Tên luận án:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TỪ NHỰA EPOXY DER 331 VÀ TRO BAY PHẾ THẢI ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN
Ngành:
Vật liệu cao phân tử và tổ hợp
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 và tro bay phế thải ứng dụng trong kỹ thuật điện" đề cập đến sự cần thiết phải tận dụng tro bay, một sản phẩm phế thải từ các nhà máy nhiệt điện gây ô nhiễm môi trường và tổn thất kinh tế. Mặc dù tro bay có thành phần oxit kim loại bền, khả năng chịu nhiệt cao, trọng lượng nhẹ và kích thước hạt nhỏ, phù hợp làm phụ gia gia cường vật liệu polyme compozit, nhưng ứng dụng của nó trong công nghệ cao, đặc biệt là kỹ thuật điện và với nhựa nhiệt rắn epoxy, còn hạn chế ở Việt Nam.
Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá khả năng gia cường của tro bay đối với các tính chất cơ nhiệt và điện của vật liệu polyme compozit nền nhựa epoxy DER 331, từ đó định hướng ứng dụng trong kỹ thuật điện. Các nội dung nghiên cứu chính bao gồm: khảo sát hàm lượng tro bay, nghiên cứu các phương pháp xử lý và biến tính bề mặt tro bay bằng hóa chất vô cơ, axit hữu cơ và hợp chất silan, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của tro bay biến tính và không biến tính đến tính chất cơ-nhiệt và cách điện của vật liệu compozit. Điểm mới của luận án là việc đưa tro bay vào nền nhựa nhiệt rắn và khảo sát độ cách điện để ứng dụng trong ngành kỹ thuật điện, điều chưa từng được nghiên cứu sâu tại Việt Nam.
Kết quả cho thấy tro bay Phả Lại phù hợp để gia cường, với hàm lượng tối ưu là 40 PKL. Xử lý tro bay bằng dung dịch kiềm (Ca(OH)2 và NaOH) giúp cải thiện độ phân bố kích thước hạt và tăng diện tích bề mặt lên 5-10 lần, từ đó nâng cao đáng kể các tính chất cơ học của compozit (độ bền kéo tăng 11,78%, độ bền uốn tăng 14%, độ bền nén tăng 3,73% và độ bền va đập tăng 19,3%). Biến tính tro bay bằng hợp chất silan (đặc biệt là Silan GF80 2%) và axit stearic (2% hoặc 3%) tiếp tục cải thiện khả năng thấm ướt và tăng cường các tính chất cơ học (độ bền kéo tăng 27,64%, độ bền uốn tăng 23,88%, độ bền nén tăng 22,38%). Phân tích nhiệt trọng lượng cũng chứng minh việc đưa tro bay vào cải thiện độ bền nhiệt của vật liệu. Đặc biệt, các tính chất điện của vật liệu compozit như điện trở suất khối (đạt giá trị cao khoảng 1013 Ω.cm), tổn hao điện môi nhỏ (<0,03) và độ bền điện (13-15 kV/mm) đều nằm trong giới hạn cho phép của vật liệu cách điện, cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay trong kỹ thuật điện.
Mục lục chi tiết:
- Mở đầu (2 trang)
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục tiêu của đề tài
- 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- 4. Điểm mới của luận án
- 5. Cấu trúc của luận án
- NỘI DUNG LUẬN ÁN
- Phần 1: TỔNG QUAN (35 trang)
- 1. Giới thiệu về vật liệu polyme compozit, nhựa nền, chất độn và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu.
- 2. Nhựa nền nhiệt rắn epoxy: Phản ứng tổng hợp, tính chất hóa lý của epoxy. Các chất đóng rắn, cơ chế đóng rắn và ứng dụng của epoxy trong các lĩnh vực.
- 3. Tro bay: giới thiệu về đặc điểm thành phần, cấu trúc và các ứng của tro bay trong các ngành khác nhau.
- 4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng tro bay trong vật liệu polyme compozit trong và ngoài nước, các phương pháp xử lý và biến tính bề mặt tro bay.
- Phần 2: THỰC NGHIỆM (14 trang)
- 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất
- 2.2. Các phương pháp xử lý, biến tính tro bay
- 2.2.1. Xử lý bề mặt tro bay bằng các hóa chất vô cơ
- 2.2.2. Biến tính bề mặt tro bay bằng các hợp chất silan
- 2.2.3. Biến tính bề mặt tro bay bằng axit stearic
- 2.3. Phương pháp chế tạo mẫu vật liệu polyme compozit
- 2.4. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu
- Phần 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (50 trang)
- 3.1. Khảo sát các đặc tính kỹ thuật của tro bay ban đầu
- 3.2. Các đặc tính kỹ thuật của tro bay sau khi xử lý bằng hóa chất vô cơ
- 3.2.1. Ảnh hưởng của xử lý kiềm đến phân bố kích thước và diện tích bề mặt của tro bay
- 3.2.2. Ảnh hưởng của xử lý kiềm đối với tro bay đến thành phần hóa học
- 3.3. Các đặc tính kỹ thuật của tro bay sau khi biến tính bằng axit stearic
- 3.3.1. Phân tích phổ hồng ngoại của tro bay biến tính bằng axit stearic
- 3.3.2. Góc tiếp xúc của tro bay biến tính bằng axit stearic
- 3.3.3. Xác định mức độ axit stearic hóa tro bay bằng phân tích nhiệt
- 3.4. Các đặc tính kỹ thuật của tro bay sau khi biến tính bằng các hợp chất silan
- 3.4.1. Góc tiếp xúc của tro bay biến tính bằng hợp chất silan
- 3.4.2. Phân tích phổ hồng ngoại của tro bay biến tính bằng các hợp chất silan
- 3.4.3. Xác định mức độ silan ghép trên tro bay bằng phân tích nhiệt
- 3.5. Khảo sát các tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit
- 3.5.2. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu compozit epoxy/tro bay theo hàm lượng tro bay.
- 3.5.3. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu PC từ nhựa epoxy và tro bay xử lý bằng dung dịch kiềm.
- 3.5.4. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu PC từ nhựa epoxy và tro bay biến tính bằng axit stearic
- 3.5.5. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy và tro bay đã biến tính bằng các hợp chất silan
- 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của tro bay biến tính đến cấu trúc hình thái vật liệu compozit epoxy DER 331/tro bay
- 3.7. Khảo sát ảnh hưởng của tro bay đến độ bền nhiệt của vật liệu compozit
- 3.8. Khảo sát các tính chất điện của vật liệu polyme compozit từ nhựa epoxy DER 331 và tro bay
- 3.8.1. Điện trở suất
- 3.8.2. Hằng số điện môi và hệ số tổn hao điện môi.
- 3.8.3. Độ bền điện
- KẾT LUẬN (2 trang)