Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu nâng cao độ bền dai của compozit nền epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh và sợi cacbon

Luận án nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit nền nhựa epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh và sợi cacbon có độ bền dai cao, sử dụng chất biến tính laccol một phenol sơn tự nhiên có sẵn ở Việt Nam với nhánh phụ dài không no và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu nâng cao độ bền dai của compozit nền epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh và sợi cacbon MỞ ĐẦU Hiện nay, ở Việt Nam việc nâng cao độ bền dai của compozit trên nền epoxy giacường bằng sợi thuỷ tinh và sợi cacbon sử dụng chất biến tính thân thiện với môi trườngnhư laccol trích ly từ cây sơn ta ở tỉnh Phú Thọ và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) làmột hướng mới. Trong các ngành phổ thông như: sản xuất đồ gỗ, đồ mỹ nghệ xuất khẩucho đến chế tạo cơ khí, điện-điện tử, lắp ráp ôtô, hệ thống đường ống…đều cần đến loạinhựa epoxy có độ bền dai cao nhằm tăng tuổi thọ cũng như an toàn trong quá trình sửdụng. Nghiên cứu, phát triển loại vật liệu này là rất cần thiết vì bắt kịp được xu hướng củathế giới và phục vụ thiết thực cho nhu cầu trong nước. Với nhiều tính chất nổi bật như: khả năng bám dính lên nhiều loại vật liệu khác nhau,cách điện, chịu hóa chất và dung môi tốt, co ngót ít…nên nhựa epoxy được sử dụng rộngrãi trong keo dán kết cấu, sơn chống ăn mòn, vật liệu compozit và bịt bọc linh kiện điện-điện tử [38;55;92;109]. Do vậy, nhựa epoxy ngày càng trở thành một trong những loạinhựa được sử dụng rộng rãi hiện nay. Tuy nhiên, hầu hết các polyme epoxy đều giòn, khả năng chống lại lực phá hủy kém,đặc biệt là kém chịu va đập và tách lớp [28;29;48;71;97]. Nếu sử dụng cho mục đích chịulực có thể bị phá huỷ gây sự cố. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu nâng cao độ bền dai của compozit nền epoxy gia cườngbằng sợi thuỷ tinh và sợi cacbon” là một công trình khoa học cần thiết góp phần mở rộngphạm vi ứng dụng của dòng vật liệu này. Trong những năm gần đây có nhiều công trình trong và ngoài nước tập trung nghiêncứu vào việc tăng dai cho các hệ thống kết cấu epoxy, đối tượng tăng dai chủ yếu là cao sulỏng, oligome, các phần tử nano như nanosilica, nanoclay, ống nanocacbon và vi sợixenlulo [12;43;44;65;66;93;103;104;111]. Ở công trình này đã dùng laccol, một phenolsơn tự nhiên có sẵn ở Việt Nam với nhánh phụ dài và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO)để biến tính nâng cao khả năng dai hóa nhựa epoxy Epikote 828, dùng cho vật liệucompozit gia cường sợi thủy tinh và sợi cacbon. Đánh giá mức độ dai hóa của vật liệu polyme epoxy các nhà khoa học chủ yếu tậptrung vào việc xác định độ bền va đập, hệ số tập trung ứng suất tới hạn KIC và năng lượngphá hủy tách lớp GIC [25;37;46;59;70;84;102;105;106;112]. 1 Mục tiêu của luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit nền nhựa epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh vàsợi cacbon có độ bền dai cao, sử dụng chất biến tính laccol một phenol sơn tự nhiên có sẵn ởViệt Nam với nhánh phụ dài không no và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO). Nội dung nghiên cứu bao gồm 1. Tổng hợp xyanetyldietylentriamin (XEDETA) làm chất đóng rắn cho nhựa epoxy Epikote 828 và xác định ưu điểm nổi trội của XEDETA so với DETA. 2. Tổng hợp nhựa EP-LC làm chất tăng dai cho nhựa epoxy Epikote 828. 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của laccol một phenol sơn tự nhiên sẵn có ở Việt Nam đến khả năng dai hóa của nhựa epoxy Epikote 828. 4. Nghiên cứu ảnh hưởng của oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) đến khả năng dai hóa của nhựa epoxy Epikote 828. 5. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit gia cường sợi thủy tinh trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 dai hóa bằng laccol và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO). 6. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit gia cường sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 dai hóa bằng laccol và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO). Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án Nghiên cứu nâng cao độ bền dai của compozit nền epoxy gia cường bằng sợi thủytinh và sợi cacbon sử dụng chất biến tính thân thiện với môi trường như laccol, trích ly từcây sơn ta ở tỉnh Phú Thọ của Việt Nam và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) là mộthướng nghiên cứu mới trên thế giới, lần đầu tiên được thực hiện tại Việt Nam. Đã xác định có hệ thống các tính chất vượt trội của chất đóng rắn Xyanetyl-dietylentriamin (XEDETA) so với chất đóng rắn truyền thống dietylentriamin (DETA) đểsử dụng đóng rắn cho nhựa epoxy Epikote 828. Tổng hợp và ứng dụng adduct DETA-ANlàm chất đóng rắn cho nhựa epoxy trong vật liệu polyme compozit gia cường bằng sợi thủytinh đã được công bố trong công trình [14]. Mặc dù vậy, chưa có số liệu nghiên cứu chi tiếtđể xác định những khác biệt của adduct DETA-AN so với DETA. Trong phần nghiên cứu này đã bổ sung vào khoảng trống đó, làm rõ những ưu điểmcủa xyanetyl-dietylentriamin (XEDETA), nhằm sử dụng làm chất đóng rắn cho các nghiêncứu trong luận án. 2 Đã đưa laccol, một phenol sơn tự nhiên của Việt Nam có nhánh phụ dài không nobiến tính nhựa epoxy Epikote 828 nhằm nâng cao độ bền dai cho vật liệu compozit giacường sợi thủy tinh và sợi cacbon. Trong khi đó các tác giả [19] dùng laccol biến tính nhựaepoxy ED-20 nhằm nâng cao độ bền va đập của vật liệu ở dạng màng phủ. Đã đưa oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) vào vật liệu compozit để nâng cao độbền dai. Hiện nay rất nhiều công trình trong và ngoài nước nâng cao độ bền dai vật liệuepoxy bằng cách đưa trực tiếp dầu lanh epoxy hóa (ELO) vào vật liệu epoxy. Ở công trìnhnày khác ở chỗ oligome dầu lanh epoxy hóa trước, sau đó mới đưa vào tổ hợp vật liệucompozit. Đã chế tạo được 4 loại compozit gia cường bằng sợi thủy tinh và sợi cacbon có độbền dai cao, sử dụng tác nhân tăng dai là laccol và oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO).1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU POLYME COMPOZITTRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY1.1. Giới thiệu chung về vật liệu polyme compozit Từ lâu con người đã biết chế tạo và sử dụng vật liệu compozit phục vụ đời sống nhưdùng bùn đất trộn rơm trát lên các vách tre đan để làm tường nhà hay vỏ thuyền làm bằnglau, sậy trát nhựa thông…[2] Nhưng mãi đến đầu thế kỷ 20, ...