Bài tiểu luận: Một số vấn đề chất độn và nền polymer trong composite

Bài tiểu luận: Một số vấn đề chất độn và nền polymer trong composite trình bày năm cơ chế phá hủy vật liệu composite, cách phá hủy, cấu trúc vi mô của hạt chất độn, những sự thay đổi trong nền dưới tác động, làm bền vật liệu. Mời bạn đọc cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tiểu luận: Một số vấn đề chất độn và nền polymer trong composite TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HÓA HỌC TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME Bài tiểu luận Một số vấn đề chất độn và nền polymer trong compositeNhóm sinh viên thực hiện: Họ & Tên SHSV Lớp. Nguyễn Văn Dũng 20103611 Polyme-k55 Nguyễn Đình Hiếu 20103216 Polyme-k55 Mai Đức Hiếu 20103124 Polyme-k55 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 4/2014I. Năm cơ chế phá hủy vật liệu composite. Độ bền phá hủy của một vật liệu phụ thuộc vào các tính chất của vật liệu,các tính chất bao gồm: bền kéo, ứng suất chảy, mô đun đàn h ồi, đ ộ b ền u ốnvà độ bền phá hủy. Các tính chất này lại ph ụ thuộc vào t ỉ l ệ và lo ại ch ất đ ộncó trong vật liệu nền. Do đó, chất độn có vai trò quan trọng, quy ết đ ịnh đ ếnđộ bền phá hủy . Chỉ có những hiện tượng liên quan đến va đập, uốn, ứngsuất kéo mới có thể gây ra sự phá hủy vật liệu. Tất cả các hiện tượng liênquan tới độ mỏi của vật liệu khi chịu tải trọng động được th ảo luận trongtừng phần như sau.  Các cách phá hủy.  Các cơ chế phá hủy.  Cấu trúc vi mô của hạt chất độn.  Những sự thay đổi trong nền dưới tác động  Làm bền vật liệu.  Dự đoán và mô phỏng phương thức phá hủy vật liệu.Năm kiểu phá hủy quan sát được trong các thí nghiệm kéo. Ph ần l ớn các v ậtliệu mềm, dễ uốn bị phá hủy trong lúc biến dạng cứng dẻo( kiểu A) hoặcphát triển cổ chai ( kiểu B). Kiểu C và kiểu D là hai ki ểu đi ển hình trongkiểu phá hủy tương tự phá hủy giòn. Kiểu C, một vùng mỏng được tạo ratrong quá trình hình thành cổ eo. Trong trường hợp này, ứng suất giảm đếnứng suất kéo. Trong kiểu D, phá hủy mẫu thông quá sự hình thành d ải băng.Các dải băng này cắt ngang qua mẫu và sự phá hủy xuất hiện khi vượt quágiới hạn đàn hồi. Kiểu E là phá hủy giòn, phát triển vuông góc với ph ươngtác động lực. Sự phá hủy xuất hiện trước biến dạng đàn hồi. 2 H. Sơ đồ biểu diễn năm kiểu phá hủy vật liệu khi kéoTừ sơ đồ ta nhận thấy khi hàm lượng chất độn càng tăng thì s ự phát tri ển c ổeo của mẫu khi chịu tác động của lực càng giảm, sự phá hủy tiến dần tới pháhủy giòn. Các mô tả trong các cơ chế phá hủy dưới đây được quan sát bằng SEM vànhựa nền là polyeste nhiệt dẻo với chất độn sử dụng là Canxi terephalat,Canxi cacbonat.1.Cơ chế 1( cơ chế A). Vật liệu: có tỉ lệ chất độn thấp so với nền.Hình số 1 mô tả cơ chế phá hủy kiểu A. 3 H.1. Sơ đồ mô tả quá trình phá hủy theo cơ chế A.Dưới tác dụng của lực kéo , các vết nứt phát triển tạo nên vùng thô ráp trênbề mặt mẫu. Biến dạng cứng dẻo giúp mẫu không bị phá hủy dưới tác đ ộngcủa tải trọng. Tỉ lệ chất độn thấp, điều đó giúp có đủ polyme nền để mẫukhông bị phá hủy dưới tác động của tải trọng bên ngoài. Bề mặt có 1 vùngrời ra (vị trí phá hủy ban đầu) và 1 vùng hình hoa h ầu nh ư tách r ời ra (n ơi m ởrộng vết xé xảy ra). Các đặc điểm hình thái học bao gồm : m ất k ết dính h ạtvà kéo dài khoảng trống. Sự phá hủy xuất hiện khi ứng suất cục bộ trong cácmạch phân tử polyme đạt tới ứng suất phá hủy của nền. Trong vật liệu cầncó tỉ lệ chất độn thấp, thì “ hoa thị” mới có thể hình thành. Hi ện t ượng trênđược giải thích như sau, khi ta tác động lực lên hai đầu của mẫu, mẫu biếndạng, do sự khác nhau về độ cứng nên dẫn tới sự khác nhau về bi ến d ạnggiữa hạt độn và nền. Chính vì sự khác nhau giữa biến dạng giữa mẫu và nền, 4các khoảng trống bắt đầu xuất hiện ( đây chính là các v ết n ứt t ế vi). Tuynhiên tỉ lệ chất độn so với nền rất thấp nên các khoảng trống lúc nay khôngtập hợp lại được vớ nhau, độ bền của mẫu lúc này phụ thuộc chủ yếu vàođộ bền của nhựa nền. Giả sử là các hạt chất độn đã lấp đầy được hết cáckhuyết tật của mẫu, thì khi lực tác động, nơi y ếu nhất trong mẫu chính là haibên bề mặt của mẫu bởi vì với các phân tử bên trong lòng mẫu khi l ực tácđộng các phân tử đó được hai phân tử hai bền gánh bớt lực, còn với bên bềmặt ngoài mẫu thì các phân tử chỉ có được một sự trợ lực của phân tử bêncạnh, do vậy sự phá hủy mẫu sẽ xảy ra từ bề mặt ngoài của mẫu. 2. Cơ chế phá hủy B.Vật liệu: tỉ lệ chất độn cao hơn A.Hình 2 mô tả cơ chế phá hủy kiểu B. Sự hình thành và phát triển các khoảngtrống tương tự như kiểu phá hủy A. Chỉ khác là ở kiểu này các kho ảng trốngđó tập trung lại với nhau và sự phá hủy xảy ra khi các tập hợp h ạt độn tậpkết tụ lại với nhau tạo khoảng trống lớn tối đa. Phá h ủy bắt đ ầu x ảy ra ở v ịtrí bên ( bề mặt ng ...