Báo cáo thí nghiệm hóa lý dung dịch polymer và hóa dẻo

+ Giống sự trộn lẫn không giới hạn hai chất lỏng + Khi tiếp xúc với polymer, các phân tử dung môi bắt đầu khuếch tán nhanh vào pha polymer trước hết ở những khoảng trống giữa các đơn vị

ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BK

TP.HCM

Bao cao Thi Nghiệm Hóa Lý:

Dung dịch polymer và hóa dẻo

Giảng viên: TS Phan Quốc Phú Lop: L01 Nhom: 01

Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hương 2013405

Lương Đức Bình 2012692

Phan Trường Chinh 1811616

Lê Công Hậu 2013117

MỤC LỤC

1.1 Mục tiêu của bài thí nghiệm Q2 2201 12111211211 121111112111 011 1112011181 111 1 ng 1

1.2.2 Dung dịch thật 0000000112220 1 11111111 11kg khen và 2 1.2.3 Hệ keO Q0 0 0n TT n TT n TT n TT KT TK tk kk E11 k1 11111 11111111 key 2

2.1.3 Tính toán nguyên v ật liệU Q20 1200 121221112111011211 121111122011 111 11281 key 17 2.2 Quy trình thực nghiệm 2L 2200002 2201111 1211111101111 n1n vn tk kg re 17

2.3 Xử lý và đánh giá kết QUả 5s 2 St TH 2 n1 2 212 re 30

Phân 3: Trả lời câu hỏi 2L ng in 48

3.1 Các giai đoạn thường gặp trong quá trình hòa tan polymer? Qua trinh hòa tan của

polymer nhiệt dẻo và polymer nhiệt rắn khác nhau như thế nào2 -s-5s: 48 3.2 Vai trò của chất hóa dẻo trong polymer? Các cơ chế phô biến của quá trình hóa

4.2 Bàn luận 2

4.3 Bam Ua 3.0 ceccccceccccccececcccccncrececncrsevenreeuensseventseevertsteventieeventiteveniteeenttneeees

Phản 5: Tài liệu tham khảo

Phần 1: Cơ sở lý thuyết

1.1 Mục tiêu của bài thí nghiệm

- Khảo sát quá trình hình thành các hệ Polyme thông dụng: dung dịch thật, hệ keo va gel

1.2 Tổng quan về dung dịch polyme

1.2.1 Quá trình trương

Khái niệm: Trương là hiện tượng các phân tử của dung môi chui vào pha polymer

và sự làm đây những khoảng trống của nó Hiện tượng trương còn có liên quan đến việc

tách các mạch polymer, có nghĩa là biến đôi cầu trúc của nó dẫn đến việc tăng đáng kế kích thước của mẫu Khi đó các mối liên kết hóa học dọc theo mạch không bị đứt, mà chỉ đứt các mối liên kết yêu hơn — liên kết giữa các phân tử

Quá trình trương:

— Polymer hap thy chất lỏng thấp phân tử

=> Tăng thể tích

=> Dung dịch thực của chất lỏng trong polymer

— Trương không giới hạn: dẫn tới sự hòa tan

+ Giai đoạn đầu của quá trình hòa tan

+ Giống sự trộn lẫn không giới hạn hai chất lỏng

+ Khi tiếp xúc với polymer, các phân tử dung môi bắt đầu khuếch tán nhanh vào pha polymer trước hết ở những khoảng trống giữa các đơn vị cau trúc ngoại vỉ — trương giữa các cầu trúc dạng bó Nếu chất lỏng có ái lực lớn, các phân tử có khả năng chui vào bên trong cấu trúc

bó

~ trương bên trong cầu trúc bó

+ Quá trình này kèm theo việc tách các đại phân tử ra với nhau, va do đó các đại phân tử

+ Trương giới hạn: bị giới hạn ở giai đoạn hấp thu chất lỏng

+ Quá trình tác dụng tương hỗ của polymer với chất lỏng thấp phân tử

+ Giới hạn bằng giai đoạn polymer hấp thụ dung môi

+ Hòa tan polymer không xảy ra (các mạch polymer không hoàn toàn tách khỏi nhau)

==> Hình thành nên hai pha: một pha là dung dịch chất lỏng thấp phânñtrong polymer,một pha khác là chất lỏng thấp phân tử

+ Đối với polymer mạch thăng, quá trình trương có giới hạn giống như quá trình trộn lẫn có

giới hạn các chất lỏng

+ Ở những điều kiện xác định (áp suất, nhiệt độ) polymer có thể trương giới hạn, nhưng nếu như biến đối các điều kiện tương ứng, quá trình sẽ chuyển thành hoà tan không giới hạn

1.2.2 Dung dịch thật

Kiểm tra vấn đáp trên lớp các khái niệm và công thức tính toán

Dung dich thật là những hệ thống phân tán mà trong đó các cầu tử phân tán cho đến

tận phân tử, nguyên tử hoặc Ion

Đặc trưng của dung dịch thật:

Ái lực giữa các cấu trúc: phải tồn tại cấu tử tiếp xúc trực tiếp với nhau, tự

chúng có thế phân tán đến tận phân tử (nguyên tử hoặc ion) không cần công

Hệ keo (dung dịch keo) là hệ phân tán dị thẻ bao gồm pha phân tán (chất tan) - được

chia nhỏ đến dạng tập hợp các phân tử, nguyên tử, ion (kích thước hạt khoảng (1079 —

107mm) và được phân bố trong môi trường phân tán đồng nhất (dung môi)

Hệ phân tán keo — không có ái lực giữa polymer và chất lỏng thấp phân tử (không tan)

— Latex tong hợp (sản phẩn trùng hợp nhũ tương trong môi trường nước): luôn

có chất hoạt động bề mặt git cho hat lo ling

— Latex: cac hat cao su phan tán trong nước

- Không bẻn nhiệt động => hình thành với Ađ > 0

— Là hệ 2 pha > có khuynh hướng tách pha vĩ mô nên cần chất ôn định

Hệ keo là hệ đị thể có bề mặt phân cách pha rất lớn nên chúng không bền về mặt

nhiệt động,có hiện tượng phân tán ảnh sáng Trong dung dịch, các hạt keo mang điện nên

có các hiện tượng điện động học Ngoài ra, các hiện tượng bề mặt như sức căng bề mặt,

hiện tượng thấm ướt, chất hoạt động bề mặt .có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu

các hệ thống keo

Phân loại:

— Phân loại theo kích thước hạt:

Dung dịch phân tử <10” Hệ đông thê (một pha)

bằng kính hiên vi thường

Hệ phân tán thô >10° Không đi qua giây lọc, nhìn

thấy bang kinh hién vi thường

TT |phântán| phân tán

[| Khí Khí KK Dung dịch khí Không khí

2 |Lỏng Khí L/K Sol khi May, suong mu

3 | Răn Khí R/K Sol khi Khoi, bui

4 | Khí Lỏng K/L Bot Bot xa phong Š_ | Lỏng Long Hội Nhũ tương Sữa, mủ cao su 6_ | Răn Lỏng R/L Huyện phù Nước phù sa

8 | Long Ran L/R Nhũ tương răn Chât hâp phụ xôp

Hệ phân tán tự đo: là các hệ không có cầu thé, các hạt tồn tại độc lập nhau và chúng chuyéndéng hỗn loạn Thuộc loại hệ nay co cac aerosol, liosol, huyén phu

và nhũ tương rất loãng

-_ Hệ phân tán liên kết: là hệ gồm các hạt liên kết với nhau bằng các lực phân

tửtạo nên trong môi trường phân tán một mạng lưới không gian (gọi là cầu thể)

— Phân loại theo tương tác giữa pha phân tán và môi trường phân tán

1.2.4 Gel

Gel là hệ polymer — dung mdi

— Có mạng lưới liên kết đủ bên không bị phá vỡ bởi chuyển động nhiệt

— Khi có sự thay đôi nhiệt độ T

==> Liên kết ngang trong mạng lưới bị yếu đi

=> Bi pha vo bởi chuyển động nhiệt

=> Gel=> dung dich: sy tan diy

Có 2 loại gel:

— Gel loại 1:

+ Hệ polymer — chất lỏng (2 pha)

> Mạng lưới liên kết được tạo thành từ các liên kết hóa học

> Các liên kết không bị phá vỡ bởi sự gia nhiệt

> Gel không bị tan chảy ở bất kỳ nhiệt độ nào (khá bền vừng)

+ Được thành lập trong các trường hợp

> Sự trương của các polymer liên kết ngang tự xảy ra (liên kết ngang không tác polymer

+ Mạng lưới (2 pha) được tạo thành từ các liên kết liên phân tử (yếu hơn liên kết hóa học)

»> Bên với một số điều kiện nào đó (liên kết tạm thời)

> BỊ phá vỡ bởi sự gia nhiệt: hình thành dung dịch thực, khi trở về điều kiện ban

đầu liên kết mạnh được tái tạo và hệ sẽ gel hóa

+_ Được thành lập trong quá trình tương tác giữa

> Cac polymer (thang, nhanh) c6 2 loại nhóm khác nhau về độ phân cực trên mạch

> Dung môi không tốt, chí tương tác với một loại nhóm (2 dung môi cho l polymer: tot, xấu), tạo hệ gel

+ Sự gel xây ra khi điều kiện thay đôi, làm xấu đi khả năng hòa tan của môi trường

> Khi nhiệt đệ thay déi

+ Là hệ không cân bằng, sự tách pha không hoàn toàn (2 pha)

1.2.5 Quá trình hóa đẻo

Mục đích cơ bản của quá trình hóa dẻo:

— Làm giảm nhiệt đệ hóa thủy tỉnh của hợp chất cao phân tử, tạo cho có khả

năng thể hiện dan tính có khả năng sử dụng ở nhiệt đệ thấp hơn

— Quá trình hóa đẻo làm tăng độ mềm của mạch, do đó có thể làm tăng độ bên

va đập cũng như tăng độ giãn khi kéo đứt

— Giảm nhiệt độ chảy xuống thấp hơn nhiệt độ phân húy của loại nhựa nhiệt

đẻo khi gia công

Các lý thuyết hóa đẻo:

—_ Thuyết bôi trơn: chất hóa đẻo đóng vai trò bôi trơn mặt phẳng trượt

— Thuyết gel:

+ Nhựa có cấu trúc tổ ong

>_ Tăng số lượng hoặc chiều đài của nhánh

> Đưa vào hệ thống một hợp chất thích hợp, có khối lượng phân tử thấp

hơn mà hợp chất này có khả năng giảm cản trở không gian và giảm tương tác giữa các phân tử

Ảnh hưởng của chất hóa dẻo:

— Đến các giá trị nhiệt độ:

+ Làm giảm cảTzuàT;

»> Một số trường hợp khoảng Tp Tr tăng, sau đó giảm khi tăng hàm lượng

hóa déo

> Một số trường hợp khoảng T; T;không đôi, sau đó giảm khi tăng hàm

lượng hóa dẻo

Khoảng 7;„— T„giảm do7 giảm, Tr„tăng

+ Đa số các tính chất cơ học đều giảm, chỉ trừ độ dãn dài khi đứt + Có một số trường hợp làm tăng độ bên đo tăng đệ linh động nên tăng

khả năng định hướng tương hỗ

Cơ chế của quá trình hóa đẻo:

— Hóa đẻo giữa các cấu trúc: nếu ái lực giữa chất hóa dẻo và phan tir polymer

không lớn thì các phân tử chất hóa đẻo chỉ phân tán giữa cái cấu trúc với

— Hóa dẻo bên trong cấu trúc: nếu ái lực giữa chất hóa đẻo và phân tử polymer

đủ lớn thì các đại phân tử chất hóa dẻo sẽ chui vào bên trong bó

Khi chon chất hóa dẻo cần chú ý:

— Nhiệt đệ sôi của chất hóa đẻo tương đối cao dé trong qua trình trộn lẫn nó không bị bay hơi

— Chất hóa dẻo không độc, không cháy điều này ảnh hưởng đến quá trình sử

dụng của sản phẩm

— Chất hóa dẻo có khả năng trộn lẫn, tương hợp tốt với polymer

— Chất hóa dẻo có nhiệt độ hóa thủy tỉnh thấp

Là một chất long chống cháy, có thé han được

Nhựa cứng trong suốt, không mùi, không vị, khi cháy ngọn lửa không ổn định

Không mau va dé tao mau, hình thức dep, dé gia công bằng phương pháp ép và ép phun

CTPT: (CgHe)n

Mức độ nguy hiểm

Chất gây ung thư, bệnh liên quan đến xương, gan khi tiếp xúc trong

thời gian dài

Thải khí độc khi đốt cháy

Mùi nhựa khó chịu gây ra tỉnh

trạng đau đầu, buồn nôn

Gây tỉnh trạng dậy thì sớm ở trẻ

nhỏ

Ở nhiệt độ cao 70°C , giai phóng

ra lượng lớn monostyren gây hại cho gan

Hít phải: gây ra tình trạng khó chịu, chóng mặt,đau đầu, mệt

Biện pháp sơ cứu

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sz trong lành

Trường hợp tiếp xúc với da: Phải x:

lạnh trong thời gian ít nhất

Trường hợp dây vào mắt: Phải rử: bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuốt phải: phải hạn chế tỉnh trại mửa

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sạ trong lành.

Ở dạng hạt (Nhựa nhiệt déo)

Không dẫn điện — nhiệt

Chống thắm nước, ngăn độ âm tốt

Tính thâm mỹ cao

Dễ gia công

An toàn với người dùng

Giá rẻ

Hạt có màu trắng, hơi trong (thay đổi theo nhu

Tiếp xúc nhiều gây vô sinh và

gây ung thư, chất độc thần kinh

gây nguy hiểm cho con người

Ở dạng rắn nhựa PE an toàn

G dang hoi/ long (T° do chay, gia

công): gây độc nếu hít phải, tiếp xúc qua da

Sản phâm nhựa sinh ra các hóa chất Estrogen (cả HDPE) Hóa chất có hoạt động estrogen (EA) được cho là gây những vấn đề sức

khỏe, đặc biệt là tắc động đến động

vật có vú và thai nhi ở liều thấp

Tiếp xúc với EA một thời gian dài

đã làm thay đổi cầu trúc tế

Trường hợp tiếp xúc với da: Phải x: lạnh trong thời gian ít nhất

Trường hợp dây vào mắt: Phải rử: bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuốt phải: phải hạn chế tình trại mửa

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Trường hợp tiếp xúc với da: Phai x: lạnh trong thời gian ít nhất

Trường hợp dây vào mắt: Phải rử: bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút.

Nhựa PP

Khoảng sử dụng: -1000C ~ 1200C (giới hạn đưới bào của con người, tạo ra những

~ trên của nhựa PE), nung chảy là 2300C (không

quá 1100€) - nhiệt độ phá húy cấu trúc

Không tan trong nước, các loại rượu béo,

acetone, Dù ở bất kì nhiệt độ nào

Độ bên hóa học cao (Không tác dụng axit, kiềm,

brom)

Tan trong dung môi chưa toluen, xilen, Ở

nhiệt độ khoảng 700C

Khả năng chống khí và dầu mỡ kém (trong thực

tế khi bao bằng bao bộc thực phẩm PE thì chính

bao bì đó khả năng hấp thu và giữ mùi)

Khả năng chống thấm nước và thâm khí tốt

Gây nôn mửa, ảnh hưởng đến hệ

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuết phải: phải han ché tinh tran mura

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sạch trong lành

Trường hợp tiếp xúc với da: Phải xả lạnh trong thời gian ít nhất

Thâm mỹ cao (có thể thay đổi màu sắc tùy nhu Trường hợp dây vào mắt: Phải rử:

20 phút

Bề mặt bóng

Độ đàn hồi tốt (Modund đàn hồi: 1.5-2 GPa) eee 0/0801 6Ó:

nhiễm và đến nơi có không khí s¿

Độ bền kéo tốt (30 - 40 N/mm?) trong lành

Khả năng cách điện cao Nếu nuốt phải: phải hạn chế tình trại Khả năng chống biến dạng cao mura

Tinh bam dinh kém

Khả năng gia công đùng cho chất đẻo

Khả năng chịu nhiệt cao (>100°C ở điều kiện sử

Giữ được trạng thái 3 chiều ở nhiệt độ 150°C

(Khi không chịu tác dụng ngoại lực)

Dễ cháy

Dung môi hữu cơ không màu

Độ nhớt thấp

Hòa tan trong nước

Chat lỏng phân cực, độ lỏng cao

Lam monome tông hợp Polyme (thành phần

chính của sợi Polyurethane)

Mùi giống ether

Khối lượng nhẹ hơn nước

Không tan trong nước (<1%), nhưng tan trong

1S Phan Quốc Phú

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Trường hợp tiếp xúc với da: Phải x: lạnh trong thời gian ít nhất Trường hợp dây vào mắt: Phải rử

bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuốt phải: phải hạn chế tình trại mura

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức

Tan kém trong nước (0.01%), nhưng tốt với

dichlorobenzen dung mỗi hữu cơ

hơn có thê gây tích tụ chất lỏng trong phổi (phù phổi) Gây kích ứng đường tiêu hóa:

Buồn nôn, nôn mứa và tiêu chảy

Gây suy nhược hệ thần kinh trung

ương: hôn mê, buồn ngủ, loạng choạng và buôn ngủ

Gây co giật Giây kích ứng cho da: mẫn đỏ, ngứa và đau rát Có thể tạo ra mụn nước Nguy hiểm khi có thể được hấp thu qua da

Gây kích ứng, đỏ, đau va ton

thương giác mạc Tiếp xúc lâu gây ra cảm giác chán

ăn, viêm đa đầu Ảnh hưởng đến nội tiết tố của nữ Có thể gây ra tác dụng đột biến và gây quái thai

Gây cháy nỗ Chất có độc tính nhẹ khi nuốt Gây kích ứng đường hô hấp: ho, khó thở, đau ở vùng ngực Ở nông độ cao gây đau đầu chóng

Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Trường hợp tiếp xúc với da: Phai x: lạnh trong thời gian ít nhất

Trường hợp dây vào mắt: Phải rử: bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuốt phải: phải hạn chế tỉnh trại mura

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sạ trong lành.

Có tính tương thích sinh học tốt, không ảnh

hướng mô cơ thê

Chat dé gây cháy

Chat lỏng dễ cháy

Có thé gây tốn thương các cơ quan

khi tiếp xúc lâu đải

Có thê làm tên hại đến khả năng

sinh sản hoặc thai nhĩ

Trường hợp tiếp xúc với da: Phải x: lạnh trong thời gian ít nhất

Trường hợp dây vào mắt: Phải rử: bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuốt phải: phải hạn chế tình trại mửa

Đến cơ sở y tế gần nhất ngay lập tức Trường hợp hít vào: phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Trường hợp tiếp xúc với da: Phải x: lạnh trong thời gian ít nhất Trường hợp dây vào mắt: Phải rử

bằng nước (kể cả dưới mí mắt) tron

20 phút

Có khả năng chống nóng, tấn công hóa hoe, tan

céng bang nam, tia UV va Ozone hon so véi cao

su bình thường

Trường hợp hít vào: Phải ra khỏi khu nhiễm và đến nơi có không khí sẹ trong lành

Nếu nuốt phải: phải hạn chế tình trại mura.

2.1.3 Tính toán nguyên vật liệu

- Hai ống nghiệm chứa HDPE và ba ống nghiệm chứa cao su silicol

- Cho 3 hạt HDPE vào ống nghiệm và cho khoảng 5ml đụng môi xylen vào

- Cho I giọt cao su silicol vào ống nghiệm và cho khoảng 5ml dung môi benzene vào

- Cân 20g silicol vào betri với tỉ lệ chất hóa dẻo lần lược là 0%, 2.5%, 5%

- Số gam chất hóa đẻo cần dùng là:

+ Với tỷ lệ 0% chất hóa đẻo: 20 x 0% =0 (g)

2.2.1 Giai đoạn chuẩn bị

-_ Tiến hành cân 1.0 g (m1) nhựa cho vào ống nghiệm (lưu ý có thê cắt nhỏ hoặc

nghiền để tăng diện tích tiếp xúc)

-._ Cân 50 g cao su silicol, chất hóa đẻo và chất đóng rắn theo hàm lượng cần khảo sát

2.2.2 Quy trình đo độ tan, độ trương

- Cho 20 ml dung méi vào trong các ông nghiệm chứa mẫu polyme (lưu ý mẫu phải được ngập trong dung môi)

Sau 3 tiếng, tiễn hành tách phan ran hiện diện trong ống nghiệm, lâu sạch và

cân khói lượng (m›)

dung môi

ý ` —_ ¬^ b J ~

phân trong dung môi

Cân các mâu Polymer sau khi lau sạch dung môi

22

2.2.3 Quy trình xác định khả năng hóa dẻo của silicol lóng

- Cho chat héa déo va chat đóng rắn với hàm lượng cần khảo sát vào cốc nhựa

và khuấy đều (lưu ý khuấy nhẹ tránh gây bọt khí xuất hiện trong hỗn hợp)

Đỗ hỗn hợp vào khuôn mẫu và xác định thời gian đóng rắn

=> Sinh viên vẽ sơ đồ thực nghiệm theo quy trình trong quá trình thí nghiệm

Sơ đề quy trình xác định khả năng hóa dẻo cia silicon long

Cân chất dẻo với tỷ lệ lần lượt là 2.5%, 5%

Cân chất đóng rắn với tỷ lệ 2% tông khối lượng Xử lý bọt khí và đợi đóng rắn

Tiến hành đo độ dày của mẫu