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 và cấu trúc chúng có lặp lặp lại nhiều lần mắt xích Các mắt xích này nối với thơng qua liên kết cơng hóa trị Tính chất: - Tồn ở dạng chất rắn và không bay hơi, khơng có nhiệt đợ nóng chảy xác định mà nóng chảy ở mợt khoảng nhiệt đợ khá rợng - Khi nóng chảy, đa số polymer cho chất lỏng nhớt, để nguội rắn lại gọi là chất nhiệt dẻo Mợt số polymer khơng nóng chảy đun mà bị phân hủy, gọi là chất nhiệt rắn - Hầu hết các polyme không tan nước các 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 toàn tụt hóa chất - Khơng dẫn điện và dẫn nhiệt - Trọng lượng nhẹ - Màu sắc vô cùng đa dạng H.1.2.1: Công thức cấu tạo chuỗi polymer tinh bột Phân loại Dựa vào nguồn gốc: - Polymer có ng̀n 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 là bán tổng hợp) lấy từ Polymer thiên nhiên và 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 và (–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 bợt 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 và ngành nghề cuộc sống: - Dùng sản xuất các loại vật dụng phục vụ cho đời sống ngày như: ống dẫn điện, áo mưa, các sản phẩm công nghiệp - Ứng dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm gỗ, vải, da, thủy tinh, kim loại bởi chất dẻo này có đặc điểm nhẹ, bền, khó vỡ và 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 là nhựa polyester không no (unsaturated polyester) - Một hợp chất cao phân tử và là một sản phẩm trùng ngưng phân tử tương đối thấp polyol polyacid mà có polyol polyacid hai chứa nối đơi - Có thể đóng rắn ở áp suất thấp khơng có áp H.2.1.1: Hình ảnh thực tế nhựa UPE suất, khơng đun nóng mà ở nhiệt đợ 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 là 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 đợ cao tốt các loại cao su hữu truyền thống - Có khả chống lại các ozon và tia cực tím - Độ bền kéo thấp và độ rách thấp so với cao su hữu Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, cho H.2.2.1: Hình ảnh thực tế cao su silicon thấy khả kéo và kéo tuyệt vời - Được sử dụng cho nhiều ứng dụng dụng cụ nấu ăn, điện tử, các ứng dụng ô tô, 2.3 Sợi thủy tinh - Là một 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 các 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 mợt lớp chống dính lên toàn bộ bề mặt sản phẩm Lưu ý phải quét mợt lớp thật kỹ lẫn ngoài nếu khơng qt chống dính khn làm bị dính với sản phẩm mẫu Tác dụng lớp chống dính là giúp quá trình làm khn khn và sản phẩm mẫu khơng bị dính với Bước 2: Phủ sợi thủy tinh chấm keo polyester Sau bước bơi chống dính là đến bước phủ sợi thủy tinh Dùng sợi thủy tinh và keo poly đắp thành hai lớp lên bề mặt sản phẩm để lấy mặt khn bên ngoài Trong quá trình chấm keo poly, các bạn lưu ý nên chấm keo thật kỹ để sợi thủy tinh bám vào hết tất các góc cạnh sản phẩm Việc này giúp cho việc tạo khn sản phẩm hạn chế việc các góc bị khuyết chi tiết Sau phủ sợi thủy tinh và chấm keo, chờ khoảng tiếng để khuôn khô và tháo khuôn Lưu ý rằng, nên tháo khn khn vừa khơ Vì nếu để lâu để qua đêm khn dính chặt và khó tháo Nếu quá trình đắp sợi thủy tinh và chấm keo thật kỹ, tháo khuôn đẹp và tất chi tiết sắc nét Bước 4: Đổ sản phẩm Sau có khn rời, vào bước đổ sản phẩm Cũng giống làm khuôn, ban đầu quét mợt lớp chống dính vào lịng khn và viền ngoài Vì là khn nên nhớ qt chống dính thật là kỹ, nếu khơng khó để tách sản phẩm khỏi khuôn Tùy thuộc vào loại sản phẩm và mục đích sử dụng tạo mợt 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, tiếp theo là đắp hai lớp sợi thủy tinh để sản phẩm kiên cố Sau tiến hành trải một lớp nilon lên bề mặt sản phẩm để hoàn thiện Chờ từ đến tiếng để sản phẩm khô và tách khuôn sản phẩm vừa khơ Sau chủn sang cơng đoạn cuối cùng Sau tách khuôn, tiến hành cắt bỏ và mài giũa các cạnh bên ngoài sản phẩm Cuối cùng là 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 hiện cách làm ướt các sợi thủy tinh một loại nhựa lỏng (có thể có khơng có chất làm cứng trộn vào) Sản phẩm tạo quy trình này quá lớn để sản xuất Kỹ thuật này sử dụng để sản xuất các sản phẩm với số lượng nhỏ như: tàu thuyền, bờn 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 các phương pháp gia công truyền thống, công nghệ làm composite thiết phải cần có khn Để làm khn đúc composite, bạn có thể lựa chọn mợt phương án sau: • Tạo mẫu nhanh in 3D: Phương pháp này thường sử dụng các máy in 3D cỡ lớn để tạo hình lịng khn nhanh chóng • Gia cơng CNC các 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 khá dẻo ở số lị gốm, sau hỏi người bán cách giữ ẩm cho đất và thoải mái tạo hình mặt ngoài sản phẩm (các bề mặt cong) Bước 2: Pha chế resin /epoxy Thông thường, người ta dùng tỷ lệ pha chất đóng rắn là 1:10.Tuy nhiên thực tế, nhựa đông cứng quá 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 các vải thành miếng nhỏ rời qt nhựa lên mơ hình, chờ - 10 phút bắt đầu dính áp vải thủy tinh lên Miết đều, xong quét các lớp thứ và thứ Bề mặt composite thường có đợ hoàn thiện không cao nên cần thêm công đoạn làm phẳng 3.3 Qui trình in sản phẩm Thuyết minh qui trình in sản phẩm: Bước 1: Chuẩn bị khung Khung có thể làm gỗ; hợp kim nhôm rửa và phơi khô Khung có thể có nhiều hình dạng khác nhau; nhiên đa số sử dụng là 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 rồi sấy thật khô thật khô Tiếp tục dán phim lên mặt ngoài lưới, lấy băng dính dán góc lại Sau đó, lấy kính để ép phim vào lưới và đem phơi ánh sáng mặt trời vịng phút; dùng máy phơi, sau bạn có thể kiểm tra sản phẩm Bước 4: In sản lượng Đánh giá chất lượng in thử, thấy sản phẩm đạt các tiêu chí cần thiết bạn bắt đầu tiến hành in hàng loạt Bước 5: Rửa khung GVHD: Trần Tấn Đạt 14 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 bợ phận, thiết bị là 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 và 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, bờn 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 … - Ngoài ra, chúng sử dụng nhiều ngành công nghiệp chế tạo đồ chơi cho trẻ em và trang trí nhà cửa, văn phịng, sân vườn, … H.4.1.1: Ứng dụng sản phẩm composite các ngành nghề 4.2 Sản phẩm đổ khuôn GVHD: Trần Tấn Đạt 14 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 là tượng, cổng nhôm, thép Khuôn đúc áp lực Khuôn rèn dập Sản phẩm như: van dẫn khí, kèn đờng, bợ 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 các sản phẩm bàn, ghế, dàn áo xe máy H.4.2.1: Ứng dụng sản phẩm đổ khuôn các 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 nợi thất: các 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 các loại, composite, polyme,… GVHD: Trần Tấn Đạt 14 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 là mợt chiếc nón, có đơi chút lệch phần khn silicon cố định chưa và Sản phẩm thu sau nhựa đơng đặc có màu trắng trong, ngả sang sắc vàng (mợt số sản phẩm có màu vàng sẫm và đục là thành sản phẩm dày hơn, lớp nhựa phải đổ nhiều nên có màu sắc đục hơn, cịn chiếc nón có thành khá là mỏng, lượng nhựa dùng ít, nên màu sắc sau hoàn tất nhạt và hơn), sản phẩm có phần bọt khí khá nhiều (do sau đổ nhựa, cịn khá nhiều bọt khí khn chưa loại bỏ) GVHD: Trần Tấn Đạt 14 13 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 5.2.2 Sản phẩm ghép hình 3D Composite Nhận xét: Sau đợi hỗn hợp nhựa và sợi thủy tinh khơ và kết dính, chúng em thu composite có kết cấu khá cứng, màu sắc trắng đục, có ngả sang sắc vàng, mợt mặt composite trơn láng, và mặt lại khá 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 Nợi quy rõ ràng, đảm bảo an toàn o Môi 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 - Về thực hành: GVHD: Trần Tấn Đạt 14 14 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 o Mỗi thành viên nhóm thực hành và biết cách làm o Tự tạo sản phẩm hoàn chỉnh (trừ in khn bị dính mực in cũ) o Sau thí nghiệm, sinh viên dọn dẹp sẽ, khơng phá các thí nghiệm khác 6.2 Bàn luận chuyên ngành Polyme Là ngành gắn liền với cuộc 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 là nylon): Dùng để dệt lụa nylon, dệt bít tất, vải dệt kim, chỉ 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 các 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 các loại sợi khác để dệt vải o Sợi polyester – PE: Gồm loại sợi là sợi filament, xơ, sợi thô và fiberfill - Trong y học: Hòa tan nitrocellulose ether và rượu để tạo thuốc dán Loại Polymer này sử dụng với vai trị băng phẫu thuật - Hóa chất xử lí nước Polymer: o Xử lý nước thải cơng nghiệp các 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 là chất tạo độ bền khô, chất giữ ẩm và là chất trợ lọc, giúp cải thiện chất lượng giấy, tăng cường độ bền vật lý và giảm thiểu chất xơ o Dùng làm chất phụ gia và chất kết dính chế biến thức ăn thủy sản GVHD: Trần Tấn Đạt 14 15 | Chuyên mục Polymer Nhóm : 3C3_P01 Nghiên cứu chuyên ngành polymer đóng góp lớn vào bảo vệ mơi trường, tái chế và xử lý rác thải GVHD: Trần Tấn Đạt 14 16 | ... vỡ và 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... 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 và (–CH2–CHCl–)n - Polymer trùng ngưng tổng hợp phản ứng.. .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