I. Tổng quan về vật liệu compozit và nhựa polyimit
Luận án tiến sĩ tập trung vào nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu compozit dựa trên sợi carbon và nhựa polyimit. Vật liệu compozit này được xem là vật liệu tiên tiến với khả năng chịu nhiệt cao và cơ tính vượt trội. Nhựa polyimit, đặc biệt là Bismaleimit (BMI), được chọn làm nền nhựa do tính chất nhiệt và cơ học ưu việt. Luận án cũng đề cập đến quy trình tổng hợp BMI-DDO từ anhydrit maleic và 4,4’-diamino diphenyl ete, cùng với các phương pháp biến tính để cải thiện tính chất vật liệu.
1.1. Tổng hợp và biến tính BMI DDO
Quy trình tổng hợp BMI-DDO được thực hiện qua hai giai đoạn: tạo polyamic axit và imit hóa. Phương pháp hóa học hai giai đoạn sử dụng xúc tác magiê axetat đã được áp dụng. BMI-DDO sau đó được biến tính bằng 4,4’-Diaminodiphenyl metan (DDM) và khoáng sét hữu cơ để cải thiện khả năng gia công và tính chất hóa lý. Các phương pháp phân tích như FTIR, XRD, NMR, và TGA được sử dụng để đánh giá tính chất của sản phẩm.
1.2. Ứng dụng của vật liệu compozit
Vật liệu compozit dựa trên sợi carbon và BMI-DDO được ứng dụng trong chế tạo các chi tiết máy chịu nhiệt cao, như bánh răng truyền động và ổ chèn cách nhiệt. Các thử nghiệm thực tế cho thấy vật liệu này có khả năng chịu nhiệt lên đến 480°C và hệ số ma sát thấp, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ bền cao.
II. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm
Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để đánh giá tính chất của vật liệu compozit. Các phương pháp bao gồm phổ hồng ngoại (FTIR), nhiễu xạ tia X (XRD), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), và phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Quy trình thực nghiệm được chia thành các bước: tổng hợp BMI-DDO, biến tính, chế tạo nanocompozit, và ép nóng tạo compozit.
2.1. Tổng hợp và biến tính BMI DDO
Quy trình tổng hợp BMI-DDO bắt đầu với việc tạo polyamic axit từ anhydrit maleic và 4,4’-diamino diphenyl ete trong dung môi axeton. Giai đoạn tiếp theo là imit hóa để tạo BMI-DDO. Sản phẩm được biến tính bằng DDM và khoáng sét hữu cơ để cải thiện tính chất gia công và cơ lý. Các phương pháp phân tích như FTIR và XRD được sử dụng để theo dõi quá trình phản ứng.
2.2. Chế tạo nanocompozit và compozit
Nanocompozit được chế tạo bằng cách phối trộn BMI-DDO với khoáng sét hữu cơ. Quy trình ép nóng được áp dụng để tạo compozit từ sợi carbon và BMI-DDO. Các thông số như lực ép, thời gian ủ nhiệt, và tỷ lệ nhựa/sợi được tối ưu hóa để đạt được tính chất cơ lý tốt nhất. Các sản phẩm thử nghiệm như bánh răng truyền động và ổ chèn cách nhiệt được chế tạo và đánh giá.
III. Kết quả và ứng dụng thực tế
Luận án đã đạt được nhiều kết quả quan trọng trong việc chế tạo và ứng dụng vật liệu compozit. BMI-DDO và nanocompozit có khả năng chịu nhiệt cao, cơ tính vượt trội, và hệ số ma sát thấp. Các sản phẩm thử nghiệm như bánh răng truyền động và ổ chèn cách nhiệt cho thấy hiệu quả cao trong điều kiện làm việc thực tế. Luận án cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để cải thiện tính chất và mở rộng ứng dụng của vật liệu compozit.
3.1. Tính chất của BMI DDO và nanocompozit
BMI-DDO và nanocompozit có khả năng chịu nhiệt lên đến 480°C, độ bền cơ học cao, và hệ số ma sát thấp. Các phương pháp phân tích như TGA và DSC cho thấy vật liệu có tính ổn định nhiệt tốt. Nanocompozit cũng có khả năng chống cháy và kháng thấm khí, phù hợp cho các ứng dụng trong ngành hàng không và ô tô.
3.2. Ứng dụng thực tế của vật liệu compozit
Các sản phẩm thử nghiệm như bánh răng truyền động và ổ chèn cách nhiệt được chế tạo từ vật liệu compozit dựa trên sợi carbon và BMI-DDO. Các thử nghiệm thực tế cho thấy vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao, độ bền cơ học tốt, và hệ số ma sát thấp. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ bền và chịu nhiệt cao.
