nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp pbt pa6

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (15.06 MB, 117 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MUỘI THAN ĐẾN CƠ TÍNH VÀ TỔ CHỨC CỦA HỖN HỢP PBT/PA6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

GVHD: PGS. TS PHẠM THỊ HỒNG NGA SVTH: HỨA PHAN HIẾU

NGÔ QUỐC BẢO

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 3/2024

S K L 0 1 2 6 5 8

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2019-2023

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 03/2024

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MUỘI THAN ĐẾN CƠ TÍNH VÀ TỔ CHỨC CỦA HỖN HỢP PBT/PA6

GVHD :

HỨA PHAN HIẾU

PGS. TS PHẠM THỊ HỒNG NGA

: NGÔ QUỐC BẢO MSSV: 19143211

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ I/ năm học 2024

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Hồng Nga

Sinh viên thực hiện: Hứa Phan Hiếu MSSV: 19143365 Điện thoại: 0962926624 Ngô Quốc Bảo MSSV: 19143211 Điện thoại: 0395622317

1. Đề tài tốt nghiệp:

- Mã số đề tài: CTM-68

- Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp

PBT/PA6.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các bài báo khoa khoa học nghiên cứu về polymer

- Các bài báo nghiên cứu và sử dụng 2 loại vật liệu chính đó là Polybutylene terephthalate và Polyamide 6 và một số chất độn khác.

3. Nội dung chính của đồ án:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính của hỗn hợp PBT/PA6.

- Thêm các thành phần carbon black vào hỗn hợp PBT/PA6 với các tỉ lệ khác nhau. - Nghiên cứu độ bền kéo, độ bền uốn, độ dai va đập, tổ chức tế vi.

- Quy hoạch thực nghiệm tìm ra tỉ lệ tối ưu.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ………..

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Ngô Quốc Bảo MSSV: 19143211 Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp PBT/PA6. Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy Họ và tên GV hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Thị Hồng Nga Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên ...

...

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

3. Đánh giá:

4. Kết luận:

 Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học

xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Ngô Quốc Bảo MSSV: 19143211 Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp PBT/PA6. Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ...

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ...

...

2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ...

...

3. Kết quả đạt được: ...

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

6. Đánh giá:

7. Kết luận:

 Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học

xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

LỜI CAM KẾT

- Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp PBT/PA6.

- GVHD: PGS. TS Phạm Thị Hồng Nga - Họ tên sinh viên: Hứa Phan Hiếu

- Địa chỉ sinh viên: 56/1/1 đường số 2 phường Trường Thọ thành phố Thủ Đức - Số điện thoại liên lạc: 0962926624

- Email: - Họ tên sinh viên: Ngô Quốc Bảo

- Địa chỉ sinh viên: 15A đường 6, P Hiệp Phú, tp Thủ Đức, tp Hồ Chí Minh - Số điện thoại liên lạc: 0395622317

- Email: - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):

- Lời cam kết: “Tôi xin cam kết đồ án tốt nghiệp này là do chính tơi nghiên cứu và thực

hiện. Tôi không sao chép từ một bài viết của bất kỳ tác giả nào đã được công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm”.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 03 năm 2024 Ký tên

Hứa Phan Hiếu Ngô Quốc Bảo

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình bước đi trên con đường đại học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Nhóm nghiên cứu vô cũng biết ơn khi đã nhận được sự giảng dạy, hướng dẫn và giúp đỡ từ các Thầy cô trong trường cũng như các tổ chức, cá nhân…

Đầu tiên xin chân thành gửi lời cám ơn đến PGS. TS Phạm Thị Hồng Nga là người cô tận tâm chỉ dạy, hướng dẫn và đồng hành với nhóm nghiên cứu trong suốt quá trình để nhóm nghiên cứu có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp này.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ThS Phạm Quân Anh đã hỗ trợ máy ép nhựa và hướng dẫn vận hành máy, đảm bảo an tồn cho nhóm nghiên cứu khi sử dụng máy ép nhựa.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến là người đã hỗ trợ quá trình chụp tổ chức tế vi của các mẫu nghiên cứu.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến TS. Nguyễn Chí Thanh là người đã hỗ trợ cho nhóm nghiên cứu trong quá trình đo độ bền kéo của các mẫu nghiên cứu.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến TS. Trần Minh Thế Uyên là người đã hỗ trợ cho nhóm nghiên cứu mua vật liệu nhựa.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ths. Trần Ngọc Thiện là người đã hỗ trợ cho nhóm nghiên cứu khn ép mẫu nghiên cứu.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ths. Nguyễn Thanh Tân là người đã hỗ trợ cho nhóm nghiên cứu dụng cụ cân vật liệu

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Trung tâm Hỗ trợ Và Phát triển Doanh nghiệp Thành phố đã hỗ trợ trong việc kiểm tra độ bền uốn, độ bền va đập các mẫu nghiên cứu.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM truyền đạt lại những kiến thức để nhóm nghiên cứu có được những nền tảng giúp nhóm nghiên cứu hồn thành đồ án này.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn tri ân dành cho Ban giám hiệu nhà trườngcác Phịng, Khoa, đặc biệt là Khoa Cơ khí Chế tạo máy và quý Thầy Cô trong Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất để nhóm nghiên cứu có thể học tập, nghiên cứu.

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và tạo điều kiện, động viên nhóm nghiên cứu trong suốt q trình học tập và hồn thành khoá luận tốt nghiệp

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Trong quá trình thực hiện đồ án này với nhiều mảng kiến thức còn hạn chế, nhóm nghiên cứu sẽ có những thiếu sót khơng thể tránh khỏi. Rất mong q Thầy cơ chỉ dạy, đóng góp ý kiến để nhóm nghiên cứu có thể hồn thiện hơn, nâng cao sự hiểu biết, kiến thức của mình, tránh được các sai phạm sau khi ra trường làm việc.

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Hứa Phan Hiếu Ngơ Quốc Bảo

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

TĨM TẮT

Rác thải nhựa hằng năm từ các hoạt động đời sống mà con người thả ra là một trong những nguyên nhân góp phần làm cho mơi trường trái đất nóng lên và bị đe dọa nghiêm trọng.Ý tưởng của việc nghiên cứu này bắt nguồn từ khi biết lông bản chải đánh răng thường được làm bằng 2 loại nhựa chủ yếu là từ polybutylene terephthalate(PBT) và polyamide 6 (PA6), trong quá trình sản xuất một lượng lớn phế thải nhựa được tạo ra từ q trình cắt tạo

hình cho phần lơng.

PBT là một loại nhựa nhiệt dẻo. PBT cũng rất phổ biến do các đặc tính vượt trội như hiệu suất cơ học rất tốt, khả năng cách điện tốt và chống nước rất tốt. Từ những yêu điểm trên nhóm nghiên cứu thấy được sự thực tiễn cao và lợi ích của loại vật liệu nhựa này đem lại, nhưng ngoài những ưu điểm PBT vẫn tồn tại những nhược điểm chẳng hạn như nhiệt độ biến dạng nhiệt thấp, dễ cong vênh do co ngót khn, khả năng hấp thụ dung môi thấp và độ bền va đập thấp. Do đó việc áp dụng PBT bị hạn chế bởi các điều kiện làm việc có tác động mạnh hoặc một số điều kiện khắc nhiệt như môi trường nhiệt độ cao.

PA6 là một loại polymer bán tinh thể được sử dụng rộng rãi do các lợi ích kỹ thuật của nó, như nhiệt độ biến dạng nhiệt cao, kháng hóa chất tốt, độ bền và độ cứng cao, khả năng chống mài mòn và mài mòn. Các tính chất cơ học vượt trội của PA6 trái ngược với PBT.

Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp trộn hai loại nhựa PBT và PA6 để cải thiện những nhược điểm của chúng mà vẫn giữ được tính chất tốt của từng loại nhựa. Tuy nhiên giữa 2 loại nhựa PBT và PA6 này có khả năng tương thích với nhau khơng tốt dẫn đến độ bền của hỗn hợp này thấp.Vì vậy nhóm đã bổ sung thêm chất thứ ba là carbon black (muội than-CB) để cải thiện tính chất cơ học của PBT VÀ PA6. Hỗn hợp PBT/PA6/CB được trộn với tỷ lệ 75/25/0, 75/25/4, 75/25/8, 75/25/12.

Các chỉ tiêu cơ tính được khảo sát bao gồm: độ bền uốn (ASTM D790), độ bền kéo (ASTM D638), độ dai va đập có rãnh V (ASTM D256) và khơng có rãnh V. Thêm vào đó cịn có kết quả hình chụp tổ chức tế vi.

Sau khi kiểm tra và phân tích số liệu các mẫu nhựa nhóm nghiên cứu đưa ra kết luận như sau:

1. Q trình phân tích nhiệt DSC cho thấy ảnh hưởng tính chất của polymer

khi ta thay đổi nhiệt độ. Tác động của carbon black đến hỗn hợp nhựa PBT/PA6 khá rõ rệt. So với hỗn hợp có chứa 4, 8, 12 % CB thì hỗn hợp PBT/PA6 có Nhiệt độ kết tinh (peak) cao hơn cụ thể là hỗn hợp PBT/PA6 có đỉnh nhiệt ở 224.5 oC và 3 hỗn hợp có chứa 4, 8, 12 % CB có đỉnh nhiệt giảm dần lần lượt là 223.9, 222.6, 220.5 oC.

2. Độ bền kéo của hỗn hợp PBT/PA6/CB đã cho thấy sự thay đổi khi bổ sung thêm CB vào hỗn hợp PBT/PA6. Cụ thể, khi thêm 4 % CB vào hỗn hợp PBT/PA6 thì độ bền kéo giảm từ 34.91 xuống cịn 34.77 MPa; tuy nhiên khi tỷ lệ CB tăng lên 8 % CB thì độ bền kéo tăng lên 35.26 MPa. Khi tăng tỷ lệ CB lên 12 % thì hỗn

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

hợp nhựa đã giảm độ bền kéo xuống 31.18 MPa. Qua đó cho thấy CB đã có tác động tốt đến cơ tính cụ thể ở đây là khi thêm 8 % CB thì hỗn hợp nhựa đã được cải thiện độ bền kéo.

3. Độ bền uốn của hỗn hợp PBT/PA6/CB đã có cải thiện khi thêm 4 % CB vào hỗn hợp PBT/PA6 cụ thể từ 0 lên 4 % CB đã tăng từ 53.11 lên 56.94 MPa, sau đó độ bền uốn giảm dần khi tăng tỷ lệ CB lên 8 và 12 %.

4. Độ dai va đập của mẫu có rãnh V hỗn hợp PBT/PA6/CB giảm dần khi tăng hàm lượng CB trong hỗn hợp PBT/PA6. Cụ thể, độ dai va đập giảm dần từ 3.55 kJ/m2

5. Tương tự độ bền va đập của mẫu thử có rãnh V thì mẫu khơng có rãnh V cũng giảm độ bền va đập từ 12.85 kJ/m2 ở tỷ lệ 0% CB xuống 4.78 kJ/m2 ở tỷ lệ 12 % CB.

6. Tổ chức tế vi được quan sát qua hình ảnh SEM chụp tại bề mặt gãy của các tỉ lệ, có thể thấy sự phân bố khơng đồng đều về kích thước của các hạt PA6 trong hỗn hợp PBT/PA6 ảnh hưởng đến độ dai va đập của hỗn hợp. Qua hình ảnh chụp cho thấy CB đã tạo ra những khoảng rỗng làm cho liên kết giữa PBT và PA6 bị giảm đi khiến hỗn hợp nhựa trở nên giòn hơn, dễ dãy hơn. Điều này trùng khớp với kết quả đo độ bền va đập

Kết luận: Dựa vào các kết quả thu được, có thể kết luận được khi sử dụng CB làm chất độn cho hỗn hợp PBT/PA6 đã mang lại cải thiện cơ tính độ bền kéo và độ bền uốn. Nghiên cứu đã chỉ ra chi tiết những ưu và nhược điểm để có thể áp dụng tùy mục đích sử dụng của hỗn hợp PBT/PA6. Đây là nghiên cứu với mục đích tái chế vật liệu và cải thiện cơ tính của vật liệu

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

ABSTRACT

Annual plastic waste from human activities is one of the causes that contributes to global warming and is seriously threatened. The idea of this research originated when We know that toothbrush bristles are usually made of two main types of plastic: PBT and PA6. During the production process, a large amount of plastic waste is created from the process of cutting and shaping the bristles.

PBT is a thermoplastic that belongs to the polyester ter-ephthalate family. PBT is also very popular due to its outstanding properties such as very good mechanical performance, good electrical insulation and very good water resistance. From the above points, the research team sees the high practicality and benefits of this plastic material, but in addition to the advantages of PBT, there are still disadvantages such as low heat distortion temperature, easy to bend. Warping due to mold shrinkage, low solvent absorption and low impact strength. Therefore, the application of PBT is limited by working conditions with strong impacts or some harsh conditions such as high temperature environments.

PA6 is a widely used semi-crystalline polymer due to its technical benefits, such as high heat distortion temperature, good chemical resistance, high strength and hardness, resistance to wear and abrasion. The superior mechanical properties of PA6 are in contrast to PBT.

The research team used the method of mixing two types of plastic, PBT and PA6, to improve their disadvantages while still maintaining the good properties of each type of plastic. However, the compatibility between these two types of plastic, PBT and PA6, is not good, leading to low durability of this mixture. Therefore, the team added a third substance, carbon black, to improve the mechanical properties of the mixture. PBT and PA6. The PBT/PA6/CB mixture is mixed with the ratio 75/25/0, 75/25/4, 75/25/8, 75/25/12.

Mechanical properties investigated include: bending strength (ASTM D790), tensile strength (ASTM D638), impact toughness with V groove (ASTM D256) and without V groove. In addition, there are also results. results of microscopic organization imaging.

After examining and analyzing data on plastic samples, the research team came to the following conclusions:

1. DSC thermal analysis shows the influence of polymer properties

when we change the temperature. The impact of carbon black on the PBT/PA6 plastic mixture is quite obvious. Compared to the mixture containing 4, 8, 12% CB, the PBT/PA6 mixture has a higher crystallization temperature (peak), specifically the PBT/PA6 mixture has a peak temperature at 224.5 oC and the 3 mixtures containing 4, 8, 12 % CB has gradually decreasing temperature peaks at 223.90, 222.60, 220.50 oC respectively.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

2. The tensile strength of the PBT/PA6/CB mixture showed a change when adding CB to the PBT/PA6 mixture. Specifically, when adding 4 % CB to the PBT/PA6 mixture, the tensile strength decreased from 34.91 to 34.77 MPa. However, when the CB ratio increased to 8 % CB, the tensile strength increased to 35.26 MPa. When the CB ratio was increased to 12 %, the plastic mixture decreased its tensile strength to 31.18 MPa. This shows that CB has a good impact on the specific mechanical properties. Here, when adding 8% CB, the plastic mixture has improved tensile strength.

3. The flexural strength of the PBT/PA6/CB mixture has improved when adding 4 % CB to the PBT/PA6 mixture, specifically from 0 % CB to 4 % CB increased from 53.11 to 56.94 MPa, then the Flexural strength gradually decreases when increasing the CB ratio to 8 and 12 %.

4. The impact toughness of the V- notched sample of the PBT/PA6/CB mixture gradually decreases with increasing CB content in the PBT/PA6 mixture. Specifically, the impact toughness gradually decreases from 3.55 kJ/m2 in the 0 % CB sample to 2.72 kJ/m2 in the 4 % CB sample.

5. Similar to the impact strength of the test specimen with V-unnotched, the specimen without V groove also reduces impact strength from 12.85 kJ/m2 at 0 % CB ratio to 4.78 kJ/m2at 12 % CB ratio.

6. Microstructure observed through SEM images taken at the fracture surface of the scales, it can be seen that the uneven distribution of size of PA6 particles in the PBT/PA6 mixture affects the toughness. The impact of the mixture. Through the images, it shows that CB has created voids, causing the bond between PBT and PA6 to be reduced, making the plastic mixture more brittle and easier to sequence. This coincides with the results of impact durability measurements.

Conclusion: Based on the results obtained, it can be concluded that using CB as a filler for the PBT/PA6 mixture has improved the mechanical properties of tensile strength and flexural strength. The study has shown in detail the advantages and disadvantages that can be applied depending on the intended use of the PBT/PA6 mixture. This is research with the aim of recycling materials and improving the mechanical properties of materials.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ... i

LỜI CAM KẾT ... vii

LỜI CẢM ƠN ... viii

TÓM TẮT ... x

MỤC LỤC ... xiv

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ... xvii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ... xix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ... xx

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ... 1

1.1. Lý do chọn đề tài ... 1

1.2. Tính cấp thiết của đề tài ... 2

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ... 3

1.4. Mục tiêu của đề tài ... 3

1.5. Nhiệm vụ của nghiên cứu ... 3

1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ... 3

1.7. Phương pháp nghiên cứu ... 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ... 5

2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ... 5

2.2 Tổng quan về nhựa PBT ... 6

2.3 Tổng quan về nhựa PA6 ... 8

2.4 Tổng quan về carbon black (CB) ... 9

2.5. Tổng quan về hỗn hợp PBT/PA6/CB ... 10

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 11

3.1. Vật liệu polymer blend ... 11

3.1.1. Khái niệm về polyme blend ... 11

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

3.1.2. Các dạng polyme blend ... 11

3.1.3. Các phương pháp xác định sự tương hợp của các polyme ... 11

3.1.4. Các phương pháp chế tạo hỗn hợp polymer blend ... 13

3.1.5. Ưu điểm và ứng dụng của polymer blend ... 14

3.2. Công nghệ ép phun và máy ép phun ... 15

3.3. Các phương pháp đánh giá cơ tính ... 18

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM ... 21

4.1. Các tỷ lệ của hỗn hợp nhựa được sử dụng trong thí nghiệm ... 21

4.2. Chuẩn bị mẫu: ... 21

4.3 Quá trình ép mẫu:... 22

4.4. Xác định độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 ... 24

4.5. Xác định độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790... 26

4.6. Xác định độ dai va đập theo tiêu chuẩn ASTM D256 ... 27

4.7 Quá Trình phân tích nhiệt DSC ... 29

4.8. Quan sát tổ chức tế vi ... 30

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 32

5.1 Kết quả sau quá trình ép phun mẫu của các hỗn hợp PBT/PA6/CB ... 32

5.2. Kết quả phân tích nhiệt DSC ... 33

5.3. Kết quả kiểm tra độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 ... 33

5.4. Kết quả kiểm tra độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790 ... 41

5.5. Kết quả kiểm tra độ dai va đập ... 49

5.6. Kết quả phân tích tổ chức tế vi ... 52

CHƯƠNG 6: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ... 55

6.1. Phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền kéo ... 55

6.2. Phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền uốn ... 56

6.3. Phương trình hồi quy bậc hai cho độ dai va đập có rãnh V ... 58

6.4. Phương trình hồi quy bậc hai cho độ dai va đập khơng có rãnh V ... 60

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN... 62

7.1. Tổng kết ... 62

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

DANH MỤC SƠ ĐỜ, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Lơng của bàn chải đánh răng được làm từ PBT/PA6 ... 1

Hình 1.2: Ngàm nhựa trong bóng đèn xe máy ... 2

Hình 2.1: Cấu trúc phân tử của PBT ... 7

Hình 2.2: Hình dạng thực tế của nhựa PBT ... 7

Hình 2.3: Cấu trúc phân tử của PA6 ... 8

Hình 2.4: Hình dạng thực tế của nhựa PA6 ... 8

Hình 2.5: Hình dạng thực tế của carbon black ... 9

Hình 3.1: Máy ép phun nhựa TOSHIBA-SG100 ... 15

Hình 3.2: Chi tiết cấu tạo các hệ thống của máy ép phun ... 16

Hình 3.3: Chi tiết cấu tạo hệ thống phun ... 16

Hình 3.4: Bộ hồi ... 17

Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động của máy đo độ bền kéo ... 19

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy đo độ dai va đập ... 20

Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động của máy đo độ bền uốn ... 20

Hình 4.1: Hình ảnh thực tế hạt nhựa (a) PBT, (b) PA6, (c) CB ... 21

Hình 4.2: Bao nhựa PBT (trái), PA6 (giữa), CB (phải) ... 22

Hình 4.3: (a) Máy ép, (b) Phễu sấy nhựa ... 23

Hình 4.4: Khn sử dụng cho ép phun ... 23

Hình 4.5: Thơng số ép phun ... 24

Hình 4.6: Kích thước mẫu thử đo độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 ... 25

Hình 4.7: Mẫu chuẩn bị thử kéo ... 25

Hình 4.8: Máy thử độ bền kéo Shimadzu ... 25

Hình 4.9: Kích thước mẫu thử đo độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790 ... 26

Hình 4.10: Máy thử sức bền vạn năng Shimadzu Autograph AG-X Plus ... 26

Hình 4.11: Mẫu chuẩn được đặt lên bàn máy ... 27

Hình 4.12: Mẫu thử kiểm tra độ bền va đập có rãnh V theo tiêu chuẩn ASTM D256 ... 27

Hình 4.13: Mẫu thử kiểm tra độ bền va đập khơng có rãnh V theo tiêu chuẩn ASTM D256 ... 28

Hình 4.14: Máy kiểm tra độ dai va đập Tinius Olsen IT504 ... 28

Hình 4.15: Mẫu được đặt lên bàn máy ... 29

Hình 4.16: Máy kiểm tra nhiệt lượng quét vi sai DSC 214 Polyma ... 29

Hình 4.17: Kính hiển vi điện tử HITACHI TM4000Plus ... 30

Hình 5.1: Mẫu sau khi ép phun của PBT/PA6/CB ... 32

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 5.2: Mẫu thử độ bền hỗn hợp nhựa PBT/PA6/CB ... 32

Hình 5.3: Biểu đồ nhiệt DSC của hỗn hợp PBT/PA6/CB ... 33

Hình 5.4: Mẫu kéo sau q trình đo cơ tính của mẫu PBT/PA6/CB ... 34

Hình 5.5: Biểu đồ ứng suất kéo của mẫu 75PBT_0CB ... 35

Hình 5.6: Biểu đồ ứng suất kéo của mẫu 75PBT_4CB ... 36

Hình 5.7: Biểu đồ ứng suất kéo của mẫu 75PBT_8CB ... 37

Hình 5.8: Biểu đồ ứng suất kéo của mẫu 75PBT_12CB ... 38

Hình 5.9: Biểu đồ ứng suất kéo mẫu PBT/PA6/CB……….…..38

Hình 5.10: Biểu đồ trung bình của độ bền kéo PBT/PA6/CB... 39

Hình 5.11:Biểu đồ biến dạng trung bình độ bền kéo của mẫu PBT/PA6/CB ... 40

Hình 5.12: Mẫu uốn sau q trình đo cơ tính ... 41

Hình 5.13: Biểu đồ ứng suất của độ bền uốn mẫu 75PBT_0CB ... 42

Hình 5.14: Biểu đồ ứng suất của độ bền uốn mẫu 75PBT_4CB ... 43

Hình 5.15:Biểu đồ ứng suất của độ bền uốn mẫu 75PBT_8CB ... 44

Hình 5.16:Biểu đồ ứng suất của độ bền uốn mẫu 75PBT_12CB ... 45

Hình 5.17: Biểu đồ ứng suất uốn của mẫu PBT/PA6/CB………..45

Hình 5.18: Biểu đồ trung bình ứng suất uốn của mẫu PBT/PA6/CB ... 46

Hình 5.19: Biểu đồ biến dạng trung bình độ bền uốn của mẫu PBT/PA6/CB ... 47

Hình 5.20: Biểu đồ elastic trung bình độ bền uốn của mẫu ... 48

Hình 5.21: Kết quả sau khi đo độ dai va đập mẫu có rãnh V ... 49

Hình 5.22: Kết quả sau khi đo độ dai va đập của mẫu khơng có rãnh V ... 49

Hình 5.23: Độ dai va đập trung bình của mẫu có rãnh V ... 50

Hình 5.24: Độ dai va đập trung bình của mẫu khơng có rãnh V ... 51

Hình 5.25: Tổ chức tế vi của các mẫu (độ phóng đại 100X) ... 52

Hình 5.26: Tổ chức tế vi của các mẫu (độ phóng đại 300X) ... 53

Hình 5.27: Tổ chức tế vi của các mẫu (độ phóng đại 1000X) ... 53

Hình 6.1: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền kéo hỗn hợp PBT/PA6/CB lập bằng phần mềm Excel ... 56

Hình 6.2: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ bền uốn hỗn hợp PBT/PA6/CB lập bằng phần mềm Excel ... 57

Hình 6.3: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ dai va đập có rãnh V hỗn hợp PBT/PA6/CB lập bằng phần mềm Excel ... 59

Hình 6.4: Đồ thị phương trình hồi quy bậc hai cho độ dai va đập khơng có rãnh V hỗn hợp PBT/PA6/CB lập bằng phần mềm Excel ... 61

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1: Tỷ lệ hỗn hợp nhựa PBT/PA6/CB(wt.%) ... 21

Bảng 4.2: Khối lượng tỷ lệ mẫu PBT/PA6/CB ... 23

Bảng 5.1: Kết quả kiểm tra độ bền kéo của 75PBT_0CB ... 34

Bảng 5.2: Kết quả kiểm tra độ bền kéo của 75PBT_4CB ... 35

Bảng 5.3: Kết quả kiểm tra độ bền kéo của 75PBT_8CB ... 36

Bảng 5.4: Kết quả kiểm tra độ bền kéo của 75PBT_12CB ... 37

Bảng 5.5: Kết quả độ bền kéo của hỗn hợp PBT/PA6/CB ... 39

Bảng 5.6: Thông số biến dạng kéo của hỗn hợp PBT/PA6/CB ... 40

Bảng 5.7: Kết quả kiểm tra độ bền uốn của mẫu 75PBT_0CB ... 41

Bảng 5.8: Kết quả kiểm tra độ bền uốn của mẫu 75PBT_4CB ... 42

Bảng 5.9: Kết quả kiểm tra độ bền uốn của mẫu 75PBT_8CB ... 43

Bảng 5.10: Kết quả kiểm tra độ bền uốn của mẫu 75PBT_12CB ... 44

Bảng 5.11: Kết quả độ bền uốn của hỗn hợp PBT/PA6/CB ... 46

Bảng 5.12: Thơng số biến dạng uốn trung bình của mẫu PBT/PA6/CB ... 47

Bảng 5.13: Thông số elastic trung bình của mẫu PBT/PA6/CB ... 48

Bảng 5.14: Kết quả kiểm tra độ dai va đập trung bình mẫu có rãnh V ... 50

Bảng 5.15: Kết quả kiểm tra độ dai va đập trung bình mẫu khơng có rãnh V ... 51

Bảng 6.1: Giá trị độ bền kéo trung bình theo hàm lượng CB ... 55

Bảng 6.2: Tổng hợp số liệu thực nghiệm của nhóm mẫu PBT/PA6/CB ... 55

Bảng 6.3: Giá trị độ bền uốn trung bình theo hàm lượng CB ... 56

Bảng 6.4: Các giá trị cần thiết để tính tốn hồi quy ... 57

Bảng 6.5: Giá trị độ dai va đập có rãnh V trung bình theo hàm lượng CB ... 58

Bảng 6.6: Các giá trị cần thiết để tính tốn hồi quy ... 59

Bảng 6.7: Giá trị độ dai va đập khơng có rãnh V trung bình theo hàm lượng CB ... 60

Bảng 6.8: Các giá trị cần thiết để tính tốn hồi quy ... 60

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

EVA-g-MAH Ethylene Vinyl Acetate Copolymer-Graft-Maleic Anhydrit EVA Ethylene Vinyl Acetate Copolymer.

DMTA Dynamic Mechanical Thermal Analysis TEM Transmission Electron Microscopy

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Lý do chọn đề tài

Sự phát triển công nghiệp của bất cứ nước nào trên thế giới cũng đều mang lại rất nhiều lợi ích kinh kinh tế cho quốc gia đó. Tuy nhiên, đi kèm với lợi lích to lớn đó con người phải đối mặt với hệ quả nặng nề do ô nhiễm môi trường gây ra. Một trong những vấn đề đi kèm song song với sự phát triển cơng nghiệp đó là ơ nhiễm do rác thải nhựa, đặc biệt là trong thời kỳ hiện nay khi nhu cầu sử dụng nhựa ngày càng tăng. Rác thải nhựa gây ơ nhiễm ở nhiều khía cạnh. Đầu tiên là trong quá trình sản xuất nhựa từ dầu mỏ, các nguyên liệu hóa học gây tiêu tốn năng lượng và thải ra lượng khí nhà kính góp phần gây nên sự biến đổi khí hậu. Tiếp theo là trong quá trình sản xuất sẽ tạo ra một lượng lớn chất thải độc hại gây làm ô nhiễm đất và nguồn nước. Vì vậy, hiện nay, mọi người đã dần có ý thức với mơi trường hơn với nhiều phương pháp chẳng hạn như bằng cách tái sử dụng nhựa để giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung mới hay giảm sử dụng nhựa hoặc đổi sang các vật liệu khá có tính thân thiện với mơi trường hơn. Nhưng tầm quan trọng của nhựa là quá lớn khó thể tìm ra một vật liệu khác có thể mang lại nhiều lợi ích như nhựa.Vì vậy tái chế nhựa là một trong những phương pháp có thể coi là tối ưu.

Để góp phần giảm thiểu sự ơ nhiễm mơi trường nhóm nghiên cứu quyết định chọn tái chế phế thải nhựa khi biết phần lông bàn chải đánh răng được làm từ polybutylene terephthalate (PBT) và polyamide 6 (PA6). Trong quá trình sản xuất việc cắt tạo hình phần lơng bàn chải sẽ tạo ra một lượng lớn phế thải nhựa, phần phế thải đó được chất đống và bỏ đi gây tốn thêm chi phí xử lý cho doanh nghiệp sản xuất.

Hình 1.1: Lơng của bàn chải đánh răng được làm từ PBT/PA6

PBT rất phổ biến do các đặc tính như khả năng cách điện tốt và chống nước rất tốt. PA6 là một loại polymer bán tinh thể được sử dụng rộng rãi do các lợi ích kỹ thuật của nó, như

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

nhiệt độ biến dạng nhiệt cao, kháng hóa chất tốt, độ bền và độ cứng cao, khả năng chống mài mịn. Tuy nhiên đã có nhiều nghiên cứu đã chỉ ra 2 loại nhựa PBT VÀ PA6 này có sự khơng tương tích giữa chúng dẫn đến hỗn hợp nhựa này có độ bền kém. Để đáp ứng yêu cầu về tính cơ học và tạo ra một loại nhựa mới hiệu quả từ phế thải nhựa PBT và PA6, nhóm nghiên cứu đã thêm chất độn carbon black(CB) vào hỗn hợp nhựa. Điều này nhằm mục đích cải thiện chất lượng và đồng thời tạo ra một sản phẩm có đủ các tính chất cần thiết để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và ứng dụng mong muốn. Đó là lý do nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp PBT/PA6”. Để thuận tiện trong quá trình nghiên cứu đề tài này nhóm nghiên cứu đã thay thế nhựa PBT và PA6 từ lông bàn chải đánh răng bằng nhựa PBT và PA6 nguyên sinh.

Việc bổ sung thêm carbon black vào hỗn hợp PBT/PA6 không chỉ là một chất độn với mục đích gia tăng độ bền mà CB kết hợp với hỗn hợp PBT/PA6 tạo nên một loại nhựa có thể tản nhiệt tốt hơn nhựa thơng thường nhờ vào đặc tính của CB. Nhóm nghiên cứu muốn hướng đến loại nhựa này có thể ứng dụng để sản xuất phần ngàm của bóng đèn xe máy giúp phần nhựa này có thể tản nhiệt nhanh hơn chống tập chung nhiệt một vùng có thể gây nên cháy.

Hình 1.2: Ngàm nhựa trong bóng đèn xe máy 1.2. Tính cấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu trên trái đất đa phần là kết quả của tác động do con người gây ra, do đó để bảo vệ môi trường sống của chúng ta, chúng ta cần thực hiện các biện pháp giảm ô nhiễm môi trường một cách tích cực. Tái chế vật liệu nhựa là một trong những biện pháp hiệu quả. Đề tài nghiên của nhóm nghiên cứu góp phần làm cho trái đất xanh hơn và giúp cho chúng ta có một mơi trường sống tốt hơn.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Đối với ngành sản xuất nhựa cũng như các doanh nghiệp sản xuất bàn chải đánh răng thì đã tìm được hướng giải quyết lượng phế thải nhựa trong quá trình sản xuất giúp doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí xử lý hơn.

Trong lĩnh vực khoa học, có thêm phương pháp khác nhau để nâng cao chất lượng của hỗn hợp nhựa PBT/PA6 mang lại nhiều cơ hội và tiềm năng phát triển.

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của carbon black đến cơ tính và tổ chức của hỗn hợp polybutylene terephthalate/polyamide 6” có những ý nghĩa sau:

khoa học trong lĩnh vực vật liệu polymer. Nghiên cứu này làmrõ ràng và chi tiết về việc thay đổi tỷ lệ CB trong hỗn hợp PBT/PA6 làm tác động đến tính chất cơ lý và mở ra những cơ hội mới trong việc tối ưu hóa thiết kế vật liệu. Ngồi ra nghiên cứu này là nguồn tài liệu tham khảo cho những nhà nghiên cứu trong và ngoài nước mở ra những triển vọng mới trong việc nghiên cứu về vật liệu polymer tiếp theo.

Ý nghĩa thực tiễn: Giúp doanh nghiệp có thể xử lý phế thải nhựa trong q trình sản xuất từ đó giảm chi phí xử lý phế thải, điều này đồng nghĩa với việc giảm áp lực đối với môi trường và giúp thúc đẩy các chiến lược phát triển bền vững.Tối ưu hóa q trình sản xuất, kết quả của nghiên cứu có thể áp dụng trong quy trình sản xuất các sản phẩm từ phế thải nhựa PBT/PA6. Bằng cách hiểu rõ về ảnh hưởng của muội than, các doanh nghiệp có thể tối ưu hóa quy trình sản xuất để đạt được hiệu suất cao.

1.4. Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu ảnh hưởng của muội than đến cơ tính của hỗn hợp PBT/PA6. 1.5. Nhiệm vụ của nghiên cứu

- Trộn PA6 vào PBT theo tỷ lệ đã đề ra và ép phun mẫu.

- Trộn CB vào hỗn hợp PBT/PA6 theo những tỷ lệ đã đề ra và ép phun mẫu.

- Đo độ bền kéo, độ bền uốn, độ dai va đập, phân tích nhiệt DSC và chụp tổ chức tế vi của hỗn hợp PBT/PA6/CB.

- Quy hoạch thực nghiệm tìm ra phương trình thực nghiệm để thể hiện sự ảnh hưởng của CB đối với hỗn hợp PBT/PA6 với các tiêu chí về cơ tính.

1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu độ bền kéo, độ bền uốn, độ dai va đập, phân tích nhiệt DSC, Chụp tổ chức tế vi của hỗn hợp PBT/PA6/CB.

Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các mẫu nhựa sau quá trình ép phun, khảo sát cơ tính trên

máy đo các mẫu với từ tỷ lệ 0, 4, 8, 12 % CB đối với hỗn hợp PBT/PA6 với tỷ lệ 75/25.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

1.7. Phương pháp nghiên cứu

Những phương pháp sử dụng trong nghiên cứu: - Phương pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết. - Phương pháp phân loại, hệ thống hóa lý thuyết. - Phương pháp quan sát khoa học.

- Phương pháp thực nghiệm khoa học.

- Chế tạo mẫu PBT/PA6/CB bằng phương pháp ép phun.

- Kiểm tra độ bền kéo, độ bền uốn, độ dai va đập theo tiêu chuẩn ASTM. - Quan sát tổ chức tế vi bằng kính hiển vi điện tử.

- Phân tích nhiệt DSC bằng máy kiểm tra nhiệt lượng quét vi sai DSC.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Khi xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người càng ngày càng tăng cao và vấn đề cần được giải quyết là cần phải tạo ra những sản phẩm để đáp ứng nhu cầu đó. Ngành nhựa khơng nằm ngoại lệ cần phải có những chất liệu mới những sản phẩm đổi mới qua từng ngày. Vì vậy hiện nay những đề tài tạo ra hỗn hợp nhựa mới có chất lượng tốt hơn hay tái chế nhựa giúp tiết kiệm nguồn tài nguyên bảo vệ môi trường và giảm thiểu được chi phí sản xuất đều được quan tâm rất nhiều từ cộng đồng nghiên cứu. Như mọi người đã biết rác thải nhựa hằng năm từ các hoạt động đời sống mà con người thả ra là một trong những nguyên nhân góp phần làm cho mơi trường trái đất nóng lên và bị đe dọa nghiêm trọng [1]. Đây cũng là vấn đề làm cho các nhà nghiên cứu khoa học phải đau đầu để nghiên cứu xử lý lượng rác thải nhựa đó để ngăn chặn việc thải trực tiếp ra môi trường và bảo vệ môi trường sống của con người. Hiện nay trên thế giới các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu thực hiện điều đó, Jiho Choi và các cộng sự của mình đã nghiên cứu tái chế chất thải nhựa [2] thành những sản phẩm nhựa có chứa bao gồm sợi carbon mang lại giá trị cao. Hai loại nhựa được nghiên cứu ở đề tài này là PBT và PA6 lấy từ nguồn vật liệu phế thải. Nhựa PBT là loại nhựa kỹ thuật có tính chất cơ lý và hóa học ổn định. PA6 là một loại polymer bán tinh thể được sử dụng rộng rãi nhờ các ưu điểm kỹ thuật như nhiệt độ thấp, biến dạng nhiệt và kháng hóa chất cao, độ bền và độ cứng cao, khả năng chống mài mòn. Tuy nhiên, hỗn hợp PBT/PA6 mới chỉ được chú ý gần đây và hiếm khi được sử dụng vì khả năng tương thích của hai loại nhựa này khơng tốt. Khi kết hợp 2 loại nhựa này khả năng chống va đập sẽ thấp hơn so với PBT và PA6 nguyên sinh. Nhiều nhà nghiên cứu đã cho thấy khả năng tương thích của hỗn hợp nhựa PBT/PA6 khi kết hợp với chất độn. Trong bài nghiên cứu của Chang-Sik Ha và các cộng sự [3] để khắc

(MAH) được kết hợp với chất đồng trùng hợp ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) trong hỗn hợp nhị phân PBT/PA6 đã làm giảm độ bền kéo và độ uốn nhưng đã được tăng độ bền va đập. Ge Jiabao cùng các cộng sự [4] nghiên cứu thành cơng hỗn hợp PBT/PET/PA có khả năng tăng chống cháy và thân thiện với mơi trường có đặc tính chống cháy và chỉ số chống cháy đạt UL94-V0. Tương tự bài báo [5] trình bày kết quả nghiên cứu về độ dẫn điện bề mặt của hỗn hợp PA6/PBT chứa muội than. Nghiên cứu kết luận rằng việc kết hợp 6% thể tích CB làm tăng độ bền kéo của tất cả các hỗn hợp, mặc dù chúng vẫn giòn. Tuy nhiên, bài báo chỉ ra rằng vẫn còn những vấn đề chưa được giải quyết liên quan đến tỷ lệ CB trong hỗn hợp và có thể tỷ lệ CB này có thể chưa tối ưu để đạt được tính chất cơ học cao nhất. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mục tiêu chính của nghiên cứu là nghiên cứu tính dẫn điện của vật liệu hơn là nghiên cứu chi tiết về các tính chất cơ học. Tại bài báo [8] kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các hạt PBMMA làm chất điều chỉnh độ bền và chất tương thích được sử dụng để làm cứng

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

hỗn hợp PA6/PBT. Độ bền va đập rõ rệt của hỗn hợp PA6/PBT đã tăng lên đáng kể và khả năng hấp thụ nước giảm đi khi bổ sung các hạt Poly(n-butyl acrylate)/poly(methyl methacrylate-co-methacrylic acid( PBMMA), đây là một nghiên cứu cũng sử dụng chất độn thứ 3 để cải thiện cơ tính điều này giúp cho nhóm nghiên cứu có thêm cơ sở để tiến hành nghiên cứu với chất độn là CB mới mong muốn cho ra cơ tính hỗn hợp nhựa tốt. Nghiên cứu này giúp nhóm nghiên cứu có thêm cơ sở để tiến hành nghiên cứu với chất độn CB mới, hy vọng tạo ra các tính chất cơ lý tốt cho hỗn hợp nhựa.Ở bài nghiên cứu [6] cho thấy rằng mức độ trương nở của hỗn hợp PBT/PA6 khi ép đùn sẽ thay đổi theo tỷ lệ độ nhớt và thành phần đầy cũng là một phương pháp bán thực nghiệm để ước tính thời gian hồi phục cuối cùng với dữ liệu thực nghiệm thu được mối tương quan rõ ràng giữa độ phồng của vật liệu ép phun. Để thấy sự tương tác giữa PBT/PA6 bài báo [7] đã tiến hành các thử nghiệm độ bền kéo trục dưới điều kiện nhiệt độ kiểm soát, đồng thời đo lường tỷ lệ Poisson và biến dạng thể tích chỉ ra thấy tỷ số Poisson khi biến dạng dẻo đều nhỏ hơn 0.5, Qua các kết quả thử nghiệm giữa phân tích phần tử hữu hạn và phân tích phần tử hữu hạn giả định độ dẻo khơng đẳng tích nhận thấy tính chất dẻo của PBT và PA6 là khơng đẳng tích.Tại nghiên cứu [8] thực hiện nghiên cứu về tính chất cơ học và dịng chảy của PBT thơng qua phương pháp ép phun, nghiên cứu đã tiếp tục chứng minh khả năng cải thiện cơ lý tính của PBT trong hỗn hợp PBT/PA6/GF và chi tiết ở đây là độ bền kéo tuy nhiên ở tại bài nghiên cứu mục đích chính của họ là khả năng chống cháy của hỗn hợp nhựa bằng sợi thủy tinh nên chưa đủ sự rõ ràng và chuyên sâu vào tính chất cơ lý tính của hỗn hợp.Trong khi đó bài nghiên cứu [9] cũng cho thấy rằng chất tương thích làm từ PA11 gốc sinh học tái tạo đã làm cải thiện sự tương thích và tăng độ giãn dài khi đứt của hỗn hợp PBT/PA6 ngồi ra PA11C cịn làm cho hỗn hợp nhựa này cứng hơn tuy nhiên PA11 sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo giá thành đắt đỏ khiến cho nghiên cứu liên quan trở nên không thực tế. Bài báo [10] đã nghiên cứu thành công nhằm cải thiện tính chất cơ học của hỗn hợp PBT/PA6 khi kết hợp với epoxy. Họ phát hiện ra rằng epoxy có thể là chất tương thích hiệu quả để giảm và loại bỏ kích thước của pha phân tán đồng thời tăng cường đáng kể các tính chất cơ học.Tất cả điều này cho thấy rằng nên tiến hành một nghiên cứu về hỗn hợp PBT/PA6 bằng cách thêm CB và sử dụng phương pháp ép phun trực tiếp để tạo ra một loại nhựa mới có tính dẫn nhiệt nhờ vào đặc tính của CB và tăng cơ tính.

2.2 Tổng quan về nhựa PBT

Nhựa PBT có tên đầy đủ là polybutylene terephthalate plastic [11], một vật liệu nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật bán tinh thể. PBT plastic được sản xuất bằng cách trùng ngưng axit terephthalic hoặc dimethyl terephthalate với 1,4-butanediol sử dụng chất xúc tác đặc biệt. PBT có cơng thức hóa học là (C12H.12O.4)N.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 2.1 Cấu trúc phân tử của PBT

Hình 2.2 Hình dạng thực tế của nhựa PBT

Hiện nay PBT được sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ so với giá trị nó mang lại nổi bật với khả chống dung môi, chống mỏi và đặc biệt là chống điện cực kì ưu việt. Nó trở thành ngun liệu lí tưởng trong lĩnh vực sản xuất vỏ ngồi cho các linh kiện điện tử. Khả năng chịu nhiệt và tia cực tím của nó càng trở nên xuất sắc vì vậy nó được sử dụng nhiều trong ngành cơng nghiệp xe hơi.

Những ưu điểm đặc trưng của nhựa PBT [11]: - PBT có khả năng chống bám bẩn tốt.

- Ngăn chặn bức xạ UV và sự lão hóa do nhiệt. - Khả năng chống biến dạng theo thời gian.

- Đáp ứng yêu cầu của nhiều cơ quan và tổ chức cho các ứng dụng trong thực phẩm, y tế và nước uống, cũng như các thông số kỹ thuật hiệu suất chuyên biệt.

Những nhược điểm của nhựa PBT [11]: - Độ co rút cao.

- Khả năng chống thủy phân kém (nhạy cảm với nước nóng). - PBT khơng được gia cố chịu va đập có khía kém.

- Nhiệt độ biến dạng thấp so với các vật liệu cạnh tranh khác.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

- Với khả năng chống tia UV nên PBT được dùng trong các bộ phận của xe hơi.

2.3 Tổng quan về nhựa PA6

PA6 (hay còn gọi là polyamide PA6) là một loại nhựa polymer kỹ thuật được phát triển bởi Paul Schlack và là một dạng polyamide bán tinh thể. Nó là một trong những laoị nhựa được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu. PA6 được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp mở vòng của caprolactam.

Hình 2.3 Cấu trúc phân tử của PA6

Hình 2.4 Hình dạng thực tế của nhựa PA6

Những ưu điểm đặc trưng của nhựa PA6: - PA6 có tính có giãn dài.

- PA6 chịu mài mịn tốt.

- Loại nhựa này nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- PA6 không chứa chất độc hại nguy hiểm, độ trơn bóng cao, dễ pha màu… Những nhược điểm của nhựa PA6:

- PA6 có khả năng chịu trong môi trường axit kém, bị thủy phân trong môi trường axit - Loại nhựa này bị nở do nhiệt và hút nước.

Ứng dụng của nhựa PA6 [12]:

- Trong ngành ô tô PA6 được sử dụng rộng rãi nó thường sử dụng để sản xuất thùng nhiên liệu, ốp nhựa do bản chất nhẹ và bền của nó.

- Trong ngành điện tử do PA6 chịu đuộc nhiệt độ cà tính cách điện nên nó được sử dụng để làm công tắc, ổ cắm và bộ ngắt mạch, đầu nối…

- Trong ngành bao bì và hàng tiêu dùng do đặc tính dẻo dai nên nó được sản xuất như hộp đựng, bao bì thực phẩm, chai lọ…

- Trong ngành y tế do PA6 có khả năng kháng hóa chất cũng như quy trình khử khuẩn nên nó được sử dụng làm chỉ khâu phẫu thuật, vài y tế…

2.4 Tổng quan về carbon black (CB)

Carbon black hay muội than là một loại vật liệu được tạo ra bởi quá trình đốt cháy hoàn toàn các sản phẩm dầu nặng như nhựa của quá trình FCC (cracking xúc tác chất lỏng), nhựa cracking êtilen, và một số lượng nhỏ từ dầu thực vật.

Hình 2.5: Hình dạng thực tế của carbon black

CB có một số ứng dụng như sau:

- Muội than được sử dụng như một chất màu và chất gia cường trong cao su và các sản phẩm nhựa. Hơn 70% lượng CB trên thế giới được sử dụng làm chất gia cường trong lốp xe và các sản phẩm cao su.CB giúp dẫn nhiệt ra khỏi rãnh và vành đai của lốp xe, giảm thiệt hại nhiệt và tăng tuổi thọ của lốp.

- Ngồi ra CB cịn được dùng tạo màu trong sản xuất sơn, mực và nhựa

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- CB còn được ứng đụng trong sản xuất dây đai, ống mềm…

2.5. Tổng quan về hỗn hợp PBT/PA6/CB

Hai loại nhựa PBT và PA6 được nhiều nhà nghiên cứu chỉ ra rằng khi kết hợp hai loại nhựa này với nhau khả năng tương thích kém dẫn đến cơ tính của hỗn hợp nhựa này kém hơn nhựa ngun gốc. Vì vậy nhóm nghiên cứu tạo ra loại nhựa gồm có PBT/PA6/CB với mong muốn có cơ tính tốt hơn và loại nhựa này có khả năng dẫn tản nhiệt nhờ vào tính chất của CB. Trong q trình sản xuất lơng bàn chải đánh răng phế thải nhựa bao gồm PBT và PA6 nhưng do yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và giá thành PBT rẻ hơn nên phần lớn nhựa PBT chiếm tỷ lệ nhiều hơn. Vì vậy nhóm nghiên cứu chọn tỷ lệ 75/25 của hỗn hợp PBT/PA6 làm tỷ lệ tái chế, sau đó kết hợp 4 tỷ lệ CB khác nhau gồm 0, 4, 8, 12 % CB sẽ thấy rõ được sự ảnh hưởng của CB đến hỗn hợp PBT/PA6.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Vật liệu polymer blend

3.1.1. Khái niệm về polyme blend

Polyme blend là một loại vật liệu trộn hợp hay vật liệu tổ hợp[13]. Ngoài trộn hợp các polyme có bản chất, cấu tạo, cấu trúc đại phân tử khác nhau, hỗn hợp của 2 polyme được tổng hợp từ cùng một monome, song có cấu trúc đại phân tử khác nhau như polyetylen mạch thẳng và mạch nhánh, polypropylen cấu trúc đồng đều lập thể và không đồng đều lập thể cũng được xem là polyme blend… Một hỗn hợp polyme tạo thành khi trùng hợp một monome trong một polyme khác cũng là một polyme blend. Trong hố học polyme, có thể kết hợp hai polyme có cấu tạo hố học khác nhau thành một copolyme nhờ phản ứng giữa các nhóm chức cuối mạch. Những copolyme khối như vậy có thể bị phân pha, song chúng lại được xem là hệ một thành phần. Tương tự, nếu chỉ có một phần các polyme tạo khối và chủ yếu phân bố ở lớp bề mặt phân cách giữa hai polyme, khi đó hệ tạo thành là một polyme blend. Vật liệu lớp tạo thành từ các loại polyme khác nhau (mỗi lớp là một loại polyme thành phần) cũng được gọi là polyme blend.

3.1.2. Các dạng polyme blend

Có 3 dạng polyme blend [14 -19]:

- Polyme blend hoà trộn (miscible polymer blend): entanpy trộn lẫn ΔHtr < 0 do các tương tác đặc biệt giữa 2 polyme và sự đồng nhất được quan sát thấy ở mức độ nano hoặc ở mức độ phân tử. Loại polyme blend này chỉ có một nhiệt độ thuỷ tinh hoá (Tg) duy nhất ở giữa Tg của 2 polyme thành phần (Tg - glass transition temperature, nhiệt độ ở đó polyme chuyển từ cứng và giịn sang mềm và dễ uốn và ngược lại). Trường hợp này 2 polyme được xem là tương hợp về mặt nhiệt động (tương hợp hoàn toàn).

- Polyme blend hoà trộn một phần và tương hợp một phần: một phần của polyme này tan trong polyme kia, ranh giới phân chia pha không rõ ràng. Cả 2 pha polyme (một pha giầu polyme 1, pha kia giầu polyme 2) là đồng thể và có 2 giá trị Tg. Có sự chuyển dịch Tg của polyme này về phía Tg của polyme kia.

- Polyme blend khơng hồ trộn và khơng tương hợp: hình thái pha của 2 polyme rất thơ, đường kính pha phân tán lớn, khơng đều, ranh giới phân chia pha rõ ràng, bám dính bề mặt 2 pha khơng tốt, có 2 Tg riêng biệt ứng với Tg của 2 polyme ban đầu.

3.1.3. Các phương pháp xác định sự tương hợp của các polyme

Để xác định sự tương hợp của các polyme ta sử dụng các phương pháp dựa vào giản đồ pha, độ nhớt dung dịch polyme blend, mô men xoắn của polyme blend ở trạng thái nóng chảy,

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

tính chất cơ học, phổ hồng ngoại, ảnh hiển vi điện tử và kết hợp các phương pháp đánh giá khả năng tương hợp của các polyme [13].

- Phương pháp giản đồ pha:

Xây dựng giản đồ pha của polymer theo tỷ lệ của các polymer thành phần là một cách hiệu quả để thấy được khả năng tương hợp của polymer. Qua đó có thể thấy được các polymer có tương hợp tốt, tương hợp một phần hoặc không tương hợp. Để xây dựng giản đồ pha, người ta thường dựa vào phép đo độ đục/độ mờ. Nhờ xác định điểm đục hay điểm mờ của hỗn hợp polyme (điểm ranh giới giữa hoà tan và khơng hồ tan/tách pha của các polyme) có thể vẽ được đường cong điểm mờ theo thành phần hỗn hợp polyme. Điểm mờ chính là nhiệt độ ở đó cường độ tán xạ ánh sáng thay đổi đột ngột. Muốn xác định điểm mờ, trước hết cần phải tạo màng polyme blend bằng cách hoà tan các polyme trong cùng một dung môi hoặc trộn hợp cơ học, trộn hợp nóng chảy các polyme với các thành phần khác nhau. Các màng này được gia nhiệt hoặc làm nguội qua điểm mờ. Điểm mờ của màng polyme blend có thể được xác định trực tiếp trên kính hiển vi bằng mắt thường hoặc nhờ detector quang điện. Gần đây, phương pháp tán xạ ánh sáng được sử dụng rất phổ biến để xác định điểm mờ của màng polyme blend. Sự mờ/đục chính là kết quả của tán xạ ánh sáng do sự không đồng nhất/tách pha của polyme blend

- Phương pháp dựa trên nhiệt độ thủy tinh hóa:

Nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg) của polymer chính là nhiệt độ mà ở đó polymer chuyển từ trạng thái cứng, giòn sang mềm, dễ uốn và ngược lại. Nó phản ánh sự linh động, mềm dẻo của các phân tử polymer. Để xác định Tg của polymer, thường dựa vào các phương pháp xác định thể tích riêng, modun đàn hồi, nhiệt lượng vi sai quét (DSC), phân tích cơ nhiệt động (DMTA)…

Xác định Tg của một polymer là cơ sở để đánh giá mức độ trộn hợp của 2 hay nhiều polymer khác nhau. Nếu trong 1 hỗn hợp các polymer tách biệt thì có nghĩa là 2 polymer đó

khoảng Tg của 2 polymer thành phần và Tg của 2 polymer đó khơng chênh lệch q nhiều thì 2 polymer đó tương hợp hồn tồn.

- Phương pháp dựa vào độ nhớt của dung dịch polymer blend

Để đánh giá sự tương hợp của các polymer trong một dung mơi nào đó, đo độ nhớt của dung dịch polymer là một trong những phương pháp quan trọng, từ đó có thể dự đốn được khả năng tương hợp của các polymer. Tương tác đẩy giữa các polymer hịa tan trong một dung mơi chung có thể gây ra sự co rút các bó, các cuộn của các đại phân tử polymer và do đó làm giảm độ nhớt của dung dịch polymer so với độ nhớt của dung dịch polymer được tính tốn trên cơ sở cộng tuyến tính theo độ nhớt và tỷ lệ polymer thành phần. Trong trường hợp này, hai polymer khơng có khả năng tương hợp. Ngược lại, khi các đại phân tử của hai

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

polymer có tương tác hóa học và vật lý, kích thước phân tử cũng như độ nhớt của dung dịch polymer tăng lên so với tính tốn lý thuyết. Trong trường hợp này, hai polymer có khả năng tương hợp một phần

- Phương pháp dựa vào mô - men xoắn của polyme blend ở trạng thái nóng chảy

Mơmen xoắn ở trạng thái nóng chảy của một polymer hay hỗn hợp các polymer có quan hệ chặt chẽ với độ nhớt tương đối của polymer thành phần. Khảo sát sự biến đổi mơmen xoắn của polymer ở trạng thái nóng chảy là một trong những phương pháp đáng tin cậy để đánh giá sự tương tác của các polymer thành phần. Đây là cơ sở để dự đốn sự tương hợp hay khơng tương hợp của các polymer.

- Phương pháp dựa vào phổ hồng ngoại

Phương pháp phổ hồng ngoại dùng để nghiên cứu tương tác giữa các nhóm chức của các polymer thành phần hay giữa chất tương hợp với các polymer thành phần. Nếu peak hấp thu đặc trung cho các nhóm chức của polymer thành phần giữ nguyên trong phổ hồng ngoại của polymer thì các polymer này khơng tương hợp. Ngược lại, nếu trong polymer xuất hiện các peak hấp thu đặc trưng mới hay có sự chuyển dịch peak đặc trưng của các nhóm chức so với peak đặc trưng của nó trong polymer thành phần thì có thể dự đoán các polymer tương hợp một phần.

- Phương pháp dựa vào ảnh hiển vi điện tử:

Phương pháp ảnh hiển vi điện tử rất thích hợp để nghiên cứu hình thái cấu trúc của polyme blend. Nó là công cụ quan trọng để xác định mức độ tương hợp của các polyme trong polyme blend. Dựa vào ảnh hiển vi điện tử của polyme blend, có thể quan sát thấy sự đồng nhất và không đồng nhất, sự đồng thể và dị thể, sự liên tục và không liên tục của các pha polyme trong polyme blend. Để xác định hình hình thái cấu trúc của polyme blend thường dùng thiết bị ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)…

3.1.4. Các phương pháp chế tạo hỗn hợp polymer blend

Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam, polyme blend chủ yếu được chế tạo bằng các phương pháp sau:

- Chế tạo polyme blend từ dung dịch polyme: Để chế tạo polyme blend hoà trộn, tương hợp hoàn toàn hoặc một phần, một đòi hỏi rất quan trọng là các polyme phải cùng tan tốt trong một dung mơi hoặc tan tốt trong các dung mơi có khả năng trộn lẫn tốt với nhau. Đầu tiên, tiến hành hồ tan từng polyme thành phần trong dung mơi chung để thu được các dung dịch polyme đồng nhất. Sau đó, trộn các dung dịch polyme theo tỷ lệ đã tính tốn sẵn. Để các polyme trong dung dịch phân tán tốt vào nhau, cần phải khuấy chúng ở tốc độ khuấy cao trong một thời gian khá dài. Trong nhiều trường hợp, người ta thường hoà tan và trộn lẫn các polyme có gia nhiệt, khi đó chúng sẽ trộn lẫn với nhau tốt hơn. Phương pháp này khá thích hợp để chế tạo polyme blend dùng làm sơn, lớp phủ, keo dán… Tuy nhiên, cần lưu ý là loại dung

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

môi, giới hạn nồng độ của từng polyme trong polyme blend, nhiệt độ trộn… là các yếu tố ảnh hưởng mạnh tới khả năng trộn hợp và tính chất của polyme blend.

- Chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy: Phương pháp chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy trên các thiết bị gia công nhựa nhiệt dẻo và chế biến cao su như máy trộn, máy đùn trục vít xoắn, máy ép, máy đúc phun, máy cán... là phương pháp kết hợp đồng thời các yếu tố cơ - nhiệt, cơ - hoá và tác động cưỡng bức lên các polyme thành phần, các chất phụ gia, trộn lẫn chúng với nhau (blend hoá các polyme). Các chất phụ gia trong polyme blend có thể là chất tương hợp, chất hoạt động bề mặt, chất liên kết (coupling agent), hợp chất thấp phân tử có khả năng phản ứng, chất hóa dẻo, chất khâu mạch... Trong cơng nghệ chế tạo polyme blend, trộn, đùn và đúc phun các polyme ở trạng thái nóng chảy là các cơng nghệ phổ biến nhất. Về cơ bản, sự phát triển hình thái cấu trúc của polyme blend chế tạo trong máy trộn nội là hàm của thời gian và trong máy đùn trục vít xoắn là hàm của chiều dài trục vít xoắn.

- Chế tạo polyme blend từ hỗn hợp các latex: So với phương pháp chế tạo polyme blend từ dung dịch, phương pháp trộn hợp các latex có nhiều ưu điểm hơn vì đa số các sản phẩm polyme trùng hợp trong nhũ tương tồn tại dưới dạng các hạt/keo polyme nhũ tương (latex) với môi trường chất mang là nước. Q trình trộn hợp các latex polyme có thể tiến hành dễ dàng, polyme blend thu được có các hạt polyme phân bố đồng đều vào nhau. Đối với phương pháp này, cần chú ý là các latex tồn tại ổn định trong môi trường nước nhờ các chất hoạt động bề mặt/chất nhũ hoá, chất ổn định, chất điều chỉnh pH và các chất đệm. Nồng độ của các hợp chất trên, nhiệt độ khuấy trộn, tốc độ khuấy trộn… là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khả năng tương hợp, mức độ phân tán của các latex polyme vào nhau và tính chất của polyme blend [15, 16, 20]. Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là khó có thể tách hết chất nhũ hoá, các phụ gia khác cũng như nước khỏi polyme blend, do đó các tính chất cơ-lý, hố, nhiệt, điện của polyme blend bị giảm đi.

3.1.5. Ưu điểm và ứng dụng của polymer blend

Một số ưu điểm của vật liệu polymer blend:

+ Nhờ vào những ưu nhược điểm của một số loại nhựa mà ta có thể kết hợp chúng lại với nhau tạo ra một loại nhựa mới có tính chất tốt hơn đáp ứng tùy vào nhu cầu để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật làm việc.

+ Vật liệu polyme blend có ưu điểm là có thể giảm giá thành vật liệu, cải thiện cơ tính từ đó sản phẩm được tạo ra sẽ có giá thành rẻ dễ cạnh tranh với thị trường hơn.

- Một số ứng dung của một số vật liệu polymer blend:

+ POM/Elastome có tính bền và bền hóa chất được ứng dụng trong sản xuất bánh răng, bộ truyền động của cơ cấu mở cửa xe...

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

+ Poly metyl acrilat và poly metyl metacrilat là những polymer rắn, không màu được điều chế bằng cách trùng hợp các este tương ứng. Chúng thường được dùng để sản xuất các tấm, màng, làm keo dán, da nhân tạo…

+ PPS/PTFE có khả năng chống chịu hóa chất được ứng dụng trong sản xuất van, lớp lót...

+ PBT/Elastome có tính bền và chống hóa chất được sử dụng trong các chi tiết bên ngoài xe, dụng cụ thể thao...

+ PA/PE bền hóa chất, bền ở nhiệt độ cao, trơn được ứng dụng trong sản xuất bình xăng xe, bình chứa, ổ bánh xe, then cài cửa nhanh…

3.2. Công nghệ ép phun và máy ép phun

Ép phun là một trong những phương pháp sản xuất phổ biến thường được sử để sản xuất hàng loạt, tạo ra các sản phẩm nhựa đa dạng như đồ gia dụng, bộ phận ô tô, đồ chơi và nhiều sản phẩm khác…

Máy ép phun bao gồm những hệ thống cơ bản sau mà người vẫn máy cần nắm được [21]: - Hệ thống điều khiển

- Hệ thống khuôn - Hệ thống kẹp - Hệ thống phun

- Hệ thống hỗ trợ ép phun

Hình 3.1: Máy ép phun nhựa TOSHIBA-SG100.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Hình 3.2: Chi tiết cấu tạo các hệ thống của máy ép phun [22] Hệ thống hỗ trợ ép phun

Bao gồm 4 hệ thống chính sau:

- Thân máy (Frame): chức năng là liên kết các hệ thống của máy lại với nhau.

- Hệ thống điện (Electrical system): chức năng là nơi cấp nguồn điện để các moter hoạt động. Thiết kế hệ thống điện của máy chú trọng sự an toàn cho người vận hành. Hệ thống điện gồm tủ điện và hệ thống dây dẫn.

- Hệ thống thủy lực (Hydraulic system): hệ thống này bao gồm có: bơm, van, hệ thống ống, moter… Là nơi tạo ra nguồn lực như tạo ra lực đóng và mở khn, duy trì lực kẹp khn, làm cho trục vít chuyển động quay, tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi bề mặt.

- Hệ thống làm nguội (Cooling system): cung cấp nước hoặc dung dịch Ethyleneglycol… để làm nguội khn, đơng cứng nhựa thành hình trước khi đẩy ra khỏi khn.

Hệ thống phun (press system)

Hình 3.3: Chi tiết cấu tạo hệ thống phun [22]

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Nhiệm vụ của hệ thống phun đó là làm nóng chảy nhựa và duy trì nhiệt độ nhựa hóa lỏng, nén và khử khí trong q trình tiêm phun, tiêm phun nhựa vào khoang khuôn và định hình sản phẩm.

Hệ thống phun gồm các bộ phận cấu thành nên gồm: - Phễu cấp liệu (Hopper)

- Khoang chứa liệu (Barrel) - Băng gia nhiệt (Heater band) - Trục vít (Screw)

- Bộ hồi tự hở (non-return Assembly)

Hình 3.4: Bộ hồi [22] Hệ thống kẹp

Thực hiện chức năng đóng – mở khn, tạo lực kép giữ khn trong q trình làm nguội và đẩy chỉ tiết sản phẩm ra khỏi khuôn.

Các bộ phận hình thành hệ thống kẹp gồm: - Cụm đẩy của máy

- Cụm kìm - Tấm di dộng - Tấm cố định - Các thanh nối

- Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn: gồm bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa và miệng phun làm nhiệm vụ cung cấp nhựa từ đầu phun máy ép vào trong lịng khn.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

- Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy, tấm giữ, khối đỡ… có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi ép xong.

- Hệ thống lõi mặt bên: gồm lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng, cam chốt xiên, xy lanh thủy lực... làm nhiệm vụ tháo những phần không thể tháo (undercut) ra được ngay theo hướng mở của khn.

- Hệ thống thốt khí: gồm có những rãnh thốt khí, có nhiệm vụ đưa khơng khí tồn đọng trong lịng khn ra ngồi, tạo điều kiện cho nhựa điền đầy lịng khn dễ dàng và giúp cho sản phẩm khơng bị bọt khí hoặc bị cháy.

- Hệ thống làm nguội: gồm các đường nước, các rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối… có nhiệm vụ ổn định nhiệt độ khuôn và làm nguội sản phẩm một cách nhanh chóng.

Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển chính là đầu nào vận hành máy ép phun nhựa. Thông qua bảng điều khiển để biết được: tốc độ phun, nhiệt độ, áp suất, vị trí trục vít, vị trí của các bộ phận trong hệ thống thủy lực. Để kiểm sốt các thơng số người ta điều khiển thông quan bảng nút và mọi thông số hiển thị trên màn máy vi tính.Trong q trình ép nhựa, hệ thống điều khiển tiếp nhận các thông số do người vận hành nhập cài đặt. Các hệ thống máy sẽ theo lệnh đó mà thực hiện hoạt động ép phun.

3.3. Các phương pháp đánh giá cơ tính

Q trình nghiên cứu thử nghiệm để đánh giá cơ tính của các mẫu nhựa nhóm nghiên cứu sử dụng những phương pháp đo sau [23]:

Kiểm tra độ bền kéo (Tensile Strength): Độ bền kéo là khi một lực tác động tăng dần đến khi vật liệu dạng sợi hay trụ bị đứt. Ở giá trị lực kéo giới hạn cho sự đứt của vật liệu được ghi lại được ký hiệu σk. Xác định độ bền kéo của một vật liệu, trước tiên phải tạo ra mẫu thử tuân theo tiêu chuẩn. Hai loại tiết diện đo độ bền kéo phổ biến ở Việt Nam là tiết diện trịn và tiết diện hình chữ nhật. Khi đo mẫu kéo chiều dài của mẫu tăng dần, tiết diện ngang mẫu giảm dần, khi mẫu đạt giới hạn kéo lớn nhất gây nên đứt gãy thì tại đó ứng với lực kéo lớn nhất mà vật có thể chịu được. Độ bền kéo được xác định theo công thức:

σk = P

F0(N mm⁄ 2) (3.1) Trong đó:

P: lực kéo lớn nhất ứng với lúc mẫu bị thắt (N). F0: diện tích tiết diện chỗ thắt (mm2).

σk: ứng suất (N mm⁄ 2)

</div>