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

Vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh có độ bền dai tách lớp ban đầu GIC ở mẫu biến tính 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 13,1% (từ 693,6 lên 784,7 J/m2), còn mẫu biến tính 20% laccol cao hơn so với mẫu không biến tính 29,5% (từ 693,6 lên 898,2 J/m2). Trong khi đó độ bền dai tách lớp của cả quá trình GIP ở các mẫu có biến tính đều cao hơn từ 12,5% tới 46,6% so với mẫu không biến tính

pdf125 trang | Chia sẻ: toanphat99 | Ngày: 21/07/2016 | Lượt xem: 1663 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu nâng cao độ bền dai của compozit nền epoxy gia cường bằng sợi thuỷ tinh và sợi cacbon, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
E+08 3.50E+08 4.00E+08 4.50E+08 0 20 40 60 80 100 120 140 M o đ u n t ổ n h a o E '' ( d y n /c m 2 ) Nhiệt độ (0C) epoxy epoxy/OELO 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 30 50 70 90 110 130 150 170 190 tg δ Nhiệt độ (0C) Tg(epoxy/OELO) Tg(epoxy) 90 3.5. Ảnh hƣởng của laccol và OELO đến độ bền dai của compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, gia cƣờng sợi cacbon Tính chất cơ học của vật liệu compozit phụ thuộc rất nhiều yếu tố khác nhau như: Các loại sợi được gia cường, định hướng sợi, số lớp, tỷ lệ sợi/nhựa, phương pháp gia công và bản chất của nhựa nền. H. Rahmani và đồng nghiệp [51] cho thấy mức độ ảnh hưởng đến tính chất cơ học giảm dần theo trình tự sau: định hướng sợi > số lớp > bản chất nhựa nền. Mẫu compozit nghiên cứu trong phần này sử dụng loại sợi cacbon gia cường dệt theo hướng 900 (vuông góc), được chế tạo theo phương pháp lăn ép bằng tay, tỷ lệ nhựa/sợi = 40/60 [52,67], sử dụng chất đóng rắn XEDETA, biến tính bằng 20% laccol và 6 PKL-OELO là các hàm lượng tối ưu đã khảo sát ở các phần trước. Sau 2 tuần mẫu ổn định đem đi cắt và xác định các tính chất cơ học. Kết quả được trình bày trong các phần dưới đây: 3.5.1. Độ bền kéo của vật liệu compozit gia cƣờng sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 biến tính bằng laccol và OELO Đã xác định độ bền kéo của vật liệu compozit gia cường sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, biến tính bằng OELO và laccol. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.36. Hình 3.36: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến ứng suất kéo của compozit gia cường bằng sợi cacbon 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 Ứ n g s u ất k éo ( M P a) Độ dãn dài (mm) Epoxy/Laccol Epoxy Epoxy/OELO 91 Từ hình 3.36 cho thấy, vật liệu compozit khi đưa 6 PKL-OELO và 20% laccol vào nhựa nền không làm thay đổi nhiều đến độ bền kéo, cụ thể độ bền kéo tăng 8,6 % (từ 240,6 MPa lên 261,3 MPa) khi sử dụng chất biến tính OELO và tăng 3,4% (từ 240,6 MPa lên 248,8 MPa) khi sử dụng chất biến tính laccol. Tuy nhiên độ dãn dài khi đứt của độ bền kéo khi đưa hai chất biến tính laccol và OELO tăng lên đáng kể (hình 3.36) 3.5.2. Độ bền uốn của vật liệu compozit gia cƣờng sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 biến tính bằng laccol và OELO Đã xác định độ bền uốn của vật liệu compozit gia cường sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, biến tính bằng 20% laccol và 6 PKL-OELO. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.37. Hình 3.37: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến ứng suất uốn của compozit gia cường bằng sợi cacbon Từ hình 3.37 nhận thấy, độ bền uốn của vật liệu compozit khi đưa 6 PKL-OELO và 20% laccol vào nhựa nền đều giảm, cụ thể giảm 26,5 % (từ 552,4 MPa xuống 436,6 MPa) khi đưa OELO và giảm 8,6% (từ 552,4 MPa xuống 508,2 MPa) khi đưa laccol. Điều này kéo theo modun của tổ hợp vật liệu có các chất biến tính lại giảm (thể hiện qua đường cong ứng suất trễ hơn). Có được điều đó là do sau khi sử dụng các chất biến tính cho nhựa epoxy, làm cho mật độ khâu mạch giảm đi, dẫn tới tính mềm dẻo trong nhựa tăng lên nên các tính chất kéo và uốn không được phát huy nhiều. 0 100 200 300 400 500 600 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Ứ n g s u ất u ố n ( M P a) Độ võng (mm) Epoxy-Laccol Epoxy-OELO Epoxy 92 3.5.3. Độ bền va đập Izod của vật liệu compozit gia cƣờng sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 biến tính bằng laccol và OELO Sợi cacbon sử dụng để gia cường ở đây là loại sợi nhẹ, có độ cứng cao (độ bền uốn đạt 570 MPa, modun uốn đạt 43 GPa, thể hiện ở phần 3.5.2), khá trơ về mặt hóa học, nên nhược điểm của loại sợi này là dòn, do vậy, có thể dự kiến khả năng chống lại lực va đập không cao. Đã xác định độ bền va đập Izod có khía của vật liệu compozit gia cường bằng sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, biến tính 6 PKL-OELO và 20% laccol. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.38. Hình 3.38: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến độ bền va đập của compozit gia cường bằng sợi cacbon Từ hình 3.38 nhận thấy, độ bền va đập của vật liệu polyme compozit gia cường bằng sợi cacbon nhận được không cao, do loại vật liệu này cứng và có modun cao. Tuy nhiên có cải thiện đáng kể khi có mặt các chất biến tính. Cụ thể khi có mặt 6 PKL-OELO, độ bền va đập tăng 31,4 % (từ 37,2 Kj/m2 lên 48,9 Kj/m2) và khi có mặt 20% laccol, độ bền va đập tăng 41,3% (từ 37,2 Kj/m2 lên 52,6 Kj/m2). 37.2 52.6 48.9 0 10 20 30 40 50 60 epoxy epoxy-laccol epoxy-OELO Đ ộ b ền v a đ ập ( K J/ m 2 ) 93 Như vậy, khi đưa chất biến tính laccol và OELO vào nhựa nền epoxy không làm thay đổi nhiều đến tính chất kéo và uốn, tuy nhiên đã cải thiện được độ bền va đập. Kết quả này cũng phù hợp với báo cáo của các tác giả [78] khi đưa chất biến tính ATBN (amine-terminated butadiene acrylonitrile) vào nền epoxy nhằm cải thiện độ bền dai, kết quả cho thấy đã làm tăng tính mềm dẻo của nhựa epoxy thông qua đường cong ứng suất kéo. Tuy nhiên độ bền dai của nhựa được phát huy thể hiện qua độ bền va đập Izod và hệ số tập trung ứng suất tới hạn KIC của vật liệu. Như vậy so sánh hai loại chất biến tính thông qua độ bền va đập Izod cho thấy nếu sử dụng laccol biến tính nền epoxy vào vật liệu compozit cho kết quả dai hóa tốt hơn so với OELO. 3.5.4. Ảnh hƣởng của laccol và OELO đến độ bền dai phá hủy tách lớp của vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, gia cƣờng sợi cacbon Hiện nay, việc cải thiện độ bền dai phá hủy tách lớp của vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường sợi cacbon được các nhà khoa học rất quan tâm [52, 60, 67, 75, 107]. Độ bền dai phá hủy tách lớp phụ thuộc nhiều yếu tố như bản chất của nhựa nền, loại sợi gia cường, modun sợi hay phương pháp gia công vv N. Baral và đồng nghiệp [76] cho thấy modun của sợi gia cường có ảnh hưởng trực tiếp đến năng lượng tách lớp. Sợi gia cường có modun càng cao thì khả năng chống lại sự phá hủy tách lớp càng thấp. Trong khi đó N. T. Phong và đồng nghiệp [80] đã nghiên cứu ảnh hưởng của nano- polyvinyl alcohol (nPVA) ở các hàm lượng 0,03; 0,05 và 0,1 % đến khả năng tách lớp của vật liệu epoxy gia cường sợi cacbon. Kết quả cho thấy ở hàm lượng 0,1 % đạt kết quả tốt nhất, năng lượng phá hủy tách lớp ban đầu GIC tăng 65 % và năng lượng tách lớp của quá trình (GIP) tăng 73%. a) Đường cong tác dụng lực-độ dịch chuyển Đã sử dụng 6 PKL-OELO và 20% laccol để biến tính nhựa nền epoxy Epikote 828, với chất đóng rắn XEDETA ở hệ số k = 1,2 và gia cường bằng sợi cacbon với tỷ lệ khối lượng nhựa/sợi = 40/60. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.39. 94 Hình 3.39: Đường cong đặc trưng lực tác dụng-độ dịch chuyển của phép đo độ bền dai phá hủy tách lớp trên mẫu DCB của vật liệu compozit gia cường bằng sợi cacbon, sử dụng các chất biến tính khác nhau Hình 3.39 biểu diễn các đường cong đặc trưng cho mối quan hệ giữa lực kéo P và độ dịch chuyển mở rộng vết nứt δ của mẫu DCB có sử dụng các loại biến tính khác nhau. Ở mẫu có 20% laccol và 6 PKL -OELO quan sát thấy tốc độ dịch chuyển của vết nứt chậm hơn. Ở mẫu không có biến tính lực tác dụng lớn nhất khi vết nứt bắt đầu xuất hiện và đạt 39,8 N, nhỏ hơn nhiều so với mẫu có 6 PKL-OELO là 53,6 N và mẫu 20% laccol là 66,4N. Sau khi xuất hiện vết nứt đầu tiên, lực tác dụng giảm dần và tỷ lệ nghịch với độ dịch chuyển. b) Độ bền dai phá hủy tách lớp Mối quan hệ giữa độ bền dai phá hủy tách lớp GIC với chiều dài vết nứt của vật liệu polyme compozit gia cường bằng sợi cacbon, sử dụng các loại biến tính khác nhau được trình bày trên hình 3.40. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 35 L ự c, N Độ dịch chuyển, mm Epoxy/Laccol Epoxy/OELO Epoxy 95 Hình 3.40: Quan hệ giữa năng lượng phá hủy tách lớp GIC và chiều dài vết nứt của mẫu compozit gia cường bằng sợi cacbon, sử dụng các chất biến tính khác nhau Kết quả xác định độ bền dai phá hủy tách lớp của vật liệu compozit cho thấy, năng lượng tách lớp ban đầu GIC ở mẫu biến tính bằng 20% laccol cao hơn so với mẫu không biến tính 59,3% (từ 421,3 lên 671,2 J/m2), còn mẫu biến tính bằng 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 37,2% (từ 421,3 lên 578,3 J/m2), thể hiện trên hình 3.41. Hình 3.41: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến năng lượng tách lớp ban đầu (GIC) của vật liệu compozit gia cường bằng sợi cacbon Trong khi đó độ bền dai phá hủy tách lớp của quá trình (GIP) ở mẫu có biến tính bằng 20% laccol cao hơn so với mẫu không không biến tính 43,2 % (từ 521,8 lên 747,4 200 400 600 800 1000 45 55 65 75 85 95 105 Đ ộ b ền d ai p h á h ủ y t ác h l ớ p - G IC (J /m 2 ) Chiều dài vết nứt (mm) Epoxy/Laccol Epoxy/OELO Epoxy 421.3 671.2 578.3 0 200 400 600 800 Epoxy Epoxy-Laccol Epoxy-OELO Đ ộ b ền d ai p h á h ủ y t ác h l ớ p - G IC (J /m 2 ) 96 J/m 2 ), còn mẫu biến tính bằng 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 17,7% (từ 521,8 lên 614,2 J/m2), thể hiện trên hình 3.42. Hình 3.42: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến độ bền dai phá hủy tách lớp của quá trình (GIP) trong vật liệu compozit gia cường bằng sợi cacbon Như vậy, so sánh hai loại chất biến tính laccol và OELO cho thấy sử dụng laccol làm chất biến tính cho kết quả dai hóa nhựa epoxy Epikote 828 tốt hơn so với dùng OELO. c) Ảnh SEM bề mặt phá hủy tách lớp Đã tiến hành chụp ảnh SEM bề mặt phá hủy tách lớp của các mẫu biến tính và không biến tính. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.43. (a-Epoxy) (b-Epoxy /20% Laccol) (c-Epoxy/6 PKL-OELO) Hình 3.43: Ảnh SEM bề mặt phá hủy tách lớp của vật liệu compozit gia cường bằng sợi cacbon trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, sử dụng các chất biến tính khác nhau 521.8 747.4 614.2 0 200 400 600 800 Epoxy Epoxy-Laccol Epoxy-OELO Đ ộ b ền d ai p h á h ủ y tá ch l ớ p - G IP (J /m 2 ) 97 Quan sát ảnh SEM trên hình 3.43 cho thấy, ở mẫu 3.43a không biến tính bề mặt tách lớp nhẵn hơn, lượng nhựa bám lại trên bề mặt sợi ít hơn. Trong khi đó ở 2 mẫu có biến tính (hình 3.43b và 3.43c) cho thấy bề mặt tách lớp không phẳng, lượng nhựa bám lại trên bề mặt sợi nhiều hơn. Điều này chứng tỏ khi đưa chất biến tính vào tổ hợp nhựa nền đã làm tăng liên kết giữa nhựa nền và sợi dẫn đến làm tăng năng lượng tách lớp của vật liệu polyme compozit. 3.6. Ảnh hƣởng của laccol và OELO đến độ bền dai phá hủy của compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, gia cƣờng bằng sợi thủy tinh Mẫu compozit nghiên cứu trong luận án này sử dụng loại sợi thủy tinh gia cường dệt theo hướng 900 (vuông góc), được chế tạo theo phương pháp lăn ép bằng tay với tỷ lệ nhựa/sợi = 40/60, sử dụng chất đóng rắn XEDETA, biến tính bằng 20% laccol và 6 PKL- OELO là các hàm lượng tối ưu đã khảo sát ở các phần trước. Sau 2 tuần mẫu ổn định đem đi cắt và xác định các tính chất cơ học. Kết quả nhận được trình bày trong các phần dưới đây: 3.6.1. Độ bền kéo của vật liệu compozit gia cƣờng sợi thủy tinh trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 biến tính bằng laccol và OELO Tính chất cơ học của vật liệu compozit phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: bản chất nhựa nền, phương pháp gia công, loại sợi gia cường được sử dụng, hướng sợi được dệt vv Ban. Bakir và đồng nghiệp [36] đã nghiên cứu tính chất cơ học của sợi thủy tinh gia cường ở các hướng dệt khác nhau như 00, 450 và 900. Kết quả cho thấy loại mẫu sử dụng sợi thủy tinh dệt hướng vuông góc 900 cho độ bền kéo tốt nhất, trong khi đó độ bền va đập không có sự thay đổi đáng kể. Đã xác định độ bền kéo của mẫu compozit gia cường sợi thủy tinh, sử dụng chất biến tính laccol và OELO. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.44. 98 Hình 3.44: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến ứng suất kéo của vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh Từ hình 3.44 nhận thấy, độ bền kéo của compozit khi đưa 6 PKL-OELO và 20% laccol vào vật liệu compozit đều được cải thiện, cụ thể độ bền kéo tăng 13,4% ( từ 185,8 MPa lên 210,8 MPa) khi sử dụng chất biến tính laccol và tăng 23,5% (từ 185,8 MPa lên 229,6 MPa) khi sử dụng chất biến tính OELO. 3.6.2. Độ bền uốn của vật liệu compozit gia cƣờng sợi thủy tinh trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 biến tính bằng laccol và OELO Khi khảo sát ảnh hưởng của chất biến tính đến độ bền uốn của tổ hợp nhựa nền cho thấy, với sự có mặt của chất biến tính đã làm cho nhựa sau khi biến tính có tính mềm dẻo hơn do đó độ bền uốn cũng giảm theo. Trong phần nghiên cứu này tiếp tục khảo sát tổ hợp nhựa nền sau khi biến tính nhưng có gia cường dạng sợi liên tục xem có sự khác biệt hay không. Đã tiến hành xác định độ bền uốn của vật liệu compozit gia cường sợi thủy tinh, sử dụng chất biến tính laccol và OELO. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.45. 0 50 100 150 200 250 0 1 2 3 4 5 6 Ứ n g s u ất k éo ( M P a) Độ dãn dài (mm) Epoxy Epoxy/Laccol Epoxy/OELO 99 Hình 3.45: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến ứng suất uốn của vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh Từ hình 3.45 cho thấy, độ bền uốn của vật liệu compozit có xu hướng giảm, cụ thể giảm từ 246,8 MPa xuống 240,0 MPa khi dưa laccol và giảm từ 246,8 MPa xuống 227,1 MPa khi đưa OELO. Tuy nhiên độ dãn dài khi đứt và độ võng của cả hai tính chất kéo và uốn đều tăng, nhưng modun của tổ hợp vật liệu có các chất tăng dai lại giảm (thể hiện qua đường cong ứng suất trễ hơn), điều đó chứng tỏ vật liệu có tính đàn hồi tốt hơn sau khi bổ sung các chất biến tính. 3.6.3. Độ bền va đập Izod của vật liệu compozit gia cƣờng sợi thủy tinh trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 biến tính bằng laccol và OELO Đã xác định độ bền va đập Izod của vật liệu compozit gia cường sợi thủy tinh, sử dụng 6 PKL-OELO và 20% laccol làm tác nhân biến tính tăng độ bền dai. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.46. Từ hình 3.46 cho thấy, độ bền va đập Izod của vật liệu polyme compozit gia cường bằng sợi thủy tinh tăng đáng kể khi có mặt các chất biến tính. Cụ thể khi có mặt 6 PKL- OELO, độ bền va đập tăng 37,2% (từ 179,05 Kj/m2 lên 245,67 Kj/m2) và khi có mặt 20% laccol, độ bền va đập tăng 44,1% (từ 179,05 Kj/m2 lên 258,04 Kj/m2). 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 Ứ n g s u ất u ố n ( M P a) Độ võng (mm) Epoxy Epoxy/OELO Epoxy/Laccol 100 Hình 3.46: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến độ bền va đập của compozit gia cường bằng sợi thủy tinh Như vậy so sánh hai loại chất biến tính cho thấy nếu sử dụng laccol biến tính nền epoxy vào vật liệu compozit cho kết quả tốt hơn so với OELO. Có được điều đó có thể là do mạch phân tử laccol dài hơn nên độ linh động trong polyme tốt hơn so với OELO, do đó laccol có tính dai hóa nhựa epoxy tốt hơn so với OELO. 3.6.4. Ảnh hƣởng của laccol và OELO đến độ bền dai phá hủy tách lớp của vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, gia cƣờng sợi thủy tinh Trong quá trình sử dụng, vật liệu compozit cấu trúc thường bị phá hủy tách lớp do chịu các lực bên ngoài tác động [42]. Vì vậy việc xác định năng lượng phá hủy tách lớp của vật liệu compozit gia cường bằng sợi liên tục là rất cần thiết. Đã tiến hành xác định năng lượng phá hủy tách lớp (GIC) của vật liệu compozit gia cường sợi thủy tinh, trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, sử dụng 6 PKL-OELO và 20% laccol làm tác nhân biến tính. Kết quả nhận được trình bày dưới đây: a) Đường cong tác dụng lực-độ dịch chuyển Đã sử dụng 6 PKL-OELO và 20% laccol để biến tính nhựa nền epoxy Epikote 828, với chất đóng rắn XEDETA ở hệ số k = 1,2 và gia cường bằng sợi thủy tinh C 360 g/m2 với tỷ lệ khối lượng nhựa/sợi = 40/60. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.47. 179.05 258.04 245.67 0 50 100 150 200 250 300 Epoxy Epoxy/Laccol Epoxy/OELO Đ ộ b ền v a đ ập ( K J/ m 2 ) 101 Hình 3.47: Đường cong đặc trưng lực tác dụng-độ dịch chuyển của phép đo độ bền dai phá hủy tách lớp trên mẫu DCB của vật liệu compozit, sử dụng các chất biến tính khác nhau Hình 3.47 biểu diễn các đường cong đặc trưng cho mối quan hệ giữa lực kéo P và độ dịch chuyển mở rộng vết nứt δ của mẫu DCB có sử dụng các loại chất tăng dai khác nhau. Ở mẫu có 20% laccol và 6 PKL-OELO quan sát thấy tốc độ dịch chuyển của vết nứt chậm và số lần khôi phục để hình thành vết nứt mới nhiều sơn so với mẫu không có chất tăng dai, điều này được thể hiện rõ trên đường cong đặc trưng tác dụng lực-độ dịch chuyển (hình 3.47). Ở mẫu không có chất biến tính lực tác dụng lớn nhất khi vết nứt bắt đầu xuất hiện và đạt 24,1 N, nhỏ hơn nhiều so với mẫu có 6 PKL-OELO là 31,0 N và 34,6 N mẫu có 20% laccol. Sau khi xuất hiện vết nứt đầu tiên, lực tác dụng giảm dần và tỷ lệ nghịch với độ dịch chuyển. b) Độ bền dai phá hủy tách lớp Hiện nay, để tăng dai cho nhựa epoxy, nhiều công trình trong và ngoài nước tập trung vào việc xác định độ bền dai phá hủy tách lớp ban đầu GIC và độ bền dai phá hủy tách lớp của cả quá trình GIP. Vũ Mạnh Cường [23] đã sử dụng cao su tự nhiên lỏng epoxy hóa (ENR) và Thiokol để biến tính nâng cao độ bền dai cho nhựa epoxy, kết quả cho thấy, năng lượng phá hủy tách lớp GIC tăng 26,9% và 30,3% tương ứng với khi sử dụng 7 PKL- ENR và 5PKL-Thiokol. Mối quan hệ giữa độ bền dai phá hủy tách lớp GIC với chiều dài vết nứt của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828 sử dụng 20% laccol và 6 PKL- OELO làm chất biến tính, gia cường sợi thủy tinh được trình bày trên hình 3.48. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50 60 70 L ự c (N ) Độ dịch chuyển (mm) Epoxy Epoxy/Laccol Epoxy/OELO 102 Hình 3.48: Quan hệ giữa năng lượng phá hủy tách lớp (GIC) và chiều dài vết nứt của mẫu DCB Từ hình 3.48 nhận thấy, cùng một độ dài tách lớp nhưng ở mẫu có sử dụng các chất biến tính laccol và OELO, tần suất xuất hiện vết nứt nhiều hơn, quan sát quá trình tách lớp của mẫu trong khi xác định (GIC) cho thấy thời gian tách lớp chậm hơn và ổn định hơn so với mẫu không sử dụng chất biến tính. Độ bền dai phá hủy tách lớp ban đầu GIC ở mẫu biến tính bằng 20% laccol cao hơn so với mẫu không biến tính 29,5% (từ 693,6 lên 898,2 J/m2), còn mẫu biến tính bằng 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 13,1% (từ 693,6 lên 784,7 J/m2), thể hiện trên hình 3.49. Hình 3.49: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến năng lượng phá hủy tách lớp ban đầu (GIC) của vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 45 55 65 75 85 95 105 Đ ộ b ền d ai p h á h ủ y t ác h l ớ p - G IC (J /m 2 ) Chiều dài vết nứt (mm) Epoxy/Laccol Epoxy/OELO Epoxy 693.6 898.2 784.7 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Epoxy Epoxy/Laccol Epoxy/OELO Đ ộ b ền d ai p h á h ủ y t ác h l ớ p - G IC ( J/ m 2 ) 103 Trong khi đó độ bền dai phá hủy tách lớp của cả quá trình GIP ở mẫu có biến tính bằng 20% laccol cao hơn so với mẫu không biến tính 46,6 % (từ 735,1 lên 1078 J/m2), còn mẫu biến tính bằng 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 12,5% (từ 735,1 lên 827,2 J/m 2 ), thể hiện trên hình 3.50. Hình 3.50: Ảnh hưởng của laccol và OELO đến năng lượng phá hủy tách lớp của quá trình (GIP) trong vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh Như vậy, so sánh hai loại chất biến tính cho thấy sử dụng 20% laccol làm chất tăng dai cho nhựa epoxy Epikote 828 cho kết quả tốt hơn so với 6 PKL-OELO. c) Ảnh SEM bề mặt phá hủy tách lớp Khả năng bám dính giữa sợi và nhựa nền quyết định đến năng lượng phá hủy tách lớp. J. Zhang và cộng sự [58] qua ảnh SEM cho thấy, khi đưa tổ hợp lai tạo nano-silica và cao su lỏng CTBN vào nhựa nền epoxy, bề mặt sợi sau quá trình tách lớp có lượng nhựa bám dính lên sợi nhiều hơn so với mẫu không biến tính, do đó làm tăng khả năng bám dính giữa sợi và nền, kết quả làm tăng năng lượng phá hủy tách lớp. Một nghiên cứu tương tự từ ảnh SEM của tác giả Phạm Thị Lánh [12] cho thấy, bề mặt phá hủy có sử dụng chất biến tính vi sợi BC lượng nhựa bám dính lại nhiều hơn so với bề mặt phá hủy không sử dụng chất biến tính vi sợi BC và kết quả là đã cải thiện tốt năng lượng phá hủy tách lớp. Đã chụp ảnh SEM bề mặt phá hủy tách lớp của mẫu vật liệu compozit có sử dụng các chất biến tính khác nhau. Kết quả nhận được trình bày trên hình 3.51. 735.1 1078 827.2 0 200 400 600 800 1000 1200 Epoxy Epoxy/Laccol Epoxy/OELO Đ ộ b ền d ai p h á h ủ y t ác h l ớ p - G IP (J /m 2 ) 104 Hình 3.51: Ảnh SEM bề mặt phá hủy tách lớp của vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828, sử dụng các chất biến tính khác nhau Quan sát ảnh SEM trên hình 3.51 nhận thấy, ở mẫu 3.51a không biến tính bề mặt tách lớp nhẵn hơn, lượng nhựa bám lại trên bề mặt sợi rất ít. Trong khi đó ở 2 mẫu có biến tính 20% laccol và 6 PKL-OELO (hình 3.51b và 3.51c) cho thấy, bề mặt tách lớp xù xì, lượng nhựa bám lại trên bề mặt sợi nhiều hơn. Điều này đồng nghĩa với việc khi đưa các chất biến tính laccol và OELO đã làm tăng khả năng liên kết giữa sợi và nền nên kết quả nhận được là làm tăng đáng kể độ bền cơ học nói chung và độ bền dai phá huỷ tách lớp của vật liệu polyme compozit nói riêng. Như vậy, so sánh hai chất biến tính OELO và laccol nhận thấy, laccol có hiệu quả dai hóa nhựa epoxy Epikote 828 tốt hơn so với dùng OELO. Có được điều đó có thể là do mạch phân tử laccol dài hơn nên độ linh động trong polyme tốt hơn so với OELO, đồng thời nhóm có cực OH và nối đôi trên nhánh hydrocacbon của laccol cùng làm tăng độ kết dính nội trong polyme. a) Epoxy b) Epoxy/Laccol c) Epoxy/OELO 105 KẾT LUẬN 1. Đã tổng hợp được chất đóng rắn xyanetyldietylentriamin (XEDETA) với tỷ lệ cấu tử DETA:AN = 1:1,4 mol để đóng rắn nhựa epoxy Epikote 828. Đã khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất đóng rắn XEDETA đến tính chất cơ học như độ bền va đập, độ bền dai phá hủy của polyme epoxy Epikote 828. 2. Đã tổng hợp được oligome epoxy-laccol (EP-LC) làm chất tăng dai cho nhựa epoxy Epikote 828 theo tỷ lệ cấu tử Epikote 828 : laccol = 100:92 PKL và khảo sát ảnh hưởng của EP-LC đến cơ nhiệt động (DMTA), tính chất cơ học và độ bền dai phá hủy của nhựa nền epoxy Epikote 828. Kết quả cho thấy hàm lượng laccol thích hợp nhất là 20%. 3. Đã khảo sát ảnh hưởng của oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) đến cơ nhiệt động (DMTA), tính chất cơ học và độ bền dai phá hủy của nhựa nền epoxy Epikote 828. Kết quả cho thấy hàm lượng OELO thích hợp nhất ở 6 PKL. 4. Độ bền kéo và uốn của vật liệu compozit gia cường sợi cacbon biến tính bằng OELO và laccol không có sự thay đổi nhiều so với mẫu không biến tính, tuy nhiên độ bền va đập tăng 31,4 % (từ 37,2 Kj/m2 lên 48,9 Kj/m2) khi sử dụng 6 PKL-OELO và tăng 41,3% (từ 37,2 Kj/m2 lên 52,6 Kj/m2) khi sử dụng 20% laccol. 5. Vật liệu compozit gia cường bằng sợi cacbon có độ bền dai tách lớp ban đầu GIC ở mẫu biến tính 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 37,2% (từ 421,3 lên 578,3 J/m 2 ), còn mẫu biến tính 20% laccol cao hơn so với mẫu không biến tính 59,3% (từ 421,3 lên 671,2 J/m2). Trong khi đó độ bền dai tách lớp của cả quá trình GIP ở các mẫu biến tính đều cao hơn từ 17,7% tới 43,2% so với mẫu không biến tính. 6. Độ bền kéo và uốn của vật liệu compozit gia cường sợi thủy tinh biến tính bằng laccol và OELO không có sự thay đổi nhiều so với mẫu không biến tính, tuy nhiên độ bền va đập tăng 37,2% (từ 179,05 Kj/m2 lên 245,67 Kj/m2) khi sử dụng 6 PKL-OELO và tăng 44,1% (từ 179,05 Kj/m2 lên 258,04 Kj/m2) khi sử dụng 20% laccol. 7. Vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh có độ bền dai tách lớp ban đầu GIC ở mẫu biến tính 6 PKL-OELO cao hơn so với mẫu không biến tính 13,1% (từ 693,6 lên 784,7 J/m 2 ), còn mẫu biến tính 20% laccol cao hơn so với mẫu không biến tính 29,5% (từ 693,6 lên 898,2 J/m2). Trong khi đó độ bền dai tách lớp của cả quá trình GIP ở các mẫu có biến tính đều cao hơn từ 12,5% tới 46,6% so với mẫu không biến tính. . 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Đào Công Minh (1996) Nghiên cứu biến tính epoxy bằng dầu thực vật Việt Nam để chế tạo sơn điện di và sơn phủ cách điện khô nhanh bền nhiệt ẩm”. Luận án tiến sĩ. 2. Đỗ Quang Kháng (2013) Vật liệu polyme tính năng cao-quyển 2. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ. tr 33, 82-84. 3. Lê Đức Giang, Lê Văn Hạc, Phạm Hữu Lý (2009) Khảo sát một số tính chất cơ lý của blend nhựa epoxy DGEBA-cao su tự nhiên lỏng epoxy hóa bằng phương pháp quy hoạch hóa thực nghiệm. Tạp chí Hoá học, 47(4A), 694-698. 4. Lê Đức Giang (2010) Biến tính nhựa epoxy bằng cao su thiên nhiên lỏng epoxy hoá. Luận án tiến sĩ Hoá học. 5. Lê Thị Phái, Trần Vĩnh Diệu, Tô Ngọc Kim, Phạm Quang Thọ (1995) Nghiên cứu xác định cấu trúc laccol - cấu tử chính của sơn tự nhiên Việt Nam. Phần 1. Xác định cấu trúc của phần thơm. Tạp chí Hóa học, T33, N4, tr. 16 – 20. 6. Lê Thị Phái, Trần Vĩnh Diệu, Tô Ngọc Kim, Phạm Quang Thọ (1996) Cấu trúc của laccol. Phần 2. Cấu trúc của mạch nhánh. Tạp chí Hóa học, T. 34, số ĐB, tr. 56 – 62. 7. Lê Xuân Hiền, Nguyễn Thị Việt Triều, Phạm Thị Hồng, Nguyễn Thiên Vương (2001) Nghiên cứu tính chất nhiệt của lớp sơn phủ trên cơ sở nhựa epoxy biến tính dầu trẩu. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, T(38) số 3B, tr 75-78. 8. Lê Xuân Hiền, Nguyễn Thị Việt Triều, Nguyễn Trí Phương, Phạm Thị Hồng, Nguyễn Thiên Vương, Vũ Minh Hoàng (2003) Một số kết quả nghiên cứu biến tính nhựa epoxy bằng dầu thực vật Việt Nam. Tiểu ban Hoá polyme, Hội nghị Hoá học toàn quốc lần thứ IV. 9. Nguyễn Châu Giang, Tạ Thị Phương Hòa, Nguyễn Huy Tùng (2012) Nghiên cứu ảnh hưởng của vi sợi xenlulo (MFC) tới độ bền dai phá hủy của polymer compozit trên cơ sở nhựa polyeste không no gia cường vải thủy tinh. Tạp chí Hóa học T.50 (6A), tr 66- 71. 10. Nguyễn Đăng Cường (2011) Compozit sợi thủy tinh và ứng dụng. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. tr. 10-11. 11. Nguyễn Hữu Niếu (1991) Nghiên cứu sử dụng dầu thầu dầu biến tính nhựa epoxy để chế tạo email cách điện và biến tính nhựa polyeste không no để chế tạo vật liệu compozit. Luận án tiến sỹ Hoá học. 107 12. Phạm Thị Lánh (2015) Nghiên cứu nâng cao độ bền dai của nhựa epoxy ứng dụng trong vật liệu compozit có sử dụng vi sợi xenlulo hình thành do vi khuẩn. Luận án tiến sỹ Hóa học. 13. Phan Thị Minh Ngọc, Bạch Trọng Phúc, Ngô Thị Thanh Vân (1999) Phản ứng xyanetyl hóa dietylentriamin bằng acrylonitril, Tạp chí Hóa học, 37(4), tr. 64-69. 14. Phan Thị Minh Ngọc, Bạch Trọng Phúc, Ngô Thị Thanh Vân (2000) Tổng hợp và ứng dụng adduct dietylentriamin-acrylonitril làm chất đóng rắn cho nhựa epoxy trong vật liệu polyme compozit gia cường bằng sợi thủy tinh, Tạp chí Hóa học, 38(3),tr. 45-49. 15. Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Phi Sơn, Lê Thị Phái (1996) Tổng hợp chất khâu mạch cho vật liệu epoxy trên cơ sở nhựa epoxy và amoniac. Tạp chí Hóa học, 34(ĐB), tr. 29-34. 16. Trần Vĩnh Diệu, Bạch Trọng Phúc (1992) Tổng hợp adduct và khảo sát ảnh hưởng của chúng đến quá trình khâu mạch nhựa epoxy. Tạp chí Hóa học, 30(4), tr. 1-4. 17. Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Phi Sơn, Lê Thị Phái (1998) Hoàn thiện phương pháp tổng hợp adduct từ amoniac và nhựa epoxy. Tạp chí Hóa học, (36), tr. 37-40. 18. Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Thế Long, Lê Thị Phái, Trần Thị Kim Dung (1993) Sử dụng Ketimin làm chất khâu mạch cho nhựa epoxy-laccol ở điều kiện độ ẩm cao. Tạp chí Hóa học, 31(ĐB), tr. 62-64. 19. Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh, Nguyễn Minh Thu (2011) Nghiên cứu nâng cao độ bền va đập của màng polyme epoxy bằng cách biến tính với laccol tách từ sơn tự nhiên Việt Nam. Tạp chí Hóa học, T49 (2), tr.227 – 230. 20. Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Phi Sơn, Lê Thị Phái (1998) Tính chất của sơn lót epoxy đóng rắn bằng adduct epoxy-amoniac EA1 và EA2. Tạp chí Hóa học, T.36, số 1, tr.26-29. 21. Trần Vĩnh Diệu, Vũ Mạnh Cường, Đoàn Thị Yến Oanh, Nguyễn Việt Thái (2012) Nghiên cứu nâng cao tính chất cơ lý của màng polyme epoxy nhờ sử dụng chất đóng rắn xyanetyldietylentriamin và biến tính bằng cao su tự nhiên lỏng epoxy hóa. Tạp chí Hóa học, T.50(3), tr. 369-373. 22. Trần Vĩnh Diệu, Bạch Trọng Phúc, Hoàng Minh Hải (2002) Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 - cacdanol gia cường bằng sợi thuỷ tinh và bột vô cơ. Tạp chí Hoá học, T.40, N3A, tr. 49-54. 108 23. Vũ Mạnh Cường (2015) Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit epoxy gia cường bằng sợi thủy tinh có độ bền va đập cao và trong suốt điện từ ứng dụng cho hệ thống bay không người lái. Luận án tiến sỹ Hóa học. Tiếng Anh 24. A.B. Ben Saleh, Z. A. Mohd Ishak, A. S. Hashim and W. A. Kamil (2009) Compatibility, Mechanical, Thermal and Morphological Properties of Epoxy Resin Modified with Carbonyl-Terminated Butadiene Acrylonitrile Copolymer Liquid Rubber, Journal of Physical Science, Vol. 20 (1), pp.1-12. 25. A.B. Ben Saleh, Z.A. Mohd Ishak, A. S. Hashim, W.A. Kamil and U.S. Ishiaku (2014) Synthesis And Characterization Of Liquid Natural Rubber As Impact Modifier For Epoxy Resin, Physics Procedia., 55, pp.129–137. 26. A. Beukers (1999) Composites on the Brink of a New Industrial Revolution. Proceeding of the Third International Workshop on Materials Science (IWOMS’99), Hanoi, November 2-4. 27. Abdouss, Majid, Farajpour, Tohid, Derakhshani, Morteza (2011) The Effect of Epoxy- Polysulfide Copolymer Curing Methods on Mechanical-Dynamical and Morphological Properties. Iran. J. Chem. Chem. Eng. Vol.30, No.4, pp.37-44. 28. A.F. Yee, R. A. Pearson (1986) Toughening Mechanisms in Elastomer-Modified Epoxies. Part 1. Mechanical Studies, J. Materials Science, 21, p.2462-2474. 29. A.F. Yee, R. A. Pearson (1986) Toughening Mechanisms in Elastomer-Modified Epoxies. Part 2. Microscopy Studies, J. Materials Science, 21, p.2475-2488. 30. Ahmad Fakhar, Mohammad Aabeadiaan, Maryam Keivani and Ameneh Langari (2012) Use of Reactive Oligomer to Improve Fracture Resistance of Epoxy Use in Medical Applications and GRP Pipelines. World Appl. Sci. J., 20 (2): pp. 259-263. 31. A. G. Farnham (1956) Epoxy Resins Cured with Amine Having Cyanoethyl Groups, US Patent No.2, pp.323, 753. 32. AME Info URL. html. Global Demand for Epoxy to Reach 1,655 thousand tons in 2010 and 1,810 thousand tons in 2014. 33. A.J. Kinloch, K. Masania and A.C. Taylor (2009) The Fracture of Nanosilica and Rubber Toughened Epoxy Fibre Composites. Composites & Polycon. pp .15-17. 34. ASTM D5528-94a. Standard test method for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites. 109 35. ASTM D 5045-99 Standard Test Methods for plane - strain fracture toughness and strain energy release rate of plastic materials. 36. Ban. Bakir, and Haithem. Hashem (2013) Effect of Fiber Orientation for Fiber Glass Reinforced Composite Material on Mechanical Properties. International Journal of Mining, Metallurgy & Mechanical Engineering (IJMMME) Volume 1, Issue 5, pp.341- 345. 37. B. Gao, T. K. Kim, C. K. Y. Leung (2003) Effect of Rubber Modifier on Interlaminar Fracture Toughnees of CFRP - Concrete Interface. Compos. Sci. & Technol.,63, p. 883-892. 38. Clayton A. May (1998) Epoxy Resins, Chemistry and Technology, Second Edition, Revised and Expanded. Marcel Dekker, Inc. New York and Basel, pp. 510. 39. Copyright Future Pipe Industries Group 2011, All rights reserved. 40. C. H. Hare (1996) Amine Curing Agents for Epoxies, Paint India, XLVI(10), pp.59-64. 41. Copyright John Wiley & Sons (2001) Encyclopedia of Polymer Science and Technology. Inc All rights reserved. Vol.9. 42. D. Cartie, P. Davies, M. Peleau and I. K. Partridge (2006) The Influence of Hydrostatic Pressure on the Interlaminar Fracture Toughness of Carbon/Epoxy Composites TITRE, Composites Part B. Engineering, Vol. 37, Issues 4-5, pp.292-300. 43. Fakhrodin Alimoradi, Mohammad Aabaadiaan, Ameneh Langari and Mohsen Gh. Kharaji (2012) Reactive Oligomer to Improve the Impact Characteristics of Structural Composites Used in Civil and Medical Applications. World Applied Sciences Journal 19 (11):pp1596-1601. 44. Fakhrodin Alimoradi, Mohammad Aabaadiaan, Ali Heidari (2013) Use of Oligomer Modifier to Enhance the Fracture Characteristics of Glass Reinforced Composites for Civil and Medicine. Life Science Journal, p. 165-169. 45. Fibre Composite Hybrid Materials Edited by N. L. Hancox. Applied Science Publishers LTD, London. Epoxy Resin Systems, p. 43-45. 46. G. Giannakopoulos, K. Masania, A. C. Taylor (2011) Toughnening of Epoxy Using Core-Shell Particles. J. Mater. Sci., 46: p.327-338. 47. Gang Li, Peng Li, Yunhua Yu, Xiaolong Jia, Shen Zhang, Xiaoping Yang, Seungkon Ryu (2008) Novel Carbon Fiber/Epoxy Composite Toughened by Electrospun Polysulfone Nanofibers. Materials Letters 62, p.511-514. 110 48. G. Romhány, G. Szebényi (2009) Interlaminar Crack Propagation in MWCNT/fiber reinforced hybrid composites. Express Polymer Letters Vol.3, No.3, p.145-151. 49. Habibollah Baharvand and Azam Rahimi (2006) Dispersion Pathway on Increasing Toughness of Epoxy Resins. Iranian Polymer Journal 15 (2), 163-168. 50. Hugn Jue Sue, Eddy I. Garcia Meitin, and Dale M. Pickelman (1993) Elastomer Technology Handbook. Edited by Nicholas P. Cheremisinoff, Ph.D. CRC Press Boca Raton Ann Arbor London, Tokyo. Chapter 18, pp. 662-699. 51. Hossein Rahmani, S. Heydar Mahmoudi Najafi and Alireza Ashori (2014) Mechanical Performance of Epoxy/Carbon Fiber Laminated Composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vo l. 33(8), pp. 733–740. 52. Hossein Saidpour, Mehdi Barikani and Mutlu Sezen (2003) Mode-II Interlaminar Fracture Toughness of Carbon/Epoxy Laminates, Iranian Polymer Journal 12 (5), pp.389-400. 53. Han Xiaozu, Li Shaoying and Zhang Qinggu (1990) Study on the Epoxy Resin Toughened by Hydroxy-Terminated Butadiene-Acrylonitril Copolymer. Chinese Journal of Polymer Science, 8(4), 335-341. 54. http:/www.transparencymarketresearch.com/epoxy-resins-market.html. 55. 56. History. 57. http:/en. Wikipedia. Org/wiki/Urushiol. 7/12/2011. 58. Jianing Zhang, Shiqiang Deng, Lin ye, Zhong Zhang (June 16–21, 2013) Interlaminar Fracture Toughness and Fatigue Delamination Growth of CF/EP Composites with Matrices Modified by Nano-silica and CTBN rubber. 13th International Conference on Fracture., Beijing, China. 59. Karl-Johan Soderholm (2010) Review of the Fracture Toughness Approach. Dental Materials 26: p.63-77. 60. K.L. Kepple, G.P. Sanborn, P.A. Lacasse, K.M. Gruenberg, W.J. Ready (2008) Improved Fracture Toughness of Carbon Fiber Composite Functionalized with Multi Walled Carbon Nanotubes. CARBON 46, pp.2026– 2033. 61. Kevin Lee White (2009) Improvement in the Mechanical Properties of B –Staged Carbon Nanotube/Epoxy Based thin Film Systems. Texas A&M University, p. 36-39. 62. K. P. Unnikrishnan, E. Thomas Thachil (2006) Toughening of Epoxy Resins. Designed Monomers and Polymers, 9(2), p.129-152. 111 63. K. P. Unnikrishan (2006) Studies on the Toughening of Epoxy Resins. Chapter 3, pp.158-162. 64. L.J. Gouth, L. F. Smith (1960) Determination of Epoxy Curing Activation Energy Using Arhenius Equation. J. Appl. Polym. Sci., (3),pp. 362. 65. L. T. Mazione and J. K. Gillham (1981) Rubber-Modified Epoxies. I. Transitions and Morphology. J. Appl. Polym. Sci, 26, p. 889-905. 66. L. T. Mazione and J. K. Gillham (1981) Rubber-Modified Epoxies. II. Morphology and Mechnical Properties. J. Appl. Polym. Sci, 26, p. 907-911. 67. Mehdi Barikani, Hossein Saidpour and Mutlu Sezen (2002) Mode-I Interlaminar Fracture Toughness in Unidirectional Carbon-fibre/Epoxy Composites. Iranian Polymer Journal, 11 (6), pp.413-423. 68. Maria D. M. Salinas-Ruiz, Alex A. Skordos, Ivana K. Partridge (2010) Rubber- Toughned Epoxy Loaded with Carbon Nanotubes: Structure-Property Relationship. J. Mater. Sci., 45: pp.2633-2639. 69. M. E. Firgione, L. Mascia and Acierno (1995) Review. Oligomeric and Polymeric Modifiers for Toughening of Epoxy Resins. Eur. Polym. J. Vol. 31, No. 11, p.1021- 1029. 70. M. J. Laffan, S. T. Pinho, P. Robinson, A. J. McMillan (2012) Translaminar Fracture Toughness Testing of Composites: A review. Polymer Testing 31: p.481-489. 71. M. Nikbakht, and N. Choupani (2008) Fracture Toughness Characterization of Carbon-Epoxy Composite Using Arcan Specimen. International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering 2:4, p.247-253. 72. Majima R., (1922) Chemical Structure of Urushiol and its Derivatives, Ber. Dtsch. Chem. Ges., V. 55, 172. 73. M. Salviato, A. Pontefisso, M. Zappalorto, M. Santi, N. De Rossi, M. Quaresimin (24- 28 June 2012.) Fracture Toughness of Nanomodified Epoxy Resins and Glass Reinforced Laminates. ECCM15-15 TH European conference on composite materials, Venice, Italy. 74. M.S. Sham Prasad, C.S. Venkatesha, T. Jayaraju (2011) Experimental Methods of Determining Fracture Toughness of Fiber Reinforced Polymer Composites under Various Loading Conditions. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. Vol. 10, No.13, pp.1263-1275. 112 75. Maurício V. Donadon and Sérgio Frascino Muller de Almeida (2011) Intralaminar Fracture Toughness Characterization of Composite Laminates . Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials, pp.299-410. 76. N. Baral, P. Davies, C. Baley and B. Bigourdan (2008) Delamination Behavior of very high Modulus Carbon/Epoxy Marine Composites. Composites Science and Technology, Vol.68, Inssues 3-4, pp.995-1007. 77. NEXANT Chem (2006) Systems. Process Evaluation/Research Planning Program- Epoxy Resins. New Report Alert, June 2006, p.8. 78. N. Chikhi, S. Fellahi, M. Bakar (2002) Modification of Epoxy Resin Using Reactive Liquid (ATBN) Rubber. European Polymer Journal 38, pp.251-264. 79. Nguyen Thanh Liem, Bach Trong Phúc, Dinh Phu Anh (2012) Study the Influence of Liquid Polysulfide Modified Epoxy Resin on the Mechanical Properties of Epoxy Paint at Elevated Temperatture. VietNam Journal of Chemistry, Vol.50(6A), pp.175-179. 80. Nguyen Tien Phong, Mohamed H. Gabr, Kazuya Okubo, Bui Chuong, Toru Fujii (2013) Improvement in the Mechanical Performances of Carbon Fiber/Epoxy Composite with Addition of Nano-(polyvinyl alcohol) Fibers. Composite Structures 99, pp.380-387. 81. Nguyen Tien Phong, Mohamed H. Gabr, Kazuya Okubo, Bui Chuong, Toru Fujii (2013) Enhancement of Mechanical Properties of Carbon Fabric/Epoxy Composites Using Micro/Nano-Sized Bamboo Fibrils. Materials and Design 47: pp.624-632. 82. Patil Deogonda, Vijaykumar N Chalwa (2013) Mechanical Property of Glass Fiber Reinforcement Epoxy Composites. International Journal of Scientific Engineering and Research, Vol. 1 Issue 4. 83. P. K. Mallick (2008) Fiber-Reinforced Composites. Materials, Manufacturing and Design. Third Edition. CRS Press. Taylor & Francis. Group Boca Raton London New york. 84. Payam Saadati, Habibolah Baharvand, Azam Rahimi, and Jalil Morshedian (2005) Effect of Modified Liquid Rubber on Increasing Toughness of Epoxy Resins. Iranian Polymer Journal, 14(7), p.637-646. 85. R. Bagheri, B. T. Marouf, and R. A. Pearson (2009) Rubber – Toughnened Epoxies: A Critical Review. Journal of Macromolecular Science ® , Part C: Polymer Reviews, 49: p.201-225. 113 86. Rantra D.,Banthia A.K (2000) Epoxidized Soybean Oil Toughned Epoxy Adhesire. J. Adhesion Sci., and Tech., 14, N1, pp.15-25. 87. Rantra D., Banthia A.K., Deb P.C (2000) Toughening of Epoxy Resin Using Acrylate - Based Liquid Rubbers. J. Appl. Polym. Sci., 78, N4, pp. 716-723. 88. Rantra D., Chongdar T. K., Chakraborty B. C (2004) Mechanical Characterization of New Glass Fiber Reinforced Epoxy Composites. 25, N2, p.165 – 171. 89. R . G . Weatherhead, FRP Technology. Fiber Reinforced Resin Systems. Applied Science Publishers LTD. London. Chapter 11. Epoxide Resins, p. 240-245. 90. Rong Lu, Yukio Mafima, Yun - Yang Wan, Takayuki Honda, Tetsuo Miyakoshi (2007) Synthesis of Rhus succedanea Lacquer Film and Analysis by Pyrolysis - Gas Chromatography/Mass Spectometry. J. Anal. Pyrolysis 78, pp.117 – 124. 91. R. Raghavachar, R. J. Letasi, P. V. Kola, Z. Chen, and J. L. Massingill (1999) Rubber- Toughening Epoxy Thermosets with Epoxidized Crembe Oil, J. Amer. Oil Chemists Society, 76(4), pp.511-516. 92. Rapra Review Reports. Report 185 (2005) Epoxy Composites: Impact Resistance and Flame Retardancy Debdatta Ratna. Vol. 16, N.5, pp 8-22. 93. S.C. Kunz, J.A. Sayre and R.A. Assink (1982) Morphology and Toughness Characterization of Epoxy Resins Modified with Amine and Carboxyl Terminated Rubbers. Polymer, 23, p. 1897-1906. 94. Shell Chemicals, Datasheet. Epikote 828, Epikote 240. 95. Shijiu Jin, Xiaobing Feng, Jianquan Pang, Xiaoling Hua, Yiming Li and Yunzhao Yu (1996) Toughening of Epoxy Resin with Microspheres. J. Mater. Sci. Technol., Vol. 12, pp. 46-50. 96. Sayana John, Jyothish Kumar, Bejoy Francis (2009) Mechanical and Morphological Analysis of Epoxy Resin/San Blends. Vol. XVI: No. 1 & 2 SB Academic Review. pp. 91-100. 97. Shiann H. Liu, E. B. Nauman (1991) Effect of Cross-linking Density on the Toughning Mechanisms of Rubber-Modified Thermosets. J. Materials Science, 26, p.6581-6590. 98. S. L. Bazhenov (1995) Interlaminar and Intralaminar Fracture Modes in 0/90 Cross- Ply Glass/Epoxy Laminate. Composites, 26, pp.125-133. 99. S. Sankaran, Manas Chanda (1990) Chemical Toughening of Epoxies. II. Mechanical, Thermal, and Microscopic Studies of Epoxies Toughened with Hydroxyl-Terminated Poly(butadiene-co-Acrylonitrile). J. Appl. Polym. Sci., Vol. 39, p.1635-1647. 114 100. T. E. Muns, J. C. Seferis (1983) High Performance Epoxy Resins Cured in the Presence of BF3 Catalyst. J. Appl. Polym. Sci., 28, p. 2227-2233. 101. Thakkar J. Patel R, Patel V (1989) Effect of Diluents and/or Fortifier on the Glass Fibre-Epoxy Composites. J. Appl. Polym. Sci., 37, N6, pp. 1439-1447. 102. T.H. Hsieh, A. J. Kinlosh, K. Masania, J. Soln Lee, A. C. Taylor, S. Sprenger (2010) The Toughness of Epoxy Polymers and Fibre Composites Modified with Rubber Microparticles and Silica Nanoparticles. J. Mater, Sci., 45: p.1193-1210. 103. T. K. Chen, Yi Hung Yan (1991) Toughening Mechanism for a Rubber-Toughened Epoxy Resin with Rubber/Matrix Interfacial Modification. J. Materials Science, 26, 5848-5858. 104. T. K. Chen and Y. H. Yan (1991) Effect of Rubber/Matrix Interfacial Modifications on the Properties of a Rubber - Toughened Epoxy Resin. Polym. Eng. Sci, 31 (8), p. 577-585. 105. V. D. Ramos, H. M. Costa, V. L. P. soares, R.S.V. Nascimennto (2005) Modification of Epoxy Resin: A Comparison of Different Types of Elastomer. Polym. Test.,24, p.387-394. 106. Wei Jiang, S. C. Tjong, P. K. Chu, R. K. Y. Li, J. K. Kim and Y. W. Mai (2001) Interlaminar Fracture Properties of Carbon Fibre/Epoxy Matrix Composites Interleaved with Polyethylene Terephthalate (PET) Films, Polymers & Polymer Composites, Vol. 9, No. 2, pp. 141-145. 107. Y. Hikosaka, R. Matsuzaki, A. Todoroki, Y. Mizutani (2013) Enhancement of Interfacial Fracture Toughness of Carbon/Epoxy Composite Adhesive Joints by in- mold Surface Preparation. eXPRESS Polymer Letters Vol.7, No.3, pp. 293–303. 108. Yukio Kamiya, Wataru Saito and Tetsuo Miyakoshi (2002) Synthesis and Indentification of Laccol Components from Rhus succedanea Lacquer Sap. J. Oleo. Sci, Vol. 51, № 7, p.473 – 483. 109. Yi-Ling Liang (2008) The Toughening Mechanisms in Epoxy-silica Nanocomposites and Hybrid Epoxy. Lehigh University, chapter 8, p.154-168. 110. Y. T. Wang, C. S. Wang, H. Y. Yin, L. L. Wang, H. F. Xie, R. S. Cheng (2012) Carboxyl-Terminated Butadiene-Acrylonitrile-Toughened Epoxy/Carboxyl-Modified Carbon Nanotube Nanocomposites: Thermal and Mechanical Properties. Express Polymer Letters Vol.6, No. 9, pp. 719-729. 115 111. Y. X. Zhou, P. X. Wu, Z-Y. Cheng, J. Ingram, S. Jeelani (2008) Improvement in Electrical, Thermal and Mechanical Properties of Epoxy by Filling Carbon Nanotube. eXPRESS Polymer Letters Vol.2, No.1.pp. 40–48. 112. Yuan Xu, Suong Van Hoa (2008) Mechanical Properties of Carbon Fiber Reinforced Epoxy/Clay Nanocomposites. Composites Science and Technology 68, pp.854–861. Tiếng Nga 113. Энцuклопедuя полuмеров. Л-П. Издaтельство (1977) "Советская энцuклопе- дuя" cтр.458-467. 114. M. ф. Copokuн, З.А. Кочнова, Л.Г.Щодэ (1989) Xuмuя и теxнологuя пленкообразующx веществ. Mockвa "xuмuя", cтр. 284-286. 115. Oмeльчeнко С.И (1962). Эпоксuдные смолы. ГИТЛ, YCCP, Kueв, cтр. 95. 116. Чан Buнь Зьey (1982). Исследoвaнue в oблacтu синтеза и прuмененuя полuмеров нa ocновe лакколa. Doкторская Duccepтацuя. Mockвa. 117. Cырьe и полyпproдykты для лакокрасочныx мaтepuaлoв (1978) Cnpaвoчное nocoбue, Иᵹ-вo "xuмuя", cтр.211-217. 116 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1. Đặng Hữu Trung, Trần Hải Ninh, Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh (2013) Nghiên cứu ảnh hưởng của Laccol trích ly từ sơn ta đến tính chất cơ học của polyme epoxy. Tạp chí Hóa học. T.51(4), tr 506-509. 2. Đặng Hữu Trung, Trần Hải Ninh, Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh (2013) Tính chất cơ học và độ bền dai tách lớp của vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy epikote 828 gia cường bằng sợi thủy tinh sử dụng chất đóng rắn xyanetyldietylentriamin. Tạp chí Hóa học T.51(6), tr. 759-764. 3. Đặng Hữu Trung, Trần Hải Ninh, Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Thị Bích Thủy, Đoàn Thị Yến Oanh (2014) Ảnh hưởng của oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) đến tính chất cơ học của polyme epoxy. Phần 1. Ảnh hưởng của OELO đến tính chất cơ lý của màng và hệ số tập trung ứng suất tới hạn KIC của epoxy epikote 828. Tạp chí Hóa học T.52(1), tr 112-116. 4. Đặng Hữu Trung, Trần Hải Ninh, Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Thị Bích Thủy, Đoàn Thị Yến Oanh (2014) Ảnh hưởng của oligome dầu lanh epoxy hóa (OELO) đến tính chất cơ học của polyme epoxy. Phần 2. Độ bền dai tách lớp và tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828/OELO gia cường vải thủy tinh, đóng rắn bằng xyanetyldietylentriamin. Tạp chí Hóa học T.52(3), tr 387-392. 5. N. H. Tran, V. D. Tran and H. T. Dang (2014) Effect of Laccol-Modified Epoxy (Epolac) on Toughness of Epoxy Resins. Malaysian Journal of Chemistry, Vol.16, p.38- 46. 6. Đặng Hữu Trung, Trần Hải Ninh, Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh (2015) Độ bền dai tách lớp và tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy/Laccol, gia cường vải thủy tinh, đóng rắn bằng xyanetyldietylentriamin. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (đã có giấy nhận đăng). 7. Đặng Hữu Trung, Nguyễn Phạm Duy Linh, Trần Hải Ninh, Trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh (2015) Độ bền dai tách lớp và tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy Epikote 828/OELO gia cường sợi cacbon, đóng rắn bằng xyanetyldietylentriamin. Tạp chí Hóa học (đã có giấy nhận đăng). 117 PHỤ LỤC 118 4.1. XÁC ĐỊNH NĂNG LƢỢNG PHÁ HỦY TÁCH LỚP GIC Hình 4.1: Mẫu xác định năng lượng phá hủy tách lớp Hình 4.2: Thiết bị xác định năng lượng phá hủy tách lớp Hình 4. 3: Đường cong đặc trưng lực tác dụng-độ dịch chuyển của phép đo độ bền dai phá hủy tách lớp trên mẫu DCB của vật liệu compozit có biến tính và không biến tính bằng laccol 119 4.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TẬP TRUNG ỨNG SUẤT TỚI HẠN KIC XÁC ĐỘ N KÉO KÉO Hình 4.4: Thiết bị xác định hệ số tập trung ứng suất tới hạn KIC Hình 4.5: Mẫu xác định hệ số tập trung ứng suất tới hạn KIC 120 4.3. XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN KÉO Hình 4.7: Bảng số liệu và đồ thị ứng suất kéo của các mẫu compozit gia cường sợi thủy tinh biến tính bằng laccol và OELO Hình 4.6: Thiết bị xác định độ bền kéo và mẫu đo độ bền kéo của nhựa epoxy biến tính bằng OELO 121 4.4.XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN UỐN Hình 4.8: Mẫu xác định độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu epoxy biến tính bằng OELO Hình 4.9: Bảng số liệu và đồ thị ứng suất xác định độ bền uốn của vật liệu compozit gia cường bằng sợi thủy tinh và sợi cacbon 122 4.5. ĐƢỜNG CONG CƠ NHIỆT ĐỘNG (DMTA) Hình 4.10: Đường cong cơ nhiệt động DMTA của nhựa EP-LC Hình 4.11: Đường cong cơ nhiệt động DMTA của nhựa epoxy-OELO 0.000 0.300 0.600 0.900 1.200 1.00E+06 1.00E+07 1.00E+08 1.00E+09 1.00E+10 -100.0 -50.0 0.0 50.0 100.0 150.0 T a n  M o d u lu s / P a Temperature /°C Dynamic Properties vs Temperature Modulu s Tan Delta Temperature /°C=73.8 Temperature /°C=59.7 Temperature /°C=-65.2 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 0.00E+00 1.00E+09 2.00E+09 3.00E+09 4.00E+09 5.00E+09 0.0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 T a n  M o d u lu s / P a Temperature /°C Dynamic Properties vs Temperature Mod ulus Loss Mod ulus Tan Delta Tg /°C=80.3 T /°C=63.8 123 4.6. KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ Hình 4.12: Xác định khối lượng phân tử của nhựa Epolac Hình 4.13: Xác định khối lượng phân tử của OELO 124 4.7. PHỔ HỒNG NGOẠI Hình 4.14: Phổ hồng ngoại của chất đóng rắn DETA Hình 4.15: Phổ hồng ngoại của chất đóng rắn XEDETA 125 Hình 4.16: Phổ hồng ngoại của nhựa epoxy Epikote 828 Hình 4.17: Phổ hồng ngoại của nhựa EP-LC Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1 BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN DT: 0976898472Ten mau: Epikote 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600.0 -10.0 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 101.0 cm-1 %T 3508 3054 3037 2967 2929 2872 1607 1582 1509 1456 1384 1362 1345 1296 1249 1185 1132 1085 1035 971 915 829 772

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_tien_si_7132.pdf
Luận văn liên quan