Nghiên cứu, chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh, ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo

Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 126 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Hình 3.94: Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền va đập của mẫu hạt nhỏ theo các thời
gian lưu hỗn hợp phối liệu khác nhau
Hình 3.95: Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền va đập của mẫu hạt to theo các thời
gian lưu hỗn hợp phối liệu khác nhau
Từ các hình .92 đến 3.95 nhận thấy, nếu độ ẩm môi trường càng cao thì độ bền uốn
và độ bền va đập của mẫu càng bị suy giảm nhiều. Bên cạnh đó, khi thời gian lưu hỗn
hợp phối liệu càng dài thì các tính chất cơ lý của vật liệu PC càng bị suy giảm do hỗn hợp
nhựa nền xảy ra quá trình gel hóa một phần trong quá trình lưu hỗn hợp phối liệu làm
giảm khả năng đóng rắn và giảm liên kết ngang của nhựa nền. Trong khoảng 30÷45 phút
đầu, các tính chất cơ lý của vật liệu ít bị suy giảm ngay cả ở điều kiện độ ẩm môi trường
cao. Tuy nhiên, khi thời gian lưu hỗn hợp phối liệu kéo dài từ 60 phút trở lên, sự suy
giảm độ bền uốn và độ bền va đập lớn.
Như vậy, do chất đóng rắn MHHPA trong hệ nhựa nền nhạy cảm với độ ẩm của môi
trường, vì vậy trong quá trình sản xuất cần phải bảo quản hóa chất MHHPA ở nơi khô
ráo thoáng mát, độ ẩm môi trường thấp. Đối với hỗn hợp phối liệu đã trộn, nên được sử
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9


0 15 30 45 60 90 120
8,35 8,28 8,12 7,85

7,52 7,2 6,86
8,01 7,68
7,24 6,83
6,41
6,32
Tờaƣỗợốệ,ú
50-55% 65-70% 85-90%
6,5 6,42 6,18 6,05 5,87
5,56
5,22
6,3
6,08 5,8
5,53
5,25 5,04
0
1
2
3
4
5
6
7
0 15 30 45 60 90 120
Đ
ộ


b
ề
n

v
a
đ
ậ
p
,
J
T ờ a ƣ hỗn hợp phối liệu, phút
50-55% 65-70% 85-90%
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 127 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
dụng trong khoảng thời gian 30 phút sau khi trộn để tránh ảnh hưởng của độ ẩm đến quá
trình đóng rắn của nhựa nền ELO.
3.3.2. Ảnh hưởng của chất chống tia tử ngoại đến khả năng chịu thời tiết của vật liệu
polyme compozit
3.3.2.1. Lựa chọn loại chất chống UV phù hợp
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến khả năng
chịu thời tiết của mẫu vật liệu PC trên cơ sở hệ nhựa nền ELO MHHP NMI gia cường
bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh. Các chất chống tia UV được lựa chọn bao gồm 5
chất chống UV thích hợp nhất đối với hệ nhựa nền ELO đã khảo sát trong phần 3.2.2:
HnOB; MHOP; E11; E765 và BOTPS. T lệ phụ gia được lựa chọn để khảo sát độ bền
thời tiết lần lượt là: 0; 0,3; 0,7; 1,0; 1,5; 2,0 và 3% khối lượng tính theo khối lượng của
hỗn hợp nhựa nền ELO.
Để tìm ra loại chất chống tia UV và hàm lượng sử dụng thích hợp cho vật liệu PC từ


nhựa nền ELO gia cường bằng cốt liệu thạch anh/thủy tinh, đã tiến hành chuẩn bị mẫu
vật liệu PC trong phòng thí nghiệm với kích thước 300x300x20 (mm) với thành phần
nguyên vật liệu trình bày ở bảng 3.19.
Bảng 3.19: Thành phần nguyên vật liệu cho mẫu vật liệu PC

STT Nguyên vật liệu Đơ ị Khố ƣợng
1 Nhựa nền ELO/MHHPA/NMI g 640
2 Phụ gia UV % 0, † 5 (so với ELO)
3 Bột thạch anh < 0,045 mm g 1532,4
4 Thạch anh 0,1÷ 0,3 mm g 800,0
5 Thủy tinh 0,1÷ 0,3 mm g 718,5
6 Thạch anh 0,3- 0,6 mm g 1204
7 Thủy tinh 0,1÷ 0,3 mm g 1105
8 Bột màu trắng TiO2 g 10÷36
9 Bột màu khác g 3÷5
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của một số phụ gia chống tia tử ngoại ở một số t lệ
khác nhau đến sự biến đối màu sắc của bề mặt vật liệu PC theo công thức phối liệu đã
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 128 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
chuẩn bị ở trên ở bảng 3.20 và hình 3.96. Trong thí nghiệm này, cốt liệu hạt đã được biến
tính bề mặt bằng chất liên kết glycidoxy silan với nồng độ dung dịch 2% trong dung môi
etanol, thời gian biến tính 2 giờ.
Bảng 3.20: Sự biến đổi màu sắc (E) của bề mặt vật liệu PC sau 1000 giờ chiếu UV khi
sử dụng một số chất chống UV ở các tỷ lệ khác nhau
STT
Tên chất
chống UV
Sự suy giảm màu sắc E của vật liệu PC có t lệ


chất chống UV thay đổi
E
Trung
bình 0,3% 0,7% 1,0% 1,5% 2,0% 3,0%
1 HnOB 19,8 18,9 17,3 15,3 14,2 13,9 16,6

2 MHOP 12,3 10,6 8,6 6,3 5,3 5,2 8,1
3 E11 16,8 15,6 14,2 13,9 11,9 10,1 13,8
4 E765 16,9 15,7 14,9 13,1 11,6 10,2 13,7
5 BOTPS 10,9 9,6 7,3 5,8 5,5 4,6 7,3
Hình 3.96: Sự biến đổi màu sắc E (trung bình) của bề mặt vật liệu PC sau 1000 giờ
chiếu UV khi sử dụng các chất chống UV khác nhau
Từ bảng 3.20 và hình 3.96 nhận thấy: Trong các chất chống UV đã thử nghiệm, hai
chất chống UV MHOP và BOTPS có khả năng làm chậm lão hóa của vật liệu PC tốt nhất
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
HnOB MHOP E11 E765 BOTPS
16,6
8,1
13,8 13,7


7,3
S
ự
b
iế
n

đ
ổ
i
m
à
u
s
ắ
c
,
Δ
E
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 129 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
thể hiện ở sự biến đổi màu sắc E (trung bình) thấp nhất. Kết quả này đồng nhất với kết
quả khảo sát ở phần .2.2.
Nhằm nâng cao độ bền thời tiết cho vật liệu PC phải sử dụng kết hợp 2 loại chất
chống UV bao gồm chất cản quang (MHOP) và chất hấp thụ quang (BOTPS).
T lệ sử dụng kết hợp:
MHOP = 2.0 %KL so với hệ nhựa nền ELO
BOTPS = 3.0 %KL so với hệ nhựa nền ELO


3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống tia UV MHOP/BOTPS đến sự biến đổi
màu sắc của vật liệu PC
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của 2 loại chất chống UV MHOP và BOTP đến sự
biến đổi màu sắc của một số mẫu vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO gia cường bằng
cốt liệu silic đioxit khác nhau. Cốt liệu hạt được biến tính bằng hợp chất glycidoxy silan
với nồng độ dung dịch 2,0% trong dung môi etanol, thời gian biến tính 2 giờ. Hàm lượng
MHOP và BOTP sử dụng lần lượt là 2,0 và ,0% KL (mẫu có sử dụng hệ chất chống

UV này được ký hiệu là 5%UV). Một số mẫu vật liệu PC được lựa chọn có đặc tính trình
bày ở bảng 3.21.
Bảng 3.21: Công thức phối liệu của một số mẫu vật liệu PC
Mẫu
thử
Tỷ lệ các thành phần chính,
%KL
Màu sắc/ đặc tính
Nhựa
ELO
Cốt liệu hạt
< 0,045
mm
Cốt liệu
hạt lớn
Bột
màu
TiO2
M1 13,0 26,4 59,8 0,8
Màu trắng, KT hạt ≤ 0,4


mm
M2 9,6 23,6 66,05 0,75
Màu trắng, KT hạt ≤ 1,2
mm
M3 9,0 23,0 67,95 0,05
Dạng granit đỏ, KT hạt ≤
1,2 mm
M4 8,8 22,5 68,6 0,10

Dạng granit vàng, KT hạt ≤
1,2 mm
M5 8,8 23,4 67.77 0,03
Dạng granit đen, KT hạt ≤
1,2 mm
M6 8,8 22,8 68,2 0,2
Sử dụng gương kính, KT ≤
1,2 mm
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 130 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Sự biến đổi màu sắc của các mẫu vật liệu từ M đến M6 theo thời gian chiếu UV khác
nhau trình bày ở các bảng từ 3.22 đến 3.27 và các hình từ 3.97 đến 3.102.
Bảng 3.22: Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M1) theo thời gian chiếu UV
% UV 0h 100h 200h 300h 400h 500h 600h 700h 800h 900h 1000h
0 0 0,79 1,51 2,15 2,42 3,12 3,85 4,03 4,80 5,12 5,68
5 0 0,30 0,52 0,78 1,02 1,36 1,78 2,15 2,63 3,1 3,73
Hình 3.97: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M1) sau 1000 giờ chiếu UV khi có
và không sử dụng hệ chất chống UV
Bảng 3.23: Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M2) theo thời gian chiếu UV


% UV 0h 100h 200h 300h 400h 500h 600h 700h 800h 900h 1000h
0 0 1,02 1,53 1,91 2,49 2,91 3,45 4,36 4,68 5,27 5,73
5 0 0,53 0,77 1,16 1,48 1,79 2,08 2,89 3,07 3,21 3,57
Mẫu 0% chất chống UV Mẫu ban đầu Mẫu 5% chất chống UV
Mẫu ban đầu Mẫu 0% chất chống UV Mẫu 5% chất chống UV
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 131 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Hình 3.98: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC M2 sau 000 giờ chiếu UV khi có và
không

sử dụng hệ chất chống UV
Bảng 3.24: Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M3) theo thời gian chiếu UV
%UV 0h 100h 200h 300h 400h 500h 600h 700h 800h 900h 1000h
0 0 0,73 1,82 3,08 5,01 6,24 6,57 7,47 9,5 12,96 13,78
5 0 0,32 0,68 1,19 1,58 2,05 2,79 3,03 3,72 4,01 4,81
Hình 3.99: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M3) khi có và không sử dụng hệ chất
chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Bảng 3.25: Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M4) theo thời gian chiếu UV
%UV 0h 100h 200h 300h 400h 500h 600h 700h 800h 900h 1000h
0% 0 1,27 1,46 1,84 2,35 2,86 3,05 3,33 3,56 3,79 4,28
5% 0 0,56 0,63 0,69 0,93 1,23 1,45 1,56 1,73 1,98 2,18
Mẫu 0% chất chống UV Mẫu ban đầu Mẫu 5% chất chống UV
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 132 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Hình 3.100: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M4) khi có và không sử dụng hệ chất
chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Bảng 3.26 : Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M5) theo thời gian chiếu UV
% UV 0h 100h 200h 300h 400h 500h 600h 700h 800h 900h 1000h


0 0 0,17 0,96 2,34 3,69 5,73 6,36 7,05 8,68 9,79 10,78
5 0 0,15 0,57 1,05 1,61 2,36 3,13 3,53 3,62 3,72 3,98
Hình 3.101: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M5) khi có và không sử dụng hệ chất
chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Bảng 3.27: Sự biến đổi màu sắc của mẫu PC (M6) theo thời gian chiếu UV
% UV 0h 100h 200h 300h 400h 500h 600h 700h 800h 900h 1000h
0% 0 0,37 1,04 1,53 1,98 2,09 2,23 2,48 2,89 3,75 4,73
5% 0 0,23 0,45 0,72 1,15 1,34 1,76 1,96 2,05 2,48 2,96
Mẫu ban đầu
Mẫu 0% chất chống UV Mẫu ban đầu Mẫu 5% chất chống UV

Mẫu 0% chất chống UV Mẫu 5% chất chống UV
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 133 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Hình 3.102: Sự biến đổi màu của mẫu vật liệu PC (M6) khi có và không sử dụng hệ chất
chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Sự khác nhau về màu sắc của tất cả các mẫu sau 1000 giờ chiếu UV được trình bày ở
bảng 3.28 và hình 3.103.
Hình 3.103: Tổng hợp sự thay đổi màu sắc của các mẫu vật liệu polyme compozit sau
1000 giờ chiếu UV
Bảng 3.28: Tổng hợp sự biến đổi màu sắc của các mẫu vật liệu polyme compozit sau
1000 giờ chiếu UV
% UV M1 M2 M3 M4 M5 M6 TB
0 5,68 5,73 13,78 4,28 10,78 4,73 7,70
5 3,73 3,57 4,81 2,18 3,98 2,96 3,20
Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống UV trên mẫu vật liệu PC nhận thấy:
- Trong tất cả các mẫu vật liệu PC trên cơ sở nhựa ELO đều có xu hướng bị biến đổi
màu sắc ở cả mẫu có sử dụng hệ chất chống UV và mẫu không sử dụng hệ chất chống


UV thể hiện ở chỉ số ΔE tăng dần theo thời gian chiếu UV.
- Sự biến đổi màu sắc có xu hướng khác nhau ở các mẫu vật liệu PC, trong đó nhận
thấy một xu hướng rất điển hình là các mẫu tối màu (M3 và M5) trong công thức phối
0
2
4
6
8
10
12
14

M1 M2 M3 M4 M5 M6
5,68 5,73
13,78
4,28
10,78
4,73
3,73 3,57
4,81
2,18
3,98
2,96
C
ệc
à
,
Δ


E
0% chất chống UV
5% chất chống UV
Mẫu 0% chất chống UV Mẫu ban đầu Mẫu 5% chất chống UV
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 134 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
liệu hầu như không sử dụng bột màu trắng TiO2 bị bạc màu và sự suy giảm màu sắc diễn
ra nhanh nhất; mẫu M4 và M6 là các mẫu có tông màu vàng nhạt, trong công thức có sử
dụng bột màu trắng TiO2 ở hàm lượng trung bình có xu hướng biến đổi màu ở mức độ
thấp hơn so với mẫu M3 và mẫu M5. Riêng các mẫu màu trắng (M &M2) có xu hướng
chuyển sang màu vàng và sự biến đổi màu diễn ra chậm hơn so với các mẫu vật liệu PC
tối màu.

- Khi sử dụng kết hợp 2 loại chất chống UV MHOP và BOTP đã cải thiện đáng kể
khả năng chống UV của các mẫu vật liệu PC. Theo bảng thống kê cho thấy hầu hết các
mẫu không sử dụng hệ chất chống UV đều có tốc độ suy giảm chất lượng cao hơn 2 lần
so với các mẫu có sử dụng hệ chất chống UV.
Có thể giải thích một số hiệ ƣợng nê r ƣ a :
Dưới tác động của tia tử ngoại, phần lớn nhất là các cốt liệu gần như không bị tác
động do thành phần chính cấu thành là SiO2 (chiếm >99%) , đây là một hợp chất khá
trơ
và bền. Như vậy, còn lại sự thay đổi màu sắc của vật liệu PC sẽ phụ thuộc vào sự biến đổi
của nhựa nền ELO. Nhựa nền ELO khi chịu tác động của môi trường chiếu UV (nhiệt độ,
độ ẩm, ánh sáng tử ngoại...) sẽ hấp thụ năng lượng ánh sáng tia tử ngoại và bị lão hóa.
Quá trình lão hóa bắt đầu diễn ra từ trên bề mặt vật liệu PC và theo thời gian sẽ phát triển
sâu vào bên trong cấu trúc vật liệu. Sản phẩm của quá trình phá hủy bao gồm các hợp
chất mang màu chứa nhóm keton do đó màu của nhựa nền ELO sau khi bị lão hóa sẽ
đậm hơn nên chúng ta sẽ quan sát thấy bề mặt vật liệu PC sẽ vàng hơn sau khi chiếu trên


thiết bị UV TEST. Việc sử dụng hết hợp hai loại chất chống UV dạng UV và H L đã
hạn chế sự phá vỡ các liên kết hóa học trong mạch phân tử nhựa nền ELO, qua đó làm
chậm quá trình biến đổi màu trên bề mặt vật liệu PC.
Các mẫu vật liệu PC tối màu (M3 và M5) có tốc độ suy giảm màu nhanh hơn so với
các mẫu còn lại được giải thích là do trong công thức phối liệu của 2 mẫu này sử dụng
hàm lượng bột màu trắng TiO2 rất nhỏ, do đó, dưới tác dụng của tia UV nhựa nền ELO bị
lão hóa và làm thay đổi màu sắc của bề mặt mẫu vật liệu PC. Thêm vào đó, các mẫu M3
và M5 có sử dụng một số bột màu đen, màu đỏ, màu nâu nên trong quá trình chiếu UV,
bản thân các bột màu này cũng bị phân hủy nên màu của mẫu vật liệu PC bị biến đổi
nhanh.
Các mẫu vật liệu PC màu trắng bị suy giảm màu sắc ít hơn do các mẫu vật liệu PC
màu trắng sử dụng bột màu trắng TiO2 kích thước hạt rất mịn (< 10 µm) và bản thân
bột

màu trắng TiO2 cũng có khả năng hấp thụ các tia UV rất tốt. Do đó, các mẫu có sử dụng
hàm lượng bột màu tắng TiO2 càng cao, tốc độ biến đổi màu càng chậm, điển hình là
mẫu
M1 và mẫu M2.
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 135 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Việc sử dụng kết hợp hệ chất chống UV MHOP và BOTPS cho thấy khả năng chống
UV của các vật liệu PC được cải thiện đáng kể, điều đó cho thấy hệ chất chống UV này
có khả năng hấp thụ và phản xạ tia UV rất hiệu quả. Bên cạnh đó, sử dụng hệ chất chống
UV có hiệu quả nhất đối với hai mẫu tối màu M3 và M5 là do chất chống UV đã đồng
thời hạn chế được sự phân hủy của nhựa nền ELO và các bột màu ở mức cao nhất.
Như vậy, sử dụng hệ chất chống UV đã lựa chọn đã cải thiện được khả năng chịu thời
tiết của vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO với mục đích sử dụng cho các công trình
ngoài trời.


3.3.2.3. Ảnh hưởng của hệ chất chống UV đến sự suy giảm độ bóng và một số tính chất
cơ lý của mẫu vật liệu PC
Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng của hệ chất chống UV đến sự suy
giảm độ bóng và một số tính chất cơ lý của vật liệu PC. Kết quả khảo sát được trình bày
trong các hình 3.104; 3.105 và 3.106.
Hình 3.104: Độ bóng của các mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và có sử dụng hệ chất
chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
0
5
10
15
20
25
30

35
40
M1 M2 M3 M4 M5 M6
31
37
16
28
21
17
21
20
7
10


5
8
S
ự
t
h
ay
đ
ổ
iđ
ộ
b
ó
n
g

,
%
0% chất chống UV
5% chất chống UV
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 136 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Hình 3.105: Độ bền uốn của các mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và có sử dụng hệ
chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Hình 3.106: Độ mài mòn sâu của mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và có sử dụng hệ
chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV
Từ các hình 3.104 ÷3.106 nhận thấy: các mẫu vật liệu PC trên cơ sở chất kết dính
ELO gia cường bằng cốt hạt silic đioxit bị suy giảm về độ bóng và các tính chất cơ lý


như: độ bền uốn, độ mài mòn sâu. Điều này có thể giải thích là do dưới tác động của tia
UV và các điều kiện độ ẩm và nhiệt độ cao, nhựa nền ELO bị lão hóa và khả năng kết
0
5
10
15
20
25
M1 M2 M3 M4 M5 M6
16,8 16,2 15,7
20,5
19,5
23,2
7,4 8,5
9,6
8,6

11,8
6,2
S
ự
b
ế
đ
ổ
đ
ộ
b


ề
ố
,%
0% chất chống UV
5% chất chống UV
0
5
10
15
20
25
30
M1 M2 M3 M4 M5 M6
20,6
19,5
27,5
13,5

27,5
23,9
12,2 12,2
22,1
9,9
22,1
16,8
Đ
ộ
à


ò
â
,
3
0% chất chống UV
5% chất chống UV
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 137 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
dính giữa nhựa nền và cốt liệu bị suy giảm nên độ bóng của bề mặt mẫu vật liệu PC và
các tính chất cơ lý bị suy giảm.
Kết quả khảo sát cũng cho thấy, tốc độ suy giảm độ bóng bề mặt mẫu và các tính chất
cơ lý của mẫu khi sử dụng hệ chất chống UV trong hệ nhựa nền thấp hơn nhiều so với
mẫu không sử dụng hệ chất chống UV. Điều này khẳng định vai trò tăng cường khả năng
chống tia UV cho vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO của hệ chất chống UV gồm
2,0%KL MHOP và 3,0%KL BOTP đã lựa chọn.
3.4. So sánh một số tính chấ cơ ý của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và
polyeste không no (PEKN)
Đã tiến hành các thí nghiệm khảo sát một số tính chất cơ lý của vật liệu PC khi sử

dụng nhựa nền ELO và so sánh với tính chất của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền
PEKN. Mẫu vật liệu PC lựa chọn để thí nghiệm gồm hai mẫu đại diện như sau:
Ký hiệu mẫu Chú thích
Mẫu hạt nhỏ
Mẫu PC sử dụng cốt liệu hạt có kích thước lớn nhất nằm trong dải 0,1
÷0,4 mm
Mẫu hạt to
Mẫu PC sử dụng cốt liệu hạt có kích thước lớn nhất nằm trong dải 0,5
÷1,2 mm


Bảng 3.29: Công thức phối liệu của các mẫu vật liệu PC
STT Thành phần
% khố ƣợng
Ghi chú Mẫu hạt
nhỏ
Mẫu hạt to
1 Nhựa nền ELO/PEKN 11,70 11,20
2 loại nhựa nền có
t lệ bằng nhau
2 Bột gió KT ≤ 0,0 5mm 26,50 25,60
3 Thạch anh 0,1 ÷ 0,4 mm 25,70 1,20
4 Thủy tinh 0,1 ÷ 0,4 mm 26,90 12,60
5 Thạch anh 0,3 ÷ 0,7 mm - 17,30
6 Thủy tinh 0,5 ÷ 1,2 mm - 14,30
7 Bột mẫu TiO2 8,00 7,60
8 Bột màu khác 0,60 0,60
Tổng 100 100
Các mẫu vật liệu PC được chuẩn bị theo kích thước 300 x 300 x 20 (mm), dựa trên
hướng dẫn trong tài liệu [101] và các kết quả thí nghiệm thực tế đã xây dựng công thức

Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 138 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
phối liệu của các mẫu vật liệu PC được trình bày trong bảng 3.29. Mẫu vật liệu PC trên
cơ sở nhựa nền PEKN được đóng rắn ở 120°C trong thời gian 5 phút. Cốt liệu hạt sử
dụng trong mẫu vật liệu PC từ nhựa nền PEKN được biến tính bằng chất liên kết (trimetoxysilyl)propyl metacrylat silan với nồng độ dung dịch 2% trong etanol, thời gian
biến tính 2 giờ. Mẫu PC từ nhựa nền ELO được đóng rắn ở 140°C trong thời gian 5
phút. Cốt liệu hạt sử dụng trong mẫu vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO đã được biến


tính bằng chất liên kết glycidoxy silan với nồng độ dung dịch 2% trong dung môi etanol,
thời gian biến tính 2 giờ. Kết quả so sánh một số tính chất cơ lý của các mẫu vật liệu PC
sử dụng nhựa nền ELO và PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt được trình bày trong các
hình 3.107 đến 3.110.
a) b)
Hình 3.107: Độ bền uốn của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN gia cường
bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b)
Từ kết quả trên hình 3.107 nhận thấy, độ bền uốn của vật liệu PC khi sử dụng nhựa
nền ELO đạt giá trị 60,8 MPa, trong khi sử dụng nhựa nền PEKN độ bền uốn của mẫu
vật liệu PC đạt 6 ,2 MPa. Như vậy, khi thay thế nhựa nền PEKN bằng hệ nhựa nền ELO
trong chế tạo vật liệu PC, độ bền uốn của vật liệu PC thay đổi không đáng kể.
a) b)
Hình 3.108: Độ bền va đập của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN gia
cường bằng cốt liệu hạt : mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b)
0
20
40
60
80
ELO PEKN
60,8 61,2

Đ
ộ
b
ề
n
u


ố
n
,
M
P
a
0
20
40
60
80
100
ELO PEKN
89,2 90,6
Đ
ộ
b
ề
n
u
ố
n

,
M
P
a
0


2
4
6
8
10
ELO PEKN
8,8 8,3
Đ
ộ
b
ề
n
v
a
đ
ậ
p
,
J
0
2
4
6

8
10
12
14


ELO PEKN
12,1 11,8
Đ
ộ
b
ề
n
v
a
đ
ậ
p
,
J
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 139 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
Từ hình 3.108 nhận thấy độ bền va đập của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và
PEKN. Ở cùng điều kiện gia công trộn mẫu, tạo hình và t lệ về cốt liệu hạt gia cường,
khi sử dụng nhựa nền ELO, độ bền va đập của vật liệu PC đạt giá trị 8,8 (J), trong khi sử
dụng nhựa nền PEKN, độ bền va đập là 8,3 (J). Như vậy, khi thay thế nhựa nền PEKN
bằng ELO, độ bền va đập của vật liệu PC có xu hướng tăng nhẹ (khoảng 5%).
a) b)
Hình 3.109: Độ mài mòn sâu của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN gia
cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b)

Từ hình 3.109 nhận thấy, độ mài mòn sâu của vật liệu PC khi sử dụng hai loại nhựa
nền ELO và PEKN. Ở cùng một t lệ, chủng loại và kích thước cốt liệu hạt gia cường,
khi sử dụng nhựa nền ELO, độ mài mòn sâu của vật liệu PC thấp hơn so với khi sử dụng


nhựa nền PEKN. Điều này có thể giải thích như sau: khi hai mẫu vật liệu PC có cùng
điều kiện về chủng loại, kích thước và t lệ hạt gia cường, khi đó độ mài mòn sâu của vật
liệu PC sẽ phụ thuộc vào độ cứng hay độ giòn của nhựa nền và liên kết giữa nhựa nền và
cốt liệu hạt. Nếu bản chất nhựa nền có đặc tính giòn, trong quá trình thử nghiệm độ mài
mòn, thành phần nhựa nền trong vật liệu PC dễ dàng bị bào mòn bởi các hạt mài. Thêm
vào đó, khi liên kết hóa học và vật lý giữa nhựa nền và cốt liệu kém bền cũng là nguyên
nhân làm tăng độ mài mòn của vật liệu PC.
0
20
40
60
80
100
ELO PEKN
77
83
Đ
ộ
m
ài
m
ò
n
s
âu

,m
m


3
0
20
40
60
80
100
ELO PEKN
83
89
Đ
ộ
m
ài
m
ò
n
s
âu
,m
m
3
Luận án tiến sĩ 2016
Phạm Anh Tuấn 140 Vật liệu cao phân tử & tổ hợp
a) b)
Hình 3.110: Độ hấp thụ nước của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN

gia cường bằng cốt liệu hạt: mẫu hạt to (a) và mẫu hạt nhỏ (b)