Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu compsite và polymer trong công nghệ ép phun

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ QUỐC VIỆT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA
ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE
VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN
S

K

C

0

0

3

9

5

9

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 3 9 0 6

Tp. Hồ Chí Minh, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ QUỐC VIỆT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU
COMPOSITE VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

Tp. Hồ Chí Minh , tháng 4 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ QUỐC VIỆT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU

COMPOSITE VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204
Hướng dẫn khoa học:
PGS .TS Lê Hiếu Giang

Tp. Hồ Chí Minh , tháng 4 năm 2013


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ và tên: Lê Quốc Việt

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 26 - 04 - 1984

Nơi sinh: Long An

Quê quán: Đức Huệ – Long An

Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: Ấp Chánh – xã Bình Hòa Bắc – huyện Đức Huệ –Tỉnh Long An
Điện thoại: 0986029772
Email:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính qui

Thời gian đào tạo từ 9/2004 đến 9/ 2009

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư phạm Kỹ Thuật Thành Phố
Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí chế tạo máy
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế, chế tạo máy rửa trứng vịt
tự động.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Bảo vệ đồ án tốt nghiệp
tại khoa cơ khí trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng
8/2009.
Người hướng dẫn: Dương Bình Nam
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Thời gian
2009

2013

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Trường Trung Cấp Nghề Đức Hòa
– Long An

Giáo Viên

Trường Trung Cấp Nghề Đức Hòa

Giáo viên

– Long An

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201…
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, tôi được sự hướng dẫn tận tình
của cán bộ hướng dẫn luận văn, thầy PGS.TS. Lê Hiếu Giang cảm ơn thầy đã tận
tình giúp đỡ, truyền thụ những kiến thức quý báu giúp em vượt qua được những khó
khăn để hoàn thành đề tài.
Xin cảm ơn quý thầy cô giảng dạy lớp cao học đã truyền thụ những kiến thức
quí báu, bổ ích để phục vụ cho công tác sau này và trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Ths. Nguyễn Văn Sơn, Ths. Trần
Minh Thế Uyên, Ths. Quách văn Thiêm cùng tất cả các thầy tại khoa cơ khí Trường
đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện
đề tài.
Xin cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trường Trung cấp nghề
Đức Hòa-Long An đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này
Xin cảm ơn Cha mẹ, các anh chị em đã động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh

thần vượt qua những khó khăn để hoàn thành luận văn.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013
Ngƣời thực hiện luận văn

Lê Quốc Việt

iii


TÓM TẮT
Khoa học ngày càng phát triển để phục vụ ngày càng tốt hơn cuộc sống con
người. Trong lĩnh vực khoa học vật liệu cũng vậy. Hiện nay, vật liệu phi kim loại
phát triển rất mạnh mẽ nhằm mục đích phục vụ cho nhu cầu của con người. Trong
đó, không kể đến vật liệu composite và polymer ra đời nhằm để thay thế vật liệu
kim loại đang dần bị cạn kiệt trong thiên nhiên, mà tính chất và khả năng ứng dụng
của nó không thua kém vì so với kim loại. Vì vậy, luận văn « Nghiên cứu ảnh hưởng
của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu compsite và polymer
trong công nghệ ép phun » đã được chọn làm đề tài nghiên cứu nhằm giải quyết các
vấn đề sau:
 Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO – 527 về phương pháp xác định sức bền kéo cho
vật liệu polymer.
 Tìm hiểu tổng quan về công nghệ chế tạo vật liệu composite.
 Tìm hiểu tổng quan về công nghệ ép phun.
 Tìm hiểu tổng quan về vật liệu polymer.
 Nghiên cứu sử dụng các chất phụ gia để tăng độ bền cho vật liệu trong công
nghệ ép phun.
 Thiết kế, phân tích và chế tạo bộ khuôn ép mẫu thử sức bền kéo theo tiêu
chuẩn ISO – 527.
 Ép thử mẫu – thành lập các điều kiện, tiến hành thí nghiệm và dùng

các phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm để đánh giá kết quả. Từ đó, tìm
ra mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất tốt nhất ở tỉ lệ phần trăm phụ gia cho
sức bền kéo lớn nhất.
Công trình là sự kết hợp và ứng dụng của nhiều lĩnh vực khác nhau, kết quả đạt
được của công trình đã đánh giá được ảnh hưởng của các thành phần pha trộn tới
sức bền của vật liệu.

iv


ABSTRACT
Science is developing to better serve for human life. So is the field of material
science. At the present, non-metallic materials extremely strong develop in order to
serve the needs of human beings. In particular, regardless of polymer and composite
materials have been created to replace the metal material gradually exhausted in
nature, but the nature and its applicationn is not inferior to the metal . So the thesis «
Studying the effect of the technological parameters and additives to the durability of
polymer and compsite materials in injection molding technology» has been selected
as an issue of research to solve the following issues:
-

Research ISO - 527 for methods of determining tensile strength polymer
material.

-

Study an overview of the fabrication technology of composite materials.

-

Study an overview of injection molding technology.

-

Study an overview of polymer material.

-

Research the use of additives to increase the durability of the material in the
injection molding technology.

-

Design, analysis and create a fabrication of prototype molds tensile strength
according to ISO - 527.

-

Test Injection pattern - establishing conditions, and conducting experiments
and using the method of processing experimental data to evaluate the results.
From there, find out the best relationship between temperature and pressure
with percentage of additives for maximum tensile strength.

The process is a combination and application of many different fields, the results
gaining from it has evaluated the influence of mixing ingredients to the strength of
the material.

v

MỤC LỤC
Trang
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ................................................................................................................. i
Lời cam đoan ................................................................................................................... ii
Lời cảm ơn ..................................................................................................................... iii
Tóm tắt ........................................................................................................................... iv
Mục lục ........................................................................................................................... vi
Danh sách các hình......................................................................................................... ix
Danh sách các bảng ....................................................................................................... xii
Chƣơng 1 TỔNG QUAN .............................................................................................. 1
1.1

Tính cấp thiết của đề tài:.................................................................................... 1

1.2

Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tượng nghiên cứu: .............................. 3

1.2.1

Mục đích: .................................................................................................... 3

1.2.2

Đối tượng nghiên cứu: ................................................................................ 3

1.2.3

Khách thể nghiên cứu: ................................................................................ 3

1.3

Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài:........................................................... 3

1.3.1

Nhiệm vụ của đề tài: ................................................................................... 3

1.3.2

Giới hạn đề tài:............................................................................................ 4

1.4

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: ............................................................. 4

1.4.1

Ý nghĩa khoa học: ....................................................................................... 4

1.4.2

Ý nghĩa thực tiễn: ....................................................................................... 5

1.5

Phương pháp nghiên cứu: .................................................................................. 5

Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................. 6
2.1. Vật liệu composite và công nghệ chế tạo: ......................................................... 6
2.1.1. Khái niệm: ................................................................................................... 6
2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển: ................................................................ 6
2.1.3. Đặc điểm – vai trò – tính chất: .................................................................... 7

vi


2.1.4. Ưu điểm của vật liệu composite: ................................................................ 8
2.1.5. Phân loại vật liệu composite: ...................................................................... 9
2.1.6. Công nghệ chế tạo vật liệu composite: ..................................................... 10
2.2. Thành phần của vật liệu composite: ................................................................ 17
2.2.1

Vật liệu cốt: ............................................................................................... 17

2.2.2

Các chất phụ gia:....................................................................................... 22

2.2.3

Vật liệu nền: .............................................................................................. 22

MDPE (Mium density polyetylen) ........................................................................ 29
UHMWPE (Ultra high molecular weigh polyetylen) ............................................ 29
2.3. Công nghệ ép phun: ......................................................................................... 40
2.4. Tiêu chuẩn ISO 527 (TCVN 4501 -4: 2009) ................................................... 41
2.4.1. Lĩnh vực và phạm vi ứng dụng: ................................................................ 41

2.4.2. Mẫu kéo thử theo tiêu chuẩn ISO 527: ..................................................... 42
Chƣơng 3 PHÂN TÍCH VẬT LIỆU PHUN VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
MẪU THỬ ................................................................................................................... 43
3.1. Tổng quan về nhựa Polypropylen (nhựa PP): ................................................. 43
3.1.1. Giới thiệu: ................................................................................................. 43
3.1.2. Tính chất của nhựa Polypropylen: ............................................................ 44
3.1.3. Tồng hợp nhựa polypropylen: .................................................................. 46
3.1.4. Gia công nhựa polypropylen: ................................................................... 46
3.1.5. Ứng dụng của nhựa polypropylen: ........................................................... 48
3.1.6. Ưu và nhược điểm của nhựa PP: .............................................................. 48
3.2. Phân tích thông số kỹ thuật của mẫu thử: ........................................................ 49
3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình ép phun: ............................ 49
3.2.2. Tính toán, thiết kế mẫu thử: ...................................................................... 52
3.3. Phân tích các thông số trong quá trình ép phun mẫu: ...................................... 53
3.3.1. Mục tiêu: ................................................................................................... 53
3.3.2. Phân tích thời gian điền đầy sản phẩm: .................................................... 53
3.3.3. Phân tích ứng suất khi phun:..................................................................... 54

vii


3.3.4. Phân tích lực kẹp: ..................................................................................... 55
3.3.5. Phân tích vị trí của điểm phun tốt nhất: .................................................... 55
3.3.6. Phân tích sự phân bố và phát triển dòng nhựa trong khuôn: .................... 56
3.3.7. Phân tích cong vênh, co rút: ..................................................................... 57
3.3.8. Phân tích ứng suất dư:............................................................................... 58
3.3.9. Phân tích đường hàn: ................................................................................ 59
3.3.10. Bảng tổng hợp phân tích: .......................................................................... 60
Chƣơng 4 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM ................................................ 61
4.1.

Cấu tạo của vật liệu nghiên cứu: ............................................................... 61

4.2.

Máy móc trang thiết bị phục vụ cho quá trình nghiên cứu: ...................... 62

Chƣơng 5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM, XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ
KẾT QUẢ .................................................................................................................... 69
5.1. Xác định số lượng thí nghiệm: ......................................................................... 69
5.2. Tiến hành thí nghiệm: ...................................................................................... 71
5.1.1. Dụng cụ thí nghiệm: ................................................................................. 71
5.1.2. Cách pha trộn, lựa chọn, mã hóa thí nghiệm: .......................................... 73
5.1.3. Các thao tác để tiến hành thí nghiệm: ....................................................... 73
5.3. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu: ................................................................ 73
Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................... 114
6.1.

Kết luận. .................................................................................................. 114

6.2.

Khuyến nghị. ........................................................................................... 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 116

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Phân loại composite theo hình dạng cốt liệu

9

Hình 2.2: Hình dạng của các loại vật liệu composite

10

Hình 2.3: Công nghệ bằng tay

11

Hình 2.4: Công nghệ đúc chuyển resin – RTM

13

Hình 2.5:Công nghệ phun bắn

15

Hình 2.6: Ảnh hạt nhựa PE

28

Hình 2.2: Các dạng mạch PE

29

Hình 2.7: Ảnh hạt nhựa PP

33

Hình 2.8: Ảnh hạt nhựa PVC

35

Hình 2.9: Kích thước của mẫu bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527.

42

Hình 3.1: Cấu trúc hóa học của Polypropylen

43

Hình 3.2: Phản ứng trùng hợp polypropylen bằng xúc tác

46

Hình 3.3: Các sản phẩm được làm từ polypropylen

48

Hình 3.4: Cấu tạo cơ bản của máy ép phun

50

Hình 3.5: Mẫu thiết kế đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ISO 527.

52

Hình 3.6: kết quả phân tích thời gian điền đầy sản phẩm

54

Hình 3.7: Kết quả phân tích tìm được vị trí điểm phun tốt nhất

56

Hình 3.8: Sự phát triển của dòng nhựa trong khuôn

56

Hình 3.9: Kết quả phân tích cong vênh, co rút

57

Hình 3.10: Phân bố ứng suất dư trước khi thiết kế hệ thống làm mát.

58

Hình 3.11: Phân bố ứng suất dư sau khi thiết kế hệ thống giải nhiệt

58

Hình 3.12: Kết quả phân tích dự đoán đường hàn.

60

Hình 4.1: Máy ép – phun và khuôn ép mẫu thử

63

Hình 4.2: Giai đoạn kẹp

64

Hình 4.3: Giai đoạn phun

64

Hình 4.4: Giai đoạn làm nguội

65

Hình 4.5: Giai đoạn đẩy

65

Hình 4.6:Thước kẹp

67

ix


Hình 4.7: Cân CP-324S và cân TE 612

68

Hình 5.1: Máy đo độ bền kéo

72

Hình 5.3: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

76

Hình 5.4: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A
tới ứng suất kéo

77

Hình 5.5: biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

78

Hình 5.6: Vật mẫu bị kéo đứt

78

Hình 5.7: Hình chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

78

Hình 5.8: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

81

Hình 5.9: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A
tới ứng suất kéo

82

Hình 5.10: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

83

Hình 5.11: Vật mẫu bị kéo đứt

83

Hỉnh 5.12: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

83

Hình 5.13: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

86

Hình 5.14: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ứng suất kéo

87

Hình 5.15: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

88

Hình 5.16: Vật mẫu bị kéo đứt

88

Hình 5.17: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu.

88

Hình 5.18: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

91

Hình 5.19: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ứng suất kéo

92

Hình 5.20: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

93

Hình 5.21: Vật mẫu bị kéo đứt

93

Hỉnh 5.22: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

93

Hình 5.23: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

96

Hình 5.24: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ứng suất kéo

97

Hình 5.25: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

98

Hình 5.26: Vật mẫu bị kéo đứt

98

Hình 5.27: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

98

x


Hình 5.28: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

101

Hình 5.29: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia

Na10MB3A tới ứng suất kéo

102

Hình 5.30: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

103

Hình 5.31: Vật mẫu bị kéo đứt

103

Hình 5.32: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu.

103

Hình 5.33: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A

106

Hình 5.34: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ứng suất kéo.

107

Hình 5.35: biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài

108

Hình 6.36: Vật mẫu bị kéo đứt

108

Hỉnh 5.37: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu

108

Hình 5.38: Biểu đồ tổng hợp ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A của ba thí nghiệm trung
tâm. (e,f,g)

109

Hình 5.39: So sánh các biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ phụ gia Na10MB3A ở từng nhiệt độ
và áp suất khác nhau.

110

Hình 5.40: Cơ chế phá hủy trên bề mặt gãy đứt của mẫu PP có trộn phụ gia:

111

Hình 5.41: Cơ chế tăng bền vật liệu polymer.

112

Hình 5.42: Quá trình bóc tách các lớp polymer

113

xi

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Phân loại PE

29

Bảng 2.2: Tính chất của PP có trọng lượng phân tử 80000 – 150000

34

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của polypropylen

47

Bảng 3.2: Tổng hợp kết quả phân tích

60

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật nhựa RP348N

61

Bảng 4.2: Tính chất của chất trợ tương hợp

62

Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của máy ép phun SW-120B

66

Bảng 5.1: Xác lập các yếu tố đầu vào và xác định các mức

70

Bảng 5.2: Chuyển hệ trục tọa độ

70

Bảng 5.3: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

74

Bảng 5.4: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

79

Bảng 5.5: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

84

Bảng 5.6: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

89

Bảng 5.7: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

94

Bảng 5.8: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

99

Bảng 5.9: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A

104

xii


Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1 Tính cấp thiết của đề tài:
Những sản phẩm rẻ hơn, quan trọng hơn nữa là không ảnh hưởng đến sức
khỏe của con người. Vật liệu bền cao hơn. Tuy nhiên, trước những ưu điểm của
vật liệu và công nghệ chế tạo vật liệu nhựa truyền thống được pha trộn với
phụ gia ở những tỉ lệ nhất định để đạt được độ composite mang lại thì việc áp
dụng những thành tựu của công nghệ này để cải thiện tính bền, nâng cao chất
lượng và giảm giá thành cho các sản phẩm nhựa là hết sức cần thiết. Bên cạnh đó,
ngoài việc áp dụng tỉ lệ thành phần phụ gia hoặc gia cường của các nghiên cứu
trước để phát huy tối đa hiệu quả của các thành phần này là một xu hướng rất cần
thiết trong lĩnh vực kỹ thuật. Để cho sản phẩm được tốt hơn nữa, bền hơn và nâng
cao được tuổi thọ của sản phẩm thì trong quá trình ép phun phải nghiên cứu việc
ảnh hưởng của các thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất) và phụ gia để tăng bền
cho vật liệu là rất cần thiết. Ví nó quyết định đến tính chất, độ bền của sản phẩm và
cả về mặt thẩm mỹ. Để có thể đánh giá tổng quát ảnh hưởng của các thông số công
nghệ cần tiến hành pha trộn thành phần gia cường theo những tỉ lệ tốt nhất của các
nghiên cứu trước. Đề tài tiến hành triển khai nghiên cứu và chế tạo bộ khuôn ép
mẫu thử sức bền kép của vật liệu nhựa trong công nghệ ép phun, điểm đặc biệt là
bộ khuôn có thể được sử dụng để ép phun trực tiếp các vật liệu đã được

pha trộn thành phần gia cường hoặc phụ gia, từ đó đánh giá những yếu tố ảnh
hưởng của các yếu tố trên đến quá trình ép mẫu kéo – sản phẩm trực tiếp của đề
tài được sử dụng trong các thí nghiệm để đo kiểm và đánh giá chất lượng của vật
liệu sau khi chế tạo.

Trang 1


1.2. Các công trình nghiên cứu đã đƣợc công bố:
Các công trình nghiên cứu trong nước:
 Nghiên cứu tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép
phun – Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM.
 Nghiên cứu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyetylene tỉ trọng cao gia
cường bằng sợi day – ĐH. Bách khoa.
 Nghiên cứu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyvinyl Clorua với độn mùn
cưa, trấu – ĐH Bách Khoa.
 Nghiên cứu chế tạo vật liệu Composite trên cơ sở nhựa Polyester không no
gia cường Nanoclay và sợi thuỷ tinh – Đại học Bách khoa.
Các công trình nghiên cứu ngoài nước:
 Comparison of several closure approximations for evaluating the
thermoelastic properties of an injection term molded short-fiber composite Composites Science and Technology, Volume 67, Issues 7-8, June 2007,
Pages 1601-1610.
 An experimental study of fibre orientation in injectionnext term moulded
short glass fibre-reinforced polypropylene/polyarylamide composites –
Composites,Volume 25, Issue 2, February 1994, Pages 147-153.
 Studies on the combined effect of injection temperature and fiber content on
the properties of polypropylene-glass fiber composites- Composites Science
and Technology, Volume 65, Issue 6, May 2005, Pages 873-881.
 Influence of injectionnext term parameters and mold materials on mechanical
properties of ABS in plastic injection molding - International

Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 37, Issue 9, November
2010, Pages 1359-1365.
Kết luận: Chưa có công trình nào nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số
công nghệ và tỉ lệ các thành phần chất phụ gia trực tiếp vào quá trình ép phun
để tăng sức bền cho vật liệu sử dụng trong công nghệ ép phun. Đề tài nghiên cứu
và chế tạo bộ khuôn ép phun mẫu kéo theo tiêu chuẩn ISO-527, thực hiện kéo và
đo các thông số theo tiêu chuẩn, xử lý số liệu thực nghiệm và xây dựng đường
cong thực nghiệm. Bộ khuôn là công cụ để chế tạo cho các mẫu kiểm nghiệm
các tiêu chuẩn về sức bền cho các các vật liệu ép phun trực tiếp được trộn với
các chất phụ gia , từ đó nâng cao sức bền cho sản phẩm của công nghệ này.

Trang 2


1.3.

Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tƣợng nghiên cứu:
1.3.1 Mục đích:
-

Nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết vật liệu polymer, vật liệu composite
vào trong công nghệ ép phun.

-

Kiểm nghiệm sức bền kéo và khả năng tăng bền cho vật liệu polymer
trong nghệ ép phun.

-

Tìm hiểu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa.

-

Thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép mẫu theo tiêu chuẩn ISO – 527.

-

Lập quy trình tiến hành thí nghiệm, đo và xử lý kết quả thực nghiệm.

-

Xây dung mô hình toán để khắc phục ưu nhược điểm sau khi ép phun.

1.3.2

Đối tượng nghiên cứu:

-

Vật liệu polymer: lý thuyết và khả năng công nghệ, ứng dụng.

-

Vật liệu composite: lý thuyết và ứng dụng.

-

Công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa.

-

Công nghệ chế tạo bộ khuôn ép phun.

-

Quy trình tiến hành thí nghiệm và thu thập, xử lý số liệu.

1.3.3
-

Khách thể nghiên cứu:

Ảnh hưởng của thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất) tới quá trình ép
phun cho sản phẩm nhựa.

-

Ảnh hưởng của các phụ gia trong quá trình ép phun.

-

Ảnh hưởng của thành phần gia cường tới sức bền kéo của mẫu thử.

-

Ảnh hưởng của các thông số của quá trình ép phun.

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài:
1.4.1

Nhiệm vụ của đề tài:

-

Nghiên cứu về công nghệ chế tạo và ứng dụng của vật liệu polymer.

-

Nghiên cứu về công nghệ chế tạo và ứng dụng của vật liệu composite.

Trang 3


-

Nghiên cứu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa.

-

Nghiên cứu công nghệ chế tạo khuôn cho sản phẩm nhựa.

-

Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO – 527.

-

Thiết kế mẫu, phân tích các yếu tố trong quá trình ép mẫu.

-

Thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép mẫu thí nghiệm.

-

Sử dụng loại phụ gia thông dụng nhất thường sử dụng trong công nghệ
ép phun.

-

Tiến hành thí nghiệm và đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ
tới quá trình ép phun.

1.4.2

Giới hạn đề tài:

Do còn nhiều hạn chế về mặt thời gian, kinh phí thực hiện cũng như trang thiết
bị thí nghiệm nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
-

Nghiên cứu về lý thuyết và công nghệ chế tạo vật liệu composite.

-

Mẫu thử được chế tạo bằng phương pháp ép phun trực tiếp trên máy ép
phun.

-

Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu Polypropylen.

-

Vật liệu mẫu để tiến hành thí nghiệm là Polypropylen.

-

Tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu trên phần mềm
Statgraphic.

-

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số công nghệ và tỉ lệ thành
phần phụ gia trong công nghệ ép phun.

-

Xây dựng mô hình toán.

1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn:
1.5.1
-

Ý nghĩa khoa học:

Sản phẩm của đề tài sẽ được dùng để phục vụ công tác nghiên cứu về độ
bền, ảnh hưởng của thông số công nghệ và ảnh hưởng đến tính chất cơ lý
composite cốt nhựa nền sợi thủy tinh của vật liệu trong công nghệ ép

phun.

Trang 4


-

Các thí nghiệm để phận tích, đánh giá sử ảnh hưởng của các thông số
công nghệ ( nhiệt độ, áp suất) sẽ kiểm nghiệm và xây dựng biểu đồ thực
nghiệm thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất nào là tốt nhất, cho
sản phẩm tốt hơn, bền hơn.

1.5.2
-

Ý nghĩa thực tiễn:

Sản phẩm trực tiếp của đề tài là bộ khuôn ép được sử dụng để chế tạo các
mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO – 527 về kiểm nghiệm sức bền kéo của vật
liệu trong công nghệ ép phun.

-

Các kết quả của các công trình nghiên cứu trên sẽ được áp dụng vào thực
tiễn nghiên cứu khoa học, là nền tảng cho sự ứng hiệu quả cả về mặt kỹ
thuật và kinh tế cho công nghệ ép phun.

1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu:
Đề tài được thực hiện bằng các phương pháp như sau:
-

Thu thập tài liệu và xử lý thông tin: tập hợp và nghiên cứu các thông tin
liên quan đến đề tài.

-

Tính toán, thiết kế và phân tích các số liệu trên phần mềm hỗ trợ:
Pro/ENGINEER, Plastic Moldflow Insign, Statgraphic.

-

Thiết kế và chế tạo các thiết bị phục vụ cho đề tài.

-

Phân tích và xử lý các lỗi phát sinh trong quá trình chế tạo.

.

Trang 5


Chƣơng 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Vật liệu composite và công nghệ chế tạo:

2.1.1. Khái niệm:

Vật liệu composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật
liệu khác nhau, nhằm mục đích tạo ra vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn hẳn
những vật liệu thành phần ban đầu.
Từ composite xuất phát từ góc tiếng Anh compos (tiếng Pháp composé)
nghĩa là hợp chất nhiều thành phần, hiện nay người ta gọi vật liệu này bằng nhiều
tên khác nhau như: vật liệu kết hợp, vật liệu tổ hợp, vật liệu com-pao… Tuy nhiên
tên gọi thông dụng nhất là vật liệu composite.
2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển:
Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5.000
năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu composite vào cuộc
sống (ví dụ: Sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự giãn nỡ trong quá trình
nung đồ gốm).
Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000 năm
trước Công nguyên, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum
về sau này các thuyền đan bằng tre trát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường
đan tre trát bùn với rơm, rạ là những sản phẩm Composite được áp dụng rộng rãi
trong đời sống xã hội.
Sự phát triển của vật liệu composite đã được khẳng định và mang tính đột
biến vào những năm 1930 khi mà stayer và Thomat đã nghiên cứu, ứng dụng thành
công sợi thuỷ tinh; Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste không no và giải

Trang 6