TAP CHI HOA HOC T. 49(3)375-379 THANG 6 NAM 201
TiNH CHAT MAI MON CUA COMPOZIT TREN CO SO
NHl/A POLYESTE KHONG NO GIA Cl/ONG BANG SOI ARAMIT NGAN
Nguyen Minh Thu, Trin VTnh Dieu, Nguyin Diic Lgc
Trung tdm Nghien ciru vgt lieu polyme. Trucrng Dgi hpc Bach khoa Hd Ndi Din Tiia soan 18-3-2011
Abstract
The abrasive weight volume loss of the unsaturated polyester reinforced by chopped aramid fibers has been investigated. Two methods wilh and without pressure have used lo prepare the samples. The effect of length, length to radius, weight fraction of fiber on abrasive characteristics and various mechanical properties such as tensile strength, modulus, tensile elongation, hardness, impact strength has been discussed. The optimum value of abrasive properties gained at the fiber length of 5.48 um and fiber content of (V'o w ith the weight abrasive loss reduces 4.09 times compared to unsaturated polyester resin. Wear characteristics of ihe specimens depends on the conditions. The abrasive weight loss increases wilh increase of the load and sliding speed.
l . M O D A U
N'at lieu polyme compozit (PC) dugc nghien ciiu va irng dung rdng rai trong nhieu ITnh v uc. Gan day loai V at lieu nay dugc phat trien va irng dung de che tao cac chi tiet chju mai mdn nhu dia phanh. chi tiet cam [ I ] . . . . Nhua polyeste khdng no (PEKN) dugc su dung rdng rai trong che tao v at lieu PC nhd kha nang de gia cdng tao hinh san pham. gia thanh hgp ly va tinh chat co' hgc tdt. Sgi kevla (aramit) cd nhieu uu diem vugt trdi so vdi cac loai sgi tdng hgp khac [2. 3]. nhu: do ben cao. do chiu va dap tdt. dac biet ndi trdi la dd ben dai va tinh chat chdng mai mdn tdt. Sgi kev la cung ben o nhiet do cao. each dien V a each nhiet. v a tv trgng thap. Vi nhu'ng ly do do ma vat lieu gia cudng bang sgi kev la cho cac tinh chat khac biet so vdi cac loai sgi gia cudng thdng thuong khac nhu sgi thuy dnh. Bai bao nay trinh bay ket qua khao sat anh huong cua sgi ngan aramit len tinh chat mai mdn cua vat lieu PC tren co' so nhua polyeste khdng no.
2. THUC NGHIEM
hgp vdi chat ddng ran, sgi ngan kevla theo cac ty le khac nhau sau dd hdn hgp dugc dd vao khudn ha (khdng cd ap luc) hoac khudn kin va cd dat ap luc.
Hdn hgp dugc ddng ran trong 24 gid tai nhiet do phdng va 3 gid tai nhiet do 120"C. Mau nhan dugc dem xac djnh cac tinh chat co ly.
2.3. Cac phurang phap nghien ciiu
Chieu dai va dudng kinh sgi dugc xac dinh tren kinh hien vi quang hgc.
Do ben keo dugc xac dinh theo tieu chuan ISO 527-1993 tren may Instron 100 kN (Hoa Ky) vdi tdc do keo 5 mm/phiit.
Do mai mdn dugc xac dinh theo tieu chuan ASTM D4060 tren mav Taber Abraser, model CY- 6347 (Dai Loan) vdi da mai CS 10, tdc do mai mdn
100 vdng/phiit, tai trgng 1kg, sd vdng mai 1000 vdng.
Do ben va dap dugc xac djnh theo tieu chuan ASTM D 256-02 tren may Tinius Olsen. model 892.
Dd cirng Barcol dugc xac djnh tren may do do cii'ng Barcol. Model GY2J-934-1 (My) theo tieu chuan ASTM D2583.
3. KET QUA VA THAO EUAN
3.L Khao sat chieu dai va du-dng kinh sgi kevla sii' dung
Sgi Kevlar ngan da dugc sir dung de che tao nhieu loai vat lieu khac nhau nhu vat lieu chiu ma sat, lam chat gia cudng cho cac loai nhua va cac san pham cao su [4]. Trong cdng trinh nay da tien hanh luc ep de chl tao vat lieu. Nhua PEKN dugc trdn khao sat 2 loai sgi kevla ngln cd dudng kinh trung 2.L Nguyen lieu va hda chat
Nhua PEKN loai R2660. entemal (Dai Loan).
Metyletylketon peroxyt, octoat coban (Trung Qudc),
- Sgi ngan aramit (Hoa Ky).
2.2. Cac phiroTig phap che tao vat lieu
Da su dung hai phuang phap cd va khdng cd ap
TCHH.T 49(3), 2011 Trdn Vmh Dieu vd cdng sir binh 0,152 pm. sgi ngln loai N cd chilu dai trung bay tren dd thj hinh 1 va 2. Hinh anh sgi aramit dugc binh 1,36 mm, sgi ngln loai D cd chicu diii trung the hicn tren hinh 3 va 4,
binh 5.48 mm. Sir phim bo chicu dai sgi dugc trinh
DfllhiphUn hi'uhi^'urtflii
0{iihiphtnb6chltucla>i
1
O D D
1
I i ,
„ n
Hinh I: Dd thj phan bd chieu dai sgi loai N Hinh 2: Do thi phan bo chieu dai sgi loai D
•*-
il..
• « *» - • ' ^ 'Hinh 3: Sgi ngan loai N
Til' tren hinh 1 va 2 nhan thav. sgi ngan loai N cd chieu dai dao ddng trong khoang 0,76 mm den 2,5 mm, trong dd sgi cd chieu dai ngan ban 1,7 mm chiem 80% tdng lugng sgi. Sgi ngan loai D cd chieu dai nam trong khoang 4 mm den 8 mm, ham lugng sgi cd chieu dai nho ban 6.5 mm dat 90" o.
3.2. Anh huong ciia ham lu-gng sgi
Da tien hanh khao sat anh huong cua ham lugng sgi ddi vdi ca hai loai sgi. sgi loai N va sgi loai D len tinh chat mai mdn cua vat lieu compozit Pl.KN
Hinh 4: Soi ngan loai D
gia cudng sgi ngan aramit bang phuang phap khdng su dung ap luc ep. Ket qua dugc trinh bay tren bang 1. Tir bang 1 nhan thay khi su dung sgi ngan armh cd tac dung gia tang do ben mai mdn cho v at lieu PC V di gia tri do tdn hao khdi lugng mai mdn giam mot each rd ret tren tat ca cac mau PC cd su dung sgi aramit gia cudng. \cVi sgi ngan loai \ . ham lugng sgi cang tang tbi dg ldn hao khdi lugng mai mon cang timg. do cirng barcol giam. Niau PC vdi ham lugng sgi 4';,. co gia tri tdn hao the tich mai mdn dat 0.0055 cm' uiam 3.5 lan so voi mau trdnii.
Bang 1: Anh huang cua ham lugng sgi len tinb chat mai mdn vii do cimg vat lieu PC
Loai sgi Mau trdng Sgi loai N
Sgi loai D
Ham lugng sgi. "o 0
4 6 8 4 6 8
Do cirng Barcol Tdn hao khdi lugng mai mon. g
0.0225 65 6S
64 70 60 - 65 65 68 67 69 69 71
0.0064 0.0078 0.0101 0.0068 0.0055 0.0071
Tdn hao the tich mai mdn. cm'
0,0193 0.0055 0.0068 0,0088 0,006 0,0049 0,0068
Khac vdi sgi ngln loai N, mau su dung sgi ngln the tich mai mdn dat gia trj thap nhat 0.0049 cm"'tai loai D cd do ciing tang theo ham lugng, do tdn hao ham lugng sgi 6°o vdi gia tri, giam 4.9 lan
TCHH. T. 49(3). 2011 Tinh ehdt mdi mdn cua compozit...
so V 01 mau trong.
3.3. Anh huong ciia chieu dai va loai sgi len tinh chat mai mon va co' hgc vat lieu PC
cac loai sgi armit loai N. loai D va sgi thuv tinh cd chieu dai tuong tir nhu sgi loai D dugc su dung che tao mau tai cimg ham lugng la 6"„. Tinh chit mai mdn va co hgc dugc trinh bav tren bang 2,
Ket qua trinh bay tren bang 2 cho thav dg ben v a dap vii dd ben mai mdn cua mau vat lieu PC cd su dung sgi gia cudne tamz len nhieu so voi mau trdnti.
Cu the do ben va dap tang tii' gia tri 2.96 kJ/m' cua mau trdng len 12.06 k]lm' vdi mau su dung sgi armit loai N (tang 4 lan) va tang 11 lan ddi vdi mau PC su dung sgi ngan loai D. Tuy nhien tinh chat keo cua mau PC su dung sgi ngan aramit gia cudng lai giam di kha nhieu tir 54 MPa xudng 16.8 MPa (giam 69"o). So sanh viec su dung sgi thuy tinh va sgi armit cung cho thav sgi aramit cd kha nang tang cuong tinh chat chiu mai mdn tdl hon so vdi sgi thuy tinh. vdi gia tri tdn hao the tich mai mdn cua mau PC su dung sgi ngan aramit giam 2 lan so vdi mau sir dunu soi thuv tinh.
Bang 2: Anh hud'nii cua chieu dai soi v ii loai soi len tinh chat v in lieu PC
Loai sgi
1
Mau trdng Loai N Loai D
Do ben keo.
MPa 54 16.S1 23.^4
Modun keo.
GPa 1.26 : --^^
2.54
Do dan dai. "o
1.25 2.45 Sgi thuv tinh
Dd ben va dap.
k.l/nr 2.96 12.06 32.89
~
Tdn hao the tich mai mdn. cm'
0.0193 0,0068 0,0049 0,0087 3.4. .\nh htfOTig ciia phuoTig phap che tao mau
Da lien hanh che tao mau bang phuong phap su dung ap luc ep ddi v di mau su dung sgi ngan aramit loai D de so sanh v tVi pbuong phap khdng su dung ap luc da neu a tren. Pbuong phap nay cd uu diem hon so V di phuong phap khdng su dung ap luc dd la CO the de dang tang ham lugng sgi gia cudng. 0 day da che tao mau vdi ham lugng 8"o. 14"- va 20"/o.
Tinh chat cua chung dugc trinh bay trong bang 3. Tii' bang 3 nhan thay. mau su dung ap luc ep cd do ben keo. do ben va dap tang dan theo ham lugng sgi. Tai ham lugng sgi 20" o. dd ben keo dat gia tri 54 MPa.
bang gia tri do ben keo cua mau trdng. dd ben v a dap
dat gia tri 86 k.l/nr tang 29 lan so vdi mau trdng. So sanh mau ciing ham lugng sgi 8°/o nhung su dung hai phuong phap ep khac nhau cho thay cac tinh chat keo. va dap cua mau ep khdng cai thien dugc tham chi cdn thap hon chiit dinh mau khdng diing ap luc ep. Do tdn hao khdi lugng mai mdn cua cac mau su dung ap luc ep khdng kbac nhau nhieu va cao hon rat nhieu so vdi mau khdng su dung luc ep. Tai ham lugng sgi 8" o mau compozit su dung luc ep cd khdi lugng mai mdn giam 1,65 lan so vdi mau trdng nhung tang 1,91 lan so vdi mau ciing ham lugng sgi nhung khdng su dung luc ep. Nhu v ay. khi khdng ep. do rdng trong vat lieu cao ban cd tac dung tich cue den tinh chdna mai mdn cua v at lieu.
Bang 3: Anh buong cua phuang phap che tao mau len tinh chat vat lieu PC
Tinh chat Ham lugng sgi. " o
Do ben keo. MPa Modun keo. GPa Dp dan dai khi dii't." o
Do ben va dap, k.l n r Tdn hao khdi lugng mai mdn. g
Tdn hao the tich mai mdn, cm'
Khdng 0 54 1,26
ap lire 8 34.09
2.74 2,29 2.96
0.0225 0.0193
59 0.0071 0.0086
^huong phap che tao
Cd ap luc (50 kg/cm") 8 1 14
1
30.2 44.24 2.73 I 2.89
3.3 ! 3,28
66 80 0,0136
0,0119
0,0138 0,0121
20 54 3,36 5.09 86 0.0173 0,0146 3.5, Anh hu-dng ciia dieu kien mai mon
Da tien hanh khao sat anh huo'ng cua dieu kien mai mdn nhu tai irons dat vao banh mai. van tdc
banh mai, sd chu kv vdng quay len do tdn hao khdi lugng mai mdn ddi vcii mau sgi loai N, D (su dung phuong phap khdng ap luc ep) va mau E (cd su dung ap luc ep) vdi ham lugng sgi 8%. Ket qua dugc trinh
TCHH.T. 49(3), 2011 bav tren hinh 5. 6 vii 7.
Trdn Vinh Dieu vd cdng sir
A n h hu'wng cua s 6 v 6 n g quay I6n ae> m i i m 6 n t^i v^n tAc quay m 4 u 100 vdng/phiit. t.ii t r p n g 10N
0 07
; 0 06 : 0 05
J 0 04
^ 0,03 ,; 0 02
" 0 0 1 0
- Ivl'iu lioni]
- M m NB - M i l l D 8
1000 2000 MM HI S6 vong tjii.iv iu,\ii vong
Anh hu'6'ng ciia tai trpng len dp mai mon tai van toe quay mau 100 vong/phut sau 1000 vong
0.05 0,04
»0.03 E 0.02
0.01
•&
• Miu tr6ng
•MiuNS
•Mau D8
•MiuES
5N ION 20N Til trpng dat vio binh mai. N
Hinh 5: Anh huong cua so vdng quav mau Ic-n do tdn hao khdi lu'ont: mai mdn viit lieu PC
////;// (y. Anh hirimg cua lai trgng len do tdn hao khdi lutmtz mai mdn viit lieu PC
Anh hu'O'ng cua toe dp quay den dp mai m o n tai tai trpng ION sau 1000 vong
- • — Mau trong -•—ivteu N.8 -A— Mau D.8
-•-IVteuES
40 vong/phut 70 vong/phut 100 vong/phut Tdc do quay miu. vdng/phiit
Hmh : Anh huong cua tdc do quav den do tdn hao khdi lugng mai mdn vat lieu PC Ket qua tren cac hinh 5. 6 v a 7 cho thay tdn hao
khdi lugng mai mdn tang tuyen tinh theo sd vdng quay, tuy nhien do ddc cua dd thi ddi vdi mau trdng ldn hon so vdi mau PC su dung sgi aramit cho ibav mirc do tdn hao khdi lugng cua mau trdng theo so vdng quay tang nhanh ban so v in mau su dung sgi aramit. Ddi vdi tdc do quay cua mau. nhan thav khdng cd su khac biet nhicu khi thay ddi tu ldc cSo 40 vdng/phtJt sang tdc do 70 vong phut o tat ca cac mau. Nhung khi tang tdc do quav len 100 vdng/phut.
chl cd tdn hao khdi lugng mau trdng lang nhieu hon.
Tai tai trgng banh mai thap (5 N). do tdn hao khdi lugng cua tat ca cac mau rat gan nhau nhung khi tang tai trgng len mau trdng v a mau su dung ap luc ep cd tdn hao khdi lugng mai mdn tang manh so v di hai mau khdng su dung ap luc ep.
4. KET LUAN
I. Da khao sat anh huong cua 2 loai sgi ngan aramit cd dudng kinh 0,152 pm vdi chidu dai tuong ung 1,36 mm va 5.48 mm.
2. Ham lugng sgi cho do ben mai mdn cao nhat ddi vol sgi dai 1,36 mm la 4"o va sgi dai 5,48 mm la 6"() VOI ldn hao the tich mai mdn giam tuong ting la 3.51 liin va 3.94 lan so voi mau trdng. Sgi chieu dai 5.4S mm thich hgp die tao vat lieu PC tai ham lugng sgi 6"„ vol tinh chat co hgc nhu tinh chat keo. va dap va do ben mai mdn cao hem so vdi khi su dung sgi chieu dai 1.36 mm. Dac biet khi so sanh vdi sgi thuy tinb ciing chieu dai, sgi aramit cd tac dung tang do ben mai mdn, v di the tich mai mdn giam gan 2 lan so V di sgi thuy tinh.
3 Su dung phuang phap ep cd ap luc cd tac dung tang ham lugng sgi dua vao va lam tang do ben V a dap len dang ke. Tai ham lugng sgi 20'''o do ben V a dap tang len 29 lan so vdi khdng sir dung sgi gia cudng. Tuy nhien. tinh chat mai mdn cua mau sir dung pbuong phap ep ap luc khdng cai thien nhieu bang mau khdng su dung luc ep vdi do tdn hao the tich mai mdn tang 2 lan so vdi phuang phap khdng su dung ap luc ep tai ham lugng sgi 8%.
4. Cac dieu kien mai mdn nhu sd chu ky mai mdn. tai trgng va van tdc quay anh hudng den irng
TCHH, T. 49(3), 2011
xu mai mdn cua mau. Muc do tdn hao khoi lugng mai mdn cua mau tang khi tang tai trgng, so chu ky va van tdc quay mau nhung cac mlu PC gia cudng bang sgi aramit ngan cd muc do thay ddi it hon so vdi mau trdng.
TAI LIEU THAM K H A O
I. Jamal Jalal Dawood. A Comparison between the
Tinh chdt mdi mdn cua compozit...
Wear Rate Behavior of Polyester Reinforced by Glass and Kevlar Fibers, Eng. &Tech. Journal. Vol.
27(11) (2009).
http://www2.dupont.com/Kevlar/en_US/index.html http;//www.corecomposites.coin/media/aboutKevlar.
Martin M. Wallace and Charles \\ Bert.
Experimental determination of Young s modulls and damping of an aramid-fabric/polyesier composite material. Proc. Okla. Acad. Sci...59. 9 8 - 101 (1979).
Lien he: Tran Vinh Dieu
Trung tam NCVL POLYME Trudng Dai hgc Bach khoa Ha Ndi Sd 1 Dai Cd Viet. Ha Ndi
Email: tranvinhdieu-pc(a;gmail.com
