TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. TỔNG QUAN VỀ COMPOSITE

1.1.1. Khái niệm vật liệu composite

Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp (mức độ vĩ mô) của hai

hay nhiều vật liệu thành phần nhằm tạo ra vật liệu mới có tính chất

trội hơn tính chất của từng vật liệu thành phần.

1.1.2. Đặc điểm, tính chất của vật liệu composite

Những đặc điểm chính của vật liệu composite gồm:

* Là vật liệu nhiều pha.

* Trong vật liệu composite có tỉ lệ, hình dạng, kích thước cũng

như sự phân bố của nền và cốt tuân theo các qui định thiết kế trước.

* Tính chất của các pha thành phần được kết hợp để tạo nên

tính chất chung của composite. Tuy nhiên tính chất của composite

không bao gồm tất cả tính chất của pha thành phần khi chúng đứng

riêng lẻ mà chỉ lựa chọn những tính chất tốt và phát huy thêm.

1.1.3. Thành phần của vật liệu composite

* Gồm 2 thành phần chính: Vật liệu nền (pha liên tục) và vật

liệu gia cường (pha gián đoạn).

a) Vật liệu nền

b) Vật liệu gia cường

5

1.2. VẬT LIỆU COMPOSITE TỪ ĐỘN MÙN CƯA VÀ NHỰA 

POLYETHYLENE 

1.2.1. Polyethylene (PE)

a) Phân loại polyethylene

Dựa vào tỷ trọng ta có các loại PE như sau :VLDPE (tỉ trọng

rất thấp), LDPE (tỉ trọng thấp), MDPE (tỉ trọng trung bình), HDPE

Phân tử Polyethylene có cấu tạo mạch thẳng dài gồm các mắc

xích cơ sở ethylene, ngoài ra còn có những mạch nhánh. PE là

polymer không phân cực, moment lưỡng cực 0 0.

c) Tính chất

d) Ứng dụng

1.2.2. Mùn cưa

a) Giới thiệu

Đối với các cở sở sản xuất gỗ xẻ, ván, đồ mộc... thải ra một

lượng chất thải rắn rất lớn, bao gồm vỏ cây, cành ngọn, mùn cưa,

phoi bào, bụi gỗ mịn...nhưng số lượng mùn cưa được sử dụng còn rất

hạn chế, do đó một lượng lớn mùn cưa thải ra vẫn còn chưa được xử

lý gây ô nhiêm môi trường nghiêm trọng.

b) Gỗ keo lá tràm 

Keo lá tràm là một cây cho hiệu quả kinh tế cao, thời gian

trồng ngắn, giá trị gỗ không thua kém so với các loại gỗ khác, được

sử dụng khá phổ biến tại các cơ sở chế biến làm ván sàn, gỗ dán, đồ

6

Hàng năm, diện tích rừng trồng Keo lá tràm tăng khoảng

10000 tới 15000 ha. Keo lá tràm được trồng nhiều ở hầu hết các

tỉnh, ở miền Trung và Đông nam bộ cho năng suất và chất lượng

c) Thành phần hóa học của mùn cưa 

- Hemicellulose

- Các chất trích ly

- Chất vô cơ

1.2.3. Cơ sở lý thuyết sự biến tính của chất tương hợp 

Đối với hệ composite độn mùn cưa và nền nhựa HDPE, kết

dính tại vùng tiếp xúc giữa nhựa không phân cực HDPE và mùn cưa

phân cực thường không tốt, dẫn đến các tính năng của vật liệu không

cao. Để tăng cường tính năng của các composite này thường phải

biến tính bề mặt độn mùn cưa hoặc biến tính nhựa nền.

a) Phương pháp biến tính vật lý

b) Phương pháp biến tính hóa học

Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp biến

tính nhựa nền bằng cách sử dụng chất tương hợp MAPE để tăng tính

tương hợp giữa nhựa HDPE và mùn cưa.

1.2.4. Các phương pháp gia công

a) Gia công ở áp suất thường

- Phương pháp lăn ướt

- Phương pháp phun

- Phương pháp túi chân không

- Phương pháp đúc chuyển nhựa

- Phương pháp đúc chuyển nhựa có sự trợ giúp của chân

không (VARTM)

- Quấn sợi (filament winding)

b) Gia công dưới áp suất

- Phương pháp ép đùn

- Phương pháp đúc tiêm

- Phương pháp đúc tiêm nhựa (Resin injection moulding)

- Phương pháp đúc ép (Press moulding)

- Các phương pháp gia công khác

1.2.5. Ứng dụng của vật liệu nhựa gỗ

- Trong xây dựng, composite sợi tự nhiên được sử dụng làm

các panel trong xây dựng; các tấm lót sàn trong nhà, sân vườn, hồ

bơi; profile cửa, hàng rào, lan can, cổng...

- Trong ngành xe hơi: Nội thất ô tô

- Đồ dùng gia đình: Bàn ghế, giường, tủ...

1.3. CÁC PHỤ GIA VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA ĐẾN

TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE

1.3.1. Phân hủy nhiệt và cơ chế ổn định của phụ gia ổn 

a) Phân hủy nhiệt của mùn cưa

Gỗ là một trong những vật liệu dễ bị phân hủy bởi nhiệt. Khi

tiếp xúc với nhiệt độ cao, các thành phần khác nhau trong gỗ bị phân

hủy, điều này ảnh hưởng đến những đặc tính của gỗ. Mức độ phân

hủy phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian tiếp xúc và loại gỗ và độ ẩm

Các liên kết hóa học trong gỗ trở nên yếu khi nhiệt độ lớn hơn

100oC. Tại 110oC, thành phần lignin bắt đầu bị phân hủy với tốc độ

chậm và tăng khi nhiệt độ tăng cao. Dưới 190oC cellulose vẫn giữ

được tính chất của nó, tuy nhiên độ bền giảm 10% khi tiếp xúc với

nhiệt độ cao hơn (200oC) trong mười phút. Trong khoảng nhiệt độ

100oC đến 200oC, xảy ra sự khử nước và các chất trích ly tạo nên hơi

nước và các hợp chất hữu cơ bay hơi gây nên sự mất trọng lượng của

gỗ. Các thành phần khác như hemicellulose cũng bị phân hủy khi

nhiệt độ vượt quá 200oC.

Sự phân hủy nhiệt của các thành phần trong gỗ ảnh hưởng đến

đặc tính của gỗ, mặt khác khi có mặt trong composite, sự phân hủy

này có thể tạo ra độ rỗng, nguyên nhân gây ra sự giảm độ bền của

b) Phân hủy nhiệt của HDPE

Hydrocacbon bão hòa là vật liệu ổn định nhiệt, ví dụ như,

hexadecane ổn định lên đến 390 °C trong khí trơ. Tuy nhiên,

polyolefin bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn bởi sự có mặt của

các vị trí liên kết yếu như các nhóm không no, các điểm phân

nhánh...làm giảm năng lượng phân ly của liên kết C – C.

Polyolefin có thể bị phân hủy nhiệt trong quá trình gia công,

sản xuất, sử dụng làm mất tính chất cơ lý, hình dạng bên ngoài.

Ngoài nhiệt độ, ứng suất, dư lượng chất xúc tác, ôxy bị cuốn theo, và

các loại tạp chất cũng đóng một vai trò quyết định trong việc thúc đẩy

sự phân hủy nhiệt của các polymer.

Khi có mặt oxi, hầu hết các polymer sẽ nhanh chóng xảy ra

quá trình cắt mạch dây chuyền. Quá trình này có thể chia thành ba

giai đoạn: Khơi mào, phát triển mạch, ngắt mạch.

Bên cạnh các sản phẩm của quá trình phân cắt mạch, kết quả

của quá trình phân hủy nhiệt của polymer còn là các phản ứng tạo

c) Cơ chế ổn định của phụ gia ổn định nhiệt

Phụ gia ổn định nhiệt polymer có vai trò ổn định nhựa nền

trong quá trình gia công, ví dụ ép đùn...và bảo vệ chống lại sự phân

hủy oxi hóa nhiệt trong suốt thời gian sử dụng, ổn định tính chất của

vật liệu như chỉ số chảy, độ nhớt, khối lượng phân tử, sự mất màu.

Sự phân hủy oxi hóa nhiệt của polymer có thể được ức chế

bằng các phụ gia phù hợp, được gọi là chất chống oxi hóa

Các chất chống oxi hóa hoạt động bằng cách làm gián đoạn

quá trình phân hủy, được chia loại dựa vào hình thức tác dụng:

 Loại 1: chất chống oxi hóa sơ cấp, chúng giữ lại các gốc tự

do tạo thành trong polymer, thường là gốc hydroperoxy, bằng cách

nhường hydro linh động (không bền) cho các gốc này.

Loại 2: chất chống oxi hóa thứ cấp, tham gia vào bước tự oxi

hóa bằng cách phân hủy hidroperoxyde thành dạng bền (ancol).

Thường thì kết hợp cả hai loại chất chống oxi hóa này để tạo

được độ bền cao nhất cho polymer.

Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng Songnox 1010 có gốc

phenol kết hợp với propionate để ổn định nhiệt cho vật liệu.

NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1. Nguyên liệu

a) Nhựa polyethylene

b) Mùn cưa

c) Chất tương hợp MAPE

d) Phụ gia ổn định nhiệt songnox 1010

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Thiết bị ép đùn, thiết bị đúc tiêm,thiết bị đo độ bền kéo và uốn,

thiết bị đo độ bền va đập, máy cắt mẫu, sàng rung, cân kỹ thuật, tủ

sấy, lò nung, các dụng cụ, thiết bị khác.

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2.1. Quy trình nghiên cứu

Phụ gia Ép đùn Tạo hạt Ép phun

-Đo cơ lý

-Chụp SEM

-Khảo sát khả năng chịu môi trường.

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình nghiên cứu

11

2.2.2. Khảo sát nhiệt độ gia công

a) Khảo sát nhiệt độ ép đùn

Nguyên liệu gồm nhựa HDPE, mùn cưa với hàm lượng độn

50% trọng lượng được trộn trong máy đùn với các nhiệt độ ép đùn

(vùng trộn) khác nhau (150oC, 160oC, 170oC và 180oC). Mẫu được

tạo thành bằng phương pháp đúc tiêm trong thiết bị đúc tiêm. Hỗn

hợp được làm nóng chảy trong xylanh ở nhiệt độ 180oC và tiêm vào

khuôn với áp lực 800 bar. Các mẫu được đo các tính chất kéo, uốn,

va đập nhằm xác định nhiệt độ ép đùn tối ưu.

b) Khảo sát nhiệt độ đúc tiêm

Các hạt compound được tạo thành ở điều kiện gia công tối ưu

được dùng để khảo sát chế độ nhiệt của phương pháp đúc tiêm tạo

mẫu composite. Các hạt compound được cho vào xylanh và làm

nóng chảy ở các nhiệt độ 160oC, 170oC, 180oC, 190oC và tiêm vào

khuôn với áp lực 800 bar. Các mẫu được đo tính chất cơ lý xác định

nhiệt độ đúc tiêm tối ưu.

2.2.3. Khảo sát các tính chất của mẫu composite

a) Khảo sát các tính năng cơ lý của mẫu composite

- Ðo độ bền uốn: theo tiêu chuẩn ISO 178

- Ðo độ bền kéo: theo tiêu chuẩn ISO 527

- Ðo độ bền va đập: theo tiêu chuẩn ISO 180

b) Khảo sát khả năng chịu môi trường của mẫu composite

c) Khảo sát cấu trúc bề mặt phá hủy của mẫu composite

12

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ GIA CÔNG COMPOSITE 

3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép đùn

Hỗn hợp nguyên liệu gồm HDPE và mùn cưa với hàm lượng

độn 50% trọng lượng được đùn ở các nhiệt độ vùng trộn khác nhau

vòng/phút. Các compound tạo thành được dùng để gia công mẫu

composite ở thiết bị đúc tiêm với nhiệt độ 180oC và áp suất 800 bar.

oC, 170oC và 180

oC), tốc độ quay của trục vít là 50

Hình 3. 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép đùn Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đúc tiêm

 đến độ bền kéo và độ bền uốn của composite đến độ bền kéo và độ bền uốn của composite

Từ Hình 3. 1 cho thấy khi tăng nhiệt độ ép đùn thì độ bền kéo

và uốn của mẫu composite mùn cưa tăng nhẹ. Điều này có thể giải

thích do ở nhiệt độ ép đùn thấp (150oC) thì độ nhớt của nhựa nóng

chảy cao nên thấm ướt lên bề mặt độn kém làm độ bền kết dính giữa

nhựa và độn cũng như độ bền kéo, uốn của mẫu composite thấp. Khi

nhiệt độ tăng lên 160oC thì độ nhớt giảm xuống, thấm ướt nhựa lên

bề mặt độn tăng làm độ bền tăng lên. Tuy nhiên, ở nhiệt độ đùn cao

hơn (170oC) thì độ bền không tăng và thậm chí giảm (ở 180oC) do sự

phân hủy một số thành phần của mùn cưa có thể xảy ra như lignin,

hemicellulose...đồng thời thúc đẩy sự phân hủy oxy hóa đối với

nhựa trong quá trình gia công. Chính vì vậy, nhiệt độ ép đùn tối ưu là

160oC đối với composite mùn cưa ở tốc độ quay của trục vít 50

3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đúc tiêm

Các compound được tạo thành ở điều kiện gia công tối ưu là

nhiệt độ ép đùn 160oC, tốc độ quay của trục vít 50 vòng/phút sau khi

tạo hạt được đem đúc tiêm tạo mẫu composite ở các nhiệt độ xylanh

khác nhau 160oC, 170oC, 180

Từ hình 3.2 ta thấy ở cùng một thời gian và áp suất đúc tiêm

nhất định các tính chất cơ lý của mẫu tăng khi nhiệt độ đúc tiêm tăng

từ 160oC đến 180 oC. Tuy nhiên, khi nhiệt độ đúc tiêm vượt quá 180

oC thì độ bền lại giảm. Điều này có thể do sự phân hủy các thành

phần của composite xảy ra đáng kể. Chính vì vậy, nhiệt độ đúc tiêm

được xem là tối ưu ở 180oC.

3.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ĐỘN ĐẾN 

CÁC TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE 

Độn mùn cưa có kích thước dưới 1 mm được chọn để tạo mẫu

với hàm lượng lần lượt là 30%, 40%, 50% và 60% trọng lượng để

khảo sát hàm lượng tối ưu qua các tính chất cơ lý. Kết quả:

oC và 190oC. Hình 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng độn Hình 3. 4. Ảnh hưởng của hàm lượng độn đến độ đến độ bền kéo và độ bền uốn của composite bền va đập của composite

Khi hàm lượng độn tăng lên, độ

bền kéo, uốn và va đập giảm dần.

Điều này có thể giải thích do tăng

hàm lượng độn lên, bề mặt tiếp

xúc liên kết yếu giữa độn và nhựa

nền tăng lên do vậy các độ bền có

khuynh hướng giảm

Hình 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng độn

 đến module uốn của composite

Tuy nhiên, mùn cưa làm tăng độ cứng của composite nên

module uốn của composite tăng khi hàm lượng độn tăng. Đối với

composite độn mùn cưa, khi hàm lượng mùn cưa tăng lên 60% trọng

lượng độ nhớt của compound nóng chảy tăng lên rất nhiều. Ở điều

kiện gia công compound không điền đầy khuôn, mẫu composite tạo

thành bị biến dạng.

3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT 

TƯƠNG HỢP ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE Ở

CÁC HÀM LƯỢNG ĐỘN KHÁC NHAU

Khảo sát hàm lượng chất tương hợp tối ưu với các đơn có hàm

lượng MAPE lần lượt là 0%, 2%, 4%, 6%, ở các hàm lượng mùn cưa

Hình 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng MAPE Hình 3. 8. Ảnh hưởng của hàm lượng MAPE

 đến độ bền kéo của composite mùn cưa đến độ bền uốn của composite mùn cưa

Khi tăng hàm lượng chất tương

hợp MAPE từ 0% đến 4%

trọng lượng,độ bền kéo, uốn và

va đập đều tăng đáng kể,nhưng

khi hàm lượng MAPE tăng đến

6% trọng lượng các độ

bền này tăng không đáng kể.

Hình 3. 9. Ảnh hưởng của hàm lượng MAPE 

đến độ bền va đập của composite mùn cưa

Điều này có thể giải thích: MAPE đóng vai trò là chất trung

gian tăng cường liên kết giữa nhựa không phân cực HDPE và mùn

cưa phân cực. Chính vì vậy, vùng ranh giới phân chia pha nhựa/mùn

cưa trở nên bền vững, giúp tăng độ bền cơ học. Do vậy, khi tăng hàm

lượng MAPE, các độ bền kéo, uốn và va đập tăng lên đáng kể. Tuy

nhiên, khi hàm lượng MAPE lớn (6% khối lượng), lớp trung gian

này trở nên dày, các mạch phân tử MAPE không tiếp xúc trực tiếp

với bề mặt mùn cưa sẽ không đóng vai trò làm tăng khả năng tương

hợp chính vì vậy không làm tăng hơn nữa hiệu quả tăng cường các

tính năng của MAPE, mặt khác giá thành sản phẩm sẽ tăng lên do giá

của phụ gia tương hợp thường cao hơn nhiều so với giá của nhựa

HDPE. Từ các kết quả còn cho thấy mẫu composite với hàm lượng

mùn cưa 50% trọng lượng và hàm lượng MAPE 4% trọng lượng có

độ bền kéo và uốn cao hơn các mẫu khác nên được chọn là mẫu tối

3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC HẠT MÙN CƯA ĐẾN

CÁC TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE

Mùn cưa sau khi được phân loại bằng các sàng với các phân

đoạn kích thước: 0.18-0.35 mm, 0.35-0.5 mm, 0.5-0.85 mm và 0.85-

1mm được kết quả như sau:

17

Hình 3.10. Phân bố kích thước hạt của mùn cưa

Từ đồ thị hình 3.10 cho thấy mùn cưa lấy từ xưởng gỗ có kích

thước chủ yếu từ 0.18mm đến 0.85mm, phân đoạn kích thước

<0.18mm và >0.85mm chiếm tỉ lệ rất bé.

Mẫu được tạo thành từ nhựa HDPE, mùn cưa có hàm lượng

50% trọng lượng với các kích thước hạt mùn cưa với các phân đoạn:

0.18-0.35 mm, 0.35-0.5 mm, 0.5-0.85 mm và 0.85-1mm, hàm lượng

chất tương hợp 4% trọng lượng, ở các điều kiện ép đùn và đúc tiêm

18

0.18-0.35 0.35-0.5 0.5-0.85 0.85-1

Kích thước hạt mùn cưa (mm)

Hình 3.11. Ảnh hưởng của kích thước mùn cưa đến độ bền composite

Ta thấy khi kích thước mùn cưa tăng thì độ bền uốn, độ bền

kéo tăng nhẹ nhưng các độ bền này giảm khi kích thước vượt quá 0.5

mm. Điều này được giải thích như sau: do hạt mùn cưa có kích thước

nhỏ nên quá trình phối trộn đồng đều, mùn cưa phân tán vào nhựa

tốt, do đó nhựa thấm ướt tốt mùn cưa và sản phẩm ít bị khuyết

tật dẫn đến độ bền cơ lý cao. Ở kích thước mùn cưa nhỏ hơn 0.35

mm, mặc dù mùn cưa phân tán đồng đều trong nền nhựa HDPE

nhưng tỉ lệ L/D thấp nên sự phân tán ứng suât kém dẫn đến độ bền

giảm. Khi kích thước tăng 0.35mm-0.5mm, L/D tăng nhẹ, làm cho

khả năng truyền ứng suất từ nền nhựa tới mùn cưa tăng lên và vẫn

đảm bảo sự phân bố đồng đều của mùn cưa vì thế độ bền tăng nhẹ.

Tuy nhiên khi kích thước mùn cưa vượt quá 0.5mm, khả năng phối

trộn trong máy ép đùn giảm xuống, mùn cưa khó phân tán đồng đều

trong nền nhựa, nên khuyết tật xuất hiện nhiều hơn tại bề mặt liên

tiếp xúc mùn cưa và nhựa. Chính vì vậy độ bền giảm nhẹ.

19

3.5. KHẢO SÁT BỀ MẶT PHÁ HỦY CỦA COMPOSITE

BẰNG KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT

Bề mặt phá hủy của các mẫu composite mùn cưa/HDPE không có và

có MAPE (4% trọng lượng) với hàm lượng mùn cưa 50% trọng

lượng sau khi đo độ bền kéo đứt được chụp SEM và kết quả được thể

hiện trong các hình 3.12, 3.13.

Hình 3.12. Ảnh SEM của bề mặt phá hủy mẫu Hình 3.13. Ảnh SEM của bề mặt phá hủy mẫu

composite mùn cưa không có MAPE composite mùn cưa có MAPE

Nhận xét: Khi không có mặt của MAPE, giữa nền nhựa và bề

mặt sợi xuất hiện nhiều khe hở lớn (Hình 3.12). Điều này chứng tỏ

độ tương hợp kém giữa nền nhựa không phân cực và bề mặt sợi phân

cực. Khi có mặt của tác nhân tương hợp MAPE, số lượng và kích

thước khe hở giữa các bề mặt sợi và nhựa nền giảm xuống đáng kể (

Hình 3.13). Như vậy, chứng tỏ MAPE đã cải thiện đáng kể độ tương

hợp giữa nhựa nền HDPE và mùn cưa.

3.6. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỊU MÔI TRƯỜNG CỦA

COMPOSITE MÙN CƯA

Các mẫu composite mùn cưa được ngâm trong môi trường

nước để khảo sát độ thay đổi trọng lượng và độ bền. Độ thay đổi

trọng lượng của composite mùn cưa với 50% trọng lượng độn, không

có và có MAPE (4% trọng lượng)

20

Hình 3.14. Độ tăng trọng lượng của composite khi ngâm trong môi

Khi có mặt của MAPE, độ hút nước của composite giảm đáng

kể. Với hàm lượng độn 50% trọng lượng và hàm lượng chất tương

hợp 4% trọng lượng, độ tăng trọng lượng của composite ở trạng thái

bão là: 2.25% (mẫu không có MAPE tăng 5.45%) . Độ hút nước

giảm xuống rõ rệt chứng tỏ độ tương hợp giữa MAPE và mùn cưa

tăng lên đáng kể khi có mặt của tác nhân tương hợp MAPE.

3.7. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA Ổ ĐỊNH

NHIỆT TRONG QUÁ TÌNH GIA CÔNG COMPOSITE HDPE-

- Phụ gia ổn định nhiệt

Mẫu được tạo thành từ đơn phối liệu tối ưu: 50% mùn cưa, 4%

MAPE, HDPE và hàm lượng phụ gia songnox 1010 lần lượt là 0.3,

0.5, 0.7(% trọng lượng)

trường nước.

21

Hình 3.15. Ảnh hưởng của phụ gia ổn định nhiệt đến độ bền kéo composite

Hình 3.16. Ảnh hưởng của phụ gia ổn định nhiệt đến độ bền uốn composite

Hình 3.17. Ảnh hưởng của phụ gia ổn định nhiệt

 đến module uốn composite

Từ kết quả ta thấy độ bền kéo và

uốn của hầu hết các mẫu trong các

 công thức phối liệu khác nhau ở

lần đùn thứ 3 đều tăng so với lần 1,

điều này có thể giải thích là do hiệu

quả của sự trộn hợp ở lần thứ 3 làm

cho sự phân tán giữa trấu và nhựa

đồng đều hơn ở lần thứ nhất đồng

thời sự phân hủy các mạch phân tử



của nhựa, mùn cưa chưa xảy ra

mãnh liệt, mặt khác qua 3 lần đùn

độ ẩm trong mùn cưa được loại bỏ

hoàn do đó độ bền cơ lý tăng lên.

22

Khi có mặt phụ gia ổn định nhiệt, độ bền kéo và uốn cũng như

modulus kéo và uốn của composite cao hơn so với mẫu không có

phụ gia. Điều này là do phụ gia có tác dụng ngăn cản quá trình phân

hủy oxi hóa nhiệt ngay từ lần đùn đầu tiên nên độ bền composite

được cải thiện đáng kể.

Ở lần đùn thứ 3 trở về sau, độ bền kéo và uốn, modulus kéo và

uốn của các mẫu đều giảm, điều này thể hiện rõ ở mẫu không có phụ

gia, còn mẫu có phụ gia giảm nhưng không đáng kể, do quá trình oxi

hóa gây cắt mạch làm giảm khối lượng phân tử của polyetylene. Sự

có mặt của phụ gia làm giảm đáng kể quá trình cắt mạch phân tử do

phân hủy và oxi hóa nhiệt nên modulus giảm ít hơn so với mẫu

không có phụ gia.

Composite hàm lượng Songnox 0.3 % tăng cường hiệu quả ổn

định nhiệt cho vật liệu nhưng lượng phụ gia này chưa đủ để dập tắt

các gốc tự do tạo thành do quá trình oxi hóa. Ngược lại, khi hàm

lượng Songnox lớn 0.7 % Songnox trong composite, một phần phụ

gia dư thừa sẽ gây cản trở sự tương hợp giữa nhựa nền và mùn cưa

làm giảm hiệu quả ổn định, giảm tính chất composite. Như vậy, với

hàm lượng 0.5 % là tối ưu với hiệu quả ổn định cao nhất mà không

gây ảnh hưởng đến liên kết của composite.

3.8. SO SÁNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE

HDPE/ MÙN CƯA VỚI MỘT SỐ VẬT LIỆU KHÁC

Mẫu composite 4% MAPE, HDPE / mùn cưa tỷ lệ khối

lượng 50/50 được dùng để so sánh với mẫu composite 4%MAPE,

HDPE / trấu tỷ lệ khối lượng 50/50 (nghiên cứu năm 2011 tại trường

Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng), nhựa HDPE nguyên chất, gỗ thông

và mẫu ván sàn trên thị trường. Kết quả theo bảng 3.4.

23

Bảng 3.4. So sánh các tính chất của composite HDPE/mùn cưa với

một số vật liệu khác

Độ bền

kéo

uốn (MPa)

(MPa)

26.17 41.00 2039 1.67

42.87 45.10 2644 2.25

Độ bền

Module uốn

(MPa)

Mẫu ván sàn Janmi 9.26 16.95 1509 -

Mẫu gỗ thông 46.71 76.54 5477 60

Nhựa HDPE 28.00 20 1300 0.01

Dựa vào kết quả bảng 3.4 ta thấy:

- Composite có độ bền kéo, độ bền uốn và module uốn thấp

hơn so với gỗ thông nhưng lại cao hơn so với mẫu ván sàn trên thị

- Composite có module cao hơn nhựa HDPE.

- Composite có khả năng kháng nước tốt hơn gỗ.

- Độ bền cơ lý của mẫu composite HDPE/mùn cưa đều cao

hơn so với mẫu composite HDPE/trấu.