Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nữa

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn sự quan
tâm giúp đỡ quý báu từ các thầy cô, các cán bộ trong suốt quá trình nghiên cứu,
học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Trung tâm nghiên cứu vật liệu
Polyme – Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn
sâu sắc tới PGS. TS. Phan thị Minh Ngọc vì sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm và
chu đáo, em xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Minh Đức và ThS Đoàn Yến Oanh vì
những sự giúp đỡ quý báu của thầy cô để em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt
nghiệp này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị trong Trung
tâm nghiên cứu Vật liệu Polyme, cùng toàn thể các bạn trong lớp Polyme – K49
trường Đại học Bách khoa Hà nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Hà nội, ngày 7 tháng 6 năm 2009
Sinh viên
Lê Cao Chiến
SVTH: Lê Cao Chiê
́
n – Polyme K49 1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
Sự ra đời của vật liệu Compozit là một cuộc cách mạng về vật liệu nhằm
thay thế cho vật liệu truyền thống trong công nghiệp và đời sống, với những ưu
điểm nhẹ - chắc - bền – không gỉ - chịu hóa chất - chịu thời tiết ….Vì vậy, từ
đầu những năm 60 của thế kỷ 20, cùng với sự phát triển của công nghệ polyme,
vật liệu compozit đã không ngừng được phát triển cho đến ngày nay và được
ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực công nghiệp và đời sống như: vật liệu gia
đình, tranh trí nội thất, ngoại thất, tượng đài, cầu trượt, bể bơi, nhà cửa, tấm lợp,
vách ngăn, ống dẫn, bồn chứa, vỏ ô tô, tầu thủy, xe lửa, máy bay, cấu kiện điện

tử, cấu kiện cho ngành hàng không vũ trụ, …Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ
đó, vật liệu compozit hàng năm thải ra môi trường sống của chúng ta một lượng
lớn rác thải khó phân hủy. Polyme tự hủy sinh học là vật liệu lý tưởng thay thế
các polyme truyển thống, mà quá trình phân hủy nó do vi khuẩn đảm nhiệm,
không đòi hỏi năng lượng, không tạo ra các chất độc hại cho môi trường, góp
phần giải quyết nhu cầu sử dụng của con người, không để lại tác hại cho môi
trường.
Polyme phân hủy sinh học gia cường bằng sợi thực vật không những giúp
vật liệu PC giữ được những tính chất tốt khi sử dụng, mà còn có khả năng phân
hủy sinh học khi ngừng sử dụng. Những năm gần đây, việc nghiên cứu chế tạo
loại vật liệu này đang được quan tâm và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
SVTH: Lê Cao Chiê
́
n – Polyme K49 2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
khác nhau. Việt nam có trữ lượng các loại thực vật có khả năng lấy sợi lớn, đặc
biệt là các cây họ tre nứa với nguồn nguyên liệu phong phú và có khả năng tái
sinh nhanh. Đây là một lợi thế để phát triển loại vật liệu này.
Trên cơ sở đó hình thành đề tài: “Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu
polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nứa”.
PHẦN 1: TỔNG QUAN
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU POLYME VÀ COMPOZIT
I.1. Khái niệm, phân loại vật liệu polyme compozit
a. Khái niệm
Compozit là tên gọi chung của các vật liệu được tạo nên bởi sự pha trộn các
thành phần riêng lẻ trước khi sử dụng và chế tạo cụ thể. Những thành phần riêng
lẻ này nếu chỉ mình nó thì đặc tính và công dụng hoàn toàn khác. Nhưng khi
chúng kết hợp với nhau trong một quy trình hợp lý thì sẽ tạo nên một loại vật
liệu có đặc tính sức bền cơ lý cao hơn hẳn. Đó chính là vật liệu compozit. Nói
cách khác compozit là loại vật liệu đa thành phần. [1]

Theo Enikolopyan, vật liệu compozit bao gồm hai hay nhiều pha thường
khác nhau về bản chất, không hòa tan lẫn nhau. Trong đó pha liên tục còn gọi là
pha nền (matrix). Pha thứ hai là pha gia cường được phân bố gián đoạn được
bao bọc bởi nền [2].
b. phân loại
Thông thường vật liệu PC được phân loại theo 2 cách dựa trên đặc điểm
của 2 pha [2].
 Theo pha nền polyme:
SVTH: Lê Cao Chiê
́
n – Polyme K49 3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
• Vật liệu PC nền nhựa nhiệt rắn
• Vật liệu PC nền nhựa nhiệt dẻo
 Theo pha gia cường:
• Chất gia cường dạng phân tán (bột).
• Chất gia cường dạng sợi ngắn hay vẩy.
• Chất gia cường dạng sợi liên tục (sợi cacbon, sợi thủy tinh…).
• Độn không khí.
• Polyme blend.
I.2. Thành phần vật liệu PC
a. Chất gia cường [3]
Chất gia cường dạng sợi: thường được sử dụng dưới dạng liên tục (sợi dài,
vải) hay gián đoạn (sợi ngắn, vụn)
Vật liệu PC gia cường bằng sợi có vai trò quan trọng và có nhiều ứng dụng
trong công nghiệp hiện nay.
Phụ gia dạng bột thường được sử dụng để cải thiện một số tính chất của vật
liệu như tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm độ co
ngót. Trong nhiều trường hợp phụ gia dạng hạt được sử dụng với mục đích làm
giảm giá thành sản phẩm mà vẫn không làm thay đổi tính chất cơ học của vật

liệu.
b. Nền polyme [4]
Đây là một trong những cấu tử chính của vật liệu PC. Polyme là pha liên
tục đóng vai trò chất kết dính làm nhiệm vụ liên kết các vật liệu gia cường,
SVTH: Lê Cao Chiê
́
n – Polyme K49 4
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
chuyển ứng suất lên chúng. Nền polyme sử dụng cho vật liệu compozit có thể là
nhựa nhiệt rắn hay nhiệt dẻo.
- Nhựa nhiệt dẻo: là loại polyme có khả năng chảy mềm khi tăng nhiệt độ
lên và đóng rắn lại khi làm nguội. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh nhiều
lần. Một số nhựa nhiệt dẻo: polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren
(PS), polyvinyl clorua (PVC), polymetyl meta acrylat (PMMA), polyetylen
terephtalat (PET)…
- Nhựa nhiệt rắn: Vật liệu PC nền nhựa nhiệt rắn: là loại polyme khi bị tác
động của nhiệt hoặc các phương pháp xử lý hóa học khác sẽ trở nên cứng rắn
hay nói một cách khác dưới tác động của nhiệt, chất đóng rắn và áp suất nhựa
này xảy ra phản ứng hóa học chuyển từ cấu trúc mạch dài sang cấu trúc không
gian ba chiều. Nhựa nhiệt rắn sau khi đóng rắn không còn khả năng chuyển
sang trạng thái chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt nữa. Do đó nó không có khả
năng tái sinh. Một số nhựa nhiệt rắn: nhựa phenolic, nhựa ure, nhựa melamin,
nhựa alkyt, nhựa epoxy, nhựa polyuretan…
c. Phụ gia [3]
Phụ gia sử dụng trong công nghiệp sản xuất các vật liệu compozit là các
chất chống cháy, chống dính, chất liên kết, chất chống lão hóa…
II. SỢI GIA CƯỜNG
II.1. Phân loại sợi
Theo thống kê có khoảng 1000 loài thực vật có khả năng sử dụng để sản
xuất sợi thực vật. Tuy nhiên chỉ có một số ít trong đó được sử dụng để lấy sợi

như tre, nứa, bông, đay, dứa, lau, gai, đay… Phụ thuộc nguồn gốc người ta có
thể phân loại sợi thực vật thành các loại sau: [2]
SVTH: Lê Cao Chiê
́
n – Polyme K49 5