công nghệ cao su đề tài pdms

Những năm 1980: Những tiến bộ trong công nghệ cao su PDMS đã dẫn đến sự phát triển của kỹ thuật in thạch bản mềm, cách mạng hóa lĩnh vực vi lỏng và nghiên cứu y sinh.Những năm 1990: Cao

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆUBỘ MÔN POLYME

CÔNG NGHỆ CAO SUĐề tài: PDMS

Thứ ba, ngày tháng năm 2024

GVHD: TS Cao Xuân Việt

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

I.GIỚI THIỆU

1 Giới thiệu

Polydimethylsiloxane ( PDMS ), còn được gọi là dimethylpolysiloxane hoặc dimethicone, là một loại polymer silicone có nhiều ứng dụng đa dạng, từ mỹ

phẩm đến bôi trơn công nghiệp.

Nó đặc biệt được biết đến với đặc tính lưu biến (hoặc dòng chảy) bất

thường PDMS rõ ràng về mặt quang học và nói chung là trơ , không độc hại và không bắt lửa Nó là một trong một số loại dầu silicon ( siloxane polyme hóa ) Các ứng dụng của nó bao gồm từ kính áp tròng và thiết bị y tế đến chất đàn hồi ; nó cũng có trong dầu gội (vì nó làm cho tóc bóng và trơn ), thực phẩm ( chất chống tạo bọt ), chất trám , chất bôi trơn và gạch chịu nhiệt

2 Lịch sử phát triển

Cao su Polydimethylsiloxane (PDMS), còn được gọi là cao su silicone, có lịch sử phát triển phong phú kéo dài vài thập kỷ.

Những năm 1940: Các polyme silicon đầu tiên được tổng hợp bởi J Franklin Hyde tại Corning Glass Works ở Hoa Kỳ Những vật liệu silicon đầu tiên này đã đặt nền móng cho sự phát triển của cao su PDMS.

1946: Tiến sĩ Eugene G Rochow, làm việc tại General Electric, đã phát triển phương pháp tổng hợp PDMS bằng cách thủy phân dimethyldichlorosilane Bước đột phá này đã mở đường cho việc sản xuất thương mại cao su PDMS.

Những năm 1950: General Electric bắt đầu sản xuất thương mại cao su silicon, bao gồm cả cao su PDMS, cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau như vòng đệm, miếng đệm và vật liệu cách nhiệt.

Những năm 1960: Ngành y tế bắt đầu khám phá việc sử dụng cao su PDMS cho các thiết bị y tế và mô cấy do tính tương thích sinh học và tính linh hoạt của nó.

Những năm 1970: Cao su PDMS trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp điện tử nhờ đặc tính cách điện tuyệt vời, ổn định nhiệt và khả năng chống lại các yếu tố môi trường.

Những năm 1980: Những tiến bộ trong công nghệ cao su PDMS đã dẫn đến sự phát triển của kỹ thuật in thạch bản mềm, cách mạng hóa lĩnh vực vi lỏng và nghiên cứu y sinh.

Những năm 1990: Cao su PDMS được sử dụng rộng rãi trong chế tạo các thiết bị vi lỏng, hệ thống phòng thí nghiệm trên chip và thiết bị điện tử linh hoạt do tính trong suốt quang học, khả năng tương thích sinh học và dễ chế tạo.

Những năm 2000: Các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá các ứng dụng mới cho cao su PDMS, bao gồm thiết bị điện tử có thể co giãn, cảm biến đeo được và robot mềm, dẫn đến những tiến bộ hơn nữa về tính chất vật liệu và kỹ thuật xử lý.

Hiện tại: Cao su PDMS vẫn là vật liệu linh hoạt và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm chăm sóc sức khỏe, điện tử, hàng không vũ trụ và các sản phẩm tiêu dùng, với nghiên cứu đang diễn ra tập trung vào việc nâng cao

các đặc tính của nó và khám phá các ứng dụng mới.

II.CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT liên quan đến phản ứng của các monome siloxane trong nước với sự trợ giúp của chất nhũ hóa và chất xúc tác, trong khi trùng hợp mở vòng liên quan đến phản ứng của các monome siloxane tuần hoàn với sự có mặt của chất xúc tác.

-Cơ chế liên quan đến việc tổng hợp cao su PDMS bằng phương pháp nhũ tương:

Preparation of Emulsion: Bước đầu tiên liên quan đến việc chuẩn bị nhũ tương

PDMS Điều này thường bao gồm việc trộn các monome PDMS (oligome

dimethylsiloxane), chất nhũ hóa và nước với nhau Chất nhũ hóa giúp ổn định hỗn hợp bằng cách giảm sức căng bề mặt giữa PDMS và pha nước, cho phép chúng trộn đều.

Initiation:: Các chất khởi đầu như amoni persulfate hoặc kali persulfate được thêm

vào hỗn hợp nhũ tương Những chất khởi đầu này phân hủy thành các gốc tự do khi đun nóng hoặc kích hoạt, khởi động phản ứng trùng hợp.

Polymerization: Các monome PDMS trùng hợp trong hỗn hợp nhũ tương, tạo

thành chuỗi polydimethylsiloxane dài hơn Phản ứng trùng hợp này tiến hành thông qua cơ chế tăng trưởng chuỗi, trong đó chuỗi polymer đang phát triển thêm từng đơn vị monome vào một thời điểm.

Crosslinking (optional): Tùy thuộc vào đặc tính mong muốn của cao su PDMS,

các chất liên kết ngang có thể được thêm vào hỗn hợp nhũ tương Các tác nhân liên kết ngang giúp liên kết các chuỗi polyme với nhau, tăng cường tính chất cơ học của cao su thu được.

Stabilization:Trong suốt quá trình trùng hợp, hỗn hợp nhũ tương thường được đun

nóng và khuấy để đảm bảo quá trình trùng hợp đồng nhất và trộn đúng cách các thành phần Chất nhũ hóa giúp ổn định nhũ tương và ngăn ngừa sự tách pha.

Coagulation: Sau khi quá trình trùng hợp hoàn tất, cao su PDMS thường được

đông tụ từ hỗn hợp nhũ tương Điều này có thể được thực hiện bằng cách thêm chất đông tụ, chẳng hạn như axit hoặc muối, chất này làm mất ổn định nhũ tương và khiến cao su PDMS tách ra.

Drying and Processing: Cao su PDMS tách ra sau đó được rửa sạch, sấy khô và

xử lý thành dạng cuối cùng Điều này có thể liên quan đến việc gia nhiệt thêm hoặc tạo hình cao su để đạt được các đặc tính và kích thước mong muốn.

-Cơ chế tham gia trong quá trình tổng hợp cao su PDMS bằng phương pháp mở vòng:

Initiation: Quá trình trùng hợp bắt đầu với bước khởi đầu, nơi một chất xúc tác

khởi đầu quá trình mở vòng của các monome siloxane vòng Các chất xúc tác phổ biến bao gồm các base mạnh hoặc axit Lewis Các chất xúc tác này kích hoạt các monome siloxane vòng bằng cách phá vỡ liên kết silicium-oxigen trong vòng.

Propagation: Sau khi được kích hoạt, monome được kích hoạt trải qua quá trình

trùng hợp mở vòng Ở bước này, vòng siloxane căng bị mở ra, và nguyên tử silicium liên

kết với nguyên tử oxy từ một monome khác, tạo thành một chuỗi siloxane tuyến tính Quá trình này tiếp tục khi thêm các monome khác vào chuỗi polyme đang phát triển.

Termination: Quá trình trùng hợp tiếp tục cho đến khi hầu hết các monome được

tiêu thụ hoặc cho đến khi bị chấm dứt bằng một chất làm nguội hoặc khi đạt đến khối lượng phân tử xác định trước Chấm dứt ngăn chặn sự phát triển tiếp theo của chuỗi polyme.

Crosslinking (optional): Tùy thuộc vào các tính chất mong muốn của cao su

PDMS, các chất liên kết chéo có thể được thêm vào hỗn hợp phản ứng Các chất liên kết chéo có thể phản ứng với các đầu chuỗi polyme, liên kết chúng lại với nhau và tạo thành một cấu trúc mạng Liên kết chéo này cải thiện các tính chất cơ học của cao su kết quả.

Purification: Sau khi quá trình trùng hợp hoàn tất, cao su PDMS thường được lọc

để loại bỏ bất kỳ monome chưa phản ứng, dư lượng chất xúc tác hoặc tạp chất Các phương pháp lọc có thể bao gồm rửa bằng dung môi hoặc lọc.

Drying and Processing:Cao su PDMS đã được lọc sau đó được sấy và xử lý thành

hình dạng cuối cùng của nó Điều này có thể bao gồm tạo hình, đúc khuôn, hoặc làm chín cao su để đạt được các tính chất và kích thước mong muốn.

Phương pháp trùng hợp mở vòng mang lại một số ưu điểm, bao gồm độ tinh khiết cao của polyme thu được, kiểm soát trọng lượng và cấu trúc phân tử cũng như khả năng kết hợp các nhóm chức năng hoặc chất phụ gia trong quá trình trùng hợp Ngoài ra, cao

su PDMS được tổng hợp bằng phương pháp này thường thể hiện tính ổn định nhiệt, tính linh hoạt và khả năng chống chịu nhiệt độ cực cao.

Ngoài ra còn các phương pháp tổng hợp PDMS như thủy phân các oligosiloxan kết thúc bằng Si–H với kết thúc bằng vinyl polydimetylsiloxan

2 Phương pháp gia công 3 Phương pháp biến tính