Tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite từ trấu và nhựa polypropylene

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE TỪ TRẤU
VÀ NHỰA POLYPROPYLENE
INVESTIGATION ON PROCESSING RICE HUSK FILLED POLYPROPYLENE COMPOSITES




TÓM TẮT
Ảnh hưởng của điều kiện gia công, kích thước và hàm lượng bột trấu cũng như chất tương hợp đến các tính chất cơ lý của composite trên cơ sở polypropylene (PP) và trấu được khảo sát. Nhiệt độ ép đùn và đúc tiêm khảo sát tối ưu là 190oC. Với hàm lượng trấu 50% khối lượng sẽ cho sản phẩm tối ưu về mặt kỹ thuật và kinh tế. Sự sử dụng 2% khối lượng chất tương hợp
Maleated polypropylene (MAPP) polybond 3200 cải thiện đáng kể các tính chất của vật liệu.




ABSTRACT
The influences of processing conditions, particle size and content of rice husk flour as well as compatibilizer on mechanical properties of polypropylene/rice husk composites were investigated. The optimal temperature of extruder and injection molding is 190oC. The product with 50 weight percent rice husk is technically and economically optimal. An addition of 2 weight percent
Maleated polypropylene compatibilizer (MAPP) polybond 3200 improved significantly the performance of the composites.




1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ hiện đại, đòi hỏi khắt khe của kỹ thuật làm cho ngành khoa học vật liệu càng phát triển để tìm ra vật liệu mới đáp ứng được các yêu cầu khắt khe đó. Trong đó, việc nghiên cứu vật liệu composite ngày càng được phát triển. Sở dĩ composite ngày càng được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi là vì chúng rất bền và nhẹ, có thể đáp ứng được yêu cầu khắt khe của kỹ thuật và công nghệ hiện đại. Trong số các vật liệu composite thì composite nền nhựa nhiệt dẻo gia cường bằng sợi tự nhiên càng được chú trọng nghiên cứu do chúng có nhiều ưu điểm như nguồn nguyên liệu sẵn có, tỉ trọng thấp, độ bền cao và đặc biệt thân thiện với môi trường (có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật), không độc hại với con người.
Việt Nam là nước có nền văn minh lúa nước rất lâu đời, sản lượng xuất khẩu gạo hằng năm đứng thứ hai trên thế giới. Tuy nhiên, trấu được xem là phế phẩm chưa được sử dụng hợp lý và hiện đang gây ô nhiễm môi trường rất lớn. Đặc biệt vào mùa thu hoạch lúa thì một lượng lớn trấu thải ra môi trường một cách bừa bãi, đổ xuống sông, suối, chỉ một ít được sử dụng làm nguyên liệu đốt. Do đó, việc sử dụng trấu làm chất độn trong vật liệu composite sẽ tận dụng được nguồn phế phẩm của ngành nông nghiệp lúa nước, vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và góp phần cải thiện thu nhập cho người nông dân.





Trong báo cáo này chúng tôi sẽ trình bày kết quả nghiên cứu điều kiện gia công và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của composite trên cơ sở PP và trấu.
2. Thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu và hóa chất
Trấu được lấy từ một xưởng xay lúa tại uảng Nam và được xay, sàng phân loại với các kích thước sàng như sau
< 0,35 mm; < 0,5 mm; < 0,85 mm. Sự phân bố kích thước hạt được thể hiện ở hình 1. Sau khi được phân loại kích thước, trấu được sấy ở o trong vòng h và được bảo quản trong bao kín trước khi gia công. Trấu sau khi sấy được sử dụng trực
tiếp làm độn mà không qua các quá trình xử lý khác.
hất tương hợp được sử dụng là Polybond , một loại Maleated polypropylene
(MAPP) của hãng hemtura có các thông số ở bảng 1.


Bảng 1. Các thông số của chất tương hợp MAPP loại polybond 3200


Tính chất Giá trị Tiêu chuẩn
Khối lượng riêng (g/cm3) 0,91 ASTM D-792
Nhiệt độ nóng chảy (0C) 157 DSC
Chỉ số chảy (g/10 phút) 115 ASTM D-1238
Hàm lượng Maleic andydride (%) 1




2.2. Quá trình tạo mẫu
2.2.1. Tạo hạt compound


ác nguyên liệu thành phần được trộn trong máy ép đùn hai trục vít xoay ngược chiều heomex , Haake, Đức. Sản phẩm sau khi ra khỏi máy ép đùn được cắt tạo hạt compound.
2.2.2. Tạo mẫu composite


ác hạt compound được dùng để gia công mẫu composite bằng phương pháp đúc tiêm trong thiết bị đúc tiêm Mini et , Haake, Đức.
2.3. Các phép đo
Độ bền kéo, độ bền uốn được xác định với máy đo A - plus, Shimad u, Nhật. Độ bền kéo được xác định theo tiêu chuẩn S . ác tính chất của độ bền uốn được xác định theo tiêu chuẩn S . Độ bền va đập được xác định theo tiêu chuẩn S