Kỹ thuật vật liệu compozit

Kỹ THUậT VậT LIệU COMPOZIT TS. Đoàn Thị Thu Loan Khoa Hoá - Tr−ờng Đại học Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng 1 Taỡi lióỷu tham khaớo 1. Trỏửn ấch Thởnh, “Vỏỷt lióỷu compozit ”, nhaỡ xuỏỳt baớn giaùo duỷc, 1994 2. Ronald F. Gibson, “Principles of composite material mechanics ”, Wayne State University Detroit, Michigan, 1994 3. S. T. Peters, “Handbook of composites ”, Process Research, Mountain View, Calfornia, USA, second edition 1998. 4. Nicholas P. Cheremisinoff and Paul N. Cheremisinoff, “Fibreglass reinforced plastics ”, Published in the United States of America by Noyes Publications Mill Road, Park Ridge, New Jersey 07656, 1995 5. Doan Thi Thu Loan, Doctor thesis “Investigation on jute fibres and their composites based on polypropylene and epoxy matrices”, Technischen Universitaet Dresden (TU Dresden), Germany, 2006 2 CH ƯƠ NG 1 GIớI THIệU CHUNG 3 1.1. Khái niệm: Vật liệu compozit là vật liệu tổ hợp (mức độ vĩ mô) của hai hay nhiều vật liệu (VL) thành phần nhằm tạo ra VL mới có tính chất trội hơn tính chất của từng VL thành phần. Tổ hợp các tính chất Sợi thuỷ tinh + Nhựa polyeste = GRP (bền) (kháng hoá chất) (bền và kháng hoá chất) Tạo tính chất mới Sợi thuỷ tinh + Nhựa polyeste = GRP (giòn) (giòn) (dẻo dai - tough ) *GRP: Glass Reinforced Plastic 4 VD1: Gỗ (xenlulo/lignin), x−ơng(collagen/protein+muối canxi phốt phát),.. VD2: Ván ép, gạch độn trấu hoặc sợi thực vật,… VD3: Compozit nhựa (UPE, epoxy, …) và sợi thuỷ tinh,sợi cacbon,… Hợp kim Có ph i là vật liệu compozit ? Hỗn hợp polyme 5 1.2. Thành phần của VL compozit: Vật liệu compozit Vật liệu nền + Vật liệu gia c−ờng Polyme Sợi cacbon Kim lo i Sợi thuỷ tinh Ceramic Sợi Aramic (VD: Kevlar) Sợi, ht kim loại (VD: Ti, Al) VL gia c−ờng VL nền VL compozit gồm một hay nhiều pha gián đoạn (VL gia 6 c−ờng) phân bố trong pha liên tục (VL nền) *Vai trò của các vật liệu thành phần Vật liệu nền Vật liệu gia c−ờng -Liên kết VL nền -Đóng vai trò là các điểm chịu -Chuyển ứng suất sang độn khi có ứng suất tập trung ngoại lực tác dụng lên VL. -Th−ờng có tính chất cơ lý hoá -Bảo vệ sợi khỏi bị h− hỏng do tấn công của môi tr−ờng cao hơn VL nền. -Ngoài ra còn đóng góp một vài tính chất cần thiết nh−: tính cách điện, độ dẻo dai,.. 7 1.3. Cơ chế gia c−ờng của vật liệu compozit Cơ chế gia c−ờng: d−ới tác dụng của ngoại lực, vật liệu gia c−ờng (VLGC) sẽ là những điểm chịu ứng suất tập trung do mạng nhựa truyền sang -VLGC dạng sợi truyền tải ứng suất tốt hơn VLGC dạng hạt, do ứng suất tại một điểm bất kỳ trên sợi đ−ợc phân bố đều trên toàn bộ chiều dài, do đó tại mỗi điểm sẽ chịu ứng suất nhỏ hơn nhiều so với VLGC dạng hạt d−ới tác dụng ngoại lực nh− nhau. -Kh nng truy n ti tr ng t VL nền sang VL gia c−ờng ph thuộc: VL nn, VL gia cưng, kết dính tại bề mặt tiếp xúc của VL nn và VL gia cưng. 8 Lý thuyết kết dính tại bề mặt tiếp xúc VL gia c−ờng/VL nền Kết dính tại bề mặt tiếp xúc của VL nền và VL gia c−ờng đ−ợc hình Vùng tiếp xúc VL gia c−ờng/VL nền thành trên cở sở: + Lực hấp thụ và thấm −ớt VL gia c−ờng + Lực tĩnh điện + Lực t−ơng tác cơ học + Lực liên kết hoá học VL nền •Vùng tiếp xúc rất nhỏ (bề mặt tiếp xúc pha) đóng vai trò quan trọng trong quyết định tính chất cơ, lý của VL compozit 9 1.4. Phân loại: 1.4.1. Phân loại theo hình dạng vật liệu gia c−ờng: gồm compozit cốt sợi và compozit cốt hạt. * Compozit cốt sợi: là compozit đ−ợc gia c−ờng bởi sợi, nó có độ bền riêng và modun đàn hồi cao. VD: Compozit sợi thuỷ tinh, cacbon, xenlulo … Sợi liên tục (sợi dài, vải…): tỉ lệ chiều dài / đ−ờng kính (l/d) Compozit cốt sợi rất cao, d =3-200 àm Sợi gián đoạn (sợi ngắn, vụn …): 5 < l/d < 1000, d = 0,02-100 àm Fibre aspect ratio: L/D 10 Sợi ngắn sắp Sợi ngắn Sợi dài đơn Sợi dài ở xếp hỗn độn định h−ớng h−ớng dạng lớp Mt s lo i compozit cốt sợi * Compozit cốt hạt: là compozit đ−ợc gia c−ờng bởi các hạt với các dạng và cỡ kích khác nhau. VD: Bê tông, gỗ ép … Một số cốt hạt nh−: vảy mica, hạt cao lanh, CaCO 3, bột hoặc vảy sắt, đồng, nhôm., bt g,... 11 Hạt Vảy, mảnh Compozit ct hạt Mục đích dùng hạt làm VL gia c−ờng trong compozit: -Đ−ợc dùng trong những ứng dụng yêu cầu về độ bền không cao th−ờng đ−ợc sử dụng để làm giảm giá thành sn phẩm. -Trong một số tr−ờng hợp hạt đ−ợc dùng để ci thiện một số tính chất của VL compozit nh−: tng kh nng chịu nhiệt, chịu mài mòn, gi m co ngót … -Khắc phục một số khó khăn khi gia công 12 1.4.2. Phân loại theo bản chất VL nền Compozit nền hữu cơ (nhựa): với VL gia c−ờng dạng -Sợi hữu cơ: sợi polyamit, Kevlar, xenlulo … -Sợi khoáng: sợi thuỷ tinh, cacbon, basalt … -Sợi kim loại: sợi bo, nhôm… Compozit nền kim loại (hợp kim nhôm, hợp kim titan..) với VL gia c−ờng dạng: -Sợi kim loại: bo … -Sợi khoáng: sợi cacbon … Compozit nền gốm: với VL gia c−ờng dạng: -Sợi kim loại: bo,… * Khả năng chịu nhiệt của VL compozit -Hạt kim loại: chất gốm kim …. -nền hữu cơ: đến khoảng 300 0C -nền kim loại: đến 600 0C -nền gốm: trên 1000 0C 13 1.5. Tính chất chung của vật liệu compozit -Khối l−ợng riêng bé do vậy tính năng cơ lý riêng cao hơn thép và các VL truyền thống khác (thu tinh, gm s, g,.. ) rất nhiều -Giá thành không cao -Chịu môi tr−ờng, kháng hoá chất cao, không tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn, không cần sơn bảo quản nh− VL kim loại, gỗ… -Cách đIện cách nhiệt tốt -Bền lâu (thời gian sử dụng dài hơn VL kim loại, gỗ 2-3 lần) -Gia công chế tạo đơn giản, nhanh, đa dạng, dễ tạo hình, thay đổi và sửa chữa -Chi phí đầu t− thiết bị gia công thấp 14 *Các yếu tố ảnh h−ởng đến tính năng gia c−ờng -Bản chất VL cốt Sợi -Bản chất VL nền o é k t - Độ bền liên kết ở bề mặt tiếp xúc pha ấ u s g Compozit n -Tỉ lệ VL gia c−ờng/VL nền trong compozit ứ Nhựa -Hình dạng, kích th−ớc của VL gia c−ờng Biến dạng -Định h−ớng, sự phân bố của VL gia c−ờng (nếu là sợi) 15 Khối l−ợng riêng (Density) của một vài vật liệu cấu trúc phổ biến 16 Độ bền kéo riêng (Specific Tensil Strength) của một vài vật liệu cấu trúc phổ biến 17 Mô đun kéo riêng (Specific Tensile Modulus) của một vài vật liệu cấu trúc phổ biến 18 1.6. Ứng dụng của vật li ệu compozit - Giao thông vận ti: vỏ cano, tàu thuyền, xe hơi, cabin, … - VL xây dựng: cấu kiện nhà lắp ghép, gân dầm chịu lực, đá ốp lát, tấm lp,… - VL điện: tấm cách điện, vỏ các thiết bị điện, máy biến thế,… - VL chịu hoá chất: bồn chứa, ống dẫn, van, bể điện phân,... - VL gia dụng: bàn, ghế, tủ, giá, tấm trần, bồn tắm, lavabo, tấm cách âm,.. - ồ chơi -VL compozit cao cấp: dùng trong hàng không, vũ trụ, dụng cụ thể thao cao cấp … Compozit là vật liệu của ngày mai, nó đang thay thế dần các VL 19 truyền thống: kim loại, gỗ, sứ,.. Ứng dụng của vật li ệu compozit Các bộ phận làm bằng compozit trong máy bay Airbus A 380 20 Ứng dụng của vật li ệu compozit Các bộ phận làm bằng compozit sợi Graphite/nhựa epoxy trong máy bay AV-8B 21 Ứng dụng của vật li ệu compozit Compozit si lanh/nh a polypropylen thay th compozit si th y tinh trong mt s b ph n ph n th n ca xe hơi (Mercedes Benz A –Class) 22 23 Ứng dụng của vật li ệu compozit Compozit sợi tự nhiên dùng làm nhà lắp ghép 24 Ứng dụng của vật li ệu compozit Compozit sợi cói dùng làm giá, tủ 25 Ứng dụng của vật li ệu compozit Vật liệu xây dựng từ compozit sợi tự nhiên 26 Ứng dụng của vật li ệu compozit Gu ng trong thi t b xc th i trờn c ơ Tàu ỏnh cỏ trờn c s compozit si s compozit s i thu tinh và nh a epoxy thu tinh và nh a epoxy (Owens-Corning Fiberglas Corp.) 27 Ứng dụng của vật li ệu compozit Các bộ phận làm bằng compozit sợi Kevlar/nhựa epoxy trong xe chạy trên tuyết 28 Ứng dụng của vật li ệu compozit Lp t ng ln t compozit si thu tinh dưi nưc 29 Ứng dụng của vật li ệu compozit Mỏi chốo ca thuy n ua t Bo qu n mt s v tri n mòn ca ng compozit Kevlar/epoxy dn bng compozit thu tinh/epoxy 30 CH ƯƠ NG 2 VẬT LI ỆU THÀNH PH ẦN CỦA POLYME COMPOZIT 31 2.1. Giới thiệu chung 2.1.1. Thành ph ần Polyme compozit Nhựa nền VL gia c−ờng Nhiệt dẻo Nhiệt rắn Sợi Sợi Sợi Ceramic Kim loại polyme cacbon T.tinh PP EP Al PP -Modul cao TT E PE UPE Ti Aramic -Modul th p TT S PET PF ... Sợi tự nhiên TT C PVAx UF … ... 32 … … Vật liệu nền 2.1.2. Yêu cầu đối với VL nền -Tính chất cơ học tốt (chịu tải trọng) -Tính chất thấm −ớt, kết dính tốt (truyền hiệu quả tải trọng) -Bền dẻo dai tốt (chống lại sự phát triển vết nứt) -Bền d−ới tác dụng phá huỷ của môi tr−ờng (n−ớc, các tác nhân từ môi tr−ờng, đặc biệt môi tr−ờng n−ớc biển) 33 Vật liệu nền Polyme Nhựa nhiệt Nhựa nhiệt Cao su rắn dẻo Kết tinh Vô định hình Polymer = poly (nhiều) + mer (phần, đơn vị) VD: -CH 2-CHCl-CH 2-CHCl-CH 2-CHCl-CH 2-CHCl- (PVC) Viết tắt: -CH 2-CHCl -n Polyme là nh−ng hợp chất mà phân tử của chúng gồm nh−ng nhóm nguyên tử đ−ợc nối với nhau bằng liên kết hoá học và lặp di lặp lại nhiều lần tạo thành nh−ng mạch dài và có khối l−ợng phân tử lớn 34 Một vài điểm khác biệt giữa nhựa nhiệt dẻo, nhiệt rắn và cao su Nhựa nhiệt dẻo Cao su Nhựa nhiệt rắn Cấu trúc: -mạch thẳng hoặc nhánh -mạch thẳng, giữa các -mạng l−ới, mật độ nối mạch có rất ít liên kết ngang dày đặc, từ 10 đến ngang 1000 lần cao hơn trong cao su -Có khả năng nóng chảy -Không có khả năng nóng -Không có khả năng nóng nhiều lần chảy chảy -Có khả năng hoà tan -Không có khả năng hoà -Không có khả năng hoà nhiều lần tan tan -Có khả năng tr−ơng PP, PE, PVC, … -cao su thiên nhiên, cao EP, UPE, PF, UF, … su tổng hợp: BR, ABR, … 35 *So sánh một vài tính chất cơ, nhiệt của nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt Nhựa nhiệt Tính chất rắn dẻo Môđun đàn hồi (GPa) 1,3-9 1-4,8 Bền kéo (MPa) 20-180 40-190 Bền va đập Gic (kJ/m 2) 0,02-0,2 0,7-6,5 Nhiệt độ sủ dụng tối đa ( OC) 50-450 25-230 36 2.1.3 Các yếu tố ảnh h−ởng đến tính chất vật liệu nền -Bản chất hoá học, sự phân bố các nhóm chức, độ phân cực,… -Phân tử l−ợng, độ phân nhánh, độ đa phân tán -Trạng thái pha: tinh thể hay vô định hình -Điều kiện đóng rắn (nhựa nhiệt rắn): +Loại chất đóng rắn + Nhiệt độ + Thời gian +… 37 Vật liệu nền 2.1.4 Đặc điểm gia công của nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn Gia công nhựa nhiệt rắn Gia công nhựa nhiệt dẻo - Tr−ớc gia công, nhựa -Trạng thái rắn tr−ớc gia công (do khối l−ợng th ưng ở trạng thái lỏng phân tử cao) -Trong quá trình gia công -Gia công nhiệt độ chảy mềm (ở trạng thái → trạng thái rắn, với cấu nóng chảy với độ nhớt cao) để tạo hình dạng trúc mạng l−ới không gian và sản phẩm đ−ợc hoá rắn nhờ làm nguội 3 chiều nhờ các phản ứng -Các sản phẩm đúc có thể đ−ợc gia công thay hoá học đổi hình dạng đó là −u điểm → hiệu quả kinh tế - Thời gian gia công dài -Chi phi đầu t− thiết bị gia công t−ơng đối cao hơn nhựa nhiệt dẻo. hơn, tuy nhiên giá thành sản phẩm thấp hơn do thời gian gia công ngắn hơn nhựa nhiệt rắn 38 2.2. Nhựa nhiệt rắn 2.2.1 Nhựa polyester không no (UPE) -Là loại nhựa phổ biến nhất, đặc biệt trong công nghiệp hàng hải (thân tàu, cánh buồm…) -Đ−ợc tổng hợp từ các polyacid và polyol khác nhau → tính chất thay đổi khá rộng -Polyacid, polyol hoặc cả hai có chứa nối đôi -Là chất lỏng nhớt, màu sáng, ở dạng dung dich nhựa UPE trong monome (th−ờng là Styren) 39 Nhựa nhiệt rắn Đóng rắn nhựa UPE -Nhựa có thời gian bảo quản giới hạn (gel hoá qua thời gian bảo quản lâu dài) → th−ờng phải dùng chất ức chế -Nhựa tr−ớc khi gia công phải thêm chất xúc tác, xúc tiến và các phụ gia thích hợp -Chất xúc tiến ít ảnh h−ởng đến nhựa trong tr−ờng hợp không có mặt chất xúc tác → cho vào ngay sau khi nhựa mới đ−ợc sản xuất -Chất xúc tác cho vào nhựa ngay tr−ớc khi sử dụng (gia công compozit) để khơi mào phản ứng khâu mạch 40 Nhựa nhiệt rắn Đóng rắn nhựa UPE Đóng rắn + styren -L−ợng chất xúc tác và xúc tiến ☛ đo l−ờng chính xác - Xúc tác thêm vào → thay đổi màu ca nhựa UPE -Quá nhiều xúc tác → thời gian gel hoá quá nhanh đóng rắn -Quá ít chất xúc tác → quá trính đóng rắn không hoàn toàn -Trong quá trình đóng rắn, co ngót nhiều (4-8%) gây biến dạng, tạo những tiềm năng gây hư hỏng trong vật liệu 41 Nhựa nhiệt rắn Phụ gia, độn dùng trong gia công compozit nhựa UPE -Cho vào tr−ớc khi cho chất xúc tác và phải khuấy trộn đều → tránh hình thành bọt khí → ảnh h−ởng đến sản phẩm cuối cùng. -Mc đích sử dụng độn nhằm: •Giảm giá thành •Tạo dễ dàng cho quá trình gia công •Tác động đến một vài tính chất của sản phẩm •Độn có thể đ−ợc thêm vào đến 50% so với l−ợng nhựa và sẽ ánh h−ởng đến độ bền uốn, kéo của sản phẩm •Trong một số tr−ờng hợp độn thêm vào còn tăng khả năng chống cháy, chảy,… của sản phẩm 42 Nhựa nhiệt rắn Tính chất chung của nhựa UPE -Cơ lý tính cao -Dễ gia công ở điều kiện th−ờng -Giá thành thấp
Th−ờng dùng nhựa UPE trong dung môI styren do: -Styren làm giảm độ nhớt, dễ đIều chỉnh độ nhớt thích hợp cho quá trình gia công -Styren là tác nhân khâu mạch nhựa UPE không tạo ra sản phẩm phụ -Đóng rắn ở nhiệt độ th−ờng, áp suất th−ờng nên gọi là nhựa ‘áp suất thấp ’ -Dễ dàng đIều chỉnh quá trình đóng rắn -Giá thành thấp -Tính thấm −ớt VL gia c−ờng, độn cao 43 Tính chất của nhựa UPE từ một vài nguyên liệu khác nhau
Tính chất thay đổi rộng phụ tuộc vào loại nguyên liệu Nguyên liệu Tính chất của UPE • Diaxít không no: -Anhydric tetra hydrophtalic -Không bị biến màu Chịu nhiệt tốt Độ bền cơ lý cao Bền môi tr−ờng -Anhydric Maleic -Độ t−ơng hợp với styren tốt Khả năng đồng trùng hợp cao •Diaxít no: -Anhydric hexahydro phtalic -Rất bền lão hoá Bền môi tr−ờng Chịu va đập tốt -Axít izophtalic -Nhựa trong, màu vàng sáng Chịu môi tr−ờng ăn mòn -Axít terephtalic -Nhựa đục, mà sáng Chịu nhiệt 44 Chịu n−ớc và hơi n−ớc ở 100 oC Tính chất của nhựa UPE từ một vài nguyên liệu khác nhau Nguyên liệu Tính chất của UPE • Diol -EG -Nhựa dòn th−ờng dùng kết hợp với PG -PG -Nhựa bền uốn tốt, t−ơng hợp với styren tốt -1,4 cyclohecxan dimetanol -Độ bền cơ lý cao, không biến màu Chịu ăn mòn Giá thành cao •Monome khâu mạch -Styren -T−ơng hợp tốt với polyeste maleic Đóng rắn nhanh, chịu thời tiết Độ bền cơ lý cao, cách điện tốt -Vinyl toluen -ít bay hơI hơn styren Khâu mạch không hoàn toàn Mềm dẻo và ít co ngót -Diclo styren -Giảm tính bắt lửa Giá thành cao 45 Nhựa nhiệt rắn 2.2.2 Nhựa Epoxy CH3 CH2 CH CH2 O C O CH2 CH CH2 O O CH3 -là loại nhựa đ−ợc xem là có tính năng cao nhất -Gồm 2 thành phần: nhựa lỏng và chất đóng rắn (hoặc chất xúc tác), nhiệt độ đóng rắn từ 5oC đến 150 oC tuỳ thuộc chất đóng rắn, xúc tác. -Nhựa lỏng không màu → nâu, ở nhiệt độ th−ờng có thể tồn tại nhiều năm trong bình chứa khô mà không phản ứng với nhau -Độ bền kết dính cao -Bền cơ học (cứng, dẻo dai), nhiệt tốt. Do chứa các vòng thơm ở giữa mạch phân tử giúp hấp thụ ứng suất cơ, nhiệt tốt -Bền hoá chất -Cách điện tốt 46 Nhựa nhiệt rắn Một số nhựa epoxy thông dụng Diglycidyl ete của bisphenol F (DGEBF) Triglycidyl p-amino phenol Polyglycidyl ete của nhựa PF Novolac N,N,N ’,N ’,-tetraglycidyl metylendianilin ☛Vòng thơm trong cấu trúc tạo độ cứng, bền cơ học và ổn định nhiệt của epoxy mạng l−ới 47 Nhựa nhiệt rắn Đóng rắn Nhựa Epoxy Chất đóng rắn Chất xúc tác -L−ợng dùng nhiều -L−ợng dùng ít -Phản ứng với nhựa epoxy tạo -Xúc tác phản ứng xảy ra trực cấu trúc mạng l−ới. tiếp giữa các phân tử epoxy (phản ứng homopolyme hoá) -Chất đóng rắn th−ờng là các amin thẳng, thơm, anhydric,.. 48 Nhựa nhiệt rắn Đóng rắn Nhựa Epoxy Phản ứng đóng rắn giữa nhựa epoxy và amin -Vòng epoxy đ−ợc mở tạo liên kết cộng hoá trị với chất đóng rắn amin -L−ợng chất đóng rắn dùng thích hợp, nếu không cân đối → nhóm chức không phản ứng sẽ tồn tại, cấu trúc mạng l−ới không phát triển hoàn toàn. - So với nhựa UPE, co ngót khi đóng rắn thấp (1-5%) 49 -Trong quá trình đóng rắn không thảI ra sản phẩm phụ Nhựa Epoxy Một số chất đóng rắn amin thông dụng (DETA) Dietylentriamin (TETA) Trietylentriamin (TEPA) Tetraetylenpentamin (DDS) 4,4 ’- Diamindiphenylsulfo (DICY) Dicyandiamit M-Phenyldiamin (MPDA) 50 Nhựa Epoxy Tác nhân đóng rắn anhydric Anhydric (xúc tác) • Phản ứng xảy ra có mặt chất xúc tiến (có thể yêu cầu nhiệt độ cao) Epoxy lỏng •Tạo liên kết este → ổn định tốt ở nhiệt độ cao và hầu hết môi tr−ờng khắc nghiệt (trừ môI tr−ờng kiềm) •L−ợng anhydric dùng phải phù hợp để phát triển hệ thống mạng Nhựa Epoxy đóng rắn l−ới 51 Nhựa Epoxy Một số tác nhân đóng rắn anhydric thông dụng Phtalic anhydric (PA) Nadic methyl anhydrric (NMA) 3,3 ’,4,4 ’-Benzophenol- tetracacboxylic dianhydric (BTDA) Dodecenyl succinic andydric (DDSA) 52 Nhựa Epoxy Nguyên tắc chọn lựa hệ chất đóng rắn Hệ đóng rắn mạch thẳng Hệ đóng rắn mạch vòng -Độ linh động (độ nhớt) của nhựa lỏng -Độ linh động của nhựa lỏng thấp hơn cao hơn -Khả năng phản ứng cao hơn -Khả năng phản ứng thấp hơn (th−ờng yêu cầu nhiệt độ cao) -Độ cứng của nhựa đóng rắn và nhiệt -Độ cứng của nhựa đóng rắn và nhiệt độ hoá thuỷ tinh (Tg) thấp hơn độ hoá thuỷ tinh (Tg) cao hơn -Độ bền cơ học, nhiệt của sản phẩm -Độ bền cơ học, nhiệt của sản phẩm thấp hơn cao hơn 53 Nhựa Epoxy Đóng rắn nhờ chất xúc tác •Xúc tác là các axit Lewis hoặc bazơ Lewis → tạo các cation (axit Lewis) hoặc anion (bazơ Lewis) •Phản ứng tạo liên kết ete → bền ở nhiệt độ cao và môI tr−ờng khắc nghiệt 54 Nhựa Epoxy Một số xúc tác đóng rắn thông dụng Benzyldimetylamin (BDMA) Boron Trifluoric-monoetylen amin (BF 3MEA) 2,4,6-Tri (dimetyl amino metyl) phenol 2-etyl-4-metylimidazol (EMI)55 Nhựa Epoxy Chất pha loãng •Dùng trong một vài ph−ơng pháp gia công •Th−ờng là các chất lỏng có độ nhớt thấp, chứa nhóm epoxy, đơn chức •Tuy nhiên cũng có một số chất pha loãng tham gia tao mạng l−ới của cấu trúc nhựa Butyl glycidyl ete (BGE) Phenyl glycidyl ete (PGE) P-t-butyl phenyl glycidyl ete 56 Nhựa nhiệt rắn 2.2.3 Nhựa Vinylester -Giống nhựa polyester, nh−ng vị trí nhóm phản ứng nằm ở cuối mạch và ít nhóm ester hơn -Bền n−ớc và hoá chất hơn UPE do có ít nhóm ester hơn → đ−ợc dùng nhiều trong sản xuất đ−ờng ống và các thùng chứa hoá chất, tàu thuyền -Nhựa Vinylester đóng rắn bền hơn UPE đóng rắn → dùng làm lớp phủ cho compozit nhựa UPE 57 Nhựa Vinylester Vinylester ch−a đóng rắn Vinylester đóng rắn 58 Nhựa nhiệt rắn ứng suất-biến dạng 59 So sánh tính chất ba loại nhựa UPE, Vinylester và epoxy Ưu điểm Nh−ợc điểm UPE -Dễ sử dụng -Tính chất cơ học trung bình -Rẻ (1-2 euro/kg) -Styren thoát ra nhiều trong khuôn mở -Co ngót khi đóng rắn cao -Giới hạn thời gian làm việc Vinylester -Bền hoá chất và môi tr−ờng rất cao -Yêu cầu đóng rắn hoàn toàn (Postcure) -Tính chất cơ học cao hơn UPE tr−ờng hợp yêu cầu tính năng cao -Hàm l−ợng Styren cao -Giá thành cao hơn UPE (2-4 euro/kg) -Co ngót khi đóng rắn cao Epoxy -Tính chất cơ lý, nhiệt cao Đắt hơn nhựa Vinylester (3-15 euro/kg) -Bền n−ớc cao -Bền nhiệt có thể đến 140 oC(−ớt)/ 220 oC(khô) 60 -Co ngót khi đóng rắn thấp Nhựa nhiệt rắn 2.2.4 Nhựa Phenolic -Là một trong những nhựa nhiệt rắn đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất, chủ yếu là nhựa Phenol-formaldehyt (PF) n -Ngoài ra còn có nhựa: phenol-fufural, resorcinol-formaldehyt,… -Có sẵn trên thị tr−ờng ở dạng dung dịch n−ớc, dung dịch trong dung môi hữu cơ hoặc ở dạng bột -Đ−ợc đóng rắn nhờ gia nhiệt và áp suất, không sử dụng xúc tác hoặc chất đóng rắn 61 Nhựa nhiệt rắn Đóng rắn nhựa Phenolic Nhựa phenolic -F/P 1 -Xúc tác axit + Phenol -Xúc tác kiềm -Nhựa nhiệt dẻo Novolac Resol -Nhựa nhiệt rắn Nhựa Phenolic Giai đoạn 1 Nhiệt Resol (trang thái A) Nhựa có khả năng nóng chảy và hoà tan Giai đoạn 2 Nhiệt Resitol ( trạng thái