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

Header Page
1 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU………………………………………………….…………………………1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
3
1.1. Tổng quan về vật liệu polyme compozit ............................................................3
1.1.1. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt sợi .........................................4
1.1.2. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt hạt .........................................4
1.1.2.1. Hiểu biết chung về vật liệu compozit gia cường dạng hạt .................... 4
1.1.2.2. Chất gia cường silic đioxit ..................................................................... 5
c

1.2.
ec

ề

cứu và sản xuấ ậ ệ
..................................................................................9

1.2.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo ..................................9
1.2.1.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo trên thế giới ...... 9
1.2.1.2.Tình hình sản xuất và sử dụng đá nhân tạo trong nước ......................... 11
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về vật liệu compozit sinh thái và sản xuất
đá nhân tạo trên thế giới ..............................................................................12

1.2.3. Tình hình nghiên cứu về vật liệu compozit sinh thái và sản xuất
đá nhân tạo trong nước ................................................................................13
1.3. Giới thiệu về dầu thực vật và dầu lanh epoxy hóa .........................................14
1.3.1. Giới thiệu về dầu thực vật ............................................................................14
1.3.2. Giới thiệu về các phương pháp biến tính dầu thực vật ................................17
1.3.3. Giới thiệu về dầu lanh biến tính bằng phản ứng epoxy hóa ........................18
1.3.3.1. Giới thiệu về quá trình biến tính dầu lanh bằng phản ứng epoxy hóa . 18
1.3.3.2. Phản ứng đóng rắn dầu lanh epoxy hóa ............................................... 19
1.4. P ƣơ
â ca í c ất bề cơ à bền màu của vật liệu
polyme compozit cốt hạt ...................................................................................22
1.4.1. Sử dụng phụ gia có tính tương thích với hệ nhựa nền .................................22
1.4.2. Biến tính bề mặt cốt liệu hạt bằng chất liên kết silan ..................................23
1.4.3. Sử dụng chất chống tia tử ngoại ..................................................................24
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM..…………………………………………………32
2.1. Nguyên liệu, hóa chất thí nghiệm ....................................................................32
2.2. C c ƣơ
ực nghiệm .......................................................................33
2.2.1. Phương pháp chuẩn bị hỗn hợp nhựa nền dầu lanh epoxy hóa ...................33
2.2.2. Phương pháp chuẩn bị mẫu vật liệu polyme compozit từ nhựa nền ELO
và cốt liệu thạch anh ....................................................................................33
2.2.3. Các phương pháp xác định đặc trưng đóng rắn của dầu lanh epoxy hóa ...35
Footer Page 1 of 89.
Phạm Anh Tuấn

i

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp

Header Page
2 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

2.2.3.1. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng và nhiệt quét vi sai ............. 35
2.2.3.2. Phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ theo thời gian đóng rắn .... 35
2.2.3.3. Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier ................... 36
2.2.4. Các phương pháp xác định mức độ đóng rắn của dầu lanh epoxy hóa .......36
2.2.4.1. Phương pháp trích ly trong axeton ...................................................... 36
2.2.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy .................................. 37
2.2.4.3. Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai .............................................. 38
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ........................................................39
2.2.5.1. Xử lý số liệu thực nghiệm mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO
theo thời gian phản ứng ...................................................................... 39
2.2.5.2. Tính toán tốc độ phản ứng của hệ nhựa nền dầu lanh epoxy hóa........ 39
2.2.6. Các phương pháp xác định tính chất cơ học của nhựa nền ELO .................39
2.2.6.1. Phương pháp xác định độ cứng Barcol ................................................ 39
2.2.6.2. Phương pháp xác định độ bền kéo ....................................................... 39
2.2.6.3. Phương pháp xác định độ bền uốn ....................................................... 39
2.2.6.4. Phương pháp xác định độ bền va đập Izod không khía ....................... 40
2.2.6.5. Phương pháp xác định độ mài mòn ...................................................... 40
2.2.6.6. Phương pháp xác định màu sắc ........................................................... 40
2.2.7. Phương pháp xác định hình thái cấu trúc vật liệu bằng phương pháp
chụp ảnh hiển vi điện tử quét trường phát xạ ..............................................40
2.2.8. Phương pháp xác định tính chất cơ – lý của vật liệu polyme compozit ........41
2.2.8.1. Phương pháp xác định độ hấp thụ nước .............................................. 41
2.2.8.2. Phương pháp xác định độ bền uốn....................................................... 41

2.2.8.3. Phương pháp xác định độ bền va đập .................................................. 42
2.2.8.4. Phương pháp xác định độ mài mòn sâu ............................................... 43
2.2.8.5. Phương pháp xác định màu sắc của bề mặt vật liệu
polyme compozit ................................................................................ 44
2.2.8.6. Phương pháp xác định độ bóng bề mặt vật liệu polyme compozit ...... 44
2.2.9. Phương pháp xác định khả năng chịu thời tiết ............................................44
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………..…………45
3.1. Nghiên cứu các yếu tố ả
ƣở đế
r
đó rắn dầu lanh
epoxy hóa ...........................................................................................................45
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình đóng rắn dầu lanh
epoxy hóa ......................................................................................................45
3.1.1.1. Khảo sát theo phương pháp phân tích nhiệt khối lượng và
nhiệt quét vi sai ................................................................................... 45
Footer Page 2 of 89.
Phạm Anh Tuấn

ii

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
3 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

3.1.1.2. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng phần gel ................. 47
3.1.1.3. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư ...... 48
3.1.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình biến thiên nhiệt độ
tỏa nhiệt theo thời gian đóng rắn hệ nhựa nền ELO ........................... 49
3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến một số đặc trưng của mẫu nhựa
ELO sau đóng rắn ............................................................................... 50
3.1.1.6. Tóm tắt kết quả của tiểu mục 3.1.1...................................................... 51
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất xúc tác họ imidazol đến quá trình
đóng rắn hệ nhựa ELO/MHHPA ..................................................................52
3.1.2.1. Ảnh hưởng của EMI đến quá trình đóng rắn hệ ELO/MHHPA .......... 53
3.1.2.2. Ảnh hưởng của chất xúc tác 2-MI đến quá trình đóng rắn
hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 56
3.1.2.3. Ảnh hưởng của chất xúc tác DMI đến quá trình đóng rắn
hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 59
3.1.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác IM đến quá trình đóng rắn
hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 62
3.1.2.5. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác NMI đến quá trình đóng rắn
hệ ELO/MHHPA ................................................................................ 65
. .2.6. o sánh ảnh hưởng của các chất xúc tác imidazol tại t lệ thích hợp... 68
. . . ác định h m lượng chất xúc tác NMI thích hợp của phản ứng đóng rắn
hệ nhựa nền ELO/MHHPA...........................................................................71
3.1.3.1.Khảo sát theo phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai DSC ................ 71
3.1.3.2. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư ...... 72
. . . ác định h m lượng chất đóng rắn MHHPA thích hợp của phản ứng
với dầu lanh epoxy hóa.................................................................................73
3.1.4.1.Khảo sát theo phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai DSC ................ 73
3.1.4.2.Khảo sát theo phương pháp xác định mức độ đóng rắn ........................ 74
3.1.4.3. Khảo sát theo phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy dư ...... 76
. .5. Đặc tính đóng rắn của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI bằng phương pháp

phân tích phổ hồng ngoại FTIR ...................................................................77
3.1.6. Tóm tắt kết quả của mục 3.1.........................................................................81
3.2. Nghiên cứu biến tính nhựa nề r cơ ở dầu lanh epoxy hóa ...................82
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của h m lượng chất bổ sung polyol-PT1 ....................82
3.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol –PT đến biến thiên nhiệt độ
tỏa nhiệt theo thời gian của hệ nhựa nền ELO MHHP NMI ........... 82
3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến một số tính chất cơ lý
của hệ nhựa ELO MHHP NMI sau đóng rắn .................................. 83
Footer Page 3 of 89.
Phạm Anh Tuấn

iii

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
4 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất chống lão hóa thời tiết và tia tử ngoại đến
một số tính chất của nhựa nền......................................................................86
3.2.2.1. Khảo sát khả năng phân tán của một số chất chống tia tử ngoại trong
hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI........................................................ 86
3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến quá trình
đóng rắn hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ........................................ 87
3.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số chất chống tia tử ngoại đến một số

đặc tính cơ bản của nhựa ELO MHHP NMI sau đóng rắn ............. 91
3.2.2.4. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại FTIR của mẫu nhựa nền ELO
sau khi chiếu UV ................................................................................ 95
3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa
a cƣờng bằng cốt liệu thạch anh và thủy tinh .............................................97
3.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo mẫu và tính chất vật liệu
polyme compozit ...........................................................................................97
3.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của các chất liên kết silan ................................... 97
3.3.1.2. Ảnh hưởng của kích thước và bản chất hạt cốt liệu .......................... 108
3.3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn tính chất cơ lý của vật liệu
polyme compozit .............................................................................. 119
3.3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến tính chất cơ lý của vật liệu
polyme compozit .............................................................................. 122
3.3.1.5. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường và thời gian lưu hỗn hợp
phối liệu ............................................................................................ 124
3.3.2. Ảnh hưởng của chất chống tia tử ngoại đến khả năng chịu thời tiết của
vật liệu polyme compozit ............................................................................127
3.3.2.1. Lựa chọn loại chất chống UV phù hợp .............................................. 127
3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ chất chống tia UV MHOP BOTP đến
sự biến đổi màu sắc của vật liệu polyme compozit ........................ 129
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 polyme compozit ............... 135
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) ...............................................................137
KẾT LUẬN CHUNG ...........................................................................................141
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .....................................142
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................143

Footer Page 4 of 89.
Phạm Anh Tuấn

iv

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
5 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TÊN ĐẦY ĐỦ

CHỮ VIẾT TẮT
Amino silan

N-(2- aminetyl)- 3- aminopropyltrimetoxysilan

BOTPS

bis (1-octyloxy-2,2,6,-tetrametyl-4-piperidyl) sebacate

DMI

1,2-Dimetylimidazol

DSC

Quét nhiệt vi sai

E11

2-(2-hydroxy-5-metylphenyl)benzotiazol

E765

Bis-(N-metyl,2,2,6,6-tetametyl-4-piperidinyl) sebacate + metyl(N-metyl,2,2,6,6-tetrametyl-4- piperidinyl) sebacate

EC

Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thủy tinh

EQ

Vật liệu polyme compozit có chất gia cường thạch anh

ELO

Epoxy linseed oil - Dầu lanh epoxy hóa

EMI

2-Etyl- 4 – Metylimidazol

FESEM

Kính hiển vi điện tử trường phát xạ

FTIR

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

Glycidoxy silan

3-Glycidoxypropyltrimethxysilan

HALS

Chất cản quang

HnOB

2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon

IM

Imidazol

MHHPA

Anhydrit 4- metylhexahydrophtalic

MHOP

Metanol, 2-hydroxy-4-(octyloxy)-phenyl

NMI

1-metylimidazol

PC

Polyme compozit

PHSH

Phân hủy sinh học

PEKN

Unsaturated polyester resin - Nhựa polyeste không no

TGA

Phân tích nhiệt khối lượng

UVA

Chất hấp phụ tia tử ngoại

%KL

Phần trăm theo khối lượng

Footer Page 5 of 89.
Phạm Anh Tuấn

v

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
6 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

STT
Hình 1.1
Hình 1.2

DANH MỤC HÌNH

Trang

Cấu trúc cơ bản của tứ diện SiO4

6

ơ đồ hình thành vật liệu critobalit

8

Hình 1.3

Ảnh phóng đại quang học về cấu trúc hình thái của vật liệu
cristobalit (a) và thạch anh (b)

9

Hình 1.4

Nhu cầu cho lĩnh vực ốp lát năm 20

9

Hình 1.5

a) Hoa cây lanh ,b) Hạt lanh , c) Dầu lanh

16

Hình 1.6

Cấu trúc cơ bản của phân tử triglyxerit

17

Hình 1.7

Chu trình đời của polyme sinh học bắt nguồn từ thực vật

18

Hình 1.8

theo khu vực

ơ đồ phản ứng epoxy hóa dầu lanh

18

Hình 1.9

Cấu trúc dầu lanh trước và sau khi epoxy hóa

19

Hình 1.10

Cơ chế đóng rắn ELO bởi anhydrit sử dụng chất xúc tác
imidazol

20

Hình 1.11

Cơ chế phản ứng đóng rắn ELO bằng anhydrit và amin bậc 3

20

Hình 1.12

Cơ chế phản ứng đóng rắn ELO bằng MHHPA khi có mặt chất
xúc tác imidazol và hợp chất chứa nhóm OH

21

Hình 1.13

Cơ chế chung cho sự phá hủy quang polyme

26

Hình .

Cấu trúc hóa học của các dẫn xuất benzotiazol và benzophenon

28

Hình . 5

Quang phổ hấp thụ của benzotiazol

28

Hình . 6

Cơ chế bảo vệ của các chất chống UV dạng UVA

29

Hình 1.17

Cấu trúc hóa học của một số chất chống UV dạng UVA

29

Hình 1.18

Dẫn xuất của 2,2,6,6-tetrametyl-4-piperidin

30

Hình 1.19

Cơ chế bảo vệ của chất chống UV dạng HALS

30

Hình 1.20

Cấu trúc hóa học của chất chống UV HALS( E765)

31

Hình 2.1

Quy trình chế tạo mẫu vật liệu PC trên cơ sở nhựa nền ELO gia
cường bằng cốt liệu hạt

34

Hình 2.2

Máy đo độ bền uốn Flexi-1000 của hãng Gabbrielli,Ý

42

Hình 2.3

Thiết bị đo độ bền va đập US.PAT. 4251791, Nhật Bản

43

Hình 2.4

Máy đo độ mài mòn sâu Deep Unglazed, Gabbrielli, Ý

43

Footer Page 6 of 89.
Phạm Anh Tuấn

vi

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
7 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

Hình 3.1a

Giản đồ DSC của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1

46

Hình 3.1b

Giản đồ TGA của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1

46

Mức độ đóng rắn của hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ
47Hình 3.2 mol ELO/MHHPA/NMI = 1,0/1,0/0,1 tại các nhiệt độ từ 120 ÷
150 ºC

47

Hình 3.3

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ đóng rắn của hệ nhựa nền
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol = 1,0/1,0/0,1

48

Hình 3.4

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng nhóm epoxy dư của hệ
nhựa nền ELO MHHP NMI ở t lệ mol = 1,0/1,0/0,1

49

Hình 3.5

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến biến thiên nhiệt độ theo thời gian
của phản ứng đóng rắn hệ nhựa nền ELO MHHP NMI ở t lệ
mol = 1,0/1,0/0,1

50

Hình 3.6

Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0 với hàm lượng chất xúc tác
EMI khác nhau ở nhiệt độ 140ºC

53

Hình 3.7

Ảnh hưởng của hàm lượng EMI đến mức độ đóng rắn hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140ºC

54

Hình .8

Ảnh hưởng của hàm lượng EMI đến tốc độ đóng rắn hệ nhựa nền
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0 ở nhiệt độ đóng rắn 140ºC

55

Hình 3.9

Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140ºC với
hàm lượng chất xúc tác 2-MI khác nhau

56

Hình 3.10

Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác 2-MI đến mức độ đóng rắn
của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn
140ºC

57

Hình .

Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác 2-MI đến vận tốc phản ứng
của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0 (1:2-MI 0,05; 2:
2-MI 0,08; 3: 2-MI 0,09; 4: 2-M 0,1; 5: 2-MI 0,11; 6: 2-MI 0,12)

58

Hình 3.12

Sự biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ
nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C
với hàm lượng chất xúc tác DMI khác nhau

59

Hình 3.13

Ảnh hưởng của hàm lượng DMI đến mức độ đóng rắn của hệ
nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C

60

Hình .

Ảnh hưởng của hàm lượng DMI đến tốc độ phản ứng của hệ
nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn
140°C(1: DMI 0,05; 2: DMI 0,08;3: DMI 0,09; 4: DMI 0,1; 5:
DMI 0,11; 6: DMI 0,12)

61

Footer Page 7 of 89.
Phạm Anh Tuấn

vii

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp

Header Page
8 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

Hình 3.15

Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng của hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C với
hàm lượng chất xúc tác IM khác nhau

62

Hình 3.16

Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác IM đến mức độ đóng rắn
củahệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn
140°C

63

Hình . 7

Ảnh hưởng của hàm lượng IM đến vận tốc phản ứng của hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C (1:
IM-0,05; 2: IM 0,08;3: IM 0,09; 4: IM-0,1; 5: IM 0,11; 6: IM
0,12)

64

Hình 3.18

Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của phản ứng đóng rắn hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C theo
hàm lượng NMI

65

Hình 3.19

Ảnh hưởng của t lệ chất xúc tác NMI đến mức độ đóng rắn của
hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn
140°C

66

Hình 3.20

Ảnh hưởng của t lệ NMI đến tốc độ phản ứng của hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C (1:
NMI-0,05; 2: NMI 0,08;3: NMI 0,09; 4: NMI-0,1; 5: NMI 0,11;
6: NMI 0,12)

67

Hình 3.21

So sánh biến thiên nhiệt độ theo thời gian của hệ nhựa
ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C khi
sử dụng một số chất xúc tác imidazol ở t lệ mol
imidazol/MHHPA = 0,1/1,0

68

Hình 3.22

Mức độ đóng rắn của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ mol 1,0/1,0,
nhiệt độ đóng rắn 140°C khi sử dụng các chất xúc tác imidazol ở
t lệ thích hợp

69

Hình 3.23

Giản đồ DSC của phản ứng đóng rắn hệ nhựa ELO/MHHPA ở t
lệ mol 1,0/1,0, với t lệ NMI khác nhau

70

Hình 3.24

Ảnh hưởng của t lệ NMI MHHP đến hàm lượng nhóm epoxy
dư theo thời gian phản ứng của hệ nhựa ELO/MHHPA ở t lệ
mol 1,0/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C

71

Hình 3.25

Giản đồ DSC của các phản ứng đóng rắn hệ nhựa
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol NMI/MHHPA = 0,1/1,0, nhiệt
độ đóng rắn 140°C với hàm lượng chất đóng rắn MHHPA khác
nhau

72

Hình 3.26

Ảnh hưởng của t lệ mol ELO MHHP đến mức độ đóng rắn
của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol NMI/MHHPA =
0,1/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C

73

Hình 3.27

Ảnh hưởng của t lệ mol ELO MHHP đến tốc độ phản ứng của
hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol NMI/MHHPA = 0,1/1,0,
nhiệt độ đóng rắn 140°C

74

Footer Page 8 of 89.
Phạm Anh Tuấn

viii

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
9 ofán
89.tiến sĩ
Luận

2016

Hình 3.28

Ảnh hưởng của t lệ mol ELO MHHP đến hàm lượng nhóm
epoxy dư của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
NMI/MHHPA = 0,1/1,0, nhiệt độ đóng rắn 140°C

75

Hình .29

Phổ FTIR của chất xúc tác NMI

76

Hình . 0

Phổ FT-IR của chất đóng rắn MHHP

76

Hình .

Phổ FTIR của hỗn hợp NMI/MHHPA ở t lệ mol NMI/MHHPA
= 0,1/1,0 tại các thời gian phản ứng 0; 1; 2 và 4 giờ ở nhiệt độ
phòng (25°C)

77

Hình . 2

Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
1,0/1,0/0,1 ngay sau khi trộn (0 phút)

78

Hình .

Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/ ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1,
sau khi đóng rắn ở 140°C trong 10 phút

78

Hình .

Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
,0 ,0 0, sau khi đóng rắn ở 140°C trong 20 phút

79

Hình 3.35

Phổ FTIR của hỗn hợp ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
,0 ,0 0, sau khi đóng rắn ở 140°C trong 40 phút

79

Hình 3.36

ơ đồ pha mẫu nhựa nền ELO/MHHPA/NMI

80

Hình 3.37

Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến biến thiên nhiệt độ
tỏa nhiệt theo thời gian phản ứng của hệ nhựa
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, nhiệt độ đóng rắn
140°C

82

Hình 3.38

Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ cứng Barcol của
hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , đóng rắn ở
nhiệt độ 140°C trong 45 phút

82

Hình 3.39

Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ bền kéo của hệ
nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi đóng
rắn ở nhiệt độ 140°C

83

Hình 3.40

Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ bền uốn của hệ
nhựa ELO MHHP NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , đóng rắn ở
nhiệt độ 140°C trong 45 phút

83

Hình 3.41

Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ bền va đập của hệ
nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng
rắn ở nhiệt độ 140°C

84

Hình 3.42

Ảnh hưởng của hàm lượng polyol-PT đến độ mài mòn của hệ
nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , đóng rắn ở
nhiệt độ 140°C trong 45 phút

84

Hình 3.43

Ảnh hưởng của t lệ BOTP đến quá trình biến thiên nhiệt độ
theo thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C

87

Footer Page 9 of 89.
Phạm Anh Tuấn

ix

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
10 of
Luận
án89.
tiến sĩ

2016

Hình 3.44

Ảnh hưởng của t lệ E đến quá trình biến thiên nhiệt độ theo
thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C

87

Hình 3.45

Ảnh hưởng của t lệ E765 đến quá trình biến thiên nhiệt độ theo
thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C

88

Hình 3.46

Ảnh hưởng của t lệ HnOB đến quá trình biến thiên nhiệt độ theo
thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
1,0/1,0/0,1, ở nhiệt độ 140°C

88

Hình 3.47

Ảnh hưởng của t lệ MHOP đến quá trình biến thiên nhiệt độ
theo thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol
1,0/1,0/0,1, nhiệt độ 140°C

89

Hình 3.48

Ảnh hưởng của t lệ MHOP BOTP đến quá trình biến thiên

nhiệt độ theo thời gian phản ứng của hệ ELO/MHHPA/NMI ở t
lệ mol 1,0/1,0/0,1, nhiệt độ 140°C

89

Hình 3.49

Màu sắc mẫu nhựa sau đóng rắn khi sử dụng chất BOTPS

90

Hình 3.50

Ảnh hưởng của E đến màu sắc mẫu nhựa ELO/MHHPA/NMI
ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

91

Hình 3.51

Ảnh hưởng của E65 đến màu sắc mẫu nhựa ELO/MHHPA/NMI
ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

92

Hình 3.52

Ảnh hưởng của HnOB đến màu sắc mẫu nhựa
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở
nhiệt độ 140°C

92

Hình 3.53

Ảnh hưởng của MHOP đến màu sắc mẫu nhựa
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở
nhiệt độ 140°C

93

Hình 3.54

Ảnh hưởng của MHOP BOTP đến màu sắc mẫu nhựa
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol ,0 ,0 0, , sau khi đóng rắn ở
nhiệt độ 140°C

94

Hình .55

So sánh phổ FTIR của mẫu nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ
mol 1,0/1,0/0,1, khi không sử dụng chất chống UV ở 0 giờ (1)
và 300 giờ (2) chiếu UV

95

Hình 3.56

So sánh phổ FTIR của mẫu nhựa nền ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1 khi

có sử dụng 5% KL chất UV ở 0 giờ (1) và 300 giờ (2) chiếu UV

95

Hình 3.57

Quy trình biến tính cốt liệu thạch anh và thủy tinh bằng chất liên
kết silan

97

Hình 3.58

Ảnh FE EM của mẫu vật liệu PC sử dụng cốt liệu hạt chưa
silanol hóa bề mặt với các độ phóng đại khác nhau (a) x100; (b)
x500 và (c) x1000

98

Footer Page 10 of 89.
Phạm Anh Tuấn

x

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
11 of
Luận

án89.
tiến sĩ

2016

Hình 3.59

Ảnh FE EM của mẫu PC sử dụng cốt liệu được silanol hóa bằng
amino silan (nồng độ 2%) với các độ phóng đại khác nhau (a)
x100, (b) x500 và (c) x1000

99

Hình 3.60

Ảnh FE EM của mẫu vật liệu PC sử dụng cốt liệu hạt biến tính
bằng glycidoxy silan (nồng độ 2%)với các độ phóng đại khác
nhau (a) x100, (b) x500 và (c) x1000

100

Hình 3.61

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền uốn của vật
liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ)

101

Hình 3.62

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền uốn của vật
liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC)

101

Hình 3.63

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền va đập của
vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ)

102

Hình 3.64

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ bền va đập của
vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC)

102

Hình 3.65

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ mài mòn của vật
liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ)

103

Hình .66

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ mài mòn của vật
liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC)

103

Hình .67

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ hấp thụ nước của
vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh (EQ)

104

Hình .68

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch silan đến độ hấp thụ nước của
vật liệu compozit gia cường bằng cốt liệu hạt thủy tinh (EC)

104

Hình .69

Độ bền uốn của vật liệu PC theo thời gian biến tính bề mặt cốt
liệu

105

Hình 3.70

Độ bền va đập của vật liệu PC theo thời gian biến tính bề mặt cốt
liệu

106

Hình 3.71

Độ mài mòn của vật liệu PC khi cốt liệu được biến tính với thời
gian khác nhau

106

Hình 3.72

Độ hấp thụ nước của vật liệu PC khi cốt liệu với thời gian biến
tính khác nhau

106

Hình 3.73

Hỗn hợp phối liệu sau khi trộn: Mẫu A1(a) và mẫu A2 (b)

109

Hình 3.74

Hỗn hợp phối liệu sau khi rung ép: Mẫu A1(a) và mẫu A2 (b)

109

Hình 3.75

Mẫu A2 - KT hạt 0,1 ÷0,4 mm ở các độ phóng đại (a) x100 và

(b) x500

109

Hình 3.76

Mẫu A3 - KT hạt 0,6 ÷1,2 mm ở các độ phóng đại (a) x100 và
(b) x500

110

Hình 3.77

Ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu đến độ bền uốn của vật liệu
PC

110

Footer Page 11 of 89.
Phạm Anh Tuấn

xi

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
12 of
Luận
án89.

tiến sĩ

2016

Hình 3.78

Ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu đến độ bền va đập của vật
liệu PC

111

Hình 3.79

Ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu đến độ hấp thụ nước của vật
liệu PC

111

Hình 3.80

Ảnh hưởng của kích thước hạt cốt liệu đến độ mài mòn sâu của
vật liệu PC

112

Hình 3.81

Ảnh FESEM của mẫu C1(0% KL cristobalit) ở các độ phóng đại
khác nhau (a) x100, (b) x500 và (c) x1000

115

Hình 3.82

Ảnh FESEM của công thức cấp phối C5 (40% KL cristobalit) ở
các độ phóng đại khác nhau (a) x100, (b) x500 và (c) x1000

116

Hình 3.83

Ảnh hưởng của t lệ cristobalit đến độ bền uốn của vật liệu PC

116

Hình 3.84

Ảnh hưởng của t lệ cristobalit đến độ bền va đập của vật liệu PC

117

Hình 3.85

Ảnh hưởng của t lệ cốt liệu cristobalit đến độ hấp thụ nước của
vật liệu PC

117

Hình 3.86

Ảnh hưởng của t lệ vật liệu cristbalit đến độ mài mòn của vật
liệu PC

118

Hình 3.87

Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến màu sắc của vật liệu PC
a) mẫu hạt nhỏ và b) mẫu hạt to

120

Hình 3.88

Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến độ bền uốn của vật liệu PC

120

Hình 3.89

Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến độ bền va đập của vật liệu
PC

121

Hình 3.90

Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến độ bền uốn của vật liệu
PC

122

Hình 3.91

Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến độ bền va đập của vật liệu
PC

122

Hình 3.92

Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền uốn của mẫu sử dụng mẫu hạt
nhỏ theo các thời gian lưu hỗn hợp phối liệu khác nhau

124

Hình 3.93

Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền uốn của mẫu vật liệu PC hạt to
theo các thời gian lưu phối liệu khác nhau

124

Hình 3.94

Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền va đập của mẫu vật liệu PC hạt
nhỏ theo các thời gian lưu phối liệu khác nhau

125

Hình 3.95

Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bền va đập của mẫu vật liệu PC hạt
to theo các thời gian lưu phối liệu khác nhau

125

Hình 3.96

Sự biến đổi màu sắc E (trung bình) của bề mặt vật liệu PC sau
1000 giờ chiếu UV

127

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

129

Footer Page 12 of 89.
Phạm Anh Tuấn

xii

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page

13 of
Luận
án89.
tiến sĩ

2016

Hình 3.98

Sự biến đổi màu của mẫu PC (M2) sau 1000 giờ chiếu UV khi có
và không sử dụng hệ chất chống UV

129

Hình 3.99

Sự biến đổi màu của mẫu PC (M3) sau 1000 giờ chiếu UV khi có
và không sử dụng hệ chất chống UV

130

Hình 3.100

Sự biến đổi màu của mẫu PC (M4) sau 1000 giờ chiếu UV khi có
và không sử dụng hệ chất chống UV

130

Hình 3.101

Sự biến đổi màu của mẫu PC (M5) sau 1000 giờ chiếu UV khi có
và không sử dụng hệ chất chống UV

131

Hình 3.102

Sự biến đổi màu của mẫu PC (M6) sau 1000 giờ chiếu UV khi có
và không sử dụng hệ chất chống UV

131

Hình 3.103

Tổng hợp sự thay đổi màu sắc sau 1000 giờ chiếu UV của một số
mẫu vật liệu PC

132

Hình . 0

Độ bóng của mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và có sử dụng
hệ chất chống UV sau 1000 giờ chiếu UV

134

Hình . 05

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

134

Hình . 06

Độ mài mòn sâu của các mẫu vật liệu PC khi không sử dụng và
có sử dụng hệ chất chống UV sau khi chiếu UV

135

Hình 3.107

Độ bền uốn của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và PEKN
gia cường bằng cốt liệu hạt to (a) và hạt nhỏ (b)

137

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 to (a) và hạt nhỏ (b)

137

Hình . 09

Độ mài mòn sâu của vật liệu PC khi sử dụng nhựa nền ELO và
PEKN gia cường bằng cốt liệu hạt to (a) và hạt nhỏ (b)

138

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 to (a) và hạt nhỏ (b)

138

Footer Page 13 of 89.
Phạm Anh Tuấn

xiii

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
14 of
Luận
án89.
tiến sĩ

STT

2016
DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1

Một số tính chất cơ-lý -quang của thạch anh

7

Bảng 1.2

Thành phần của một số loại thủy tinh tái chế

8

Bảng 1.3

Bảng đánh giá và xếp hạng về ưu điểm cơ lý của vật liệu ốp lát

10

Bảng 1.4

Hàm lượng dầu và chỉ số iot của một số loại dầu thực vật

15

Bảng 1.5

Hàm lượng một số axit trong dầu đậu nành

15

Bảng 1.6

Hàm lượng một số axit trong dầu hướng dương

16

Bảng 1.7

Hàm lượng một số loại axit trong dầu lanh

17

Bảng 1.8

Thành phần bước sóng và năng lượng photon của chúng trong
tia UV

25

Bảng 1.9

T lệ năng lượng của thành phần bước sóng trong tia UV

26

Bảng .

Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến một số đặc trưng của
mẫu nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol = 1,0/1,0/0,1 sau
đóng rắn

51

Bảng 3.2

Tiêu chuẩn để lựa chọn t lệ và loại chất xúc tác cho nhựa nền
ELO

52

Bảng 3.3

Đặc điểm ngoại quan của một số chất xúc tác imidazol và khả
năng phân tán của chúng trong hệ nhựa nền ELO/MHHPA ở t
mol 1,0/1,0

52

Bảng 3.4

Khả năng phân tán của một số chất chống UV và ảnh hưởng
của chúng đến độ nhớt, màu sắc của hỗn hợp nhựa
ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1

86

Bảng 3.5

Ảnh hưởng của hàm lượng BOTP đến một số đặc tính cơ bản
của hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi
đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

90

Bảng 3.6

Ảnh hưởng của hàm lượng E đến một số đặc tính cơ bản của
hệ nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi
đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

91

Bảng 3.7

Ảnh hưởng của hàm lượng E765 đến một số đặc tính cơ bản
của nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau
khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

91

Bảng 3.8

Ảnh hưởng của hàm lượng HnOB đến một số đặc tính cơ bản
của nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi
đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

92

Bảng 3.9

Ảnh hưởng của hàm lượng MHOP đến một số đặc tính cơ bản

của nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1, sau khi
đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

93

Bảng 3.10

Ảnh hưởng của hàm lượng MHOP BOTP đến một số đặc tính
cơ bản của nhựa ELO/MHHPA/NMI ở t lệ mol 1,0/1,0/0,1,
sau khi đóng rắn ở nhiệt độ 140°C

93

Footer Page 14 of 89.
Phạm Anh Tuấn

xiv

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Header Page
15 of
Luận
án89.
tiến sĩ

2016

Bảng 3.11

Ảnh hưởng của các hợp chất silan đến khả năng gia công mài
mẫu

98

Bảng 3.12

Sự thay đổi t lệ hệ nhựa nền ELO/MHHPA/NMI ở t lệ ml
,0 ,0 0, theo kích thước hạt cốt liệu trong công thức phối
liệu

108

Bảng 3.13

Ảnh hưởng của kích thước hạt đến khả năng gia công vật liệu
PC

108

Bảng 3.14

Công thức phối liệu khi thay đổi t lệ cốt liệu cristobalit

112

Bảng 3.15

Bảng tổng hợp khả năng gia công tạo hình khi sử dụng

cristobalit

113

Bảng 3.16

Ảnh hưởng của kích thước hạt đến t lệ nhựa nền ELO trong
công thức phối liệu.

114

Bảng 3.17

Ảnh hưởng của t lệ vật liệu cristobalit đến khả năng gia công
& tạo hình vật liệu PC ở t lệ thích hợp

114

Bảng 3.18

Công thức phối liệu của hai mẫu vật liệu PC

119

Bảng 3.19

Thành phần nguyên vật liệu cho mẫu vật liệu PC

126

Bảng 3.20

Sự biến đổi màu sắc (E) của bề mặt vật liệu PC sau 000 giờ
chiếu UV khi sử dụng một số chất chống UV ở các t lệ khác
nhau

127

Bảng 3.21

T lệ các thành phần của một số mẫu vật liệu PC

128

Bảng 3.22

Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M1) theo thời gian
chiếu UV

128

Bảng 3.23

Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M2) theo thời gian
chiếu UV

129

Bảng 3.24

Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M3) theo thời gian
chiếu UV

129

Bảng 3.25

Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M4) theo thời gian
chiếu UV

130

Bảng 3.26

Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M5) theo thời gian
chiếu UV

130

Bảng 3.27

Sự biến đổi màu sắc của mẫu vật liệu PC (M6) theo thời gian
chiếu UV

131

Bảng .28

Tổng hợp sự biến đổi màu sắc sau 1000 giờ chiếu UV của các
mẫu vật liệu PC

132

Bảng 3.29

Công thức phối liệu của các mẫu vật liệu PC

136

Footer Page 15 of 89.
Phạm Anh Tuấn

xv

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận16án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, đá tự nhiên đang dần cạn kiệt do khối lượng khai thác và nhu cầu sử dụng
ngày càng lớn. Trong khi nhu cầu về vật liệu đá ốp lát ngày càng tăng, chính vì vậy, vật
liệu đá hoa cương nhân tạo ra đời đáp ứng yêu cầu sử dụng của thị trường đá ốp lát. Tuy
nhiên, hiện nay hầu hết các công ty sản xuất đá hoa cương nhân tạo trên thế giới đều sử

dụng chất kết dính đi từ nhựa polyeste không no, đây là loại polyme có nguồn gốc từ
nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng khan hiếm. Thêm vào đó, trong thành phần chất kết
dính polyeste không no có sử dụng hàm lượng dung môi styren lớn, dung môi này dễ bay
hơi ở nhiệt độ thường gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động và ô nhiễm môi
trường. Trong bối cảnh trên, đề tài “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” được tiến hành với mục đích nghiên cứu sử dụng nhựa nền
từ dầu lanh epoxy hóa thay thế nhựa nền polyeste không no trong vật liệu polyme
compozit và tìm được chế độ gia công vật liệu polyme compozit sinh thái này để ứng
dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo.
Mục đíc

cứu

Tìm ra các giải pháp và công nghệ phù hợp để sử dụng nhựa nền từ dầu lanh epoxy
hóa thay thế polyeste không no trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo.
Nội dung nghiên cứu của luận án
 Nghiên cứu tìm ra t lệ chất đóng rắn và chất xúc tác phù hợp với dầu lanh epoxy hóa
bằng các phương pháp: khảo sát sự biến thiên nhiệt độ tỏa nhiệt theo thời gian phản ứng
trên thiết bị ghi nhiệt Testo, xác định mức độ đóng rắn theo phương pháp xác định hàm
lượng phần gel, phân tích nhiệt quét vi sai DSC, phân tích hàm lượng nhóm epoxy dư.
 Nghiên cứu đặc tính đóng rắn và đặc tính lão hóa của hệ nhựa nền từ dầu lanh epoxy
hóa sử dụng chất đóng rắn anhydrit và chất xúc tác imidazol bằng phương pháp phân tích
phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR).
 Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu polyme compozit trên cơ sở dầu lanh
epoxy hóa gia cường bằng cốt liệu hạt thạch anh và thủy tinh tái chế bằng phương pháp
phân tích chụp ảnh hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM).
 Nghiên cứu tác dụng của chất chống bức xạ tia tử ngoại trong vật liệu polyme
compozit dựa trên kết quả thử nghiệm và đánh giá khả năng làm chậm lão hóa của vật
liệu polyme compozit trên thiết bị UV test.

 Khảo sát một số tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit từ dầu lanh epoxy hóa
gia cường bằng cốt hạt ứng dụng trong sản xuất đá hoa cương nhân tạo theo bộ tiêu
chuẩn về vật liệu ốp lát của châu Âu EN 15258:2008.
Footer Page 16
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

1

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận17án
Header Page
oftiến
89. sĩ
Ý

ĩa k

a ọc, thực tiễ

2016
à đó

ó

ới của luận án

Đây là công trình nghiên cứu thực nghiệm với định hướng ứng dụng. Các kết quả
nghiên cứu trong luận án này sẽ được ứng dụng trong quá trình sản xuất vật liệu polyme
compozit sinh thái từ dầu lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt hạt thạch anh và thủy tinh
tái chế nhằm cải thiện điều kiện làm việc của công nhân sản xuất trực tiếp và giảm thiểu
tình trạng ô nhiễm môi trường do sử dụng nhựa nền polyeste không no.
Kết quả nghiên cứu của luận án đóng góp vào việc chế tạo ra loại vật liệu polyme
compozit sinh thái từ hệ nhựa nền hoàn toàn mới, thay thế cho hệ nhựa nền polyeste
không no truyền thống, góp phần mở rộng lĩnh vực sản xuất đá nhân tạo mà trên thế giới
hiện nay chưa có đơn vị nào thực hiện được. Đồng thời, việc sử dụng nhựa nền có nguồn
gốc thực vật sẽ giúp giảm lượng khí CO2 phát thải ra môi trường, do đó góp phần bảo vệ
môi trường sinh thái.
CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Toàn bộ nội dung luận án được trình bày trong 150 trang (không tính đến các phần:
các công trình liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo và phụ lục), trong đó có 38 bảng
biểu, 134 hình, 118 tài liệu tham khảo, 6 công trình nghiên cứu có liên quan đến luận án.
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm có 3 phần:
Phần 1: Tổng quan. Trình bày tổng quan về vật liệu polyme compozit và các phương
pháp biến tính để nâng cao tính chất cơ lý của vật liệu PC.
Phần 2: Thực nghiệm. Trình bày về nguyên liệu và các phương pháp nghiên cứu vật
liệu polyme compozit gia cường bằng cốt hạt.
Phần 3: Kết quả và thảo luận gồm 3 nội dung:
 Nội dung thứ nhất trình bày các kết quả nghiên cứu về hệ nhựa nền từ dầu lanh
epoxy hóa sử dụng chất đóng rắn anhydrit và chất xúc tác imidazol.
 Nội dung thứ hai trình bày kết quả nghiên cứu biến tính hệ nhựa nền từ dầu lanh
epoxy hóa bằng chất bổ sung polyol và ảnh hưởng của chất chống tia bức xạ tử ngoại.
 Nội dung thứ ba trình bày các kết quả nghiên cứu vật liệu polyme compozit từ dầu
lanh epoxy hóa gia cường bằng cốt hạt thạch anh và thủy tinh.

Footer Page 17
of 89.

Phạm
Anh Tuấn

2

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận18án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về vật liệu polyme compozit
Vật liệu polyme compozit (PC) đã có mặt từ nhiều thập k trở lại đây trong hầu hết
các lĩnh vực: từ công nghiệp dân dụng, y tế, thể thao, xây dựng, giao thông vận tải, cho
đến các ngành công nghiệp nặng (đóng tàu, hóa chất, điện lực…) và đặc biệt trong ngành
hàng không vũ trụ. Vật liệu PC có nhiều ưu điểm nổi bật như: khối lượng riêng nhỏ (nhẹ
hơn thép từ 4÷6 lần), độ bền cơ học cao, chịu mài mòn, chịu hóa chất tốt, không dẫn điện,
bền khí hậu [17].
Về mặt cấu tạo, vật liệu PC bao gồm một hay nhiều pha gián đoạn phân bố đều trong
một pha nền liên tục. Pha gián đoạn thường có tính chất trội hơn pha liên tục. Pha liên tục
được gọi là pha nền, pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu gia cường [5, 17].
Vật liệu PC bao gồm các thành phần: vật liệu nền, vật liệu gia cường, chất độn và phụ
gia. Vật liệu nền là pha liên tục, đảm bảo cho sự liên kết và làm việc hài hòa giữa các
thành phần trong vật liệu compozit. Ngoài ra, vật lệu nền cũng quyết định một phần lớn
khả năng chịu nhiệt, chịu ăn mòn của vật liệu và nó cũng là cơ sở để xác định công nghệ

chế tạo sản phẩm. Chức năng chính của vật liệu nền là truyền ứng suất tới các cốt gia
cường, liên kết và bảo vệ cốt khỏi sự phá hủy cơ lý và môi trường. Phụ thuộc vào tính
chất của vật liệu PC cần chế tạo, người ta chọn loại nền phù hợp trong 4 nhóm: kim loại,
ceramic, polyme và hỗn hợp. Thành phần cốt gia cường là pha không liên tục (các sợi,
hạt,…) nhằm đảm bảo cho vật liệu polyme compozit có được những tính năng cơ học cần
thiết. Chất gia cường có thể làm bằng tất cả các loại vật liệu: kim loại, ceramic, polyme,
thạch anh…. Tính chất cơ lý của vật liệu compozit phụ thuộc nhiều vào loại và khối
lượng của vật liệu gia cường. Với vật liệu gia cường là sợi thì tính chất cơ lý của vật liệu
compozit còn phụ thuộc vào hướng của sợi gia cường. Chất độn và phụ gia được sử dụng
không chỉ với mục đích giảm giá thành của sản phẩm mà còn nhằm giúp cho sản phẩm
đạt được những tính chất riêng mà nếu sản phẩm compozit không có nó thì không thể có
được như: tăng độ bền cơ, giảm độ co ngót, tăng độ bền cháy, tăng khả năng chịu thời
tiết,… của sản phẩm compozit [5, 17].
Nhựa nền hữu cơ sử dụng trong sản xuất vật liệu PC bao gồm: Nhựa nhiệt dẻo:
Polypropylen (PP); polyamid (PA); polyvinyl clorua (PVC) và nhựa nhiệt rắn: Nhựa
epoxy, nhựa polyeste không no, nhựa biến tính từ dầu thực vật như dầu lanh epoxy hóa,
dầu đậu nành epoxy hóa….Nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch nhánh; có
khả năng nóng chảy và hòa tan nhiều lần. Trong khi đó, nhựa nhiệt rắn có cấu trúc mạng
lưới với mật độ liên kết ngang dày đặc do đó chúng không có khả năng nóng chảy và hoà
Footer Page 18
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

3

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận19án

Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

tan sau khi đóng rắn. Nhựa nhiệt dẻo thường ở trạng thái rắn trước khi gia công. Chúng
thường được gia công ở nhiệt độ chảy mềm, ở trạng thái nóng chảy để tạo hình dạng sản
phẩm và được hóa rắn nhờ làm nguội. Thời gian gia công nhựa nhiệt dẻo thường ngắn
hơn nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt rắn thường ở trạng thái lỏng trước khi gia công, trong quá
trình gia công sẽ chuyển sang trạng thái rắn với cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều
nhờ các phản ứng hóa học.
1.1.1. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt sợi
Trong thành phần của vật liệu PC, chất gia cường được sử dụng là các loại sợi khác
nhau. Một số loại sợi truyền thống và phổ biến thường sử dụng trong chế tạo vật liệu PC
cốt sợi bao gồm: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi bo, sợi kevlar tạo ra vật liệu PC có tính
chất cơ lý rất tốt như: độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập có giá trị cao…. Tuy nhiên,
do phế thải của vật liệu PC gia cường bằng các loại sợi truyền thống này rất khó phân
hủy, vì vậy, trong vài thập k trở lại đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu vật liệu PC có
khả năng phân hủy sinh học bằng việc sử dụng các loại sợi có nguồn gốc tự nhiên như sợi
tre, sợi đay, sợi dứa…để làm vật liệu gia cường. Một số nhược điểm của vật liệu PC đi từ
sợi tự nhiên trong quá trình gia công và sử dụng như: khả năng gia công ở nhiệt độ cao
kém, tính chất cơ học kém, độ hút ẩm của vật liệu cao… đã được cải thiện bằng cách lai
tạo sợi tự nhiên với sợi tổng hợp và biến tính bề mặt sợi tự nhiên.
Vật liệu PC gia cường bằng cốt sợi có một số ưu điểm so với vật liệu PC cốt hạt như:
độ bền kéo và độ bền va đập tốt hơn, t trọng nhẹ hơn và có tính chất định hướng. Bên
cạnh đó, vật liệu PC cốt sợi có một số nhược điểm so với vật liệu PC cốt hạt như: khả
năng gia công khó khăn do tính chất bất đẳng hướng của sợi, độ bền nén thấp, các tính
chất bề mặt như độ bóng và độ cứng thấp, và giá thành của vật liệu PC cốt sợi cao hơn do
giá thành của sợi gia cường cao hơn giá thành của cốt liệu hạt.

1.1.2. Vật liệu polyme compozit gia cường bằng cốt hạt
1.1.2.1. Hiểu biết chung về vật liệu compozit gia cường dạng hạt
Polyme compozit cốt hạt là vật liệu compozit được gia cường bằng các hạt với các
kích thước và hình dạng khác nhau. Một số cốt liệu hạt được sử dụng trong chế tạo vật
liệu PC cốt hạt như: thạch anh, thủy tinh tái chế, mica, cát, cao lanh, bột gỗ..[6, 53, 66].
Cốt liệu hạt thường được sử dụng làm vật liệu gia cường trong các trường hợp như:
cần tăng cường một số tính chất của vật liệu PC như: khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn,
giảm độ co ngót; cần khắc phục một số khó khăn trong gia công hay cần một số tính chất
bề mặt tốt như độ cứng và độ bóng cao.

Footer Page 19
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

4

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận20án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

Ưu điểm của vật liệu polyme compozit cốt hạt.
Về giá thành: Do các cốt liệu hạt chủ yếu có sẵn trong tự nhiên nên giá thành của vật
liệu compozit cốt hạt thường rẻ hơn so với polyme compozit dạng sợi.

Khả năng gia công chế tạo: Do có tính đẳng hướng (isotropic) nên dễ dàng thi công
hơn so với vật liệu PC dạng sợi có tính bất đẳng hướng (anisotropic).
Tính chất cơ lý hóa: Vật liệu PC cốt hạt thường có tính chất kéo kém hơn so với vật
liệu PC dạng sợi do cốt liệu hạt thường có kích thước và hướng giống nhau nên chúng
hầu như không thể hiện được hiệu ứng định hướng như trong vật liệu PC dạng sợi. Tuy
nhiên chúng lại có một số các tính chất cơ lý khác vượt trội như độ bền nén, độ bóng bề
mặt, độ cứng bề mặt….
Cốt hạt sử dụng làm vật liệu gia cường trong vật liệu PC bao gồm thạch anh và thủy
tinh tái chế là vật liệu thân thiện môi trường nên cũng đáp ứng tiêu chí của vật liệu PC
sinh thái.
1.1.2.2. Chất gia cường silic đioxit
a. Thạch anh
Thạch anh là một loại khoáng rất phổ biến trong tự nhiên, là hợp chất hóa học của Si
và O, có công thức hóa học SiO2, thường được gọi là silica hay thạch anh. Thạch anh tinh
khiết là vật liệu trong suốt, không màu và rất cứng, trông giống như thủy tinh. Trong tự
nhiên có nhiều loại thạch anh với nhiều màu sắc khác nhau như: tím, vàng, mờ đục.
Cùng với loại khoáng canxi, thạch anh là một trong những loại khoáng được hình
thành từ đá. Một lượng lớn thạch anh được ẩn chứa dưới dạng granit và các loại đá có
liên quan, trong đó hàm lượng thạch anh chiếm khoảng 5÷50%. Toàn bộ lớp vỏ trái đất
chứa khoảng 12% thạch anh, trong đó hầu hết là ở phần lục địa [54].
Thạch anh xuất hiện dưới 13 dạng cấu trúc tinh thể khác nhau. Cấu trúc của mỗi dạng
biến thể của thạch anh là khác nhau, tuy nhiên tất cả các biến thể đều có chung một cấu
trúc cơ bản của SiO2. Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic-oxy
SiO4. Liên kết hóa học trong silica là liên kết cộng hóa trị, trong đó các cặp electron sẽ
được chia sẻ bởi 2 nguyên tử Si và O. Cấu trúc cơ bản của tứ diện SiO4 trình bày ở hình
1.1 [43, 59].
Thạch anh có độ tinh khiết khá cao, hàm lượng SiO2 trong thạch anh thường chiếm
khoảng 99,5%. Hai lý do giúp thạch anh có độ tinh khiết cao đó là:
- Thạch anh có cấu trúc tinh thể lớn, nó không bao gồm các ion riêng biệt của một
vài nguyên tố có thể dễ dàng kết hợp với các nguyên tố khác. Quá trình phát triển thạch

anh trong dung dịch lỏng, trên bề mặt hầu như không có các nguyên tố có khả năng thu
hút các ion khác tồn tại trong dung dịch [59, 61]..
-

Mạng lưới không gian 3 chiều của tứ diện SiO4 khá cứng và giòn nên chúng chỉ

cho phép một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như các cation kim loại (Li, Na, K, H,
l…) có thể hình thành trong quá trình phát triển của thạch anh.
Footer Page 20
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

5

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận21án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

Hình 1.1: Cấu trúc cơ bản của tứ diện SiO4
Thạch anh có chứa tạp chất sẽ trở nên không trong suốt đến mờ đục. Hàm lượng tạp
chất trong thạch anh thường rất nhỏ, ví dụ hàm lượng l được tìm thấy trong thạch anh là
5÷10000 ppm [3, 58, 60].
 Tính chất hóa học: Ở nhiệt độ phòng, tất cả các cấu trúc tinh thể của thạch anh (SiO2)

đều trơ về mặt hóa học và không phản ứng với hầu hết các loại hợp chất khác. Thậm chí,
ngay cả khi ở nhiệt độ tương đối cao thì silica vẫn tương đối ổn định về mặt hóa học. Ở
nhiệt độ cao trong nhiều môi trường địa chất, thạch anh hoạt động như một axit và phản
ứng với rất nhiều khoáng của kim loại kiềm.
 Tính chất vật lý: thạch anh là một loại khoáng trung bình vì chúng không có các tính
chất đặc biệt. Tuy nhiên, thạch anh là một loại vật liệu kỹ thuật quan trọng vì tính chất
của thạch anh bao gồm cả tính chất quang và tính chất điện với độ bền cơ lý và khả năng
chịu hóa chất tốt.
 Tính chất quang: Thường cho rằng tinh thể thạch anh giống với thủy tinh, tuy nhiên
tinh thể thạch anh lại có một số tính chất quang khác xa so với thủy tinh. Thạch anh tinh
khiết trong suốt, không màu. Thạch anh không chỉ trong suốt với ánh sáng thường mà
còn trong suốt với cả ánh sáng UV. Điều này còn đúng với cả cấu trúc thạch anh vô định
hình, do đó loại thạch anh này thường được sử dụng thay thế thủy tinh thường trong sản
xuất đèn UV. ự đa dạng về màu sắc của thạch anh là do chúng có chứa các nguyên tố vi
lượng (tạp chất) trong mạng lưới tinh thể.
 Độ phản xạ ánh sáng và sự lưỡng chiết quang: Giống như nhiều loại khoáng khác,
thạch anh có tính chất đặc biệt gọi là tính lưỡng chiết quang hay sự phản xạ kép. Hiện
tượng này được biết đến trong khoáng canxit: Khi một hình hộp mặt thoi khoáng canxit
trong suốt được đặt trên một tờ báo, ta có thể nhìn thấy hình ảnh của 2 chữ qua hình hộp
đó. Một tia đơn sắc sẽ được tách làm hai khi chúng đi qua một hình hộp mặt thoi. Tính
lưỡng chiết quang xuất hiện trong nhiều vật liệu có cấu trúc tinh thể.
Footer Page 21
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

6

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp

Luận22án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

Bảng 1.1: Một số tính chất cơ-lý -quang của thạch anh [3, 61]
Các tính chấ cơ ý

Tính chất quang

Vết nứt

Dạng vỏ sò, hoặc gồ
ghề

Màu sắc

Trong suốt nếu tinh khiết

Độ tách lớp

Xu hướng phá vỡ theo
dạng khối mặt thoi

Vỉa

Không màu hoặc màu trắng

Độ bền

Giòn

Độ ánh

Mờ đến đục, trong nếu được
mài bóng

Độ cứng
Mohs

Đa tinh thể: 7
Vi tinh thể: 6,5-7

Tính chất quang

Trong suốt đến đục

T trọng

2,6481

Chỉ số khúc xạ

no=1,54422
ne=1,55332

Nhiệt độ

nóng chảy

1705°C

Lưỡng chiết
quang

ne-no = +0,00910

Nhiệt độ sôi

2477°C

Hệ số phân tán

θo=0,00779, θe=0,00807

b. Thủy tinh
Thủy tinh là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha
trộn thêm các phụ gia để có tính chất theo ý muốn. Silicát là đioxít silic (SiO2) có trong
dạng đa tinh thể như cát và cũng là thành phần hóa học của thạch anh. ilicat có điểm
nóng chảy khoảng 2000°C (3.632°F), vì thế có hai hợp chất thông thường hay được bổ
sung vào cát trong công nghệ nấu thủy tinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống
khoảng 1000°C. Một trong số đó là sôđa (cacbonat natri Na2CO3), hay pôtat (tức
cacbonat kali K2CO3). Tuy nhiên, sôđa làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước - là điều
người ta không mong muốn, vì thế người ta bổ sung vôi sống (canxi oxit CaO) để phục
hồi tính không hòa tan [3, 55].
Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện bình thường, thủy tinh là một chất trong suốt,
tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ hóa học và không hoạt động xét về phương diện
sinh học, có thể tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn. Tuy nhiên, thủy tinh rất dễ gãy hay

vỡ thành các mảnh nhọn và sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách đột ngột. Việc
rất dễ dàng bị gẫy, vỡ vụn của các vật dụng làm bằng thủy tinh đã sinh ra một lượng lớn
chất thải rắn, có ảnh hưởng xấu đến môi trường. Do vậy, việc thu gom, làm sạch và tái
chế thủy tinh là rất cần thiết và có tác dụng tích cực đến môi trường. Có nhiều cách để tái
chế thủy tinh như: nấu lại, làm nguyên liệu đầu vào cho các quá trình sản xuất khác, hoặc
thay thế một phần đá hạt thạch anh làm chất gia cường của vật liệu compozit ứng dụng
Footer Page 22
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

7

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận23án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

sản xuất đá nhân tạo, điều đó không chỉ tạo ra một loại vật liệu sinh thái – sử dụng
nguyên liệu tái chế, mà còn tạo cho sản phẩm có tính thẩm mỹ cao khi sử dụng các loại
thủy tinh màu, hoặc gương. Thành phần hóa học của thủy tinh rất khác nhau, tùy theo
mục đích sử dụng của loại thủy tinh cần tạo ra. Bảng 1.2 chỉ ra thành phần hóa học của
một số loại thủy tinh được tái chế [3, 60].
Bảng 1.2: Thành phần của một số loại thủy tinh tái chế
Hà

Thành phần

ƣợng, %

SiO2

≥ 72,00

Fe2O3

≤ 0,05

Al2O3

≤ 0,08

Na2O

≤ 15,00

K2 O

≤ 0,03

CaO

≤ 9,50

MgO

≤ 6,00

c. Cristobalit
Quá trình hình thành của critobalit được trình bày trên hình 1.2 [58,59]

Hình 1.2: Sơ đồ hình thành vật liệu critobalit
Quá trình hình thành vật liệu cristobalit từ thạch anh ở nhiệt độ cao làm cho cấu trúc của
chúng không còn đặc chắc mà trở nên xốp rỗng [3, 58, 59].

Đặc điểm cấu trúc của vật liệu cristobalit được trình bày trên hình 1.3

Footer Page 23
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

8

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận24án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

b)

a)

Hình 1.3: Ảnh phóng đại quang học về cấu trúc hình thái của cristobalit (a) và thạch
anh (b)
Từ hình 1.3 nhận thấy: Vật liệu cristobalit có cấu trúc xốp rỗng kết hợp với nhiều vết
nứt tế vi trên bề mặt nên khả năng thấm ướt nhựa nền rất khó khăn. Thêm vào đó, t
trọng của vật liệu cristobalit thấp hơn cốt liệu thạch anh thông thường, nên diện tích bề
mặt cần thấm ướt lớn hơn so với thạch anh ở cùng một khối lượng.
1.2. Khái quát chung ề tình hình nghiên cứu và sản xuất ậ

ệ polyme compozit

1.2.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo
1.2.1.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất đá nhân tạo trên thế giới
a. Nhu cầu sử dụng vật liệu ốp lát
Theo thống kê từ tạp chí Freedonia, năm 20 , nhu cầu toàn cầu cho lĩnh vực đá ốp
lát ước tính đạt khoảng 341 triệu m2, tăng , % so với năm 20 2. Trong đó, khu vực
Châu Á và Bắc Mỹ được coi là khu vực có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất hiện nay [51].

Hình 1.4: Nhu cầu cho lĩnh vực ốp lát năm 20

theo khu vực

Cụ thể, tổng nhu cầu vật liệu ốp lát năm 20 tại khu vực Bắc Mỹ đạt 63,6 triệu m2,
tăng 6% so với năm 2008. Nhu cầu vật liệu ốp lát Châu Á năm 20 là 9,5 triệu m2,
Footer Page 24
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

9

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp


Luận25án
Header Page
oftiến
89. sĩ

2016

tăng 20% so với năm 2008. Trong khi đó, nhu cầu vật liệu ốp lát tại Châu Âu tăng
11,98% từ 38,4 triệu m2 năm 2008 lên

triệu m2 vào năm 20

[113].

b. Vật liệu ốp lát
Theo tạp chí Consumer Reports Magazine, hiện nay có khoảng 13 loại nguyên vật
liệu được sử dụng trong lĩnh vực ốp lát. Tạp chí này đã đưa ra bảng đánh giá và xếp hạng
về ưu điểm cơ lý của vật liệu ốp lát như sau [113]:
Bảng 1.3: Bảng đánh giá v xếp hạng về ưu điểm cơ lý của vật liệu ốp lát
STT

Vật liệu

Đ ểm xếp

hạng

Đ ểm xếp
hạng

STT

84

8

Bê tông

40

81

9

Thép không gỉ

39

Vật liệu

2

Đá nhân tạo cốt
liệu thạch anh
Đá granit

3

Thủy tinh tái sinh

69

10

Đá khối butcher

37

4

Tấm lớp

68

11

Đá vôi

27

5

Gốm

67

12

Đá cẩm thạch

14

6

“ olid surface”

53

13

Tre

10

7

Đá tan (hoạt thạch)

46

1

c. Công nghệ sản xuất
Từ khi đá nhân tạo xuất hiện tới nay, có 3 công nghệ sản xuất chính như sau:
• Công nghệ “ghép mảnh” ra đời cách đây 00 năm là công nghệ đầu tiên về sản xuất

đá nhân tạo. Công nghệ này sử dụng các hạt đá nhỏ đổ vào khuôn rồi đổ vữa vào nung.
Hiện tại, công nghệ này vẫn còn được sử dụng trên thế giới. Nhược điểm của sản phẩm
này đó là phương pháp sản xuất mang tính thủ công, không đồng nhất và rất đắt do
nguyên liệu để sản xuất hiện tại chủ yếu là đá quý hoặc bán quý [52, 62,102].
• Công nghệ “ đúc khối” ra đời cách đây khoảng 50 năm. Cách thức vận hành của
công nghệ này tương tự như công nghệ “ghép mảnh” nhưng được làm thành từng khối
và được cắt ra khi sử dụng. Đây cũng là công nghệ đầu tiên sử dụng chất kết dính từ
polyme và rung ép trong điều kiện chân không thấp. Cốt liệu chủ yếu để sản xuất là cẩm
thạch và hoa cương. Bên cạnh ưu điểm của công nghệ này là công suất lớn thì công nghệ
này tồn tại một số nhược điểm: Tính đồng nhất kém, sản phẩm có độ cứng kém, bên
trong vẫn còn khoảng rỗng làm cho sản phẩm bị ố màu và thấm nước trong quá trình sử
dụng [52, 62, 102].
• Công nghệ “tạo tấm” ra đời cách đây 0 năm và đã khắc phục được các nhược điểm
mà các công nghệ trước để lại như tính chất cơ lý kém, không đồng nhất. Đây cũng là
Footer Page 25
of 89.
Phạm
Anh Tuấn

10

Vật liệu cao phân tử & tổ hợp