3.3. Lựa chọn chất trợ kết nối silan phù hợp
3.4.4. Độ bền cơ học của vật liệu compozit
So sánh độ bền uốn của vật liệu compozit với tro bay xử lý silan cho thấy mẫu xử lý với silan 1% cho độ bền uốn cao nhất, cao hơn mẫu trống (chỉ chứa epoxy) 50%; cao hơn mẫu tro bay chưa xử lý 27% và cao hơn mẫu tro bay đã xử lý có độ lớn gần nhất (mẫu 2%) 18% thể hiện ở (Hình 3.14).
Độ bền kéo của mẫu xử lý silan 3% cao nhất và cao hơn không nhiều so với mẫu có độ lớn thứ hai (mẫu 1% silan) chỉ khoảng 12% thể hiện ở (Hình 3.15)
Khoa học và kỹ thuật vật liệu Nguyễn Thị Thanh Nhàn 51 Độ bền nén của vật liệu compozit có tro bay xử lý với silan 1% cho kết quả
cao nhất, cao hơn mẫu trống 58%; cao hơn mẫu tro bay chưa xử lý 17% và cao hơn không nhiều so với mẫu 2% có độ bền nén lớn thứ hai (chỉ khoảng 4%) thể hiện ở (Hình 3.16).
Hình 3.14. Độ bền uốn của epoxy, compozit tro bay chưa xử lý và đã xử lý silan
Hình 3.15. Độ bền kéo của epoxy, compozit tro bay chưa xử lý và đã xử lý silan
Khoa học và kỹ thuật vật liệu Nguyễn Thị Thanh Nhàn 52 Nhìn chung, độ bền cơ học của vật liệu compozit có tro bay xử lý silan cao
hơn so với compozit có tro bay chưa xử lý và cao hơn khá nhiều (khoảng 50%) so với trường hợp không sử dụng chất độn tro bay.
Với trường hợp tro bay xử lý silan thì hàm lượng silan đưa vào là 1% cho kết quả sự tăng độ bền cơ học cao nhất. Điều này cũng phù hợp với các kết quả thu được ở trên.
Hình 3.16. Độ bền nén của epoxy, compozit tro bay chưa xử lý và đã xử lý silan
Khoa học và kỹ thuật vật liệu Nguyễn Thị Thanh Nhàn 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Phân tích thành phần hóc học của tro bay ban đầu cho thấy thành phần hóa học của tro bay gồm nhiều loại oxyt, chủ yếu bao gồm SiO2, Al2O3 và Fe2O3 trong đó SiO2 chiếm hàm lượng lớn nhất, tạo thuận lợi cho quá trình biến đổi bề mặt tro bay nhờ chất trợ kết nối silan.
2. Phân tích phân bố kích thước của tro bay ban đầu cho thấy tro bay bao gồm các vi cầu có kích thước phân bố trong khoảng 1μm đến 100μm .Với cấu tạo hình cầu và kích thước nhỏ như vậy sẽ tạo thuận lợi cho sự phân tán của tro bay vào trong nền polyme.
3. Tiến hành tạo mẫu và đo độ bền cơ học của các mẫu compozit sử dụng chất độn tro bay xử lý silan Glymo, silan A1100 và silan A186, trong đó mẫu compozit có tro bay xử lý silan Glymo cho độ bền cơ học cao nhất
4. Phân tích phổ IR của các mẫu tro bay chưa xử lý và tro bay xử lý silan ở các hàm lượng 0,5%; 1%; 2% và 3% cho thấy cường độ hấp thụ ứng với sự dao động của nhóm –OH có liên kết hidro giảm đi so với tro bay chưa xử lý và giảm mạnh nhất ở hàm lượng silan xử lý 1%. Điều này có thể là do sự giảm số lượng nhóm –OH trên bề mặt tro bay do các nhóm này đã tham gia liên kết với silan.
5. Phân tích nhiệt khối lượng của epoxy và các mẫu compozit sử dụng chất độn tro bay chưa xử lý và đã xử lý silan cho thấy compozit tro bay xử lý silan có độ ổn định nhiệt cao hơn so với hai trường hợp còn lại và ở hàm lượng silan 1% đem xử lý tro bay thì compozit có độ ổn định nhiệt tốt hơn so với các hàm lượng silan nghiên cứu còn lại trong khoảng nhiệt độ 3500C đến 5000C
6. Ảnh SEM thu được cho thấy không có sự khác biệt lớn về cấu trúc hình thái của các mẫu tro bay xử lý silan ở các hàm lượng 0,5%, 1%, 2% và 3% do hàm lượng silan sử dụng là khá nhỏ.
7. Compozit có tro bay xử lý silan với hàm lượng 1% silan cho độ bền cơ học cao hơn so với trường hợp sử dụng 0,5%; 1%, 3% silan và cao hơn mẫu trống cũng như mẫu tro bay chưa xử lý silan.
Các kết quả thu được cho thấy:
Khoa học và kỹ thuật vật liệu Nguyễn Thị Thanh Nhàn 54 Glymo là chất ghép nối phù hợp cho nhựa nền epoxy và tro bay, vì làm tăng
tính chất cơ lý so với hai loại silan còn lại là A1100 và A186. Độ bền của vật liệu PC với tro bay xử lý silan cao hơn so với trường hợp chưa xử lý. Có được điều này là do silan vừa liên kết với tro bay, vừa liên kết với nền epoxy, làm thành “cầu nối”
giữa tro bay và silan, tăng cường tương tác pha giữa pha nền và pha gia cường.
Kết quả này là cơ sở vững chắc cho việc sử dụng silan làm phụ gia liên kết trong vật liệu PC. Tuy nhiên, bản chất của liên kết tro bay – silan vẫn chưa được làm rõ, chưa chứng minh được liên kết nào hình thành, số lượng liên kết giữa hai thành phần này… Vì vậy, vẫn cần các phương pháp mới và sâu hơn để làm sáng tỏ vấn đề trên.