Vật liệu học - Chương 10: Vật liệu hữu cơ (Polyme)

TS. Hà Văn Hồng *Tháng 02.2006VẬT LIỆU HỌCTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Chương 10-Vật liệu hữu cơ (Polyme)10.1.Khái niệm chung10.2.Cấu trúc và liên kết trong vật liệu polyme10.3.Tính chất vật liệu polyme10.4.Ứng dụng và gia công polyme Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Chương 10Sử dụng vật liệu hữu cơ (Polyme) 10.1.Gia công polyme 10.1.1.Phối liệu 10.1.2.Các phương pháp gia công 10.2.Ứng dụng polyme 10.2.1.Chất dẻo (Plastics) 10.2.2.Elastome (Cao su tổng hợp) 10.2.3.Sợi 10.2.4.Một số ứng dụng khácTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*10.1.1.Phối liệu Hạt nhựa + Chất phụ gia + Chất gia cườngHạt nhựa Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Chất độn -Mục đích :Giá thành -Mùn cưa, đất sét, bột nhẹKích thước ~ 10nmChất hóa dẻo -Mục đích : Xen kẽ giữa các mạch  Khoảng cách  Lực liện kết  Tính dẻo -Các este: phtalat, adipat, sebacatTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Chất ổn định -Làm chậm quá trình phân hủy (lão hóa) -Muội thanChất tạo màu -Tạo màu sắc -Thuốc nhuộm -Bột màu vô cơ Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Chất chống cháy -Cơ chế Ức chế p/ư oxy hóa Tạo P/ư thu nhiết Tạo màng trên bề mặt -Các chất : Cl  Polyvinylclorit F  Polytetra fluoroetylenTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Các chất tăng cường -Sợi thủy tinh  Độ bền -Sợi graphit  Độ bền -Sợi polyamit thơm (Kelva)  Độ bền -Mica  Cách điện, bền hóa, bền nhiệt -Amian  Làm phanh, khớp nối -Bột graphit  Bôi trơnTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*10.1.2.Các phương pháp gia công1-Đúc ép (Compression moulding) Phôi đặt vào khuônĐóng khuônNungÉpMở khuôn: lấy sản phẩmTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*2-Đúc trao đổi (Transfer moulding) Phôi liệu được nung chảy bên ngoàiPhun vào lỗ khuôn 3-Đúc phun (Injection moulding) Phễu: nạp nhựa Pitong: đẩy nhựa  Buồng nung: nhựa chảy lỏng-nhớt  Pitong: đẩy nhựa vào khuôn  Đóng rắn Mở khuôn: lấy sản phẩmTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*4-Đúc đùn (Extrusion) Phễu: nạp nhựa Trục vít: đẩy nhựa  Buồng nung: nhựa chảy lỏng-nhớt  Trục vít : đùn nhựa qua lỗ khuôn  Đóng rắn Mở khuôn: lấy sản phẩmTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*5-Đúc thổi (Blow moulding)Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*6-Đổ khuôn Nhựa dẻo: nóng chảy Đổ khuôn7-Đúc chân không (Vacuum moulding)Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Nhựa nhiệt dẻo -Sau lần sử dụng I có thể sấy nóng hoặc nấu chảy, rồi tạo hình để tái sử dụng -Cấu trúc : bán tinh thể Mạch thẳng (chính): Tinh thể-Liên kết cộng hóa trị Mạch nhánh(phụ):Vô định hình-Liên kết Vandevan -Tính chất : Độ dẻo cao; Tlv ~ 100oC10.2.1.Chất dẻo (plastics)Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Nhựa nhiệt dẻoỨng dụng: Đồ dùng sinh hoạt -Chai lọ, đồ chơi : PE, PP có độ dẻo cao -Kính, dụng cụ đo, dụng cụ gia đình : PMMA, PS có màu trong suốt -Chia lọ đựng nước uống : PET có độ bền xé rách  Công nghiệp - Bọc dây cáp điện, đường ống : PVC -Kéo sợi, vải bố lốp ôto : PET10.2.1.Chất dẻo (plastics)Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*2-Nhựa nhiệt rắn -Sau lần sử dụng I không thể sấy nóng hoặc nấu chảy => không tái sử dụng được -Cấu trúc : vô định hình Mạch chính (liên kết cộng hóa trị) nối với nhau bằng mạch nhánh (phụ-phân tử-liên kết cộng hóa trị) => Mạng lưới hẹp, mạng không gian -Tính chất : Độ dẻo thấp; Độ cứng cao; Tlv ~ 250oC Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*2.Nhựa nhiệt rắnỨng dụng: Đồ dùng sinh hoạt Cần độ cứng cao  Công nghiệp Chế tạo các chi tiết máy : Epoxy, bakelit10.2.1.Chất dẻo (plastics)Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*2-Nhựa nhiệt rắn Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Vật liệuTên th mạiTính chấtỨng dụngPolyme nhiệt dẻoAcrylic(polymetylmetacrilat,PMMA)LucitePlexiglassTruyền ánh sángBến với thời tiếtCơ tính: t.bìnhKính, cửa máy bayDụng cụ đo, thiết kếFlocacbon(PTFE hay TFE)Teflon TFEHalonTFETrơ với môi trườngHệ số ma sát: nhỏTvl = 260oCChất bọc chống ăn mònVan, đường ốngMàng chống dínhChi tiết điện tử Tvl -caoPolyamit(PA)NylonZytelPlaskonCơ tính: tốtHệ số ma sát : nhỏHút:nước, chất lỏng Ổ trượt, bánh răngBàn chải, tay cầmBọc: dây, cáp điệnTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Vật liệuTên th mạiTính chấtỨng dụngPolyme nhiệt dẻoPolycacbonat(PC)MerlonLexanK.thước: ổn địnhTrong suốtCơ tính: ak-tốtHóa tính: t.bìnhBảo hộ lđ: mặt nạ, kínhChụp đènMái che nhà, siêu thiPolyetylen(PE)AlathonPetrotheneHi-faxCách điện tốtHóa tính: bềnCơ tính: mếm dẻoChai, lọ, màng b.góiKhay đựng đá, đồ chơiVỏ ắc quyPolypropylen(PP)Pro-faxTeniteMoplenCách điện Hóa tính: bềnBền với thay đổi TChai, lọ đựng dược liệuMàng bao gói Vỏ TV, valy, túi dulịchTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Vật liệuTên th.mạiTính chấtỨng dụngPolyme nhiệt dẻoPolystyren(PS)StyronLuxtrexRexoliteCách điệnChịu nhiệtTrong suốtK.thước: ổn địnhLàm tườngVỏ ắcquy Bảng điệnĐồ chơi, đồ gia đìnhPolyvinylclorit(PVC)PVCPliovicSaran,TygonCứngPhụ gia: chất hóa dẻoBọc : dây, cáp điệnỐng dẫn Thảm tr.nhà;Băng gh.âmPolyeste(PTE)MylarCelanarDacronBền:độ ẩm, axit, chất béo, d. môiMềm dẻo, bền xé Vải sợiMàng lốp xe Băng từ tínhTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Vật liệuTên th.mạiTính chấtỨng dụngPolyme nhiệt rắnEpoxyEponEpi-rezAralditeCách điện Chống ăn mònĐộ bền , Dính bám : tốtVật liệu đúc Sơn bảo vệ; Keo dánVật liệu compositePhenolicBakeliteDuriteResinoxK.thước ổn địnhTlv = 150oCTrộn: nhựa, chất độnBọc môtơ, dụng cụ điệnVỏ điện thoạiPolyesteSelectronLaminacParaplexCách điệnChịu nhiệt tốtB.Sung: sợi gia cườngMặt nạĐ.thuyền compositeC.tiết ôtô; Ghế; QuạtSiliconNhựa DCCách điện ; Chịu nhiệtBền hóaChất dẻo lớpCách điện ở T-caoTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*10.2.2.Elastome (cao su tổng hợp)Đặc điểm: -Cấu trúc: mạng lưới thưa Đàn hồi = maxChế tạo : lưu hóa Polyme + Lưu huỳnh (S)  Nung : T-caoGia công: Đúc ép Đúc đùnTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Vật liệuTên th mạiTính chấtỨng dụngPolyizoprenCao su tự nhiên(NR)Cách điện. Bền cắt, khoét, ma sát. Chịu nhiêt, dầu mỡ: kémSăm, lốpỐng, đệmStyren-butadienBuna S(SBR)Cách điện. Bền cắt, khoét, ma sát. Chịu nhiêt, dầu mỡ: kémSăm, lốpỐng, đệmAcrylonitril-ButadienBuna ANitrile(NBR)Cách điệnChụi dầu mỡ: tốtỐng mềm chịu dầu mỡ, hóa chấtĐế gót dàyTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*10.2.3.SợiĐặc điểm -Cấu tạo: Khối lượng phân tử : cao Cấu trúc tinh thể : % cao ; Mạch : thẳng -Lý tính: cách điện, cách nhiệt -Hóa tính: axit, kiềm, chất tẩy trắng, dung môi, ánh sáng -Cơ tính: b-lớn trong khoảng T-rộng ; E-cao Chịu mài mòn và bền xé : tốtTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Gia công : Kéo sợi: l/Φ = 100/1 Nguyên liệu (Polyamit, Polyeste PTE)  T  Lỏng nhớt  Bơm: khuôn nhiều lỗ  Đông rắn: thổi không khíTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Ứng dụng : Dệt vảiTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*10.2.4.Các ứng dụng khácMàng -Đặc điểm Dày 0.025-0.125nm; Khối lượng riêng: nhỏ Hóa tính: bền với nước và hóa chất Độ bền kéo, xé rách, mềm dẻo : cao -Gia công: Nguyên liệu (PE, PP)  Đùn: lỗ khuôn  Trục cán -Ứng dụng : túi, bao bì thực phẩm Tháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Chất dẻo xốp -Đặc điểm : Độ xốp rất cao -Gia công: Polyuretan, cao su, polystyren, PVC Nấu chảy Thổi khí (hoặc chất sinh khí)  Làm nguội  Sản phẩm xốp -Ứng dụng Đệm ghế ngồi Nội thất gia dụng Bao gói sản phẩmTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Sơn -Đặc điểm +Chất tạo màng (polyme) +Bột màu + Dung môi +Các loại sơn: theo chất tạo màng Sơn dầu, Sơn alkyt, Sơn epoxy, Sơn PU -Gia công Hòa tan trong dung môi -Ứng dụng +Bảo vệ khỏi bị môi trường xâm thực +Trang trí: tăng vẻ đẹp +Cách điệnTháng 02.2006TS. Hà Văn Hồng*Keo -Đặc điểm +Trạng thái: lỏng ; Độ bền xé: cao +Các loại keo: Keo nhựa nhiệt dẻo : Acrylic Keo nhiệt rắn : Epoxy Keo elastome: keo cao su Keo động vật: Casein Keo thực vật: Hồ tinh bột -Ứng dụng : dán 2 loại vật liệu rắn với nhau Dán kim loại-kim loại Dán kim loại-cao su Dán kim loại-gốm