Tài liệu Kỹ thuật Polymer - Nhựa

1. SƠ LƯỢC VỀ POLYMER 1.1 Khaùi nieäm Polyme 1.1.1 Định nghĩa Polyme là những hợp chất cao phân tử gồm những nhóm nguyên tử được nối với nhau bằng những liên kết hóa học tạo thành những mạch dài có khối lượng phân tử lớn. Trong mạch chính của Polyme, những nhóm nguyên tử này được lặp đi lặp lại nhiều lần. Cao phân tử l; à những chất có trọng lượng phân tử lớn: cellulose, chất dẻo tổng hợp, sợi, keo dán, gốm sứ… 1.1.2 Phân loại Polyme rất đa dạng và phong phú. Tùy theo từng tính chất và khả năng ứng dụng ta có thể chia ra như sau: 1.1.2.1 Phân loại dựa vào thành phần hóa học mạch chính Polyme mạch cacbon (Polyme đồng mạch) la các Polyme trong mạch chính chỉ có các nguyên tử cacbon như PE, PS, PP. Polyme dị mạch là các Polyme mà trong mạch chính có chứa các nguyên tử khác khác cacbon như N, O…, polyester, polyamit… 1.1.2.2 Phân loại dựa vào cấu trúc Polyme mạch thẳng: mạch phân tử dài, tính bất đẳng hướng rất cao. Polyme mạch nhánh: có các mạch chính dài và có những mạch nhánh ở 2 bên mạch chính. Polyme mạch không gian (Polyme mạng lưới): cấu tạo từ các mạch đại phân tử kết hỗp với nhau bằng liên kết hóa học ngang: nhựa rezolic, nhựa reformandehit… Ba nhóm Polyme trên khác nhau về tính chất vật lý. 1.1.2.3 Phân loại dựa vào thành phần của monome (mắt xích cơ bản) Polyme đồng đẳng: khi mạch phân tử chỉ chứa một mắt xích cơ sở: …-A-A-A-A-A-… Polyme đồng trùng hợp: trong thành phần mạch phân tử chứa trên hai loại mắt xích cơ sở: …-A-A-B-A-B-A-B-B-B-A-… 1.1.2.4 Phân loại dựa vào cách sắp xếp các nhóm chức không gian Polyme điều hòa lập thể: các nhóm thế chỉ ở 1 phía so với mạch chính (Isotactic), các nhóm thế lần lượt ở 2 bên so với mạch chính (Syndiotactic). Polyme không điều hòa: các nhóm thế phân bố một cách ngẫu nhiên trên mạch chính (atactic). 1.1.2.5 Phaân loaïi döïa treân tính chaát cô lyù: Nhöïa nhieät deûo Nhöïa nhieät raén Vaät lieäu compozit - ÖÙng duïng cuûa nhöïa nhieät raén 1.2 Moät soá khaùi nieäm cô baûn 1.2.1 Truøng hôïp goác Truøng hôïp goác noùi chung laø phaûn öùng taïo polyme töø monome chöùa caùc lieân keát etylen. Trong truøng hôïp chuoãi thì vieäc hình thaønh vaø ñoä beàn cuûa caùc goác töï do laø raát quan troïng noù phuï thuoäc vaøo caùc nhoùm chöùc laân caän. Goác töï do hình thaønh töø söï keát hôïp cuûa monome vôùi goác töï do ban ñaàu caøng beàn, do hieäu öùng coäng höôûng thì monome naøy caøng deã keát hôïp vôùi caùc goác töï do: –C6H5 > –CH=CH2–CON > –R > –CO–OH. Thöù töï treân phuï thuoäc vaøo söï gia taêng ñoä beàn do coäng höôûøng cuûa goác töï do hình thaønh töø monome. Hôïp chaát khoâng no cho goác töï do beàn do ñieän töû linh ñoäng taïo neân söï coäng höôûng che phuû beàn: –CH2–CH=CH–CH2 –CH2–CH–CH=CH2 Nhoùm theá nhö halogen, ete,… ít hoaït ñoäng hôn vì e- töï do cuûa halogen hay oxygen chæ taùc duïng ñoái vôùùi goác töï do. 1.2.2 Ñoàng truøng hôïp Ñoàng truøng hôïp laø quaù trình truøng hôïp ñoàng thôøi hai hay nhieàu monome vôùi nhau. Saûn phaåm cuûa phaûn öùng ñoàng truøng hôïp laø polyme ñoàng truøng hôïp (copolyme) coù chöùa trong maïch phaân töû töø hai hay nhieàu maéc xích cô sôû khaùc nhau. Coù hai loaïi phaûn öùng toång hôïp copolyme laø: phaûn öùng ñoàng truøng hôïp vaø phaûn öùng ñoàng truøng ngöng: Ñoàng truøng hôïp (ñoàng truøng ngöng) ñöôïc öùng duïng nhieàu trong thöïc teá vì laøm thay ñoåi, caûi thieän tính chaát cuûa cao phaân töû theo muïc ñích söû duïng. Caùc polyme thieân nhieân thoâng thöôøng laø caùc homopolyme, tuy nhieân protein vaø nucleit axit laø copolyme. Töông töï ña soá polyme toång hôïp laø homopolyme, tuy nhieân ta cuõng coù caùc copolyme nhö SBR (toång hôïp töø Styren vaø Butadien), ABS (Acrylonnitrile Butadien Styren). Ví duï: PS chòu ñöôïc nhieät ñoä, giaù thaønh reû, tuy nhieân coù nhöôïc ñieåm laø gioøn vaø khoù nhuoäm maøu. Ñeå caûi thieän tính chaát cuûa PS ta tieán haønh nhö sau: Giaûm tính gioøn, ñoàng truøng hôïp PS vôùi cao su butadien ta coù ñöôïc cao su SBR: nCH2=CH–CH=CH2 + mCH2=CH–C6H6 –(CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH–C6H6)z – Taêng khaû naêng nhuoäm maøu, ñoàng truøng hôïp PS vôùi vinyl pridil. Phaûn öùng ñoàng truøng hôïp ñöôïc söû duïng nhieàu trong cao su toång hôïp. Cao su butadien-nitryl (NBR) coù khaû naêng chòu ñöôïc dung moâi khoâng phaân cöïc nhö xaêng daàu: –(CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH–CN)z– Cao su butyl ñöôïc truøng hôïp töø isobutylen vaø moät löôïng nhoû isopren coù khaû naêng choáng thaám khí cao. Copolyme coù theå laø ñeàu ñaën phaân boá (M1M2M1M2…), coù theå laø thoáng keâ (M1M1M2M1M1M2M2…), coù theå laø copolyme khoái (M1nM2n…) hoaëc laø copolyme gheùp nhaùnh… 1.2.3 Truøng ngöng Chöa coù nhöõng ñònh nghóa thoáng nhaát. Trong hoùa hoïc höõu cô, phaûn öùng truøng ngöng theo cô cheá coäng vaø coù phaân töû nhoû. Tuy nhieân trong phaûn öùng truøng ngöng cao phaân töû ñoâi khi khoâng loaïi phaân töû nhoû. Phaûn öùng truøng ngöng laø phaûn öùng toång hôïp caùc cao phaân töû maø cô sôû phaùt trieån maïch laø caùc phaûn öùng hoùa hoïc coå ñieån giöõa nhöõng nhoùm chöùc hoùa hoïc mang ôû hai ñaàu maïch. Hoaït ñoä cuûa nhöõng phaân töû trung gian (oligimer) gioáng nhö hoaït ñoä cuûa caùc monome khôûi ñaàu. Giaù trò phaân töû maïch polyme seõ gia taêng tuaàn töï vaø töø töø. Cô cheá toång hôïp: Mi + Mj Mi + j Mi + M Mi + 1 Mi, Mj – polyme ñang phaùt trieån; M – monome. 1.2.4 Keát tinh hoùa vaø thuûy tinh hoùa Chuùng ta coù hai con ñöôøng ñeå chuyeån töø traïng thaùi caân baèng loûng sang traïng thaùi caân baèng raén: söï keát tinh hoùa (chuyeån keát tinh) vaø thuûy tinh hoùa (chuyeån thuûy tinh): Keát tinh hoùa: laø söï chuyeån hoùa töø traïng thaùi coù traät töï gaàn sang traïng thaùi coù traät töï xa. Quaù trình taïo ra moät pha môùi vaø thuoäc veà chuyeån pha baäc moät. Thuûy tinh hoùa: laø quaù trình chuyeån töø traïng thaùi loûng chuyeån ñoäng sang traïng thaùi raén nhöng khoâng thay ñoåi traïng thaùi pha, vaãn caáu truùc traät töï gaàn. Nhö vaäy söï thuûy tinh hoùa laø quaù trình chuyeån pha baäc hai. Keát tinh hoùa xaûy ra ôû nhieät ñoä xaùc ñònh (nhieät ñoä chaûy hay keát tinh hoùa), döôùi nhieät naøy traïng thaùi caân baèng cuûa heä laø traïng thaùi keát tinh bôûi vì theá nhieät ñoäng cuûa heä keát tinh nhoû hôn cuûa heä loûng. Cuøng moät loaïi vaät chaát ta coù theå haï nhieät ñoä xuoáng thaáp hôn nhieät ñoä thuûy tinh hoùa nhöng vaãn ôû “traïng thaùi pha loûng” (thuûy tinh hoùa) ta goïi traïng thaùi naøy laø “traïng thaùi quaù laïnh”. Traïng thaùi pha loûng quaù laïnh laø traïng thaùi khoâng caân baèng vaø ñoâi khi thay ñoåi moät vaøi ñieàu kieän beân ngoaøi coù theå ñöa ñeán quaù trình keát tinh. Khi ôû traïng thaùi quaù laïnh, ñoä nhôùt taêng (trong moät vaøi tröôøng hôïp ñoä nhôùt taêng gaàn 103 poise, ñoù laø ñoä nhôùt cuûa chaát raén) vaø naêng löôïng chuyeån ñoäng cuõng taêng (E = kT), heä quaû naøy gaây khoù khaên cho vieäc saép xeáp laïi maïng löôùi theo höôùng keát tinh. Nhieät ñoä khi ñoä nhôùt cuûa heä taêng ñeán khoaûng 1013 poise ñöôïc goïi nhieät ñoä thuûy tinh hoùa Tg. Khi chuyeån sang traïng thaùi thuûy tinh, toaøn boä tính chaát thay ñoåi, chuyeån töø tính chaát cuûa chaát loûng sang tính chaát cuûa chaát raén. Söï thay ñoåi naøy khoâng xaûy ra ñoät ngoät maø chuyeån töø töø trong khoaûng nhieät ñoä töø 100C ñeán 200C. Do ñoù nhieät ñoä thuûy tinh hoùa khoâng phaûi laø moät ñieåm maø laø trung bình cuûa khoaûng nhieät ñoä naøy. 1.2.6 Traïng thaùi ñaøn hoài cao Quan heä Maxwell: Quan heä naøy chæ ra raèng: Khi taêng löïc taùc duïng vaø nhieät ñoä (töùc veá traùi döông), seõ laøm taêng chieàu daøi maãu thöû vaø laøm giaûm entropi cuûa heä (giaûm ñoä hoãn ñoän). Söï giaûm entropi naøy daãn ñeán vieäc saép xeáp traät töï caùc maïch phaân töû. Ñaøn hoài cao bao goàm ñaøn hoài tuyeät ñoái vaø thaønh phaàn entropi tham gia vaøo: ÔÛ ñaøn hoài tuyeät ñoái, khi bieán daïng ôû nhieät ñoä vaø aùp suaát khoâng ñoåi, noäi naêng thay ñoåi. Khi bieán daïng, entropi cuûa heä thay ñoåi. Theå hieän ôû phöông trình sau: Thaønh phaàn: + : theå hieän söï thay ñoåi noäi naêng do bieán daïng ôû nhieät ñoä vaø aùp suaát khoâng ñoåi (thay ñoåi goùc hoùa trò, ñaøn hoài tuyeät ñoái –coù heä soá poison raát nhoû) + : Theå hieän söï thay ñoåi entropi cuûa heä do bieán daïng sinh ra. Ghi chuù: Phöông trình tính öùng suaát theo ñònh luaät Hook : Trong khoâng gian 3 chieàu, öùng suaát theo truïc z ñöôïc tính : : bieán daïng theo truïc z E : modun Young ( N/m2) Söï thay ñoåi theå tích khi ñaøn hoài : vôùi : heä soá poisson tæ leä bieán daïng ngang treân bieán daïng doïc khi coù löïc taùc ñoäng moät chieàu treân chieàu doïc . 1.2.7 Caáu truùc keát tinh Polymer coù caáu truùc maïch phaân töû ñöôïc saép xeáp ñeàu ñaën trong khoâng gian goïi laø polymer keát tinh . Polymer keát tinh laø vieäc saép xeáp ñeàu ñaën caùc phaân töû, khoâng phaûi laø söï coá ñònh nguyeân töû nhö trong kim loaïi. Ñoä ñeàu ñaën theo chieàu daøi maïch vaø thaúng goùc vôùi chieàu daøi maïch laø raát khaùc nhau. Khi ôû traïng thaùi chaûy nhaõo hay raén, söï keát tinh coù theå giaûm hoaëc thuaän lôïi hôn döôùi taùc duïng cuûa löïc keùo daõn. Döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc, maïch phaân töû saép xeáp laïi theo höôùng taùc duïng löïc, thuaän lôïi cho keát tinh. Cao phaân töû khoâng theå traät töï 100%, caùc ñaàu maïch coù caáu truùc khaùc vôùi maïch phaân töû. Do vaäy khoâng theå coù Polymer keát tinh 100%. 1.2.8 Caáu truùc voâ ñònh hình . Khi caùc maïch phaân töû khoâng theå saép xeáp traät töï, ta coù caáu truùc voâ ñònh hình. Caáu truùc voâ ñònh hình lieân heä tröïc tieáp ñeán ñoä meàm deûo cuûa maïch. Ñoä meàm deûo naøy lieân heä vôùi ñoä daøi maïch hay goác hoùa trò cuûa lieân keát hoùa hoïc - chuû yeáu laø do söï quay chung quanh lieân keát . Caùc moâ hình lyù thuyeát cuûa polymer voâ ñònh hình : Moâ hình caùc maïch cöùng kieân keát. Moâ hình quay töï do. Moâ hình quay giôùi haïn. 1.2.9 Dung dòch polymer 1.2.9.1 Dung dòch thaät: Laø moät heä nhieàu phaân töû coù caùc tính chaát : Caùc caáu töû coù aùi löïc vôùi nhau, nhöõng chaát deã phaân cöïc deã hoøa tan vôùi nhau. Söï hoøa tan khoâng caàn ngoaïi löïc taùc ñoäng. Noàng ñoä khoâng thay ñoåi theo thôøi gian khi ñieàu kieän beân ngoaøi (p,t) khoâng thay ñoåi. Ñoàng nhaát, caû heä chæ coù moät pha. Beàn veà nhieät ñoäng. 1.2.9.2 Heä Gel: Polymer trong dung dòch coù theå taïo heä tröông hay khoâng tan thì ta coù caáu truùc Gel. Gel loaïi 1 : Hình thaønh trong caùc tröôøng hôïp: Polymer maïch khoâng gian tröông trong dung moâi. Truøng hôïp hay truøng ngöng 3 chieàu trong dung moâi. Quaù trình ñoùng raén taïo maïng ngang trong dung moâi. Ñaëc tính : Caùc lieân keát khoâng theå bò phaù huûy bôûi nhieät ñoä, khoâng theå coù hieän töôïng thay ñoåi nhieät ñoä. Do vaäy, Gel loaïi 1 khoâng theå chaûy ôû baát cöù nhieät ñoä naøo. Gel loaïi 2: Ñöôïc thaønh laäp töø töông taùc cuûa Polymer maïch thaúng hoaëc nhaùnh vôùi dung moâi. Trong heä naøy, Polymer coù chöùa caùc nhoùm khoâng phaân cöïc, dung moâi laø loaïi khoâng toát vôùi polymer, hay dung moâi töông taùc toát vôùi nhoùm phaân cöïc naøy nhöng khoâng töông taùc toát vôùi nhoùm phaân cöïc kia. Ñaëc tính: Lieân keát phaân töû laø lieân keát lieân phaân töû coù baûn chaát khaùc nhau (lieân keát vaät lyù). Caùc lieân keát naøy beàn trong nhöõng ñieàu kieân nhaát ñònh nhöng khi thay ñoåi moät soá ñieàu kieän nhö nhieät ñoä hay dung moâi, lieân keát seõ bò phaù vôõ, gel seõ chuyeån thaønh dung dòch polymer thöïc. Khi laëp laïi caùc ñieàu kieäân ban ñaàu thì gel laïi thaønh laäp laïi . 1.2.9.3 Heä phaân taùn keo Heä phaân taùn keo ñöôïc hình thaønh khi khoâng coù söï tan do khoâng coù aùi löïc giöõa dung moâi vaø polymer . Caùc tính chaát ñieån hình sau: Heä khoâng töï ñoäng taäp hôïp taïo thaønh nhöõng haït, baàu polymer. Khoâng beàn vöõng nhieät ñoäng do toàn taïi beà maët phaân chia pha raát roõ giöõa pha polymer vaø pha dung moâi. Heä keo laø heä toàn taïi hai pha. 1.2.10 Hoùa deûo polymer Ñeå moät polymer coù ñöôïc moät soá tính chaát yeâu caàu, ngoaøi vieäc toång hôïp caùc monomer coù thaønh phaàn hoùa hoïc khaùc nhau, ta coøn thay ñoåi caáu truùc cuûa noù. Hoùa deûo laø moät trong nhöõng phöông phaùp quan troïng ñeå thay ñoåi caáu truùc polymer. Hoùa deûo laø ñöa vaøo trong theå tích polymer moät löôïng chaát loûng hay raén nhaèm laøm deûo polymer, taêng khaû naêng tröôït töông ñoái giöõa caùc maïch phaân töû vaø deã gia coâng hôn. Hoùa deûo laøm thay ñoåi toaøn boä caùc tính chaát cô lyù cuûa heä. Ñieån hình nhö trong gia coâng nhöïa nhieät deûo. Chaát hoùa deûo seõ laøm giaûm nhieät ñoä chaûy deûo (Tf). Nhieät ñoä naøy ñoâi khi gaàn saùt nhieät ñoä phaân huûy cuûa nhöïa neân vieäc theâm chaát hoùa deûo taïo thuaän lôïi cho gia coâng. 1.2.11 Moät soá khaùi nieäm khaùc Quaù trình hoài phuïc laø quaù trình thay ñoåi tính chaát cô hoïc cuûa polyme theo thôøi gian. Nguyeân do cuûa quaù trình hoài phuïc laø do polyme coù chieàu daøi phaân töû lôùn, neân coù söï ñaùp öùng treã ñoái vôùi taùc ñoäng cuûa ngoaïi löïc vaø yeáu toá thôøi gian trôû thaønh moät thoâng soá aûnh höôûng ñeán tính chaát cô hoïc cuûa polyme. Hieän töôïng hoài phuïc coù theå xem nhö laø söï phaù huyû caân baèng nhieät ñoäng cuûa vaät theå polyme. Coù 3 hieän töôïng lieân quan ñeán vaán ñeà hoài phuïc cuûa polime: Hieän töôïng raûo: laø hieän töôïng polyme tieáp tuïc bieán daïng khi öùng suaát taùc duïng khoâng thay ñoåi. Khi ta taùc duïng moät löïc keùo maãu polyme ban ñaàu, polyme seõ ñaït tôùi caân baèng ôû moät ñoä bieán daïng naøo ñoù, neáu ta tieáp tuïc duy trì löïc keùo naøy maãu polyme seõ tieáp tuïc daõn daøi theâm. Hieän töôïng nôùi: laø hieän töôïng polyme giaûm daàn öùng suaát theo thôøi gian khi bieán daïng giöõ khoâng ñoåi. Hieän töôïng ñaøn treã: laø hieän töôïng maãu polime ñaùp öùng vôùi quaù trình ñaët taûi vaø caát taûi khaùc nhau. Ñieàu naøy laø do ñoä bieán daïng luoân luoân chaäm hôn söï thay ñoåi löïc caêng. Ñoä bieán daïng khi taêng löïc luoân luoân nhoû hôn ñoä bieán daïng khi giaûm löïc. Ta coù moät nuùt treã. Nuùt treã coù giaù trò cöïc ñaïi ôû moät vaän toác ñaët löïc trung gian vaø ôû moät nhieät ñoä trung gian, nghóa laø khi vaän toác ñaët löïc hoaëc nhieät ñoä quaù lôùn hoaëc quaù nhoû dieän tích nuùt treã seõ nhoû. 1.3 Moät soá tính chaát cô hoïc vaø vaät lyù cuûa nhöïa 1.3.1 Tính chaát vaät lyù: Tyû troïng nhöïa Vaät lieäu nhöïa töông ñoái nheï, tyû troïng dao ñoäng töø 0,9¸2. Tyû troïng nhöïa phuï thuoäc vaøo ñoä keát tinh: ñoä keát tinh cao thì tyû troïng cao. Chæ soá noùng chaûy (MI) Laø trò soá theå hieän tính löu ñoäng khi gia coâng cuûa vaät lieäu nhöïa. Chæ soá noùng chaûy caøng lôùn theå hieän tính löu ñoäng cuûa nhöïa caøng cao vaø caøng deã gia coâng. Phöông phaùp thöû nghieäm: ñaët moät löôïng haït nhöïa nhaát ñònh vaøo moät duïng cuï coù mieäng chaûy ∅=2,1mm ôû nhieät ñoä vaø aùp suaát nhaát ñònh trong thôøi gian 10 phuùt. Löôïng nhöïa chaûy ra khoûi mieäng duïng cuï xaùc ñònh chæ soá chaûy cuûa nhöïa. Ñoä huùt aåm (ñoä haáp thuï nöôùc) Ñoä huùt aåm ñöôïc xaùc ñònh baèng möùc huùt nöôùc cuûa nhöïa. Phöông phaùp ño: laáy moät maãu nhựa, saáy khoâ, caân troïng löôïng. Ngaâm maãu nhöïa vaøo nöôùc trong 24 giôø, laáy ra caân laïi. Tæ leä % gia taêng troïng löôïng laø möùc haáp thuï nöôùc. Nhöïa coù nhoùm phaân cöïc : ñoä haáp thuï nöôùc cao. Nhöïa khoâng phaân cöïc: ñoä haáp thuï nöôùc thaáp. Ñoä huùt aåm thaáp thì toát vì nöôùc haáp thuï laøm giaûm moät soá tính chaát cô lyù vaø aûnh höôûng ñeán ñoä oån ñònh kích thöôùc saûn phaåm. Ñoä co ruùt cuûa nhöïa Ñoä co ruùt cuûa nhöïa laø % cheânh leäch giöõa kích thöôùc cuûa saûn phaåm sau khi ñaõ laáy khoûi khuoân ñöôïc ñònh hình vaø oån ñònh kích thöôùc so vôùi kích thöôùc cuûa khuoân. Ñoä co ruùt cuûa nhöïa keát tinh lôùn hôn nhieàu so vôùi ñoä co ruùt cuûa nhöïa vñh. Tính caùch ñieän Ña soá caùc loaïi nhöïa caùch ñieän toát neân ñöôïc öùng duïng laøm caùc thieát bò ñieän gia duïng, thieát bò vieãn thoâng, voâ tuyeán truyeàn hình, caùc thieát bò cao taàn. Xaùc ñònh tính caùch ñieän baèng thöû nghieäm ñieän theá xuyeân thuûng qua moät taám vaät lieäu nhöïa coù chieàu daøy tính baèng mm (KV/mm) ôû nhieät ñoä 20oC. Tính truyeàn nhieät Ña soá caùc loaïi nhöïa coù ñoä truyeàn nhieät thaáp neân caùch nhieät toát. 1.3.2 Tính chaát cô hoïc Nhöõng tính naêng cô hoïc cuûa nhöïa aûnh höôûng tôùi ñoä beàn saûn phaåm. Ñoä beàn keùo Laø söùc chòu ñöïng cuûa vaät lieäu khi bò keùo veà moät phía, bieåu thò baèng ñôn vò löïc treân moät ñôn vò dieän tích (Ñôn vò ño: Kg/cm2 hoaëc N/m2). Chæ soá cöôøng ñoä keùo caøng lôùn töùc vaät lieäu coù ñoä beàn keùo caøng cao. Ñoä daõn daøi: Laø tæ leä giöõa ñoä daøi khi löïc keùo taêng ñeán ñieåm ñöùt treân ñoä daøi ban ñaàu, bieåu thò baèng %. Vaät lieäu coù ñoä daõn daøi lôùn, ñoä beàn keùo lôùn thì coù ñoä deûo lôùn hôn vaät lieäu coù ñoä beàn keùo lôùn maø ñoä daõn daøi nhoû. Ñoä cöùng: Bieåu thò khaû naêng choáng laïi taùc duïng cuûa moät vaät raén ñeå khoâng bò nöùt, vôõ hoaëc söùt meû beà maët. Thieát bò ño ñoä cöùng: Shore A,D, thieát bò Rockwell, Brinene. Ñoä chòu va ñaäp: Bieåu thò khaû naêng choáng laïi moät taûi troïng rôi xuoáng, va ñaäp vaøo saûn phaåm maø khoâng laøm nöùt vôõ saûn phaåm. Xaùc ñònh ñoä chòu va ñaäp baèng thieát bò coù moät quaû caân töø ñoä cao nhaát ñònh rôi xuoáng saûn phaåm ñaõ ñöôïc coá ñònh. Ñoä chòu maøi moøn: Bieåu thò khaû naêng choáng laïi taùc duïng baøo moøn cuûa löïc laøm hao moøn vaät lieäu, bieåu thò baèng % Ñoái vôùi caùc saûn phaåm nhöïa nhö ñeá giaøy deùp, chæ tieâu naøy raát quan troïng. f) Ñoä baùm maøu: PE coù theå nhuoäm maøu traéng baèng caùc thuoác nhuoäm vaø caùc boät maøu khaùc nhau trong hoãn hôïp noùng chaûy ôû trong thieát bò troän. Löôïng chaát maøu höõu cô coù theå duøng laø töø 0.005-0.2% theo tyû leä troïng löôïng, vaät lieäu nhuoäm boät maøu voâ cô: TiO2, CrO3 vaøng da cam vaø ñoû duøng 0.2-1%. g) Moät soá tính chaát khaùc: PE troän hôïp raát keùm vôùi ña soá Polyme, hoãn hôïp Polyme coù ñoä oån ñònh toát neáu cho vaøo PE caùc tính chaát sau: Parafin troïng löôïng cao phaân töû, polyizobutylen, cao su, polystyrol, etylcellulose. Neáu troän parafin coù nhieät ñoä noùng chaûy treân 520C vôùi PE thì laøm taêng ñoä beàn cô hoïc, ñoä cöùng, giaûm ñoä thaám khí, nhöng ñoàng thôøi cuõng laøm giaûm ñoä daõn daøi, hoãn hôïp hai chaát naøy coù theå saûn xuaát bình ñöïng hoùa chaát. Hoãn hôïp PE vôùi polybutylen (coù troïng löôïng phaân töû 100000-200000) coù tính caùch nhieät toát vaø beàn hoùa hoïc cao. Neáu polyizobutylen theâm vaøo khoaûng 50% troïng löôïng polyetylen thì laøm taêng tính ñaøn hoài vaø chòu laïnh cuûa maøng. 1.4 Phaân loaïi caùc phöông phaùp gia coâng 1.4.1 Phaân loaïi theo chöùc naêng. Nhoùm taïo hình: nhieäm vuï laø taïo hình saûn phaåm. Nhoùm naøy bao goàm gaàn heát caùc phöông phaùp gia coâng, coù theå keå: ñuùc eùp, ñuøn, eùp phun, taïo hình nhieät,… Nhoùm bieán tính: laø caùc phöông phaùp laøm thay ñoåi tính chaát cuûa vaät lieäu, saûn phaåm thí duï troän, keùo caêng, xöû lyù beà maët. Nhoùm taïo lieân keát: laø caùc phöông phaùp lieân keát caùc chi tieát ñeå taïo thaønh saûn phaåm. Caùc phöông phaùp thuoäc nhoùm naøy coù theå keå ñeán phöông phaùp haøn vaø daùn. 1.4.2 Phaân loaïi theo ñieàu kieän gia coâng vaø traïng thaùi vaät lieäu. Nhoùm 1: vaät lieäu ñöôïc gia coâng ôû nhieät ñoä cao, aùp suaát cao vaø ôû traïng thaùi chaûy nhôùt. Thí duï: ñuøn, ñuùc eùp, eùp phun … Nhoùm 2: Vaät lieäu ñöôïc gia coâng ôû nhieät ñoä trung bình, aùp suaát trung bình vaø ôû traïng thaùi cao su. Thí duï: taïo hình nhieät. Nhoùm 3: Vaät lieäu ñöôïc gia coâng ôû nhieät ñoä thöôøng, aùp suaát thöôøng vaø ôû traïng thaùi raén. Thí duï: gia coâng cô khí. Nhoùm 4: Vaät lieäu ñöôïc ñoát noùng chaûy vaø roùt vaøo khuoân ñònh hình. Nhoùm 5: Vaät lieäu ôû traïng thaùi loûng ôû nhieät ñoä thöôøng ñöôïc roùt vaøo khuoân vaø ñoùng raén nguoäi. Thí duï: gia coâng caùc loaïi nhöïa epoxy, poliester, PMMA töø MMA. 1.5 Caùc daïng polymer trong coâng nghieäp Nhöïa nhieät deûo Nhöïa nhieät raén Vaät lieäu Compozit (composite) 2 NHÖÏA NHIEÄT DEÛO 2.1 Khaùi nieäm: Nhöïa nhieät deûo laø nhoùm vaät lieäu Polyme coù khaû naêng laëp laïi nhieàu laàn quaù trình chaûy meàm döôùi taùc duïng nhieät vaø trôû neân ñoùng raén (ñònh hình) khi ñöôïc laøm nguoäi. Trong quaù trình taùc ñoäng nhieät cuûa noù chæ thay ñoåi tính chaát vaät lyù khoâng coù phaûn öùng hoùa hoïc xaûy ra. Do ñaëc tính nhö vaäy maø nhöïa nhieät deûo coù khaû naêng taùi sinh nhieàu laàn, chính vì vaäy maø nhöõng pheá phaåm phaùt sinh trong quaù trình saûn xuaát ñeàu coù khaû naêng taùi cheá ñöôïc. 2.2 Moät soá loaïi nhöïa nhòeât deûo thoâng duïng 2.2.1 PE ( Polyethlene ) 2.2.1.1 Coâng thöùc caáu taïo 2.2.1.2 Phaân loaïi STT TEÂN TÆ TROÏNG Chæ soá chaûy (g/10phuùt) 1 HDPE (high density polyethylene) 0.95 – 0.97 (ñoä keát tinh lôùn coù caáu taïo maïch thaúng) 0.1 - 20 2 LDPE (low density polyethylene) 0.91 – 0.93 (ñoä keát tinh thaáp) 0.1 – 60 3 LLDPE (linear low density polyethylene) Coù khoái löôïng rieâng thaáp, maïch thaúng, coù T0nc thaáp. 0.9 – 50 2.2.1.3 Caùc thoâng soá cô baûn Thoâng soá HDPE LDPE Tæ troïng 0.95 – 0.96 0.92 – 0.93 Ñoä huùt nöôùc trong 24 giôø < 0.01% < 0.02% Ñoä keát tinh (%) 85 – 95 60 – 70 Ñieåm hoaù meàm (0C) 120 90 Nhieät ñoä chaûy (0C) 133 112 Chæ soá chaûy g/10phuùt 0.1 – 20 0.1 – 60 Ñoä cöùng Shore 60 – 65 30 – 35 Ñoä daõn daøi (%) 200 – 400 400 – 600 Löïc keùo ñöùt (kg/cm2) 220 – 300 114 – 150 2.2.1.4 Tính chaát Môø vaø maøu traéng, tæ troïng nhoû hôn 1. Laø polymer keát tinh, möùc ñoä keát tinh phuï thuoäc maät ñoä maïch nhaùnh, maïch nhaùnh nhieàu thì ñoä keát tinh thaáp. Ñoä hoaø tan: ÔÛ nhieät ñoä thöôøng, PE khoâng tan trong baát cöù dung moâi naøo, nhöng ñeå tieáp xuùc laâu vôùi khí hidrocacbon thôm ñaõ clo hoùa thì bò tröông. ÔÛ nhieät ñoä treân 70oC, PE tan yeáu trong toluene, xilen, amin axetat, daàu thoâng, paraffin… ÔÛ nhieät ñoä cao, PE cuõng khoâng tan trong nöôùc, röôïu beùo, acid axetic, acetone, eâte eâtylic, glyxeârin, daàu lanh vaø moät soá daàu thaûo moäc khaùc… Khi ñoát vôùi ngoïn löûa coù theå chaùy vaø coù muøi paraffin. Caùch ñieän toát. Ñoä khaùng nöôùc cao, khoâng huùt aåm. PE khoâng phaân cöïc neân coù ñoä choáng thaám cao ñoái vôùi hôi cuûa nhöõng chaát loûng phaân cöïc. Khaùng hoùa chaát toát. Khaùng thôøi tieát keùm, bò laõo hoùa döôùi taùc duïng cuûa oxi khoâng khí, tia cöïc tím, nhieät. Trong quaù trình laõo hoùa ñoä daõn daøi töông ñoái vaø ñoä chòu laïnh cuûa polymer giaûm, xuaát hieän tính gioøn vaø nöùt. Ñoä baùm dính keùm. 2.2.1.5 ÖÙng duïng Giaáy caùch ñieän, daây caùp vaø chi tieát ñieän, maøng vaø taám Saûn phaåm khaùng dung moâi vaø daàu nhôùt: thuøng chöùa dung moâi, chai loï, bao bì… Saûn phaåm coâng nghieäp: keùt nöôùc ngoït, keùt bia (caàn chaát choáng UV), naép chai nöôùc töông, naép chai töông ôùt (khoâng caàn chaát choáng UV)… 2.2.2 PP (polypropylene) 2.2.2.1 Coâng thöùc caáu taïo 2.2.2.2 Caùc thoâng soá cô baûn Tæ troïng : 0,9 - 0,92 Ñoä haáp thuï nöôùc trong 24h: <0,01% Ñoä keát tinh : 70% Nhieät ñoä noùng chaûy : 160oC – 170oC Chæ soá chaûy : 2 – 60 g/10 phuùt Ñoä cöùng Shore (ASTM – D2240 ) : 90-95 Löïc keùo ñöùt : 250 – 400 kg/cm2 Ñoä daõn daøi : 300 – 800% 2.2.2.3 Tính chaát Khoâng maøu, baùn trong suoát. Ñoä beàn keùo, ñoä cöùng cao hôn PE. Caùch ñieän taàn soá cao toát. Chòu va ñaäp keùm. Khaùng nhieät toát hôn PE, ñaëc bieät tính chaát cô hoïc toát ôû nhieät ñoä cao. Doøn ôû nhieät ñoä thaáp. Keùm beàn UV. Deã chaùy. Baùm dính keùm. 2.2.2.4 ÖÙng duïng Saûn phaåm caàn ñoä cöùng : naép chai nöôùc ngoït, thaân vaø naép buùt möïc, hoäp nöõ trang, hoäp ñöïng thòt… Saûn phaåm khaùng hoùa chaát : chai loï thuoác y teá, maøng moûng bao bì, oáng daãn, naép thuøng chöùa dung moâi… Duøng caùch ñieän taàn soá cao : taám, vaät keïp caùch ñieän… 2.2.3 ABS (Arylonitrile Butadiene Styrene) 2.2.3.1 Coâng thöùc caáu taïo 2.2.3.2 Caùc thoâng soá cô baûn Tæ troïng: 1,04 – 1,06 Nhieät ñoä bieán daïng nhieät: 60 – 1200C Ñoä beàn ñöùt: 350 – 600 Kg/cm2 Ñoä daõn daøi: 10 – 50% 2.2.3.3 Tính chaát Ñoàng truøng hôïp, ñoä keát tinh thaáp. Ñoä beàn nhieät, ñoä beàn va ñaäp toát hôn PS. Tính chaát phuï thuoäc vaøo caùc thaønh phaàn ñoàng truøng hôïp. Khi haøm löôïng acronitrile taêng thì: Giaûm ñoä beàn keùo, modun ñaøn hoài, ñoä cöùng vaø ñoä caùch ñieän taàn soá cao. Taêng ñoä beàn va ñaäp, khaùng dung moâi, khaùng nhieät. Khi haøm löôïng Butadiene taêng thì: Giaûm ñoä beàn keùo, modun ñaøn hoài, ñoä cöùng. Taêng ñoä beàn va ñaäp, khaùng maøi, moøn ñoä daõn daøi. Khi haøm löôïng Styrene taêng: ñoä chaûy khi gia nhieät taêng, cöùng hôn nhöng gioøn. 2.2.3.4 ÖÙng duïng Laøm suoát chæ, nuùt tivi, voû tivi, voû maùy giaët, voû ñieän thoaïi, caùnh quaït ñieän, voû maùy aûnh, voû vali… EÙùp ñuøn ra caùc loaïi taám söû duïng cho nhieàu phöông phaùp gia coâng khaùc nhau cho ra nhieàu saûn phaåm khaùc nhau. 2.2.5 PET (Polyethylene Terephtalate) 2.2.5.1 Coâng th