Tìm kiếm:

Cấu tạo vật liệu Composite

Ngày đăng: 22-08-2013

Composite được cấu tạo từ các vật liệu như chất độn, chất pha loãng, chất xúc tác, chất xúc tiến, chất tách khuôn....

 

 

1) Chất độn( cốt)

  Đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì độn thường có tính chất cơ lý cao hơn nhựa. Các tiêu chí đánh giá độn như sau:

    • Tính gia cường cơ học.

   • Tính kháng hoá chất, môi trường, nhiệt độ.

   • Phân tán vào nhựa tốt.

   • Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt.

   • Thuận lợi cho quá trình gia công.

   • Giá thành hạ, nhẹ.

Tuỳ thuộc vào từng yêu cầu cho từng loại sản phẩm mà người ta có thể chọn loại vật liệu độn cho thích hợp. Có hai dạng độn:

   • Độn dạng sợi: sợi có tính năng cơ lý hoá cao hơn độn dạng hạt, tuy nhiên, sợi có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo các loại vật liệu cao cấp như: sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi Bo, sợi cacbua silic, sợi amide…

   • Độn dạng hạt: thường được sử dụng là : silica, CaCO3, vẩy mica, vẩy kim loại, độn khoáng, cao lanh, đất sét, bột talc, hay graphite, carbon…

  Cốt sợi cũng có thể là sợi tự nhiên (sợi đay, sợi gai, sợi lanh, xơ dừa, xơ tre, bông…), có thể là sợi nhân tạo (sợi thuỷ tinh, sợi vải, sợi poliamit…). Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà người ta chế tạo sợi thành nhiều dạng khác nhau : sợi ngắn, sợi dài, sợi rối, tấm sợi….

2) Chất pha loãng:

   Tính chất cuả polyester phụ thuộc không những vào hàm lượng nối đôi và nhóm ete, vào mạch thơm hay thẳng, mức độ đa tụ mà còn phụ thuộc vào tính chất cuả tác nhân nối ngang – monomer.

   Các monomer khâu mạch ngang được dùng để đồng trùng hợp với các nối đôi trong nhựa UPE, tạo kết ngang, thường là chất có độ nhớt thấp (dạng lỏng) nên còn có tác dụng làm giảm độ nhớt của hỗn hợp, do vậy chúng còn được gọi là chất pha loãng. Monomer pha loãng phải thỏa mãn các điều kiện sau:

     • Đồng trùng hợp tốt với polyester, không trùng hợp riêng rẽ tạo sản phẩm không đồng nhất, làm ảnh hưởng đến tính chất cuả sản phẩm, hoặc còn sót lại monomer làm sản phẩm mềm dẻo, kém bền.

     • Monomer phải tạo hỗn hợp đồng nhất  với polyester, tốt nhất là dung môi cho polyester. Lúc đó nó hoà tan hoàn toàn vào giữa các mạch phân tử polyester, tạo thuận lợi cho phản ứng đóng rắn và tạo độ nhớt thuận lợi cho quá trình gia công

     • Nhiệt độ sôi cao, khó bay hơi trong quá trình gia công và bảo quản.

     • Nhiệt phản ứng đồng trùng hợp thấp, sản phẩm đồng trùng hợp ít co rút.

     • Ít độc.

Để đóng rắn polyester, người ta dùng các monomer : styrene, metyl meta acrylat (MMA), vinyl, triallil xianuarat, …

                                                              Hình ảnh:  Nhựa Polyester

Tính ưu việt của styrene:

    • Có độ nhớt thấp.

    • Tương hợp tốt với polyester, khả năng đồng trùng hợp cao, tự trùng hợp thấp.

    • Đóng rắn nhựa nhanh.

    • Sản phẩm chịu thời tiết tốt, cơ lý tính cao, cách điện tốt.

    • Khả năng tự bốc cháy thấp.

3) Chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác:

   • Chất tách khuôn.

     - Chất tách khuôn có tác dụng ngăn cản nhựa bám dính vào bề mặt khuôn.

     - Chất tách khuôn dùng trong đắp tay là loại chất róc khuôn ngoại được bôi trực tiếp lên khuôn.

     - Một số chất róc khuôn: wax, silicon, dầu mỏ, mỡ heo…

  • Chất làm kín:

    - Với khuôn làm từ các vật liệu xốp như gỗ, thạch cao thì cần phải bôi chất làm kín trước khi dùng chất róc khuôn.

    - Các chất làm kín xâm nhập vào các lỗ xốp, ngăn chặn nhựa bám vào.

    - Một số chất làm kín: Cellulose acetate, wax, silicon, stearic acid, nhựa furane, véc ni, sơn mài…

  • Chất tẩy bọt khí

    - Bọt khí làm sản phẩm composite bị giảm độ chịu lực, độ chịu thời tiết và thẩm mỹ bề mặt.

    - Lượng thường sử dụng: 0.2-0.5% lượng nhựa.

    - Lưu ý: nên cho chất tẩy bọt khí vào nhựa trước khi dùng các thành phần khác.

  • Chất thấm ướt sợi:

   - Có tác dụng tăng khả năng thấm ướt sợi giúp sử dụng độn nhiều hơn.

   - Lượng dùng: 0.5-1.5% so với độn.

  • Chất tăng độ phân tán

  • Chất ngăn thoát hơi styrene

4) Xúc tác – Xúc tiến:

   a) Chất xúc tác

   Các chất xúc tác chỉ được cho vào nhựa trước khi gia công. Vai trò của chúng là tạo gốc tự do kích động cho quá trình xúc tác phản ứng đồng trùng hợp.

   Tác nhân kích thích cho sự tạo thành gốc tự do có thể là chất xúc tiến, bức xạ ánh sáng, tia tử ngoại hay nhiệt độ.

   Chất xúc tác gồm các loại

1.     Xúc tác Peroxide

         Peroxide: thông dụng nhất là benzoil-peroxide

        Nó là loại bột trắng, tồn tại ở ba dạng: khô (khoảng 5% ẩm), paste trong nước (khoảng 25% nước), và thông dụng nhất là paste trong tricresyl-phosphonate hay dimetyl phthalate (khoảng 70% peroxide). Nó được dùng để đóng rắn nhựa polyester (ở nhiệt độ khoảng trên 80Oc) và thường được dùng với tỉ lệ 0,5-2% so với nhựa.

    - Ngoài ra các chất xúc tác thuộc loại peroxide còn có:

        Di-t-butyl peroxide (CH3)3-C-O-O-C-(CH3)3

        Di-acetyl peroxide (CH3)3-CO-O-O-OC-(CH3)3

        Hydroperoxide :

        t-butyl-hydroperoxide (CH3)3-COOH

       Cumen-hydroperoxide C6H5-C-(CH3)2-O-OH

Hình ảnh: Công thức Peroxide

       Hai loại MEKP và HCH được dùng để đóng rắn nguội cho nhựa polyester.

           + MEKP là tên viết tắt cuả metyl ethyl keton peroxide, nó thực chất là hỗn hợp của một số hợp chất peroxide, thành phần thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất. Nó là chất oxi hoá mạnh nên phải tránh tiếp xúc với oxi.

          + HCH là sản phẩm phản ứng giữa hydroperoxide với cyclohexanol peroxide và được gọi tên là cyclo-hexanol peroxide. Tuy nhiên nó là hỗn hợp của ít nhất hai trong bốn chất sau (theo Criegree, Schorenberg và Becke)

                   Hình ảnh: Công thức Peroxide

2.     Xúc tác azo và diazo

           + Diazo aminobenzen: C6H5-NH-N=N-C6H5

           + Dinitric cuả acid diizobutyric: NC(CH3)2-N=N-C(CH3)2-COO-CN

           + Dimetyl ester cuả acid diizobutyric: C2H5-OOC-C(CH3)2-N=N-C(CH3)2-COO-C2H5

   b) Chất xúc tiến

      Chất xúc tiến là chất đóng vai trò xúc tác cho phản ứng tạo gốc tự do cuả chất xúc tác. Dùng chất xúc tiến sẽ giảm được nhiệt độ và thời gian đóng rắn một cách đáng kể và có thể đóng rắn nguội. Gồm các loại:

      Phân loại chất xúc tiến:

1.     Xúc tiến kim loại dạng muối:

Xúc tiến kim loại là muối của kim loại chuyển tiếp như: cobalt, chì, mangan, ceri, … và các acid như: naphthenic, linoleic, octonic,… hoà tan tốt trong polymer. Loại xúc tác này thường dùng chung với các chất xúc tác dạng hydroperoxit (MEKP, HCH). Naphthenic-cobalt là loại thông dụng nhất thường dùng

2.     Xúc tiến kim loại dạng phức

         -     Ngoài xúc tiến kim loại ở dạng muối, người ta còn dùng dạng phức, ví dụ: Ferrocen, dạng phức dicyclopentadienyl cuả sắt dùng để xúc tiến cho cumen peroxit khi cần đóng rắn nhanh ở nhiệt độ khoảng 80oC.

      Amin bậc ba: Loại xúc tiến này thường được dùng với các chất xúc tác peroxide, thuộc loại này thường gặp

           Dimetyl-aniline ( DMA ) : C6H5N(CH3)2

           Dietyl-aniline ( DEA ) : C6H5N(C2H5)2

           Dimetyl-p-toluidin ( DMPT ) : CH3C6H5N(CH3)2

 

Nguồn: (thanglongcomposite)

 

  Web Informer Button