Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun ép đến độ bền kéo của vật liệu composite trong môi trường kiềm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun ép đến độ bền kéo của vật liệu composite trong môi trường kiềm (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 HỒ THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN ÉP ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG MÔI TRƯỜNG KIỀM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S K C0 0 5 1 8 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN ÉP ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG MÔI TRƢỜNG KIỀM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN ÉP ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG MÔI TRƢỜNG KIỀM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hƣớng dẫn khoa học: TS PHẠM SƠN MINH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ& tên: HỒ THỊ THANH TÂM Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 16/08/1992 Nơi sinh: Hà Tĩnh Quê quán: Hà Tĩnh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 40/27 Lê Thị Hồng, P.17, Q. Gò Vấp, TPHCM. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0986983351 Fax: E-mail: thanhtamho1992@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy. Thời gian đào tạo từ 09/2010 đến 09/2014. Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy. Thời gian đào tạo từ10/2015 đến 04/2017 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ Thuật Cơ Khí Tên luận văn: Nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số phun ép đến độ bền kéo củavật liệu composite trong môi trƣờng kiềm. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 22/04/2017 tại Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh. Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Phạm Sơn Minh. Trình độ ngoại ngữ: Tiếng anh - B1. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH CNS AMURA 2014-2016 Nhân viên QC PRECISION 2016-nay Trƣờng cao đẳng nghề LILAMA2 Giáo viên khoa Cơ Khí ii
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 chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng04 năm 2017 Hồ Thị Thanh Tâm iii
6. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Phạm Sơn Minh, ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Sau Đại học trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành chƣơng trình đào tạo bậc cao học. Trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi xin chân thành cảm ơn đến PGS.TS Đỗ Thành Trung, Th.S Trần Minh Thế Uyên, các quý thầy cô phụ trách chƣơng trình đào tạo thạc sỹ đã truyền đạt những kiến thức quý báu, cung cấp nguồn tài liệu đầy đủ và kịp thời để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp cũng nhƣ chƣơng trình đào tạo bậc cao học. Tôi cũng mong muốn đƣợc cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và ngƣời thân đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng04 năm2017 Hồ Thị Thanh Tâm iv
7. TÓM TẮT Hiện nay các sản phẩm đƣợc sản xuất bằng công nghệ ép phun từ vật liệu composite đƣợc sử dụng rất nhiều ở nƣớc ta và các nƣớc trên thế giới. Với những tính năng vƣợt trội và ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, vật liệu composite dần thay thế các vật liệu truyền thống.Tuy nhiên để tạo ra đƣợc sản phẩm chất lƣợng tốt và năng suất cao thì thông số phun ép ảnh hƣởng rất lớn. Ngoài ra vì các sản phẩm làm từ vật liệu composite đƣợc sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau nhất là trong ngành hàng hải nhƣ làm vỏ tàu biển, lƣới đánh cá và ngành công nghiệp hóa chất nhƣ các bồn chứa các hóa chất công nghiệp. Dƣới sự tác động của môi trƣờng làm việc khác nhau và thời gian sử dụng sẽ ảnh hƣởng không ít đến độ bền của sản phẩm đặc biệt làm việc trong môi trƣờng hóa chất. Đề tài nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các thông số phun ép nhƣ: Melt temp, Injection pressure, Packing pressure, Injectiontime,Packing timevà nồng độ dung dịch kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite. Bằng phƣơng pháp thực nghiệm tác giả xây dựng đƣợc quy luật mô tả ảnh hƣởng thông số phun ép và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite để nâng cao năng suất và chất lƣợng cho các sản phẩm đƣợc chế tạo từ vật liệu composite bằng công nghệ ép phun.Các kết quả cho thấy, Melt temp ảnh hƣởng đến độ bền kéo theo hàm bậc hai, Injection pressure và Injectiontime ảnh hƣởng tới độ bền kéo giảm theo hàm bậc nhất, Packing pressure và Packing time ảnh hƣởng tới độ bền kéo tăng theo hàm bậc nhất và quy luật ảnh hƣởng của thông số phun ép không thay đổi trong cùng nồng độ pH, nồng độ pH càng cao và ngâm càng lâu độ bền càng giảm. Từ khóa:Độ bền kéo, vật liệu composite, ảnh hƣởng của thông số phun ép và nồng độ pH. v
8. ABSTRACT These days, more and more composite products are produced by injection molding method and are being used widely in Vietnam and all the world.With some special useful features, composite products are being applied in many fileds and can take place of almost of traditional materials. However, in order to produce the best quality products with high productivity, the effect of the injection’s specifications are very important. There are many composite products are used in some industrial fields especicallly are cover of ships in maritime, fishing-net and chemistry industry such as tank and pipe.The working time of these products will be affected by the environment conditions, especially in chemistry aplications.This study research the tensile sttrength of composite material within the influence of some specifiction such as Melt temp, Injection pressure, Packing pressure, Injectiontime,Packing time and alkali strength. Results from some experiments will be used to desmonstrate the tensile strength within the influence of injection parameters and alkali strength to increase the capacity and quality for injection composite products.The results show that around the same time,Melt tempwill effect tensile strength by quadratic function, injection pressure and injection time will effect tensile strength down by linear equation, Packing pressure and Packing tim will effect tensile strength up by linear equation and the effect rule of injection parameters will not be change with the same pH concentration, tensile strength will be low incase pH concentration is high and soaking time is long. Key word: Tensile strength, composite material, effect of injection parameters and concentration on pH. vi
9. MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH CÁ NHÂN ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v MỤC LỤC vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT x DANH SÁCH HÌNH VẼ xi DANH SÁCH BẢNG xiv Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về hƣớng nghiên cứu 1 1.2 Tình hình nghiên cứu 2 1.2.1 Trong nƣớc 2 1.2.2 Trên thế giới 4 1.3 Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứu 4 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 4 1.3.2 Nội dung nghiên cứu 5 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 5 1.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 5 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 6 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 2.1 Cơ sở lý thuyết vật liệu composite 7 2.1.1 Khái niệm 7 2.1.2 Cấu tạo vật liệu composite 7 2.1.3 Tính chất của vật liệu composite 15 vii
10. 2.1.4 Ƣu nhƣợc điểm của vật liệu composite 15 2.1.5 Phân loại vật liệu composite 17 2.2 Composite nền nhựa PA6 cốt sợi ngắn thủy tinh 18 2.2.1 Ảnh hƣởng các yếu tố hình học của sợi 18 2.2.2 Sợi ngắn thủy tinh 21 2.2.3 Nhựa Poliamid (PA) 25 2.3 Công nghệ chế tạo sản phẩm composite 26 2.3.1 Phƣơng pháp chế tạo thủ công 26 2.3.2 Phƣơng pháp phun hỗn hợp composite 27 2.3.2 Phƣơng pháp thấm nhựa trƣớc 28 2.3.2 Phƣơng pháp đùn ép 29 2.3.2 Phƣơng pháp đúc chuyển nhựa 30 2.3.2 Phƣơng pháp đúc chân không 31 2.4 Độ bền kéo cho sản phẩm nhựa đùn ép 32 2.5 Công nghệ ép phun 33 2.5.1 Khái niệm 33 2.5.2Đặc điểm của công nghệ ép phun 33 2.5.3 Cấu tạo chung của máy ép phun 35 2.5.4 Phân loại khuôn ép phun 38 2.5.5Sơ lƣợc về chu trình ép phun 39 2.5.6Các khuyết tật khi ép 39 2.5.7Các thông số ép 41 2.6Nồng độ pH và dung dịch kiềm 47 Chƣơng 3. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 48 3.1 Vật liệu PA6 - 30GF 48 3.2Sản phẩm mẫu thử 48 viii
11. 3.3Kết cấu của bộ khuôn 48 3.4Dung dịch kiềm 51 3.5Thiết bị thí nghiệm 48 3.6 Bộ thông số phun ép 55 Chƣơng 4. THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 57 4.1 Thành lập các điều kiện thí nghiệm 57 4.1.1 Xác định số lƣợng mẫu 57 4.1.2 Các bƣớc thực hiện ép và ngâm mẫu 58 4.1.3 Kiểm tra độ bền kéo 60 4.2 Kết quả thí nghiệm và phân tích kết quả 60 4.2.1Ảnh hƣởng của nhiệt độ ép và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF 60 4.2.2Ảnh hƣởng của áp suất phun và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF 64 4.2.3 Ảnh hƣởng của áp suất sau phun và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF 68 4.2.4Ảnh hƣởng của thời gian phun và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF 72 4.2.5Ảnh hƣởng của thời gian sau phun và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF 76 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 ix
12. DANH MỤCKÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT PA PoliAmid GF Glass Fiber PC Polymer Composite PET PolyEste PF PhenolFomandehit PVC PolyVinyl Clorua PP PolyPropylen UF UreFomandehit MAPE Maleic Anhydride grafted PolyEthylence MMA Metyl Meta Acrylat x
13. DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1: Cấu trúc composite 7 Hình 2.2: Sơ đồ phân loại cốt theo hình dạng 8 Hình 2.3: Các kiểu dệt bắt chéo của vải 9 Hình 2.4: Sơ đồ phân bố định hƣớng cốt sợi 10 Hình 2.5: Sơ đồ phân loại composite theo cấu trúc 17 Hình 2.6: Sơ đồ phân bố và định hƣớng cốt sợi 18 Hình 2.7: Biểu đồ phân bố ứng suất trên chiều dài sợi 20 Hình 2.8: Cấu tạo poliamid 25 Hình 2.9: Đƣờng cong ứng suất 33 Hình 2.10: Cấu tạo của máy ép phun 35 Hình 2.11: Hệ thống kẹp 35 Hình 2.12: Cấu tạo chung của khuôn 36 Hình 2.13: Hệ thống phun 37 Hình 2.14: Hệ thống hỗ trợ ép phun 38 Hình 2.15: Hệ thống điều khiển 38 Hình 2.16: Mối quan hệ giữa thời gian làm nguội và bề dày sản phẩm 46 Hình 3.1: Mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 527 - 1993 48 Hình 3.9: Bộ khuôn hoàn chỉnh 49 Hình 3.2: Tấm kẹp trên 49 Hình 3.3: Tấm kẹp dƣới 49 Hình 3.4: Tấm khuôn cố định 50 Hình 3.5: Tấm khuôn di động 50 Hình 3.6: Gối đỡ 50 Hình 3.7: Tấm giữ, ty đẩy và ty hồi 51 Hình 3.8: Tấm đẩy 51 Hình 3.10: Hóa chất sử dụng làm tăng nồng độ pH 52 Hình 3.11: Máy ép nhựa SHINE WELL W – 120B 53 Hình 3.12: Một số thông số máy ép nhựa SHINE WELL W – 120B 53 xi
14. Hình 3.13: Máy đo độ pH 54 Hình 3.14: Máy kéo vạn năng WEW – 100B 54 Hình 4.1: Kiểm tra lại nồng độ pH và dán nhãn 59 Hình 4.2: Ảnh hƣởng của nhiệt độ ép đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 2 tháng 62 Hình 4.3: Ảnh hƣởng của nhiệt độ ép đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 4 tháng 63 Hình 4.4: Ảnh hƣởng của nhiệt độ ép đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 6 tháng 63 Hình 4.5: Ảnh hƣởng của áp suất phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 2 tháng 66 Hình 4.6: Ảnh hƣởng của áp suất phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 4 tháng 67 Hình 4.7: Ảnh hƣởng của áp suất phun p đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 6 tháng 67 Hình 4.8: Ảnh hƣởng của áp suất sau phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 2 tháng 70 Hình 4.9: Ảnh hƣởng của áp suất sau phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 4 tháng 71 Hình 4.11: Ảnh hƣởng của áp suất sau phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 6 tháng 71 Hình 4.12: Ảnh hƣởng của thời gian phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 2 tháng 74 Hình 4.13: Ảnh hƣởng của thời gian phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 4 tháng 75 Hình 4.14: Ảnh hƣởng của thời gian phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 6 tháng 75 xii
15. Hình 4.15: Ảnh hƣởng của thời gian sau phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 2 tháng 78 Hình 4.15: Ảnh hƣởng của thời gian sau phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 4 tháng 79 Hình 4.15: Ảnh hƣởng của thời gian sau phun đến độ bền kéo vật liệu PA6 – 30GF sau 6 tháng 79 xiii
16. DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học của các loại sợi thủy tinh 22 Bảng 2.2: Tính chất cơ lý của các loại sợi thủy tinh 23 Bảng 2.3: So sánh tính chất của một số sợi gia cƣờng 25 Bảng 2.4: Một số khuyết tật có thể xảy ra khi ép, nguyên nhân và cách khắc phục 40 Bảng 3.1: Thông số nhựa PA6 – 30GF 48 Bảng 3.2: Thành phần hóa học dung dịch NaOH 51 Bảng 3.3: Thông số máy kéo nén vạn năng WEW – 100B 55 Bảng 3.4: Tổng hợp các khoảng thông số phun ép 56 Bảng 4.1: Số lƣợng mẫu thí nghiệm 58 Bảng 4.2: Tổng hợp kết quả kéo mẫu PA6 – 30GF theo nhiệt độ ép trong môi trƣờng kiềm 61 Bảng 4.3: Tổng hợp kết quả kéo mẫu PA6 – 30GF theo áp suất phun trong môi trƣờng kiềm 65 Bảng 4.4: Tổng hợp kết quả kéo mẫu PA6 – 30GFtheo áp suất sau phun trong môi trƣờng kiềm 69 Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả kéo mẫu PA6 – 30GF theo thời gian phun trong môi trƣờng kiềm 73 Bảng 4.6: Tổng hợp kết quả kéo mẫu PA6 – 30GF theo thời gian sau phun trong môi trƣờng kiềm 77 xiv
17. Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về hƣớng nghiên cứu Sự ra đời của vật liệu composite là cuộc cách mạng về vật liệu thay thế cho vật liệu truyền thống và ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp tiên tiến trên thế giới.Hiện nay vật liệu Composite polymer đã đƣợc sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết, linh kiện chế tạo ô tô; dựa trên những ƣu thế đặc biệt nhƣ giảm trọng lƣợng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, tiếng ồn và tiết kiệm nguyên liệu cho máy móc. Ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu này vào việc cuốn cánh máy bay, mũi máy bay Trong ngành công nghiệp điện tử đƣợc sử dụng để sản xuất các chi tiết, các bảng mạch và các linh kiện. Ngành công nghiệp đóng tàu, xuồng, ca nô; các ngành dân dụng y tế (hệ thống chân giả, tay giả, răng giả ), ngành thể thao nhƣ các đồ thể thao nhƣ gậy gôn, vợt tennitghế ngồi, mái che của các nhà thi đấu và các ngành dân dụng và các ngành khác của nền kinh tế quốc dân. Và cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ khuôn mẫu nói chung và ngành công nghệ ép phun nói riêng đã cho phép tạo ra các sản phẩm nhựa có kết cấu phức tạp và kích thƣớc ngày càng nhỏ. Nó thích ứng tốt với đa dạng sản phẩm, năng lực sản xuất cao và dễ dàng tự động hóa. Tuy nhiên để có thể đảm bảo chất lƣợng đặc biệt là đảm bảo độ bền của sản phẩmta phải quan tâm đến các yếu tố: thuộc tính của vật liệu nhựa sử dụng, kết cấu khuôn, thông số phun ép Trong đó thông số phun ép giữ vai trò hết sức quan trọng, với một bộ thông số tối ƣu sẽ giúp cho sản phẩm đạt chất lƣợng tốt, năng suất cao.Bên cạnh đó sản phẩm làm từ vật liệu composite kém bền theo thời gian đặc biệt khi đƣợc sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau nhất là trong ngành hàng hải nhƣ làm vỏ tàu biển, lƣới đánh cá và ngành công nghiệp hóa chất nhƣ các bồn chứa các hóa chất công nghiệp. Để giải quyết các vấn đề nêu trên tác giả đã quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun ép đến độ bền kéo của vật liệu composite trong môi 1
18. trường kiềm” để tìm ra sự ảnh hƣởng của các thông số phun ép và môi trƣờng kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite. 1.2Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Trong nƣớc Ở nƣớc ta, trong những năm gần đây vật liệu composite cũng đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm. Một số nghiên cứu gần đây về vật liệu PC trong nƣớc nhƣ: TS. Nguyễn Nhật Trinh với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số chế tạo đến độ bền vật liệu polymer composite gia cƣờng vải polyeste trên cơ sở nhựa phenolfomandehit” [1]. Đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số công nghệ chế tạo nhƣ nhiệt độ, lực ép và tỷ phần vải nhựa nền đến độ bền của cơ học vật liệu polymer composite trên cơ sở nhựa phenolfomandehit đƣợc gia cƣờng vải dệt thoi xơ polyeste. Vải thí nghiệm: vải làm cốt gia cƣờng cho vật liệu PC là vải kỹ thuật kết cấu kiểu dệt thoi vân điểm do công ty Hualon Việt Nam sản xuất, nguyên liệu 100% xơ polyeste philamang (PET). Nhựa nền phenolfomandehit (PF) dạng novolac do Viện hóa trung tâm ứng dụng Khoa học Kỹ thuật quân sự sản xuất. Tác giả tiến hành ngâm mẫu PC trong nƣớc, dung dịch NaOH 10% và dung dịch HCl 10% ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trong khoảng thời gian 10 ngày, 20 ngày, 60 ngày, 90 ngày và 12 ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau thời gian ngâm 120 ngày độ bền kéo PC giảm xuống 13% trong môi trƣờng nƣớc, giảm 50% trong môi trƣờng kiềm và 27% trong môi trƣờng axit PGS.TS Trần Văn Chứ, TS. Quách Văn Thiêm [2]nghiên cứu sử dụng một số phụ gia để làm chậm quá trình lão hóa của nhựa. Vật liệu nghiên cứu là nhựa nền polypropylen có tên thƣơng mại là Moplen RP348N, bột gỗ cao su, phụ gia liên kết Scona TPPP, chất hấp thụ tia cực tím TINUVIN 1130, phụ gia bôi trơn BYK Kometra GmbH, chất làm chậm oxy hóa IRGANOX B215. Kết quả ảnh hƣởng của chất lão hóa tới tính chất của vật liệu nhƣ sau: - Mối quan hệ giữa chất làm chậm quá trình lão hóa với độ bền kéo: 2 2 k = 29,514 + 6,666.O + 1,380.U + 2,501.O.U – 29,930.O – 0,437.U - Mối quan hện giữa chất làm chậm quá trình lão hóa với độ bền uốn: 2
19. 2 2 u = 76,620 – 6,795.O – 0,784.U + 1,125.O.U + 9,368.O + 0,058.U Qua đó cho thấy độ bền kéo, độ bền uốn phụ thuộc vào hàm lƣợng phụ gia chống lão hóa sử dụng, khi tỷ lệ phụ gia thay đổi thì độ bền thay đổi theo và tỷ lệ phụ gia càng tăng thì độ bền càng giảm. TS. Nguyễn Minh Hùng, TS. Hoàng Việt có để tài: “Nghiên cứu xác định thông số công nghệ tạo composite từ sợi xơ dừa với chất nền là keo Ure Formaldehyde”[3]. Đề tài nghiên cứu sự tƣơng quan của nhiệt độ, áp suất ép và lƣợng chất nền là keo Ure Formaldehyde tới chất lƣợng composite từ sợi xơ dừa. Vật liệu nghiên cứu là xơ dừa có chiều dài 1,5 – 2,0 cm, keo Ure Formaldehyde. Kết quả của đề tài cho thấy để nhận đƣợc một vật liệu composite từ chỉ xơ dừa chiều dài 1,5 – 2,0 cm với chất nền là keo Ure Formaldehyde có các thông số đặc tính và chỉ tiêu chất lƣợng là: khối lƣợng thể tích 760g/cm3, độ bền uốn tĩnh 140 kg/cm2 ; độ bền kéo vuông góc 3,5 kg/cm2 và độ trƣơng nở chiều dày 12% thì trong quá trình công nghệ sản xuất sử dụng chế độ công nghệ các đại lƣợng có giá trị sau: Tỷ lệ chất nền 12,7%; nhiệt độ ép 1900C, thời gian ép 0,52 phút/mm, chiều dày và áp lực ép 1,85 MPa. PGS.TS Nguyễn Võ Thông, TS. Nguyễn Thế Hùng, ThS. Bùi Thị Thu Phƣơng [4]nghiên cứu tối ƣu hóa các yếu tố công nghệ: tỷ lệ chất đóng rắn, tốc độ kéo sợi thủy tinh và nhiệt độ đóng rắn ảnh hƣởng đến ứng suất kéo của thanh cốt composite polymer. Vật liệu nghiên cứu là sợi thủy tinh E – Glass, nhựa Epoxy, chất đóng rắn. Kết quả của đề tài cho thấy bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm đã tìm đƣợc giá trị tối ƣu của các yếu tố công nghệ trong chế tạo thanh cốt composite polymer: tỷ lệ chất đóng rắn 10,5%, tốc độ kéo sợi thủy tinh 0,46m/phút, nhiệt độ đóng rắn 112,50C. Các kết quả tối ƣu này đã đƣợc sử dụng chế tạo thực nghiệm các thanh cốt composite polymer có ứng suất kéo 553,1N/mm2, giá trị ứng suất này lớn hơn 1,5 lần thép CB240 – T cùng đƣờng kính. 3
20. 1.2.2 Trên thế giới Với lịch sử phát triển phong phú của mình vật liệu composite đƣợc nhiều nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới biết đến. Việc nghiên cứu và áp dụng thành công vật liệu này đã đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng. Trong đó tiêu biểu: - Để nâng cao chất lƣợng sản phẩm ngoài việc nghiên cứu, pha trộn giữa hai thành phần chính là nền và cốt nhà chế tạo còn nghiên cứu đến quá trình phun ép chế tạo sản phẩm, đề tài “A 3D study on the effect of gate location on the cooling of polymer by injection molding”[5]– International Journal of Heat and Fluid Flow đƣợc thực hiện bởi Hamdy Hassan, Nicolas Regnier, Guy Defaye. Đề tại nghiên cứu ảnh hƣởng của vị trí cổng làm mát đến năng suất, chất lƣợng sản phẩm trong quá trình ép phun.Đối tƣợng nghiên cứu là các khoang khuôn có hình dạng khác nhau (hình tròn, hình chữ nhật và hình vuông). Kết quả của nghiên cứu cho thấy đối với cùng một diện tích mặt cắt ngang và vận tốc nƣớc làm mát thì các kênh làm mát có dạng hình chữ nhật sẽ có thời gian ngắn nhất để làm nguội sản phẩm. Bên cạnh đó khi các kênh làm mát thiết kế gần bề mặt sản phẩm thì hiệu quả làm mát tăng lên. - Sau khi nghiên cứu phƣơng pháp chế tạo nhằm năng cao chất lƣợng sản phẩm, các nhà khoa học còn nghiên cứu các ảnh hƣởng của điều kiện sử dụng nhằm tối ƣu hiệu quả sử dụng và đƣa ra khuyến cáo để khai thác, sử dụng sản phẩm hiệu quả nhất. Đề tài “Effect of temperature on tensile properties of injection molded short glass fibre and glass bead filled ABS hybrids”[6] nghiên cứu sự ảnh hƣởng của nhiệt độ đến độ bền kéo của vật liệu copomsite nền ABS cốt sợi ngắn thủy tinh và hạt thủy tinh. Đề tài đƣợc nghiên cứu bởi S. Hashemi - London Metropolitan Polymer Centre, London Metropolitan University, UK. Kết quả của nghiên cứu cho thấy độ bền kéo và mô đun đàn hồi của composite tăng tuyến tính khi tăng tỷ lệ sợi thủy tinh trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ từ 25 đến 100 0C. Bên cạnh đó độ bền kéo và mô đun đàn hồi đều giảm tuyến tính tùy thuộc vào tỷ lệ cốt sợi thủy tinh khi nhiệt độ tăng. 4
21. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số phun ép nhƣ: Melt temp, Injection pressure, Packing pressure, Injection time và Packing time; ảnh hƣởng của các nồng độ kiềm trong các khoảng thời gian khác nhau đến độ bền kéo của vật liệu composite. - Tìm quy luật ảnh hƣởng của các thông số phun ép và nồng độ kiềmđến độ bền kéo của vật liệu composite để nâng cao chất lƣợng và năng suất cho sản phẩm. 1.3.2 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí thuyết vềvật liệu composite và hệ thống ép phun trong khuôn phun ép. - Nghiên cứu ảnh hƣởng của yếu tố thông số phun ép và nồng độ kiềm trong các khoảng thời gian khác nhau đến độ bền kéo của vật liệu PA6 30% GF. - Thống kê thực nghiệm để phân tích, xử lí kết quả từ đó tìm quy luật ảnh hƣởng của các thông số phun ép và các nồng độ kiềm trong các khoảng thời gian khác nhau đến độ bền kéo vật liệu composite. 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu: Phân tích, so sánh, hệ thống hóa, khái quát hóa các tài liệu liên quan đến vật liệu composite, vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh, hệ thống khuôn phun ép và nồng độ dung dịch kiềm. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: Chế tạo mẫu thử bằng vật liệu composite với các bộ thông số ép phun khác nhau. Tiến hành ngâm các mẫu thử vào dung dịch kiềm ở các nồng độ và các khoảng thời gian khác nhau. Phƣơng pháp thống kê và phân tích so sánh:Thống kê kết quả sau đó sử dụng phần mềm để vẽ đồ thị thể hiện sự ảnh hƣởng của thông số phun ép và nồng độ kiềm đến độ bền kéo của vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh. 1.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh: PA6 - 30GF. Phạm vi nghiên cứu đƣợc giới hạn với các thông số ép phun:Melt temp, 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4