Khóa luận tốt nghiệp đại học nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit 6 6 và nano boehmite

Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp đại học nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất

• Tác giả: Vũ Thị Thanh Nga
• Người hướng dẫn: TS. Lương Như Hải
• Trường học: Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Hóa công nghệ - Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo và tính chất của polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit 6,6 và nano boehmite
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá vật liệu Polyme Nanocompozit trên nền Polyamit 6 6

Vật liệu polyme nanocompozit đại diện cho một bước tiến vượt bậc trong khoa học vật liệu, kết hợp nền polyme truyền thống với các hạt độn có kích thước nano để tạo ra sản phẩm với những đặc tính ưu việt. Trong số đó, polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit 6,6 và nano boehmite đang thu hút sự quan tâm lớn nhờ tiềm năng ứng dụng trong các ngành kỹ thuật đòi hỏi hiệu suất cao. Polyamit 6,6 (PA 6,6), hay còn gọi là Nylon 6,6, là một loại nhựa kỹ thuật nổi tiếng với sự kết hợp tuyệt vời giữa độ dẻo dai, độ bền kéo và khả năng chống mài mòn. Tuy nhiên, để đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe của công nghệ hiện đại, việc cải thiện hơn nữa các tính chất này là vô cùng cần thiết. Đây là lúc vai trò của chất độn nano phát huy tác dụng. Nano boehmite (γ-AlO(OH)) là một chất độn vô cơ dạng tấm nano hai chiều (2-D), sở hữu diện tích bề mặt lớn và cấu trúc đặc trưng. Khi được phân tán đồng đều trong nền polyamit 6,6, các hạt nano boehmite tạo ra một mạng lưới gia cường ở cấp độ phân tử. Sự tương tác chặt chẽ giữa các hạt nano và mạch polyme giúp cải thiện đáng kể các đặc tính cơ học như độ cứng, độ bền kéo, và khả năng chịu nhiệt mà không làm ảnh hưởng tiêu cực đến độ dẻo dai của vật liệu gốc. Nghiên cứu chế tạo loại vật liệu tiên tiến này mở ra hướng đi mới cho việc sản xuất các chi tiết máy, linh kiện kỹ thuật chịu tải trọng và mài mòn cao.

1.1. Tổng quan về vật liệu polyme nanocompozit và ưu điểm

Vật liệu polyme nanocompozit là một dạng của vật liệu compozit, trong đó pha gia cường có ít nhất một chiều ở kích thước nanomet (1-100 nm). Khác với chất độn micro truyền thống, chất độn nano mang lại hiệu quả gia cường vượt trội chỉ với một hàm lượng rất nhỏ. Ưu điểm chính của chúng đến từ diện tích bề mặt riêng cực lớn của các hạt nano, tạo ra vùng tương tác rộng lớn với nền polyme. Điều này giúp truyền tải ứng suất hiệu quả hơn từ nền sang chất độn, làm tăng cường đáng kể các tính chất cơ học. Ngoài ra, vật liệu nanocompozit thường nhẹ hơn, dễ gia công hơn và có thể sở hữu các tính năng độc đáo như khả năng chống cháy, chống tia UV, hoặc các đặc tính quang học, điện học đặc biệt mà vật liệu compozit thông thường không có được. Sự phát triển của loại vật liệu này đang thúc đẩy sự đổi mới trong nhiều lĩnh vực từ hàng không vũ trụ, ô tô đến điện tử và hàng tiêu dùng.

1.2. Vai trò gia cường của nano boehmite trong nền polyamit 6 6

Nano boehmite đóng vai trò là pha gia cường hiệu quả cho nền polyamit 6,6. Với cấu trúc dạng tấm nano và sự hiện diện của các nhóm hydroxyl (-OH) trên bề mặt, boehmite có khả năng tương tác tốt với các nhóm amit (-CONH-) của mạch polyamit thông qua liên kết hydro. Sự tương tác này giúp tăng cường độ bám dính giữa hai pha, một yếu tố then chốt quyết định đến hiệu quả gia cường. Khi phân tán tốt, các tấm nano boehmite hoạt động như những rào cản vật lý, ngăn chặn sự phát triển của các vết nứt vi mô dưới tác động của ngoại lực, từ đó cải thiện độ bền kéo và độ cứng của vật liệu. Đồng thời, chúng cũng giúp tăng cường khả năng bền nhiệt bằng cách hạn chế sự dịch chuyển của các chuỗi polyme ở nhiệt độ cao. Việc lựa chọn boehmite làm chất độn không chỉ nâng cao tính năng mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng cho polyamit 6,6 trong các môi trường làm việc khắc nghiệt.

II. Thách thức trong việc cải thiện tính chất vật liệu Polyamit 6 6

Mặc dù polyamit 6,6 là một loại nhựa kỹ thuật có hiệu suất cao, nó vẫn tồn tại những hạn chế nhất định khi đối mặt với các ứng dụng công nghiệp chuyên dụng. Thách thức lớn nhất nằm ở việc cân bằng và nâng cao đồng thời nhiều tính chất vật liệu khác nhau. Ví dụ, việc tăng độ cứng và độ bền kéo thường đi kèm với việc giảm độ dẻo dai và độ bền va đập, khiến vật liệu trở nên giòn hơn. Polyamit 6,6 nguyên sinh cũng có giới hạn về nhiệt độ làm việc, có thể bị biến dạng hoặc suy giảm cơ tính khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài. Một vấn đề khác là khả năng chống mài mòn, dù tốt, vẫn chưa đủ để đáp ứng yêu cầu của các chi tiết máy hoạt động với ma sát liên tục như bánh răng, bạc lót hay bi văng xe ga. Việc sử dụng các chất độn truyền thống ở kích thước micro có thể cải thiện một số đặc tính nhưng thường phải dùng với hàm lượng lớn, làm tăng khối lượng riêng của sản phẩm và có thể gây khó khăn trong quá trình gia công. Hơn nữa, sự phân tán không đồng đều của các hạt độn lớn dễ tạo ra các điểm tập trung ứng suất, trở thành mầm mống cho sự phá hủy của vật liệu. Do đó, việc tìm kiếm một giải pháp gia cường hiệu quả, sử dụng hàm lượng thấp mà vẫn cải thiện toàn diện các tính chất là một bài toán quan trọng.

2.1. Hạn chế của polyamit 6 6 nguyên sinh trong ứng dụng kỹ thuật

Polyamit 6,6 nguyên sinh, mặc dù sở hữu nhiều đặc tính tốt, vẫn bộc lộ một số hạn chế trong các ứng dụng kỹ thuật cao. Giới hạn về nhiệt độ biến dạng nhiệt (HDT) làm giảm khả năng ứng dụng trong các chi tiết gần động cơ hoặc các hệ thống sinh nhiệt. Bên cạnh đó, độ bền mài mòn của nó chưa thực sự tối ưu cho các bộ phận chịu ma sát trượt liên tục, dẫn đến tuổi thọ sử dụng bị rút ngắn. Một điểm yếu khác là tính hút ẩm, có thể làm thay đổi kích thước và suy giảm một phần các đặc tính cơ học khi hoạt động trong môi trường ẩm ướt. Những hạn chế này thúc đẩy nhu cầu nghiên cứu các giải pháp gia cường để tạo ra một loại vật liệu mới dựa trên polyamit 6,6 nhưng sở hữu tính năng vượt trội hơn.

2.2. Tầm quan trọng của việc gia cường bằng chất độn nano

Việc gia cường bằng chất độn nano như nano boehmite được xem là giải pháp đột phá để khắc phục các hạn chế của polyme. Với kích thước cực nhỏ, các hạt nano có thể phân tán vào các khoảng trống giữa các chuỗi polyme, tạo ra một cấu trúc đồng nhất và chặt chẽ hơn. Điều này không chỉ cải thiện các tính chất cơ học mà còn tăng cường các rào cản chống lại sự xâm nhập của các phân tử khí hoặc chất lỏng, đồng thời nâng cao khả năng bền nhiệt. Quan trọng hơn, hiệu quả gia cường đạt được ở hàm lượng chất độn rất thấp (thường dưới 10% khối lượng), giúp giữ được khối lượng nhẹ và các đặc tính gia công tốt của polyme nền. Đây là một lợi thế quyết định so với các phương pháp gia cường bằng sợi thủy tinh hay chất độn khoáng truyền thống.

III. Phương pháp chế tạo vật liệu Polyme Nanocompozit Polyamit 6 6

Việc chế tạo vật liệu polyme nanocompozit thành công phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp và điều kiện công nghệ để đảm bảo các hạt nano phân tán đồng đều vào nền polyme. Trong nghiên cứu này, phương pháp trộn hợp nóng chảy được lựa chọn vì tính hiệu quả, thân thiện với môi trường và phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp. Quá trình này không sử dụng dung môi, giúp loại bỏ các công đoạn xử lý và thu hồi dung môi phức tạp. Nguyên liệu ban đầu, bao gồm hạt nhựa polyamit 6,6 và bột nano boehmite, được đưa vào máy trộn kín Brabender. Đây là một thiết bị chuyên dụng cho phép kiểm soát chính xác các thông số công nghệ. Dưới tác động của nhiệt độ cao (260°C) và lực cắt cơ học từ cánh trộn quay với tốc độ 50 vòng/phút, nhựa polyamit 6,6 nóng chảy hoàn toàn, tạo thành một pha lỏng có độ nhớt phù hợp. Ở trạng thái này, các mạch polyme trở nên linh động, cho phép các hạt nano boehmite xâm nhập và phân tán vào bên trong. Thời gian trộn được duy trì trong 10 phút để đảm bảo sự đồng nhất tối đa. Sau khi trộn, hỗn hợp được lấy ra và tạo mẫu bằng máy ép gia nhiệt ở cùng nhiệt độ 260°C để tạo ra các tấm vật liệu polyme nanocompozit hoàn chỉnh, sẵn sàng cho các bước kiểm tra tính chất.

3.1. Quy trình tối ưu của phương pháp trộn hợp nóng chảy

Quy trình trộn hợp nóng chảy bắt đầu bằng việc sấy khô nguyên liệu polyamit 6,6 và nano boehmite để loại bỏ hoàn toàn hơi ẩm, tránh hiện tượng thủy phân polyme ở nhiệt độ cao. Các nguyên liệu sau đó được cân theo tỷ lệ khối lượng chính xác và đưa vào buồng trộn của máy Brabender đã được gia nhiệt trước đến 260°C. Lực cắt mạnh mẽ sinh ra bởi hai cánh trộn quay ngược chiều giúp phá vỡ các khối kết tụ của hạt nano, thúc đẩy chúng phân tán đều vào nền polyme nóng chảy. Việc kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ, tốc độ và thời gian trộn là yếu tố quyết định đến chất lượng phân tán của nano boehmite, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất vật liệu cuối cùng. Quy trình này cho phép sản xuất vật liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả.

3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sự phân tán của nano boehmite

Sự phân tán của nano boehmite là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả gia cường. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này. Thứ nhất là tương tác bề mặt giữa hạt nano và nền polyme; nano boehmite có bề mặt ưa nước trong khi polyamit 6,6 có tính tương đối kỵ nước, đòi hỏi lực cắt cơ học đủ mạnh để vượt qua sức căng bề mặt và phân tán chúng. Thứ hai là các thông số của quá trình trộn hợp nóng chảy: nhiệt độ quá thấp sẽ làm tăng độ nhớt của polyme, cản trở sự phân tán; nhiệt độ quá cao có thể gây phân hủy polyme. Tốc độ và thời gian trộn phải đủ để phá vỡ các agglomerate (khối kết tụ) nhưng không quá lâu để tránh làm đứt gãy mạch polyme. Cuối cùng, hàm lượng nano boehmite cũng ảnh hưởng lớn; ở hàm lượng cao, các hạt có xu hướng kết tụ lại với nhau, làm giảm hiệu quả gia cường.

IV. Cách nano boehmite cải thiện toàn diện tính chất cơ học vật liệu

Việc bổ sung nano boehmite vào nền polyamit 6,6 đã tạo ra những cải thiện đáng kể về tính chất cơ học, biến nó thành một vật liệu kỹ thuật hiệu suất cao. Các kết quả thực nghiệm cho thấy sự gia cường rõ rệt, đặc biệt là ở hàm lượng chất độn tối ưu. Độ bền kéo đứt của vật liệu tăng mạnh khi hàm lượng boehmite tăng và đạt giá trị cực đại khi bổ sung 6 phần khối lượng (pkl). Ở hàm lượng này, độ bền kéo của polyme nanocompozit cao hơn đáng kể so với mẫu polyamit 6,6 nguyên sinh. Sự gia tăng này là do các hạt nano boehmite phân tán tốt đã tạo ra một mạng lưới cấu trúc vững chắc, giúp truyền và phân tán ứng suất hiệu quả trong toàn bộ khối vật liệu. Tuy nhiên, một sự đánh đổi đã được ghi nhận ở độ bền va đập, vốn có xu hướng giảm khi hàm lượng boehmite tăng lên. Điều này là hiện tượng phổ biến ở các vật liệu compozit, khi độ cứng và độ bền tăng lên thì độ dẻo dai thường giảm xuống. Về khả năng chống mài mòn, vật liệu thể hiện hiệu suất tốt nhất ở hàm lượng boehmite từ 4-6 pkl, được thể hiện qua chỉ số mài mòn Taber thấp nhất. Kết quả này chứng tỏ nano boehmite giúp tăng cường độ cứng bề mặt, giảm thiểu sự mất mát vật liệu do ma sát, rất phù hợp cho các ứng dụng như bi văng xe ga.

4.1. Phân tích ảnh hưởng đến độ bền kéo và độ bền va đập

Kết quả kiểm tra cho thấy độ bền kéo đứt của vật liệu polyme nanocompozit PA6,6/Boehmite đạt giá trị cao nhất là 95 MPa ở hàm lượng 6 pkl nano boehmite, tăng khoảng 25% so với mẫu PA6,6 đối chứng. Cơ chế gia cường này đến từ sự tương tác tốt tại bề mặt phân cách pha và khả năng hãm sự lan truyền vết nứt của các hạt nano. Ngược lại, độ bền va đập Charpy lại giảm dần khi tăng hàm lượng chất độn. Sự hiện diện của các hạt vô cơ cứng trong nền polyme dẻo làm giảm khả năng biến dạng dẻo của vật liệu khi chịu tải trọng đột ngột, khiến nó trở nên giòn hơn. Do đó, việc xác định hàm lượng boehmite tối ưu là rất quan trọng để cân bằng giữa độ bền và độ dai của vật liệu.

4.2. Đánh giá khả năng chống mài mòn qua chỉ số Taber

Độ bền mài mòn là một chỉ tiêu cực kỳ quan trọng đối với các ứng dụng nhựa kỹ thuật. Theo tiêu chuẩn ASTM D4060, hệ số mài mòn Taber của vật liệu polyme nanocompozit giảm đáng kể và đạt giá trị thấp nhất (chống mài mòn tốt nhất) trong khoảng hàm lượng 4-6 pkl nano boehmite. Ở hàm lượng tối ưu, các hạt nano boehmite phân bố trên bề mặt giúp tăng độ cứng và giảm hệ số ma sát, bảo vệ nền polyme khỏi sự phá hủy do tiếp xúc trượt. Tuy nhiên, khi hàm lượng boehmite vượt quá mức tối ưu, các hạt có xu hướng kết tụ, tạo ra các điểm gồ ghề trên bề mặt và làm tăng tốc độ mài mòn. Kết quả này khẳng định tiềm năng của vật liệu trong việc chế tạo các chi tiết chịu mài mòn cao.

4.3. Phân tích cấu trúc hình thái vật liệu qua ảnh FESEM

Các ảnh chụp từ Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM) cung cấp bằng chứng trực quan về sự phân tán của nano boehmite trong nền polyamit 6,6. Ở hàm lượng 4 pkl và 6 pkl, bề mặt gãy của mẫu cho thấy các hạt nano được phân bố rất đồng đều, tạo ra một cấu trúc hình thái chặt chẽ và mịn màng. Sự phân tán tốt này tương quan trực tiếp với các kết quả cơ tính vượt trội. Ngược lại, ở hàm lượng 8 pkl, hình ảnh FESEM cho thấy rõ sự xuất hiện của các khối kết tụ (agglomerate) của hạt boehmite. Các khối này hoạt động như những khuyết tật trong cấu trúc vật liệu, là nơi tập trung ứng suất và khởi nguồn cho sự phá hủy, giải thích tại sao các tính chất cơ học bắt đầu suy giảm khi vượt qua hàm lượng tối ưu.

V. Polyme Nanocompozit và ứng dụng thực tiễn trong ngành kỹ thuật

Sự kết hợp thành công giữa polyamit 6,6 và nano boehmite đã tạo ra một vật liệu polyme nanocompozit với các đặc tính vượt trội, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong ngành kỹ thuật. Một trong những cải tiến quan trọng nhất là khả năng bền nhiệt. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) cho thấy nhiệt độ bắt đầu phân hủy của vật liệu được gia cường với 6 pkl boehmite đã tăng từ 339,63°C lên 341,38°C. Mặc dù sự gia tăng này có vẻ khiêm tốn, nó cho thấy các hạt nano boehmite hoạt động như một rào cản nhiệt hiệu quả, làm chậm quá trình phân hủy của polyme và cho phép vật liệu hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao hơn. Với các đặc tính cơ học được cải thiện như độ bền kéo và độ bền mài mòn cao, cùng với sự ổn định nhiệt tốt hơn, vật liệu này trở thành một ứng cử viên lý tưởng cho việc chế tạo các sản phẩm nhựa kỹ thuật yêu cầu độ chính xác và độ bền cao. Đặc biệt, nghiên cứu này định hướng một ứng dụng cụ thể và đầy tiềm năng: chế tạo bi văng xe ga. Đây là chi tiết hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, chịu mài mòn và nhiệt độ cao liên tục. Việc sử dụng polyme nanocompozit PA6,6/Boehmite có thể kéo dài tuổi thọ của bi văng, cải thiện hiệu suất truyền động và giảm chi phí bảo trì cho người dùng.

5.1. Cải thiện khả năng bền nhiệt của vật liệu qua phân tích TGA

Phân tích TGA (Thermogravimetric Analysis) là phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá độ ổn định nhiệt của vật liệu. Kết quả cho thấy mẫu polyme nanocompozit với 6 pkl nano boehmite không chỉ có nhiệt độ bắt đầu phân hủy cao hơn mà tổn hao khối lượng tại 700°C cũng thấp hơn (giảm từ 90,4% xuống còn 87,3%). Điều này chứng tỏ sự hiện diện của các hạt boehmite vô cơ đã tạo ra một lớp bảo vệ, hoạt động như một hàng rào cản trở sự thoát ra của các sản phẩm khí dễ bay hơi trong quá trình phân hủy nhiệt. Khả năng bền nhiệt được cải thiện giúp vật liệu duy trì được tính toàn vẹn cơ học trong một dải nhiệt độ làm việc rộng hơn.

5.2. Tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong chế tạo bi văng xe ga

Bi văng xe ga là một chi tiết quan trọng trong bộ truyền động vô cấp (CVT), chịu trách nhiệm điều chỉnh tỷ số truyền. Nó phải chịu đựng ma sát trượt liên tục, va đập và nhiệt độ cao sinh ra trong quá trình hoạt động. Vật liệu làm bi văng đòi hỏi phải có độ bền mài mòn xuất sắc, độ bền cơ học cao và ổn định nhiệt tốt. Vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit 6,6 và 6 pkl nano boehmite đáp ứng đầy đủ các yêu cầu này. Nó cứng hơn, bền hơn và chịu mài mòn tốt hơn vật liệu PA6,6 thông thường, hứa hẹn tạo ra các bộ bi văng có tuổi thọ cao hơn, giúp xe vận hành mượt mà và ổn định trong thời gian dài. Đây là một ví dụ điển hình về việc ứng dụng vật liệu tiên tiến để giải quyết các bài toán kỹ thuật thực tế.

VI. Tương lai và định hướng phát triển vật liệu Polyme Nanocompozit

Nghiên cứu về polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit 6,6 và nano boehmite đã khẳng định tiềm năng to lớn của công nghệ nano trong việc tạo ra các vật liệu kỹ thuật thế hệ mới. Các kết quả thu được không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mở ra định hướng ứng dụng thực tiễn giá trị. Tổng kết từ khóa luận cho thấy nano boehmite là một chất độn gia cường rất hiệu quả, với hàm lượng tối ưu là 6 pkl, giúp cải thiện đáng kể độ bền kéo, độ bền mài mòn và khả năng bền nhiệt của polyamit 6,6. Sự thành công trong việc chế tạo vật liệu này bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy cũng chứng tỏ tính khả thi trong việc triển khai sản xuất ở quy mô lớn. Tương lai của loại vật liệu này rất hứa hẹn. Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc biến tính bề mặt của hạt nano boehmite bằng các tác nhân liên kết (coupling agents) như silan. Việc này sẽ giúp tăng cường hơn nữa sự tương hợp và liên kết hóa học giữa pha vô cơ và hữu cơ, có thể dẫn đến những cải thiện đột phá hơn nữa về mặt cơ tính, đặc biệt là độ bền va đập. Ngoài ra, việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu này trong các lĩnh vực khác như linh kiện ô tô, thiết bị điện tử, hay các chi tiết máy công nghiệp cũng là một hướng đi đầy tiềm năng, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp vật liệu tiên tiến tại Việt Nam.

6.1. Tổng kết các kết quả nghiên cứu chính của khóa luận

Nghiên cứu đã chế tạo thành công vật liệu polyme nanocompozit PA6,6/Boehmite bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy và đánh giá toàn diện các tính chất của nó. Kết quả chính cho thấy: (1) Nano boehmite là chất gia cường hiệu quả, với hàm lượng tối ưu là 6 pkl. (2) Tại hàm lượng tối ưu, độ bền kéo và độ bền mài mòn của vật liệu được cải thiện rõ rệt. (3) Phân tích FESEM xác nhận sự phân tán đồng đều của hạt nano ở hàm lượng thấp và hiện tượng kết tụ ở hàm lượng cao. (4) Phân tích TGA chứng minh khả năng bền nhiệt của vật liệu được nâng cao. Những kết quả này cung cấp một cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng vật liệu trong sản xuất các sản phẩm nhựa kỹ thuật chất lượng cao.

6.2. Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo cho vật liệu

Để tiếp tục phát huy tiềm năng của vật liệu polyme nanocompozit này, các hướng nghiên cứu trong tương lai có thể bao gồm: (1) Nghiên cứu các phương pháp biến tính bề mặt nano boehmite để cải thiện độ bám dính với nền polyamit 6,6, nhằm tăng cường độ bền va đập. (2) Khảo sát ảnh hưởng của việc kết hợp nano boehmite với các loại chất độn khác (hybrid fillers) như sợi carbon nano hoặc nanoclay để tạo ra vật liệu compozit đa chức năng. (3) Chế tạo và thử nghiệm các sản phẩm thực tế như bi văng xe ga, bánh răng, bạc lót để đánh giá hiệu suất và độ bền trong điều kiện vận hành thực tế. (4) Tối ưu hóa quy trình công nghệ để giảm chi phí sản xuất và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Polyme nanocompozit có đặc tính rất độc đáo khi đƣợc bổ sung thêm một lƣợng nhỏ chất độn nano mà không thể thu đƣợc khi sử dụng chất độn micro thông thƣờng. Việc bổ sung chất độn nano sẽ nâng cao tính chất cơ học, điện, quang học và các tính chất khác của vật liệu polyme compozit mà không ảnh hƣởng nhiều tới đặc tính nhƣ độ dẻo dai, độ cứng,… của vật liệu. Các polyme đã đƣợc sử dụng để chế tạo vật liệu polyme nanocompozit nhƣ các loại cao su (cao su thiên nhiên (CSTN), cao su styren-butadien (SBR), cao su chloropren (CR),…), nhựa nhiệt dẻo (nylon 6, polypropylen (PP), polyetylen terephtalat (PET), polycarbonat,.), và các polyme blend. Boehmit (BM) với công thức hóa học lý tƣởng là -AlO(OH), với cấu tạo gồm hai lớp Al-O đƣợc nối với nhau bằng liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl.

Tƣơng tự nhƣ nanoclay, hầu hết các BM thƣơng mại hóa cũng có kết cấu tấm nano. Đây là chất độn vô cơ nano loại 2 chiều (2-D) đã thu hút đƣợc sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong chế tạo polyme nanocompozit với khả năng cải thiện độ bền cơ học, khả năng chống cháy 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 hoặc thay đổi đặc tính kết tinh của vật liệu polyme. 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b Bi văng là một chi tiết trong phần nồi trƣớc, bi văng đóng vai trò lăn ra f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b lăn vào để đẩy puli chạy ra vào khi động cơ chuyển động (điều tốc cho xe ga). 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca Hiện nay, có nhiều hãng sản xuất bi văng và nổi tiếng nhất là hãng Bando của e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 Đài Loan.

Về cấu tạo, bi văng gồm hai phần là phần lõi trong và phần vỏ 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 ngoài. Phần lõi trong thƣờng đƣợc làm từ kim loại nhƣ đồng, nhôm, sắt,. 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 Việc dùng kim loại nào làm lõi là tuỳ thuộc vào từng nhà sản xuất lựa chọn. df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 Phần vỏ ngoài làm từ hợp chất nhựa đặc biệt theo bí quyết riêng của từng nhà 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b 3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e sản xuất.

Tuổi thọ và hiệu năng của bi sẽ đƣợc quyết định dựa trên chất lƣợng 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d nguyên liệu chế tạo bi và độ chính xác của bi. 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 6e74e1a5 eb8e 6a6629 e94dc3 b8533 4599 8a334 c325 5d17 f25 1a9f0fc09d15d4 76fc381 14dd4 024 c2f27f32d2 1896e 863 d2798 93b4 5fb87d4d3 b709a d32bf1 f855 3822 14eb1 0a 4a2b893 e6f264e6 3adfe30c144aa d9ad6 d154a 23f6b2 be48 d55b74c3677 f31a2 6752 77 Vũ Thị Thanh Nga 1 K40A – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trên cơ sở phân tích, đánh giá các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc cho thấy rằng, polyme nền là polyamit 6,6 và phụ gia nano boehmit có thể đáp ứng làm nguyên liệu để sản xuất bi văng xe ga. Vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit và phụ gia nano boehmit sẽ tạo ra một loại vật liệu mới có tiềm năng ứng dụng trong thực tế. Chính vì vậy, vấn đề nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyamit/boehmit nanocompozit định hƣớng ứng dụng sản xuất bi văng xe ga rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

Vì lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở polyamit 6,6 và nano boehmite” để thực hiện khoá luận tốt nghiệp đại học của mình. * Mục tiêu của đề tài - Đánh giá khả năng gia cƣờng của nano boehmit cho vật liệu polyamit 6,6. - Định hƣớng ứng dụng của vật liệu trên trong chế tạo các sản phẩm nhựa kỹ thuật. * Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng nano boehmit tới tính chất cơ 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e học của vật liệu.

e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b - Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu polyamit 6,6/boehmit f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b nanocompozit. 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca - Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu polyamit 6,6/boehmit e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 nanocompozit. 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b 3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 6e74e1a5 eb8e 6a6629 e94dc3 b8533 4599 8a334 c325 5d17 f25 1a9f0fc09d15d4 76fc381 14dd4 024 c2f27f32d2 1896e 863 d2798 93b4 5fb87d4d3 b709a d32bf1 f855 3822 14eb1 0a 4a2b893 e6f264e6 3adfe30c144aa d9ad6 d154a 23f6b2 be48 d55b74c3677 f31a2 6752 77 Vũ Thị Thanh Nga 2 K40A – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về vật liệu compozit và nanocompozit 1.

Vật liệu compozit Vật liệu compozit là loại vật liệu đƣợc chế tạo từ hai hay nhiều thành phần khác nhau. Mỗi thành phần có tính chất đặc trƣng cơ, lý, hóa riêng biệt, khi tổ hợp chúng lại sẽ cho một vật liệu có tính chất hoàn toàn mới, khác ƣu việt hơn so với vật liệu ban đầu. Ngƣời ta có thể định nghĩa, vật liệu compozit là vật liệu gồm nhiều pha khác nhau kết hợp lại trong đó có một pha liên tục là pha nền và pha còn lại là pha gia cƣờng có thể ở dạng sợi, hạt,… Trong thực tế compozit phần lớn là loại hai pha gồm nền (là pha liên tục trong toàn khối) và cốt (là pha phân tán). Trong đó, nền giữ các vai trò chủ yếu là liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành một khối compozit thống nhất, tạo khả năng để tiến hành các phƣơng pháp gia công compozit thành các chi tiết theo thiết kế và che phủ, bảo vệ cốt tránh các hƣ hỏng do các tác động hoá học, cơ học và môi trƣờng.

Ngoài ra, nền phải nhẹ và có độ dẻo cao. Cốt đóng vai trò tạo độ bền và mô đun đàn hồi (độ cứng vững) cao cho compozit 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e đồng thời cốt phải nhẹ để tạo độ bền riêng cao cho compozit, cốt có khối e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b lƣợng riêng nhỏ hay lớn tùy thuộc theo mục đích sử dụng của compozit [8]. f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b Đối với compozit, liên kết tốt giữa nền và cốt tại vùng ranh giới pha là 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca yếu tố quan trọng nhất đảm bảo cho sự kết hợp các đặc tính tốt của hai pha e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 trên. Tính chất của compozit phụ thuộc vào bản chất của nền, khả năng liên 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 kết giữa nền và cốt và quá trình sản xuất compozit.

9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 1.