Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu composite và polyme trong công nghệ ép phun (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ QUỐC VIỆT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ POLYME TRONG CÔNGS K C 0 0 3 9 5 9 NGHỆ ÉP PHUN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 3 9 0 6 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ QUỐC VIỆT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp. Hồ Chí Minh , tháng 4 năm 2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ QUỐC VIỆT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ POLYME TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS .TS Lê Hiếu Giang Tp. Hồ Chí Minh , tháng 4 năm 2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ và tên: Lê Quốc Việt Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26 - 04 - 1984 Nơi sinh: Long An Quê quán: Đức Huệ – Long An Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Ấp Chánh – xã Bình Hòa Bắc – huyện Đức Huệ –Tỉnh Long An Điện thoại: 0986029772 Email: quocvietla1984@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 9/2004 đến 9/ 2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế, chế tạo máy rửa trứng vịt tự động. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Bảo vệ đồ án tốt nghiệp tại khoa cơ khí trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 8/2009. Người hướng dẫn: Dương Bình Nam III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Trung Cấp Nghề Đức Hòa 2009 – Long An Giáo Viên Trường Trung Cấp Nghề Đức Hòa Giáo viên 2013 – Long An i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 (Ký tên và ghi rõ họ tên) ii
6. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, tôi được sự hướng dẫn tận tình của cán bộ hướng dẫn luận văn, thầy PGS.TS. Lê Hiếu Giang cảm ơn thầy đã tận tình giúp đỡ, truyền thụ những kiến thức quý báu giúp em vượt qua được những khó khăn để hoàn thành đề tài. Xin cảm ơn quý thầy cô giảng dạy lớp cao học đã truyền thụ những kiến thức quí báu, bổ ích để phục vụ cho công tác sau này và trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Ths. Nguyễn Văn Sơn, Ths. Trần Minh Thế Uyên, Ths. Quách văn Thiêm cùng tất cả các thầy tại khoa cơ khí Trường đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trường Trung cấp nghề Đức Hòa-Long An đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Xin cảm ơn Cha mẹ, các anh chị em đã động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần vượt qua những khó khăn để hoàn thành luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013 Ngƣời thực hiện luận văn Lê Quốc Việt iii
7. TÓM TẮT Khoa học ngày càng phát triển để phục vụ ngày càng tốt hơn cuộc sống con người. Trong lĩnh vực khoa học vật liệu cũng vậy. Hiện nay, vật liệu phi kim loại phát triển rất mạnh mẽ nhằm mục đích phục vụ cho nhu cầu của con người. Trong đó, không kể đến vật liệu composite và polymer ra đời nhằm để thay thế vật liệu kim loại đang dần bị cạn kiệt trong thiên nhiên, mà tính chất và khả năng ứng dụng của nó không thua kém vì so với kim loại. Vì vậy, luận văn « Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và phụ gia đến độ bền của vật liệu compsite và polymer trong công nghệ ép phun » đã được chọn làm đề tài nghiên cứu nhằm giải quyết các vấn đề sau: Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO – 527 về phương pháp xác định sức bền kéo cho vật liệu polymer. Tìm hiểu tổng quan về công nghệ chế tạo vật liệu composite. Tìm hiểu tổng quan về công nghệ ép phun. Tìm hiểu tổng quan về vật liệu polymer. Nghiên cứu sử dụng các chất phụ gia để tăng độ bền cho vật liệu trong công nghệ ép phun. Thiết kế, phân tích và chế tạo bộ khuôn ép mẫu thử sức bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527. Ép thử mẫu – thành lập các điều kiện, tiến hành thí nghiệm và dùng các phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm để đánh giá kết quả. Từ đó, tìm ra mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất tốt nhất ở tỉ lệ phần trăm phụ gia cho sức bền kéo lớn nhất. Công trình là sự kết hợp và ứng dụng của nhiều lĩnh vực khác nhau, kết quả đạt được của công trình đã đánh giá được ảnh hưởng của các thành phần pha trộn tới sức bền của vật liệu. iv
8. ABSTRACT Science is developing to better serve for human life. So is the field of material science. At the present, non-metallic materials extremely strong develop in order to serve the needs of human beings. In particular, regardless of polymer and composite materials have been created to replace the metal material gradually exhausted in nature, but the nature and its applicationn is not inferior to the metal . So the thesis « Studying the effect of the technological parameters and additives to the durability of polymer and compsite materials in injection molding technology» has been selected as an issue of research to solve the following issues: - Research ISO - 527 for methods of determining tensile strength polymer material. - Study an overview of the fabrication technology of composite materials. - Study an overview of injection molding technology. - Study an overview of polymer material. - Research the use of additives to increase the durability of the material in the injection molding technology. - Design, analysis and create a fabrication of prototype molds tensile strength according to ISO - 527. - Test Injection pattern - establishing conditions, and conducting experiments and using the method of processing experimental data to evaluate the results. From there, find out the best relationship between temperature and pressure with percentage of additives for maximum tensile strength. The process is a combination and application of many different fields, the results gaining from it has evaluated the influence of mixing ingredients to the strength of the material. v
9. MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình ix Danh sách các bảng xii Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1 1.2 Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tượng nghiên cứu: 3 1.2.1 Mục đích: 3 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu: 3 1.2.3 Khách thể nghiên cứu: 3 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài: 3 1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài: 3 1.3.2 Giới hạn đề tài: 4 1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 4 1.4.1 Ý nghĩa khoa học: 4 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn: 5 1.5 Phương pháp nghiên cứu: 5 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1. Vật liệu composite và công nghệ chế tạo: 6 2.1.1. Khái niệm: 6 2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển: 6 2.1.3. Đặc điểm – vai trò – tính chất: 7 vi
10. 2.1.4. Ưu điểm của vật liệu composite: 8 2.1.5. Phân loại vật liệu composite: 9 2.1.6. Công nghệ chế tạo vật liệu composite: 10 2.2. Thành phần của vật liệu composite: 17 2.2.1 Vật liệu cốt: 17 2.2.2 Các chất phụ gia: 22 2.2.3 Vật liệu nền: 22 MDPE (Mium density polyetylen) 29 UHMWPE (Ultra high molecular weigh polyetylen) 29 2.3. Công nghệ ép phun: 40 2.4. Tiêu chuẩn ISO 527 (TCVN 4501 -4: 2009) 41 2.4.1. Lĩnh vực và phạm vi ứng dụng: 41 2.4.2. Mẫu kéo thử theo tiêu chuẩn ISO 527: 42 Chƣơng 3 PHÂN TÍCH VẬT LIỆU PHUN VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẪU THỬ 43 3.1. Tổng quan về nhựa Polypropylen (nhựa PP): 43 3.1.1. Giới thiệu: 43 3.1.2. Tính chất của nhựa Polypropylen: 44 3.1.3. Tồng hợp nhựa polypropylen: 46 3.1.4. Gia công nhựa polypropylen: 46 3.1.5. Ứng dụng của nhựa polypropylen: 48 3.1.6. Ưu và nhược điểm của nhựa PP: 48 3.2. Phân tích thông số kỹ thuật của mẫu thử: 49 3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình ép phun: 49 3.2.2. Tính toán, thiết kế mẫu thử: 52 3.3. Phân tích các thông số trong quá trình ép phun mẫu: 53 3.3.1. Mục tiêu: 53 3.3.2. Phân tích thời gian điền đầy sản phẩm: 53 3.3.3. Phân tích ứng suất khi phun: 54 vii
11. 3.3.4. Phân tích lực kẹp: 55 3.3.5. Phân tích vị trí của điểm phun tốt nhất: 55 3.3.6. Phân tích sự phân bố và phát triển dòng nhựa trong khuôn: 56 3.3.7. Phân tích cong vênh, co rút: 57 3.3.8. Phân tích ứng suất dư: 58 3.3.9. Phân tích đường hàn: 59 3.3.10. Bảng tổng hợp phân tích: 60 Chƣơng 4 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM 61 4.1. Cấu tạo của vật liệu nghiên cứu: 61 4.2. Máy móc trang thiết bị phục vụ cho quá trình nghiên cứu: 62 Chƣơng 5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM, XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 69 5.1. Xác định số lượng thí nghiệm: 69 5.2. Tiến hành thí nghiệm: 71 5.1.1. Dụng cụ thí nghiệm: 71 5.1.2. Cách pha trộn, lựa chọn, mã hóa thí nghiệm: 73 5.1.3. Các thao tác để tiến hành thí nghiệm: 73 5.3. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu: 73 Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 114 6.1. Kết luận. 114 6.2. Khuyến nghị. 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 viii
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Phân loại composite theo hình dạng cốt liệu 9 Hình 2.2: Hình dạng của các loại vật liệu composite 10 Hình 2.3: Công nghệ bằng tay 11 Hình 2.4: Công nghệ đúc chuyển resin – RTM 13 Hình 2.5:Công nghệ phun bắn 15 Hình 2.6: Ảnh hạt nhựa PE 28 Hình 2.2: Các dạng mạch PE 29 Hình 2.7: Ảnh hạt nhựa PP 33 Hình 2.8: Ảnh hạt nhựa PVC 35 Hình 2.9: Kích thước của mẫu bền kéo theo tiêu chuẩn ISO – 527. 42 Hình 3.1: Cấu trúc hóa học của Polypropylen 43 Hình 3.2: Phản ứng trùng hợp polypropylen bằng xúc tác 46 Hình 3.3: Các sản phẩm được làm từ polypropylen 48 Hình 3.4: Cấu tạo cơ bản của máy ép phun 50 Hình 3.5: Mẫu thiết kế đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ISO 527. 52 Hình 3.6: kết quả phân tích thời gian điền đầy sản phẩm 54 Hình 3.7: Kết quả phân tích tìm được vị trí điểm phun tốt nhất 56 Hình 3.8: Sự phát triển của dòng nhựa trong khuôn 56 Hình 3.9: Kết quả phân tích cong vênh, co rút 57 Hình 3.10: Phân bố ứng suất dư trước khi thiết kế hệ thống làm mát. 58 Hình 3.11: Phân bố ứng suất dư sau khi thiết kế hệ thống giải nhiệt 58 Hình 3.12: Kết quả phân tích dự đoán đường hàn. 60 Hình 4.1: Máy ép – phun và khuôn ép mẫu thử 63 Hình 4.2: Giai đoạn kẹp 64 Hình 4.3: Giai đoạn phun 64 Hình 4.4: Giai đoạn làm nguội 65 Hình 4.5: Giai đoạn đẩy 65 Hình 4.6:Thước kẹp 67 ix
13. Hình 4.7: Cân CP-324S và cân TE 612 68 Hình 5.1: Máy đo độ bền kéo 72 Hình 5.3: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 76 Hình 5.4: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 77 Hình 5.5: biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 78 Hình 5.6: Vật mẫu bị kéo đứt 78 Hình 5.7: Hình chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu 78 Hình 5.8: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 81 Hình 5.9: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 82 Hình 5.10: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 83 Hình 5.11: Vật mẫu bị kéo đứt 83 Hỉnh 5.12: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu 83 Hình 5.13: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 86 Hình 5.14: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 87 Hình 5.15: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 88 Hình 5.16: Vật mẫu bị kéo đứt 88 Hình 5.17: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu. 88 Hình 5.18: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 91 Hình 5.19: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 92 Hình 5.20: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 93 Hình 5.21: Vật mẫu bị kéo đứt 93 Hỉnh 5.22: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu 93 Hình 5.23: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 96 Hình 5.24: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 97 Hình 5.25: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 98 Hình 5.26: Vật mẫu bị kéo đứt 98 Hình 5.27: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu 98 x
14. Hình 5.28: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 101 Hình 5.29: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo 102 Hình 5.30: Biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 103 Hình 5.31: Vật mẫu bị kéo đứt 103 Hình 5.32: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu. 103 Hình 5.33: Biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A 106 Hình 5.34: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử ảnh hưởng của thành phần phụ gia Na10MB3A tới ứng suất kéo. 107 Hình 5.35: biểu đồ ứng suất kéo và lực dãn dài 108 Hình 6.36: Vật mẫu bị kéo đứt 108 Hỉnh 5.37: Hỉnh chụp tại mặt bị kéo đứt của mẫu 108 Hình 5.38: Biểu đồ tổng hợp ứng suất kéo và tỉ lệ Na10MB3A của ba thí nghiệm trung tâm. (e,f,g) 109 Hình 5.39: So sánh các biểu đồ ứng suất kéo và tỉ lệ phụ gia Na10MB3A ở từng nhiệt độ và áp suất khác nhau. 110 Hình 5.40: Cơ chế phá hủy trên bề mặt gãy đứt của mẫu PP có trộn phụ gia: 111 Hình 5.41: Cơ chế tăng bền vật liệu polymer. 112 Hình 5.42: Quá trình bóc tách các lớp polymer 113 xi
15. DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Phân loại PE 29 Bảng 2.2: Tính chất của PP có trọng lượng phân tử 80000 – 150000 34 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của polypropylen 47 Bảng 3.2: Tổng hợp kết quả phân tích 60 Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật nhựa RP348N 61 Bảng 4.2: Tính chất của chất trợ tương hợp 62 Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của máy ép phun SW-120B 66 Bảng 5.1: Xác lập các yếu tố đầu vào và xác định các mức 70 Bảng 5.2: Chuyển hệ trục tọa độ 70 Bảng 5.3: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 74 Bảng 5.4: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 79 Bảng 5.5: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 84 Bảng 5.6: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 89 Bảng 5.7: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 94 Bảng 5.8: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 99 Bảng 5.9: Kết quả ứng suất kéo của phụ gia Na10MB3A 104 xii
16. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: Những sản phẩm rẻ hơn, quan trọng hơn nữa là không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Vật liệu bền cao hơn. Tuy nhiên, trước những ưu điểm của vật liệu và công nghệ chế tạo vật liệu nhựa truyền thống được pha trộn với phụ gia ở những tỉ lệ nhất định để đạt được độ composite mang lại thì việc áp dụng những thành tựu của công nghệ này để cải thiện tính bền, nâng cao chất lượng và giảm giá thành cho các sản phẩm nhựa là hết sức cần thiết. Bên cạnh đó, ngoài việc áp dụng tỉ lệ thành phần phụ gia hoặc gia cường của các nghiên cứu trước để phát huy tối đa hiệu quả của các thành phần này là một xu hướng rất cần thiết trong lĩnh vực kỹ thuật. Để cho sản phẩm được tốt hơn nữa, bền hơn và nâng cao được tuổi thọ của sản phẩm thì trong quá trình ép phun phải nghiên cứu việc ảnh hưởng của các thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất) và phụ gia để tăng bền cho vật liệu là rất cần thiết. Ví nó quyết định đến tính chất, độ bền của sản phẩm và cả về mặt thẩm mỹ. Để có thể đánh giá tổng quát ảnh hưởng của các thông số công nghệ cần tiến hành pha trộn thành phần gia cường theo những tỉ lệ tốt nhất của các nghiên cứu trước. Đề tài tiến hành triển khai nghiên cứu và chế tạo bộ khuôn ép mẫu thử sức bền kép của vật liệu nhựa trong công nghệ ép phun, điểm đặc biệt là bộ khuôn có thể được sử dụng để ép phun trực tiếp các vật liệu đã được pha trộn thành phần gia cường hoặc phụ gia, từ đó đánh giá những yếu tố ảnh hưởng của các yếu tố trên đến quá trình ép mẫu kéo – sản phẩm trực tiếp của đề tài được sử dụng trong các thí nghiệm để đo kiểm và đánh giá chất lượng của vật liệu sau khi chế tạo. Trang 1
17. 1.2. Các công trình nghiên cứu đã đƣợc công bố: Các công trình nghiên cứu trong nước:  Nghiên cứu tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép phun – Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM.  Nghiên cứu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyetylene tỉ trọng cao gia cường bằng sợi day – ĐH. Bách khoa.  Nghiên cứu vật liệu Composite trên nền nhựa Polyvinyl Clorua với độn mùn cưa, trấu – ĐH Bách Khoa.  Nghiên cứu chế tạo vật liệu Composite trên cơ sở nhựa Polyester không no gia cường Nanoclay và sợi thuỷ tinh – Đại học Bách khoa. Các công trình nghiên cứu ngoài nước:  Comparison of several closure approximations for evaluating the thermoelastic properties of an injection term molded short-fiber composite - Composites Science and Technology, Volume 67, Issues 7-8, June 2007, Pages 1601-1610.  An experimental study of fibre orientation in injectionnext term moulded short glass fibre-reinforced polypropylene/polyarylamide composites – Composites,Volume 25, Issue 2, February 1994, Pages 147-153.  Studies on the combined effect of injection temperature and fiber content on the properties of polypropylene-glass fiber composites- Composites Science and Technology, Volume 65, Issue 6, May 2005, Pages 873-881.  Influence of injectionnext term parameters and mold materials on mechanical properties of ABS in plastic injection molding - International Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 37, Issue 9, November 2010, Pages 1359-1365. Kết luận: Chưa có công trình nào nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số công nghệ và tỉ lệ các thành phần chất phụ gia trực tiếp vào quá trình ép phun để tăng sức bền cho vật liệu sử dụng trong công nghệ ép phun. Đề tài nghiên cứu và chế tạo bộ khuôn ép phun mẫu kéo theo tiêu chuẩn ISO-527, thực hiện kéo và đo các thông số theo tiêu chuẩn, xử lý số liệu thực nghiệm và xây dựng đường cong thực nghiệm. Bộ khuôn là công cụ để chế tạo cho các mẫu kiểm nghiệm các tiêu chuẩn về sức bền cho các các vật liệu ép phun trực tiếp được trộn với các chất phụ gia , từ đó nâng cao sức bền cho sản phẩm của công nghệ này. Trang 2
18. 1.3. Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tƣợng nghiên cứu: 1.3.1 Mục đích: - Nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết vật liệu polymer, vật liệu composite vào trong công nghệ ép phun. - Kiểm nghiệm sức bền kéo và khả năng tăng bền cho vật liệu polymer trong nghệ ép phun. - Tìm hiểu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa. - Thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép mẫu theo tiêu chuẩn ISO – 527. - Lập quy trình tiến hành thí nghiệm, đo và xử lý kết quả thực nghiệm. - Xây dung mô hình toán để khắc phục ưu nhược điểm sau khi ép phun. 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu: - Vật liệu polymer: lý thuyết và khả năng công nghệ, ứng dụng. - Vật liệu composite: lý thuyết và ứng dụng. - Công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa. - Công nghệ chế tạo bộ khuôn ép phun. - Quy trình tiến hành thí nghiệm và thu thập, xử lý số liệu. 1.3.3 Khách thể nghiên cứu: - Ảnh hưởng của thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất) tới quá trình ép phun cho sản phẩm nhựa. - Ảnh hưởng của các phụ gia trong quá trình ép phun. - Ảnh hưởng của thành phần gia cường tới sức bền kéo của mẫu thử. - Ảnh hưởng của các thông số của quá trình ép phun. 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài: 1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài: - Nghiên cứu về công nghệ chế tạo và ứng dụng của vật liệu polymer. - Nghiên cứu về công nghệ chế tạo và ứng dụng của vật liệu composite. Trang 3
19. - Nghiên cứu công nghệ ép phun cho sản phẩm nhựa. - Nghiên cứu công nghệ chế tạo khuôn cho sản phẩm nhựa. - Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO – 527. - Thiết kế mẫu, phân tích các yếu tố trong quá trình ép mẫu. - Thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép mẫu thí nghiệm. - Sử dụng loại phụ gia thông dụng nhất thường sử dụng trong công nghệ ép phun. - Tiến hành thí nghiệm và đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình ép phun. 1.4.2 Giới hạn đề tài: Do còn nhiều hạn chế về mặt thời gian, kinh phí thực hiện cũng như trang thiết bị thí nghiệm nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các nội dung sau: - Nghiên cứu về lý thuyết và công nghệ chế tạo vật liệu composite. - Mẫu thử được chế tạo bằng phương pháp ép phun trực tiếp trên máy ép phun. - Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu Polypropylen. - Vật liệu mẫu để tiến hành thí nghiệm là Polypropylen. - Tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu trên phần mềm Statgraphic. - Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số công nghệ và tỉ lệ thành phần phụ gia trong công nghệ ép phun. - Xây dựng mô hình toán. 1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 1.5.1 Ý nghĩa khoa học: - Sản phẩm của đề tài sẽ được dùng để phục vụ công tác nghiên cứu về độ bền, ảnh hưởng của thông số công nghệ và ảnh hưởng đến tính chất cơ lý composite cốt nhựa nền sợi thủy tinh của vật liệu trong công nghệ ép phun. Trang 4
20. - Các thí nghiệm để phận tích, đánh giá sử ảnh hưởng của các thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất) sẽ kiểm nghiệm và xây dựng biểu đồ thực nghiệm thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất nào là tốt nhất, cho sản phẩm tốt hơn, bền hơn. 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn: - Sản phẩm trực tiếp của đề tài là bộ khuôn ép được sử dụng để chế tạo các mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO – 527 về kiểm nghiệm sức bền kéo của vật liệu trong công nghệ ép phun. - Các kết quả của các công trình nghiên cứu trên sẽ được áp dụng vào thực tiễn nghiên cứu khoa học, là nền tảng cho sự ứng hiệu quả cả về mặt kỹ thuật và kinh tế cho công nghệ ép phun. 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu: Đề tài được thực hiện bằng các phương pháp như sau: - Thu thập tài liệu và xử lý thông tin: tập hợp và nghiên cứu các thông tin liên quan đến đề tài. - Tính toán, thiết kế và phân tích các số liệu trên phần mềm hỗ trợ: Pro/ENGINEER, Plastic Moldflow Insign, Statgraphic. - Thiết kế và chế tạo các thiết bị phục vụ cho đề tài. - Phân tích và xử lý các lỗi phát sinh trong quá trình chế tạo. . Trang 5
21. Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Vật liệu composite và công nghệ chế tạo: 2.1.1. Khái niệm: Vật liệu composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau, nhằm mục đích tạo ra vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn hẳn những vật liệu thành phần ban đầu. Từ composite xuất phát từ góc tiếng Anh compos (tiếng Pháp composé) nghĩa là hợp chất nhiều thành phần, hiện nay người ta gọi vật liệu này bằng nhiều tên khác nhau như: vật liệu kết hợp, vật liệu tổ hợp, vật liệu com-pao Tuy nhiên tên gọi thông dụng nhất là vật liệu composite. 2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển: Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu composite vào cuộc sống (ví dụ: Sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự giãn nỡ trong quá trình nung đồ gốm). Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum về sau này các thuyền đan bằng tre trát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường đan tre trát bùn với rơm, rạ là những sản phẩm Composite được áp dụng rộng rãi trong đời sống xã hội. Sự phát triển của vật liệu composite đã được khẳng định và mang tính đột biến vào những năm 1930 khi mà stayer và Thomat đã nghiên cứu, ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh; Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste không no và giải Trang 6