Nghiên cứu sử dụng xơ da thuộc phế liệu để chế tạo vật liệu composite nền nhựa polyester không no
Nghiên cứu này trình bày các kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch polyester
không no (UPE), hàm lƣợng chất đóng rắn methyl ethyl ketone peroxide (MEKP), hàm lƣợng xơ da, tỷ lệ
khối lƣợng phối trộn xơ da với sợi thủy tinh và mùn cƣa trong cốt gia cƣờng đến thời gian đóng rắn, độ
bền cơ học, sự phân bố các pha và màu sắc của vật liệu composite thu đƣợc. Xơ da sử dụng trong nghiên
cứu là các loại xơ đƣợc nghiền từ phế liệu da thuộc phát sinh trong quá trình sản xuất giầy dép. Trong
khoảng khảo sát về nồng độ dung dịch UPE (40 – 60%), chất đóng rắn MEKP (1 – 2%), hàm lƣợng xơ da
(7 – 11%), tỷ lệ khối lƣợng phối trộn xơ da/sợi thủy tinh (50/50), xơ da/mùn cƣa (50/50) và xơ da/sợi
thủy tinh/mùn cƣa (40/30/30) trong cốt gia cƣờng, điều kiện thích hợp để chế tạo vật liệu composite là
UPE 60%, MEKP 1% và xơ da 7%. Điều kiện này đảm bảo thu đƣợc vật liệu có tính chất cơ học (độ bền
kéo, độ bền va đập và độ bền nén) tƣơng đối tốt. Mẫu có tỷ lệ khối lƣợng phối trộn xơ da/sợi thủy tinh
(50/50) có độ bền cơ học và phân bố pha tốt nhất. Kết quả từ nghiên cứu này bƣớc đầu cho thấy khả năng
sử dụng xơ da thuộc phế liệu để chế tạo các loại vật liệu mới có khả năng ứng dụng trong dân dụng và
công nghiệp.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu sử dụng xơ da thuộc phế liệu để chế tạo vật liệu composite nền nhựa polyester không no
Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 43B, 2020 © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO NGUYỄN THỊ MỸ LINH1, PHẠM THỊ HỒNG PHƢỢNG2 1 Khoa Công nghệ may & Thời trang, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 2 Khoa Công nghệ Hóa, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, nguyenthimylinh_tt@iuh.edu.vn Tóm tắt. Nghiên cứu này trình bày các kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch polyester không no (UPE), hàm lƣợng chất đóng rắn methyl ethyl ketone peroxide (MEKP), hàm lƣợng xơ da, tỷ lệ khối lƣợng phối trộn xơ da với sợi thủy tinh và mùn cƣa trong cốt gia cƣờng đến thời gian đóng rắn, độ bền cơ học, sự phân bố các pha và màu sắc của vật liệu composite thu đƣợc. Xơ da sử dụng trong nghiên cứu là các loại xơ đƣợc nghiền từ phế liệu da thuộc phát sinh trong quá trình sản xuất giầy dép. Trong khoảng khảo sát về nồng độ dung dịch UPE (40 – 60%), chất đóng rắn MEKP (1 – 2%), hàm lƣợng xơ da (7 – 11%), tỷ lệ khối lƣợng phối trộn xơ da/sợi thủy tinh (50/50), xơ da/mùn cƣa (50/50) và xơ da/sợi thủy tinh/mùn cƣa (40/30/30) trong cốt gia cƣờng, điều kiện thích hợp để chế tạo vật liệu composite là UPE 60%, MEKP 1% và xơ da 7%. Điều kiện này đảm bảo thu đƣợc vật liệu có tính chất cơ học (độ bền kéo, độ bền va đập và độ bền nén) tƣơng đối tốt. Mẫu có tỷ lệ khối lƣợng phối trộn xơ da/sợi thủy tinh (50/50) có độ bền cơ học và phân bố pha tốt nhất. Kết quả từ nghiên cứu này bƣớc đầu cho thấy khả năng sử dụng xơ da thuộc phế liệu để chế tạo các loại vật liệu mới có khả năng ứng dụng trong dân dụng và công nghiệp. Từ khóa. Composite xơ da, xơ da thuộc, sợi thủy tinh, mùn cƣa, polyester không no. STUDY ON RECYCLING OF CHROME-TANNED LEATHER FIBERS TO FABRICATE UNSATURATED POLYESTER COMPOSITE Abstract. This work presents influence of unsaturated polyester (UPE) concentration, hardener catalyst methyl ethyl ketone peroxide (MEKP), leather fiber contain, blending ratio mass of leather fiber/glass fiber/sawdust filler on the completely curing time, some mechanical properties, phase distribution and color of obtained composite materials. Leather fibres used in this research were grinded from tanned leather waste of shoe making company. According to the results of research with UPE concentration (40 – 60%), MEKP (1 – 2%), leather fiber ratio (7 – 11%), blending ratio mass of leather fiber/glass fiber (50/50), leather fiber/sawdust (50/50) and và leather fiber/glass fiber/sawdust filler (40/30/30), the optimal technical parameters for composite fabrication were UPE 60%, MEKP 1% and leather fiber ratio 7%. Some mechanical properties of the obtained composite like tensile strength, tensile modulus, Izod impact strength and compressive strength were enhanced significantly at these conditions. The mechanical properties of the composites with reinforcing filler of leather fiber/glass fiber (50/50) were found to be best. The successful fabrication of composites using waste leather fibers as reinforcement and unsaturated polyester as matrix could make these materials very promising for industrial and civil engineering applications. Keywords. Composite leather, chrome-tanned leather fiber, glass fiber, sawdust, unsaturated polyester. 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một trong những nƣớc sản xuất và xuất khẩu các sản phầm giầy, dép, túi, cặp hàng đầu trên thế giới. Do vậy, lƣợng nhập khẩu và tiêu thụ da thuộc là rất lớn và luôn có sự tăng trƣởng theo hàng năm. Kết quả khảo sát của Viện Nghiên cứu Da giầy về tiêu hao các loại nguyên vật liệu và chất thải rắn trong ngành da giầy Việt Nam cho thấy hàng năm các doanh nghiệp da giầy nƣớc ta thải ra trên 150 nghìn tấn chất thải rắn, trong đó khoảng 60% là da thuộc phế liệu [1]. Theo dự báo đến năm 2025, với tốc độ phát triển nhƣ hiện nay thì lƣợng chất thải rắn của ngành da giầy sẽ đạt khoảng 300 nghìn tấn. Với cách NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU 123 COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh xử lý chôn lấp hoặc đốt bỏ hiện đang đƣợc áp dụng cho chất thải rắn của ngành da giầy không chỉ gây ô nhiễm môi trƣờng mà còn lãng phí nguồn xơ colagen tự nhiên trong da. Do đó, tái sử dụng phế liệu da thuộc để chế tạo ra các vật liệu và sản phẩm mới nhằm tạo ra giá trị gia tăng và xử lý các phế thải là hƣớng nghiên cứu đang đƣợc các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm. Trên thế giới, các phế thải rắn dạng xơ sợi thƣờng đƣợc sử dụng làm thành phần phân tán cho vật liệu composite [2-6]. Đối với da thuộc phế liệu, các nghiên cứu thƣờng dùng để chế tạo vật liệu composite với các nền polymer khác nhau nhƣ nhựa nhiệt dẻo (polyvinyl butyral, polyvinyl clorua, polymethyl methaacrylat...), nhựa nhiệt rắn (epoxy, nhựa gốc phenol), cao su tổng hợp (butadien, styren butadien, cao su nitril) [2-6]. Tại Việt Nam, các nghiên cứu trong lĩnh vực da giầy chủ yếu tập trung vào công nghệ thuộc da, công nghệ chế tạo giầy chức năng,... [1, 8]. Vấn đề nghiên cứu chế tạo các vật liệu mới từ da thuộc phế liệu đã bắt đầu đƣợc triển khai nghiên cứu [9]. Nhựa polyester không no (UPE) là một loại nhựa nhiệt rắn tồn tại ở trạng thái lỏng nhớt, khi có mặt của chất đóng rắn sẽ chuyển sang trạng thái rắn. Nhựa UPE đƣợc sử dụng phổ biến để sản xuất các vật liệu composite với cốt gia cƣờng khác nhau [5]. Do xơ da có tỷ trọng thấp, chỉ với hàm lƣợng xơ nhỏ thì thể tích nguyên liệu xơ da đã khá lớn nên việc phối trộn với nhựa có độ nhớt cao sẽ khó đồng đều. Sự phân tán của xơ da trong vật liệu composite không đồng đều sẽ làm giảm các tính chất cơ học của vật liệu composite thu đƣợc. Hơn nữa, khả năng tƣơng hợp giữa một số polymer kỵ nƣớc với xơ da kém nên cần lựa chọn phƣơng pháp gia công phù hợp, hàm lƣợng xơ da hợp lý, hoặc biến tính xơ da, hay bổ sung thêm các vật liệu gia cƣờng khác và ... hàm lƣợng xơ da độ bền va đập của composite cũng giảm; trong khi độ bền nén của mẫu đạt cực đại ở mẫu 9% xơ da sau đó giảm dần khi NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU 127 COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh tăng hàm lƣợng xơ da. Độ bền va đập đặc trƣng cho khả năng hấp thụ năng lƣợng tác động đột ngột của vật liệu. Chính vì vậy loại lực này tác động rất mạnh tới mối liên kết giữa thành phần pha phân tán (xơ da) và pha liên tục (nhựa nền UPE). Để đạt đƣợc độ bền va đập tốt, độ bền mối liên kết này phải cao. Cũng nhƣ giải thích với độ bền kéo, khi hàm lƣợng xơ da tăng sẽ làm giảm mối liên kết nhựa giữa các xơ da dẫn đến giảm độ bền va đập. Từ các giá trị đo độ bền cơ học của các mẫu composite cho thấy hàm lƣợng cốt gia cƣờng xơ da thích hợp là 7%. Do vậy, trong các thí nghiệm khảo sát tiếp theo về ảnh hƣởng của tỉ lệ phối trộn xơ da, sợi thủy tinh và mùn cƣa trong cốt gia cƣờng, nồng độ dung dịch UPE và hàm lƣợng chất đóng rắn MEKP và hàm lƣợng cốt gia cƣờng đƣợc chọn lần lƣợt là 60%, 1% và 7%. Hình 3. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng xơ da đến tính chất cơ học của composite. 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn xơ da/sợi thủy tinh/mùn cưa đến tính chất cơ học của composite Nhƣ đã biết, sợi thủy tinh là một vật liệu thông dụng để làm cốt gia cƣờng cho composite nhờ độ bền cơ học vƣợt trội của nó. Do vậy, để tăng cƣờng cơ tính cho composite xơ da/UPE, sợi thủy tinh đƣợc nghiên cứu phối trộn với xơ da. Thêm nữa, để giảm tỉ lệ nhựa nền UPE trong composite thành phẩm, mùn cƣa cũng đƣợc nghiên cứu sử dụng nhƣ chất độn cho composite. Bảng 3 và hình 4 trình bày kết quả khảo sát các tính chất cơ học của composite với hàm lƣợng cốt gia cƣờng là 7% và tỉ lệ phối trộn vật liệu trong cốt gia cƣờng là 100% xơ da, xơ da/sợi thủy tinh (50/50), xơ da/mùn cƣa (50/50) và xơ da/sợi thủy tinh/mùn cƣa (40/30/30). Bảng 3. Kết quả xác định tính chất cơ học của vật liệu composite với tỉ lệ phối trộn xơ da/sợi thủy tinh/mùn cƣa trong cốt gia cƣờng khác nhau. Tên mẫu Tỉ lệ phối trộn xơ da/sợi thủy tinh/mùn cưa (%) Độ bền kéo (MPa) Độ giãn dài (%) Modun đàn hồi (N/mm2) Độ bền va đập Izod (KJ/m2) Độ bền nén (kPa) P1-7L1 100/0/0 79.91 5.32 1990.63 1.70 77.30 P1-7LG 50/50 91.30 5.19 2189.97 5.20 91.30 P1-7LS 50/50 65.79 6.42 1508.69 1.60 65.80 P1-7LGS 40/30/30 71.22 5.81 1673.30 3.60 71.20 Ký hiệu: P1 – UPE 60%; 7 - 7% cốt gia cường; L - xơ da, G - sợi thủy tinh; S – mùn cưa Ta thấy mẫu composite có tỉ lệ phối trộn xơ da/sợi thủy tinh (50/50) có giá trị độ bền kéo, modun đàn hồi, độ bền va đập và độ bền nén cao nhất, với giá trị lần lƣợt là 91.30 MPa, 2189.97 N/mm2, 5.20 KJ/m2 và 91.30 kPa. Và mẫu này cũng có giá trị độ giãn dài thấp nhất là 5.19 %. Các tính chất cơ học của vật liệu composite phụ thuộc vào sự liên kết và sự phân bố cốt gia cƣờng với lớp nhựa nền. Khác với xơ da, sợi thủy tinh là vật liệu kỵ nƣớc nên hoàn toàn tƣơng hợp với nhựa UPE. Không những thế, sợi thủy tinh còn có độ bền cơ học vƣợt trội so với xơ da. Do vậy, khi bổ sung sợi thủy tinh để thay thế một phần xơ 128 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh da, khả năng thấm nhựa và liên kết giữa lớp cốt gia cƣờng với nhựa nền UPE tăng, làm cải thiện hầu hết các tính chất cơ học của vật liệu composite. Hình 4. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tỉ lệ phối trộn xơ da/sợi thủy tinh/mùn cƣa đến tính chất cơ học của composite. Trái ngƣợc với mẫu composite cốt xơ da/sợi thủy tinh, mẫu composite cốt xơ da/mùn cƣa (50/50) có các giá trị độ bền kéo, modun đàn hồi, độ bền va đập và độ bền nén thấp nhất, với giá trị lần lƣợt là 65.79 MPa, 1508.69 N/mm2, 1.6 0 KJ/m2 và 65.80 kPa. Và mẫu này có giá trị độ giãn dài cao nhất là 6.42 %. Nhƣ vậy, xơ da có hiệu quả tăng bền cho composite nên khi thay thế một lƣợng xơ da bằng mùn cƣa làm chất độn sẽ làm giảm bền mẫu thí nghiệm. Hơn nữa, mùn cƣa là vật liệu ƣa nƣớc nên khả năng tƣơng thích với nhựa UPE kém cũng là một nguyên nhân giảm bền vật liệu. Độ giãn dài của mẫu composite này lớn nhất trong các mẫu thí nghiệm là do phần nhựa nền UPE quyết định bởi hàm lƣợng xơ da ít nên sự liên kết giữa chúng lỏng lẻo. Đối với mẫu composite có cốt gia cƣờng xơ da/sợi thủy tinh/mùn cƣa (40/30/30) có các giá trị cơ học ở mức trung gian giữa mẫu composite cốt xơ da/sợi thủy tinh (50/50) và mẫu composite cốt xơ da/mùn cƣa (50/50). Kết quả nghiên cứu này sẽ mang lại nhiều sự lựa chọn trong điều kiện phối trộn cốt gia cƣờng cho vật liệu composite có các tính chất cơ học mong muốn, đồng thời tái sử dụng đƣợc hai phế thải rắn là xơ da và mùn cƣa. Hình 5. Ảnh SEM mặt cắt ngang mẫu composite với hàm lƣợng xơ da 7%(P1-7L1), 9%(P1-9L1), 11%(P1-11L1); và tỉ lệ phối trộn trong cốt gia cƣờng xơ da/sợi thủy tinh 50/50 (P1-7LG) và xơ da/mùn cƣa 50/50 (P1-7LS); độ phóng đại 100×. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU 129 COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 3.5 Hình thái cấu trúc và sự phân bố pha trong composite Để đánh giá một cách trực quan về hình thái cấu trúc và sự phân bố các pha trong composite thu đƣợc, phƣơng pháp phân tích ảnh chụp hiển vi điện tử quét bề mặt vật liệu (SEM) thƣờng đƣợc sử dụng [2-7, 9]. Ảnh chụp SEM mặt cắt ngang các mẫu composite trình bày trên Hình 5 cho thấy sự phân bố xơ da, sợi thủy tinh và mùn cƣa trong pha phân tán là nhựa UPE. Từ ảnh SEM ta thấy các mẫu composite đều có sự phân chia pha rõ ràng và có nhiều vùng nhựa UPE phân lập và xơ da kết bó. Điều này chứng tỏ sự tƣơng hợp và khả năng phân tán xơ da trong nhựa UPE kém. Ảnh SEM các mẫu có hàm lƣợng xơ da lớn cho thấy mật độ xơ da trong composite tăng lên, nhiều vùng xơ da riêng biệt không đƣợc nhựa UPE bao bọc. Mẫu P1-7LG composite cốt xơ da/sợi thủy tinh (50/50) cho thấy các sợi thủy tinh phân bố đan xen cùng xơ da; trong khi mẫu P1-7LS composite cốt xơ da/mùn cƣa (50/50) cho thấy vùng nhựa UPE chiếm chủ yếu, xơ da kết bó và phân bố riêng rẽ. Kết quả phân tích hình ảnh SEM các mẫu composite cho thấy sự phù hợp với ứng xử cơ tính của các mẫu vật liệu đã phân tích ở trên. 3.6 Sự biến đổi màu sắc của vật liệu composite theo hàm lượng và tỉ lệ phối trộn cốt gia cường khác nhau Bảng 4. Các giá trị L*, a*, b*, C*, h° trong hệ không gian màu CIELab của các mẫu composite. Nguồn sáng D65 - góc quan sát 10° Mẫu L* a* b* C* h° ΔE P1 84.80 2.43 14.58 14.78 80.55 0.0 P1-7L1 55.53 -3.79 3.12 1.77 79.67 15.87 P1-9L1 54.06 -3.83 2.9 1.96 77.2 17.25 P1-11L1 54.04 -4.01 2.38 2.5 74.28 19.41 P1-7LG 55.63 -4.23 0.23 4.66 68.39 25.81 P1-7LS 56.58 -3.87 2.97 1.9 77.61 16.22 P1-7LGS 57.86 -3.73 3.8 2.4 81.63 14.84 Ký hiệu: P1 – UPE 60%; 7÷9 - 7÷9% cốt gia cường; L - xơ da, G - sợi thủy tinh; S – mùn cưa 130 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Để đánh giá sự khác nhau về màu sắc của các mẫu composite, việc đo màu đƣợc thực hiện theo hệ không gian màu CIELab thu đƣợc các thông số màu thông số màu L , a , b , C và h. Hệ không gian màu CIELab đƣợc xây dựng dựa trên khả năng cảm nhận màu của mắt ngƣời. Do vậy, tất cả những màu mà mắt ngƣời có thể nhìn thấy đƣợc đều đƣợc biểu diễn thông qua các giá trị L , a , b . Thông số L đặc trƣng cho độ sáng, sáng hơn (+L) và tối hơn (-L); a* thông số màu đỏ - lục, ngả đỏ (+a) và ngả lục (-a); b* thông số màu vàng - lam, ngả vàng (+b) và ngả lam (-b). Tất cả các màu có cùng độ sáng L nằm trên cùng một mặt phẳng có 2 trục tọa độ vuông góc a* và b*. Độ sáng L của màu thay đổi theo trục dọc. Kết quả đo màu trình bày trong bảng 4 và đồ thị hóa trong hình 6 cho thấy mẫu đối chứng là nhựa UPE đóng rắn không cốt gia cƣờng (P1) có độ sáng cao (L = 84.8), màu ngả đỏ vàng (a = 2.43, b = 14.58); các mẫu composite có cốt gia cƣờng (xơ da, sợi thủy tinh, mùn cƣa) đều có độ sáng giảm mạnh. Khi tăng hàm lƣợng xơ da trong composite từ 7 – 11%, độ sáng giảm dần, màu của mẫu ngả lục và giảm ánh vàng. Khi thay thế một phần xơ da bằng sợi thủy tinh, mẫu P1-7LG có ánh vàng giảm mạnh (b = 0.23) và ánh lục tăng mạnh (a = -4.23). Hình 6. Đồ thị so sánh các giá trị L*, a*, b* và R của các mẫu composite. Sự khác biệt màu sắc giữa các mẫu composite với mẫu đối chứng (P1) đƣợc đánh giá thông qua giá trị E. Đây là thông số đánh giá tổng sự khác biệt về độ sáng và màu sắc của các mẫu. Thông thƣờng, giá trị E < 1.0 thì mắt ngƣời không phân biệt đƣợc sự khác biệt màu sắc giữa hai mẫu vật liệu. Kết quả tính E trình bày trong bảng 4 cho thấy sự khác biệt màu sắc giữa các mẫu composite với mẫu đối chứng (P1) là rất lớn và sự khác biệt màu sắc giữa các mẫu composite là phân biệt đƣợc. Điều này cũng đƣợc thể hiện qua sự khác biệt lớn về giá trị sắc độ màu (C = [(a*)2 + (b*)2]0.5) và sắc thái màu (h = tan-1(b /a )) của các mẫu thí nghiệm. Điều này là phù hợp với ảnh chụp mẫu thực gắn kèm trong bảng 4. Ngoài ra, đồ thị NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU 131 COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh biểu diễn độ phản xạ (R) của các mẫu composite theo bƣớc sóng ( ) trong hình 6 cho thấy độ phản xạ của các mẫu đạt cực tiểu ở bƣớc sóng 620-630nm, tức là vật liệu composite hấp thụ cực đại các tia sáng có ánh đỏ. Việc sử dụng hệ không gian màu CIELab để đo màu cho các mẫu composite đã cho phép mô tả chính xác màu và sắc độ của mẫu, giống với màu sắc mà mắt ngƣời bình thƣờng cảm nhận đƣợc. 4 KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch UPE, hàm lƣợng chất đóng rắn MEKP, hàm lƣợng xơ da, tỷ lệ phối trộn xơ da với sợi thủy tinh và mùn cƣa trong cốt gia cƣờng đến thời gian đóng rắn, độ bền cơ học, sự phân bố các pha và màu sắc của vật liệu composite đã đƣợc thực hiện. Sử dụng xơ da phế liệu liệu kết hợp với nhựa nền UPE có thể chế tạo vật liệu composite có các tính chất cơ học tƣơng đối tốt. Nghiên cứu cho thấy xơ da cản trở và làm chậm tốc độ đóng rắn nhựa và làm suy giảm một số tính chất cơ học của composite bao gồm độ bền kéo, độ bền va đập và độ bền nén khi lƣợng xơ da sử dụng quá mức. Độ bền cơ học của các mẫu composite tăng khi thay thế một phần xơ da bằng sợi thủy tinh và giảm khi bổ sung mùn cƣa. Phân tích mặt cắt ngang các mẫu bằng ảnh SEM cho thấy sự phân bố xơ da trong composite có sự liên quan mật thiết đến các tính chất cơ học của vật liệu. Sử dụng phƣơng pháp đo màu quang phổ để đánh giá màu sắc của các mẫu theo hệ không gian màu CIELab cho thấy có sự khác nhau rõ ràng về cƣờng độ màu và sắc độ của các mẫu theo hàm lƣợng xơ da sử dụng và tỉ lệ pha trộn cốt gia cƣờng trong vật liệu composite. Với các điều kiện đã khảo sát, nồng độ UPE, chất đóng rắn MEKP và hàm lƣợng xơ da thích hợp để chế tạo vật liệu composite xơ da/UPE lần lƣợt là 60%, 1% và 7%. Điều kiện này vừa đảm bảo thu đƣợc vật liệu có đặc tính cơ học tốt vừa đảm bảo thời gian gia công phù hợp. Với các tỷ lệ phối trộn xơ da với sợi thủy tinh và mùn cƣa trong cốt gia cƣờng đã khảo sát, mẫu có tỷ lệ khối lƣợng phối trộn xơ da/sợi thủy tinh (50/50) có độ bền cơ học và phân bố pha tốt nhất. Kết quả của nghiên cứu này bƣớc đầu cho thấy có thể sử dụng xơ da phế liệu để chế tạo vật liệu composite và là cơ sở để định hƣớng cho việc nghiên cứu tiếp theo làm ván lát sàn. LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ Trƣờng Đại học Công nghiệp TP.HCM thông qua đề tài cấp Trƣờng mã số 171.1041. Đồng thời cảm ơn ban chủ nhiệm khoa May thời trang và khoa Công nghệ Hóa trƣờng Đại học Công nghiệp TP.HCM; Phòng thí nghiệm hóa dệt trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã hỗ trợ để chúng tôi hoàn thành nghiên cứu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dự án “Khảo sát, đánh giá thực trạng tiêu hao các loại nguyên vật liệu và chất thải rắn trong ngành Da giầy Việt Nam”, Viện Nghiên cứu Da Giầy, năm 2014. [2] El‐Sabbagh, Salwa H., and Ola A. Mohamed. Recycling of chrome‐tanned leather waste in acrylonitrile butadiene rubber. Journal of Applied Polymer Science 121(2), 2011, 979-988. [3] Garcia, N.G., et. al. Natural rubber/leather waste composite foam: A new eco‐friendly material and recycling approach. Journal of Applied Polymer Science, 132(11), 2015. [4] Popita, G.E., et. al. Industrial tanned leather waste embedded in modern composite materials. Mater Plast, 53, 2016, 308-311. [5] Talib, S., et. al. Tensile properties of chrome tanned leather waste short fibre filled unsaturated polyester composite. AIP Conference Proceedings, 1901(1), 2017, 30013. [6] Santos, R.J., et. al. Recycling leather waste: preparing and studying on the microstructure, mechanical, and rheological properties of leather waste/rubber composite. Polymer Composites, 36(12), 2015, 2275-2281. [7] G. Andreopoulos and P.A. Tarantili, Waste leather particles as a filler for poly (vinyl chloried) plastisols, Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, A37 (11), 2000, 1353–1362. 132 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA THUỘC PHẾ LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE NỀN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO © 2020 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh [8] Nguyễn Ngọc Thắng, Nguyễn Thị Thu Hằng. Nghiên cứu sự biến đổi cấu trúc và các tính chất cơ lý của cá sấu Hoa cà trƣớc và sau khi thuộc bằng muối crom. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Trƣờng Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, 2019 (chấp nhận đăng). [9]. Bùi Văn Huấn, Đoàn Anh Vũ, Nguyễn Phạm Duy Linh, Ngô Thị Kim Thoa, Nghiên cứu khả năng sử dụng xơ da thuộc để chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, số 29, 2018. Ngày nhận bài: 13/01/2020 Ngày chấp nhận đăng: 20/03/2020
File đính kèm:
- nghien_cuu_su_dung_xo_da_thuoc_phe_lieu_de_che_tao_vat_lieu.pdf