Vật liệu Composite là gì?
Vật liệu composite, còn gọi là Vật liệu tổng hợp, Vật liệu composite,hay composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên vật liệu mới có tính chất vượt trội hơn hẳn so với các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ.
Lịch sử Composite
Những vật liệu tổng hợp đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng, điển hình về composite chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người ai cập
Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng liecnin Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo – một cấu trúc composite lý tưởng.
Người Hy lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng và ở việt nam ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông…
Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở mỹ từ những năm 1950 Từ đó đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ “vật liệu mới” đồng nghĩa với “vật liệu composite”.
Thành Phần và Cấu Tạo
Nhìn chung, mỗi vật liệu composite gồm một hay nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục duy nhất. (Pha là một loại vật liệu thành phần nằm trong cấu trúc của vật liệu tổng hợp.) Pha liên tục gọi là vật liệu nền (matrix), thường làm nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn lại. Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường (reinforcement) được trộn vào pha nền làm tăng cơ tính, tính kết dính, chống mòn, chống xước…
Thành phần cốt
Vật liệu cốt, hay còn gọi là vật liệu gia cường, có vai trò đảm bảo cho composite có được các đặc tính cơ học cần thiết. Về cơ bản có hai kiểu vật liệu cốt là dạng cốt sợi (ngắn hoặc dài) và dạng cốt hạt.
Nhóm sợi khoáng chất: sợi thuỷ tinh sợi cac bon sợi gốm nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt: sợi Kermel, sợi Nomex, sợi Kynol, sợi Apyeil. Các nhóm sợi khác ít phổ biến hơn: sợi gốc thực vật (gỗ, xenlulô): giấy, sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa,…; sợi gốc khoáng chất: sợi amiang sợi Silic,…; sợi nhựa tổng hợp: sợi polyeste (tergal, dacron, térylène,..),
Sợi thuỷ tinh
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 gãy, 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 RoVing
Sợi Roving là sợi dệt 2 hướng sử dụng với nhựa Polyester, Vinyl, Epoxy …
– Ứng dụng tốt trong các phương pháp gia công như đắp tay, quay quấn,
Công nghệ chế tạo
Công nghệ khuôn tiếp xúc
- Lăn tay
- Phun
- Lát máy
Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi
- Khuôn chân không
- Khuôn chân không- autoclave
- Khuôn ép diaphragm
Công nghệ tẩm áp lực
- Tẩm áp lực trong điều kiện thường
- Tẩm áp lực trong chân không
Công nghệ dập trong khuôn
- Dập trực tiếp
- Dập đúc
- Dập ép nóng
Công nghệ quấn
- Các phương pháp công nghệ
- Máy quấn
Công nghệ pulltrusion
- Là qui trình LIÊN TỤC, tự động. Sản phẩm dạng PROFILE (thanh chữ U, chữ I) có tính chất vật lý, hóa học tốt => thay thế vật liệu truyền thống như sắt thép, nhôm, gỗ trong nhiều ứng dụng. Tỉ lệ phế liệu thấp Khả năng lựa chọn cái loại nhựa, vật liệu gia cường cũng như cường độ lao động, giá thành khuôn có thể điều chỉnh trong khoảng rộng
Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- 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, cách điện và cách nhiệt tốt.
- Khả năng kháng hóa chất và kháng ăn mòn cao, không gây tốn kém trong 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 sửa chữa, 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 2-3 lần).
Nhược điểm
- Khó tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trình sản xuất.
- Giá thành nguyên liệu thô tương đối cao, phương pháp gia công tốn thời gian.
- 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 nhân
Một số sản phẩm từ vật liệu composite
- Bọc phủ composite chống ăn mòn
- Sản xuất bồn bể đựng hoá chất
- thùng chở hàng sau xe máy
- 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 cuốn ướt của Nga và các tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu).
- Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống 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, nhiễm phèn;
- 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 sứ chuỗi, 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)…..
- Thùng rác công cộng
- Mô hình đồ chơi trẻ em
- Vật liệu cải tạo nhà
Một số hình ảnh về vật liệu composite
Một số sản phẩm được làm từ nhựa composite tại công ty TNHH Composite Kiều Gia
- bọc phủ chống ăn mòn cho mọi bề mặt, bọc chống ăn mòn cho bể thép, bọc phủ chống ăn mòn cho bể bê tông.bọc phủ chống thấm, bọc phủ hệ thống xử lý nước thải, bọc phủ dây chuyền sơn tĩnh điện, bọc phủ các bể chứa hoá chất. bọc phủ chống thấm, chống ăn mòn trên mọi bề mặt chất liệu.
- Sản xuất các loại bồn bể chứa hoá chất, bồn xử lý nước thải, bồn nuôi trồng thuỷ sản, bồn chứa nước, tank frp, téc chứa axit, bể chứa nước, bể composite, bể cá composite, bể nuôi thuỷ sản
- sản xuất thùng chở hàng sau xe máy, thùng giao hàng, thùng chở hàng v.v.v.v.