Nghiên cứu đặc tính cơ lý của màng composite cản xạ dùng để may áo bảo hộ cản xạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐINH QUÝ SƠN

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA MÀNG COMPOSITE CẢN
XẠ DÙNG ĐỂ MAY ÁO BẢO HỘ CẢN XẠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

Hà Nội - 2012


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 3
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................6
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ ......................................................... 8
MỞ ĐẦU...................................................................................................................10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 11

1.1. Tia phóng xạ ....................................................................................................... 11
1.1.1. Đặt vấn đề................................................................................................. 11
1.1.2. Đặc điểm và ứng dụng của tia bức xạ ion hóa ......................................... 11
1.1.3. Tác hại của tia phóng xạ đối với cơ thể ................................................... 12
1.1.4. An toàn bức xạ ion hóa ............................................................................ 13
1.2. Áo bảo hộ cản xạ ................................................................................................ 16
1.2.1. Chức năng và yêu cầu của áo bảo hộ cản xạ ............................................ 16
1.2.2. Phân loại áo .............................................................................................. 17
1.2.3. Đặc điểm cấu trúc của áo bảo hộ cản xạ .................................................. 19
1.3. Vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ ................................................................... 21
1.3.1. Màng composite cản xạ trên áo bảo hộ cản xạ......................................... 21
1.3.2. Vải tráng phủ bên ngoài của áo bảo hộ cản xạ ......................................... 29
KẾT LUẬN CHƯƠNG I .......................................................................................... 31
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU DÙNG LÀM
ÁO BẢO HỘ CẢN XẠ............................................................................................. 32
2.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu .............................................................. 32
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 32
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 32
2.2. Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm .................................................................. 33

1


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

2.2.1. Xác định độ dày lớp vải bọc ngoài và lớp màng cản xạ .......................... 33
2.2.2. Xác định khối lượng m2 lớp vải bọc ngoài và màng cản xạ .................... 34

2.2.3. Xác định độ bền kéo đứt, độ giãn đứt của màng cản xạ và vải bọc ngoài 36
2.2.4. Xác định độ bền xé rách màng cản xạ và vải bọc ngoài .......................... 39
2.2.5. Độ cứng của màng cản xạ ........................................................................ 42
2.2.6. Xác định độ chống thấm vải bọc ngoài ………......……..……...…........43
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .................................. 45
3.1. Kết quả nghiên cứu ............................................................................................ 45
3.1.1. Độ dày của vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ ....................................... 45
3.1.2. Khối lượng của vải bọc ngoài và màng cản xạ ........................................ 45
3.1.3. Độ bền kéo đứt, độ giãn dài của vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ ...... 47
3.1.4. Độ bền xé rách của vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ .......................... 52
3.1.5. Kết quả đo độ cứng của màng cản xạ....................................................... 57
3.1.6. Độ chống thấm chất lỏng lớp vải bọc ngoài............................................. 58
3.2. Bàn luận kết quả nghiên cứu .............................................................................. 60
3.2.1. Đặc tính độ dày ........................................................................................ 60
3.2.2. Khối lượng m2 và độ nặng của áo ............................................................ 61
3.2.3. Đặc tính kéo đứt, giãn dài ........................................................................ 62
3.2.4. Đặc tính xé rách........................................................................................ 68
3.2.5. Độ cứng của vật liệu................................................................................. 69
3.2.6. Tính chống thấm của vải bọc ngoài ......................................................... 71
KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN.……………………………...………………..…..72
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….…74
PHỤ LỤC..................................................................................................................76

2


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Tiến sĩ
Lê Phúc Bình, người thầy tâm huyết đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ,
dành nhiều thời gian trao đổi, góp ý cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong viện Dệt May Da giày và thời trang trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cung cấp cho tôi thêm
kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn.
Cuối cùng, là lịng biết ơn chân tình được gửi tới Gia đình, những người thân
yêu gần gũi nhất, những bạn bè, đồng nghiệp đã cùng san sẻ và gánh vác cơng việc
để tơi n tâm hồn thành luận văn của mình.

3


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Đinh Quý Sơn
Học viên : Lớp cao học VLDM 2010B
Mã số

: CB101228

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đề tài luận văn Thạc sỹ được trình bày
dưới đây là do cá nhân tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của
Tiến sĩ Lê Phúc Bình trong suốt thời gian làm nghiên cứu. Các số liệu và kết quả
trong luận văn là số liệu thực tế thu được sau khi tiến hành thực nghiệm và phân

tích các kết quả. Đảm bảo chính xác, trung thực, khơng sao chép.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những nội dung tơi đã trình bày trong
luận văn, nếu có gì khơng trung thực tơi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy
định của nhà trường.
Xin Chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 3 năm 2012
Người thực hiện

Đinh Quý Sơn

4


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
M0

Ý nghĩa
Mẫu vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ, có chì, độ tương đương
0,35mm chì

M1

Mẫu vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ, có chì, độ tương đương
0,25mm chì

M2

Mẫu vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ, có chì, độ tương đương
0,5mm chì

M3

Mẫu vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ, ít chì, độ tương đương
0,35mm chì(bao gồm lớp màng phía trước và vải bọc phía trước)

M3’

Mẫu vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ, ít chì, độ tương đương
0,35mm chì(bao gồm lớp màng phía sau và vải bọc phía sau)

ISO

(Thuộc) Tiêu chuẩn Quốc Tế

ASTM

(Thuộc) Tiêu chuẩn Mỹ

DIN

(Thuộc) Tiêu chuẩn Đức

TCVN

(Thuộc) Tiêu chuẩn Việt Nam

CT

Computed Tomography

PET

Posistron Emission Tomography

SPECT

Single Photon Emission Computed Tomography

R/h

Đơn vị đo liều

5


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 - Tác hại liều nhiễm xạ với cơ thể người ................................................... 14
Bảng 2.1 - Các tiêu chuẩn thí nghiệm ....................................................................... 33

Bảng 3.1 - Độ dày màng cản xạ và vải bọc ngoài ..................................................... 45
Bảng 3.2 - Khối lượng trên một đơn vị diện tích của màng cản xạ. ......................... 46
Bảng 3.3 - Khối lượng trên một đơn vị diện tích của vải bọc ngoài ......................... 46
Bảng 3.4 - Khối lượng riêng của màng cản xạ ......................................................... 46
Bảng 3.5 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M0 theo phương Ngang ............................ 47
Bảng 3.6 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M0 theo phương Dọc ................................ 47
Bảng 3.7 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M1 theo phương Ngang ............................ 48
Bảng 3.8 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M1 theo phương Dọc ................................ 48
Bảng 3.9 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M2 theo phương Ngang ............................ 49
Bảng 3.10 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M2 theo phương Dọc .............................. 49
Bảng 3.11 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M3 theo phương Ngang .......................... 50
Bảng 3.12 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M3 theo phương Dọc .............................. 50
Bảng 3.13 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M3’ theo phương Ngang ......................... 51
Bảng 3.14 - Độ bền kéo và giãn đứt mẫu M3’ theo phương Dọc ............................. 51
Bảng 3.15 - Độ bền xé rách của mẫu M0 theo phương Ngang ................................. 52
Bảng 3.16 - Độ bền xé rách của mẫu M0 theo phương Dọc ..................................... 52
Bảng 3.17 - Độ bền xé rách của mẫu M1 theo phương Ngang ................................. 53
Bảng 3.18 - Biểu thị độ bền xé rách của mẫu M1 theo phương Dọc........................53
Bảng 3.19 - Độ bền xé rách của mẫu M2 theo phương Ngang ................................. 54
Bảng 3.20 - Độ bền xé rách của mẫu M2 theo phương Dọc ..................................... 54
Bảng 3.21- Độ bền xé rách của mẫu M3 theo phương Ngang .................................. 55
Bảng 3.22 - Độ bền xé rách của mẫu M3 theo phương Dọc ..................................... 55
Bảng 3.23 - Độ bền xé rách của mẫu M3’ theo phương Ngang ............................... 56
Bảng 3.24 - Độ bền xé rách của mẫu M3’ theo phương Dọc ................................... 56
Bảng 3.25 - Độ cứng (SoA) của màng cản xạ mẫu M0 ............................................. 57

6


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

Bảng 3.26 - Độ cứng (SoA) của màng cản xạ mẫu M1 ............................................. 57
Bảng 3.27 - Độ cứng (SoA) của màng cản xạ mẫu M2 ............................................. 57
Bảng 3.28- Độ cứng (SoA) của màng cản xạ mẫu M3 ............................................. 58
Bảng 3.29 - Độ cứng (SoA) của màng cản xạ mẫu M3’ ........................................... 58
Bảng 3.30 - Độ chống thấm của mẫu vải tráng phủ M0 ........................................... 58
Bảng 3.31 - Độ chống thấm của mẫu vải tráng phủ M1 ........................................... 59
Bảng 3.32 - Độ chống thấm của mẫu vải tráng phủ M2 ........................................... 59
Bảng 3.33 - Độ chống thấm của mẫu vải tráng phủ M3 ........................................... 59
Bảng 3.34 - Độ chống thấm của mẫu vải tráng phủ M3’ .......................................... 59
Bảng 3.35 - Bảng kết quả độ dày của vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ............... 60
Bảng 3.36 - Khối lượng vải và áo.............................................................................60
Bảng 3.37 - Kết quả các thông số khi kéo đứt mẫu màng cản xạ ............................. 62
Bảng 3.38 - Độ bền của vật liệu theo phương dọc và ngang .................................... 63
Bảng 3.39 - Bảng so sánh độ giãn đứt của màng cản xạ và vải bọc ngoài .............. 66
Bảng 3.40 - Bảng so sánh độ bền xé rách của màng cản xạ và vải bọc ngoài .......... 68
Bảng 3.41 - Giá trị độ cứng của vật liệu cản xạ ........................................................ 69
Bảng 3.42 – Đặc tính chống thấm của màng cản xạ.................................................70

7


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ
Trang
Hình 1.1 - Phổ điện từ ............................................................................................... 12
Hình 1.2 - Sự suy yếu cường độ bức xạ trong môi trường ....................................... 15
Hình 1.3 - Phân loại theo kiểu dáng áo bảo hộ cản xạ .............................................. 18
Hình 1.4 - Các lớp vật liệu trên áo bảo hộ cản xạ ..................................................... 20
Hình 1.5 - Một số trang bị bảo hộ cản xạ bảo vệ các bộ phận cơ thể ....................... 20
Hình 1.6 - Tính chất đặc trưng của polyme .............................................................. 23
Hình 1.7 - Mô tả tỷ lệ chất độn bị biến dạng khi bị kéo giãn....................................28
Hình 1.8 - Mơ tả cấu trúc chống thấm của vải tráng phủ .......................................... 29
Hình 2.1 - Thiết bị đo độ dày .................................................................................... 33
Hình 2.2 - Mẫu vật liệu áo bảo hộ cản xạ ................................................................. 34
Hình 2.3 - Cân điện tử ............................................................................................... 35
Hình 2.4 - Mẫu thử xác định khối lượng................................................................... 35
Hình 2.5 - Hình dáng, thơng số máy kéo đứt vải bọc ngoài và màng cản xạ ........... 36
Hình 2.6 - Hình dáng, kích thước mẫu thử màng cản xạ và vải tráng phủ ............... 37
Hình 2.7 - Mẫu thử kéo đứt, giãn dài màng cản xạ ................................................... 38
Hình 2.8 - Mẫu thử kéo đứt, giãn dài vải bọc ngồi ................................................. 38
Hình 2.9 - Hình dáng, thơng số máy kéo đứt vải bọc ngồi và màng cản xạ ........... 38
Hình 2.10 - Hình dáng, kích thước mẫu thử xé rách màng cản xạ và vải bọc ngồi 40
Hình 2.11 - Mẫu thử xé rách màng cản xạ ................................................................ 40
Hình 2.12 - Mẫu thử xé rách vải bọc ngồi............................................................... 40
Hình 2.13 - Hình dáng, kích thước máy xé rách màng cản xạ và vải bọc ngoài ...... 41
Hình 2.14 - Thiết bị đo độ cứng thang A .................................................................. 42
Hình 2.15 - Mẫu thử độ cứng .................................................................................... 42
Hình 2.16 - Máy kiểm tra độ bền kháng thủy tĩnh....................................................44
Hình 3.1 - Đồ thị biểu thị độ tương quan giữa độ dày màng cản xạ và độ tương
đương chì cử các mẫu áo chì (M0, M1, M2) ............................................................ 60

8

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

Hình

3.2

-

Tương

quan

giữa

khối

lượng

m2

màng

cản

xạ

và

độ dày tương đương chì ............................................................................................ 61
Hình 3.3 – Đồ thị biểu thị mối tương quan giữa độ bền kéo đứt màng cản xạ và độ
tương đương chì ........................................................................................................ 62
Hình 3.4 – Đồ thị so sánh độ bền của vật liệu .......................................................... 63
Hình 3.5 - Ảnh chụp SEM màng cản xạ mẫu M2 ..................................................... 65
Hình 3.6 - Đồ thị biểu thị mối tương quan giữa độ giãn đứt màng cản xạ và độ
tương đương chì ........................................................................................................ 66
Hình 3.7 - Ảnh chụp bằng kính hiển vi khi kéo giãn màng cản xạ Mẫu M2 ............ 67
Hình 3.8 - Đồ thị biểu thị mối tương quan giữa độ bền xé rách màng cản xạ và độ
tương đương chì ........................................................................................................ 68
Hình 3.9 - Đồ thị biểu thị mối tương quan giữa độ cứng màng cản xạ và độ tương
đương chì ................................................................................................................... 70

9


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

MỞ ĐẦU
Ngày nay, nền khoa học công nghệ phát triển rất mạnh, việc ứng dụng tia
phóng xạ và bức xạ vào trong cuộc sống ngày càng phổ biến, nó giúp con người rất
nhiều lợi ích, tuy nhiên các tia này cũng rất nguy hiểm cho con người. Trang phục
bảo hộ cản xạ có vai trị hết sức quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể người tránh sự
bức xạ ion hóa trực tiếp từ các tia phóng xạ. Tuy nhiên, ở nước ta chưa sản xuất

được sản phẩm này, việc nghiên cứu, phân tích, đánh giá trang phục bảo hộ cản xạ
được nhập ngoại càng trở lên cần thiết, chúng ta nghiên cứu hệ thống từ cấu trúc,
khả năng cản xạ, đặc tính cơ lý, tiện nghi trong sử dụng sản phẩm…đây là một cơ
sở khoa học để chúng ta hiểu về sản phẩm, từ những đánh giá, chúng ta phát huy
những mặt tốt của sản phẩm và khắc phục những hạn chế để rồi tiến dần đến sản
xuất trong nước, giúp chủ động trong việc sản xuất, đây cũng là một chủ trương
trong việc khai thác khoa học kỹ thuật của thế giới để ứng dụng cụ thể vào trong
nước của Đảng ta.
Đề tài:
“Nghiên cứu đặc tính cơ lý của màng composite cản xạ
dùng để may áo bảo hộ cản xạ”
được tiến hành nhằm tìm hiểu, đánh giá phân tích khía cạnh đặc tính cơ lý của màng
cản xạ là một phần quan trọng trong tổng thể chương trình đánh giá sản phẩm áo
bảo hộ cản xạ, giúp cho người sử dụng hiểu về sản phẩm trong việc sử dụng, bảo
quản và ứng dụng sản xuất trong nước.
Nội dung chính trong luận văn bao gồm:
Chương I: Tổng quan
Chương II: Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ
Chương III: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

10


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tia phóng xạ

1.1.1. Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển như vũ bão của nền khoa học công nghệ trong thế kỷ
XX và XXI, ngành vật lý hạt nhân cũng đóng góp nhiều thành tựu quan trọng.
Trong đó có việc phát triển các kỹ thuật bức xạ và ứng dụng chúng với quy mô
ngày càng tăng, đặc biệt trong lĩnh vực y tế, công nghiệp và nghiên cứu khoa học.
Ngay tại Việt nam, theo số liệu thống kê năm 2009 trên 55 tỉnh thành trong cả nước,
hiện có 1.923 máy X-quang đang được sử dụng trong các cơ sở y tế nhà nước và tư
nhân, chưa kể số máy sử dụng trong quân đội và các ngành công nghiệp, địa chất,
nông nghiệp, giao thông, nghiên cứu khoa học và giảng dạy.
Những ứng dụng của kỹ thuật bức xạ đem lại lợi ích rất lớn nhưng tác hại
của nó cũng khơng nhỏ. Bệnh nhiễm phóng xạ cũng đã có những biểu hiện rõ rệt
của nạn nhân ở hai thành phố Nhật Bản là Hiroshima và Nagasaki, sau vụ nổ bom
nguyên tử. Bệnh nhiễm xạ nghề nghiệp cũng đã xuất hiện ở những người làm nghề
tiếp xúc với phóng xạ. Từ năm 1986, người ta đã thấy tình trạng viêm da ở bệnh
nhân được chụp X quang và ở các thầy thuốc điện quang. Chính nữ bác học Marie
Curie cũng bị những tổn thương ở tay khi làm việc trong mơi trường có tia phóng
xạ. Qua việc điều tra hàng loạt ở những người tiếp xúc với tia phóng xạ cũng đã cho
thấy các biểu hiện bất thường về máu. Ở một vài trường hợp cịn gặp những biến
đổi ở thể nhiễm sắc. Vì vậy, bên cạnh những nghiên cứu ứng dụng và phát triển các
nguồn bức xạ ion, vấn đề nghiên cứu an toàn bức xạ có ý nghĩa hết sức quan trọng,
trên cơ sở đó thiết lập các tiêu chuẩn và quy phạm cho tất cả các cơ sở bức xạ, nhân
viên bức xạ, áo và các trang thiết bị bảo hộ.
1.1.2. Đặc điểm và ứng dụng của tia bức xạ ion hóa
Một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi hoặc được kích thích biến
đổi và phát ra các bức xạ ion hóa (thường được gọi là phóng xạ). Các ngun tử có
tính phóng xạ được gọi là các đồng vị phóng xạ, cịn các ngun tử khơng phóng xạ
được gọi là các đồng vị bền. Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương

11

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

như hạt anpha, hạt proton; mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); tia
khơng mang điện như hạt nơtron, tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng
nhưng năng lượng lớn hơn nhiều). Tia phóng xạ và bức xạ có khả năng đâm xuyên
qua vật chất và gây hiện tượng ion hố. Có hai loại bức xạ ion hoá:
- Các tia bức xạ dạng hạt (α, β, nơtron).
- Các tia bức xạ điện tử (tia X và tia γ ).

Hình 1.1 - Phổ điện từ
Tia X là tia bức xạ điện từ có tần số cao hơn vùng tử ngoại nhưng thấp hơn
vùng tia gamma. Phổ tần số của tia X kéo dài trên một vùng rộng (10 picomet đến
10 nanomet) với bước sóng ngắn nhất đạt tới đường kính của ngun tử. Vùng bước
sóng này khiến cho bức xạ tia X là công cụ quan trọng đối với các nhà địa chất và
hóa học trong việc mơ tả tính chất của các chất kết tinh, chúng có đặc điểm cấu trúc
tuần hồn trên cỡ độ dài tương đương với bước sóng tia X. Nó có đủ năng lượng để
xuyên qua vật chất. Bên cạnh đó, do có khả năng đâm xuyên mạnh nên tia X được
ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, để nghiên cứu cấu trúc cơ thể người (Xquang, CT, Angio, xạ trị, chẩn đốn hình ảnh PET, SPECT,…) và trong một số
trường hợp khác được sử dụng làm phương tiện để chữa bệnh hoặc phẫu thuật.
1.1.3. Tác hại của tia phóng xạ đối với cơ thể
Việc áp dụng rộng rãi những lợi ích của tia phóng xạ, đi kèm với nó là những
nguy hiểm với cơ thể con người khi sử dụng khơng đúng phương pháp. Các tia
phóng xạ rất nguy hiểm vì giác quan người khơng nhận ra được; khơng nhìn thấy
được, khơng có mùi vị, khơng phát nhiệt, đối với một liều lượng gây chết người
12

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

cũng chỉ phát hiện ra được khi dùng các thiết bị đo chuyên dụng. Hiện chưa có
phương pháp điều trị đặc hiệu cho trường hợp bị nhiễm phóng xạ quá liều. Tia X có
khả năng ion hóa hoặc gây các phản ứng có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người,
việc phơi nhiễm trước tia X không kiểm sốt có thể dẫn tới đột biến, sai lệch nhiễm
sắc thể và một số dạng hủy hoại tế bào khác. Do đó bước sóng, cường độ, chế độ
che chắn bảo hộ và thời gian chụp ảnh y tế luôn được điều chỉnh cẩn thận để tránh
tác hại cho sức khỏe con người.
Trong bệnh phóng xạ cấp tính ở thời kỳ khởi phát nên dùng các loại thuốc
chống nôn (atropin), các thuốc kháng histamin, trợ tim mạch…, phải chống mất
máu và các chất điện giải: cho uống nhiều hoặc tiêm dung dịch mặn, ngọt, các loại
vitamin (C, B1, B2, A, PP…). Trong thời kỳ toàn phát, phương pháp điều trị chủ
yếu là kháng sinh, truyền máu hoặc các chất thay thế máu, các thuốc cầm máu,
vitamin, nội tiết tố và thuốc kháng histamin. Đối với nhiễm xạ nghề nghiệp, để bệnh
nhân nghỉ ngơi, ở nơi khơng khí trong sạch, ngủ đầy đủ, ăn uống đủ chất đạm và
vitamin. Về thuốc, sử dụng các loại thuốc an thần, vitamin B12, B6 … chống chảy
máu (vitamin P, rutin, vitamin K), truyền máu…
1.1.4. An tồn bức xạ ion hóa
Tương tác bức xạ ion hóa với cơ thể phụ thuộc vào một số yếu tố:
- Liều hấp thụ (là năng lượng hấp thụ theo từng đơn vị khối lượng tổ chức bị
nhiễm xạ).
- Thời gian bị nhiễm xạ dài hay ngắn, liên tục hay gián đoạn.
- Tính chất các tia bức xạ: X, α, β hay γ…
- Tính chất các cơ quan hay tổ chức bị nhiễm xạ. Các tổ chức nhạy cảm nhất
là tổ chức lympho rồi đến tế bào biểu mô, các nhu mơ của các tuyến. Cịn các tổ

chức liên kết, cơ, thần kinh kém nhạy cảm hơn.

13


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

Bảng 1.1 - Tác hại liều nhiễm xạ với cơ thể người [1]
Liều hấp thụ trong một

Hiệu ứng sinh học

lần chiếu xạ, Rad
0 ÷ 25

Khơng phát hiện thấy các rối loạn.

25 ÷ 50

Có thể có những biến đổi trong máu.

50 ÷ 100
100 ÷ 200

Có những thay đổi trong máu.
Khả năng lao động bị rối loạn.
Trạng thái cơ thể khơng bình thường.

Có thể mất khả năng lao động.

200 ÷ 400

Mất khả năng lao động. Có thể bị chết.

400 ÷ 500

Khoảng 50% số người nhiễm sẽ chết.

> 600
≈ 104 ÷ 105

100% số người nhiễm sẽ chết.
Chết ngay trong khi đang chiếu xạ.

Để đảm bảo an toàn bức xạ ion hóa, người ta chú ý các biện pháp bảo vệ nhằm
ngăn ngừa tình trạng chiếu xạ, cụ thể bằng khoảng cách, màn che chắn, thời gian và
cách ly. Trong lĩnh vực y tế thì người ta quan tâm đến việc bảo vệ bằng khoảng
cách và che chắn là chủ yếu, vì cường độ bức xạ sẽ bị giảm theo quy luật hàm số
mũ [1]:

I d = I 0 e − µd

(1.1)

Trong đó:
I0 và Id là cường độ bức xạ khi lớp chắn có bề dày tương ứng bằng 0 và d.
µ - hệ số làm yếu cường độ bức xạ tính theo một đơn vị bề dày của lớp
chắn.

- Lượng chiếu xạ giảm rất nhanh theo khoảng cách. Thực tế, lượng chiếu xạ
của một nguồn phóng xạ ở một điểm, tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ
điểm tới nguồn.
Thí dụ cách nguồn 1 mét, người ta đo được cường độ 270 R/giờ thì:
+ Cách 3m, cường độ là 270/32 = 30 R/giờ.
+ Cách 10m, cường độ còn 270/102 = 2,70 R/giờ.
14


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

- Khi có sự tương tác của bức xạ với vật chất sẽ làm giảm năng lượng của
lượng tử và mật độ thông lượng của bức xạ, do đó làm giảm cường độ bức xạ.
Trong trường hợp bức xạ tới là một chùm hẹp song song và đơn năng, mỗi sự kiện
tương tác (dù là hấp thụ hay tán xạ) đều loại khỏi chùm bức xạ ban đầu một lượng
tử (Hình 1.2A) [1]
B

A

I0

I0
Id

Id

0

0 d

d

Hình 1.2 - Sự suy yếu cường độ bức xạ trong môi trường
A): trường hợp bức xạ tới là chùm tia hẹp song song và bức tường chắn mỏng.
B): trường hợp bức xạ tới là chùm tia rộng hoặc lớp tường chắn không mỏng.
Trong trường hợp bề dày d » 1/µ hoặc bức xạ tới là một chùm rộng (Hình 1.2B) thì
bức xạ bị làm yếu theo quy luật sau[1]:

I d = BI 0e − µd

(1.2)

Trong đó:
B: là hệ số tích lũy cường độ bức xạ (có giá trị >1 và phụ thuộc một cách phức
tạp vào nhiều yếu tố như độ dày d, năng lượng bức xạ E, bản chất của môi trường,
điều kiện hình học ...)
Để đề phịng những tia phóng xạ từ ngoài vào, người ta sử dụng những tấm
che chắn bằng chì, bằng bêtơng đối với tia X, tia gamma; bằng chất dẻo đối với tia
β, bằng bo, cadmi đối với các hạt nơtron. Đối với trang phục, bảo hộ che chắn
thường sử dụng vật liệu có chì hoặc vật liệu khơng chì với độ dày cản xạ tương
đương chì phù hợp. Công nhân viên khi làm việc cần mang theo máy đo liều phóng
xạ cá nhân, cần thao tác với các chất phóng xạ từ xa, giới hạn thời gian lao động để
tránh hấp thụ quá liều tối đa cho phép. Mặt khác, nên thường xuyên đo kiểm tra tình
hình nhiễm xạ tại nơi làm việc [1].

15

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

1.2. Áo bảo hộ cản xạ
1.2.1. Chức năng và yêu cầu của áo bảo hộ cản xạ
Quần áo bảo hộ lao động cản xạ và trang bị phịng hộ khác có tác dụng bảo
vệ chống sự chiếu xạ ngoài. Theo TCVN 6561:1999 An toàn bức xạ ion hóa tại các
cơ sở X quang y tế [3]; các nhân viên làm việc trong mơi trường có tia phóng xạ
(nhân viên y tế sử dụng tia X để chuẩn đoán, điều trị bệnh) phải được trang bị loại
trang phục này. Cụ thể: sử dụng tạp dề cao su chì phải có độ dày tương đương
0,25mm chì, kích thước tạp dề phải đảm bảo che chắn an toàn cho phần thân và bộ
phận sinh dục khỏi tia X, riêng khu vực che chắn cho bộ phận sinh dục phải có độ
dày tương đương là 0,5mm chì. Sử dụng găng tay cao su chì có độ dày tương đương
0,25mm chì, đảm bảo bàn tay vẫn cử động dễ dàng. Nhân viên phải được trang bị
liều kế cá nhân khi làm việc trực tiếp với máy X quang phải đeo liều kế cá nhân,
theo dõi liều bức xạ ngề nghiệp theo quy định hiện hành. Liều bức xạ cho mỗi cá
nhân phải được đánh giá, xem xét kết quả định kỳ 3 tháng/ 1 lần, tránh sử dụng quá
định mức cho phép.
Quần áo bảo hộ cản xạ thường được thiết kế để che phần thân trước của cơ
thể từ cổ họng tới đầu gối, toàn bộ xương ức và xương vai, bề rộng của vật liệu bảo
vệ ở mỗi bên vai hợp lý và phủ qua vai, kéo dài ra thân sau. Ngồi ra trang phục bảo
hộ có thể che cả phần thân sau hoặc nửa thân sau, nhằm mục đích bảo vệ các cơ
quan nội tạng của cơ thể, tránh các tia phóng xạ chiếu vào. Trang phục bảo hộ
thường quây kín, đảm bảo che chắn thân sườn, kéo dài từ vị trí cách điểm nách
khơng q 10cm đến ít nhất là nửa đùi, thân sau kéo dài tới kheo gối, hai vạt thân
nằm chồng lên nhau, điểm mở hướng về phía thân sau hoặc nằm ở giữa thân trước.

Như vậy, áo bảo hộ cản xạ tốt là áo có khả năng ngăn cản hiệu quả các tia
bức xạ chiếu vào. Để thực hiện tốt chức năng bảo hộ lao động trong mơi trường có
tia bức xạ, áo bảo hộ phải thỏa mãn các chức năng sau:
-

Che chắn bức xạ

-

Độ bền phù hợp

-

Đảm bảo tính sinh thái, tiện nghi

16


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

-

Đáp ứng về yêu cầu thẩm mỹ

-

Tính bảo quản

-

Tính kinh tế

1.2.2. Phân loại áo
Trên thế giới hiện có rất nhiều hãng sản xuất áo bảo hộ cản xạ như Maco,
Mavig, Milking, MarShield... họ đưa ra rất nhiều loại áo với những tính năng bảo vệ
cản xạ khác nhau như cấp độ cản xạ khác nhau, vật liệu khác nhau, kiểu dáng khác
nhau cho các đối tượng sử dụng khác nhau. Cấu trúc của áo bảo hộ cản xạ được
thiết kế không những đem lại khả năng cản xạ tốt nhất, mà nó cịn đem lại tính sinh
thái cho người sử dụng, không gây độc hại cho cơ thể, đó là sản phẩm phù hợp với
Oeko - Tex standard 100, dễ dàng sử dụng, có độ bền cao.
Tùy theo kiểu dáng áo và mục đích che chắn an toàn cơ thể của áo bảo hộ mà
người ta thiết kế các mẫu áo cản xạ với rất nhiều kiểu dáng khác nhau. Chúng khác
nhau về mẫu mã, thành phần cấu tạo và khả năng cản xạ tương đương chì và đáp
ứng được hầu hết các yêu cầu cản xạ trong các mơi trường làm việc có bức xạ.
Theo cấp độ cản xạ, áo bảo hộ cản xạ thường phân ra làm 3 loại:
-

Loại 1: Áo bảo hộ cản xạ nhẹ có độ dày tương đương 0,25mm chì;

-

Loại 2: Áo bảo hộ cản xạ loại trung bình có độ dày tương đương 0,35mm
chì;

-

Loại 3: Áo bảo hộ cản xạ loại nặng có độ dày tương đương 0,5mm chì.

Theo vật liệu cản xạ, chúng được phân thành:
-

Loại 1: Lead apron đây là loại tạp dề chì.

-

Loại 2: Light lead apron đây là loại áo bảo hộ có vật liệu chì nhẹ hay vật liệu
polyme có pha ít chì.

-

Loại 3: No lead apron hay Free lead apron. Đây là dạng vật liệu khơng chì.

Theo kiểu dáng và mục đích che chắn áo bảo hộ cản xạ được phân thành:
-

Tạp dề, áo yếm che tồn bộ thân trước

-

Dạng măng tơ, qy kín che toàn bộ cả thân trước, thân sau

-

Dạng tách rời 2 phần áo và váy quây kín.

17

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

Kiểu tạp dề

Kiểu Măng tô

Kiểu áo, váy rời

Hình 1.3 - Phân loại theo kiểu dáng áo bảo hộ cản xạ
* Loại áo Tạp dề, áo yếm che toàn bộ thân trước
Loại áo này chủ yếu tập trung bảo vệ phần thân phía trước, giúp giảm đáng
kể trọng lượng áo, cho phép cử động dễ dàng, di chuyển linh hoạt, thuận tiện cho
quá trình thao tác của người sử dụng. Ngoài ra, loại áo này được thiết kế phần đóng
mở yếm thoải mái, làm cho áo được ơm sát cơ thể tại phần ngang hông giúp giảm
trọng lực dồn trên vai. Các áo được sản xuất với khả năng cản xạ khác nhau về kiểu
dáng và độ dày cản xạ, tương đương chì như: 0,25mm Pb; 0,35mm Pb và 0.5mm
Pb. Loại này thích hợp cho làm việc ở các vùng điện áp nguồn phát đến 100 kV.
* Loại áo dạng măng tơ, qy kín
Loại áo này được sử dụng trong mơi trường làm việc có cường độ chiếu xạ
cao, thời gian làm việc dài, cho phép bảo vệ tối đa bởi diện tích che phủ cả trước và
sau thân. Để phân trọng lượng của áo trên vai xuống hông, nhà sản xuất đã thiết kế
thêm phần đai áo phía trên xương hơng. Các áo này đều kèm theo miếng đệm vai.
Độ dày cản xạ, tương đương chì của áo bảo hộ cản xạ măng tô loại nhẹ
không dưới 0.25mm Pb trên toàn bộ thân trước và sau. Loại trung bình có độ dày
cản xạ thân trước 0.35mm Pb còn ở phần thân sau là 0.25mm Pb. Áo bảo hộ cản xạ
loại nặng có độ dày cản xạ thân trước là 0.5mm Pb còn ở phần thân sau là 0.25mm

Pb. Thích hợp cho làm việc ở các vùng điện áp nguồn phát đến 125 kV.

18


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

* Loại sản phẩm có áo, váy rời
Dạng áo, váy được tách rời nhằm mục đích chuyển trọng lượng phần váy lên
vùng xương hông người mặc, tăng khả năng vận động. Phần chồng chéo lớp sản
phẩm 2 bên thân váy và áo làm tăng độ dày cản xạ cho phần ngực và cơ quan sinh
sản. Do 2 vạt thân trước chồng lên nhau cho phép thay đổi kích thước dễ dàng nên
phù hợp cho nhiều cỡ người.
Độ dày cản xạ, tương đương chì của áo bảo hộ cản xạ dạng măng tơ có loại
nhẹ khơng dưới 0,25mm Pb trên toàn bộ thân trước và sau, loại trung bình có độ
dày cản xạ thân trước 0,35mm Pb cịn ở phần thân sau là 0,25mm Pb và loại nặng
có độ dày cản xạ thân trước là 0,5mm Pb còn ở phần thân sau là 0,25mm Pb. Thích
hợp cho làm việc ở các vùng điện áp nguồn phát đến 125 kV.
1.2.3. Đặc điểm cấu trúc của áo bảo hộ cản xạ
Áo bảo hộ cản xạ thường có cấu trúc nhiều lớp: Lớp vật liệu cản xạ và lớp
che phủ (vải bọc ngồi). Trong đó lớp vật liệu cản xạ có thể có 1 hoặc nhiều lớp,
lớp vải bọc ngồi có thể là đồng nhất trên toàn bộ áo bảo hộ hoặc có thể khác nhau
tùy theo chức năng hay yêu cầu sử dụng.
Lớp bao phủ thường là vải tráng phủ với nền là lớp vải vân điểm, hoặc vân
đoạn, vân chéo dệt bằng loại xơ tổng hợp dạng filament, tráng nhựa PVC hoặc PU.
Với chức năng bảo vệ lớp cản xạ và duy trì hình dáng áo, lớp vải tráng phủ thường
có độ bền cao, mỏng, có khả năng chống thấm nước tốt và dễ vệ sinh. Ngoài ra lớp

bao phủ cũng cần có tính thẩm mỹ.

19


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Q Sơn

Lớp vải bọc mặt ngồi khơng tráng phủ

Màng cản xạ nằm giữa

Lớp vải bọc mặt trong có tráng phủ

Hình 1.4 – Các lớp vật liệu trên áo bảo hộ cản xạ
Lớp màng cản xạ có thể làm từ vật liệu khơng chì, ít chì, có chì. Với vật liệu
có hàm lượng chì cao thì khá độc hại cho cơ thể và mơi trường, vật liệu khơng chì
hoặc ít chì thì sẽ ít độc hại hơn nhưng khả năng cản xạ không đồng nhất ở các mức
điện áp khác nhau. Tùy theo các công việc cụ thể trong mơi trường có tia phóng xạ,
người ta xác định tia phóng xạ chiếu vào khu vực nào của cơ thể mà áo cản xạ có
cấu trúc phù hợp, để bảo vệ an tồn cho bộ phận cơ thể đó nói riêng và tồn cơ thể
nói chung người ta có thể trang bị thêm một số tấm bảo vệ cho các bộ phận khác
của cơ thể ví dụ như tay, chân, cổ...

Hình 1.5 - Một số trang bị bảo hộ cản xạ bảo vệ các bộ phận cơ thể

20

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

1.3. Vật liệu dùng làm áo bảo hộ cản xạ
1.3.1. Màng composite cản xạ trên áo bảo hộ cản xạ
1.3.1.1. Đặc tính cơ lý của màng composite cản xạ trên áo bảo hộ cản xạ
Có thể định nghĩa vật liệu composite là vật liệu được tạo thành từ hai vật liệu
trở lên có bản chất khác nhau, gồm nhiều pha khác nhau về mặt hoá học hầu như
không tan vào nhau và được phân cách với nhau bằng ranh giới pha. Vật liệu được
tạo thành có đặc tính ưu việt hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng
rẽ (đó là đặc tính mềm, bền và cản xạ...). nhờ đó tận dụng được tính chất tốt trong
từng pha của vật liệu. Ở một số loại composite cấu trúc gồm 2 pha, trong đó pha
nền là pha liên tục trong toàn khối, cốt (chất độn) là pha phân tán. Trong composite
nền đóng vai trị ở các mặt như: liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành 1 khối
composite thống nhất, tạo điều kiện để tiến hành các phương pháp gia công
composite thành các chi tiết theo thiết kế và che phủ, bảo vệ cốt tránh các hư hỏng
do các tác động hoá học, cơ học và mơi trường. Ngồi ra nền phải nhẹ và có độ dẻo
cao. Cốt đóng vai trị tạo độ bền và modun đàn hồi cao cho composite hay thỏa mãn
chức năng nào đó. Liên kết tốt giữa nền và cốt tại vùng ranh giới pha là yếu tố quan
trọng nhất đảm bảo cho sự kết hợp các đặc tính tốt của 2 pha trên. Tính chất của
composite phụ thuộc vào bản chất của nền, cốt, khả năng liên kết giữa nền và cốt và
q trình cơng nghệ sản xuất.
* Chất nền trong màng composite
Chất nền (polymer) quyết định phần lớn đặc tính cơ lý của màng composite.
Polymer được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên gọi chung là Nhựa, nhưng
polymer bao gồm 2 dạng chính là polymer thiên nhiên và polymer nhân tạo, gồm 3
loại:

Nhựa nhiệt dẻo: gồm nhiều chuỗi phân tử liên kết với nhau bằng các liên kết
Van der Waals yếu, liên kết hydro, tương tác giữa các nhóm phân cực và cả sự xếp
chồng của các vịng thơm. Các chuỗi phân tử tuyến tính và phân nhánh. Mạch phân
tử được ví như sợi mì ống. Ở nhiệt độ phịng, nhiệt dẻo thường khó hoặc thậm chí
dễ gãy. Nhựa nhiệt dẻo là một loại nhựa chảy mềm thành chất lỏng dưới tác dụng

21


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

của nhiệt độ cao vật liệu được làm mềm hoặc là dẻo bởi vì các chuỗi phân tử trượt
qua nhau nhiều hơn một cách dễ dàng và đóng rắn lại khi làm nguội, nhựa nhiệt dẻo
là nhóm lớn nhất của Nhựa. Bốn nhựa nhiệt dẻo quan trọng nhất là PE, PP, PVC,
PS đàn hồi. Nhựa nhiệt dẻo được chia thành 2 dạng chính là dạng nhựa thơng dụng
và nhựa kỹ thuật;
Nhựa thông dụng được phân thành các họ với các tính chất đặc trưng
+ Họ Olefin: Polyetylen (PE), Polymetylpenten (PMP), Polypropylen (PP),
Polybutyl (PB), Polyizobutylen (PIB)
+ Họ Styren: Polystyren (PS), Acrylonitrin butadien styren (ABS), Styren Acrylonitrin (SAN) , Styren - Butadien (SB)
+ Họ Vinyl: Polyvinyl clorua (PVC) Polyvinyl axetat (PVA) Etylen - Vinyl
axetat (EVA) Etylen - Vinyl alcol (EVOH)
+ Các loại khác: Polymetyl metacrylat (PMMA), xenlulo.
Nhựa Kỹ thuật: Polyoxymetylen (POM), (Poly acetat), Polycacbonat (PC),
Polyamit (PA), (Nylon) Polybutylen terephtalat (PBT), Polyetylen terephtalat (PET)
Nhựa cứng (nhựa nhiệt rắn): các chuỗi phân tử nhựa nhiệt rắn được liên kết
chặt chẽ hơn. Các liên kết chéo ít bị tác động bởi nhiệt. Do đó, nhựa nhiệt rắn khơng

tan chảy. Các vật liệu nhựa nhiệt rắn cổ điển là Bakelite, vật liệu xây dựng của điện
thoại trước đây và nhiều mặt hàng khác. Vật liệu hiện đại là polyester khơng bão
hịa, polyurethan liên kết và nhựa epoxy.
Vật liệu đàn hồi: là các polyme được tạo ra từ các đại phân tử và liên kết
ngang ba chiều. Các thuộc tính đàn hồi của các vật liệu này là kết quả của liên kết
chéo của các chuỗi polymer. Ngày nay, chất đàn hồi thường gọi phổ biến là cao su,
chính vì tính chất đàn hồi, với liên kết ba chiều, người ta thường sử dụng cao su làm
vật liệu nền với chất độn là kim loại Pb làm màng composite cản xạ .

22


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Q Sơn

Hình 1.6 - Tính chất đặc trưng của polyme
Nhựa

nhiệt

dẻo:

Các Vật liệu đàn hồi: liên kết Nhựa nhiệt rắn: liên kết chặt

chuỗi đơn giản hay phân qua phạm vi rộng

chẽ trong tất cả các hướng

nhánh

- Hầu hết mềm

- Cấu trúc phân tử tương - Cứng và dễ vỡ,

- Biến dạng dưới ảnh tự như một ống khói - Có khả năng chịu nhiệt độ
hưởng của nhiệt độ

- Khơng thể biến dạng

- Trương nở

- Quá trình biến dạng - Dạng cao su đàn hồi

- Không tan

được lặp lại

Cao su

Epoxy

Polyethylene

Silicone

Polyester

Polystyrene

Polyurethane

Phenolic

Polyamide

Polyurethane

Polyester

* Chất độn trong màng composite
Tùy theo mục đích hay yêu cầu sử dụng vật liệu composite mà người ta có
thể đưa chất độn vào với các mục đích khác nhau, đưa chất độn với chức năng gia
cường vật liệu, làm cho vật liệu cứng lên, bền cơ học hơn hay chịu nhiệt tốt
hơn…tuy nhiên một số yêu cầu lại đưa chất độn vào để nhằm một số chức năng
khác là cản xạ, chống nhiễu sóng, chống tia hồng ngoại, tử ngoại, sóng ra đa…
Với mục đích gia cường thì khi tăng hàm lượng chất độn hoạt tính trong hợp
phần cao su đến một hàm lượng giới hạn nào đó các tính chất cơ học của vật liệu
tăng lên. Nếu tiếp tục tăng hàm lượng chất độn lên thì trong hợp phần cao su sẽ xuất
hiện hiện tượng giảm một số tính chất như độ bền kéo đứt, độ giãn dài tương đối,
khả năng chống xé rách.
23


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đinh Quý Sơn

Đối với vật liệu sử dụng chất độn làm yếu tố chức năng riêng như cản xạ,
nhiễu sóng thì người ta quan tâm tới khả năng của chức năng cản xạ, nhiễu sóng
hơn là quan tâm tới yếu tố gia cường của vật liệu. Tuy nhiên để vật liệu sử dụng có
hiệu quả thì người ta vẫn phải sử dụng các phụ gia để liên kết các pha lại với nhau
để đảm bảo độ bền và một số đặc tính cơ lý, hóa lý phù hợp, người ta cũng vẫn phải
nghiên cứu tỷ lệ chất độn chất nền phù hợp để đảm bảo vật liệu đó có tính tối ưu
nhất trong sử dụng.
Như vậy đối với mỗi loại polymer và mỗi loại chất độn đều tồn tại một giới
hạn tối ưu mà tại đó các tính chất cơ lý, tính năng kỹ thuật hay yếu tố chức năng nào
đó của vật liệu là tốt nhất.
- Kích thước hạt độn
Kích thước hạt độn hay bề mặt riêng của hạt độn là yếu tố quan trọng ảnh
hưởng tới hiệu quả q trình gia cường. Hạt độn chiếm khơng gian trong hợp phần
cao su nên nó gây ảnh hưởng đến mật độ mạng không gian của cao su, làm giảm số
lượng liên kết cao su - cao su tức là làm giảm mật độ mạng cao su. Hơn nữa mạch
cao su phải uốn theo các hạt độn do đó tạo ra các vị trí có thể xuất hiện ứng suất
nội.
Một yêu cầu cơ bản đối với chất độn gia cường cho cao su là kích thước hạt
độn phải đủ nhỏ, dưới 1µm. Khi kích thước hạt độn lớn hơn 1µm thì khơng đạt
được hiệu quả gia cường hoặc hiệu quả rất nhỏ dù hạt độn có bất kỳ hình dáng nào
hay liên kết giữa pha nền và chất độn là cực kỳ mạnh.
Đối với các chất có khối lượng phân tử nhỏ thì năng lượng liên kết vật lý nhỏ
hơn rất nhiều so với năng lượng liên kết hóa học nên độ bền vật liệu sẽ do liên kết
vật lý quyết định.
Khi kích thước hạt độn đủ nhỏ thì năng lượng liên kết vật lý lớn hơn năng
lượng liên kết hóa học và tương tác vật lý đủ lớn để tạo ra trạng thái gia cường.

24