Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh có độ bền va đập cao và trong suốt điện từ ứng dụng cho hệ thống bay không người lái

B GIÁO DO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI







VŨ MẠNH CƢỜNG





NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT EPOXY GIA CƢỜNG
BẰNG SỢI THỦY TINH CÓ ĐỘ BỀN VA ĐẬP CAO VÀ TRONG SUỐT
ĐIỆN TỪ ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG BAY KHÔNG NGƢỜI LÁI






LUN ÁN TI THUT HOÁ HC

Hà Nội-2015



B GIÁO DO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI






Vũ Mạnh Cƣờng



NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT EPOXY GIA CƢỜNG
BẰNG SỢI THỦY TINH CÓ ĐỘ BỀN VA ĐẬP CAO VÀ TRONG SUỐT
ĐIỆN TỪ ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG BAY KHÔNG NGƢỜI LÁI



Chuyên ngành: Vt liu cao phân t và t hp

Mã s: 62440125

LUN ÁN TI THUT HOÁ HC




NG DN KHOA HC: 1. TS. NGUYN THANH LIÊM

2. TS. NGUYN VIT THÁI





Hà Nội-2015


LỜI CAM ĐOAN

 các kt qu nghiên cu trong lun án này là ca tôi và hoàn
toàn trung thc, không sao chép, trùng lp vi bt kì ai khác. Các kt qu nghiên cu
c công b  bt k công trình nghiên cu nào khác.

Hà Ni, ngày tháng 

ng dn Tác gi

TS. Nguyn Thanh Liêm TS. Nguyn Vit Thái nh ng










LỜI CÁM ƠN

u tiên tôi xin gi li cám c ti GS. TSKH Tr
Di  t, Thn ngi
tung dn tôi nhng kin thng ngay t nhu
b ng.
Tôi xin gi nhng li tri ân sâu sc nht ti TS. Nguyn Thanh Liêm và TS.
Nguyn Vit Thái, các Thy ng dnng, to
mi u kin thun li nht giúp tôi hoàn thành lun án này.
á  ca Ban giám hiu Tng Hc
vin K thut Quân s, các Thy Cô khoa Hoá-Lý K thut-Hc vin K thut Quân
s, các Thy Cô Trung tâm Nghiên cu vt liu Polyme-i hc Bách khoa
Hà Ni.
Cui cùng tôi xin chân thành cá   ng viên và khích l ca bn bè,
c bih o nim tin giúp tôi phu hc tp và hoàn
thành công trình khoa hc này.

Tác gi

ng












MỤC LỤC

DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT i
DANH MC CÁC BNG iv
DANH MC CÁC HÌNH  TH vi

M U 1
1. TNG QUAN 4
1.1. Nhựa nền epoxy 4
1.1.1. Gii thiu chung 4
1.1.2a nha epoxy 4
1.1.3n nha epoxy 5
1.1.4. Bia epoxy 13
1.2. Nâng cao tính dai và độ bền va đập cho vật liệu compozit 20
1.3. Một số loại nguyên liệu có khả năng nâng cao tính dai và độ bền va đập
cho vật liệu polyme compozit 21

1.3.1. Cao su t nhiên lng epoxy hoá 21
1.3.2. Du lanh epoxy hoá 23
1.3.3. Thiokol 27
1.4. Tính chất điện từ của vật liệu compozit gia cƣờng bằng sợi thuỷ tinh 29

2. THC NGHIM 31
2.1. Nguyên vật liệu và hóa chất 31
2.2. Phân tích hóa học và hóa lý 33
ng nhóm epoxy 33
ng nhóm mecaptan SH 34
ng chn DETA 35
nh m n 35
 nht Brookfield 36
2.3. Tổng hợp hóa học và quy trình chế tạo vật liệu 36
2.3.1. Tng hp adduct t thiokol và nha epoxy DER331 36
2.3.2. Quy trình ch to pha nn 36
2.3.3. Quy trình ch to vt liu compozit epoxy gia ng bng si thu tinh 37
2.4. Các phƣơng pháp phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu 37
p nh kính hin t quét (SEM) và kính hin vi
phát x ng (FESEM) 37
2.4.2. Phân tích nhit trng TGA 38
ng DMTA 38
 hng ngoi (FTIR) 39
c ký thm thu gel (GPC) 39
ng t ht nhân
1
HNMR 39
2.5. Các phƣơng pháp xác định tính chất cơ học của vật liệu 40
2.5.1.  bn kéo 40
2.5.2.  bn un 40

2.5.3.  bp Izod 40
2.5.4. H s ng sut tp trung ti hn K
IC
40
ng phá hy tách lp G
IC
, G
IP
42
2.6. Phƣơng pháp xác định tính chất điện từ của vật liệu compozit epoxy gia
cƣờng bằng sợi thủy tinh 45
 truyn t 45
nh hng s a
vt ling bng si thy tinh bng t n 46

3. KT QU VÀ THO LUN 48
3.1. Ảnh hƣởng của các chất biến tính nhựa epoxy: cao su tự nhiên lỏng epoxy
hoá (ENR), dầu lanh epoxy hóa (ELO) và thiokol đến các tính chất cơ học của
vật liệu compozit epoxy gia cƣờng bằng sợi thuỷ tinh 48
3.1.1. ng cng ENR, ELO và thiokol n m n,
th nht ca nha epoxy DER331 48
3.1.2. Kho sát ng cng ENR, ELO và thiokol n các tính
chc nha epoxy DER331 50
3.1.3. ng cng ENR, ELO và thiokol ti tính cht nhit ca
nha epoxy DER331 62
3.1.4. Vt liu compozit epoxy có b sung cht bin tính ENR, ELO, thiokol gia
ng bng si thu tinh 67
3.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của adduct trên cơ sở thiokol và nhựa epoxy
DER331 tới các tính chất cơ học của nhựa epoxy DER331 và vật liệu compozit
epoxy gia cƣờng bằng sợi thủy tinh 78

           thiokol và nha epoxy
DER331 79
3.2.2. ng cng adduct ti các tính chhc ca nha epoxy
DER331 82
3.2.3. ng ca t l mol mecaptan/Epoxy tng hp adduct khác nhau ti
các tính chc ca nha epoxy DER331 85
3.2.4. ng ca adduct ti tính chc ca vt liu compozit epoxy
ng bng si thy tinh. 87
3.3. Ảnh hƣởng của các loại chất biến tính nhựa epoxy: ENR, ELO, thiokol và
adduct tới các tính chất điện từ của vật liệu compozit epoxy gia cƣờng bằng
sợi thủy tinh 90
3.3.1. nh ng ca chiu dy ti các tính chn t ca vt liu compozit
ng bng si thy tinh 90
3.3.2. ng cng các cht bin tính ti các tính chn t ca
vt ling bng si thy tinh 95
3.4. Đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu compozit epoxy gia cƣờng bằng
sợi thủy tinh cho hệ thống bay không ngƣời lái 105

KT LUN 107
TÀI LIU THAM KHO 109
DANH M CA LUN ÁN 119
PH LC 120





i
  

AEP 1-(2-aminoetyl)piperazin
ASTM American Society for Testing and Materials: Hip hi vt liu và th
nghim M
CDCl
3
Deuterated chloroform
CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics : Vt ling bng
si cacbon
CP/CTBN Vt liu compozit       c
n bng piperidin
CTBN Carboxyl-terminated butadiene-acrylonitrile : Cao su butadien
acrylonitril có nhóm cacboxyl  cui mch
CTBN1 Cao su CTBN có khng phân t 20003000 g/mol ng
acrylonitril là 25%
DDS Diamino diphenyl sulphone
DER Dow Epoxy Resin
DETA Dietylenetriamin
DGEBA Diglycidyl Ether bis-phenol A
DICY Dicyanodiamit
DMTA Dynamic mechanical thermal analysisng
DSC Differential scanning calorimetry: Nhit vi sai quét
DTG Derivative Thermogravimetric Analysis
EDA 1, 2 diaminoetan
ELO Epoxidized Linseed Oil: Du lanh epoxy hoá
ECO Epoxidized castor oil: Du ht ci du epoxy hóa
EM En t
ENR Epoxidized Natural Rubber: Cao su t nhiên epoxy hoá
ESO Epoxidized soybean oil: Du nành epoxy hóa
EP Kí hiu nhóm epoxy ca nha epoxy
ETPB Epoxy terminated polybutadiene: Cao su butadien có nhóm epoxy

cui mch
FESEM Field emission scanning electron microscopy:     

FRP Fiber Reinforced Plastics: Cht do ng bng si

ii
FTIR Fourier transform infrared spectroscopy: Ph hng ngoi Fourier
GPC Gel Permeation chromatography: Sc kí thm thu gel
G
IC
, G
IP
ng phá hy tách lp ti thm bu xut hin vt nt
và trong quá trình phát trin vt nt
1
HNMR Hydrogen-1 nuclear magnetic resonance: Ph cng t ht nhân
hydro
HPLC High-performance liquid chromatography: Sc kí lng hi
HTPB Hydroxyl-terminated polybutadiene: Cao su butadien có nhóm
hydroxyl  cui mch
IDT Initial decomposition temperature: Nhi bu phân hu
ISO International Organization for Standardization: T chc tiêu chun
hóa quc t
K
IC
H s ng sut tp trung ti hn
LP Liquid polysunfide: Polysulfit lng
MDA Methylene di aniline
MF Melamin-formandehit
M

n
Number average molercular weight: Khng phân t trung bình s
M
w
Weight Average Molecular Weight

MPDA Meta phenylene diamine
MTHPA Methyltetrahydrophthalic Anhydride
NBR Nitrile butadiene rubber: Cao su butadien nitril
PC Vt liu compozit
PCL Polycaprolacton
PES Polyether sulphone
PEK Poly etherketone
PEEK Poly etherether ketone
PEI Polyetherimide
PF Phenol-formandehit
PKL Phn khng
PIP Polyisoprene
PDI Polydispersity index: Ch s phân tán
PS Polysulphone
SENB Single edge notch bend: Um có khía

iii
SEM Scanning electron microscope: Kính hin t quét
T Kí hiu thiokol
 Tn môi
TDI Toluen diisocyanat
TEA Trietyl amin
TEM Transmission electron microscopy: Kính hin t truyn qua
TETA Trietylene tetramin

T
g
Glass-transition temperature: Nhi hóa thy tinh
TGA Thermal gravimetric analysis: Nhit trng ng
TGAP Triglycidyl para amino phenol
TGDDM Tetraglycidyl diamino diphenyl methane
T
max
Temperature of the maximum rate of degradation: Nhi tc
 phân hu t ci
TH.EP.0,6 Kí hiu adduct hình thành t thiokol và nha epoxy vi t l mol nhóm
mercaptan:epoxy=0,6
TH.EP.0,7 Kí hiu adduct hình thành t thiokol và nha epoxy vi t l mol nhóm
mercaptan:epoxy=0,7
TH.EP.0,8 Kí hiu adduct hình thành t thiokol và nha epoxy vi t l mol nhóm
mercaptan:epoxy=0,8
T%  truyn qua
UF Urê formandehit
UV Ultraviolet: T ngoi
WRE300 Woven roving E-glass: Vi thy tinh E loi thô t trng 300 g/m
2

 Hng s n môi
 H s tn hao

iv


Bảng Tên bảng
Bng 1.1 Mt s chn amin i
Bng 1.2 Mt s chn anhydrit i
Bng 1.3 ng cng cao su butadien có nhóm epoxy  cui
mch lên h s ng sut tp trung ti hn K
IC

Bng 1.4 Thành phn ca du lanh t Rumani
Bng 1.5 Hng s  và tn hao n môi tan ca vt liu compozit
ng bng si thy tinh E theo góc nghiêng khác nhau ti
tn s 10 GHz
Bng 2.1 Ch tiêu k thut ca nha epoxy DER331
Bng 2.2 Ch tiêu k thut ca chn DETA
Bng 2.3 Ch tiêu k thut ca Thiokol
Bng 2.4 Khng phân t trung bình s Mn, khng phân t trung
bình khi Mw và ch s phân tán PDI ca thiokol
Bng 2.5 Ch tiêu k thut ca trietylamin
Bng 2.6 Khng phân t trung bình s Mn, khi ng phân t trung bình
khi Mw và ch s phân tán PDI ca cao su t nhiên lng epoxy hoá
 
 DER331
Bng 3.2 nh hng cn m rn, thi gian gel
 nht ca nha epoxy DER331
Bng 3.3 nh hng cng tn m n, thi gian

 nht ca nha epoxy DER331
Bng 3.4 Giá tr khn mch gia các nút mng
Bng 3.5 Tính cht nhit ca nha epoxy (EP) và nha epoxy b sung: 7 PKL
ENR (EP-ENR7); 10 PKL ELO (EP-ELO10); 5 PKL thiokol (EP-T5)
Bng 3.6 ng nhóm epoxy ca adduct theo t l mol phn ng TH/EP
khác nhau
Bng 3.7 Khng phân t trung bình s Mn, khng phân t trung bình
khi Mw và ch s phân tán PDI ca adduct TH.EP0,6
Bng 3.8  nht ca thiokol, nha epoxy DER 331 và adduct (TH.EP0,6) 
25
0
C

v
Bng 3.9 Tính chc ca vt liu compozit epoxy (PC-EP) và vt liu
compozit epoxy bin tính vi 10 PKL adduct TH.EP0,7 (PC-EP-
TH.EP0,7)
0  T% 
 -8 GHz
1  
 -8
GHz
2  
 -8
GHz
3  
 
4-8 GHz
4     
 

tinh
5  
 
tinh
6  
 
tinh
Bng 3.17 Tính ch n t ca vt liu compozit epoxy (PC-EP); vt liu
compozit epoxy b sung: 7 PKL ENR (PC-ENR7); 9 PKL ELO (PC-
EP.ELO9); 5 PKL thiokol (PC-EP.T5)
Bng 3.18 Tính ch n t ca vt liu compozit epoxy (PC-EP) và vt liu
compozit epoxy b sung 10 PKL adduct TH.EP0,7 (PC-EP-TH.EP0,7)
Bng 3.19 So sánh tính chc và kh n t ca compozit
trên nn DER331/10TH.EP0,7/DETA vi compozit trên nn Epikote
ng bng si thy tinh



vi


Hình Tên hình
Hình 1.1 Cu to nhóm epoxy
Hình 1.2  phn ng ca nha epoxy v
Hình 1.3 Phn ng gia amin vi nha epoxy
Hình 1.4  phn ng gia axit cacboxylic vi nha epoxy
Hình 1.5 Phn ng gia nha epoxy vi anhydrit axit
Hình 1.6  phn ng gia phenolformandehit vi nha epoxy
Hinh 1.7 ng ca long cao su butadien acrylonitril khác
nhau t bp ca nha epoxy

Hình 1.8 ng cng cao su t nhiên lng và t th nghim
lên h s ng sut tp trung ti hn K
IC

Hình 1.9 Phn ng epoxy hoá cao su t nhiên bi axit h
2
O
2

Hình 1.10 Cu trúc ca mt triglyxn hình
Hình 1.11  phn ng epoxy hoá du thc vt t peraxit hình thành in-
situ
Hình 1.12 Phn ng epoxy hoá vi s có mt xúc tác enzym ca axit linoleic.
Hình 1.13 Cu trúc hoá hc ca du lanh epoxy hoá
Hình 1.14 S    b      ng du lanh epoxy
hóa-ELO vi chn amin và anhydrit
Hình 1.15 ng cng du nành epoxy hóa t bn va p
IZOD ca nha epoxy: (1) bic (2) không bic
Hình 2.1 Thit b phân tích  nhit ng DMA8000
Hình 2.2 M bn dai phá hu ca nha nn theo kiu um có
khía (SENB)
Hình 2.3 Hình  bn dai phá hu ca nha nn
Hình 2.4 M bn dai phá hu gia các lp ca vt liu compozit epoxy
ng bng si thu tinh
Hình 2.5  th  mi quan h C
1/3
vi chiu dài vt nt a
Hình 2.6 Hình 
Hình 2.7 Hình     bn dai phá hu gia các lp ca vt liu
compozit epoxy ng bng si thu tinh

Hình 2.8 Thit b PNA-8362B-Aligent (M)

vii
Hình 2.9 nh h s truyn qua (S
21
) và h s phn x (S
11
) ca mu vt
liu phng chiu dy d
Hình 2.10 Thit b Digital C-
Hình 3.1  th  bn kéo- bin dng ca nha epoxy (1-EP); nha epoxy b
sung: 5 PKL ENR (2-EP.ENR5); 7 PKL ENR (3-EP.ENR7); 10 PKL
ENR (4-EP.ENR10); 13 PKL ENR (5-EP.ENR13); 15 PKL ENR (6-
EP.ENR15); 20 PKL ENR (7-EP.ENR20)
Hình 3.2  th  bn kéo-bin dng ca nha epoxy (1-EP); nha epoxy b
sung: 5 PKL ELO (2-EP.ELO5); 10 PKL ELO (3-EP.ELO10); 15
PKL ELO (4-EP.ELO15); 20 PKL ELO (5-EP.ELO20)
Hình 3.3  th  bn kéo-bin dng ca nha epoxy (1-EP); nha epoxy b
sung: 3 PKL thiokol (2-EP.T3); 5 PKL thiokol (3-EP.T5); 7 PKL
thiokol (4-EP.T7); 9 PKL thiokol (5-EP.T9)
Hình 3.4 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T)  bn kéo ca nha epoxy DER331
Hình 3.5 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T) a nha epoxy DER331
Hình 3.6 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
Thiokol (3-EP.T) n bin dng kéo ca nha epoxy DER331
Hình 3.7  th  bn un-bin dng ca nha epoxy (1) và nha epoxy b
sung: 5 PKL ENR (2); 7 PKL ENR (3); 10 PKL ENR (4); 13 PKL
ENR (5); 15 PKL ENR (6); 20 PKL ENR (7)
Hình 3.8  th  bn un-bin dng ca nha epoxy (1) và nha epoxy b

sung 5 PKL ELO (2); 9 PKL ELO (3)
Hình 3.9  th  bn un-bin dng ca nha epoxy (1) và nha epoxy b
sung 3 PKL thiokol (2); 5 PKL thiokol (3); 7 PKL thiokol (4); 9PKL
thiokol (5)
Hình 3.10 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T)  bn un ca nha epoxy DER331
Hình 3.11 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T) n ca nha epoxy DER331
Hình 3.12 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T) n bin dng un ca nha epoxy DER331

viii
Hình 3.13 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T) t  b  p IZOD có khía ca nha epoxy
DER331
Hình 3.14 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T) t bp IZOD không khía ca nha epoxy
DER331
Hình 3.15 ng cng: ENR (1-EP.ENR); ELO (2-EP.ELO) và
thiokol (3-EP.T) ti h s ng sut tp trung ti hn K
IC
ca nha
epoxy DER331
Hình 3.16 nh SEM b mt phá hu ca nha epoxy (EP); nha epoxy b sung:
7 PKL ENR (EP.ENR7); 9 PKL ELO (EP.ELO9); 5 PKL thiokol
(EP.T5)
Hình 3.17 Hing tp hp ht trong nha epoxy b sung 15 PKL ENR và
nha epoxy b sung 15 PKL ELO
Hình 3.18 S ph thuc ca vào nhi ca nha epoxy (1-EP) và nha
epoxy b sung: 7 PKL ENR (2-EP.ENR7); 9 PKL ELO (3-EP.ELO9);

5 PKL thiokol (4-EP.T5)
Hình 3.19 S ph thuc ca  tr vào nhi ca nha epoxy (1-EP)
và nha epoxy b sung: 7 PKL ENR (2-EP.ENR7); 9 PKL ELO (3-
EP.ELO9); 5 PKL thiokol (4-EP.T5)
Hình 3.20 Mô t khn mch gia các nút mng ca nha epoxy (A)
và nha epoxy b sung cht bin tính ENR, ELO, thiokol (B)
Hình 3.21 Gi phân tích nhit ca nha epoxy (EP), nha epoxy b sung: 10
PKL ENR (EP-ENR10); 5 PKL thiokol (EP-5T); 9 PKL ELO (EP-
9ELO)
Hình 3.22 ng cng ENR ti tính cht kéo và tính cht un ca
vt ling bng si thu tinh
Hình 3.23 ng cng thiokol ti tính cht kéo và tính cht un
ca vt ling bng si thu tinh
Hình 3.24 ng cng ELO ti tính cht kéo và tính cht un ca
vt ling bng si thu tinh
Hình 3.25 nh SEM b mt phá hu kéo t ca vt liu compozit epoxy (A);
vt liu compozit epoxy b sung: 7 PKL ENR (B); 9 PKL ELO (C); 5
PKL thiokol (D) ng bng si thu tinh

ix
Hình 3.26 ng cng ENR, ELO và thiokol t bp
IZOD ca vt liu compozit epoxy ng bng si thu tinh
Hình 3.27  th lc- dch chuy bn dai phá hy tách lp
ca vt liu compozit epoxy b sung ENR vng khác nhau
ng bng si thy tinh
Hình 3.28  th lc- dch chuy bn dai phá hy tách lp
ca vt liu compozit epoxy b sung ELO  ng khác nhau gia
ng bng si thy tinh
Hình 3.29  th lc- dch chuy bn dai phá hy tách lp
ca vt liu compozit epoxy b sung thiokol  ng khác nhau

ng bng si thy tinh
Hình 3.30  th kháng tách lp ca vt liu compozit epoxy b sung ENR vi
ng bng si thy tinh
Hình 3.31  th kháng tách lp ca vt liu compozit epoxy b sung ELO vi
ng ng bng si thy tinh
Hình 3.32  th kháng tách lp ca vt liu compozit epoxy b sung thiokol vi
ng bng si thy tinh
Hình 3.33  bn dai phá hy G
IC
(A); G
IP
(B) ca vt liu compozit epoxy (PC-
EP) và vt liu compozit epoxy b sung: 5 PKL ENR(PC-EP-ENR5);
7 PKL ENR(PC-EP-ENR7); 10 PKL ENR (PC-EP-ENR10); 13 PKL
ENR (PC-EP-ENR13); 15 PKL ENR (PC-EP-ENR15); 20 PKL ENR
(PC-EP-ENR20)
Hình 3.34  bn dai phá hy G
IC
(A); G
IP
(B) ca vt liu compozit epoxy (PC-
EP) và vt liu compozit epoxy b sung: 5 PKL ELO(PC-EP-ELO5);
9 PKL ELO(PC-EP-ELO9); 10 PKL ELO (PC-EP-ELO10); 15 PKL
ELO (PC-EP-ELO15); 20 PKL ELO (PC-EP-ELO20)
Hình 3.35  bn dai phá hy G
IC
(A); G
IP
(B) ca vt liu compozit epoxy (PC-
EP) và vt liu compozit epoxy b sung: 3 PKL thiokol (PC-EP-T3); 5

PKL thiokol (PC-EP-T5); 7 PKL thiokol (PC-EP-T7); 9 PKL thiokol
(PC-EP-T9)
Hình 3.36 nh SEM b mt phá hy khi tách lp ca vt liu compozit epoxy
(PC-EP) và vt liu compozit epoxy b sung: 7 PKL ENR (PC-
EP.ENR7); 9 PKL ELO (PC-EP.ELO9); 5 PKL thiokol (PC-EP.T5)

x
Hình 3.37 Ph hng ngoi ca thiokol, nha epoxy và adduct trong d c
sóng 4000-2000 cm
-1

Hình 3.38 Ph hng ngoi ca thiokol, nha epoxy và adduct trong d c
sóng 1000-400 cm
-1
Hình 3.39  to thành adduct t thiokol và nha epoxy DER331 vi s có
mt ca xúc tác trietylamin
Hình 3.40 So sánh A- th  bn kéo-bin dng; B- bn kéo ; C-
và D-bin dng kéo ca nha epoxy (1-EP); nha epoxy bin tính vi:
5 PKL adduct TH.EP0,6 (2-5TH.EP0,6); 10 PKL adduct TH.EP0,6 (3-
10TH.EP0,6); 15 PKL adduct TH.EP0,6 (4-15TH.EP0,6); 20 PKL
adduct TH.EP0,6 (5-20TH.EP0,6)
Hình 3.41 So sánh A- bn un, B-n, C- bp IZOD không
khía và D-h s ng sut tp trung ti hn K
IC
ca nha epoxy (EP) và
nha epoxy bin tính vi: 5 PKL adduct TH.EP0,6 (5TH.EP0,6); 10
PKL adduct TH.EP0,6 (10TH.EP0,6); 15 PKL adduct TH.EP0,6
(15TH.EP0,6); 20 PKL adduct TH.EP0,6 (20TH.EP0,6)
Hình 3.42 nh SEM b mt phá hy ca nha epoxy (EP); nha epoxy bin tính
vi: 5 PKL adduct TH.EP0,6 (EP-TH.EP0,6-5); 10 PKL adduct

TH.EP0,6 (EP-TH.EP0,6-10); 15 PKL adduct TH.EP0,6 (EP-
TH.EP0,6-15); 20 PKL adduct TH.EP0,6 (EP-TH.EP0,6-20)
Hình 3.43 ng ca t l mol TH/EP tng hp adduct n: A- th  bn
kéo-bin dng; B- bn kéo; C-; D- bin dng kéo ca
nha epoxy DER331
Hình 3.44 ng ca t l mol TH/EP tng hp adduct n: A-  bn un;
B-n ca nha epoxy DER331
Hình 3.45 nh ng ca t l mol TH/EP tng hp adduct n: A-  bn va
p IZOD; B-h s ng sut tp trung ti hn K
IC
ca nha epoxy
DER331
Hình 3.46  th lc- dch chuyn vt liu compozit epoxy (1-PC-EP) và vt
liu compozit epoxy bin tính vi 10 PKL adduct TH.EP0,7 (2-PC-
EP-TH.EP0,7)
Hình 3.47 nh SEM b mt phá hy tách lp ca vt liu compozit epoxy (PC-
EP) và vt liu compozit epoxy bin tính vi 10 PKL adduct
TH.EP0,7 (PC-EP-TH.EP0,7)

xi
Hình 3.48  bn dai phá hy G
IC
(A)
;
G
IP
(B) ca vt liu compozit epoxy (1-
PC-EP) và vt liu compozit epoxy bin tính vi 10 PKL adduct
TH.EP0,7 (2-PC-EP-TH.EP0,7) tí
Hình 3.49 H s truyn qua S

21
ca không khí trong di tn s 4-8 GHz
Hình 3.50 H s truyn qua S
21
ca vt ling
bng si thy tinh vi chiu dy: 0,49 mm trong di tn s 4-8 GHz
Hình 3.51 H s truyn qua S
21
ca vt ling
bng si thy tinh vi chiu dy: 2,52 mm trong di tn s 4-8 GHz
Hình 3.52 H s truyn qua S
21
ca vt ling
bng si thy tinh vi chiu dy: 3,4 mm trong di tn s 4-8 GHz
Hình 3.53  th s ph thuc ca h s truyn qua S
21
vào tn s ca vt liu
   ng bng si thy tinh v  dy
khác nhau: 0,49 mm (1); 1,01 mm (2); 2,52 mm (3); 3,4 mm (4)
Hình 3.54  th s ph thuc c truyn qua T% vào tn s ca vt
ling bng si thy tinh v
dy khác nhau: 0,49 mm (1); 1,01 mm (2); 2,52 mm (3); 3,4 mm (4)
Hình 3.55 H s truyn qua S
21
ca vt liu compozit DER331/5ELO/DETA gia
ng bng si thy tinh vi chiu dy~ 0,5 mm trong di tn s 4-8
GHz
Hình 3.56 H s truyn qua S
21
ca vt liu compozit DER331/20ELO/DETA

ng bng si thy tinh vi chiu dy~ 0,5 mm trong di tn s
4-8 GHz
Hình 3.57 H s truyn qua S
21
ca vt liu compozit DER331/5ENR/DETA gia
ng bng si thy tinh vi chiu dy~ 0,5 mm trong di tn s 4-8
GHz
Hình 3.58 H s truyn qua S
21
ca vt liu compozit DER331/20ENR/DETA
ng bng si thy tinh vi chiu dy~ 0,5 mm trong di tn s
4-8 GHz
Hình 3.59 H s truyn qua S21 vt liu compozit DER331/3thiokol/DETA gia
ng bng si thy tinh dy ~0,5 mm trong di tn 4-8 GHz
Hình 3.60 H s truyn qua S21 vt liu compozit DER331/9thiokol/DETA gia
ng bng si thy tinh dy ~0,5 mm trong di tn 4-8 GHz

xii
Hình 3.61  th s ph thuc ca h s truyn qua S
21
vào tn s ca vt liu
compozit epoxy b sung: 5 PKL ELO (1); 10 PKL ELO (2); 15 PKL
ELO (3); 20 PKL ELO (4)
Hình 3.62  th s ph thuc c truyn qua T% vào tn s ca vt
liu compozit epoxy b sung: 5 PKL ELO (1); 10 PKL ELO (2); 15
PKL ELO (3); 20 PKL ELO (4)
Hình 3.63  th s ph thuc ca h s truyn qua S
21
vào tn s ca vt liu
compozit epoxy b sung: 5 PKL ENR (1); 10 PKL ENR (2); 15 PKL

ENR (3); 20 PKL ENR (4)
Hình 3.64  th s ph thuc c truyn qua T% vào tn s ca vt
liu compozit epoxy b sung: 5 PKL ENR (1); 10 PKL ENR (2); 15
PKL ENR (3); 20 PKL ENR (4)
Hình 3.65  th s ph thuc ca h s truyn qua S
21
vào tn s ca vt liu
compozit epoxy b sung: 3 PKL thiokol (1); 5 PKL thiokol (2); 7 PKL
thiokol (3); 9 PKL thiokol (4)
Hình 3.66  th s ph thuc c truyn qua T% vào tn s ca vt
liu compozit epoxy b sung: 3 PKL thiokol (1); 5 PKL thiokol (2); 7
PKL thiokol (3); 9 PKL thiokol (4)
Hình 3.67 S ph thuc ca h s tn s ca vt liu compozit
 ng màu tím); vt liu compozit epoxy b sung: 5 PKL
    ng màu xanh) và 7 PKL
ENR 
Hình 3.68 S ph thuc ca hng s n s ca vt liu compozit
 ng màu tím); vt liu compozit epoxy b sung: 5 PKL
    ng màu xanh) và 7 PKL

Hình 3.69  n     s truyn qua ca vt liu compozit
ng bng si th dy
~0,5 mm





1
MỞ ĐẦU

Vt lic s dng trong rt nhiu các ng dng công nghip 
ô tô, xây dng, giao thông vn tkt h c bn cùng vi t trng
thp.
Nha epoxy là mt trong nhng nha nc s dng rng rãi trong ch to
vt liu compozit do có  tính chc cao, bn nhit, bn hoá
cht, d dàng gia công, kh p tt vi hu ht các loi sng.
Tuy nhiên vt li bp thp, tính
mm do không cao nên b hn ch s dng trong nhng hi vt liu
ph bp cao.
V nâng cao kh ng ca vt liu trong quá trình phát trin vt
nn t phát trin vt nt là nhng yêu cu quan trc bit hu
ích trong thit k và phân tích các cu trúc compozit [68]. Vt liu compozit nn
nhng bng si thu tinh d dàng b phá hu bi các vt nt ngang,
vt nt dc và s bóc tách gia các lp ca vt liu do tính giòn ca nn nha epoxy.
Các nghiên cu g ra rng  phá hu bên trong vt liu compozit
có th tc kim soát.
Nhiu nghiên c lc ci thi bn dai phá hu gia các lp bn
p ca vt liu compozit ba nn epoxy. Nha epoxy
c dai hóa bng mt trong ba cách sau: thêm các hng,
thêm các loi cao su lng hay nha nhit do [64]. Trong thit k ch to h thng
i lái s dng vt lit trong h
thng nên ngoài vic chú ý ti  bn, vt liu compozit phi có tính trong sun
t nhm bo vic thu phát tín hiu c liên tc t h thu khii mt
t. S dng cao su t nhiên lng epoxy hóa, du lanh epoxy hoá, thiokol c bit
c tng h thiokol và nha epoxy nhm bin tính nha epoxy,
ng dng ch to vt liu compozit và nghiên cu ng ca chúng lên các tính
chc và các tính chn t ca vt liu compozit là mng nghiên cu
mc và thc tin cao. Vì vy a ch Nghiên cứu
chế tạo vật liệu compozit epoxy gia cƣờng bằng sợi thủy tinh có độ bền va đập

cao và trong suốt điện từ ứng dụng cho hệ thống bay không ngƣời lái



2
Mục đích của luận án

 Bin tính  b bn dai phá hy ca nha epoxy bng cao
su t nhiên lng epoxy hoá, du lanh epoxy hoá, thiokol và adduct tng hp
 thiokol và nha epoxy DER331.
 Nghiên cu, ch to vt liu compozit s dng epoxy bin tính ng bng
si thu  bp,  bn dai phá hu gia các lp cao và có tính
trong sun t.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận án

ng nghiên cu:
 Nha epoxy DER331 bin tính bng cao su t nhiên lng epoxy hoá (ENR),
du lanh epoxy hoá (ELO), thiokol và adduct tng h thiokol và
nha epoxy DER331.
 Vt li nha epoxy b sung cht bing bng
si thu tinh.
Phm vi nghiên cu:
 Nghiên cu ng cng ENR, ELO, thiokol và adduct tng hp
 thiokol và nha epoxy DER331 n các tính chc và tính cht
nhit ca nha epoxy DER331.
 Nghiên cu ng cng ENR, ELO, thiokol và adduct tng hp
 thiokol và nha epoxy DER331 n các tính chc và tính cht
n t ca vt liu compozit ng bng si thu tinh.

Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án

Vt liu polyme compozit nn nhng bng si thy tinh là loi
vt liu tiên tic ng dng rng rãi trong nhi to thit b
công nghip hóa cht, ch bin thc phm, vt li  n, bc lót ch 
a epoxy 
rn bng các chn amin mch thng, do vc ch to
các sn phm compozit cn  b ci thi bn va
 bn dai phá hng s dn tính nha epoxy bng
cao su lng hoc các cht dai hóa khác.

3
Lun án s dng ENR, ELO, thiokol và adduct gia thiokol và nha epoxy
DER331  bin tính nha epoxy nh bng thi nghiên
cu ng ca chúng ti tính chn t ca vt ling bng
si thy tinh ng dng trong h thc và
thc tin. i ca lun án bao gm:
 ng hc adduct t thiokol và nha epoxy DER331 vi t l mol nhóm
chc mecaptan/epoxy (TH/EP) khác nhau v s dng
làm ch hp nha epoxy.
  ch t c vt li     nha nn epoxy DER331 gia
ng bng si thy tinh bin tính vi các chENR, ELO,
 thiokol và nha epoxy DER331  bp
cao và ci thi bn dai phá hy. Loi vt liu này có tính cht trong sut
n t và thích hp khi ng dng cho h thi lái.




4

1. TỔNG QUAN

1.1. Nhựa nền epoxy

1.1.1. Giới thiệu chung

Nha epoxy là loi nha nhit rn ph bin trên th ng hin nay, chúng
i s hin din ca nhóm epoxy trong mi phân t. Nhóm
epoxy hay còn gi là vòng oxiran có cu trúc gm ba cnh (Hình 1.1), chúng có th
nm gia mch i phân t ng chúng nm  u mch. Nhóm
epoxy có kh  phn ng vi nhiu cht c bit là vi s có
mt ca proton H
+
.
C C
O

Hình 1.1: Cấu tạo nhóm epoxy

, N. Prileschajew phát hin ra rng olefin có th phn ng vi axit
peroxybenzoic to thành hp cht cha nhóm epoxy [58]. , Schlack công
b loi vt liu polyme  các amin vi các hp cht epoxide c [48].
Trong quá trình tìm kim các vt liu nha khoa, Castan công b quá trình hình thành
diglycidyl ete bisphenol A (DGEBA). Mt loi vt li     i
ng phân t lc phát minh bi Greenlee [58]. , các loi nha
c cung cp  di và c s dng ch yu làm màng ph.
Theo báo cáo ca MarketsandsMarkets công b 08/2014, th ng nha epoxy toàn
cu t giá tr khong 6 t và d kit 9,2 t USD vào 
[53].

1.1.2. Các đặc trưng của nhựa epoxy

Nha epoxy dng diglycidy     i các thông s  nht,
ng nhóm hydroxyl, khng phân t trung
bình và phân b khng, mc  bin dng nhit ca nhn và nhit
 nóng chy (vi nha epoxy dng rn) [55]. Ngoài ra màu sc, t trà
nhng thông s quan tra nha epoxy.

5
a. Độ nhớt

 nht ca nha epoxy lnh bng nht k Brookfield  25
0
C.
Nha epoxy dng lng nhn hình có khng phân t trung bình khong 370,
 nht  25
0
C là 11,000-15,000 mPa.s.

b. Đương lượng epoxy

ng nhóm epoxy ca nha epoxy lng có th 
khng nha cha mng epoxy. Vi nha diglycidyl ete tinh khit
cha 2 nhóm epoxy  cui mchng epoxy là na khi ng phân t.
ng nhóm epoxy có th y ngân vi
dung dch HCl/dioxan [108].

c. Đương lượng hydroxyl

ng hydroxyl là khng nha cha mng khng

nhóm hydroxyl. ng hydroxyl nh bng phn ng
gia nha epoxy vi axetyl clorua. Khi khng phân t ca nh
s ng nhóm epoxy ging nhóm


d. Khối lượng phân tử

Khng phân t và phân b khng phân t có th nh bng
.

1.1.3. Đóng rắn nhựa epoxy

Vic la chn chn ph thuc vào u kin và
tính cht ca sn phm cc.
Có hai dng chc s dng ph bin là : Chn kt hp và
chn trùng hp [6].

a. Chất đóng rắn trùng hợp

 cha c ng tn công vào các v
trí có m electron thp. Các amin bc s dng cho phn n

6
nha epoxy, trong quá trình phn ng tng cc. Ion này m vòng mt
nhóm epoxy mi to thành mt ion khác.

R
3
N:
CH

2
CH
O
R
3
N
CH
2
CH
O
R
3
N
CH
2
CH
O
CH
2
CH
O
R
3
N
CH
2
CH
O
CH
2

CH
O
Hình 1.2: Sơ đồ phản ứng của nhựa epoxy với bazơ Lewis

i vi nha diglycidyl ete phn ng này din ra tu mch phân t.
 phn ng vi nhóm hydroxyl. Nhóm hydroxyl có mt 
nha DGEBA có khng phân t cao hoc c to thành sau phn ng
m vòng nha epoxy.

Các axit Lewis 
3
do s thiu hng tn
công vào các v trí có m electron cao. BF
3
phn ng vi nha epoxy làm phn
ng gel hoá din ra trong vài phút. Phi hp gia BF
3
vi amin s  phn
ng.

b. Chất đóng rắn kết hợp

Các amin bc mt và bc hai c s dng rng rãi làm chn cho
nha epoxy.