Báo cáo thí nghiệm nhập môn kỹ thuật chuyên mục polymer

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MƠN POLYMER Báo Cáo Thí Nghiệm Nhập Mơn Kỹ Thuật Chuyên mục Polymer GVHD : Trần Tấn Đạt Danh sách nhóm : 3C3_P01 Tên thành viên MSSV 1/ Cao Kim Châu 2210351 2/ Võ Chí Cường 2210449 3/ Trương Minh Lạc 2211804 4/ Đỗ Hương Giang 2210820 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 11 năm 2022 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan polymer Định nghĩa: Polymer là một khái niệm dùng để chỉ các hợp chất có khối lượng phân tử lớn cấu trúc chúng có lặp lặp lại nhiều lần mắt xích Các mắt xích này được nới với thơng qua liên kết cơng hóa trị Tính chất: - Tồn tại ở dạng chất rắn và không bay hơi, khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định mà nóng chảy khoảng nhiệt độ rộng - Khi nóng chảy, đa số polymer cho chất lỏng nhớt, để nguội rắn lại gọi chất nhiệt dẻo Một số polymer khơng nóng chảy đun mà bị phân hủy, gọi chất nhiệt rắn - Hầu hết polyme không tan nước dung môi thông thường Phản ứng đặc trưng: - Phản ứng phân cắt mạch polymer - Phản ứng giữ nguyên mạch polymer - Phản ứng tăng mạch polymer Đặc điểm: 1.2 - Có khả tái chế cao - An tồn tuyệt hóa chất - Khơng dẫn điện dẫn nhiệt - Trọng lượng nhẹ - Màu sắc vô đa dạng H.1.2.1: Công thức cấu tạo chuỗi polymer tinh bột Phân loại Dựa vào nguồn gốc: - Polymer có nguồn gốc từ - thiên nhiên cao su, cellulose,… - Polymer tổng hợp người tổng hợp nên polietilen, nhựa phenol- H.1.2.2: Công thức cấu tạo chuỗi polymer tơ nilon 6,6 fomanđehit… - Polymer nhân tạo (hay gọi bán tổng hợp) lấy từ Polymer thiên nhiên chế hóa thành Polymer xenlulozơ trinitrat, tơ visco,… Dựa vào cách tổng hợp: GVHD: Trần Tấn Đạt 2|14 Chuyên mục Polymer - Nhóm : 3C3_P01 Polymer trùng hợp tổng hợp phản ứng trùng hợp: (–CH2–CH2–)n (–CH2–CHCl–)n - Polymer trùng ngưng tổng hợp phản ứng trùng ngưng: (–HN–[CH2]6–NH–CO–[CH2]4–CO–)n Dựa vào cấu trúc: - Polymer có mạch khơng phân nhánh, ví dụ như: PVC, PE, PS, cao su, xenlulozơ, tinh bột 1.3 - Polymer có mạch nhánh, ví dụ amilopectin, glicogen - Polymer có cấu trúc mạng khơng gian, ví dụ rezit, cao su lưu hóa Ứng dụng Polymer ứng dụng nhiều lĩnh vực ngành nghề sống: - Dùng sản xuất loại vật dụng phục vụ cho đời sống ngày như: ống dẫn điện, áo mưa, sản phẩm công nghiệp - Ứng dụng rộng rãi để thay cho sản phẩm làm gỗ, vải, da, thủy tinh, kim loại chất dẻo có đặc điểm nhẹ, bền, khó vỡ màu sắc đa dạng H.1.3.1: Ứng dụng polymer đời sống GVHD: Trần Tấn Đạt 3|14 Chuyên mục Polymer GVHD: Trần Tấn Đạt Nhóm : 3C3_P01 4|14 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU 2.1 Nhựa UPE - Còn gọi nhựa polyester không no (unsaturated polyester) - Một hợp chất cao phân tử sản phẩm trùng ngưng phân tử tương đối thấp polyol polyacid mà có polyol polyacid hai chứa nối đơi - Có thể đóng rắn áp suất thấp khơng có áp H.2.1.1: Hình ảnh thực tế nhựa UPE suất, khơng đun nóng mà nhiệt độ thường - Được ứng dụng rộng rãi kỹ thuật làm vật liệu đúc khuôn, vật liệu cách điện kỹ thuật vô tuyến điện, xi măng hữu cơ, màng phủ, Và đặc biệt ứng dụng để tổng hợp vật liệu Composite 2.2 Cao su Silicon - Là cao su tổng hợp Được tổng hợp cách thay đổi silicon - Tính kháng nhiệt độ cao tốt loại cao su hữu truyền thống - Có khả chống lại ozon tia cực tím - Độ bền kéo thấp độ rách thấp so với cao su hữu Tuy nhiên nhiệt độ cao, cho H.2.2.1: Hình ảnh thực tế cao su silicon thấy khả kéo kéo tuyệt vời - Được sử dụng cho nhiều ứng dụng dụng cụ nấu ăn, điện tử, ứng dụng ô tô, 2.3 Sợi thủy tinh - Là vật liệu bao gồm nhiều sợi thủy tinh mịn - Độ đàn hồi cao - Khả cách nhiệt tốt GVHD: Trần Tấn Đạt 5|14 Chuyên mục Polymer - Khả chống thấm tốt - Độ bền cao - Ứng dụng sợi thủy tinh trong: Nhóm : 3C3_P01 o Sản xuất lấy sáng sợi thủy tinh composite o Sản xuất vật liệu xây dựng o Sản xuất linh kiện điện tử GVHD: Trần Tấn Đạt H.2.3.1: Hình ảnh thực tế sợi thủy tinh 6|14 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 PHẦN 3: QUY TRÌNH CHẾ TẠO 3.1 Quy trình chế tạo sản phẩm Composite Nhựa UPE – đóng rắn Xác định thời gian gel (~30’) Cân nhựa Mnhựa Khuôn PVC dạng Làm bề mặt khuôn Tấm sợi thủy tinh Cắt thành (02 40x40) Cân khối lượng Msợi Chống dính bề mặt khn ( tỉ lệ nhựa / sợi thủy tinh = 6/4 ) Lăn lớp nhựa lót lên bề mặt khn Đặt sợi lên khuôn Lăn nhựa thấm lên sợi Tấm composite GVHD: Trần Tấn Đạt 7|14 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Thuyết minh qui trình chế tạo sản phẩm composite: Bước 1: Quét chống dính Đầu tiên, trước lấy khn cần qt lớp chống dính lên toàn bề mặt sản phẩm Lưu ý phải quét lớp thật kỹ lẫn ngồi khơng qt chống dính khn làm bị dính với sản phẩm mẫu Tác dụng lớp chống dính giúp q trình làm khn khn sản phẩm mẫu khơng bị dính với Bước 2: Phủ sợi thủy tinh chấm keo polyester Sau bước bơi chống dính đến bước phủ sợi thủy tinh Dùng sợi thủy tinh keo poly đắp thành hai lớp lên bề mặt sản phẩm để lấy mặt khn bên ngồi Trong q trình chấm keo poly, bạn lưu ý nên chấm keo thật kỹ để sợi thủy tinh bám vào hết tất góc cạnh sản phẩm Việc giúp cho việc tạo khn sản phẩm hạn chế việc góc bị khuyết chi tiết Sau phủ sợi thủy tinh chấm keo, chờ khoảng tiếng để khuôn khô tháo khuôn Lưu ý rằng, nên tháo khn khn vừa khơ Vì để lâu để qua đêm khn dính chặt khó tháo Nếu q trình đắp sợi thủy tinh chấm keo thật kỹ, tháo khuôn đẹp tất chi tiết sắc nét Bước 4: Đổ sản phẩm Sau có khn rồi, vào bước đổ sản phẩm Cũng giống làm khuôn, ban đầu quét lớp chống dính vào lịng khn viền ngồi Vì khn nên nhớ qt chống dính thật kỹ, khơng khó để tách sản phẩm khỏi khuôn Tùy thuộc vào loại sản phẩm mục đích sử dụng tạo lớp bề mặt phủ bề mặt cho phù hợp Hầu hết lớp bề mặt bao gồm chất làm cứng, sơn, gelcoat, bột đá, bột shimao… Trộn theo tỷ lệ phù hợp với loại Cũng quy trình làm khuôn, đắp hai lớp sợi thủy tinh để sản phẩm kiên cố Sau tiến hành trải lớp nilon lên bề mặt sản phẩm để hoàn thiện Chờ từ đến tiếng để sản phẩm khô tách khuôn sản phẩm vừa khơ Sau chuyển sang cơng đoạn cuối Sau tách khuôn, tiến hành cắt bỏ mài giũa cạnh bên sản phẩm Cuối sơn phủ lên sản phẩm để sản phẩm bền lâu GVHD: Trần Tấn Đạt 8|14 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Đúc mẫu vật phương pháp lăn tay Kỹ thuật lăn tay thực cách làm ướt sợi thủy tinh loại nhựa lỏng (có thể có khơng có chất làm cứng trộn vào) Sản phẩm tạo quy trình lớn để sản xuất Kỹ thuật sử dụng để sản xuất sản phẩm với số lượng nhỏ như: tàu thuyền, bồn chứa hóa chất, thùng xe tải… 3.2 Quy trình chế tạo sản phẩm đổ khn Nhựa pha đóng rắn Đỗ nhựa từ từ vào khn Đuổi bọt khí có nhựa Sản phẩm Khn silicon Thuyết minh qui trình chế tạo sản phẩm đổ khn: Bước 1: Chuẩn bị phơi - lịng khuôn Không giống phương pháp gia công truyền thống, công nghệ làm composite thiết phải cần có khn Để làm khn đúc composite, bạn lựa chọn phương án sau: • Tạo mẫu nhanh in 3D: Phương pháp thường sử dụng máy in 3D cỡ lớn để tạo hình lịng khn nhanh chóng • Gia cơng CNC loại vật liệu nhơm, thép, foam, nhựa, gỗ… • Làm khn thủ công thông qua phương pháp cắt gọt xốp, dán gỗ, đất sét… Nếu làm khn đất sét, ta nên mua đất sét loại dẻo số lị gốm, sau hỏi người bán cách giữ ẩm cho đất thoải mái tạo hình mặt ngồi sản phẩm (các bề mặt cong) Bước 2: Pha chế resin /epoxy Thông thường, người ta dùng tỷ lệ pha chất đóng rắn 1:10.Tuy nhiên thực tế, nhựa đông cứng nhanh, không kịp xử lý nên cần pha loãng Chú ý sử dụng găng tay, trang, kiếng bảo hộ Bước 3: Đắp vải sợi gia cường GVHD: Trần Tấn Đạt 9|14 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Cắt vải thành miếng nhỏ qt nhựa lên mơ hình, chờ - 10 phút bắt đầu dính áp vải thủy tinh lên Miết đều, xong quét lớp thứ thứ Bề mặt composite thường có độ hồn thiện khơng cao nên cần thêm cơng đoạn làm phẳng 3.3 Qui trình in sản phẩm Thuyết minh qui trình in sản phẩm: Bước 1: Chuẩn bị khung Khung làm gỗ; hợp kim nhôm rửa phơi khô Khung có nhiều hình dạng khác nhau; nhiên đa số sử dụng khung hình chữa nhật Bước 2: Pha mực Mực in cần phải chuẩn bị thật kỹ đặc biệt phải phù hợp với chất liệu in Bước 3: In thử canh tay kê Bạn cho mực lên máng để quét lên lưới, ý quét mặt sấy thật khô thật khô Tiếp tục dán phim lên mặt ngồi lưới, lấy băng dính dán góc lại Sau đó, lấy kính để ép phim vào lưới đem phơi ánh sáng mặt trời vịng phút; dùng máy phơi, sau bạn kiểm tra sản phẩm Bước 4: In sản lượng Đánh giá chất lượng in thử, thấy sản phẩm đạt tiêu chí cần thiết bạn bắt đầu tiến hành in hàng loạt Bước 5: Rửa khung 14 GVHD: Trần Tấn Đạt 10 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Sau phơi xong bạn gỡ phim đem khung rửa thật kỹ để chuẩn bị cho lần in sau PHẦN 4: ỨNG DỤNG 4.1 Sản phẩm Composite - Trong ngành công nghiệp sản xuất chế tạo, vật liệu nhựa composite ln chiếm vị trí quan trọng số nhiều phận, thiết bị vỏ động cơ, vỏ tên lửa, vỏ máy bay, vỏ tàu vũ trụ, khung xe máy, vỏ ô tô, lốp xe … - Với đặc tính chống ăn mịn điều kiện khắc nghiệt chịu áp lực cao, vật liệu nhựa composite sử dụng để sản xuất ống dẫn nước sạch; ống dẫn nước thải; bể phốt nhựa composite, ống dẫn xăng dầu, bồn nhựa composite đựng hóa chất … - Khả cách điện khiến composite đóng vai trị quan trọng sản xuất hệ thống cách điện, sứ cách điện, bảng điện, sứ cầu chì … - Ngồi ra, chúng sử dụng nhiều ngành công nghiệp chế tạo đồ chơi cho trẻ em trang trí nhà cửa, văn phịng, sân vườn, … H.4.1.1: Ứng dụng sản phẩm composite ngành nghề 4.2 14 Sản phẩm đổ khuôn GVHD: Trần Tấn Đạt 11 | Chun mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Loại khn Ứng dụng Khuôn nén Các sản phẩm đặc ruột Cao su Khuôn thổi Ứng dụng sản xuất chai, lọ nhựa… Khuôn đùn cát Sản phẩm thường tượng, cổng nhôm, thép Khuôn đúc áp lực Khuôn rèn dập Sản phẩm như: van dẫn khí, kèn đồng, phận động Ứng dụng sản xuất ô tô, máy bay, máy nơng nghiệp Khn dập định hình Khn ép nhựa Đồ gia dụng, thiết bị điện, điện tử Gia công sản phẩm bàn, ghế, dàn áo xe máy H.4.2.1: Ứng dụng sản phẩm đổ khuôn ngành nghề 4.3 Khuôn Silicol - Khuôn mẫu sản xuất đồ chơi, quà tặng, đồ mỹ nghệ thủ công - Khuôn mẫu ngành xây dựng, trang trí nội thất: sản phẩm tượng điêu khắc cơng giáo thạch cao, vật phẩm phong thủy… - Khuôn mẫu sản xuất sản phẩm nhựa thủ công: sản phẩm nhựa loại, composite, polyme,… 14 GVHD: Trần Tấn Đạt H.4.3.1: Tượng thạch cao đổ từ khuôn silicol 12 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 PHẦN 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 5.1 Sản phẩm đổ khn Nhận xét: Sản phẩm nhóm em thu nón, có đơi chút lệch phần khn silicon cố định chưa Sản phẩm thu sau nhựa đơng đặc có màu trắng trong, ngả sang sắc vàng (một số sản phẩm có màu vàng sẫm đục thành sản phẩm dày hơn, lớp nhựa phải đổ nhiều nên có màu sắc đục hơn, cịn nón có thành mỏng, lượng nhựa dùng ít, nên màu sắc sau hồn tất nhạt hơn), sản phẩm có phần bọt khí nhiều (do sau đổ nhựa, cịn nhiều bọt khí khn chưa loại bỏ) 14 GVHD: Trần Tấn Đạt 13 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 5.2.2 Sản phẩm ghép hình 3D Composite Nhận xét: Sau đợi hỗn hợp nhựa sợi thủy tinh khơ kết dính, chúng em thu composite có kết cấu cứng, màu sắc trắng đục, có ngả sang sắc vàng, mặt composite trơn láng, mặt lại sần sùi (do phần sợi thủy tinh chưa thấm đủ nhựa) PHẦN 6: BÀN LUẬN 6.1 Bàn luận buổi thí nghiệm - Về phịng thí nghiệm: o Đầy đủ dụng cụ, hóa chất o Nội quy rõ ràng, đảm bảo an tồn o Mơi trường tạm ổn - Về giảng viên phụ trách: o Nhiệt tình, truyền đạt nhiều kiến thức thực tế chuyên ngành o Trợ giúp sinh viên gặp khó khăn 14 Về thực hành: GVHD: Trần Tấn Đạt 14 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 o Mỗi thành viên nhóm thực hành biết cách làm o Tự tạo sản phẩm hồn chỉnh (trừ in khn bị dính mực in cũ) o Sau thí nghiệm, sinh viên dọn dẹp sẽ, khơng phá thí nghiệm khác 6.2 Bàn luận chuyên ngành Polyme Là ngành gắn liền với sống, ứng dụng quan trọng nhiều lĩnh vực: - Nhựa tổng hợp Polymer: PE, PP, PMM, PVC, PS, PPF, HDPE, PTFE,… - Sợi tổng hợp Polymer: o Sợi polyamid (PA hay gọi nylon): Dùng để dệt lụa nylon, dệt bít tất, vải dệt kim, may o Sợi polyester (PES): Dệt tergal (dacron), tetron, pha sợi với sợi viscose để dệt hàng vải pha o Sợi polyacrylique (PAC): Dùng làm nguyên liệu dệt kim (len nhân tạo) pha với loại sợi khác để dệt hàng vải pha o Sợi polyvinylalcol (PVA): Dùng để dệt vải quần áo blouson, quần áo lao động, lưới đánh cá, xe dây thừng, … o Sợi polyuréthane (PU): Dùng để dệt vải lycra pha thêm loại sợi khác để dệt vải o Sợi polyester – PE: Gồm loại sợi sợi filament, xơ, sợi thô fiberfill - Trong y học: Hòa tan nitrocellulose ether rượu để tạo thuốc dán Loại Polymer sử dụng với vai trị băng phẫu thuật - Hóa chất xử lí nước Polymer: o Xử lý nước thải công nghiệp nhà máy sản xuất gang thép, nhà máy mạ điện, chế biến thực phẩm,…và nước thải đô thị, nước thải nhuộm vải, thuộc da, nước thải dầu o Dùng ngành cơng nghiệp giấy với vai trị chất tạo độ bền khô, chất giữ ẩm chất trợ lọc, giúp cải thiện chất lượng giấy, tăng cường độ bền vật lý giảm thiểu chất xơ o Dùng làm chất phụ gia chất kết dính chế biến thức ăn thủy sản 14 GVHD: Trần Tấn Đạt 15 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Nghiên cứu chuyên ngành polymer đóng góp lớn vào bảo vệ môi trường, tái chế xử lý rác thải 14 GVHD: Trần Tấn Đạt 16 | ... khó vỡ màu sắc đa dạng H.1.3.1: Ứng dụng polymer đời sống GVHD: Trần Tấn Đạt 3|14 Chuyên mục Polymer GVHD: Trần Tấn Đạt Nhóm : 3C3_P01 4|14 Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU... cũ) o Sau thí nghiệm, sinh viên dọn dẹp sẽ, khơng phá thí nghiệm khác 6.2 Bàn luận chuyên ngành Polyme Là ngành gắn liền với sống, ứng dụng quan trọng nhiều lĩnh vực: - Nhựa tổng hợp Polymer: .. .Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan polymer Định nghĩa: Polymer là một khái niệm dùng để chỉ các hợp