Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Phân tích sản phẩm cần thiết kế khuôn Chương 4: Quy trình công nghệ RTM Chương 5: Một số lỗi sản phẩm thường gặp Chương 6: Giải pháp công nghệ cho các sản phẩm dạng lớn Chương 7: Tổng kết và kiến nghị 3 do an CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu Composite 2.1 Khái niệm: - Vật liệu Composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau nhằm mục đích tạo ra một vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn hẳn vật liệu ban đầu. Vật liệu Composite được cấu tạo từ các thành phần cốt nhằm đảm bảo cho Composite có được các đặc tính cơ học cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phần của Composite liên kết, làm việc hài hoà với nhau.2 Lịch sử hình thành và phát triển - Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu Composite vào cuộc sống Ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự dãn nở trong quá trình nung đồ gốm. Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum, về sau này các thuyền đan bằng tre chát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường đan tre chát bùn với rơm, rạ là những sản phẩm Composite được áp dụng rộng rãi trong đời sống xã hội lúc bấy giờ. - Sự phát triển của vật liệu Composite đã được khẳng định và mang tính đột biến vào những năm 1930 khi mà stayer và Thomat đã nghiên cứu, ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh; Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste không no và giải pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu 4 do an chiến phục vụ cho đại chiến thế giới lần thức hai.
Năm 1950 bước đột phá quan trọng trong ngành vật liệu Composite đó là sự xuất hiện nhựa Epoxy và các sợi gia cường như Polyeste, nylon, … Từ năm 1970 đến nay, vật liệu Composite nền chất dẻo đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng,y tế, thể thao, quân sự.3 Ưu điểm - Tính ưu việt của vật liệu Composite là khả năng chế tạo từ vật liệu này thành các kết cấu sản phẩm theo những yêu cầu kỹ thuật khác nhau mà ta mong muốn, các thành phần cốt của Composite có độ cứng, độ bền cơ học cao, vật liệu nền luôn đảm bảo cho các thành phần liên kết hài hoà tạo nên các kết cấu có khả năng chịu nhiệt và chịu sự ăn mòn của vật liệu trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường. - Một trong các ứng dụng có hiệu quả nhất đó là Composite polyme, đây là vật liệu có nhiều tính ưu việt và có khả năng áp dụng rộng rãi, tính chất nổi bật là nhẹ, độ bền cao, chịu môi trường, dễ lắp đặt, có độ bền riêng và các đặc trưng đàn hồi cao, bền vững với môi trường ăn mòn hoá học, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp. - Khi chế tạo ở một nhiệt độ và áp suất nhất định dễ triển khai được các thủ pháp công nghệ, thuận lợi cho quá trình sản xuất.2 Phân loại Composite 2.1 Phân loại theo hình dạng - Vật liệu Pomposite độn dạng sợi: Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi đó là Composite độn dạng sợi, chất độn dạng sợi gia cường có tác dụng tăng cơ lý tính cho polymer nền. - Vật liệu Composite độn dạng hạt: Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, các tiểu phân hạt độn phân tán vào Polymer nền.
Hạt khác sợi ở chỗ nó không có kích thước ưu tiên.2 Phân loại theo bản chất, thành phần - Composite nền hữu cơ (nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt có dạng: sợi hữu cơ (polyamide, kevlar…), Sợi khoáng ( thủy tinh, carbon…), sợi kim loại (Bo, nhôm…) - Composite nền kim loại: nền kim loại (hợp kim Titan, hợp kim Al,…) cùng với độn dạng hạt: sợi kim loại (Bo), sợi khoáng ( Si, C)… - Composite nền khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo), hạt kim loại (chất gốm), hạt gốm (cacbua, Nitơ)… 2.3 Cấu tạo của vật liệu Composite 5 do an - Vật liệu Composite là vật liệu tổ hợp từ hai hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau. Vật liệu mới được tạo thành có tính chất ưu việt hơn nhiều so với từng loại vật liệu thành phần riêng rẽ. Về mặt cấu tạo, vật liệu Composite bao gồm một hay nhiều pha gián đoạn phân bố đều trên một pha nền liên tục. Nếu vật liệu có nhiều pha gián đoạn ta gọi là Composite hổn tạp.
Pha gián đoạn thường có tính chất trội hơn pha liên tục. Pha liên tục gọi là nền (matrix). Pha gián đoạn gọi là cốt (prefrom) hay vật liệu gia cường (reinforcement). 2: Sơ đồ minh họa cấu tao Composite - Là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sang độn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu.
Có thể tạo thành từ một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất được trộn lẫn một cách đồng nhất tạo thể liên tục. - Trong thực tế, người ta có thể sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm polymer nền: Nhựa nhiệt dẻo: PE, PS, ABS, PVC…độn được trộn với nhựa, gia công trên máy ép phun ở trạng thái nóng chảy. Nhựa nhiệt rắn: PU, PP, UF, Epoxy, Polyester không no, gia công dưới áp suất và nhiệt độ cao, riêng với Epoxy và polyester không no có thể tiến hành ở điều kiện thường, gia công bằng tay (hand lay- up method). Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo.
Polyester - Polyester là những ester không no, hoặc hỗn hợp của chúng với nhau hoặc với những phân tử thấp monomer. - Polyester không no là sản phẩm đa tụ của acid hữu cơ không no hoặc anhidrit của chúng với các ancol đa chức (Glicol). Những nhựa này là những chất rắn dễ hòa tan trong những dung môi khác nhau. - Vật liệu nền trên cơ sở nhựa Polyester có thể đóng rắn ở nhiệt độ phòng cũng như ở nhiệt độ cao.
- Nhựa polyester được sử dụng rộng rãi trong công nghệ Composite, Polyester loại này thường là loại không no, đây là nhựa nhiệt rắn, có khả năng đóng rắn ở dạng 1 6 do an - 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. - 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.5% so với độn.
- Polyester gồm có hai màu là màu xanh mà màu hồng. Hai loại này thì thành phần hoá học giống nhau chỉ khác về màu sắc. 3: Polyester hồng 7 do an Hình 2. 4: Polyester xanh Ưu nhược điểm của Polyester không no - Nhựa Polyester không no có ưu điểm: Có độ cứng cao.
Ổn định kích thước. 8 do an Khả năng thấm vào xợi nhựa cao. Dễ sử dụng. Chịu được môi trường hóa học.
Giá thành thấp. - Nhựa Polyester không no có nhược điểm: Dễ bị nứt, đặc biệt nứt do va đập. Độ co ngót cao (khoảng 8 – 10%) Khả năng chịu hơi nước, nước nóng kém. Dễ bắt lửa.
Chịu nhiệt trung bình (dưới 1200C).2 Xúc tác – Xúc tiến - 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. - Xúc tiến: Tác nhân kích thích cho sự tạo thành gốc tự do có thể là bức xạ ánh sáng, tia tử ngoại hay nhiệt độ. 5: Chất đóng rắn MEKP - Methyl Ethyl Ketone Peroxide (tên gọi khác: Mek peroxide; Methylethylketonehydroperoxide; 2-butanone peroxide; Ethyl methyl ketone peroxide; MEKP; Butanox) là một hợp chất hữa cơ công thức hoá 9 do an học C8H18O8.
Ở nhiệt độ phòng, MEKP tồn tại ở dạng lỏng, trong suốt, không màu, bay hơi, có mùi khá nặng. - MEKP là chất đóng rắn được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ Composite. MEKP được chế tạo bằng cách cho Methyl Ethyl Keton phản ứng với Hydro Peroxid, cô đặc loại nước ta cho MEKP. Trên thị trường, MEKP ở dạng dung dịch lỏng chứa 9% oxy hoạt tính.1 Vật liệu cốt (Sợi gia cường) 2.1 Giới thiệu - Sợi thủy tinh được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt) ở nhiệt độ cao khoảng 12600 C, có đường kính nhỏ vài chục micro mét.
Khi đó các sợi này sẽ mất những nhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn. - Thành phần của thủy tinh dệt ngoài các thành phần chính: cát thạch anh, đá vôi, axít Bor, đất sét, than…. được trộn theo một tỷ lệ hợp lý tuỳ thuộc mục đích sử dụng, có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê,. tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cơ học cao).
Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt. - Sợi thuỷ tinh có hai dạng chủ yếu là dạng lưới và dạng tấm. Dạng lưới sợi thuỷ tính đan xen vào nhau theo 1 trật tự nhất định tạo thành các ô vuông đều nhau. 10 do an Hình 2.
6: Sợi thủy tinh dạng lưới Sợi thuỷ tinh dạng tấm các sợi đan xen vào nhau không có một trật tự nhất định. Các sợi đan vào nhau tạo thành một tấm sợi thuỷ tinh. 7: Sợi thủy tinh dạng tấm 2.2 Đặc tính của sợi thủy tinh - Là chất vô cơ dẻo hơn sợi thực vật hoặc động vật, không thể thắt nút, không đàn hồi hay dãn rộng ra. 11 do an - Kém mềm dẻo hơn sợi dệt có nguồn gốc thực vật hoặc động vật (sợi chỉ thuỷ tinh không thể thắt nút được dễ dàng), không kéo giãn rộng ra, bền vững (bền vững hơn bất kỳ sợi dệt nào), không cháy, không mục nát, không thấm nước và bền với hầu hết các axit.
- Là một vật dẫn điện, dẫn nhiệt và dẫn âm kém. - Chịu được nhiệt đọ cao 2.