Lời nói đầu

Vật liệu compositehaycompositelà vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ

Những vật liệu composite đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trướccông nguyêncon người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về composite chính là hợp chất được dùng đểướp xáccủa người Ai Cập.

Ngày nay trong điều kiện khoa học kỹ thuật phát triển, sản xuất ngày một nâng cao trình độ, việc phát triển các loại vật liệu mới nhằm phục vụ tốt nhất cho sản xuất kỹ thuật, dân dụng, phục vụ nhu cầu con người. Composite là một loại vật liệu đáp ứng được nhiều yếu tố trong sản xuất. Và khi người ta nhắc đến “ Vật liệu mới ” tức là đồng nghĩa với vật liệu composite.

Trong quá trình học môn học Vật liệu phi kim em đã được học và tìm hiểu về vật liệu compostie, thành phần cấu tạo, công nghệ chế tạo, Sau đây là một số trình bày sơ qua của em về loại vật liệu này.

PHẦN I

CÁC THÀNH PHẦN CỐT CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE

Các thành phần cốt của composite phải thoả mãn được những đòi hỏi về khai thác và công nghệ. Đòi hỏi về khai thác là những đòi hỏi như yêu cầu về độ bền, độ cứng, khối lượng riêng, độ bền trong 1 khoảng nhiệt độ nào đó, bền ăn mòn trong môi trường axit, kiềm Còn đòi hỏi về công nghệ là những đòi hỏi về khả năng công nghệ để sản xuất ra các thành phần cốt này. Hiện nay, thành phần cốt của composite trên cơ sở những cốt thường dùng là các sở ngắn, các sợi dài đơn, các dạng sợi tết (được tết xoắn gồm nhiều sợi với nhau), các cốt lưới, vải, các băng dải sợi và các loại bảng với tính năng cơ lý đã được xác định.

Hiện nay, với các vật liệu composite polyme có pha nền là nhựa tổng hợp, các cốt thường là vải hoặc sợi thuỷ tinh, sợi anamit, sợi cacbon, sợi bor hoặc cốt sợi tạp lai.

Trên thực tế, thành phần cốt luôn chiếm không quá 60-65% thể tích của vật liệu composite. Theo tính toán nếu thành phần cốt chiếm quá liều lượng trên (tức là khi các thành phần cốt quá sít gần nhau) giữa chúng sẽ nảy sinh tương tác dẫn đến sự tập trung ứng suất làm giảm sức bền của vật liệu.

1. Sợi thuỷ tinh

Sợi thuỷ tinh được sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu composite polyme. Ưu điểm của sợi thuỷ tinh là nhẹ, chịu nhiệt khá, ổn định với các tác động hoá - sinh, có độ bền cơ lý cao và độ dẫn nhiệt thấp.

Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét. Khi đó các sợi này sẽ mất những nhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn. Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê , . tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cơ học cao). Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt.

Sợi thuỷ tinh có hai dạng điển hình: Sợi dài và sợi ngắn thông thường chúng có hình trụ tròn, ngoài ra, cũng gặp sợi thuỷ tinh có thiết diện ngang hình tam giác, hình vuông, lục giác.

Hiện nay có ba phương pháp chính dùng để sản xuất ra sợi thuỷ tinh:

§ Kéo sợi từ dung dịch nóng chảy qua khuôn.

§ Kéo sợi từ những phôi thuỷ tinh được sấy nóng

§ Nhận được những sợi ngắn từ các tia dung dịch nóng chảy bằng cách thổi không khí, hơi, ga.

Quá trình một giai đoạn kéo sợi thuỷ tinh thực chất là từ những thành phần cơ bản như cát thạch anh, đá vôi, axit bor, đất sét, than. Được chọn theo 1 tỷ lệ hợp lý, sau đó nung nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 1260oC.

Dung dịch thuỷ tinh nóng chảy rót trực tiếp vào bộ phận khuôn kéo sợi được chế tạo từ platin. Dưới áp lực, dung dịch thuỷ tinh chảy qua những lỗ nhỏ của khuôn đường kính thông thường 0,8 – 3mm và khi qua buồng lạnh được kéo thành sợi có đường kính từ 3-19µm với vận tốc 20-50m/s.

Sợi thuỷ tinh nhận được như vậy là những sản phẩm sợi thô. Thường được dùng để xoắn bệnh thành chỉ dệt thành vải cho các công đoạn tiếp theo.

Sợi thuỷ tinh có những ưu điểm nổi trội là giá thành rẻ. Chúng được dùng rộng rĩa trong sản xuất composite polyme được chế tạo các tầu tải trọng nhẹ, thuyền xuồng cacno, thuyền buồn thể thao