Luận văn Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nứa

LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ quý báu từ các thầy cô, các cán bộ trong suốt quá trình nghiên cứu, học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme – Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Phan thị Minh Ngọc vì sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm và chu đáo, em xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Minh Đức và ThS Đoàn Yến Oanh vì những sự giúp đỡ quý báu của thầy cô để em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị trong Trung tâm nghiên cứu Vật liệu Polyme, cùng toàn thể các bạn trong lớp Polyme – K49 trường Đại học Bách khoa Hà nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Hà nội, ngày 7 tháng 6 năm 2009 Sinh viên Lê Cao Chiến MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Sự ra đời của vật liệu Compozit là một cuộc cách mạng về vật liệu nhằm thay thế cho vật liệu truyền thống trong công nghiệp và đời sống, với những ưu điểm nhẹ - chắc - bền – không gỉ - chịu hóa chất - chịu thời tiết ….Vì vậy, từ đầu những năm 60 của thế kỷ 20, cùng với sự phát triển của công nghệ polyme, vật liệu compozit đã không ngừng được phát triển cho đến ngày nay và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực công nghiệp và đời sống như: vật liệu gia đình, tranh trí nội thất, ngoại thất, tượng đài, cầu trượt, bể bơi, nhà cửa, tấm lợp, vách ngăn, ống dẫn, bồn chứa, vỏ ô tô, tầu thủy, xe lửa, máy bay, cấu kiện điện tử, cấu kiện cho ngành hàng không vũ trụ, …Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ đó, vật liệu compozit hàng năm thải ra môi trường sống của chúng ta một lượng lớn rác thải khó phân hủy. Polyme tự hủy sinh học là vật liệu lý tưởng thay thế các polyme truyển thống, mà quá trình phân hủy nó do vi khuẩn đảm nhiệm, không đòi hỏi năng lượng, không tạo ra các chất độc hại cho môi trường, góp phần giải quyết nhu cầu sử dụng của con người, không để lại tác hại cho môi trường. Polyme phân hủy sinh học gia cường bằng sợi thực vật không những giúp vật liệu PC giữ được những tính chất tốt khi sử dụng, mà còn có khả năng phân hủy sinh học khi ngừng sử dụng. Những năm gần đây, việc nghiên cứu chế tạo loại vật liệu này đang được quan tâm và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việt nam có trữ lượng các loại thực vật có khả năng lấy sợi lớn, đặc biệt là các cây họ tre nứa với nguồn nguyên liệu phong phú và có khả năng tái sinh nhanh. Đây là một lợi thế để phát triển loại vật liệu này. Trên cơ sở đó hình thành đề tài: “Nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa polyvinyl ancol gia cường bằng sợi nứa”. PHẦN 1: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU POLYME VÀ COMPOZIT I.1. Khái niệm, phân loại vật liệu polyme compozit a. Khái niệm Compozit là tên gọi chung của các vật liệu được tạo nên bởi sự pha trộn các thành phần riêng lẻ trước khi sử dụng và chế tạo cụ thể. Những thành phần riêng lẻ này nếu chỉ mình nó thì đặc tính và công dụng hoàn toàn khác. Nhưng khi chúng kết hợp với nhau trong một quy trình hợp lý thì sẽ tạo nên một loại vật liệu có đặc tính sức bền cơ lý cao hơn hẳn. Đó chính là vật liệu compozit. Nói cách khác compozit là loại vật liệu đa thành phần. [1] Theo Enikolopyan, vật liệu compozit bao gồm hai hay nhiều pha thường khác nhau về bản chất, không hòa tan lẫn nhau. Trong đó pha liên tục còn gọi là pha nền (matrix). Pha thứ hai là pha gia cường được phân bố gián đoạn được bao bọc bởi nền [2]. b. phân loại Thông thường vật liệu PC được phân loại theo 2 cách dựa trên đặc điểm của 2 pha [2]. Theo pha nền polyme: Vật liệu PC nền nhựa nhiệt rắn Vật liệu PC nền nhựa nhiệt dẻo Theo pha gia cường: Chất gia cường dạng phân tán (bột). Chất gia cường dạng sợi ngắn hay vẩy. Chất gia cường dạng sợi liên tục (sợi cacbon, sợi thủy tinh…). Độn không khí. Polyme blend. I.2. Thành phần vật liệu PC a. Chất gia cường [3] Chất gia cường dạng sợi: thường được sử dụng dưới dạng liên tục (sợi dài, vải) hay gián đoạn (sợi ngắn, vụn) Vật liệu PC gia cường bằng sợi có vai trò quan trọng và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp hiện nay. Phụ gia dạng bột thường được sử dụng để cải thiện một số tính chất của vật liệu như tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm độ co ngót. Trong nhiều trường hợp phụ gia dạng hạt được sử dụng với mục đích làm giảm giá thành sản phẩm mà vẫn không làm thay đổi tính chất cơ học của vật liệu. b. Nền polyme [4] Đây là một trong những cấu tử chính của vật liệu PC. Polyme là pha liên tục đóng vai trò chất kết dính làm nhiệm vụ liên kết các vật liệu gia cường, chuyển ứng suất lên chúng. Nền polyme sử dụng cho vật liệu compozit có thể là nhựa nhiệt rắn hay nhiệt dẻo. Nhựa nhiệt dẻo: là loại polyme có khả năng chảy mềm khi tăng nhiệt độ lên và đóng rắn lại khi làm nguội. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh nhiều lần. Một số nhựa nhiệt dẻo: polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), polyvinyl clorua (PVC), polymetyl meta acrylat (PMMA), polyetylen terephtalat (PET)… Nhựa nhiệt rắn: Vật liệu PC nền nhựa nhiệt rắn: là loại polyme khi bị tác động của nhiệt hoặc các phương pháp xử lý hóa học khác sẽ trở nên cứng rắn hay nói một cách khác dưới tác động của nhiệt, chất đóng rắn và áp suất nhựa này xảy ra phản ứng hóa học chuyển từ cấu trúc mạch dài sang cấu trúc không gian ba chiều. Nhựa nhiệt rắn sau khi đóng rắn không còn khả năng chuyển sang trạng thái chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt nữa. Do đó nó không có khả năng tái sinh. Một số nhựa nhiệt rắn: nhựa phenolic, nhựa ure, nhựa melamin, nhựa alkyt, nhựa epoxy, nhựa polyuretan… c. Phụ gia [3] Phụ gia sử dụng trong công nghiệp sản xuất các vật liệu compozit là các chất chống cháy, chống dính, chất liên kết, chất chống lão hóa… SỢI GIA CƯỜNG II.1. Phân loại sợi Theo thống kê có khoảng 1000 loài thực vật có khả năng sử dụng để sản xuất sợi thực vật. Tuy nhiên chỉ có một số ít trong đó được sử dụng để lấy sợi như tre, nứa, bông, đay, dứa, lau, gai, đay… Phụ thuộc nguồn gốc người ta có thể phân loại sợi thực vật thành các loại sau: [2] Hình 1: Phân loại sợi thực vật [5] Hình 2: Một số loại sợi thực vật thông dụng [6] II.2. Thành phần hóa học và cấu trúc của sợi II.2.1. Thành phần hóa học Trong sợi thực vật gồm bốn thành phần chính sau xenlulo, hemixenlulo, lignin và các thành phần vô cơ khác. Trong đó xenlulo, hemixenlulo và lignin là các thành phần ảnh hưởng lớn đến các tính chất của sợi. Thành phần hóa học của sợi phụ thuộc vào môi trường sống, tuổi cây, phương pháp tách sợi …[7] Thành phần hóa học của một số loại thực vật được thể hiện ở bảng 1. Bảng 1: Thành phần hóa học của một số loại sợi thực vật [5] Loại sợi Thành phần hóa học (%KL) Xenlulo Hemixenlulo Lignin Pectin Nước Sáp Sợi lanh 71 18,6 – 20,6 2,2 2,3 8 - 12 1,7 Gai dầu 70 -74 17,9-22,4 3,7-5,7 0,9 6,2-12 0,8 Sợi đay 61-71,5 13,6-20,4 12-13 0,2 12,5-13,7 0,5 Sợi kenaf 45-57 21,5 8-13 3-5 - - Sợi sisal 66-78 10-14 10-14 10 10-22 2 Sợi thùa 77,6 4-8 13,1 - - - Sợi bông 85-90 5,7 - 0-1 7,85-8,5 0,6 Xơ dừa 32-43 0,15-0,25 40-45 3-4 8 - Sợi chuối 63-64 10 5 - 10-12 - Xenlulo [2] Được coi là polysacarit tự nhiên, có cấu trúc mạch thẳng không phân nhánh, được tạo thành từ các mắt xích cơ bản là anhydro–D–gluco–pyranozơ, liên kết với nhau qua liên kết 1,4–a–glucozit. Xenlulo có mặt trong tất cả các loài thực vật nhưng mỗi loài có một hàm lượng khác nhau. Ccông thức phân tử của xenlulo là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n; và công thức cấu tạo như sau: Hình 3: Công thức cấu tạo xenlulo [8] hoặc Cơ chế phân hủy sinh học của xelulo [9]: Một số nấm có thể tiết ra các enzym, xúc tác phản ứng oxy hóa xenlulo. Ví dụ peroxydaza có thể cung cấp hydroperoxyt để tấn công vào vị trí C2 – C3 của xenlulo, tạo ra andehyt xenlulozơ hoạt tính rất cao và có thể thủy phân thành các phân đoạn khối lượng phân tử nhỏ hơn (hình 3). Các vi khuẩn cũng sản sinh ra các enzym nội bào và ngoại bào, một trong số đó sẽ tạo ra các phức làm thủy phân xenlulo, tạo ra các thức ăn cacbuahydrat cho các vi sinh vật dùng Hình 4: Cơ chế phân hủy xenlulo [9] Hemixenlulo [3] Cũng là một loại polysacarit tự nhiên, khi thủy phân chủ yếu tạo ra các đồng phân lập thể thuộc pentoza (D–xyloza, L–arabinoza) và một số đồng phân lập thể thuộc hexoza (D–glucoza, D–mannoza, D–galactoza) và các dẫn xuất của axit metoxyuronic. Hemixenlulo có cấu trúc phức tạp hơn xenlulo và có cấu trúc phân tử có mạch nhánh nhiều, độ trùng hợp thấp n < 200. Do cấu trúc mạch nhánh nên hemixenlulo có cấu trúc chủ yếu ở vùng vô định hình, ngoài ra còn có một ít tồn tại ở vùng tinh thể của xenlulo. Vì vậy nó dễ thủy phân trong dung dịch axit, dễ bị trích ly khỏi sợi trong dung dịch kiềm loãng, dễ hấp thụ ẩm, có khả năng thủy phân dưới tác dụng của vi khuẩn và làm suy giảm độ bền nhiệt của sợi, tính chất cơ học kém, không bền. Hình 5: Công thức cấu tạo của một số monome của Hemixenlulo [8] Lignin [10] Lignin là một polyme thơm tự nhiên, là một hỗn hợp phức tạp của nhiều polyme dạng phenolic, có cấu tạo mạng không gian ba chiều. Trong thực vật lignin là chất liên kết giữa các tế bào, làm cho thành tế bào cứng hơn, chịu va đập, chịu nén, bền dưới tác động của vi sinh vật. Một số quan điểm cho rằng lignin đóng vai trò như nhựa nền trong thực vật, còn xenlulo đóng vai trò chất gia cường. Có quan điểm cho rằng axit polyuronic và các hydrocacbon là thành phần tạo nên lignin. Lignin có cấu trúc vô định hình, có khối lượng phân tử từ 4000 -10000, độ trùng hợp cao n = 25 – 45, liên kết giữa các đơn vị lignin rất phức tạp. Bản chất của các liên kết này chưa được xác định rõ ràng, trong lignin có nhiều nhóm chức như hydroxyl tự do, nhóm metoxyl, nhóm cacbonyl và nối đôi, nhờ vậy mà nó có thể tham gia các phản ứng như oxy hóa làm đứt mạch cacbon tạo thành các axit béo và thơm, hydro hóa và khử, phản ứng với halogen, axit nitric, phản ứng metyl hóa. Lignin nóng chảy ở nhiệt độ 140 – 160oC, do đó có khả năng bền nhiệt tốt nhưng dễ bị suy giảm độ bền do tia tử ngoại vì thế mà trước khi chế tạo vật liệu cần phải xử lý sợi để loại bỏ lignin. Một dạng công thức điển hình của lignin như sau: Hình 6: Cấu tạo lignin [8] Thành phần vô cơ [3] Hàm lượng các chất vô cơ trong thực vật thường được quy về hàm lượng tro, nó được đo xấp xỉ bằng lượng muối khoáng và các chất vô cơ khác trong sợi sau khi nung ở nhiệt độ 575±25oC. Các chất vô cơ thường gặp trong thành phần của tro là oxit silic chiếm chủ yếu 90 - 97%, oxit kali chiếm 1.8 - 2.8%, CaO, PbO, Al2O3, Fe2O3… II.2.2. Cấu trúc sợi Sợi thực vật nói chung và sợi nứa nói riêng bao gồm hai thành phần tinh thể và vô định hình. Trong đó phần tinh thể bao gồm các vi sợi, chúng được tạo nên bởi các phân tử xenlulo. Các vi sợi được kết hợp với nhau bởi một phần vô định hình bao gồm hemixenlulo và lignin. Độ bền của sợi thực vật sẽ tăng khi hàm lượng phần tinh thể lớn. Bề mặt sợi được tạo nên bởi hỗn tạp của các polyme không đồng nhất về trạng thái pha bao gồm xenlulo, hemixenlulo và lignin. Nhóm chức –OH của xenlulo và nhóm –COOH, -OH của hemixenlulo tạo nên tính ưa nước cho bề mặt sợi. Khi cho sợi tiếp xúc với nước thì góc thấm ướt và năng lượng bề mặt của sợi giảm. Điều này được giải thích do sự xâm nhập của nước vào sợi và làm trương sợi. Tính ưu nước của sợi là một nhược điểm khi sử dụng làm chất gia cường cho nhựa nhiệt dẻo vì hầu hết chúng là không ưa nước [11]. Hình 7: Cấu trúc của sợi thực vật [12] II.3 Sợi nứa II.3.1. Nguồn gốc và phân bố của nứa [13] Nứa có tên khoa học là Neohouzeaua dulloa, loài cây nhỡ, họ phụ Tre nứa (Bambusoideae), họ Lúa (Poaceae). Mọc thành bụi, có bụi trên 200 cây. Thân thẳng cao 15 m, đường kính 4 - 6 cm. Có lóng và đốt, lóng dài 15 - 20 cm, đặc biệt dài 50 cm. Thân lá, bẹ mo có nhiều lông silic màu vàng. Hoa thành chùm nhỏ. Bao hoa không phát triển [14]. Căn cứ vào tuổi có thể chia Nứa ra làm 4 loại [10]: Tuổi non là dưới 1 năm Tuổi vừa từ 1- 2 năm Tuổi già từ 2 – 4 năm Tuổi quá già trên 4 năm Trong thương mại Nứa còn được phân loại theo cỡ đường kính: Nứa 5 (đường kính 5 cm) Nứa 7 (đường kính 7 cm) Nứa tép (đường kính dưới 1 cm) Nứa bồi Nứa ngộ đường kính thân cây 10 cm Tre nứa phân bố rộng từ vùng nhiệt đới đến ôn đới, từ 51o vĩ độ bắc đến 47o vĩ độ nam. Hầu hết các loài tre nứa đều yêu cầu nhiệt độ ấm và ẩm nên chúng thường phân bố ở vùng thấp và đai cao trung bình và tập trung chủ yếu ở 2 bên xích đạo (Lin, 2000). Trên thế giới có khoảng 1.300 loài thuộc hơn 70 chi, phân bố ở 3 vùng chính: Châu Á Thái Bình Dương, Châu Mỹ và Châu Phi, trong đó vùng Châu Á Thái Bình Dương là trung tâm phân bố tre nứa chiếm khoảng 80% tổng số loài và diện tích toàn thế giới [13]. Việt Nam là một trong những vùng trung tâm phân bố tre nứa trên thế giới do có điều kiện tự nhiên thuận lợi, như chế độ nhiệt, ẩm và thổ nhưỡng. Các hệ sinh thái rừng tre nứa Việt Nam rất phong phú và đa dạng, chiếm vị trí quan trọng trong tài nguyên rừng cả về mặt kinh tế, môi trường và khoa học [13]. Tre nứa ở Việt Nam có 133 loài thuộc 24 chi, tuy nhiên đây chắc chưa phải là con số đầy đủ. Trong số đã thống kê được, Việt Nam có 10 loài trong số 19 loài tre ưu tiên cao để quốc tế có 86 hành động và 6 loài trong 18 loài tre khác được quốc tế ghi nhận là quan trọng [13]. Theo kết quả kiểm kê tài nguyên rừng năm 1999, rừng tre nứa có diện tích 1,489 triệu ha, chiếm 4,53% diện tích toàn quốc, trữ lượng 8,4 tỷ cây. Rừng tre nứa tự nhiên 1,415 triệu ha, chiếm 15% diện tích rừng tự nhiên, trữ lượng 8,3 tỷ cây; trong đó rừng tre nứa thuần loại 0,789 triệu ha, chiếm 8,36% diện tích rừng tự nhiên, trữ lượng 5,863 tỷ cây; rừng hỗn giao 0,626 triệu ha, chiếm 6,63% diện tích, trữ lượng 2,441 tỷ cây. Phân bố về tài nguyên tre nứa ở nước ta được thể hiện qua bảng 2. Bảng 2: Diện tích rừng tre nứa của Việt Nam và các vùng [13] Các tỉnh Tuyên Quang, Yên Bái, Vĩnh Phúc, Bắc Thái, Thanh Hóa, Sông Bé chiếm 60 – 70% sản lượng nứa của nước ta. Sản lượng tre, nứa hàng năm trong những năm gần đây được đưa ra trong bảng 3 [13]. Bảng 3: Sản lượng tre, nứa (Nguồn: Võ Nguyên Huân – Tạp chí NN&PTNT, 11/2004) Loại Đơn vị Năm 1995 1996 1997 1998 1999 Tre 1000 cây 67.026 120.858 174.189 172.649 171 Nứa 1000 cây 108.5 104.779 105.175 248.031 150 II.3.2. Thành phần hóa học và tính chất của nứa a. Thành phần hóa học [2] Cũng như các sợi thực vật khác tre nứa gồm các thành phần chính như xenlulo chiếm 47%, hemixenlulo chiếm 15,5%, lignin chiếm 23,5% và các thành phần vô cơ khác chiếm 2,8%. b. Tính chất vật lý [2,10] - Khối lượng riêng: tre, nứa có khối lượng riêng nhỏ, trong điều kiện không khí khô khối lượng riêng của tre, nứa vào khoảng 0,4 - 0,8 g/cm3. - Độ ẩm: Độ ẩm tre, nứa thay đổi theo độ tuổi, độ cao thân cây, thời kỳ chặt hạ. Tre nứa càng non thì có độ ẩm càng cao và phần gốc độ ẩm lớn hơn ở phần ngọn. Độ ẩm ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của vật liệu do đó trước khi đem sử dụng cần phơi, sấy để tách bớt ẩm. - Độ co ngót của tre, nứa: sau khi thu hoạch tre, nứa thường bị co ngót, độ co ngót phụ thuộc vào loại cây, độ cao thân cây, tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính thân cây. c. Cơ tính của tre, nứa [2, 10] Cơ tính của tre, nứa thay đổi dọc theo chiều cao của thân, thay đổi theo từng loài, từng vùng tùy thuộc vào điều kiện như: khí hậu, đất đai thổ nhưỡng, giống, tuổi… Khi so sánh hàm lượng các thành phần hóa học của tre và nứa (bảng 4) có thể thấy là chúng không khác nhau nhiều lắm. Mặt khác, nứa là một loại họ tre do đó tính chất của nứa sẽ không khác nhiều so với tính chất của tre. Bảng 4: Thành phần hóa học của tre nứa Hàm lượng % Loài Xenlulo Hemixenlulo Lignin Thành phần vô cơ Tre 46 – 48 20 -22 16 – 17 2 – 3 Nứa 47 23,5 15,5 2,8 Bảng 5: Tính chất cơ lý của sợi tre Tre, nứa có độ bền kéo và độ bền uốn rất cao, tre khô cao hơn tre tươi. Các đặc tính Tre (theo chiều ngang sợi) Tre (theo chiều dọc sợi) Khối lượng riêng, g/cm3 0,802 0,802 Độ bền kéo, MPa 8,6 ± 1,02 200,5 ± 7,08 Modun đàn hồi, GPa - 19,6 ± 2,09 Độ bền uốn, MPa 9,4 ± 0,3 203,09 ± 9,06 Độ bền va đập, KJ/m2 3,02 ± 1,08 63,54 ± 4,63 Bảng 6: So sánh cơ tính sợi tự nhiên so với sợi tổng hợp [16] Ưu nhược điểm của sợi nứa Sợi Tỷ trọng, g/cm3 Độ giãn dài, % Độ bền kéo, MPa Modun Young, GPa Bông 1,5 – 1,6 7,0 – 8,0 287 – 597 5,5 – 12,6 Đay 1,3 1,5 – 1,8 393 -773 26,5 Lanh 1,5 2,7 – 3,2 345 - 1035 27,6 Gai - 1,6 690 - Sisal 1,5 2,0 – 2,5 511 -635 9,4 -22,0 Xơ dừa 1,2 30,0 175 4,0 -6,0 E – glass 2,5 2,5 2000-3500 70,0 S – glass 2,5 2,8 4570 86,0 Sợi cacbon 1,4 1,4 – 1,8 4000 230 - 240 Ưu điểm [2] Khối lượng riêng của sợi thực vật nói chung và của sợi nứa nói riêng là thấp nên độ bền riêng của sợi thực vật cao hơn so với sợi thủy tinh và do đó độ bền và độ cứng riêng của vật liệu PC/sợi thực vật cũng cao hơn. Nứa là nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo. Dễ gia công, hầu như không mài mòn thiết bị, không gây dị ứng da như sợi thủy tinh. Phế thải sau khi sử dụng có khả năng phân hủy sinh học, dễ đốt cháy nên không gây ô nhiễm môi trường. Nhược điểm [2] Sợi thực vật nói chung và sợi nứa nói riêng chế tạo vật liệu PC có độ bền thấp hơn so với sợi tổng hợp. Dễ hấp thụ ẩm, khả năng bám dính của sợi chưa xử lý với nền polyme không phân cực kém nên làm giảm độ bền và tuổi thọ của sản phẩm vì vậy cần thiết phải qua công đoạn xử lý sợi trước khi sử dụng. Nhiệt độ gia công bị hạn chế dưới 200oC. II.4. Các phương pháp chế tạo sợi Để có sợi tự nhiên gia cường cho vật liệu compozit cần thiết phải tách sợi. Để tách sợi có thể sử dụng các phương pháp dưới đây: II.4.1. Phương pháp cơ học [2, 3, 10] Trước khi tách sợi bằng phương pháp cơ học nứa được cắt thành từng đoạn ngắn, bỏ phần cật bên ngoài và phần ruột bên trong và sau đó được chẻ thành từng mảnh nhỏ với kích thước tùy thuộc vào độ dài sợi cần sử dụng. Phương pháp này được đánh giá cao do không làm giảm tính chất cơ lý của sợi sau khi tách. II.4.2. Phương pháp ép trên máy thủy lực [2, 3, 10] Một lớp nan nứa được đặt giữa hai bản ép với lực ép xác định (10 tấn), thời gian ép và chiều dầy ban đầu của nan là những nhân tố quan trọng quyết định chất lượng sợi thu được. Sau nhiều thí nghiệm cho thấy đối với sợi tre thì thời gian ép là 10s và độ dày ban đầu của các lớp mảnh tre 1,25 - 2,5 cm. Các mảnh tre dưới tác dụng của tải trọng bị phân tách ra thành các sợi ngắn, đối với phương pháp này thì độ dài sợi thu được từ 8 - 20 cm tùy thuộc vào kích thước khuôn ép. II.4.3. Phương pháp cán dập [3] Phoi tre, nứa chịu lực giữa 2 trục cán, một trục cố định và một trục quay. Đường kính trục cán là 7 cm và khoảng cách giữa các trục là 0,1 mm đối với nan tre, nứa có chiều là 0,75 mm và tốc độ quay của trục là 60 vòng/phút. Phương pháp này không thích hợp với chiều dài nan nhỏ hơn 8,5 cm. II.4.4. Phương pháp tách nổ bằng hơi nước [2, 3] Thanh nứa sau khi được phơi khô được cắt thành các đoạn với độ dài từ 30–50 mm, được lát mỏng hoặc được bào với độ dày 1–3 mm để tạo thành các vỏ bào hay phoi tre sau đó chúng được đưa vào máy để tạo sợi. Phoi được đặt trong nồi hơi với áp suất 20 KGF/cm2, và được duy trì trong 10 phút sau đó xả áp đột ngột, lượng hơi thoát ra và áp suất được giảm đột ngột xuống áp suất khí quyển làm các phoi tre tách thành sợi Để tăng hiệu quả của quá trình tách sợi người ta thường kết hợp giữa phương pháp này và phương pháp cơ học để tăng khả năng tách lignin ra khỏi thành phần của sợi. II.5. Các phương pháp xử lý sợi Sợi tự nhiên chưa được xử lý có độ hấp thụ ẩm cao, độ thấm ướt kém, khả năng kết dính với nền không được tốt đặc biệt là nền không phân cực. Do đó PC tạo thành sẽ kém bền, nhanh bị lão hóa vì vậy quá trình xử lý sợi trước khi sử dụng là rất cần thiết. II.5.1. Phương pháp vật lý [3, 10] Đây là phương pháp xử lý sợi mà không làm thay đổi thành phần hóa học của sợi nhưng thay đổi cấu trúc và tính chất bề mặt của sợi do đó ảnh hưởng tới liên kết với polyme. Phương pháp plasma lạnh [3, 10, 16] Khi cung cấp năng lượng