Sợi Thực Vật Sử Dụng Trong Gia Cường Vật Liệu Polyme Trong Composite

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (40 trang)

Trang chủ

Luận Văn - Báo Cáo

Kinh tế - Quản lý

sợi thực vật sử dụng trong gia cường vật liệu polyme trong composite

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.3 MB, 40 trang )

1TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA: Công nghệ Hóa HọcBáo cáo tiểu luận thuộc học phần: CN Gia công Chất dẻoSỢI THỰC VẬT SỬ DỤNG TRONG GIA CƯỜNG VẬT LIỆUPOLYME TRONG COMPOSITEGiáo viên hướng dẫn : Thầy Nguyễn Tuấn AnhNhóm:Lớp/ Khóa : Hữu cơKhoa : Công nghệ Hóa12MỤC LỤCNHẬN XÉT TIỂU LUẬNGiáo viên hướng dẫn nhận xét:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________23MỞ ĐẦUVật liệu composite đã có mặt từ khá lâu trong hầu hết các lĩnh vực: từcông nghiệp dân dụng, y tế, thể thao, xây dựng, giao thông vận tải cho đếncác ngành công nghiệp nặng (đóng tàu, hóa chất, điện lực…) và đặc biệttrong ngành hàng không vũ trụ. Vật liệu composite có nhiều ưu điểm nổibật như khối lượng riêng nhỏ (nhẹ hơn thép 4-6 lần), độ bền cơ học cao,chịu mài mòn, không dẫn điện, chịu hóa chất và bền khí hậu.Ở Việt Nam, hiện nay tiêu thụ khoảng 5.000 tấn/năm với nhiều sảnphẩm đã đi vào đời sống, với các mặt hàng gia dụng như bàn, ghế, bồn tắm,đồ chơi... và các sản phẩm công nghiệp như thuyền bè, canô, bồn chứa hoáchất...đemlạinhiềulợiíchvàhiệuquảtrongkinhtế.Sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu polyme compozit gia cường bằng sợitổng hợp đã đặt ra những thách thức to lớn đối với nhân loại do sự gia tănglượng chất thải khó phân hủy vào môi trường. Chính vì vậy trong hai thậpkỷ gần đây, việc sử dụng sợi tự nhiên để thay thế một phần hoặc toàn bộcho sợi tổng hợp đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.Việc mở rộng nghiên cứu ứng dụng loại sợi tre nói riêng và sợi tự nhiên nóichung vào lĩnh vực vật liệu PC với các loại nhựa nền khác nhau là mộthướng ứng dụng mới không những đem lại hiệu quả kinh tế cao mà còngópphầnđángkểviệcbảovệmôitrường.Trong số những sợi tự nhiên được sử dụng gia cường trong vật liệucompozit, tre nứa là vật liệu có tỷ trọng thấp và độ bền cơ lý cao, lại sẵn có,rẻ tiền, nguồn nguyên liệu dồi dào có khả năng tái tạo và phân hủy sinhhọc.Hiện nay, vật liệu PC sợi tre/nền PEKN có nhiều ưu điểm như dễ gia công,giá thành rẻ, tính chất cơ lý khá tốt đã được chú trọng nghiên cứu và đạtđược những thành công nhất định. Tuy nhiên sợi tre cũng như các loại sợi34tự nhiên khác đều có nhược điểm chung là độ bám dính với nhựa nền kém.Tính chất cơ học của vật liệu còn thấp cần phải khắc phục mới có thể cạnhtranh được với PC sợi tổng hợp. Như chúng ta đã biết cơ tính của vật liệucomposite gia cường sợi phụ thuộc chủ yếu vào những đặc tính sau: cơ tínhcủa các vật liệu thành phần, luật phân bố hình học của vật liệu cốt, tác dụngtương hỗ giữa các vật liệu thành phần. Vật liệu cốt và nền phải liên kết chặtchẽ với nhau mới có khả năng tăng cường và bổ sung tính chất cho nhau.Đối với compozit gia cường sợi tre nói riêng và sợi tự nhiên nói chung,xử lý bề mặt sợi là giải pháp hiệu quả nhằm tăng cường khả năng liên kếtvới nền nhựa. Có nhiều phương pháp xử lý đã được đề cập đến như: xử lýkiềm, biến tính bề mặt sợi bằng các phương pháp hóa học hay vật lý, v.v…Cho đến nay, phương pháp xử lý kiềm vẫn là phương pháp hiệu quả. Hiệnnay, phương pháp xử lý plasma lạnh là một trong những phương pháp xử lývật lý thân thiện với môi trường và có hiệu quả cao. Với bề mặt sợi, việc xửlý bằng plasma sẽ làm tăng các liên kết ngang trên bề mặt sợi, năng lượngbề mặt tăng hoặc giảm, các gốc nhóm hoạt động có thể được tạothành,..Tùy vào từng loại plasma và từng loại sợi mà hiệu quả xử lý thuđượclàkhácnhau.Gần đây, những tiến bộ trong kỹ thuật xử lý sợi cùng với việc sử dụngcác chất liên kết, các phương pháp gia công phù hợp và đặc biệt sử dụngcompozit lai tạo giữa sợi tre và sợi thủy tinh đã làm tăng đáng kể tính chấtcơ lý của chúng.45TỔNG QUAN1. Khái quát về vật liệu composite1.1.Khái niêm vật liệu CompositeCompsite còn gọi là Vật liệu tổng hợp, Vật liệu compozit,hay composite làvật liệu được tổng hợp từ hai hay nhiều loại vật liệu khác nhau, nhằm mụcđích tạo nên một vật liệu mới, ưu việt và bền hơn so với các vật liệu banđầu. Vật liệu composite bao gồm vật liệu nền và cốt. Vật liệu nền đảm bảoviệc liên kết các cốt lại với nhau, tạo cho vật liệu gồm nhiều thành phầncó tính nguyên khối, liên tục, đảm bảo cho composite độ bền nhiệt, bềnhoá và khả năng chịu đựng khi vật liệu có khuyết tật. Vật liệu nền củacomposite có thể là polyme, các kim loại và hợp kim, gốm hoặc các bon(carbon). Vật liệu cốt đảm bảo cho composite có các mođun đàn hồi và độbền cơ học cao. Các cốt của composite có thể là các hạt ngắn, bột, hoặc cácsợi cốt như sơi thuỷ tinh, sợi polyme, sợi gốm, sợi kim loại và sợi các bon– carbon,…Tính chấtTrong điều kiện sử dụng các vật liệu đúng tiêu chuẩn thì vật liệu compositecó những ưu điểm chủ yếu sau:- Nhẹ nhưng cứng vững, chịu va đập, uốn, kéo tốt.-Chịu hoá chất, không sét gỉ, chống ăn mòn. Đặc tính này thích hợp chobiển và khí hậu vùng biển.- Chịu thời tiết, chống tia tử ngoại, chống lão hoá nên rất bền.-Chịu nhiệt, chịu lạnh, chống cháy.-Cách điện, cách nhiệt tốt.56- Chịu ma sát, cường độ lực, nhiệt độ cao (thể hiện ở composite sợicarbon).-Hấp thụ sóng điện tử tốt (composite – thủy tinh).-Không thấm nước, không độc hại.-Màu sắc đa dạng, đẹp bền vì được pha ngay trong nguyên liệu.- Thiết kế, tạo dáng thuận lợi, đa dạng, có nhiều công nghệ để lựa chọn.1.2.Phân loạiVật liệu composite được phân loại theo hình dạng và theo bản chất của vậtliệu thành phần.Phân loại theo hình dạng:+ Vật liệu composite độn dạng sợi: Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, tagọi đó là composite độn dạng sợi, chất độn dạng sợi gia cường tăng cơ lýtính cho polymer nền.+ Vật liệu composite độn dạng hạt: Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt,các tiểu phân hạt độn phân tán vào polymer nền. Hạt khác sợi ở chỗ nókhông có kích thước ưu tiên.Phân loại theo bản chất, thành phần:+ Compozit nền hữu cơ (nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt có dạng: sợi hữucơ (polyamit, kevlar...), sợi khoáng (thủy tinh, cacbon...), sợi kim loại (bo,nhôm)+ Compozit nền kim loại: nền kim loại (hợp kim Titan, hợp kim Al,…)cùng với độn dạng hạt: sợi kim loại (Bo), sợi khoáng (Si, C)…+ Compozit nền khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo), hạtkim loại (chất gốm), hạt gốm (cacbua, Nitơ)…671.3.Ưu điểm của vật liệu compositeƯu điểm lớn nhất của composite là có thể thay đổi cấu trúc hình học, sựphân bố và các vật liệu thành phần đẻ tạo ra một vật liệu mới có độ bềntheo mong muốn. Rất nhiều đòi hỏi khắt khe của kỹ thuật hiện đại( như nhẹ, lại chịu được nhiệt lên đến 3000oC,…) chỉ có composite mới đápứng nổi, vì vậy, vật liệu composite giữ vai trò then chốt trong cuộc cáchmạng về vật liệu mới.Ưu điểm của vật liệu composite được tổng hợp dưới đây:+ Khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học cao, độ cứng vững và uốn kéo tốt.+ Khả năng chịu đựng thời tiết, chống lão hóa, chống tia UV cao, cáchđiện và cách nhiệt tốt.+ Khả năng kháng hóa chất và kháng ăn mòn cao, không gây tốn kémtrong bảo quản, không cần phải sơn phủ chống ăn mòn.+ Gia công và chế tạo đơn giản, dễ tạo hình, tạo màu, thay đổi và sửachữa, chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất và chi phí bảo dưỡng thấp.+ Tuổi thọ sử dụng cao (thời gian sử dụng dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3lần).1.4.Nhược điểm của vật liệu CompositeBên cạnh những điểm ưu việt của vật liệu composite, chúng ta vẫn cần biếtđến những nhược điểm của loại vật liệu này để ứng dụng phù hợp:+ Khó tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trìnhsản xuất.+ Giá thành nguyên liệu thô tương đối cao, phương pháp gia công tốn thờigian.78+ Phức tạp trong phân tích cơ, lý, hóa tính của mẫu vật.+ Chất lượng vật liệu bị phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân1.5.Ứng dụng vật liệu compositeVật liệu composite được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực để tạo ra các sảnphẩm phục vụ đời sống, sản xuất khắc phục những nhược điểm mà nhữngloại vật liệu khác có, góp phần nâng cao hiệu suất, hiệu quả, chất lượngcông việc và đời sống con người, ví dụ như:+ Vỏ động cơ tên lửa+ Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ+ Bình chịu áp lực cao.+ Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốnướt của Nga và các tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu).+ Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi làống nhựa cốt sợi thủy tinh);+ Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite;+ Ống thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễmphèn;+ Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất,tấm panell composite;+ Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng;+ Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy các loại sứchuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì;+ Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp;+ Vỏ tàu thuyền composite (vỏ lãi)….89+ Thùng rác công cộng+ Mô hình đồ chơi trẻ em+ Vật liệu sửa chữa, nâng cấp công trình dân dụng và công nghiệp, cụ thểnhư sợi carbon, sợi thủy tinh để gia cố các kết cấu công trình cầu cảng, tấmbọc cọc pilejax9101.6.Thành phần của vật liệu compozitNhững thành phần của vật liệu composite bao gồm: vật liệu nền, cốt giacường,chấtđộnvàphụgiaVật liệu nền (matrix) vật liệu nền (kết dính) là pha liên tục, đảm bảo chosự liên kết và làm việc hài hòa giữa các thành phần của composite vớinhau, đảm bảo tính liền khối của vật liệu, tạo ra các kết cấu composite,phân bố lại chịu tải khi một phần cốt đã bị đứt gãy để đảm bảo tính liên tụccủa kết cấu. Ngoài ra, vật liệu nền cũng quyết định một phần lớn khả năngchịu nhiệt, chịu ăn mòn của vật liệu và nó cũng là cơ sở để xác địnhphương thức công nghệ chế tạo sản phẩm. Chức năng chính của nhựa nềnlà truyền ứng suất tới các cốt gia cường, nó liên kết và bảo vệ các cốt khỏisự phá hủy cơ lý và môi trường. Phụ thuộc vào tính chất của composite cầnchế tạo, người ta chọn loại nền phù hợp trong 4 nhóm: kim loại, ceramic,polyme và hỗn hợp. Thành phần cốt gia cường (reinforcement) là phakhông liên tục (các sợi, hạt,…) nhằm đảm bảo cho composite có đượcnhững tính năng cơ học cần thiết, đồng thời cốt phải nhẹ để tạo nên độ bềnriêng cao. Cốt có thể được làm bằng tất cả các loại vật liệu : kim loại,ceramic và polyme. Tính chất cơ của vật liệu composite phụ thuộc nhiềuvào loại và khối lượng của vật liệu gia cường. Với vật liệu gia cường là sợithìtínhchấtcơlýcònphụthuộcvàohướngcủanó.Chất độn và phụ gia được sử dụng không chỉ làm giảm giá thành của sảnphẩm mà còn nhằm giúp cho sản phẩm đạt được những tính chất riêng mànếu sản phẩm composite không có nó thì không thể có được như tăng độbền cơ, giảm độ co ngót, tăng độ bền cháy ,… của sản phẩm composite.10112. Sợi tự nhiênVải sợi thiên nhiên là loại vải được đệt từ các sợi có sẵn trong thiênnhiên mà chủ yếu là từ các loại cây trồng do con người trồng và chăm sócđể khai thác lấy sợi dể dệt vải, đây là loại vải sợi chính được sử dụng từhàng ngàn năm qua, từ thời cổ đại cho đến trước khi cuộc cách mạng côngnghiệp bắt đầu, loài người chỉ sử dụng các loại vải từ tự nhiên để làm trangphục. Các loại cây trồng chính để thu lấy sợi dệt vải đó là cây bông vải, câylanh, cây gai, cây đay, chúng ta có thể thu được các loại sợi lanh, sợi gai,sợi đay để dệt ra các loại vải theo phương pháp thủ công hay công nghiệp.Kén tằm1112Cây bôngDệt lụa tơ tằmNgoài các loại vải sợi tự nhiên có nguồn gốc từ thực vật mà chúng tôi vừađề cập ở trên thì cũng có nhiều loại vải sợi có nguồn gốc từ động vật như:Vải lụa tơ tằm thu được từ việc nuôi tằm lấy tơ hay như sợi len thu được từlông các loài thú như cừu, dê, lạc đà, thỏ mà chủ yếu là từ cừu. Vải sợithiên nhiên được dùng phổ biến trên thế giới cũng như ở nước ta là vải dệt1213từ sợi bông, vải len, dạ và lụatơ tằm. Đặc biệt hiện nay các loại vải lụatự nhiên có nguồn gốc từ tơ tằm luôn là một loại vải quý được thế giới rấtưu chuộng và có giá bán cũng rất cao.Nuôi cừu lấy lông2.1.Phân loại sợi tự nhiên:2.1.1. Vải Cotton (xơ cellulose):1314Cây bông+ Nguồn gốc: Dệt từ sợi bông của cây bông vải, một loại cây trồng đượcbiết tới từ thời cổ đại.+ Ưu điểm: Hút ẩm cao, thấm hút mồ hôi rất tốt ( sợi bông có khả nănghút/ thấm nước rất cao, có thể thấm nước đến 65% so với trọng lượng) nêncác loại quần áo may bằng vải sợi bông mặc rất thoáng mát, dễ chịu, thíchhợp với khí hậu nhiệt đới hay các loại trang phục mùa hè. Sợi bông thânthiện với da người (không làm ngứa) và không tạo ra các nguy cơ dị ứngviệc khiến cho sợi bông trở thành nguyên liệu quan trọng trong ngành dệtmay. Trong ngành may mặc và chế biến người ta phân biệt các loại bôngtrước tiên theo chiều dài của sợi, sau đó đến mùi, màu và độ sạch của cuộnsợi. Sợi bông càng dài thì càng có chất lượng cao. Sợi bông dễ cháy nhưngcó thể nấu trong nước sôi để tiệt trùng.+ Nhược điểm: Dễ bị co, dễ nhăn nhàu nên phải ủi nhiều lần, khi ủi xongkhó giữ nếp, dễ bám bẩn (Sợi bông có khuynh hướng dính bẩn và dính dầumỡ), giặt khó sạch. Ngoài ra độ bền của vải không cao, dễ chảy sệ hoặc bịkéo dãn, dễ bị mục do vi khuẩn, nấm mốc xâm hại.+ Cách nhận biết: Khi kéo đứt sợi thấy dai và chỗ đứt không bị xù lông.Khi vò nhẹ vải đẻ lai nhiều nếp nhăn. Khi đốt vải cháy nhanh và có mùinhư giấy cháy, tàn tro trắng mủn nhanh. Khi đổ nước lên vải, vải rất hútnước, chỗ ướt loang rộng rất nhanh.+ Ứng dụng: Dùng may quần áo mặc mùa hè, các loại áo thun công sở, áothun cao cấp, phù hợp để may quần áo trẻ em, người già, người bệnh, trang1415phục bảo hộ lao động và trang phục quân đội. Vải cotton còn thích hợp chođồ dùng sinh hoạt cần hút ẩm tốt như áo gối, chăn mền, tấm trải giường,khăn tay, khăn tắm, khăn bàn, khăn ăn, giày vải .+ Bảo quản: Nhiệt độ ủi thích hợp từ 180 – 200 độ C, là khi vải ẩm, giặtbằng xà phòng kiềm. Phơi ngoài nắng, cất giữ nơi khô ráo để tránh bị ẩmmốc.2.1.2. Vải Lụa Tự Nhiên (xơ protid)Vải lụa thời trang+ Nguồn gốc: Dệt từ tơ của kén tằm. Có 4 loại tơ tằm tự nhiên, tơ của tằmdâu là loại được sản xuất nhiều chiếm 95% sản lượng trên thế giới. Sợi tơtằm được tôn vinh là “Nữ Hoàng” của ngành dệt mặc dù sản lượng sợi tơsản xuất ra thấp hơn nhiều so với các loại sợi khác như: bông, đay, gai. Lụalà một loại vải mịn, mỏng được dệt bằng tơ. Loại lụa tốt nhất được dệt từ tơtằm.1516+ Ưu điểm: Chất vải sáng, rất mềm mại, bóng mượt, nhẹ. Hút ẩm tốt, đemlại cảm giác thoáng mát cho người mặc. Cách nhiệt tốt nên mặc mát vàomùa hè ấm vào mùa đông.+ Nhược điểm: Kém chịu nhiệt, nhiệt độ cao làm tơ lụa bị giòn, ánh nắngvà mồ hôi dễ làm tơ mau mục và úa vàng, vải dễ co rút và nhăn. Kém bềnvới chất kiềm như bột giặt. Sợi tơ có thể hút ẩm, bị ảnh hưởng bởi nướcnóng, axit, bazơ, muối kim loại, chất nhuộm màu.+ Cách nhận biết: Sở mát tay, mặt vải láng mịn (Người cầm có thể cảmnhận được vẻ mịn và mượt mà của lụa không giống như các loại vải dệt từsợi nhân tạo), óng ánh ( Mặt cắt ngang sợi tơ có hình dạng tam giác với cácgóc tròn. Vì có hình dạng tam giác nên ánh sáng có thể rọi vào ở nhiều gócđộ khác nhau, sợi tơ có vẻ óng ánh tự nhiên ). Khi đốt lụa cháy chậm và cómùi khét như tóc cháy (tính chất chung của các loại vải có nguồn gốc từđồng vật hay còn gọi là xơ protid), đầu đốt sủi bọt màu nâu, xốp, bóp vỡvụn.+ Ứng dụng: Lụa tơ tằm được dùng phổ biến nhất để may áo dài, váy dạhội, đồ lễ phục, các hàng thời trang cao cấp. Quần áo bằng lụa rất thích hợpvới thời tiết nóng và hoạt động nhiều vì lụa dễ thấm mồ hôi. Quần áo lụacũng thích hợp cho thời tiết lạnh vì lụa dẫn nhiệt kém làm cho người mặcấm hơn.+ Bảo quản: Nhiệt độ là thích hợp từ 140 – 150 độ C. Là ở mặt trái hoặcmặt phải, dùng khăn ẩm để lên mặt vải trước khi là ở mặt phải. Nếu là ởnhiệt độ quá cao, tơ sẽ mất độ bóng. Không nên ngâm vải lâu trong xà bôngnên Giặt bằng xà phòng trung tính như dầu gội đầu, chanh, bồ kết trongnước ấm., không nên phơi ở nơi có nhiệt độ và ánh nắng gắt sẽ làm lụa bị1617giòn và úa vàng nên phơi ở nơi râm mát, tránh ánh nắng mặt trời chiếu trựctiếp vào vải.2.1.3. Vải Len (xơ protid)Len thô cuộn trước khi dệtLen thành phẩm+ Nguồn gốc : Vải được dệt từ sợi thu được từ lông cừu và một số loàiđộng vật khác, như dê, lạc đà. Người ta sản xuất len bằng dụng cụ quay cácsợi lông cừu lại với nhau hay bện lại thành một liên kết sợi. Chất lượng củalen được xác định bởi đường kính sợi, quá trình uốn, năng suất, màu sắc, vàđộ bền trong đó đường kính sợi là chất lượng quan trọng nhất để xác địnhđặc tính và giá cả.+ Ưu điểm: Giữ nhiệt tốt do đó thường được may đồ giữ ấm, được yêuthích ở các nước ôn đới. Vải nhẹ, xốp, có độ bền cao. Ít nhăn, ít co giãn, íthút nước.+ Nhược điểm: Kém bền với kiềm, dễ bị vi khuẩn, nấm mốc phá huỷ.1718+ Cách nhận biết: Cảm giác thô ráp khi cầm nắm, mặt vải có xù lông cứng,khi kéo đứt sợi có độ kéo dãn lớn. Vải cháy yếu, có mùi khét như tóc cháy (xơ protid). Tro tàn đen, xốp, dễ vỡ. Len bị đốt cháy ở nhiệt độ cao hơnbông và một số sợi tổng hợp.+ Ứng dụng: Dùng để may quần áo mặc ngoài về mùa đông như áo khoácđồng phục, áo khoác thời trang, áo dạ, áo măng tô, làm chăn, khăn quàngcổ, mũ len, găng tay, tất. Cung cấp nguyên liệu để dệt, đan, chế tạo các loạiáo len là mặt hàng áo giữ ấm thông dụng trên thế giới, nhất là những nướccó khí hậu lạnh.+ Bảo quản: Giặt bằng xà phòng trung tính tránh ngâm lâu, các loại hànglen cao cấp thường phải giặt khô, là hơi vì nếu giặt bình thường sẽ bị biếndạng, giảm chất lượng và vẻ đẹp của sản phẩm. Tránh giặt bằng nướcnóng.Nên phơi ở nơi râm mát, thoáng gió. Cất giữ cẩn thận để tránh bịgián, nhậy cắn.2.2 Cấu trúc và tính chất cơ lý của sợi tự nhiên2.2.1 Cellulose (xét loại vật liệu điển hình là cotton)Cellulose - polymer của glucose - là thành phần hoá học cơ bản nhất của tấtcả các loại thực vật. Monomer cua cellulose là 1,2,4-8-anhydroglucose, sốlượng monomer có thể từ 1,000 đến 18,000 đơn vị.1819Chuỗi liên kết dài của cellulose làm cho các mối liên kết hydro của cácphân tử liền kề liên kết chặt chẽ với nhau. Các chuỗi liên kết liên phân tửnày cộng với cấu trúc mạch thẳng của phân tử cellulose hình thành nênnhững vùng có cấu trúc tinh thể của cellulose (microfibril). Nhữngmicrofibril này liên kết, sắp xếp lại với nhau thành 1 cấu trúc lớn hơn gọi làfibril (sợi).2.2.2 CottonCotton là đại diện lớn nhất và quan trọng nhất về vật liệu vải sợi của họ nàyvì đây là loại vật liệu được ứng dụng rộng rãi nhất ngày nay (chiếm khoảng50%sốlượngcácsảnphẩmtừvảisợitrênthếgiới).Cotton được lấy từ cây bông vải, thường được trồng ở những nước ôn đớivà nhiệt đới. Sau khi được khai thác, sợi cotton được xử lý qua nhiều côngđoạn để loại bỏ những thành phần chất béo, chất sáp bám trên thành vỏ sợilàm tăng tính thấm nước và quy trình tẩy trắng sợi. Sau quá trình xử lý, sợicotton sẽ được trải qua những công đoạn khác để làm nên tấm vải.19 nên sợ cotton thôThành phần cấu tạo20Cấu trúc của sợi cotton rất phức tạp, gồm 3 phần chính. Lớp biểu bì ngoàicùng có tính kỵ nước, có chức năng bảo vệ. Ngoài cellulose ra còn cónhững lớp chất béo và sáp, nên để có tính thấm nước tốt thì cotton phảiđược xử lý. Bên dưới lớp biểu bì là lớp thành sợi chính, do những sợi(fibril) nhỏ đan ngang dọc với nhau tạo thành. Bên dưới lớp thành sợi chínhlà lớp thành sợi phụ, chiếm hầu hết khối lượng của sợi cotton, do các lớpsợi liên tiếp chồng lên nhau và ngược hướng nhau tạo thành. Ruột (lumen)của sợi cotton rỗng, để dẫn protein đi nuôi lớn sợi cotton. Khi sợi đã trưởngthành, sợi khô đi và ruột bị thu hẹp lại, làm cho những sợi cotton xoắn lại(do lớp thành sợi phụ).Cotton thuộc họ cellulose, là polyalcohol (có nhóm -OH), nhưng mốiliên kết hydro giữa những nhóm hydroxyl của các phân tử liền kề khá bềnHình chụp những sợi cotton thô dưới kính hiển vi điện tử2021vững, ngăn không cho nước xuyên thấu vào những vùng có cấu trúc tinhthể của cellulose, do đó nó không hoà tan trong nước. Tuy nhiên, cotton lạikhá ưa nước, có khả năng thấm hút nước tốt. Cấu trúc tổ ong với các lỗ li tigiúp các phân tử nước xuyên thấu qua những vùng trống trong chuỗipolymer và hình thành liên kết hydro với các cellulose hydroxyl tự do. Cácsợi cotton khi hút nước sẽ phồng lên, trở nên dẻo dai hơn, mềm hơn và độbền tăng lên (20%) do liên kết hydro mới tạo thành. Mức độ thấm hút nướccủa cotton thông thường là và tăng lên đến 25 - 30% ở độ ẩm tương đối100%,nhiệtđộphòng.Giữa những vùng cấu trúc tinh thể trong cotton là những vùng trống, nhữngchất màu của thuốc nhuộm hay mực in sẽ bám vào những vùng này.Cotton sẽ bị phân huỷ (hydro hoá) khi gặp dung dịch acid loãng nóng hoặcđậm đặc lạnh, nhưng không có tác dụng với acid loãng ở nhiệt độ phòng.Cotton bền với dung dịch kiềm nên dung dịch kiểm được dùng trong quátrình xử lý vải gọi là mercerization. Trong dung dịch kiềm, sợi cotton sẽphồng lên, trở nên tròn, đều đặn và giảm thiểu tính xoắn của các sợi. Nếutrong khi phồng lên, vải được giữ chặt để tránh co rút thì cotton sẽ thay đổihình dạng và tạo ra 1 bề mặt nhẵn hơn. Sau khi tẩy chất kiềm và sấy khô,sợi cotton vẫn giữ nguyên dạng hình ống tròn. Tuy không có sự khác biệtrõ rệt về tính chất hoá học của vải được xử lý mercer và không được xử lýnhưng vải qua xử lý sẽ cho tính bám màu tốt hơn và chất lượng hình ảnhcao hơn 8%.2122222323243. Composit sợi tự nhiênThiên nhiên đã tạo ra những vật liệu composite từ hàng triệu năm nay. Gỗvà xương được coi như những vật liệu composite từ tự nhiên. Gỗ bao gồmcác sợi xenlulo bền kéo và uốn, được hóa cứng nhờ liên kết với nền lignin.Còn xương với độ dai và độ bền nhờ sự phân tán các mảng xương cứngdạng tinh thể của hydroxyapatit (khoáng) trong dạng nền mềm dẻo với cácsợicollagen(protein).Những ưu điểm của vật liệu composite khi so sánh với những vật liệutruyền thống khác gồm: Độ bền và độ cứng cao so với khối lượng; khốilượng riêng thấp; bền ăn mòn; có thể thiết kế tính dẻo; giá thành sản xuấtgiảm…3.1.Sợi tự nhiênViệc sử dụng rộng rãi các vật liệu polyme compozit từ các loại sợi truyền2425thống như sợi thủy tinh, cacbon, bo và kevlar đã gây những tác động xấutới môi trường do phế thải sau khi sử dụng rất khó bị phân hủy. Vì vậytrong vài thập kỷ gần đây việc nghiên cứu và phát triển những loại vật liệuPC có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện môi trường đã thu hút nhiềusự quan tâm của các nhà khoa học. Một trong những giải pháp đó là sửdụng sợi có nguồn gốc tự nhiên như sợi đay, sợi tre, xơ dừa, xidan và dứa,… làm vật liệu gia cường.Ưu điểm của sợi tự nhiên:Có nguồn nguyên liệu dồi dào, có thể tái tạo với chi phí thấp; tỷ trọng thấp,dẫn đến độ bền và độ cứng riêng cao hơn sợi thủy tinh; chịu uốn dẻo cao,thích hợp cho các sản phẩm chịu uốn; sợi có khả năng biến đổi hóa học bềmặt cao; dễ gia công hoặc tái chế, không mài mòn thiết bị, vốn đầu tư thấp;không độc hại, không gây kích thích da; phế thải sau sử dụng có thể phânhủy sinh học hoặc phân hủy hoàn toàn bằng nhiệt.Nhược điểm: Tính chất cơ học thấp hơn so với sợi tổng hợp, tuy nhiên cóthể nâng cao độ bền vật liệu compozit nhờ lai tạo với sợi tổng hợp; Có độhút ẩm cao (với hàm lượng hơi ẩm từ 3-13%) dẫn đến làm giảm độ bền củasản phẩm. Có thể khắc phục bằng cách axetyl hóa bề mặt sợi hoặc sơn phủbề mặt sản phẩm; sợi có độ phân cực khá lớn nên tương hợp kém với đa sốnền nhựa không ưa nước dẫn đến tính chất cơ lý, hóa của sản phẩm khôngcao; nhiệt độ gia công sản phẩm thấp (< 2000C) do tính chịu nhiệt kém.Sợi tự nhiên có thể được phân loại theo sợi gỗ (sợi gỗ mềm – cây hạt trầnvà sợi gỗ cứng – cây hạt kín) và phân loại theo sợi phi gỗ, gồm có: sợi từvỏ cây (lanh, gai, đay, dâm bụt…); sợi từ lá cây (xidan, chuối abaca…); sợitừ quả (xơ dừa…); sợi từ hạt (bông…) và sợi từ thân cây (tre nứa, rơm,cọ…).Thành phần hóa học của sợi tự nhiên thay đổi phụ thuộc vào từng loại sợi.25

Tài liệu liên quan

Luận văn đánh giá thực trạng sử dụng lao động trực tiếp trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa ở huyện kim động, tỉnh hưng yên
- 140
- 685
- 2
Tài liệu Các giao thức được sử dụng trong hệ thống Mail pptx
- 6
- 576
- 2
Nghiên cứu phối hợp sử dụng phụ gia hoạt tính tro trấu và metacaolanh để nâng cao chất lượng của vật liệu xi măng pooclăng cốt sợi tre
- 80
- 1
- 3
Xem xét thực trạng sử dụng vốn ODA tại việt nam trong thời gian qua và đưa ra một số đánh giá về kết quả đạt được cũng như những tồn tại cần khắc phục
- 100
- 1
- 7
BÁO CÁO " NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG VIÊN NHIÊN LIỆU SINH KHỐI TRONG LÒ HƠI TẦNG SÔI " pdf
- 6
- 721
- 6
BÁO CÁO "KHẢO SÁT SỰ PHÁT QUANG TỰ PHÁT VÀ PHÁT QUANG CƯỠNG BỨC CỦA NHÓM VẬT LIỆU PHÁT QUANG SỬ DỤNG TRONG VIỆC CHẾ TẠO LED TRẮNG " doc
- 6
- 769
- 5
Hình thành và phát huy kĩ năng thực hiện sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên sư phạm Vật lý pdf
- 5
- 657
- 1
Tuyển chọn định hướng các nhóm vi sinh vật đất có khả năng chống chịu với nồng độ muối cao và chuyển phèn gây độc với thực vật để sử dụng trong các vùng đất canh tác bị tác động bởi biến đổi khí hậu pptx
- 8
- 707
- 2
Tình hình sử dụng phụ gia hàn the và phẩm mầu trong một số thực phẩm chế biến sẵn và kiến thức thái độ thực hành về vệ sinh an toàn thực phẩm của người nội trợ tại quận Đống Đa Hà Nội năm 2003 docx
- 7
- 1
- 11
Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nano composite trên cơ sở một số vinyl monome và nano oxit sắt từ để hấp thu (sorption) dầu, dùng trong xử lý môi trường
- 26
- 997
- 2