dai va đập khơng khía V, độ mềm chảy MFI, cấu trúc tế vi của hỗn hợp Polybutylene terephthalate/Polyamide 6 gia cường 3, 6, 9, 12, 15 và 18% sợi thủy tinh.

3. Nội dung chính của đồ án:

- Thêm các thành phần sợi thủy tinh vào hỗn hợp PBT/PA6 với các tỉ lệ khác nhau.

- Phân tích, nghiên cứu sự ảnh hưởng của sợi thủy tinh đến cơ tính của hỗn hợp Polybutylene terephthalate gia cường sợi thủy tinh/Polyamide 6.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của sợi thủy tinh đến cơ tính của hỗn hợp PBT/PA6.

- Nghiên cứu độ bền kéo, độ dai va đập, độ mềm chảy MFI, tổ chức tế vi. Quy hoạch thực nghiệm tìm ra tỉ lệ tối ưu

4. Các sản phẩm dự kiến

- 01 bài báo nghiên cứu khoa học.

- Báo cáo đồ án tốt nghiệp. Mẫu đo cơ tính.

5. Ngày giao đồ án: 01/10/2023 6. Ngày nộp đồ án: …………..

7. Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ………..

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Nguyễn Quang Tuấn MSSV: 18144316 Tên đề tài: Nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp polybutylene terephthalate/polyamide 6/sợi thủy tinh với polybutylene terephthalate/polyamide 6. Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy, Cơng nghệ kỹ thuật cơ khí. Họ và tên GV hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Thị Hồng Nga Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên ...

...

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

3. Đánh giá:

4. Kết luận:

 Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ

1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

2. Nội dung ĐATN 50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học

xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ...

...

2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ...

...

3. Kết quả đạt được: ...

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

6. Đánh giá:

7. Kết luận:

 Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học

xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

LỜI CAM KẾT

- Tên đề tài: Nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp polybutylene terephthalate/polyamide 6/sợi thủy tinh với polybutylene terephthalate/polyamide 6. - GVHD: PGS. TS Phạm Thị Hồng Nga

- Họ tên sinh viên: Nguyễn Công Đạt

- Địa chỉ sinh viên: Khu Phố 7, Phường 5, Đông Hà, Quảng Trị - Số điện thoại liên lạc: 0935554091

- Email:

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): / /2023

- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do chính

tơi nghiên cứu và thực hiện. Tơi khơng sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Ký tên

Nguyễn Công Đạt

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

LỜI CAM KẾT

- Họ tên sinh viên: Nguyễn Quang Tuấn

- Địa chỉ sinh viên: 1A, đường số 1, phường Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức. - Số điện thoại liên lạc: 0379007618

- Email:

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): / /2023

- Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do chính

tơi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Ký tên

Nguyễn Quang Tuấn

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

LỜI CẢM ƠN

Để có được như hơm nay nhóm nghiên cứu khơng biết nói gì hơn ngồi bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến các thầy cô. Trong suốt chặng đường học tập và làm đồ án tốt nghiệp nhóm nghiên cứu đã ln nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy cơ, tổ chức, cá nhân… Và nhóm nghiên cứu đã khơng thể hồn thành tốt được đề tài nếu khơng có sự chỉ dạy và hướng dẫn tận tình của PGS. TS Phạm Thị Hồng Nga và là người đồng hành với nhóm nghiên cứu trong suốt q trình làm đồ án tốt nghiệp.

Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn đến ThS. Trần Ngọc Thiện đã cho nhóm nghiên cứu mượn khn ép nhựa và ThS. Phạm Quân Anh đã hướng dẫn, đảm bảo an tồn cho nhóm nghiên cứu khi sử dụng máy ép nhựa.

Nhóm nghiên cứu rất cảm ơn PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến là người đã hỗ trợ cho nhóm nghiên cứu trong quá trình đo độ bền kéo, phân tích nhiệt DSC, q trình chụp tổ chức tế vi của các mẫu thử.

Nhóm nghiên cứu cũng xin cảm ơn Trung Tâm Hỗ Trợ Và Phát Triển Doanh Nghiệp Thành Phố đã cung cấp những số liệu, kết quả thử nghiệm của các mẫu thử để nhóm nghiên cứu có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp này.

Nhóm nghiên cứu cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các quý Thầy Cô trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tận tâm hướng dẫn những kiến thức cơ bản tới nâng cao để nhóm nghiên cứu có được những nền tảng kiến thức để hoàn thành đồ án này và cũng xin gửi lời tri ân dành cho Ban giám hiệu, các Phịng, Khoa, đặc biệt là Khoa Cơ khí Chế tạo máy và các thầy cô trong Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại luôn tạo điều kiện tốt nhất cho nhóm nghiên cứu học tập, nghiên cứu trong suốt thời gian học tập tại trường. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên nhóm nghiên cứu trong suốt q trình học tập và hồn thành khố luận tốt nghiệp.

Trong quá trình thực hiện nghiên cứu với kiến thức còn hạn chế, đồ án tốt nghiệp này khơng thể tránh được những thiếu sót. Nhóm nghiên cứu rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cơ để nhóm nghiên cứu có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn cơng tác thực tế sau này.

Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Nguyễn Công Đạt Nguyễn Quang Tuấn

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

TĨM TẮT

Polybutylene terephthalate (PBT) có các ưu điểm về độ bền, độ cứng cao, chống nước và cách điện tốt. Nhưng nhược điểm rõ ràng là độ dai va đập kém. Để cải thiện cơ tính của các loại polymer, phương án phổ biến là trộn hợp. Do đó, ta có thể cải tiến nhựa PBT bằng cách tiến hành trộn hợp cùng với nhựa Polyamide 6 (PA6), sau đó gia cường bằng sợi thủy tinh (GF) để tạo ra một hỗn hợp mới có các đặc điểm cơ tính vượt trội hơn.

Trong bài nghiên cứu này các mẫu thử được tạo ra bằng phương pháp ép phun. Hỗn hợp PBT/PA6/GF được trộn theo tỉ lệ lần lượt là: 50/50/0, 48.5/48.5/3, 47/47/6, 45.5/45.5/9, 44/44/12, 42.5/42.5/15, 41/41/18. Các chỉ tiêu cơ tính được khảo sát bao gồm: độ bền kéo (ASTM D638), độ dai va đập Izod khơng có khía V (ASTM D256). Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu cịn phân tích thêm về kết quả nhiệt DSC, đo độ mềm chảy MFI và kết quả hình chụp tổ chức tế vi của mẫu va đập.

Qua q trình phân tích và thảo luận của các hỗn hợp PBT/PA6/GF thì thu được kết quả như sau:

1. Trong q trình phân tích nhiệt DSC đã cho ra kết quả tốt khi mà nhiệt độ kết tinh của mẫu tăng dần khi mà hàm lượng GF trong hỗn hợp tăng dần và mẫu có nhiệt độ kết tinh lớn nhất là PBT/PA6/18GF với đỉnh nhiệt là 224.2 oC.

2. Độ bền kéo của hỗn hợp PBT/PA6/GF tăng khi tăng so mẫu PBT/PA6 khi khơng có GF, những mẫu cao nhất là PBT/PA6/9GF. Cụ thể hơn thì ta có được kết quả như sau: 42.53, 45.94, 47.22, 46.59, 43.28, 45.39 và 40.07 MPa tương ứng với các tỉ lệ 0, 3, 6, 9, 12, 15 và 18%GF.

3. Độ dai va đập không khía V của hỗn hợp PBT/PA6/GF tăng đều khi tăng hàm lượng GF. Cụ thể hơn thì ta có được kết quả như sau: từ 22.23 kJ/m2 tại mẫu PBT/PA6/0GF lên 23.46 kJ/m2, 23.76 kJ/m2, 24.85 kJ/m2 tương ứng với các tỉ lệ PBT/PA6/3GF PBT/PA6/6GF PBT/PA6/9GF và vẫn tiếp tục tăng tại mẫu PBT/PA6/15GF, PBT/PA6/18GF với kết quả tương ứng là 26.02 kJ/m2 và 26.45 kJ/m2 tương ứng với các tỉ lệ 0, 3, 6, 9, 12, 15 và 18%GF.

4. Kết quả đo MFI của mẫu PBT/PA6/0GF lớn hơn mẫu PBT/PA6/9GF cụ thể là mẫu PBT/PA6/0GF có độ mềm chảy trung bình là 29.59 g/10mins và mẫu PBT/PA6/9GF là 27.66 g/10mins, suy ra độ nhớt nóng chảy của mẫu 9GF sẽ lớn hơn độ nhớt nóng chảy của mẫu 0GF vì độ nhớt nóng chảy tỷ lệ thuận. nghịch đảo với độ mềm MFI. Với kết quả MFI cao trên 20 g/10mins ta có thể biết được hỗn hợp nhựa PBT/PA6/9GF sẽ dễ chảy và dễ xử lý trong quá trình sản xuất. Và quy trình thích hợp nhất để xử lý hỗn hợp nhựa này là phương pháp ép phun. Ta có thể ứng dụng hỗn hợp nhựa này thành những sản phẩm đòi hỏi độ bền cao, chẳng hạn như sản xuất chai và hộp đựng.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

5. Tổ chức tế vi được quan sát qua hình ảnh SEM chụp tại bề mặt gãy của các tỉ lệ, trong mẫu PBT/PA6/0GF ta thấy PA6 xuất hiện dưới dạng các hạt hình cầu phân tán khá tốt trên nền PBT thể hiện độ hòa hợp khi trộn PBT/PA6 với tỉ lệ 1:1, thông qua các mẫu PBT/PA6/0GF, PBT/PA6/3GF, PBT/PA6/6GF, PBT/PA6/9GF, PBT/PA6/12GF, PBT/PA6/15GF, PBT/PA6/18GF ta thấy bề mặt vết nứt ít biến dạng hơn, ngồi ra dễ dàng thấy các sợi thủy tinh bị đứt và một số bị kéo dài ra. Điều này cho thấy khả năng bám dính tốt của sợi thủy tinh trên nền PBT/PA6.

Kết luận: Dựa vào các kết quả thu được, có thể kết luận được rằng việc bổ sung sợi thủy tinh vào hỗn hợp PBT/PA6 mang lại kết quả tốt về độ dai va đập khơng khía V và độ bền kéo đến hỗn hợp PBT/PA6 và mẫu cho ra kêt quả tối ưu nhất là PBT/PA6/9GF. Nghiên cứu này là được coi là tiền đề để mở rộng một số ứng dụng của PBT trong các lĩnh vực khác nhau.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

ABSTRACT

Polybutylene terephthalate (PBT) has the advantages of durability, high hardness, water resistance and good insulation. But the obvious disadvantage is poor impact resistance. To improve the mechanics of polymer types, the common solution is mixing. So we can improve PBT by mixing it with Polyamide 6 (PA6) and then reinforcing it with glass fiber to create a new mixture with superior mechanical properties.

In this research paper, the test samples were created by injection molding method. PBT/PA6/GF mixtures are mixed in the following ratios: 50/50/0, 50/50/9, 50/50/12, 50/50/15, 50/50/18. The mechanical indicators surveyed include: tensile strength (ASTM D638), flexural strength (ASTM D790), V-notched impact toughness (ASTM D256), and V-notched Izod impact strength (ASTM D256). In addition, researchers also analyzed more about the DSC thermal results, the results of microscopic organization of the V-notched Izod impact sample.

Through the analysis and discussion of PBT/PA6/GF mixtures, the following results were obtained:

1. During thermal analysis, DSC gave good results when the crystallization temperature of the sample gradually increased as the GF content in the mixture gradually increased and the sample had the highest crystallization temperature of PBT/PA6/18GF with a peak temperature of 224.2 oC.

2. The tensile strength of PBT/PA6/GF mixtures increased with increasing compared to PBT/PA6 models without GF, the highest models being PBT/PA6/9GF. More specifically, we get the following results: 42.53 MPa, 45.94 MPa, 47.22 MPa 46.59 MPa, 43.28 MPa, 45.39 MPa và 40.07 MPa respectively with ratios of 0%GF, 3%GF, 6%GF, 9%GF, 12%GF, 15% GF, 18%GF.

3. The unnotched impact strength V of the PBT/PA6/GF mixture increases steadily with increasing GF content. More specifically, we get the following results: from 22.23 kJ/m2 in sample PBT/PA6/0GF to 23.46 kJ/m2, 23.76 kJ/m2, 24.85 kJ/m2 corresponding to the ratios PBT/PA6/3GF PBT/PA6/6GF PBT/PA6/9GF and continues to increase in samples PBT/PA6/15GF, PBT/PA6/18GF with corresponding results of 26.02 kJ/m2 and 26.45 kJ/m2, respectively, with ratios of 0 %GF, 3%GF, 6%GF, 9%GF, 12%GF, 15%GF, 18%GF.

4. The MFI measurement result of sample PBT/PA6/0GF is greater than sample PBT/PA6/9GF, specifically sample PBT/PA6/0GF has an average melting softness of 29.59 g/10mins and sample PBT/PA6/9GF is 27.66 g/10mins, it follows that the melt viscosity of sample 9GF will be greater than the melt viscosity of sample 0GF because the melt viscosity is proportional. inverse with MFI softness. With a high MFI result of over 20 g/10mins, we can know that the PBT/PA6/9GF plastic mixture will flow easily and be easy to handle during the production process. And the most suitable process to process this plastic mixture is injection molding. We can apply this plastic mixture into products that require high durability, such as the production of bottles and containers.

5. Microscopic organization is observed through SEM images taken at the fracture surface of the ratios, in the PBT/PA6/0GF sample we see that PA6 appears as well-dispersed spherical particles on the PBT substrate showing harmony when mixing PBT/PA6 at a ratio of 1:1, through forms PBT/PA6/0GF, PBT/PA6/3GF, PBT/PA6/6GF, PBT/PA6/9GF, PBT/PA6/12GF,PBT/PA6/15GF, PBT/PA6/18GF we see that the crack surface is less deformed, in addition, it is easy to see that the

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

fiberglass is broken and some are stretched. This shows the good adhesion ability of fiberglass on PBT/PA6 substrates.

Conclusions: Based on the results obtained, it can be concluded that the addition of fiberglass to the PBT/PA6 mixture gives good results in terms of tensile strength and impact toughness to the PBT/PA6 mixture and the best result is PBT/PA6/9GF. This research is considered a prerequisite to expand some applications of PBT in different fields.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

DANH MỤC BẢNG BIỂU ... 16

DANH MỤC SƠ ĐỜ, HÌNH VẼ ... 16

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ... 17

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ... 1

1.1. Lý do chọn đề tài ... 1

1.2. Tính cấp thiết của đề tài ... 3

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ... 3

1.4. Mục tiêu của đề tài ... 4

1.5. Nhiệm vụ của nghiên cứu ... 4

1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ... 4

1.7. Phương pháp nghiên cứu ... 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ... 5

2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ... 5

2.2. Tổng quan về nhựa PBT ... 7

2.3. Tổng quan về nhựa PA6 ... 8

2.4. Tổng quan về sợi thủy tinh ... 10

2.5. Tổng quan về hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 12

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 13

3.1. Vật liệu trộn hợp Polymer ... 13

3.1.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính vật liệu trộn hợp polymer ... 13

3.1.2. Sự tương hợp hoặc không tương hợp của vật liệu trộn hợp polymer ... 14

3.1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu trộn hợp polymer ... 15

3.1.4. Các phương pháp chế tạo vật liệu trộn hợp polymer ... 15

3.1.5. Ưu điểm và ứng dụng của vật liệu trộn hợp polymer ... 16

3.2. Công nghệ ép phun và máy ép phun... 17

3.3. Các phương pháp đánh giá cơ tính ... 19

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM ... 1

4.1. Các tỷ lệ của hỗn hợp nhựa được sử dụng trong thí nghiệm ... 23

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

4.2. Chuẩn bị vật liệu ... 24

4.3. Quá trình trộn nhựa và ép phun mẫu thử ... 25

4.4. Đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 ... 27

4.5. Đo độ dai va đập khơng khía V theo tiêu chuẩn ASTM D256 ... 30

4.6. Q trình phân tích nhiệt DSC ... 31

4.7.Quan sát tổ chức tế vi ... 33

4.8. Đo đồ mềm chảy MFI ... 33

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 23

5.1. Kết quả sau quá trình ép phun mẫu của các hỗn hợp PBT/PA6, PBT/PA6/GF ... 37

5.2. Kết quả phân tích nhiệt DSC ... 38

5.3. Kết quả đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 ... 40

5.3.1. Kết quả đo độ bền kéo của hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 40

5.3.2. Nhận xét tổng quát về kết quả đo độ bền kéo của các hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 47

5.3.3. Phân tích kết quả độ bền kéo của các hỗn hợp PBT/PA6, PBT/PA6/GF ... 48

5.4. Kết quả đo độ dai va đập khơng khía V theo tiêu chuẩn ASTM D256 ... 50

5.5. Kết quả phân tích tổ chức tế vi ... 52

5.6. Kết quả đo độ mềm chảy MFI ... 61

CHƯƠNG 6: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ... 59

6.1. Phương trình hồi quy bậc 2 cho độ bền kéo ... 59

6.2. Phương trình hồi quy bậc 2 cho độ dai va đập khơng khía V của hỗn hợp PBT/PA6/GF. ... 61

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN... 59

7.1. Tổng kết ... 63

7.2. Hướng phát triển ... 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 66 PHỤ LỤC I ... I PHỤ LỤC II ...XXIV PHỤ LỤC III ... XXVIII

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Phân loại sợi thủy tinh ... 23

Bảng 4.1: Tỷ lệ hỗn hợp nhựa PBT/PA6/GF (wt.%) ... 21

Bảng 4.2: Tỷ lệ khối lượng các tỷ lệ trộn của hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 21

Bảng 5.1: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/0GF ... 38

Bảng 5.2: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/3GF ... 39

Bảng 5.3: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/6GF ... 39

Bảng 5.4: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/9GF ... 39

Bảng 5.5: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/12GF ... 40

Bảng 5.6: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/15GF ... 41

Bảng 5.7: Kết quả đo độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/18GF ... 44

Bảng 5.8: Kết quả đo độ bền kéo của hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 46

Bảng 5.9: Kết quả mô đun kéo của hỗn hợp PBT/PA6/0GF ... 43

Bảng 5.10: Kết quả đo độ dai va đập khơng khía của hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 43

Bảng 5.11: Kết quả đo độ mềm chảy MFI ... 62

Bảng 6.1: Kết quả độ bền kéo trung bình của các mẫu PBT/PA6/GF ... 64

Bảng 6.2: Tổng hợp số liệu thực nghiệm độ bền kéo của nhóm mẫu PBT/PA6/GF ... 64

Bảng 6.3: Kết quả độ dai va đập khơng khía V trung bình của các mẫu PBT/PA6/GF... 66

Bảng 6.4: Tổng hợp số liệu thực nghiệm độ dai va đập khơng khía của nhóm mẫu PBT/PA6/GF ... 66

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

DANH MỤC SƠ ĐỜ, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sản phẩm làm từ nhựa PBT ... 1

Hình 1.2: Các sản phẩm chống cháy ... 2

Hình 2.1: Hình dạng thực tế của hạt nhựa PBT ... 7

Hình 2.2: Cơng thức phân tử của PBT ... 7

Hình 2.3: Hình dạng thực tế của hạt nhựa PA6 ... 8

Hình 2.4: Cơng thức phân tử của PA6 ... 9

Hình 2.5: Gói sợi thủy tinh ... 9

Hình 3.1: Máy ép phun nhựa TOSHIBA-100Tấn ... 17

Hình 3.2: Trục vít ... 16

Hình 3.3: Bộ hồi ... 16

Hình 3.4: Nguyên lý hoạt động của máy đo độ bền kéo ... 18

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy đo độ dai va đập ... 18

Hình 4.1: Hình ảnh thực tế hạt nhựa (a) PBT, (b) PA6, (c) PBT-30GF ... 24

Hình 4.2: Bao đóng nhựa 25 kg PBT, PBT-30GF, PA6 ... 24

Hình 4.1: Cân, chia nhựa thành từng bao tách biệt………25

Hình 4.4: Hệ thống sấy nhựa ... 26

Hình 4.5: Khn sử dụng cho ép phun ... 26

Hình 4.6: Thơng số ép cho mẫu PBT/PA6/GF ... 26

Hình 4.7: Sản phẩm sau quá trình ép ... 27

Hình 4.8: Kích thước của mẫu đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 ... 27

Hình 4.9: Mẫu chuẩn bị để kiểm tra độ bền kéo ... 28

Hình 4.10: Máy đo độ bền kéo Testometric x500 ... 28

Hình 4.11: Mẫu được gá đặt lên máy đo độ bền kéo ... 29

Hình 4.12: Mẫu được đo đến khi bị hỏng ... 30

Hình 4.13: Hình ảnh mẫu trước và sau khi đo độ bền kéo ... 30

Hình 4.14: Kích thước mẫu độ dai va đập khơng khía V theo tiêu chuẩn ASTM D256 ... 30

Hình 4.15: Hình ảnh thực tế mẫu trước khi đo độ dai va đập ... 31

Hình 4.16: Máy đo độ dai va đập Tinius Olsen IT504 ... 31

Hình 4.17: Mẫu được gá đặt lên máy trong quá trình đo độ va đập ... 32

Hình 4.18: Mẫu được đo đến khi bị hỏng ... 32

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 4.20: Máy đo nhiệt lượng quét vi sai DSC 214 Polyma ... 33

Hình 4.21: Bề mặt của mẫu đo va đập sau quá trình đo ... 34

Hình 4.22: Kính hiển vi điện tử HITACHI TM4000Plus ... 34

Hình 5.1: (a) mẫu kéo, (b) mẫu uốn, (c) mẫu va đập khơng có rãnh chữ V, (d) mẫu va đập có rãnh V ... 37

Hình 5.2: Biểu đồ nhiệt DSC của hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 37

Hình 5.3: Mẫu kéo sau quá trình đo độ bền kéo ... 38

Hình 5.4: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/0GF ... 39

Hình 5.5: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/3GF ... 40

Hình 5.6: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/6GF ... 41

Hình 5.7: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/9GF ... 42

Hình 5.8: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/12GF ... 43

Hình 5.9: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/15GF ... 44

Hình 5.10: Biểu đồ ứng suất biến dạng của mẫu PBT/PA6/18GF ... 45

Hình 5.11: Biểu đồ ứng suất biến dạng kéo của mẫu PBT/PA6/GF ... 45

Hình 5.12: Độ bền kéo trung bình của các tỉ lệ theo hàm lượng GF ... 46

Hình 5.13: Độ biến dạng kéo trung bình của các tỉ lệ theo hàm lượng GF ... 47

Hình 5.14: Mơdun kéo trung bình của các tỉ lệ theo hàm lượng GF ... 48

Hình 5.15: Mẫu va đập sau quá trình đo độ dai va đập khơng khía V ... 49

Hình 5.16: Độ dai va đập khơng khía V trung bình của hỗn hợp PBT/PA6/GF ... 49

Hình 5.17: Tổ chức tế vi của các mẫu (a) 0GF, (b) 3GF, (c) 6GF, (d) 9GF, (e) 12GF, (f) 15GF, (g) 18GF. (độ phóng đại 100) ... 59

Hình 5.18: Tổ chức tế vi của các mẫu (a) 0GF, (b) 3GF, (c) 6GF, (d) 9GF, (e) 12GF, (f) 15GF, (g) 18GF. (độ phóng đại 200) ... 60

Hình 5.19: Tổ chức tế vi của các mẫu (a) 0GF, (b) 3GF, (c) 6GF, (d) 9GF, (e) 12GF, (f) 15GF, (g) 18GF. (độ phóng đại 500) ... 62

Hình 5.20: Biểu đồ đo độ mềm chảy MFI của mẫu 0GF và 9GF ... 63

Hình 6.1: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền kéo hỗn hợp PBT/PA6/GF lập bằng phần mềm Excel ... 65

Hình 6.2: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ dai va đập khơng khía V hỗn hợp PBT/PA6/GF lập bằng phần mềm Excel ... 67

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ABS-g-GMA Glycidyl methacrylate-functionalized acrylonitrile-butadiene-styrene ASTM American Society for Testing and Materials

EVA-g-MAH Ethylene Vinyl Acetate Copolymer-Graft-Maleic Anhydrit

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1. Lý do chọn đề tài

Khi nền công nghiệp đang ngày càng phát triển, càng được thúc đẩy mạnh mẽ thì khơng chỉ riêng Việt Nam mà trên toàn thế giới đều đang cùng nhau đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường. Bắt nguồn là từ chất thải của các ngành cơng nghiệp, có thể từ nơi sản xuất hoặc có thể là sản phẩm tiêu dùng… Trong đó, ln ln được kể đến chính là rác thải nhựa. Nguyên nhân là do khả năng phân hủy của nó rất lâu, phải tính lên đến hàng trăm năm và khả năng xử lí vẫn cịn hạn chế, nếu đốt rác thải nhựa thì vẫn gây ảnh hưởng xấu đến mơi trường. Do đó, khối lượng rác thải nhựa đều đang tăng dần theo từng năm mà chưa có giải pháp nào có thể giải quyết triệt để. Khi nhận thấy đây là vấn đề mang tính tồn cầu, các cơ quan mơi trường, các nhà nghiên cứu khoa học… đều cùng nhau hướng tới giải pháp tái chế các nguồn rác thải nhựa. Để có thể tạo ra một hỗn hợp nhựa mới nhằm năng cao độ bền cũng như khả năng chống cháy. Và có thể dễ dàng tái chế sau khi đã sử dụng. Nhóm đã sử dụng hỗn hợp nhựa PBT/PA6 nhằm mục đích để PBT trộn hợp với PA6 đã có nhiều ưu điểm vượt trội về cơ tính để cải thiện những nhược điểm của PBT. Vì vậy nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện nghiên cứu này nhằm cải thiện nhược điểm của PBT và tăng khả năng ứng dụng trong cuộc sống. Nhóm nghiên cứu quyết định sử dụng nhựa PBT và nhựa PA6 nguyên sinh để thực hiện nghiên cứu này.

Hình 1.1: Sản phẩm làm từ nhựa PBT

Khi mà cuộc sống càng trở nên hiện đại, tiện ích cũng trở nên nhiều hơn để phục vụ cho nhu cầu của con người. Tiêu biểu là trong những bữa ăn của con người hiện tại, bất kể là người lao động trí óc hay tay chân, đa số đều sử dụng tới bếp điện, bếp hồng ngoại nhờ vào ưu điểm tiện lợi và tiết kiệm thời gian nấu ăn. Tuy nhiên, đi kèm theo đó cũng là những mối nguy hiểm tiềm ẩn. Đặc biệt là về vấn đề cháy, nổ khi mà nguồn nhiệt phát ra khá cao. Hiện nay, đây là vấn đề được ưu tiên hàng đầu sau hàng loạt tai nạn cháy, nổ xảy ra liên tục không những trong nước mà cịn trên thế giới. Do đó, việc tạo ra thêm nhiều vật liệu có khả năng chống cháy, nổ cũng được ưu tiên. Chính vì lí do này nên ngoài việc sử dụng hỗn hợp PBT và PA6 ngun sinh thì nhóm cịn bổ sung thêm sợi thủy tinh vào hỗn hợp. Mục đích của việc

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

này là để tăng cường khả năng chống cháy cho hỗn hợp vật liệu sau cùng, cụ thể ở đây là khung chịu nhiệt của bếp hồng ngoại. Hỗn hợp PBT/PA6 sau khi được gia cường sợi thủy tinh không chỉ tạo ra một hỗn hợp mới có ưu điểm vượt trội hơn về cơ tính mà cịn có khả năng chống cháy và có thể tạo tiền đề để tạo ra thêm các hỗn hợp khác có khả năng tương tự.

Hình 1.2: Khung chịu nhiệt của bếp hồng ngoại

PBT ứng dụng nhiều trong kỹ thuật điện, trong xây dựng, sản xuất các bộ phận của ô tô, đồ điện gia dụng và các vật dụng gia đình… Được ứng dụng nhiều như vậy chính là nhờ vào các ưu điểm như độ bền cao, độ cứng cao, có khả năng kháng hóa chất tốt, độ bền kích thước cao. Ngồi ra, nhờ vào khả năng kháng dung mơi và kháng clo mạnh, PBT còn được dùng nhiều trong dụng cụ bể bơi. Tuy nhiên, vẫn có những mặt hạn chế như độ dai va đập thấp, nhiệt độ biến dạng thấp, khơng có khả năng kháng bazơ mạnh… Do đó, PBT vẫn khá hạn chế trong một số lĩnh vực khác.

PA6 là một loại nhựa nguyên sinh được biết đến rất nhiều hiện nay. Ưu điểm của PA6 rất nhiều như bền, nhẹ, chịu được mài mịn và rất bền trong mơi trường hóa chất. Khơng chỉ vậy, PA6 có thể chịu được nhiệt độ thấp, dễ gia công, dễ pha màu, khơng độc hại và cịn có khả năng cách điện tốt. Bởi vì những ưu điểm trên, PA6 khơng chỉ được ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất ô tô, cơng nghiệp điện, điện tử, máy móc chính xác và thiết bị y tế mà cịn có vai trị quan trọng trong các ứng dụng thực tế như cánh quạt gió, bánh răng, chi tiết bơm…

Tuy nhiên, PA6 lại có hạn chế về mặt hút ẩm cao, khả năng chống axit kém… nên cần có những giải pháp gia cường hoặc kết hợp với loại nhựa khác để cải thiện nhược điểm này. Sợi thủy tinh là loại vật liệu bao gồm nhiều sợi thủy tinh cực kỳ mịn, dựa trên silica hoặc thủy tinh công thức khác được ép thành nhiều sợi với đường kính nhỏ phù hợp. Sợi thủy tinh có các đặc tính cơ học khá giống với các vật liệu dạng sợi khác như polyme và sợi carbon. Dù không đạt độ cứng cao khi so với sợi carbon nhưng giá thành lại rẻ hơn và ít giịn hơn khi sử dụng trong vật liệu tổng hợp. Vì vậy, sợi thủy tinh đã trở thành chất gia cố cho nhiều sản phẩm polymer nhằm tổng hợp thành vật liệu composite hay còn gọi là nhựa gia cường sợi

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

thủy tinh. Vật liệu sau khi được gia cường sợi thủy tinh thì độ bền, độ cứng và khả năng chịu va đập đều được tăng lên vượt trội. Những ưu điểm khác của sợi thủy tinh như có trọng lượng nhẹ, độ bền cao, có khả năng cách nhiệt tốt, kháng được nước và axit… Nhờ đó, sợi thủy tinh được ứng dụng rất rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực từ đời sống, sản xuất ô tô, y tế hay thậm chí là quân sự… Tuy nhiên, sợi thủy tinh vẫn có thể gây hại về sức khỏe như gây ngứa ngáy cho da và gây kích ứng đến đường hô hấp (ho, nghẹt mũi, đau họng…). Do đó, khi tiếp xúc với sợi thủy tinh cần được trang bị bảo hộ đầy đủ.

Những hạn chế kể trên của PBT đã được nhiều nhà nghiên cứu trước đây chỉ ra. Để cải thiện thì có nhiều cách đã được đề ra nhưng phổ biến và tiết kiệm chi phí nhất là phương pháp trộn hỗn hợp. Kết hợp những ưu điểm vượt trội về cơ tính của PA6 như độ bền, khả năng chịu va đập cao cùng PBT với sợi thủy tinh có khả năng chịu nhiệt tốt bằng cách trộn các loại vật liệu này với nhau để tạo ra một composite mang nhiều đặc tính vượt trội. Trên thế giới đã có những nghiên cứu về hỗn hợp PBT/PA6 nhưng chưa khai thác hết các khía cạnh về mặt cơ tính. Do đó, sự kết hợp của PBT, PA6, sợi thủy tinh hồn tồn có thể tạo ra một vật liệu mới vượt trội về mặt cơ tính, có khả năng ứng dụng nhiều hơn trong tương lai.

1.2. Tính cấp thiết của đề tài

Ơ nhiễm mơi trường là một vấn đề đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh hoạt và sức khỏe của con người. Do đó, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài này nhằm tái chế rác thải nhựa là điều vơ cùng cần thiết trong việc góp phần bảo vệ mơi trường. Khơng chỉ vậy, chi phí xử lí rác thải nhựa cũng được giảm đi phần nào đối với các doanh nghiệp sản xuất. Hơn hết, việc tạo nên một hỗn hợp polymer mới có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các ngành khoa học. Hỗn hợp polymer PBT/PA6/GF sẽ tạo nên một vật liệu mới có hiệu suất cao, giúp khả năng ứng dụng của PBT trở nên đa dạng hơn trong nhiều lĩnh vực và cải thiện chi phí sản xuất.

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài “Nghiên cứu cơ tính và cấu trúc của hỗn hợp polybutylene terephthalate/polyamide 6/sợi thủy tinh với polybutylene terephthalate/polyamide 6” nghiên cứu này tập trung về cơ tính và cấu trúc vi mơ của các mẫu thử hỗn hợp PBT/PA6/GF.

Ý nghĩa khoa học: Đề tài nghiên cứu này là nguồn tư liệu tham khảo, tiền đề cho các nghiên cứu về sau không chỉ đối với tác giả trong nước mà còn đối với các tác giả quốc tế. Việc nghiên cứu về sự ảnh hưởng của GF đến hỗn hợp PBT/PA6/GF cũng mở ra thêm nhiều hướng mới nghiên cứu về chất thứ ba khi thêm vào để gia cố thêm cơ tính cho hỗn hợp. Ý nghĩa thực tiễn: Giải quyết vấn đề xử lý phế phẩm cơng nghiệp sau q trình sản xuất, từ đó giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường, giúp cải thiện mơi trường sống và cắt giảm chi phí cho doanh nghiệp. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu giúp sinh viên tăng khả năng giải quyết vấn đề, khả năng tìm kiếm tài liệu, kỹ năng viết bài báo nghiên cứu khoa học...

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

1.4. Mục tiêu của đề tài

Việc nghiên cứu về sự ảnh hưởng của GF đến cơ tính của hỗn hợp PBT/PA6 nhằm mục đích:

- Tạo ra vật liệu composite có ưu điểm vượt trội về cơ tính, cụ thể là độ bền kéo, khả năng chịu va đập.

- Tìm ra tỷ lệ mang nhiều đặc tính tối ưu nhất để ứng dụng vào các sản phẩm thực tế trong đời sống.

- Nghiên cứu về khả năng kết hợp của các chất có trong hỗn hợp PBT/PA6/GF.

1.5. Nhiệm vụ của nghiên cứu

Những nhiệm vụ của đề tài:

- Trộn GF vào hỗn hợp gồm có PBT và PA6 theo những tỷ lệ đã quy định và ép phun mẫu.

- Đo độ bền kéo, độ dai va đập, phân tích nhiệt DSC, đo độ mềm chảy MFI và chụp tổ chức tế vi của hỗn hợp PBT/PA6 và hỗn hợp PBT/PA6/GF. Phân tích, đưa ra lý giải về lý do dẫn đến sự thay đổi ở kết quả thu được.

- Quy hoạch thực nghiệm tìm ra phương trình thực nghiệm để thể hiện sự ảnh hưởng của GF đối với hỗn hợp PBT/PA6/GF với các tiêu chí về cơ tính.

1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu về độ bền kéo, độ dai va đập, phân tích nhiệt DSC, độ mềm chảy MFI, tổ chức tế vi của các mẫu PBT/PA6/GF.

Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các mẫu sau quá trình ép phun với nhiệt độ khuôn cố định, khảo sát cơ tính trên máy đo của các mẫu từ tỷ lệ 0, 3, 6, 9, 12, 15 và 18% hàm lượng GF được thêm vào hỗn hợp PBT/PA6.

1.7. Phương pháp nghiên cứu

Một số phương pháp được sử dụng trong đề tài:

- Mẫu được tạo ra bởi phương pháp ép phun trên máy ép phun nhựa TOSHIBA-100 tấn. Với vật liệu là hỗn hợp ba chất PBT, PA6 và PBT30-GF được trộn theo một tỉ lệ nhất định.

- Phương pháp đo và phương pháp dùng dụng cụ đo. Mẫu sau khi ép được kiểm tra cơ tính bằng các phương pháp đo cụ thể là: Đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 trên máy đo độ bền kéo Testometric x500 và độ dai va đập theo tiêu chuẩn ASTM D256 trên máy đo độ dai va đập Tinius Olsen IT504. Đo độ mềm chảy MFI, quan sát cấu trúc vi mơ của mẫu. Sau đó đưa ra phân tích và đánh giá.

- Phương pháp thực nghiệm khoa học. Sử dụng những tham số đã có để tiến hành phân tích và tìm ra phương trình hồi quy của hai phương pháp đó.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Từ số liệu thống kê của Ngân hàng Thế giới (World Bank), trên 2 tỷ tấn chất thải rắn mỗi năm được tạo ra trên khắp thế giới, với nhiều thành phần khác nhau như nhựa, vải, cao su... Tuy nhiên, chất thải nhựa chiếm tới 10% trong tổng lượng rác thải và cực kì khó để phân hủy hay xử lí một cách triệt để. Do đó, tái sử dụng hoặc tái chế vật liệu nhựa là vấn đề được giới nghiên cứu rất quan tâm [1-3]. Trong khi các loại nhựa phổ biến như Polypropylene (PP), Polyvinyl chloride (PVC)... có được quan tâm lớn thì vẫn có các loại nhựa ít được chú ý như PBT trong khi nguồn tái chế rất lớn [4]. Lí do là PBT có những mặt hạn chế về cơ tính. Vẫn có những nghiên cứu tiêu biểu về PBT khi có hoặc không kết hợp với sợi thủy tinh. Kết quả cho thấy các tính chất cơ học như độ biến dạng tại điểm đứt và độ dai va đập của hỗn hợp PBT/PC/ABS-GF tái chế cao hơn so với hỗn hợp PBT/PC/ABS-GF ban đầu. Tuy nhiên, hỗn hợp PBT/PC/ABS-GF tái chế lại có độ bền kéo và giới hạn chảy thấp hơn so với PBT/PC/ABS-GF ban đầu. Vì vậy, chúng tơi quyết định thực hiện nghiên cứu này nhằm cải thiện độ bền kéo của PBT bằng cách pha trộn PBT với Polyamide 6 (PA6) và sợi thủy tinh (GF). Từ đó, PBT có thể được ứng dụng rộng rãi hơn trong các lĩnh vực sản xuất ô tô, đồ điện gia dụng...như của Emel Kuram [5], nghiên cứu về hiệu quả của việc tái chế hỗn hợp PBT/PC. PBT là một vật liệu nhựa dẻo kỹ thuật bán kết tinh, thuộc họ polyester polymer. Dựa vào các ưu điểm về cơ tính như độ bền, độ cứng cao, có khả năng cách điện và chống nước tốt [6-7], PBT có nhiều tiềm năng phát triển khi được ứng dụng trong các ngành công nghiệp như ô tô, điện, điện tử [8-9]. Tuy nhiên, vẫn có những nhược điểm như độ co rút cao, dễ biến dạng co rút không đồng đều, độ dai va đập có khía kém, nhiệt độ biến dạng thấp. Do đó, việc sử dụng nhựa PBT gặp khó khăn trong điều kiện chịu tác động hoặc ở môi trường nhiệt độ cao [10-12]. Để cải thiện cơ tính của polymer, phổ biến nhất phải kể đến phương pháp pha trộn. Để phương pháp pha trộn đạt được hiệu quả tối ưu thì nên trộn hai hoặc nhiều loại nhựa khác nhau nhằm khắc phục các nhược điểm có sẵn, đồng thời giữ lại các ưu điểm [13-15]. Các nhà nghiên cứu trước đây cũng đã sử dụng phương pháp này và cho các kết quả tích cực [16-17]. Ví dụ như Dekkers [17], nhà nghiên cứu đến ảnh hưởng của Styren-ethylen-butylene-styrene (SEBS) đối với hỗn hợp PBT, Polycarbonate (PC) và Polyphenylene ether (PPE). Kết quả cho thấy, ở cùng 25°C thì tỷ lệ PBT/PC/PPE/SEBS (46/10/30/14) có độ dai va đập đạt 600 J/m cao hơn gấp 12 lần so với tỷ lệ PBT/PPE/SEBS (46/30/14) đạt 50 J/m. Ngoài ra, từ SEM ta nhận thấy các hạt PC xung quanh các hạt PPE/SEBS giúp tăng cường độ bám dính bề mặt trong hỗn hợp PBT/PC/PPE/SEBS.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Polyamide 6 (PA6) là dòng polymer kỹ thuật cao, lượng tiêu thụ trong các lĩnh vực kỹ thuật và cơng nghiệp cực lớn. Hạt nhựa PA6 có tính dẻo dai, độ bền kéo cao, khả năng chống va đập và mài mịn cực kì tốt. Ta cịn có thể bổ sung thêm sợi thủy tinh hoặc chất độn khoáng, chất chống cháy nhằm cải thiện các đặc tính cần thiết. Nhựa PA6 có các đặc điểm cơ tính tốt như độ cứng và chịu va đập cao, ổn định nhiệt tốt, có khả năng chống mài mịn và kháng hóa chất tốt. Tuy nhiên, vẫn có các nhược điểm như khả năng chống axit, độ bền kích thước kém [18-19].

Nhiều nhà nghiên cứu đã kiểm tra khả năng kết hợp với nhau giữa polyamide và polyeste trong cùng một hỗn hợp [20-22]. Ví dụ như An [22], nhà nghiên cứu về ảnh hưởng của nhựa epoxy E-44 đến các tính chất cơ học và khả năng tương thích của PBT/PA6. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khả năng kết hợp giữa PBT và PA6 là rất tốt. Đồng thời, để cải thiện độ bền uốn chỉ cần một lượng nhỏ nhựa epoxy E-44 thêm vào. Dựa theo những đặc tính cơ học tương phản với PA6, nên trong các polyeste thì PBT được coi là một loại tốt nhất để pha trộn với PA6. Vì vậy, pha trộn polymer có thành phần polyeste và polyamide giới nghiên cứu xem là phương án hứa hẹn để tạo ra các vật liệu polymer có hiệu suất cao [23]. Trường hợp khác, ảnh hưởng của EVA-g-MAH (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer-Graft-Maleic Anhydrit) đối với hình dạng và đặc tính cơ học của hỗn hợp PBT/PA6/EVA-g-MAH thực hiện bằng phương pháp ép phun phản ứng được nhà nghiên cứu Kim [24] thực hiện. Kết quả cho thấy khả năng chịu va đập của hỗn hợp tăng đáng kể khi có mặt của EVA-g-MAH.

Ép phun là một quy trình sản xuất phổ biến đối với PBT được gia cường bằng sợi thủy tinh bởi nó giúp cho sản phẩm có kích thước ổn định và chính xác, có chu kỳ ép ngắn và có chi phí thấp [25-26]. Sau khi được gia cường thì PBT được sử dụng nhiều trong lĩnh vực kỹ thuật điện, điện tử và sản xuất linh kiện ơ tơ. Do đó, việc nghiên cứu khả năng gia cường cho PBT trở nên cần thiết [27]. Ngoài ra, sợi thủy tinh còn ảnh hưởng đến khả năng đốt cháy của PBT. Vì vậy, nhiều nghiên cứu về chống cháy cho PBT bằng sợi thủy tinh được tiến hành. Ví dụ như A.Ramani [28] đã nghiên cứu về PBT chống cháy được gia cường sợi thủy tinh và phát hiện ra rằng sợi thủy tinh này không thay đổi khả năng phân hủy của PBT. Còn với Florian Kempel [29], đã xác nhận kết quả nghiên cứu rằng khối lượng của PBT được gia cường sợi thủy tinh đã giảm 2,5 lần so với PBT ban đầu.

Trong các lĩnh vực công nghiệp hiện tại, các hợp chất được gia cường bằng sợi đang thu hút rất nhiều sự chú ý, như ô tô, điện tử... do các đặc tính cơ học sau khi gia cường đã trở nên vượt trội hơn [30-32]. Các loại thường dùng được gia cường bao gồm sợi thủy tinh, sợi carbon hoặc nhựa nhiệt. Vì có đặc điểm cơ tính tốt, chi phí thấp và PA6 chịu được ở nhiệt độ cao nên thường được dùng như một vật liệu tổng hợp. Vật liệu tổng hợp giữa PA6 và sợi thủy tinh được sử dụng nhiều trong nghiên cứu và các lĩnh vực công nghiệp [33-36]. Theo nghiên cứu

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

đạt được hiệu suất cao. Kết quả từ SEM cho thấy, PA6 dính chặt với sợi thủy tinh. Không chỉ vậy, độ bền dẻo của các tấm tổng hợp lên đến 500 MPa, cao hơn hẳn so với các thùng chứa công nghiệp.

Từ các nghiên cứu về hỗn hợp PBT, PA6 và sợi thủy tinh đã đề cập ở trên, đặc biệt là nghiên cứu của Shuidong [27]. Đây là nghiên cứu về các đặc tính cơ học và tính chất của PBT bằng cách sử dụng ép phun sau khi gia cường bằng sợi thủy tinh. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng cải thiện tính chất cơ học của sợi thủy tinh cho hỗn hợp PBT/PA6/GF, tiêu biểu là độ bền kéo, đơ dai va đập.

Hình 2.2: Công thức phân tử của PBT

Những ưu điểm đáng chú ý của PBT [38]:

- Độ bền cơ học cao, khả năng cách điện và ổn định nhiệt độ tốt. - Kháng được bức xạ UV, chống lão hóa bởi nhiệt độ tốt.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

- Kháng hóa chất mạnh mẽ như axit pha loãng, rượu… - Khả năng chống mài mòn cao.

- Khả năng chống biến dạng theo thời gian tốt.

- Có thể dễ dàng kết hợp với chất độn, vật liệu gia cố và phụ gia để cải thiện các tính chất khác nhau.

Nhược điểm của PBT: - Độ co rút cao.

- Khả năng chống thủy phân kém (đối với nước nóng). - Khả năng chịu va đập có khía kém.

- Nhiệt độ biến dạng khá thấp.

- Sản phẩm ép dễ cong vênh do co ngót chênh lệch cao.

Tuy nhiên, PBT vẫn mang lại nhiều lợi ích cho các nhà thiết kế lẫn nhà sản xuất nhờ vào tính linh hoạt của nó. Do đó, PBT được trở thành ứng viên cho các ứng dụng sau đây [41]:

- Các phụ tùng bên ngoài và nội thất ô tô (vỏ gương, tay cầm, linh kiện động cơ, các bộ phận hệ thống đánh lửa…).

- Điện, điện tử (công tắc, bộ ngắt mạch, đầu nối, vỏ cảm biến, bảng mạch đầu cuối, ổ cắm điện, đồ điện gia dụng…).

- Hạt nhựa PBT còn được dùng nhiều trong việc sản xuất dụng cụ bể bơi dựa trên tính kháng nước và kháng Clo cực kỳ tốt.

- Một số hàng tiêu dùng (tay cầm hay giá đỡ cho các dụng cụ bằng sắt, tay nắm cửa lò nướng, đồ nội thất văn phòng…).

- Đặc biệt kể đến khả năng chống cháy, có độ cứng cao của PBT sau khi được gia cố. Do đó, nó được trở nên có ưu thế hơn các vật liệu nhựa khác trong việc ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau.

2.3. Tổng quan về nhựa PA6

PA6 hay polycaprolactam là loại polymer dạng polyamit bán kết tinh, được phát triển bởi Paul Schlack, được hình thành từ q trình polymer hóa mở vịng, khơng phải q trình ngưng tụ như các loại polymer khác.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Hình 2.3: Hình dạng thực tế của hạt nhựa PA6

Cơng thức hóa học: (C6H11NO)n.

Tên IUPAC: poly(hexano-6-lactam). Cơng thức phân tử:

Hình 2.4: Công thức phân tử của PA6

Những ưu điểm nổi bật của PA6:

- Độ cứng và khả năng chịu va đập cao. - Khả năng chịu tải tốt khi ở nhiệt độ cao. - Khả năng cách điện, chống mài mịn tốt. - Hạt nhựa PA6 dễ gia cơng, độ trơn bóng cao.

- Khơng chứa chất độc hại nguy hiểm, dễ pha màu, tạo khối. Những nhược điểm của PA6:

- Độ bền kích thước kém do tính hút ẩm, hút nước cao. - Độ bền màu kém.

- Độ bền trong môi trường ô nhiễm kém.

- Khả năng kháng axit kém nên không thể tiếp xúc với axit quá nhiều.

Nhựa PA6 được dùng trong tất cả các lĩnh vực thiết kế dựa trên các ưu điểm về cơ tính. Ứng dụng cụ thể của PA6 như sau:

- Ngành dệt may - Các linh kiện ô tô.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- Linh kiện điện, điện tử. - Bao bì và hàng tiêu dùng. - Thiết bị y tế.

Các ứng dụng trong công nghiệp như sản xuất băng tải, ống dẫn, miếng đệm, vòng đệm, vòng bi… nhờ vào khả năng chống ăn mịn tốt. Ngồi ra, PA6 còn phù hợp để sản xuất các bộ phận, linh kiện máy móc khác.

2.4. Tổng quan về sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh là loại vật liệu bao gồm nhiều sợi thủy tinh cực kỳ mịn, được hình thành dựa trên silica hoặc thủy tinh công thức khác được ép thành nhiều sợi với đường kính nhỏ sao cho phù hợp để xử lý dệt.

Hình 2.5: Gói sợi thủy tinh

Bông thủy tinh, một dạng sản phẩm của “sợi thủy tinh” ngày nay, được Russell Games Slayter of Owens – Corning phát minh vào năm 1932 – 1939, được dùng làm vật liệu cách nhiệt cho tòa nhà. Phương pháp sản xuất bông thủy tinh là phát minh của Games Slayter làm việc tại Owens-Illinois Glass Co (Toledo, Ohio).

Các dạng sợi thủy tinh:

Bảng 2.1: Phân loại sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh loại A

72% silica, 25% soda và vơi

- Có tính kiềm.

- Có khả năng kháng hóa chất. Sợi thủy tinh

loại C

Natri borosilicate - Có tính kiềm.

- Hàm lượng oxit cao nên chống ăn mòn, tăng độ bền, kháng hóa chất.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Sợi thủy tinh loại D

Chủ yếu là borosilicate - Độ bền điện môi làm cải thiện hiệu suất dẫn điện.

Sợi thủy tinh loại E

Nhôm – Canxi –

borosilicate, chứa ít hơn 1% kiềm tính theo Na2O

- Tăng khả năng cách điện

Sợi thủy tinh loại ECR

- Tăng khả năng chống bị ăn mịn trong mơi trường axit, chống thấm tốt, độ bền cơ học cao và kiềm điện. Sợi thủy tinh

loại AR

Silicat zirconium có tính kiềm

- Chống kiềm cao, sử dụng nhiều trong bê tông sợi thủy tinh hay nền xi măng.

Sợi thủy tinh loại S

Nhôm silicat magie - Độ bền cao, ứng dụng được trong các ngành hàng không, vũ trụ.

Những ưu điểm nổi bật của sợi thủy tinh: - Khả năng ổn định kích thước cao.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

- Trong thiết bị bể bơi: gia cố vỏ của các thiết bị bể bơi nhằm chống bị ăn mòn, hoen gỉ do Clo.

Trong sản xuất linh kiện điện tử: ngoài sản xuất linh kiện điện tử còn dùng làm dây dẫn giúp truyền thông tin cáp, điện thoại, internet nhờ vào độ bền, tính trong suốt và phản quang của sợi thủy tinh.

2.5. Tổng quan về hỗn hợp PBT/PA6/GF

Dù PBT là loại vật liệu có cơ tính tốt nhưng lại có độ dai và độ dai va đập thấp. Do đó, hỗn hợp PBT/PA6/GF được tạo ra nhằm cải thiện độ dai, độ dai va đập và tăng cường khả năng chống cháy cho PBT.

Vì hai loại sợi PBT và PA6 sẽ được chọn ngẫu nhiên trong q trình tái chế rác thải nên sẽ có nhiều trường hợp xảy ra. Do đó, để xác định ảnh hưởng của sợi thủy tinh đến hỗn hợp một cách rõ ràng thì chúng ta chọn tỉ lệ hỗn hợp 50%PBT/50%PA6. Sau đó, sẽ gia cường sợi thủy tinh cho hỗn hợp theo tỉ lệ từ 0%-18% GF. Từ đó, có thể chọn ra được tỉ lệ tối ưu nhất để tiến hành trộn hợp.

Có một số nghiên cứu đã cho thấy khả năng tương thích giữa PBT và PA6 khá kém. Tuy nhiên, sau khi dùng sợi thủy tinh để gia cường cho hỗn hợp thì lại cho kết quả rất tốt, bởi vì khi lượng GF trong hỗn hợp càng cao thì cơ tính của hỗn hợp mới càng được cải thiện.

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1. Vật liệu trộn hợp Polymer

3.1.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính vật liệu trộn hợp polymer

Vật liệu trộn hợp polymer là một hỗn hợp của từ hai hoặc nhiều polymer, copolymer và giữa những loại này khơng có liên kết đồng hóa trị [39].

Phương pháp trộn hỗn hợp là một phương pháp phổ biến bằng cách trộn nhiều loại polymer lại để tạo ra một hỗn hợp vật liệu mới có các ưu điểm vượt trội so với các polymer thành phần. Đây là phương pháp được tạo ra để cải thiện những điểm yếu của nhựa PBT nói riêng và nhiều loại polymer khác nói chung. Những nghiên cứu trước đây đã chứng minh được vấn đề này.

Theo nghiên cứu của W.R. Hale [40], các đặc tính của hỗn hợp PBT/ABS chịu ảnh hưởng của chất phụ gia và nhựa ABS. Khả năng tương thích và độ cứng của hỗn hợp được tăng cao dựa vào sự tương thích của nhựa ABS đối với hỗn hợp. Ngồi ra, các chất phụ gia được thêm vào cũng giúp cải thiện sự phân tán của ABS và làm giảm nhiệt độ chuyển tiếp dẻo – giòn cho hỗn hợp PBT/ABS.

Theo nghiên cứu của Hansong Li [41], kết quả cho thấy ba loại mạng dẫn điện được hình thành dựa trên cơ sở nội địa hóa bề mặt của carbon đen (CB) trong hỗn hợp PBT/PA6 đạt được hiệu quả cao. Ngoài ra, hỗn hợp PBT/PA6 – 6% thể tích CB cũng cho thấy độ bền kéo đã được tăng đáng kể so với hỗn hợp PBT/PA6.

Theo nghiên cứu của Shulin Sun [42], hình ảnh từ SEM đã cho thấy các hạt ABS-g-GMA trong hỗn hợp PBT/PC phân tán rất tốt và nhờ sự tương thích của ABS-g-GMA nên kích thước pha phân tán của PC đã giảm đi. Dựa trên những thay đổi của các đặc tính cơ học, chỉ với việc bổ sung 10% trọng lượng ABS-g-GMA vào hỗn hợp là đủ để tạo ra hiện tượng siêu bền cho hỗn hợp PBT/PC.

Tổng hợp những yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu trộn hợp polymer: - Cấu trúc phân tử của vật liệu.

- Khả năng tương hợp giữa các vật liệu (liên quan đến sự tạo thành tổ hợp ổn định từ hai hay nhiều loại polymer thành phần). Khả năng trộn hợp (khả năng trộn lẫn những loại polymer thành phần trong những điều kiện để tạo thành những tổ hợp đồng thể hoặc dị thể). Trong đó, khả năng tương hợp của các polymer thành phần có vai trị rất quan trọng đối với việc quyết định tính chất của hỗn hợp polymer mới.

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

3.1.2. Sự tương hợp hoặc không tương hợp của vật liệu trộn hợp polymer

Để nhận ra được các loại polymer khác nhau có thể tiến hành trộn hợp được hay khơng thì phải dựa trên khả năng hịa trộn và khả năng tương hợp của các polymer đó để đánh giá. Khả năng hòa trộn cho ta thấy khả năng trộn hợp của các polymer dưới mức độ phân tử và cho kết quả là vật liệu polymer đồng thể, một pha [43]. Nghĩa là, mức độ phân tán của polymer được thêm vào trong polymer nền dưới dạng kích thước phân tử. Ngược lại, khi các polymer không phù hợp về khả năng hịa trộn, kết quả sẽ có hiện tượng tách pha xảy ra.

Khả năng tương hợp cho ta thấy tính khả thi khi thực hiện trộn các polymer lại với nhau bằng các biện pháp kỹ thuật hoặc công nghệ nhất định để tạo nên một vật liệu polymer mới, có các đặc điểm về cơ tính như độ bền cơ lý, độ bền nhiệt, độ bền dung môi… đáp ứng được nhu cầu đề ra.

Khả năng tương hợp của các polymer được đánh giá dựa trên nhiều khía cạnh khác nhau như cấu trúc bề mặt, tổ chức tế vi, các tính chất về cơ tính… Để cụ thể hơn thì có các phương pháp thường được sử dụng để xác định [43].

- Sử dụng dung môi để kiểm tra: Trong cùng một dung môi, cho hòa tan các polymer thành phần, nếu hiện tượng tách pha xảy ra thì các polymer này khơng tương hợp với

nhau và ngược lại.

- Dựa vào dung dịch loãng của hỗn hợp polymer: Quan sát hỗn hợp polymer sau khi trộn sẽ có một màng mỏng từ dung dịch lỗng của hỗn hợp được hình thành, nếu nó

mờ và dễ vỡ vụn thì các polymer này không tương hợp với nhau và ngược lại.

- Dựa vào việc quan sát bề mặt và hình dạng bền ngồi của sản phẩm khi cịn ở trạng thái nóng chảy: Nếu các tấm mỏng của sản phẩm thu được bị mờ thì các polymer thành

phần sẽ khơng tương hợp và ngược lại.

- Dựa vào việc xác định chiều dày bề mặt tiếp xúc hai pha polymer: Tiến hành đặt các tấm màng polymer thành phần len nhau và cho nhiệt độ tăng dần đến khi lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của chúng, các polymer được coi là tương hợp nếu chiều dày bề mặt tiếp xúc hai pha giảm đi theo thời gian.

- Dựa vào nhiệt độ nóng chảy: Nếu vật liệu trộn hợp polymer thu được có nhiệt độ nóng chảy giữ nguyên so với của các polymer thành phần thì chúng không tương hợp. Nếu vật liệu trộn hợp polymer thu được có nhiệt độ nóng chảy chênh lệch so với của các polymer thành phần thì chúng có sự tương hợp khơng hồn tồn. Nếu vật liệu trộn hợp polymer có nhiệt độ nóng chảy là duy nhất thì các polymer thành phần được coi là tương hợp.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

- Dựa vào ảnh chụp tổ chức tế vi SEM: Từ ảnh chụp hiển vi của các mặt cắt hoặc gãy của vật liệu trộn hợp polymer mà ta có thể thấy được tính đồng nhất hoặc không đồng nhất, và đồng thể hoặc dị thể của vật liệu trộn hợp polymer.

- Dựa vào độ nhớt của dung dịch: Cho trộn các polymer thành phần vào cùng một dung môi, nếu chúng tương hợp thì độ nhớt của hỗn hợp sẽ tăng và ngược lại.

3.1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu trộn hợp polymer

Sự tương hợp của các polymer thành phần quyết định trực tiếp tới những tính chất của vật liệu trộn hợp polymer. Từ những nghiên cứu trước đây, nguyên nhân làm ảnh hưởng đến khả năng tương hợp của các polymer thành phần đã được đưa ra như sau [43]:

- Tính chất hóa học và cấu trúc phân tử của các polymer thành phần. - Khối lượng phân tử và sự phân bố của các phân tử.

- Tỷ lệ của các phân tử cấu thành trong tổ hợp. - Năng lượng bám dính ngoại phân tử.

- Nhiệt độ.

Tính chất của các thành phần không tương hợp phụ thuộc vào: - Sự phân bố các pha.

- Kích thước của hạt. - Loại bám dính pha.

Các yếu tố kể trên phụ thuộc vào điều kiện ban đầu và q trình gia cơng vật liệu [39]. Trong thực tế, người ta còn dùng các chất như copolymer, chất hoạt tính bề mặt làm tăng độ tương hợp cũng như khả năng trộn hợp của các polymer thành phần.

3.1.4. Các phương pháp chế tạo vật liệu trộn hợp polymer

Để chế tạo vật liệu trộn hợp polymer thì phải chọn ra những polymer có khả năng tương hợp được với nhau để mang lại kết quả cao. Dựa vào những căn cứ sau:

- Những yêu cầu kỹ thuật của vật liệu trộn hợp polymer cần có. - Tính chất và cấu tạo hóa học của polymer ban đầu.

- Giá thành vật liệu.

Từ những yếu tố trên mới có thể tiến hành chế tạo vật liệu trộn hợp polymer. Những phương pháp phổ biến trong sản xuất là:

- Chế tạo từ các dung dịch trộn hợp polymer:

Phương pháp này yêu cầu các polymer thành phần phải hòa tan tốt trong cùng một dung mơi hoặc trong các dung mơi có thể trộn lẫn với nhau. Để cho các polymer phân tán tốt hơn thì có thể thực hiện khuấy khi ở nhiệt độ cao và liên tục gia nhiệt trong một thời gian dài. Sau khi thu được màng của vật liệu trộn hợp polymer, ta cần phải đổi

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

dung mơi bằng các phương pháp khác nhau (có thể sấy ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp) nhằm tránh bị rạn nứt, bị phân hủy nhiệt hoặc phân hủy oxi hóa nhiệt.

- Chế tạo từ hỗn hợp các latex polymer:

Hầu hết các sản phẩm polymer trùng hợp trong nhũ hóa tồn tại dưới dạng latex có mơi trường phân tán là nước. Nhờ đó, quá trình trộn hợp các latex dễ dàng và sản phẩm thu được có các hạt phân tán đều vào nhau.

Tuy nhiên, vẫn có những nhược điểm của phương pháp này như khơng tách hồn tồn các chất nhũ hóa, các chất phụ gia như nước ra khỏi vật liệu trộn hợp polymer. Vì vậy, các tính chất cơ lý, hóa học, nhiệt và điện của vật liệu trộn hợp polymer giảm đi. - Chế tạo ở trạng thái nóng chảy:

Phương pháp này cần kết hợp nhiều yếu tố với nhau như cơ – nhiệt, cơ – hóa và phải có tác động lên các polymer thành phần, phụ gia… Tạo sản phẩm cuối cùng bằng máy gia công nhựa dẻo để trộn hợp với nhau (máy ép đùn, ép phun.

3.1.5. Ưu điểm và ứng dụng của vật liệu trộn hợp polymer

Những ưu điểm của vật liệu trộn hợp polymer:

- Tạo nên những vật liệu tổng hợp mới một cách nhanh chóng, tiết kiệm được chi phí và thời gian so với việc phải nghiên cứu để tạo ra một vật liệu mới vì có thể sử dụng những vật liệu có sẵn từ trước đó.

- Vật liệu trộn hợp polymer mang theo toàn bộ những ưu điểm nổi bật có sẵn ở các polymer thành phần. Nhờ đó, nó có thể đáp ứng được yêu cầu của nhiều lĩnh vực khác nhau.

- Vật liệu trộn hợp polymer được tạo ra với mục đích giảm giá thành của các vật liệu trộn hợp, cải thiện tính chất của polymer thành phần. Do đó, các sản phẩm tạo thành sẽ có giá thành rẻ hơn và có các tính chất cơ học tốt hơn.

Vật liệu trộn hợp polymer được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực đời sống cũng như các lĩnh vực kỹ thuật, sản xuất nhờ vào các ưu điểm của nó. Những ứng dụng tiêu biểu của vật liệu trộn hợp polymer:

- PPS/PTFE có thể chống chịu hóa chất được ứng dụng trong sản xuất van, lớp lót... - PBT/Elastome có tính bền và chống hóa chất được sử dụng trong các chi tiết bên ngoài

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

- POM/Elastome có tính bền và bền hóa chất được ứng dụng trong sản xuất bánh răng, bộ truyền động của cơ cấu mở cửa xe...

Poly metyl acrilat và poly metyl metacrilat là những polymer rắn, không màu được điều chế bằng cách trùng hợp các este tương ứng. Chúng thường được dùng để sản xuất các tấm, màng, làm keo dán, da nhân tạo…

3.2. Công nghệ ép phun và máy ép phun

Ép phun là quá trình sản xuất được sử dụng phổ biển trong các ngành sản xuất để tạo ra các sản phẩm bằng nhựa với nhiều kích thước, độ phức tạp và ứng dụng khác nhau.

Quá trình ép phun cần phải sử dụng máy ép phun, các vật liệu nhựa thô và khuôn. Vật liệu nhựa sẽ được nấu chảy trong máy ép phun rồi bơm vào khuôn.

Những hệ thống cơ bản của máy ép phun mà chúng ta cần phải nắm bắt được [44]: - Hệ thống kẹp.

- Hệ thống khuôn. - Hệ thống phun.

- Hệ thống hỗ trợ ép phun. - Hệ thống điều khiển.

Hình 3.1: Máy ép phun nhựa TOSHIBA-100Tấn Hệ thống hỗ trợ ép phun bao gồm 4 hệ thống:

- Thân máy: là bộ phận có chức năng liên kết các hệ thống của máy ép nhựa với nhau. - Hệ thống điện: gồm tủ điện và dây dẫn, chức năng là cung cấp điện để cho các moter

hoạt động.

- Hệ thống thủy lực: gồm bơm, van, hệ thống ống, moter… là nơi tạo ra lực cho các hoạt động đóng, mở khn, lực kẹp, tạo lực cho chốt đẩy, lực quay của trục vít và hoạt động trượt lỗi của bề mặt.

- Hệ thống làm nguội: làm nguội khuôn bằng nước hoặc dung dịch khác để vật liệu trở

nên nguội và tạo thành hình dáng theo yêu cầu trước khi đẩy khỏi khuôn…

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Hệ thống phun:

- Làm nóng chảy vật liệu nhựa dưới nhiệt độ cao và duy trì để nhựa hóa lỏng, sau đó nén và khử khí trong q trình bơm nhựa vào lịng khn cũng như quá trình định hình sản phẩm.

- Bao gồm: phễu cấp nhựa, khoang chứa nhựa, các vòng gia nhiệt, trục vít, vịi phun, bộ hồi tự hở.

Hình 3.2: Trục vít

Hình 3.3: Bộ hồi

- Khi trục vít lùi về thì vịng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về phía trước đầu trục vít. Cịn khi trục vít di chuyển về phía trước thì ngược lại

Hệ thống kẹp:

- Bao gồm: cụm đẩy của máy, cụm kìm, các thanh nối, tấm di động và tấm cố định. Có chức năng đóng, mở khn, giữ chặt khn trong q trình chờ làm nguội và mở ra

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

3.3. Các phương pháp đánh giá cơ tính

Trong bài nghiên cứu này, nhóm nhóm nghiên cứu sử dụng 3 phương pháp sau để đánh giá cơ tính của hỗn hợp PBT/PA6/GF [45]:

- Đo độ bền kéo:

Để có thể xác định được độ bền kéo của một vật liệu, ta phải tạo ra mẫu thử tuân theo các tiêu chuẩn được sử dụng. Hai loại tiết diện để đo độ bền kéo phổ biến là tiết diện trịn và tiết diện hình chữ nhật. Khi đo độ bền kéo thì chiều dài tăng dần song song với tiết diện ngang của mẫu giảm dần, khi đạt đến một giới hạn nhất định thì ứng suất và lực kéo đạt giá trị lớn nhất. Sau đó, mẫu có thể bị đứt gãy ngay lập tức hoặc bị kéo giãn. Độ bền kéo được xác định theo công thức:

σk = P

F0 (N mm⁄ 2) (3.1) Trong đó:

P: lực kéo lớn nhất ứng với lúc mẫu bị thắt (N). F0: diện tích tiết diện chỗ thắt (mm2).

Σk: giới hạn ứng suất

</div>