Nghiên cứu sử dụng vật liệu sandwich trong đóng tàu vỏ composite

csjĐ ii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
.........................................
TRƢỜNG
ĐẠI HỌC NHA TRANG

VŨ VĂN DU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU SANDWICH
TRONG ĐÓNG TÀU VỎ COMPOSITE.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VŨ VĂN DU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU SANDWICH
TRONG ĐÓNG TÀU VỎ COMPOSITE.
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành:

Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số:

60520116

Quyết định giao đề tài:

1486/QĐ-ĐHNT ngày 30/12/2014

Quyết định thành lập HĐ:

179/QĐ-ĐHNT

Ngày bảo vệ:

08/4/2016

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN VĂN ĐẠT
Chủ tịch Hội đồng:
PGS.TS. TRẦN GIA THÁI
Khoa sau đại học:

KHÁNH HÒA – 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu sử dụng vật liệu
sandwich trong đóng tàu vỏ composite” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi
và chƣa từng đƣợc công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời
điểm này.
Nha Trang, ngày 04 tháng 05 năm 2016.
Tác giả luận văn

Vũ Văn Du

iii


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ của quý
phòng ban trƣờng Đại học Nha Trang, Khoa kỹ thuật giao thông đã tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi đƣợc hoàn thành đề tài. Đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tình của TS. Nguyễn
Văn Đạt đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:
Gia đình đã lo lắng, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt, em xin cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Đạt – Giám đốc Viện nghiên cứu chế
tạo tàu thủy đã tạo mọi điều kiện cả về quỹ thời gian, kinh phí cho em học tập và tận
tình hƣớng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm giúp tôi hoàn thành luận văn.
Cảm ơn các Thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật tàu thủy và khoa Kỹ thuật giao
thông đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành chƣơng trình đào tạo.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên để tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 04 tháng 05 năm 2016.
Tác giả luận văn

Vũ Văn Du

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
DANH MỤC ĐỒ THỊ ................................................................................................. xiii
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ...........................................................................................xiv
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ....................................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................3
3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................3
4. Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................................4
5. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................4
6. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................. 4
6.1. Nghiên cứu lý thuyết ................................................................................................ 4
6.2. Nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................................... 4
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ............................................................................................... 5
1.1. Vật liệu sandwich .....................................................................................................5
1.1.1. Khái niệm, cấu tạo .................................................................................................5
1.1.2. Phân loại ................................................................................................................5
1.1.3. Phạm vi ứng dụng ..................................................................................................7
1.2. Vật liệu FRP sandwich ............................................................................................. 7
1.2.1. Vật liệu da ..............................................................................................................8
1.2.1.1.Nhựa Polymer ......................................................................................................9
1.2.1.2. Cốt sợi thủy tinh ............................................................................................... 12
1.2.2. Vật liệu lõi ...........................................................................................................15
Chƣơng 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN .................................................17

2.1. Lý thuyết tấm Sandwich. ........................................................................................ 17
2.1.1. Giới thiệu .............................................................................................................17
2.1.2. Trƣờng biến dạng và ứng suất .............................................................................17
2.1.2.1. Trƣờng chuyển vị ............................................................................................. 17

2.1.2.2. Trƣờng biến dạng ............................................................................................. 18
2.1.2.3. Trƣờng ứng suất ............................................................................................... 19
2.1.3. Phƣơng trình tổng quát của tấm sandwich .......................................................... 19
v


2.1.4. Vật liệu FRP sandwich có lớp da dày .................................................................20
2.2. Tìm hiểu các tiêu chuẩn thí nghiệm .......................................................................22
2.2.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN ...............................................................................22
2.2.1.1. Thử kéo .............................................................................................................23
2.2.1.2. Thử cắt ..............................................................................................................24
2.2.1.3. Thử nén .............................................................................................................24
2.2.1.4. Thử tỉ trọng .......................................................................................................25
2.2.2. Tiêu chuẩn ASTM ............................................................................................... 26
2.2.2.1. Thử nén theo tiêu chuẩn ASTM 365-03 [12] ...................................................26
2.2.2.2. Thử cắt theo tiêu chuẩn ASTM C273 – 00 [13] ...............................................27
2.2.2.3. Thử uốn theo tiêu chuẩn ASTM C393 – 00 [14] ............................................28
2.3.Thiết bị thử nghiệm .................................................................................................29
2.3.2. Công dụng............................................................................................................30
2.3.3. Thông số kỹ thuật ................................................................................................ 30
2.4. Một số công nghệ thi công vật liệu FRP sandwich ................................................30
2.4.1.Công nghệ đúc tiếp xúc (tạo lớp bằng tay/hand lay-up). .....................................31
2.4.1.1. Giới thiệu ..........................................................................................................31
2.4.1.2. Nguyên lý .........................................................................................................31
2.4.1.3. Ƣu nhƣợc điểm .................................................................................................31
2.4.1.4. Ứng dụng ..........................................................................................................32
2.4.2. Công nghệ hút chân không (Vacuum Infusion). .................................................32
2.4.2.1. Giới thiệu ..........................................................................................................32
2.4.2.2. Lý thuyết truyền nhựa....................................................................................... 32
2.4.2.3. Ƣu nhƣợc điểm .................................................................................................34

2.4.2.4. Ứng dụng ..........................................................................................................35
2.5. Tìm hiểu một số Quy phạm hiện hành ...................................................................35
2.5.1. Quy phạm QCVN 56: 2013/BGTVT [2] ............................................................ 35
2.5.1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 35
2.5.1.2. Nhận xét ............................................................................................................35
2.5.2. Quy phạm ABS 1978 [3] ..................................................................................... 36
2.5.2.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 36
2.5.2.2. Nhận xét ............................................................................................................36
2.6. Tìm hiểu một số tàu làm bằng vật liệu sandwich đang hoạt động tại Việt Nam....37
vi


2.6.1. Tàu của Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy. ......................................................... 37
2.6.2. Tàu seahorse S5 ...................................................................................................38
2.6.3. Tàu seahorse Cat S5 ............................................................................................ 38
CHƢƠNG 3:

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................40

3.1. Quy trình thi công sản phẩm bằng công nghệ đúc tiếp xúc (tạo lớp bằng tay) ......40
3.2. Quy trình thi công đúc tiếp xúc (tạo lớp bằng tay/hand lay-up) ............................ 41
3.2.1.Giai đoạn chuẩn bị ................................................................................................ 41
3.2.2. Tiến hành .............................................................................................................41
3.3. Quy trình thi công theo công nghệ hút chân không (Vacuum Infusion). ...............43
3.2.2.1. Giai đoạn chuẩn bị ............................................................................................ 46
3.2.2.2. Các bƣớc tiến hành ........................................................................................... 47
3.3. Kết quả thử nghiệm cơ tính vật liệu .......................................................................53
3.3.1. Kết quả thử vật liệu FRP ..................................................................................... 54
3.3.1.1. Thử nghiệm kéo FRP ........................................................................................ 54
3.3.1.2. Thử nghiệm uốn FRP ....................................................................................... 55

3.3.1.3. Thử tỉ trọng của FRP ........................................................................................ 56
3.3.2. Kết quả thử vật liệu FRP sandwich .....................................................................56
3.3.2.1. Thử nghiệm nén FRP sandwich .......................................................................56
3.3.2.2. Thử nghiệm cắt FRP sandwich ........................................................................57
3.3.2.3. Thử tỉ trọng của lõi ........................................................................................... 58
3.3.2.4. Thử nghiệm uốn FRP sandwich ( Khoảng cách 2 gối bằng 40 mm) ...............58
3.4. Đề xuất quy trình tính toán kết cấu thân tàu FRP sandwich. .................................58
3.4.1. Tính chiều dày tấm vỏ đáy ..................................................................................59
3.4.1.1. Tấm 1 lớp..........................................................................................................59
3.4.1.2. Tấm Sandwich ..................................................................................................60
3.4.1.3. Kết cấu đáy .......................................................................................................61
3.4.2. Tính chiều dày tấm mạn tàu ................................................................................63
3.4.2.1. Tấm 1 lớp..........................................................................................................63
3.4.2.2. Tấm Sandwich ..................................................................................................65
3.4.2.3. Khung sƣờn ......................................................................................................65
3.4.3. Boong...................................................................................................................65
3.4.3.1. Tấm 1 da ...........................................................................................................65
3.4.3.2. Tấm sandwich ...................................................................................................66
vii


3.4.3.3. Kết cấu boong ...................................................................................................67
3.4.4. Vách kín nƣớc......................................................................................................68
3.4.4.1. Tấm vách ..........................................................................................................68
3.4.4.2. Kết cấu vách .....................................................................................................69
3.4.5. Thƣợng tầng và lầu lái ......................................................................................... 70
3.4.5.1. Tải trọng thiết kế .............................................................................................. 70
3.4.5.2. Tấm mạn thƣợng tầng ....................................................................................... 70
3.4.5.3. Nẹp vách ...........................................................................................................72
Mô đun SM và mô men quán tính mặt cắt I của mỗi nẹp vách kể cả phần mép kèm

không nhỏ hơn giá trị nhận đƣợc từ các công thức sau: ................................................72
3.4.6. Kiểm tra độ bền dọc ............................................................................................ 72
3.4.6.3. Mô đun chống uốn tiết diện ngang thân tàu ..................................................... 74
3.4.6.4. Mô men quán tính của tiết diện ngang ............................................................. 75
3.5. Tính toán kết cấu tàu cụ thể .................................................................................... 75
3.5.1. Tính toán kết cấu canô cao tốc ............................................................................75
3.5.1.1. Tính toán kết cấu bằng vật liệu FRP thông thƣờng ..........................................76
3.5.1.2 Tính chiều dày vỏ canô 4.5 m theo kết cấu vỏ sandwich ..................................77
3.5.2. Tính chiều dày vỏ tàu cá Gia Hội 24m ................................................................ 79
3.5.2.2. Tính chiều dày vỏ tàu cá Gia Hội 24m theo kết cấu vỏ FRP sandwich ...........81
Chƣơng 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VẬT LIỆU FRP SANDWICH ........85
4.1. Hiệu quả về mặt độ bền .......................................................................................... 85
4.2. Hiệu quả về mặt kinh tế .......................................................................................... 87
4.3. Tính thẩm mỹ của sản phẩm. ..................................................................................91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 92
1. Kết luận...................................................................................................................... 92
2. Kiến nghị ...................................................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 93
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 95

viii


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ASTM: American Society for Testing and Materials
ABS: American Bureau of Shipping
BGTVT: Bộ giao thông vận tải
UNINSHIP: Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy
BPO: Benzoyl Peroxide – chất đóng rắn.
CSM: Chopped Strand Mat – Vải sợi thủy tinh vô hƣớng.

FRP: Fibeglass Reinfored Plastic - Vật liệu composite .
MEKP: Methyl Ethyl Ketone Peroxide - chất đóng rắn.
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam.
VIP: Vacuum Infusion Process .
WR: Woven roving - tấm vải thuỷ tinh.
PU: Polyurethane.
u: Chuyển vị theo phƣơng x.
v :Chuyển vị theo phƣơng y.
w: Chuyển vị theo phƣơng z.
[ ]: Tenseur ứng suất.
[A]: Ma trận độ cứng màng.
[B]: Ma trận độ cứng màng – uốn.
[D]: Ma trận độ cứng uốn.
[N]: Lực màng.
[M]: Mômen uốn và xoắn.
[Q]: Lực cắt ngang.
h : Chiều dày tấm sandwich.
k: Lớp thứ k.
c: Lõi sandwich.
s : Tính đối xứng cỉa composite lớp.
x, y,z: Các trục chính của một lớp.

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Cơ tính riêng của một số vật liệu thƣờng gặp [6], [4].....................................6
Bảng 1.2. Cơ tính riêng của một số vật liệu lõi thƣờng gặp [4] ......................................6
Bảng 1.3. Sử cải tiến về mặt độ cứng và sức bền khi thay đổi kết cấu cấu [4] ...............8
Bảng 1.4: Các thông số kỹ thuật của nhựa Polyester [6]...............................................12

Bảng 2.1: Kích thƣớc quy định của ống hút ..................................................................34
Bảng 2.2: Áp suất hút và độ chân không .......................................................................34
Bảng 3.1: Bảng tính chọn đƣờng kính ống ....................................................................44
Bảng 3.2. Tính toán thời gian hút ..................................................................................44
Bảng 3.1. Kết quả thử kéo FRP theo công nghệ đúc tiếp xúc .......................................54
Bảng 3.2. Kết quả thử kéo FRP theo công nghệ hút chân không ..................................55
Bảng 3.3. Kết quả thử uốn FRP theo công nghệ đúc tiếp xúc .......................................55
Bảng 3.4. Kết quả thử uốn FRP theo công nghệ hút chân không .................................56
Bảng 3.5. Kết quả thử tỉ trọng của FRP ........................................................................56
Bảng 3.6. Kết quả thử nén vật liệu FRP sandwich lõi foam Divinycell H80................57
Bảng 3.7. Kết quả thử cắt vật liệu FRP sandwich với lõi Foam Divinycell H80..........57
Bảng 3.8. Kết quả thử tỉ trọng của lõi Foam Divinycell H80 .......................................58
Bảng 3.9. Kết quả thử uốn vật liệu FRP sandwich (VIP)..............................................58
Bảng 3.10. Kết quả thử uốn vật liệu FRP sandwich (đúc tiếp xúc) .............................. 58
Bảng 3.11: Hệ số k ........................................................................................................59
Bảng 3.12: Hệ số

......................................................................................................60

Bảng 3.13: Hệ số k3 ......................................................................................................69
Bảng 3.14: Giá trị của các hệ số c1 và k3 .......................................................................72
Bảng 4.1. Độ bền của các vật liệu ................................................................................85
Bảng 4.2. Bảng so sánh giá trị độ bền của FRP (VIP) với các vật liệu đóng tàu. .........86
Bảng 4.3. Bảng giá trị lực uốn của vật liệu ...................................................................86
Bảng 4.4: Tổng hợp chi phí thi công sản phẩm theo các vật liệu và công nghệ khác
nhau ............................................................................................................................... 89
Bảng 4.5. Tổng hợp kết cấu thiết kế tính toán tại chƣơng 4 .........................................90

x

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu tạo vật liệu sadwich [17]. .........................................................................5
Hình 1.2. Vật liệu sandwich [17]. ....................................................................................6
Hình 1.3: Vật liệu FRP sandwich. ...................................................................................7
Hình 1.4: Lớp composite nhiều lớp [11]. ........................................................................9
Hình 1.5: Nhựa polyestes không no ..............................................................................11
Hình 1.6: Chất xúc tác MEKP ....................................................................................... 11
Hình 1.5: Vải thủy tinh dạng woven rowing .................................................................14
Hình1.6: Sợi thủy tinh dạng matting .............................................................................14
Hình 1.7: Vật liệu lõi – Divinycell H80 ........................................................................16
Hình 1.8: Vật liệu lõi – Sphere core ..............................................................................16
Hình 2.1. Các ký hiệu của tấm sandwich [11]............................................................... 17
Hình 2.2. Tấm sandwich đối xứng với lớp da dày ........................................................ 21
Hình 2.2. Tàu Evason 10 ............................................................................................... 37
Hình 2.3. Tàu Seahorse S5 ............................................................................................ 38
Hình 2.4. Tàu Seahorse Cat S5 ...................................................................................... 38
Hình 3.1 : Lăn lớp gel coat ............................................................................................ 41
Hình 3.2: Lăn tay lớp Mat ............................................................................................. 42
Hình 3.3: Lăn tay các lớp sợi......................................................................................... 42
Hình 3.4: Dán kết cấu ....................................................................................................43
Hình 3.5: Đổ hoặc ốp lớp lõi (foam) ............................................................................43
Lƣu đồ 3.2: Các bƣớc chế tạo vật liệu FRP sandwich theo công nghệ hút chân ..........46
Hình 3.6: Phủ lớp gel coat bề mặt .................................................................................47
Hình 3.7: Trải các lớp sợi .............................................................................................. 47
Hình 3.8: Phủ lớp vải tách khuôn ..................................................................................48
Hình 3.9: Trải các lớp lƣới dẫn nhựa.............................................................................48
Hình 3.10 : Bố trí ống cấp và ống hút trên sản phẩm vỏ cano 4.5m ............................ 50
Hình 3.11: Bố trí ống cấp, ống hút và cục cấp nhựa .................................................... 50
Hình 3.12: Nối các đƣờng dẫn nhựa dụng cụ nối ống ...................................................51

Hình 3.13: Thử kín hơi ..................................................................................................51
Hình 3.14: Áp suất ban đầu 200-400mbar.....................................................................52
Hình 3.15: Chuẩn bị cấp nhựa ....................................................................................... 52
Hình 3.16:Quá trình truyền nhựa ...................................................................................52
xi


Hình 3.17: Dụng cụ cấp-hút cục bộ ...............................................................................52
Hình 3.18: Khắc phục sự cố .......................................................................................... 53
Hình 3.19: Sản phẩm cano 4,5m với kết cấu FRP sandwich sau khi thi công bằng công
nghệ hút chân không ......................................................................................................53
Hình 3.20. Mẫu FRP sau khi thử kéo ............................................................................54
Hình 3.21. Mẫu FRP sau khi thử uốn ............................................................................55
Hình 3.23. Mẫu FRP sandwich dùng trong thử cắt ...................................................... 57
Hình 3.24: Bán kính tấm cong r .................................................................................... 64
Hình 3.25: Hệ số k 1 ......................................................................................................64
Hình 4.1: Vỏ ca nô bằng vật liệu FRP ...........................................................................87
Hình 4.2: Vỏ ca nô bằng vật liệu FRP sandwich........................................................... 87
Hình 4.3: Đƣờng hình ca nô 4,5 m ................................................................................88

xii


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 4.1: Ứng suất của các vật liệu.............................................................................85
Đồ thị 4.2: Mođun đàn hồi của vật liệu .........................................................................85

xiii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Hiện nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã tạo ra thêm một số vật liệu mới
nhƣ vật liệu polymer, vật liệu nano, vật liệu bio, vật liệu composite, vật liệu FRP
sandwich …Sự có mặt của các vật liệu này là yếu tố quan trọng thúc đẩy các ngành
công nghiệp phát triển trong đó có ngành tàu thủy. Với sự đời hỏi ngày càng cao
không những về mặt độ bền mà cả về mặt kinh tế, thẩm mỹ...gần đây vật liệu FRP
sandwich đang đƣợc các nƣớc trên thế giới ứng dụng vào trong tất cả các kết cấu tàu
tàu do tính hiệu quả của vật liệu này nhƣ chống rung, chống uốn, cách nhiệt, cách âm
tốt...Tuy nhiên, tại Việt Nam vật liệu này vẫn chƣa đƣợc ứng dụng làm kết cấu vỏ tàu
do công nghệ thi công và quy trình tính toán kết cấu bằng vật liệu FRP sandwich chƣa
hợp lý. Vì vậy việc nghiên cứu sử dụng vật liệu FRP sandwich trong đóng tàu vỏ
composite, nhằm nâng cao chất lƣợng vỏ tàu, tăng tốc độ, giảm rung, giảm ồn, bảo
quản sản phẩm cũng nhƣ tính kinh tế và thẩm mỹ là cần thiết. Để ứng dụng vật liệu
này, luận văn đã nghiên cứu cơ học vật liệu sandwich, nghiên cứu các quy phạm hiện
hành, chế tạo các mẫu thử nghiệm xác định các đặc tính kỹ thuật của vật liệu, đồng
thời đề xuất quy trình thi công vật liệu FRP sandwich và quy trình tính toán kết cấu vỏ
đối với vật liệu này.
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, vật liệu FRP sandwich hoàn toàn phù hợp để
ứng dụng trong kết cấu vỏ tàu composite ở Việt Nam. Với công nghệ thi công VIP
(Vacuum Infusion Process), vật liệu FRP sandwich đạt đƣợc các thông số kỹ thuật
vƣợt trội với các phƣơng pháp thi công truyền thống. Đồng thời quy trình tính toán kết
cầu vỏ tàu đƣợc đề xuất sẽ góp phần vào sự phát triển của ngành đóng tàu composite
tại Việt Nam.
Tuy nhiên, do phạm vi nghiên cứu của luận văn cao học, vẫn còn tồn tại một số
vấn đề. Nhằm mở rộng và nâng cao hiệu quả sử dụng loại vật liệu đặc thù này, cần tiếp
tục nghiên cứu một số nội dung: Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ hút chân
không để áp dụng thi công vỏ tàu FRP sandwich cỡ lớn, phục vụ nhu cầu ngày càng
nhiều đối với loại sản phẩm này; Sử dụng các phần mềm mô phỏng dòng chảy của
chất lỏng đối với từng sản phẩm trƣớc khi tiến hành chế tạo để đảm bảo việc thi công
sản phẩm theo công nghệ hút chân không thuận tiện và hiệu quả hơn; Tiếp tục nghiên

cứu tính toán kết cấu sandwich bằng các phƣơng pháp lý thuyết, làm cơ sở xây dựng
quy trình thiết kế kết cấu thân tàu bằng vật liệu FRP sandwich, góp phần hoàn thiện
Quy phạm tính toán loại vật liệu đặc thù này để có thể đƣa vật liệu FRP sandwich vào
trong đóng tàu composite một cách hiệu quả nhất.
Từ khóa: Vật liệu FRP sandwich, FRP sandwich, sandwich.
xiv


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong tất cả các ngành công nghiêp, vật liệu là yếu tố đóng vai trò quan trọng
nhất để tạo ra những chi tiết, sản phẩm nhất định. Vật liệu quyết định tới thiết kế, thi
công và giá thành của sản phẩm. Vật liệu kim loại và phi kim là những vật liệu đƣợc
sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Gần đây, với sự phát triển của
khoa học kỹ thuật đã tạo ra thêm một số vật liệu mới nhƣ vật liệu polymer, vật liệu
nano, vật liệu bio, vật liệu composite, vật liệu FRP sandwich … Trên thế giới vật liệu
FRP sandwich đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hàng không, kỹ thuật
xây dựng, các dụng cụ thể thao, tàu thủy...do tính hiệu quả không những về mặt độ bền
mà cả về mặt kinh tế, thẩm mỹ...
Vật liệu FRP sandwich gồm hai lớp vật liệu FRP (lớp da) và lớp vật liệu lõi ở
giữa liên kết bền chặt với nhau. Sự kết hợp của các lớp vật liệu này sẽ tạo ra vật liệu
FRP sandwich tính chất ƣu việt ngoài các tính năng của hai vật liệu thành phần nó còn
có khả năng chống uốn, chống rung tốt và chịu lực cắt, cách nhiệt, cách âm... do đó vật
liệu FRP sandwich có thể sử dụng trong kết cấu vỏ tàu composite. Tuy nhiên, để sử
dụng vật liệu này một cách hiệu quả và khoa học vừa đảm bảo cơ tính, kích thƣớc kết
cấu, thẩm mỹ mà chi phí thấp chúng ta cần phải nghiên cứu tính toán, thử nghiệm vật
liệu để chọn quy cách kết cấu phù hợp.
Với những đặc tính ƣu việt của vật liệu FRP sandwich, đặc biệt với tính chất:
chống rung, chống uốn, cách nhiệt, cách âm tốt... tại Việt Nam trong những năm gần
đây, vật liệu này đã đƣợc ứng dụng vào trong kết cấu tàu thủy nhƣ ca bin, mặt boong

và một số chi tiết khác trên tàu thủy.
Hiện nay, trong thiết kế tính toán kết cấu tàu thủy, kết cấu không những phải
đảm bảo độ bền kết cấu thân tàu, an toàn cho con ngƣời mà đòi hỏi kết cấu tàu phải
mang tính thẩm mỹ, chi phí thấp để đáp ứng các yêu cầu của khách hàng. Riêng đối
với các loại tàu cao tốc phục vụ du lịch, tuần tra trên biển... kết cấu ngoài việc phải đáp
ứng những tính năng trên, cần phải đảm bảo đạt tốc độ yêu cầu, khả năng chống ồn tốt;
trong khi đối với tàu chuyên đánh bắt bảo quản thủy hải sản kết cấu tàu phải có đảm
bảo khả năng cách nhiệt tốt, chi phí bảo dƣỡng sửa chữa thấp đang là vấn đề cấp thiết

1


hiện nay và việc ứng dụng vật liệu FRP sandwich vào thiết kế, tính toán, chế tạo kết
cấu là một giải pháp phù hợp.
Ở nƣớc ta, theo Quy phạm do Đăng kiểm Việt Nam ban hành [1], [2], việc thiết
kế tính toán kết cấu tàu vỏ composite chủ yếu áp dụng đối với loại kết cấu 1 lớp, phần
kết cấu sandwich đề cập sơ sài, và chƣa thật sự phù hợp. Để đảm bảo một số yêu cầu
kỹ thuật nhƣ giảm ồn, giảm rung, cách nhiệt, tăng tính thẩm mỹ... nhà chế tạo thƣờng
bổ sung thêm một số vật liệu nhƣ foam, bìa cứng, gỗ dán, sphere core (lớp vật liệu này
có đặc tính: nhẹ, cách nhiệt cách âm tốt)...và phủ thêm 1 lớp bảo vệ các vật liêu này.
Với cách tính toán, thi công nhƣ vậy kết cấu tàu hoàn toàn đƣợc đảm bảo nhƣng chi
phí vật tƣ đóng mới sẽ cao ngoài ra còn ảnh hƣởng tới tốc độ tàu do trọng lƣợng vỏ
tăng lên.
Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu liên quan tới vật liệu FRP sandwich nhƣ
[18], [19], [20], riêng lĩnh vực tàu thuyền có một số quy phạm hƣớng dẫn tính toán kết
cấu thân tàu vỏ FRP sandwich [3], nhƣng chƣa đƣợc áp dụng cụ thể tại Việt Nam.
Hiện nay ở Việt Nam việc tính toán kết cấu vật liệu FRP sandwich vẫn chƣa
đƣợc phổ biến và chƣa có tính nhất quán. Theo tìm hiểu của học viên chƣa có công
trình nghiên cứu nào về vật liệu này để ứng dụng trong tàu thủy một cách quy củ, do
đó nghiên cứu sử dụng vật liệu FRP sandwich có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Thực tế cho thấy, với nhiều ca nô cao tốc hiện nay, kết cấu phổ biến nhất là
FRP sandwich, kết cấu bên trong chỉ là vách ngăn, không có gân gia cƣờng, kết cấu
này có ƣu điểm nổi bật: nhẹ, độ cứng uốn cao, biến dạng uốn thân tàu thấp, do vậy có
ƣu thế về tính tốc độ, nhất là khi hoạt động ở tốc độ cao. Tuy nhiên hầu hết các thiết kế
của loại ca nô này đều từ nƣớc ngoài.
Quá trình thiết kế kết cấu tàu composite nói chung và tàu cá nói riêng ở Việt
Nam hiện nay hầu nhƣ chỉ đề cập đến việc tính bền cho kết cấu một lớp, mặc dù tàu có
kết cấu sandwich (nhất là khu vực hầm cá, mặt boong, vách ngăn...). Nguyên nhân
chính là chƣa có tài liệu cụ thể hƣớng dẫn tính toán kết cấu này. Điều này dẫn đến lãng
phí nguyên vật liệu, ảnh hƣởng đến các tính năng kỹ thuật, và nhất là tăng giá thành
sản phẩm.

2


Tài liệu hiện có ở Việt Nam đề cập đến tính toán kết cấu tàu FRP sandwich là
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân cấp và đóng tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy
tinh - QCVN 56:2013/BGTVT và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân cấp và đóng
tàu thủy cao tốc - QCVN 54:2013/BGTVT . Tuy nhiên giới thiệu rất sơ lƣợc và có hạn
chế rất lớn là: chỉ áp dụng cho kết cấu có tỉ lệ chiều dày lớp da ngoài và lớp da trong
không quá 1.25 lần, nghĩa là hai lớp da phải xấp xỉ nhƣ nhau. Mặt khác quy định cơ
tính của hai lớp da là giống nhau. Trong khi thực tế cho thấy rất nhiều kết cấu thân tàu
có tỷ số của chiều dày lớp da ngoài và lớp da trong FRP phải không nhỏ hơn 0,8, cũng
nhƣ cơ tính của hai lớp da thƣờng khác nhau. Điều này dẫn đến hạn chế trong ứng
dụng QCVN 56:2013/BGTVT và QCVN 54:2013/BGTVT vào trong thiết kế kết cấu
thân tàu FRP sandwich.
Với mong muốn xây dựng quy trình tính toán thiết kế kết cấu thân tàu FRP
sandwich phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam, trên cơ sở đó nghiên cứu xây
dựng quy trình thi công kết cấu FRP sandwich, chúng tôi đặt ra vấn đề nghiên cứu sử
dụng vật liệu FRP sandwich trong kết cấu vỏ tàu composite. Hi vọng kết quả của đề tài

sẽ đƣợc ứng dụng trong thực tế, góp phần vào sự phát triển của ngành đóng tàu vỏ
composite Việt Nam.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu phƣơng pháp gia công và xây dựng quy trình tính toán kết cấu thân
tàu vỏ FRP sandwich phù hợp với điều kiện Việt Nam.
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về vật liệu FRP sandwich
- Tìm hiểu cơ học kết cấu vật liệu kiểu sandwich.
- Chế tạo, kiểm nghiệm cơ tính một số kết cấu vật liệu kiểu sandwich .
- Tìm hiểu một số Quy phạm hiện hành về thiết kế kết cấu thân tàu vỏ FRP
sandwich.
- Đề xuất quy trình tính toán kết cấu thân tàu vỏ kiểu FRP sandwich trong điều
kiện Việt Nam.
- Nghiên cứu phƣơng pháp gia công vật liệu FRP sandwich.
- Nghiên cứu xây dựng quy trình thi công vật liệu FRP sandwich.

3


4. Đối tƣợng nghiên cứu
Vật liệu FRP sandwich sử dụng trong kết cấu vỏ tàu composite.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu vật liệu FRP sandwich với thành phần:
+ Pha nền là nhựa polyester không no, pha cốt là sợi thủy tinh dạng woven
rowing và matting.
+ Vật liệu làm lõi là foam.
- Nghiên cứu các quy phạm của Mỹ và Việt Nam để xây dựng quy trình tính kết cấu
tàu vỏ sandwich phù hợp với điều kiện Việt Nam.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu lý thuyết

- Tìm hiểu cơ học vật liệu kiểu sandwich.
- Nghiên cứu sử dụng các phần mềm chuyên dùng trong các bài toán kỹ thuật
nhƣ: Ansys, Abaqus hoặc Maestro...
- Nghiên cứu một số quy phạm hiện hành về tính kết cấu thân tàu FRP
sandwich.
6.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Chế tạo và thử nghiệm cơ tính một số tổ hợp vật liệu sandwich từ vật liệu nền,
cốt và lõi nhƣ nêu trong mục 5.
- Chế tạo một số kết cấu FRP sandwich theo công nghệ hút chân không và công
nghệ thủ công

4


Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Vật liệu sandwich
1.1.1. Khái niệm, cấu tạo
Vật liệu sandwich là vật liệu gồm hai lớp da mỏng có độ bền cao liên kết với
lớp lõi dày nằm ở giữa. Lớp da có độ cứng cao và lớp lõi tƣơng đối mềm và linh hoạt,
khi các lớp này kết hợp với nhau sẽ tạo ta vật liệu sandwich có độ bền cao (nhất là khả
năng chịu uốn và cắt) và trọng lƣợng nhẹ.
Độ kết dính của lớp da và lớp lõi là tiêu chí quan trọng cho việc chịu tải và
nâng cao cơ tính của vật liệu sandwich.
Vật liệu sandwich phải đƣợc thiết kế để có thể đáp ứng các tiêu chí về cấu trúc
nhƣ lớp da phải đủ dày để chịu đƣợc tải trọng kéo, nén và biến dạng với cốt sợi cần đủ
bền để chịu ứng suất cắt gây ra bởi tác dụng của ngoại lực. Lớp nhựa liên kết cần đủ
bền để truyền ứng suất cắt vào lớp lõi. Lớp lõi cần đủ dày và có mô đun cắt đủ lớn để
chống uốn cho toàn bộ tấm sandwich khi chịu tải trọng uốn. Cấu trúc vật liệu
sandwich cần phù hợp để tránh gây ra hiện tƣợng tấm võng vƣợt quá giới hạn khi chịu
tác dụng của tải.

Lớp lõi
Lớp da

Hình 1.1. Cấu tạo vật liệu sadwich [17].
Chiều dày lớp lõi có thể dày gấp 3 – 4 lần chiều dày lớp da tùy thuộc vào yêu
cầu kỹ thuật của nhà chế tạo.[4]
1.1.2. Phân loại
Tùy theo cấu tạo, kết cấu, vật liệu thành phần kết hợp với nhau sẽ tạo ra các
liệu sandwich khác nhau.
Vật liệu lớp da có thể là vật vật liệu FRP, hợp kim nhôm, hợp kim titan hoặc có
thể là thép không gỉ, hợp kim kim loại chịu nhiệt. [5]

5


Bảng 1.1. Cơ tính riêng của một số vật liệu thƣờng gặp [6], [4]
Vật liệu

Mô đun
đàn hồi
(GPa)

Ứng suất
phá hủy
(MPa)

Khối lƣợng
riêng
(kg/m3)

Mô đun
riêng
(MNm/kg)

Độ bền
riêng
(kNm/kg)

Thép

210

340 - 2100

7800

26,9

43 - 270

Hợp kim nhôm

70

140 - 620

2700

25,9

52 - 230

Gỗ

30

-

390

33,3

-

FRP

30

750

1800

16.7

417

Vật liệu lõi đƣợc sử dụng thƣờng ở dạng tấm nhƣ gỗ balsa, foam…và dạng rỗng nhƣ
lõi tổ ong, lõi lƣợn sóng…
Bảng 1.2. Cơ tính riêng của một số vật liệu lõi thƣờng gặp [4]

Vật liệu lõi

Trọng lƣợng riêng

PVC foam
PVC foam
PVC foam
PUfoam
PUfoam
Foam dạng tấm
Foam dạng tấm
Gỗ basa
Gỗ basa
Lõi nhôm dạng tổ ong*
Lõi nhôm dạng tổ ong *
Lõi GRP dạng tổ ong*
Lõi aramid dạng tổ ong

(kg/m3)
0,075
0,13
0,19
0,10
0,19
0,4
0,8
0,10
0,18
0,07
0,13

0,08
0,065

Modul cắt
(MPa)

Độ bền cắt
(MPa)

25
40
50
10
30
430
1000
110
300
455/205
895/365
117/52
53/32

0,8
1,9
2,4
0,6
1,4
21
1,4

2,5
2,2/1,4
4,8/3,0
2,3/1,4
1,7/1,0

* : giá trị theo phƣơng dọc và phƣơng ngang của lõi tổ ong hình lục giác

(a)

(c)

(b)

Hình 1.2. Vật liệu sandwich [17].
(a) - Vật liệu sandwich lõi gỗ balsa; (b) – Vật liệu sandwich lõi tổ ong;
(c) – Vật liệu sandwich lõi dạng sóng.
6


Trong vật liệu sandwich, nếu lớp da giống hệt nhau cả về chiều dày và đặc
trƣng vật liệu, dạng vật liệu này là gọi là vật liệu sandwich đối xứng. Tuy nhiên, trong
nhiều trƣờng hợp cụ thể các lớp da trong và da ngoài có thể khác nhau cả về chiều dày
và đặc trƣng vật liệu tùy từng điều kiện tải và môi trƣờng làm việc. Dạng vật liệu này
gọi là vật liệu sandwich bất đối xứng.
1.1.3. Phạm vi ứng dụng
Vật liệu sandwich đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành ô tô, hàng không vũ
trụ, tàu thuyền và các ứng dụng trong kỹ thuật dân sự bởi chúng có độ cứng tuyệt vời
và trọng lƣợng nhẹ do đó làm giảm đáng kể mức tiêu hao nhiên liệu. Ngoài ra, vật liệu
sandwich còn có khả năng hấp thụ một lƣợng lớn năng lƣợng khi chịu va đập chính vì

vậy nó càng đƣợc ƣu chuộng và là sự lựa chọn đặc biệt trong các ngành công nghiệp
hiện nay.
Trong ứng dựng hàng không vũ trụ vật liệu sandwich đã đƣợc sử dụng trong
các kết cấu tàu không gian con thoi, chúng cũng đƣợc sử dụng trong các máy bay quân
sự và thƣơng mại. Hải quân Mỹ và và Hải quân Hoàng gia Thụy Điển đã sử dụng vật
liệu này để làm vách ngăn nhằm giảm trọng lƣợng của tàu và chịu đƣớc các vụ nổ dƣới
nƣớc trong hơn 20 năm. Không những thế, đầu máy xe lửa cũng đƣợc thiết kế bằng vật
liệu sandwich để chống lại các sóng áp lực. Hơn nữa, vật liệu sandwich còn đƣợc sử
dụng trong xe buýt, thuyền buồm, thuyền đua, xe đua, ván trƣợt tuyết, ván trƣợt nƣớc
và canô mang lại hiệu quả rất cao về thẩm mỹ, chất lƣợng và kinh tế…[7].
1.2. Vật liệu FRP sandwich
Vật liệu FRP sandwich là vật liệu sandwich trong đó lớp da đƣợc làm bằng vật
liệu FRP. Vật liệu này có trọng lƣợng nhẹ, có khả năng chịu uốn , cắt cao.

Lớp da

Lõi

Hình 1.3: Vật liệu FRP sandwich.
7


Vật liệu FRP sandwich có nhiều loại khác nhau với các thành phần lớp da và
lớp lõi khác nhau. Lớp da FRP có thể cấu tạo từ sợi CSM, vải thủy tinh, sợi cacbon,
sợi kevlar – aramid kết hợp với nhựa polyester, nhƣa epoxy, nhựa vinylester. Mọi sự
kết hợp của các thành phần vật liệu da và vật liệu lõi sẽ đƣợc vật liệu FRP sandwich có
cơ tính khác nhau. Vấn đề là ta cần tạo ra một tổ hợp vật liệu thích hợp có thuộc tính
đáp ứng với điều kiện làm việc của chi tiết, sản phẩm.
Đối với vật liệu FRP sandwich ứng dụng trong kết cấu vỏ tàu composite ở Việt
Nam hiện nay, các thành phần của nó chủ yếu gồm: lớp da là vật liệu composite với

nền nhựa polyestes không no, pha cốt là sợi thủy tinh dạng woven rowing và matting;
lớp lõi là foam (polyurethane, Divinycell).
Bảng 1.3. Sử cải tiến về mặt độ cứng và sức bền khi thay đổi kết cấu cấu [4]
Quan hệ

Lớp da (t)

Chiều dày lớp lõi (t)

Chiều dày lớp lõi (3t)

Độ cứng (D)

1

7 lần

37 lần

Độ bền

1

3,5 lần

9,2 lần

Trọng lƣợng

1

1,03 lần

1,06 lần

1.2.1. Vật liệu da
Vật liệu lớp da là vật liêu Composite (FRP)– đây là vật liệu tổ hợp từ hai vật
liệu có bản chất khác nhau. Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng
vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ.
Vật liệu FRP (Fibeglass Reinfored Plastic) có nhiều lớp mỏng gồm một thành
phần liên tục gọi là vật liệu nền (nhựa polymer) và các thành phần cốt (các sợi thủy
tinh). Vật liệu nền có tác dụng phối hợp sự làm việc hài hoà của toàn khối composite,
phân bố lại nội lực, chống chịu các tác động lý-hoá của môi trƣờng; thành phần cốt lại
làm cho FRP trở nên cứng hơn, làm tốt hơn khả năng khác nhƣ khả năng chống lại
biến dạng không đàn hồi, chống thấm, chống cháy, giảm sự phát triển của vết nứt và
các khuyết tật trong vật liệu,...Do đó, lớp vật liệu FRP có tính chất: nhẹ, bền với các

8


tác động vật lý, hoá học, khả năng chống ăn mòn cao và thích ứng với các tiêu chí cao
của kỹ thuật và công nghệ hiện đại.

Hình 1.4: Lớp composite nhiều lớp [11].
Lớp da có độ dày từ khoảng 0,25mm đến 40mm tùy theo đặc điểm thiết kế cụ
thể. Lớp da bằng vật liệu composite đƣợc thiết kế linh hoạt không gò bó trong một
khuôn khổ nào, tùy ý tạo hình dáng và chiều dày tại các vị trí kết cấu khác nhau của
sản phẩm. Ngoài ra, lớp da bằng composite có tính kháng cao với hầu hết các môi
trƣờng trong khi giá thành và chi phí đầu tƣ thấp. Chính vì vậy mà vật liệu composite
là vật liệu thành phần đƣợc lựa chọn để tạo ra vật liệu FRP sandwich dùng trong đóng

tàu và một số lĩnh vực khác.
1.2.1.1.Nhựa Polymer
Nhựa Polymer đƣợc sử dụng để sản xuất vỏ tàu là nhựa nhiệt cứng chủ yếu là
nhựa polyestes không no. Nhựa polyestes này chiếm khoảng 40-60% trọng lƣợng của
vật liệu composite.
Có hai loại polyester chính thƣờng sử dụng trong công nghệ composite: Nhựa
orthophthalic cho tính kinh tế cao, đƣợc sử dụng rộng rãi và nhựa isophthalic lại có
khả năng kháng nƣớc tuyệt vời nên đƣợc xem là vật liệu quan trọng trong công nghiệp,
đặc biệt là hàng hải.
Hiện nay trên thị trƣờng đã có chừng 40 đến 50 chủng loại mang tên gọi
polyester dùng làm vật liệu composite. Những mã hiệu nhựa quen thuộc trên thị
trƣờng Việt Nam có nguồn từ Bắc Âu (Đan Mạch, Nauy), Úc, Hàn Quốc, Nhật Bản và
Trung Quốc. Nhựa polyester không no dùng cho ngành đóng tàu đều phải đƣợc các cơ
quan Đăng Kiểm tàu quốc tế thử nghiệm và cấp chứng chỉ công nhận chất lƣợng đảm
bảo cho việc làm vỏ tàu.

9


Trong sản xuất thực tế, chúng ta đã sử dụng gần hết chủng loại nhựa đã đƣợc
Đăng Kiểm cấp chứng chỉ. Mỗi chủng loại phù hợp với công việc đã đƣợc chỉ định.
Tuỳ thuộc nƣớc sản xuất, mã hàng hoá thƣơng mại của nhựa khác nhau song chất
lƣợng nhựa mỗi nhóm phải đảm bảo những yêu cầu tối thiểu. Hiện tại, các cơ sở đóng
tàu composite ở Việt Nam thƣờng dùng các loại nhựa có mã hiệu nhƣ sau: 9509, 8201,
C114, 8120, UC123LC...
Đa số nhựa polyester có màu nhạt, thƣờng đƣợc pha loãng nhờ styrene. Lƣợng
styrene có thể lên đến 50% để làm giảm độ nhớt của nhựa, dễ dàng cho quá trình gia
công. Ngoài ra, styrene còn làm nhiệm vụ tạo liên kết ngang giữa các phân tử mà
không có sự tạo thành sản phẩm phụ nào. Nhựa polyester còn có khả năng ép khuôn
mà không cần áp suất.

Polyester có thời gian tồn trữ ngắn là do hiện tƣợng tự đóng rắn của nó sau một
thời gian. Thông thƣờng, ngƣời ta thêm vào một lƣợng nhỏ chất ức chế trong quá trình
tổng hợp polyester để ngăn ngừa hiện tƣợng này.
Nhà sản xuất có thể cung cấp nhựa ở dạng tự nhiên hay có dùng một số phụ gia.
Nhựa có thể đƣợc sản xuất để chỉ cần cho xúc tác vào là sử dụng đƣợc. Nhƣ đã đề cập
ở trên, cần phải có thời gian để polyester tự đóng rắn.
Tốc độ trùng hợp quá chậm cho mục đích sử dụng, vì vậy cần dùng chất xúc tác
và chất xúc tiến để đạt độ trùng hợp của nhựa trong một khoảng thời gian nào đó.
Khi đã đóng rắn, polyester rất cứng và có khả năng kháng hoá chất. Quá trình đóng rắn
hay tạo liên kết ngang đƣợc gọi là quá trình polymer hóa. Đây là phản ứng hoá học chỉ
có một chiều. Cấu trúc không gian này cho phép nhựa chịu tải đƣợc mà không bị giòn.
Cần phải chuẩn bị hỗn hợp nhựa trƣớc khi sử dụng. Nhựa và các phụ gia khác phải
đƣợc phân tán đều trƣớc khi cho xúc tác vào. Phải khuấy đều và cẩn thận để loại bỏ
bọt khí trong nhựa ảnh hƣởng quá trình gia công. Điều này rất quan trọng do bọt khí
còn trong nhựa sẽ ảnh hƣởng tính chất cơ lý, làm cấu trúc sản phẩm bị yếu. Cần phải
chú ý rằng việc dùng xúc tác và xúc tiến với hàm lƣợng vừa đủ sẽ cho vật liệu những
tính chất tốt nhất. Nếu quá nhiều xúc tác sẽ làm quá trình gel hoá xảy ra nhanh hơn,
ngƣợc lại, nếu ít xúc tác quá trình đóng rắn sẽ bị chậm lại.
Để nhựa polyestes không no đóng rắn thƣờng sử dụng các chất xúc tiến hay còn
gọi là chất gia tốc nhƣ Peroxid, MEKP (Methyl Ethyl Ketone Peroxide), BPO
10


(Benzoyl Peroxide)...Tuy nó chiếm tỷ lệ trọng lƣợng rất nhỏ (khoảng 1%) nhƣng
không thể thiếu.
Trong đó, MEKP đƣợc dùng phổ biến với nhựa polyestes không no. Đây là chất
hóa cứng sử dụng nhiều nhất trong công nghệ composite. Nó đƣợc chế tạo bằng cách
cho Methyl Ethyl Keton phản ứng với Hydro Peroxid, cô đặc loại nƣớc cho ta MEKP.
Trên thị trƣờng MEKP ở dạng dung dịch lỏng chứa 9% oxy hoạt tính với tên thƣơng
mại là Trigonox V388.

Vật liệu sẽ đông cứng ở nhiệt độ bình thƣòng với sự có mặt của chất đông cứng
hay còn gọi là chất xúc tiến hay chất gia tốc. Thời gian đông cứng thƣờng áp dụng khi
trát vỏ tàu là trên dƣới một giờ đồng hồ. Kích thƣớc và hình dáng vật thể do vật liệu
composite tạo thành bị giới hạn bởi sự có mặt của khuôn. Sau đông cứng, sản phẩm
định hình đúng hình mẫu mà khuôn đã hạn định.

Hình 1.5: Nhựa polyestes không no

Hình 1.6: Chất xúc tác MEKP
Nhựa này có nhiều ƣu điểm nổi bật nhƣ:
- Cứng
- Khả năng bám dính cao
- Ổn định kích thƣớc,
- Khả năng thấm vào sợi cao,
- Chống môi trƣờng hóa học, tác động của tia cực tím, chịu đƣợc nƣớc biển.
- Giá thành rẻ,
11