NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE NỀN EPOXY BẰNG CÁC PHỤ GIA BIẾN TÍNH PHỤC VỤ CHẾ TẠO THUYỀN CỨU HỘ HÀNG HẢI (ENHANCEMENT OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF EPOXY-BASED COMPOSITES USING MODIFYING ADDITIVES FOR MARINE RESCUE BOAT APPLICATIONS)

Tóm tắt

Nghiên cứu này tập trung đánh giá ảnh hưởng của phụ gia biến tính DEG-1 và hợp chất hữu cơ titan đến tính chất cơ - lý của vật liệu composite nền epoxy ED-20 gia cường bằng vải sợi thủy tinh EZ-200. Các mẫu composite được chế tạo bằng phương pháp lăn ép thủ công, đóng rắn bằng MTHPA hoặc hệ titan - amine, và được khảo sát các chỉ tiêu khối lượng riêng, độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập và đặc tính cơ nhiệt động. Kết quả cho thấy, khi bổ sung DEG-1, khối lượng riêng của composite giảm xuống 1,489g/cm³ và độ bền va đập đạt giá trị cao nhất 13,348kJ/m². Việc sử dụng hợp chất hữu cơ titan mang lại hiệu quả tăng cường cơ học rõ rệt, với độ bền kéo đạt 230,106MPa và độ bền uốn đạt 358,10MPa tại hàm lượng titan tối ưu. Phân tích cơ nhiệt động cho thấy nhiệt độ thủy tinh hóa Tg của composite tăng lên đến 113°C khi hàm lượng titan đạt 15%, chứng tỏ mạng polymer có độ ổn định nhiệt cao hơn đáng kể. Các kết quả này khẳng định rằng sự kết hợp hợp lý giữa DEG-1 và hợp chất hữu cơ titan giúp cải thiện đồng thời độ bền và độ ổn định nhiệt của composite epoxy, đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu chế tạo thân vỏ thuyền cứu hộ hàng hải làm việc trong điều kiện môi trường biển khắc nghiệt.

Abstract

This study focuses on evaluating the effects of the modifying additive DEG-1 and an organic titanium compound on the mechanical and physical properties of ED-20 epoxy-based composites reinforced with EZ-200 fiberglass fabric. The composite specimens were fabricated using the hand lay-up method, cured with MTHPA or a titanium-amine system, and characterized in terms of density, tensile strength, flexural strength, impact strength, and thermo-mechanical behavior. The results show that the incorporation of DEG-1 reduces the composite density to 1.489g/cm³ and increases the impact strength to a maximum value of 13.348kJ/m². The use of the organic titanium compound provides a pronounced mechanical reinforcement effect, with tensile strength reaching 230.106MPa and flexural strength reaching 358.10MPa at the optimal titanium content. Dynamic mechanical analysis indicates that the glass transition temperature (Tg) of the composite increases to 113°C at a titanium content of 15%, demonstrating a significantly enhanced thermal stability of the polymer network. These results confirm that an appropriate combination of DEG-1 and the organic titanium compound simultaneously improves the mechanical performance and thermal stability of epoxy composites, meeting the technical requirements for materials used in marine rescue boat hull structures operating under harsh marine environments.

Keywords: Composite epoxy, material modification, titanium compounds, DEG-1, marine rescue boats.