ỨNG DỤNG VẬT LIỆU POLYPROPYLEN COPOLYME (PPC) TRONG NGÀNH ĐÓNG TÀU Ở VIỆT NAM

 

 
   

1. Khái quát về vật liệu PPC

Vật liệu PPC có công thức:             

 

176032.png

Trong đó, n và m là số mắt xích lặp lại trong phân tử,  n>>m và m thường chỉ chiếm 5-7%.

Gọi là copolyme vì ngoài mắt xích chính là propylen còn có mắt xích etylen để tăng độ bền va đập của vật liệu.

Sau thế chiến 2, polypropylen được tổng hợp ở quy mô đại công nghiệp có cấu trúc định trước nhờ một loại xúc tác đặc biệt có tên gọi là xúc tác Ziegler – Natta (Karl ZiegleR là nhà khoa học người Đức, còn Giulio Natta là nhà khoa học người Ý).

Do ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn của phát minh ra loại xúc tác nói trên nên Ziegler – Natta đã được trao giải thưởng Nobel hóa học vào năm 1963.

Sản xuất các tấm PPC ứng dụng trong đóng tàu hay trong các lĩnh vực khác phải trải qua 2 giai đoạn chính:

·     Giai đoạn 1: Sản xuất nhựa PPC nguyên sinh (tinh khiết) ở dạng hạt tại khu công nghiệp liên hợp hóa dầu.

·     Giai đoạn 2: Tại các nhà máy gia công , các phụ gia (chống lão hóa, chống co ngót …) và chất màu được bổ sung và ép đùn ra tấm có chiều rộng và chiều dày khác nhau. Ép đùn ra những tấm PPC có chiều dày từ 10 mm trở lên đòi hỏi phải có các hệ thống thiết bị tự động rất đắt tiền (trên vài triệu USD). Chất lượng của các tấm PPC bán ra trên thị trường thế giới là khác nhau, phụ thuộc vào bí quyết của công thức pha chế, công nghệ và thiết bị ở giai đoạn này.

2. Ưu điểm của Vật liệu PC

Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nhiệt rắn (polyeste không no, epoxy) được ứng dụng lần đầu tiên ở nước ta vào năm 1973-74 (xuất phát từ phía Bắc) để vá ống dẫn nhiên liệu vào chiến trường và sau đó ứng dụng làm tàu đánh cá, cano, xuồng v.v… từ năm 1990.

Việc đưa vật liệu PPC (một loại nhựa nhiệt dẻo) vào đóng tàu ở nước ta trong những năm gần đây có thể xem là một bước ngoặt cần được ghi nhận

Vật liệu PPC có những ưu điểm sau:

1.  Khối lượng riêng thấp 0,91g/cm3 (thép 7,78 g/cm3). Như vậy, giảm được tiêu hao nhiên liệu cho tàu.

2.  Mô đun đàn hồi của vật liệu PPC vào khoảng 1.050-1260 MPa, còn của thép là 600 MPa. Như vậy, mặc dù độ bền kéo chỉ bằng 1/10 so với thép (250 MPa) nhưng mô đun đàn hồi lại cao hơn đáng kể nên chịu va đập rất tốt (> 40 kJ/m2).

3.  Chịu được axit, kiềm và nước biển. Đó là ưu điểm vượt trội so với thép (nếu không có lớp sơn bảo vệ tốt và định kỳ sơn lại).

4.  Không gây ô nhiễm môi trường sản xuất. Các tấm vật liệu PPC được cắt bằng tia nước áp suất cao trên máy CNC và hàn ghép các kết cấu bằng máy hàn nhiệt nên không thải ra chất độc.

5.  Không cần bảo trì bề mặt vỏ tàu trong một thời gian dài (có thể đến 20 năm). Hà bám ít và không chắc nên dễ dàng làm sạch. Như vậy tiết kiệm được rất nhiều kinh phí so với tàu vỏ thép hay gỗ.

6.  Có khả năng tái sinh như các loại nhựa thông thường khác.

3. Nhược điểm của vật liệu PPC và cách khắc phục

Vật liệu PPC có nhiệt độ nóng chảy: 162-165oC

Nhiệt độ làm việc dài hạn: từ -30oC đến 100oC.

Nhiệt độ làm việc ngắn hạn tối đa: 150oC

So với vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nhiệt rắn gia cường sợi thủy tinh, vật liệu PPC có độ chịu nhiệt kém hơn và đó là nhược điểm cần chú ý.

Cách khắc phục:

·     Không sử dụng vật liệu PPC làm bệ máy trong tàu vì nhiệt độ cao của buồng máy sẽ làm giảm độ bền của kết cấu.

·     Sử dụng lớp cách nhiệt để bảo vệ các kết cấu bằng vật liệu PPC.

4. Triển vọng ứng dụng vật liệu PPC trong tàu đánh cá xa bờ ở Việt Nam

Qua thực tế sử dụng các tàu của Cảnh sát Biển và Bộ đội Biên phòng được chế tạo bằng vật liệu PPC, nhận thấy các kết cấu bằng vật liệu PPC có rất nhiều ưu điểm, đặc biệt là vỏ tàu và buồng điều khiển.

Trong thời gian tới, để đóng được tau đánh cá xa bờ có công suất máy trên 400 CV cần chú ý:

·        Lựa chọn nhà cung cấp vật liệu PPC có uy tín nhất để đảm bảo chất lượng, ví dụ hãng Rochling Engineering Plastics (Đức).

·        Ngoài vật liệu PPC cần sử dụng thép, vật liệu compozit cốt sợi thủy tinh và vật liệu lại tạo (hybrid) giữa thép với PPC để chế tạo các kết cấu chịu lực, chịu nhiệt độ nâng cao như bệ máy, khung tăng cường ở những vị trí cần thiết.

 

                                                                                                                                                           Người viết

                                                                      GS. TSKH Trần Vĩnh Diệu

                                                                                      Nguyên Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme                                                                                          Trường Đại học  Bách khoa Hà Nội.



Tin liên quan
...mang công nghệ hiện đại để dựng xây quê hương!
TOP