Luận văn thạc sĩ: Đánh giá khả năng chịu môi trường của composit sợi sisal và nhựa PP

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích công nghệ vật liệu đánh giá khả năng chịu môi trường của composit sợi sisal dứa dại và nhựa pp, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Anh Tú
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đắc Thành
• Trường học: Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp
• Đề tài: Đánh giá khả năng chịu môi trường của composit sợi sisal và nhựa PP
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về composit sợi sisal và nhựa PP

Composit sợi sisal (SF) và nhựa polypropylene (PP) đang trở thành một trong những vật liệu được ưa chuộng trong ngành công nghiệp chế tạo nhờ vào những ưu điểm nổi bật như trọng lượng nhẹ, độ bền cao và chi phí sản xuất thấp. Composit sợi sisal được tạo ra từ việc kết hợp giữa sợi tự nhiên và nhựa tổng hợp, mang lại tính năng vượt trội so với các loại vật liệu truyền thống. Tuy nhiên, để tối ưu hóa khả năng chịu môi trường của composit, cần phải thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về tính chất vật liệu và khả năng tương thích giữa các thành phần. Việc đánh giá khả năng chịu môi trường của composit này là rất quan trọng, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao và khả năng chống chịu tốt với các tác nhân bên ngoài.

II. Tính chất vật liệu của composit sợi sisal và nhựa PP

Tính chất vật liệu của composit sợi sisal và nhựa PP được xác định bởi nhiều yếu tố, bao gồm tỷ lệ sợi sisal, phương pháp chế tạo và các chất tương hợp. Tính bền hóa học và tính bền nhiệt là hai trong số những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng chịu môi trường của composit. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng PP-g-MA (nhựa polypropylene grafted maleic anhydride) có thể cải thiện đáng kể khả năng tương hợp giữa sợi sisal và nhựa PP, từ đó nâng cao tính chất cơ lý của composit. Các thí nghiệm cho thấy rằng composit có thể chịu được các dung dịch hóa học như NaOH 10%, H2SO4 3% mà không bị phân hủy nhanh chóng.

III. Đánh giá khả năng chịu môi trường của composit

Đánh giá khả năng chịu môi trường của composit sợi sisal và nhựa PP được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong các điều kiện khác nhau. Các thí nghiệm này bao gồm việc ngâm composit trong các dung dịch hóa học và tiếp xúc với ánh sáng UV. Kết quả cho thấy rằng composit có khả năng chống chịu tốt với các tác nhân hóa học, tuy nhiên, sự tiếp xúc lâu dài với ánh sáng UV có thể làm giảm độ bền của composit. Việc phân tích tính năng cơ học và tính năng hóa học của composit sau khi tiếp xúc với các môi trường khác nhau cho thấy rằng cần có các biện pháp bảo vệ bổ sung để nâng cao tuổi thọ của vật liệu trong các ứng dụng thực tế.

IV. Ứng dụng thực tiễn của composit sợi sisal và nhựa PP

Với những tính chất vượt trội, composit sợi sisal và nhựa PP có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xây dựng, ô tô, và sản xuất đồ nội thất. Sự kết hợp giữa sợi tự nhiên và nhựa tổng hợp không chỉ giúp giảm thiểu tác động đến môi trường mà còn tạo ra những sản phẩm có độ bền cao và thân thiện với người sử dụng. Việc nghiên cứu và phát triển composit này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về vật liệu xanh trong công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- NGUYỄN ANH TÚ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU MÔI TRƯỜNG CỦA COMPOSIT SỢI SISAL (DỨA DẠI) VÀ NHỰA PP Chuyên ngành : VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2010 Trang 1 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. NGUYỄN ĐẮC THÀNH.

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. HUỲNH BẠCH RĂNG. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 04 tháng 02 năm 2010 Trang 2 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA ………………………………….

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- ---oOo--- Tp. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên:. … Phái: Nam… Ngày, tháng, năm sinh: 25/09/1984.HCM Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp. 1- TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU MÔI TRƯỜNG CỦA COMPOSIT SỢI SISAL (DỨA DẠI) VÀ NHỰA PP.

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Hoàn thiện qui trình chế tạo composit PP /sisal. - Đánh giá khả năng chịu các môi trường hoá chất H2SO4 3%, NaOH 10%, NaCl 10%, H2O ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ gia tăng 90C của composit PP/sisal. - Đánh giá khả năng chịu môi trường UV và nhiệt độ 70C của composit PP/sisal. 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/03/2009.

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 31/12/2009. 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):. Nguyễn Đắc Thành. Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PGS. Nguyễn Đắc Thành Trang 3 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ LÔØI CAÛM ÔN Trong suốt quá trình thực hiện luận văn em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đắc Thành và thầy Huỳnh Sáu đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em để em có thể hoàn thành tốt luận văn này. Em xin cảm ơn quí thầy cô trường Đại Học Bách Khoa đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức thật quí báu.

Xin gửi lời cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian vừa qua. Hồ Chí Minh, 31/12/2009 NGUYEÃN ANH TUÙ Trang 4 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ TOÙM TAÉT LUAÄN VAÊN Những năm gần đây, composit polypropylen (PP) được gia cường sợi sisal – dưá dại (SF) ngày càng được quan tâm vì trọng lượng nhẹ, độ bền riêng cao, chi phí thấp và tạo ra vật liệu thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, trong sợi sisal chứa nhiều cellulose và hêmicellulose có khả năng thấm ướt sợi kém; quá trình xử lý sợi thì cần thiết để cải thiện khả năng tương hợp giữa nhựa và sợi. Trong nghiên cứu này tập trung vào 2 hướng chính : Khảo sát tính chất cơ lý của composit PP/SF với hàm lượng sợi và hàm lượng tương hợp PP-g-MA khác nhau.

Đánh giá khả năng chịu môi trường của composit này trong các dung dịch NaOH 10%, H2SO4 3%, NaCl 10%, H2O và ánh sáng mặt trời ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ gia tăng. Từ đó, đưa ra kết luận về khả năng sử dụng của composit này. ABSTRACT In recent years, sisal fiber (SF) reiforced polypropylene (PP) composite has become more attractive due to their light weight, high specific strength, low cost, and environmental concern. However, sisal fiber comprises cellulose, hemicellulose with poor fiber wetability; modification of sisal fiber is needed for improved compatibility between SF and PP.

This study aimed two things : Determinating physical properties of composite PP/SF with different loading fibers and compatiblizer polypropylene grafted maleic anhydric (PP-g-MA). Evaluating environmental properties of these composites in solutions NaOH 10%, H2SO4 3%, NaCl 10%, H2O and daylight with room and increased temperatures. Finally, we come to conclusions of applying this composite. Trang 5 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ MUÏC LUÏC Ñeà muïc Trang Trang bìa .1 Xaùc nhaän cuûa hoäi ñoàng chaám baûo veä luaän vaên thaïc só.2 Nhieäm vuï luaän vaên .3 Lôøi caûm ôn .4 Toùm taét luaän vaên .6 Danh saùch caùc chöõ vieát taét .13 Danh saùch hình veõ .16 Danh saùch baûng bieåu .22 CHÖÔNG 1 : VAÄT LIEÄU COMPOSITE .2 Phaân loaïi composite .1 Phaân loaïi theo hình daïng.2 Phaân loaïi theo baûn chaát vaät lieäu .3 Tính chaát öu vieät vaø öùng duïng cuûa composit polyme .1 Tính chaát öu vieät cuûa composit polyme.2 ÖÙng duïng cuûa composit polyme .4 Composit nhöïa nhieät deûo vaø sôïi thieân nhieân.31 Trang 6 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 1.2 Composit PP/sisal .3 Lieân dieän, lieân pha .4 Söï ñònh höôùng cuûa coát sôïi .5 Lyù thuyeát veà keát dính giöõa nhöïa neàn vaø sôïi .1 Löïc haáp phuï vaø thaám öôùt .2 Löïc tónh ñieän .3 Lieân keát cô hoïc .4 Lieân keát hoaù hoïc .6 Coâng ngheä cheá taïo vaät lieäu composit polyme .1 Gia coâng aùp suaát thöôøng .2 Gia coâng coù aùp suaát .45 CHÖÔNG 2 : SÔÏI THIEÂN NHIEÂN .1 Nguoàn goác vaø phaân loaïi sôïi thöïc vaät .2 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán chaát löôïng sôïi thieân nhieân .2 Tính chaát cô hoïc cuûa sôïi thieân nhieân.3 Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa sôïi thieân nhieân .1 Caáu truùc phaân töû .2 Caáu truùc hình thaùi .3 Caùc tính chaát cuûa cellulose .55 Trang 7 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 2.4 Khaû naêng hoaø tan vaø tröông cuûa cellulose.5 Söï giaûm caáp cellulose .7 Pectin vaø caùc chaát trích ly .68 CHÖÔNG 3: SÔÏI SISAL (DÖÙA DAÏI) .1 Giôùi thieäu veà sôïi sisal .2 Quaù trình thu hoaïch vaø saûn xuaát sôïi sisal .3 Caáu truùc cuûa sôïi sisal .4 Thaønh phaàn hoùa hoïc vaø tính chaát vaät lyù cuûa sôïi sisal.1 Thaønh phaàn hoaù hoïc .2 Tính chaát vaät lyù.5 Tính chaát lieân dieän – xöû lyù beà maët sôïi döùa .1 Bieán tính vaät lyù .2 Bieán tính hoaù hoïc .3 Caùc phöông phaùp bieán tính hoaù hoïc duøng trong sôïi döùa .6 ÖÙng duïng cuûa sôïi döùa .80 CHÖÔNG 4 : NHÖÏA POLYPROPYLEN ( PP ) .1 Giôùi thieäu veà Polypropylen .2 Nguyeân lieäu saûn xuaát polypropylene .2 Caùc loaïi polypropylen .83 Trang 8 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 4.2 PP impact copolyme .3 PP random copolyme.3 Truøng hôïp propylen .4 Tính chaát nhöïa PP.1 Tính chaát lyù nhieät .2 Ñoä beàn hoaù hoïc .3 Moät soá tính chaát khaùc .4 So saùnh tính chaát PP vôùi moät soá loaïi nhöïa khaùc .5 Caùc phöông phaùp gia coâng vaø söû duïng PP.88 CHÖÔNG 5: NHÖÏA POLYPROPYLENE-GRAFTED-MA (PP-g-MA) .1 Caùc phöông phaùp toång hôïp PP-g-MA.2 Cô cheá gheùp MA leân PP.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng phaûn öùng gheùp.2 ÖÙng duïng cuûa PP-g-MA .3 Moät soá loaïi PP-g-MA treân thò tröôøng .95 CHÖÔNG 6: NGUYEÂN LIEÄU VAØ THIEÁT BÒ .1 Sôïi döùa Vieät Nam (sôïi sisal).4 Caùc hoaù chaát khaùc .1 Beå laéc ñieàu nhieät GFL 1083 cuûa Ñöùc.100 Trang 9 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 6.2 Maùy nghieàn nhöïa pheá lieäu thoâng duïng .3 Maùy nghieàn bi haønh tinh loaïi coái .4 Maùy saøng raây cô ñieän töû .5 Tuû saáy coù quaït huùt .6 Maùy ñuøn 2 truïc vít Leistritz .7 Maùy eùp phun POYUEN PYI-120PC.8 Maùy thöû laõo hoaù UV vaø nhieät ñoä Q-sun xenon.9 Maùy ño keùo, uoán vaïn naêng LLoyd .10 Maùy ño ñoä beàn va ñaäp ITR-2000 Ramada.11 Hieån vi ñieän töû queùt (SEM) .12 Hieån vi ñieän töû truyeàn qua (TEM).101 CHÖÔNG 7: THÖÏC NGHIEÄM .1 Xöû lyù sôïi sisal vaø gia coâng taïo composit .1 Xöû lyù sôïi baèng NaOH.2 Quaù trình gia coâng taïo composit .2 Caùc phöông phaùp nghieân cöùu vaø ñaùnh giaù .1 Caùc phöông phaùp nghieân cöùu .1 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa phöông phaùp nhaäp lieäu leân ñoä beàn cô lyù composit PP/sisal.2 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa kích thöôïc sôïi leân ñoä beàn cô lyù composit PP/sisal.108 Trang 10 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 7.3 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø lieân dieän PP-g-MA leân ñoä beàn cô lyù composit PP/sisal.4 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø haøm löôïng lieân dieän PP-g- MA leân ñoä beàn moâi tröôøng NaOH 10% (2,4 tuaàn; nhieät ñoä phoøng) cuûa composit PP/sisal.5 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø haøm löôïng lieân dieän PP-g- MA leân ñoä beàn moâi tröôøng H2SO4 3% (2 tuaàn nhieät ñoä phoøng, 5 tuaàn nhieät ñoä phoøng + 3 ngaøy 90C) cuûa composit PP/sisal .6 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø haøm löôïng lieân dieän PP-g- MA leân ñoä beàn moâi tröôøng NaCl 10% (4 tuaàn nhieät ñoä phoøng, 7 tuaàn nhieät ñoä phoøng + 3 ngaøy 90C) cuûa composit PP/sisal .7 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø haøm löôïng lieân dieän PP-g- MA leân ñoä beàn moâi tröôøng H2O (3 ngaøy, 90C) cuûa composit PP/sisal.8 Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø haøm löôïng lieân dieän PP-g- MA leân ñoä beàn moâi tröôøng UV (200 giôø, 0.68W/m2/nm, 70C) cuûa composit PP/sisal 110 7.2 Caùc phöông phaùp ñaùnh giaù .1 Caùc phöông phaùp ño cô tính (keùo ASTM D638, uoán ASTM D790, va ñaäp ASTM D256) .2 Ño chæ soá chaûy (ASTM D1238) .3 Hieån vi quang hoïc, maùy aûnh kyõ thuaät soá.4 Phöông phaùp hieån vi ñieän töû queùt – SEM (Scanning electron microscopy) .5 Phöông phaùp hieån vi ñieän töû truyeàn qua – TEM (Transmitting electron microscopy) .6 Ñoä beàn moâi tröôøng hoaù chaát cuûa saûn phaåm composit (ASTM D543).115 Trang 11 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 7.7 Ñoä beàn moâi tröôøng böùc xaï cuûa saûn phaåm composit (ASTM G155) .116 CHÖÔNG 8: KEÁT QUAÛ VAØ BAØN LUAÄN .1 Cheá taïo vaät lieäu composit PP/sisal .1 AÛnh höôûng cuûa phöông phaùp nhaäp lieäu taïo haït .2 AÛnh höôûng cuûa kích thöôùc sôïi.3 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi .4 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng sôïi vaø haøm löôïng chaát töông hôïp PP-g-MA .2 Chæ soá chaûy .2 Ñaùnh giaù khaû naêng chòu moâi tröôøng cuûa composit PP/sisal.1 Laõo hoaù trong moâi tröôøng NaOH 10%.2 Ñoä huùt NaOH.3 Hình daïng maãu.2 Laõo hoaù trong moâi tröôøng H2SO4 .2 Ñoä huùt H2SO4 .3 Hình daïng maãu.3 Laõo hoaù trong moâi tröôøng NaCl .158 Trang 12 Đại học Bách Khoa Tp.HCM Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 8.2 Ñoä huùt nöôùc muoái .3 Hình daïng maãu.4 Laõo hoaù moâi tröôøng nöôùc .2 Ñoä huùt nöôùc .3 Hình daïng maãu.5 Laõo hoaù trong moâi tröôøng UV.