Bài giảng Kỹ thuật gia công Polyme

KT GIA CÔNG POLIME Giảng viên: ThS. ĐỖ THÀNH THANH SƠN Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. TÀI LIỆU THAM KHẢO • E.C.Bernhardt, Processing of Thermoplastic Materials, Reinhold, NY, 1959 • W.J.S.Nauton. The Applied Science of Rubber, Edward Arnold Pub., London, 1961 • J.M. Mc Kelvey, Polymer Processing, John Wiley&Son. NY, 1962 • F. Hensen, Plastic Extrusion Technology, Hanser Pub., Munich, Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLIME Chương 1 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1. • Vật liệu polime • Đặc điểm của CN gia công polime • Các quan hệ trong CN gia công polime • Các phương pháp gia công Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.1. VẬT LIỆU POLIME • VẬT LIỆU POLIME • TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA VẬT LIỆU POLIME • TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA VẬT LIỆU POLIME • QUAN HỆ CẤU TRÚC - TÍNH CHẤT VẬT LIỆU Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.1.1. Khái niệm về vật liệu polime 1862 first synthetic plastic 1866 Celluloid 1891 Rayon 1907 Bakelite 1913 Cellophane 1926 PVC 1933 Polyethylene 1938 Teflon 1939 Nylon stockings 1957 velcro 1967 “The Graduate” Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tính chất chính của polime bán kết tinh Điểm chảy rõ ràng – Khó tạo hình nhiệt – Trong mờ – Kết dính kém – Độ bền nứt ứng suất cao – Độ bền mỏi cao – Thích hợp cho các ưng dụng chịu lực, chịu mài mòn và sản phẩm kết cấu. Tính chất chính của polime vô định hình Khoảng nhiệt độ mềm rộng – Dể tạo hình nhiệt – Trong suốt – Kết dính tốt – Độ bền nứt ứng suất thấp – Độ bền mỏi thấp – Thường sử dụng trong sản phẩm kết cấu (Không dùng trong ứng dụng chịu lực và mài mòn) Vật liệu PE – PP Poli etil penten Tính chất chính Giá thấp – Chịu nhiệt thấp – Độ bền thấp – Chịu hoá chất tốt – Ma sát thấp – Không hút ẩm – Tính chất điện tốt – Dai Vật liệu Acrylis – PS ABS – PVC PETG - CAB Tính chất chính Giá thấp – Chịu nhiệt thấp – Độ bền thấp – Ổn định kích thước – Kết dính tốt - Trong suốt Polime thông dụng bán kết tinhPolime thông dụng vô định hình Vật liệu Nylon - Acetal PET – PBT UHMW PE Tính chất chính Giá trung bình – Chịu nhiệt trung bình - Độ bền cơ trung binh – Chịu hoá chất tốt – Chịu mài mòn – Ma sát thấp – Kết dính kém Vật liệu Policarbonat PPO biến tính PPE biến tính Tính chất chính Giá trung bình – Chịu nhiệt trung bình - Độ bền cơ trung binh – Bền va đập – Trong mờ – On định kích thước – Tính chất quang tốt Polime kỹ thuật bán kết tinhPolime kỹ thuật vô định hình Vật liệu PDVF - PTFE PPS - PFA Tính chất chính Giá cao – Chịu nhiệt cao - Độ bền cao - Tính chất điện tốt – Ma sát nhỏ - Chịu hoá chất rất tốt – Dai Vật liệu Polisulfon Poli ete imid Poli ete sulfon Tính chất chính Giá cao – Chịu nhiệt cao - Độ bền cơ cao - Độ cứng cao – Chịu hoá chất - Trong suốt – Chịu nước nóng và hơi nước P olim e b á n k ết tin h Polime bán kết tinh tính năng caoPolime vô định hình tính năng cao P olim e v ô đ ịn h h ìn h Vật liệu PI PAI PBI Tính chất chính Giá cao - Chịu nhiệt cao > 4000F Tính chất điện rất tốt - Ổn định kích thước tốt Hệ số ma sát thấp Polyimid Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Thuaät ngöõ chuyeân moân me: ñôn vò Monome: caáu truùc 1 ñôn vò Dime : caáu truùc 2 ñôn vò Trime : caáu truùc 3 ñôn vò Tetrame: caáu truùc 4 ñôn vò Oligome: caáu truùc moät soá ñôn vò Polime : caáu truùc nhieàu ñôn vò Pre-polime: caáu truùc sô khôûi ñeå taïo polime Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Thuaät ngöõ chuyeân moân (tt) Homopolime: polime taïo bôûi moät loaïi ñôn vò caáu truùc Copolime: polime taïo bôûi 2 loaïi ñôn vò caáu truùc  Copolime khoái  Copolime gheùp  Copolime caáu truùc tuaàn hoaøn  Copolime caáu truùc ngaåu nhieân. Heteropolime: polime taïo bôûi nhieàu loaïi ñôn vò caáu truùc Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Phaân loaïi polime Polime laø hôïp chaát cao phaân töû maø caáu truùc cuûa noù laø taäp hôïp nhieàu ñôn vò caáu truùc coù tính laäp laïi. Caùc ñôn vò naøy lieân keát nhau bôûi lieân keát coäng hoaù trò. Caáu truùc:  Polime maïch thaúng coù hoaëc khoâng coù nhaùnh: Nhöïa nhieät deûo, cao su chöa löu hoaù  Polime maïch maïng löôùi hay maïng khoâng gian: Nhöïa nhieät raén, cao su löu hoaù Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Phaân loaïi polime (tt) Tính chaát vaät lieäu:  Elastome (vaät lieäu ñaøn hoài): caùc loaïi cao su  Plastome (vaät lieäu deûo): nhöïa nhieät deûo Traïng thaùi pha:  Polime keát tinh  Polime baùn keát tinh  Polime voâ ñònh hình Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Polime keát tinh, voâ ñònh hình, tinh theå loûng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Polime voâ ñònh hình Polime baùn keát tinh Polime voâ ñònh hình, keát tinh Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caùc daïng caáu truùc tinh theå Fringed-micel Paracrytalline Lamellae Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caùc daïng caáu truùc tinh theå Shish-kebab Spherulite Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Phaân loaïi polime (tt) Tính chaát tactic: Bieåu thò söï saép xeáp cuûa caùc nhoùm theá quanh maïch chính cuûa polime. Ñoä tactic lieân quan ñeán ñoä keát tinh. Isotactic: nhoùm R naèm moät beân maïch phaân töû Syndiotactic: nhoùm R naèm thay ñoåi tuaàn töï hai beân maïch phaân töû. Atactic: nhoùm R naèm thay ñoåi ngaãu nhieân Atactic polime laø polime voâ ñònh hình. Isotactic va syndiotactic polime coù theå keát tinh Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Traïng thaùi vaät lí ñaëc tröng Traïng thaùi pha cô baûn cuûa polime voâ ñònh hình:  Traïng thaùi thuyû tinh.  Traïng thaùi cao su (meàm cao).  Traïng thaùi chaûy nhôùt. Trang thaùi pha cô baûn cuûa polime keát tinh:  Traïng thaùi keát tinh.  Traïng thaùi noùng chaûy. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Traïng thaùi pha cuûa polime voâ ñònh hình Tg Tv Traïng thaùi Thuyû tinh Traïng thaùi Cao su Traïng thaùi Chaûy nhôùt Dao ñoäng Nguyeân töû Dao ñoäng Ñoaïn maïch Chuyeån ñoäng Phaân töû Tg: Nhieät ñoä hoaù thuyû tinh Tv: Nhieät ñoä chaûy nhôùt Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Traïng thaùi pha cuûa polime keát tinh Tm Traïng thaùi Keát tinh Traïng thaùi Noùng chaûy Dao ñoäng Nguyeân töû trong mang tinh theå Chuyeån ñoäng Phaân töû Tm: Nhieät ñoä noùng chaûy Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ñaëc ñieåm löu bieán cuûa vaät lieäu polime do:  Tính baát ñoái xöùng daïng hình hoïc phaân töû polime.  Löïc lieân keát lieân phaân töû lôùn. Trong quaù trình löu bieán coù söï tranh chaáp giöõa:  Quaù trình ñònh höôùng phaân töû.  Quaù trình chuyeån ñoäng nhieät 1.1.2. Tính chaát löu bieán cuûa polime Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caùc daïng bieán daïng e=(y0-y)/y0 c=(y-y0)/y0 s= x/y0 y0 y y x x+x Bieán daïng keùo Bieán daïng neùn Bieán daïng tröôït Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ñöôøng cong chaûy  (Pa) 10 102 103 104 105  (giaây-1) Vuøng chuyeån tieáp Vuøng Newton Vuøng Newton Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ñoä nhôùt cuûa polime  Bieåu dieån khaû naêng choáng laïi söï chaûy cuûa löu chaát.  Bieåu dieån khaû naêng truyeàn ñoäng löôïng giöõa caùc lôùp löu chaát khi chaûy.  Bieåu dieån khaû naêng ñan xen vaø taùch rôøi cuûa caùc maïch phaân töû.  Laø tæ leä giöõa öùng suaát tröôït vaø vaän toác tröôït.     Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä nhôùt cuûa polime  Khoái löôïng phaân töû.  Ñoä phaân taùn khoái löôïng phaân töû.  Ñoä phaân nhaùnh. Maät ñoä noái ngang. Baûn chaát polime: Ñieàu kieän gia coâng:  Vaän toác tröôït.  Nhieät ñoä.  AÙp suaát. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. AÛnh höôûng cuûa MW, Ip vaø  (Pa-s)  (giaây-1) Ip1Ip2 MW1 MW2 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. So saùnh 2 loaïi polime khaùc nhau (Pa-s)  (giaây-1) B A Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ñöôøng cong bieán daïng Ceramic Kim loaïi Polime Bieán daïng Ö ùng su aát Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ñöôøng cong bieán daïng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ñöôøng cong bieán daïng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Yeáu toá aûnh höôûng daïng ñöôøng cong bieán daïng  Nhieät ñoä.  Vaän toác bieán daïng.  Toå chöùc (texture). Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Bieán daïng Ö ùng su aát Chieàu taêng vaän toác bieán daïng Chieàu giaûm nhieät ñoä Chieàu taêng ñoä keát tinh Yeáu toá aûnh höôûng daïng ñöôøng cong bieán daïng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tính chaát phuï thuoäc thôøi gian  Hieän töôïng raûo.  Hieän töôïng nôùi.  Hieän töôïng ñaøn treã. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Kích thích Ñaùp öùng t0 t0   Chaát raén lí töôûng Vaät lieäu Polime Chaát loûng Newton t t Hieän töôïng raûo Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Kích thích Ñaùp öùng t0 t0   Chaát raén lí töôûng Vaät lieäu Polime Chaát loûng Newton t t Hieän töôïng nôùi Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Hieän töôïng töø bieán Ö Ùng su aát Bieán daïng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Vuøng bieán daïng cuûa vaät lieäu Bieán daïng Ö ùng su aát A E F B M N Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. log t 1 2 3 4 5 6 Phaù huyû Vuøng bieán daïng cuûa vaät lieäu Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Vuøng bieán daïng cuûa vaät lieäu log  log t Phaù huyû 1 2 3 4 5 6 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.  Ñoä beàn nhieät.  Ñoä daãn nhieät.  Nhieät dung rieâng.  Heä soá khueách taùn nhieät.  Heä soá daõn nôû nhieät 1.1.3. Tính chaát nhieät cuûa polime Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.  Khoái löôïng phaân töû  Ñoä phaân taùn khoái löôïng phaân töû  Ñoä keát tinh  Ñoä phaân cöïc Maät ñoä noái ngang 1.1.4. Quan heä Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 1 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 2 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 3 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 4 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 5 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 6 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 7 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 8 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. For polysulfone Tg > 500C; flexible ether linkages increase mobility and bring the Tg to 190C Caáu truùc – Tính chaát vaät lieäu 9 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.