Tính Chất nhựa nhiệt dẻo hóa lý nâng cao ĐHBKHN K57

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LOGO Viện Kỹ thuật hóa học Tiểu luận hóa lý Polyme: TÍNH CHẤT CỦA NHỰA Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Huy Tùng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hiền – 20123095 Nguyễn Thị Hòa –201231230 Vũ Lan Hương –20123194 Vũ Hoài Nam –20123329 Trần Văn Ngọc –20123365 Nguyễn Viết Lương –2012 NỘI DUNG : Lưu biến biến dạng Tính chất tương quan, gia công nhựa Sự định hướng Sự co ngót 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG  Lưu biến khoa học nguyên cứu biến dạng dòng chảy vật chất điều kiện khác (mô tả mối tương quan lực tác dụng, biến dạng thời gian)  Nhựa coi chất nhớt đàn hồi  ứng xử học nhựa chi phối tượng nhớt đàn hồi như: + độ bền kéo + độ dãn dài gãy + lượng phá hủy 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG  Nhớt đàn hồi gì? Nhớt đàn hồi đặc điểm vật liệu thể hai tính chất nhớt đàn hồi chịu lực + Tính nhớt: lượng gây biến dạng bị hao phí + Tính đàn hồi: lượng dự trữ  Kết hợp tính chất để gia công nhựa  Độ nhớt khả cản trở chảy vật liệu,đơn vị ( Pa.s) (lb.s/in.²) VD: nhựa nóng chảy: 2-3000 Pa.s  Sự chống lại biến dạng đàn hồi môđun đàn hồi (E) , đo Pa psi (lb/in²) 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG  CÁC YẾU TỐ CẦN XÉT  Tốc độ trượt Tốc độ trượt xuất dòng nhựa nóng chảy theo hướng song song với bề mặt cố định ( trục vít, rãnh khuôn, thành khuôn) Hình 2-29: Mối quan hệ ứng suất trượt tốc độ biến dạng trượt 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG Khi tăng tốc độ trục vít tốc độ trượt tăng  Thuận lợi : tăng tốc độ trượt , nhựa nóng chảy có độ nhớt thấp chảy dễ dàng  Bất lợi :  Tốc độ trượt tăng xảy gia tăng nhiệt độgây khó khăn làm mát làm phân hủy màu nhựạ  Tốc độ trượt cao bề mặt sản phẩm không phẳng đứt gãy nguyên nhân khác => Mỗi loại nhựa tùy điều kiện gia công có tốc độ trượt tối đa riêng 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG • Một số công thức tính tốc độ trượt ( ): 1, Trong trục vít Dc: đường kính trục vít N: Tốc độ quay trục vít h: chiều cao dòng chảy 2, Trong khuôn tròn , sợi Q: lưu lượng chảy theo thể tích R: bán kính dòng chảy 3, Trong khuôn đùn tấm, màng W: chiều rộng dòng chảy Q: lưu lượng chảy h: chiều cao 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG  Phân bố khối lượng phân tử ( MWD) 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG  • Kiểm tra số chảy dẻo Chỉ số chảy dẻo công cụ lưu biến sử dụng rộng rãi cho việc kiểm tra nghiên cứu chất dẻo nhiều trình gia công khác • • Phép đo đo điện trở cách nhiệt nóng chảy, thiết bị phương pháp đo đạt tiêu chuẩn toàn giới Các tiêu chuẩn sử dụng bao gồm : ASTM D 1238 DIN 53.735 (Đức), 1IS K7210 (Nhật Bản) ISO RI133 / R292 (quốc tế) số tiêu chuẩn khác… S 2782-105C (Anh)  Tính chất gia công - Việc gia công nhằm đánh giá mối quan hệ khả vận hành máy móc, cách tạo thay đổi điều kiện làm việc máy biến số gia công  Thay đổi điều kiện làm việc máy thay đổi nhiệt độ, áp suất làm việc, thời gian xử lý ,nhiệt độ áp suất giới hạn, suất máy, v.v…  Biến số gia công đưa thông số cụ thể so với điều kiện làm việc máy,như nhiệt độ nóng chảy, tốc độ dòng chảy hay áp suất - Xu hướng sản xuất nhựa đơn giản hóa liên kết biến số gia công nóng chảy mà chúng chắn ảnh hưởng đến cường độ hiệu suất 2, TÍNH CHẤT TƯƠNG QUAN, GIA CÔNG NHỰA  Nhựa “trí nhớ” chúng  Nhựa nhiệt dẻo có khả uốn cong, kéo dãn ép thành hình dạng khác tùy thuộc mục đích sử dụng Nhưng sau trình kết thúc, đặc biệt có thêm hỗ trợ nhiệt độ thích hợp, chúng trở hình dạng ban đầu Tính chất biết đến “trí nhớ” nhựa, gây nhiều tác hại  Đối với hầu hết loại vật liệu khác, uốn, kéo hay nén, cách chúng thay đổi cấu trúc phân tử định hướng hạt để thích ứng với việc biến dạng vĩnh viễn Nhưng vật liệu polymer lại không vậy, polymer định hình tạm thời sau bị biến dạng, luôn trì đàn hồi bên buộc sản phẩm phải trở lại hình dạng ban đầu Sự đàn hồi điều kiện để tạo “trí nhớ” cho nhựa  Thường “trí nhớ” không tận dụng nhiều gia công nhựa làm cho nhựa nhiệt dẻo “quên đi” hình dạng ban đầu đủ lâu, đặc biệt trình tạo hình, gia công, làm lạnh nhanh 2, TÍNH CHẤT TƯƠNG QUAN, GIA CÔNG NHỰA  Tuy nhiên tận dụng “trí nhớ” thiếu ổn định nhựa làm cho trình sản xuất trở nên thuận lợi Có thể sử dụng lượng nhiệt đủ phận biến đổi hình dạng thuận lợi cho trình lắp ráp, sau chúng phép trở lại hình dạng ban đầu  “Trí nhớ” tiềm tồn tất loại nhựa nhiệt dẻo Polyolefin, neoprenes, silicon polyme liên kết chéo có “trí nhớ” xạ lưu hóa  Tuy nhiên fluorocarbon không cần lưu hóa Khi fluorocarbon áp dụng “trí nhớ” TFE, FEP, ECTFE, ETFE PVF2, ta thu ứng dụng có khả chịu nhiệt tốt chịu mài mòn cao  Nhựa sản xuất với “trí nhớ” tích hợp SỰ ĐỊNH HƯỚNG  Ban đầu trạng thái giải tỏa, phân tử vùng vô định hình dạng cuộn ngẫu nhiên, phân tử vùng tinh thể tương đối thẳng gập lại. Khi gia công, phân tử có xu hướng định hướng tự  Kết tính chất đặc trưng kích thước nhựa bị thay đổi Sự thay đổi nhiều hay tùy thuộc vào chất nhựa nhiệt dẻo, quan trọng tốc độ làm lạnh  Nếu tốc độ làm lạnh vừa phải, trì nhựa lạnh phần gọi làm mát  Nếu tăng tốc độ làm lạnh nữa, nhựa có xu hướng đóng băng SỰ ĐỊNH HƯỚNG  Bằng cách cố ý kéo dãn, chuỗi phân tử loại nhựa duỗi theo ý muốn Quá trình duỗi xảy kèm với nhiệt độ sau xử lý cách thổi, đùn phim, định lại hình dạng nhựa  Sản phẩm kéo theo hướng hướng ngược nhau, trường hợp việc chia trục làm tăng thuộc tính sản phẩm lên đáng kể (xem Bảng 2-27, hình 2-35 ) SỰ ĐỊNH HƯỚNG SỰ ĐỊNH HƯỚNG SỰ ĐỊNH HƯỚNG SỰ ĐỊNH HƯỚNG  Kết trình định hướng phân tử (Bảng 2-28) làm tăng độ cứng, độ bền, độ chịu mỏi chống thấm với chất lỏng khí, chống xô lệch, tác nhân khác theo định hướng khả định hướng… Định hướng vào hiệu ứng cung cấp nguyên liệu cho ngành Dệt may cải thiện tính chất ban đầu chất dẻo  Ví dụ ống PP chống cháy nhiệt độ co ngót, vỏ bọc dây cáp điện, lắp đặt đường ống, thiết bị y tế nhiều sản phẩm khác SỰ ĐỊNH HƯỚNG  - Vật liệu đẳng hướng Trong vật liệu đẳng hướng, tính chất điểm định nhau, không phụ thuộc vào hướng mà chúng đo Khi chuyển từ điểm tới điểm loại chất dẻo đồng thành phần vật chất không đổi - Với nhựa gia cường vật liệu tương tự khác, đẳng hướng đề cập đến mặt phẳng sợi , có nghĩa là, hướng đẳng hướng hoàn toàn, mặt phẳng 3, SỰ ĐỊNH HƯỚNG  Vật liệu bất đẳng hướng  Trong vật liệu bất đẳng hướng có đặc tính đa dạng phụ thuộc vào hướng mà đo  Có nhiều mức độ khác vật có tính không đẳng hướng : trực hướng chiều, hai chiều, không đồng nhất…(hình 2-36) SỰ ĐỊNH HƯỚNG SỰ ĐỊNH HƯỚNG Ví dụ: Gỗ dị hướng với đặc tính khác biệt ba chiều Cơ tính cao theo hướng phát triển (sợi), với phương vuông góc hướng có đặc tính thấp khác vuông góc hướng có nhiều đặc tính thấp nhiều ( hình 2-37) Các phương trình thiết kế kĩ thuật công nghệ gỗ không đẳng hướng sử dụng hàng kỷ dựa việc ứng dụng gỗ tòa nhà cao tầng, cầu hay công trình tương tự 4, SỰ CO NGÓT Đây nhìn tổng quan, liên quan đến đặc tính kĩ thuật vật không đẳng hướng sử dụng liên quan tới chất liệu co ngót gia công, chẳng hạn ép phun (hình2-38) đùn SỰ CO NGÓT  Sự co giãn yếu tố quan trọng cần lưu ý chế tạo chất dẻo , đặc biệt kết tinh TPs sợi thủy tinh khác  Các biến số ảnh hưởng đến độ co ngót: - Bề dày thành sản phẩm tăng lên độ co ngót tăng lên - Ảnh hưởng áp suất: Áp suất lòng khuôn cao độ co ngót thấp - Ảnh hưởng nhiệt độ : Nhiệt độ nhựa trình ép cao độ co ngót cao vật liệu nén vào khuôn nhựa giãn nở nhiều  Việc điều khiển co nhằm đáp ứng nhu cầu thiết kế thiết kế khuôn hình dập khuôn, điều khiển lập trình máy móc, thay đổi hình dáng sản phẩm loại nhựa [...]... đen 2, TÍNH CHẤT TƯƠNG QUAN, GIA CÔNG NHỰA  Mỗi loại nhựa có một chỉ số kĩ thuật xác định và định lượng được chính xác đặc tính của chúng Ví dụ: Khối lượng phân tử (MW) của nhựa liên quan đến kích thước các phân tử MW có ảnh hưởng đáng kể đến gia công và hiệu suất  MW thấp dễ xử lý hơn nhưng yếu và giòn hơn  MW cao dai hơn và chịu hóa chất hơn, vv…yêu cầu kiểm soát quá trình chặt chẽ hơn MW cao tiêu... số cụ thể hơn so với điều kiện làm việc của máy,như là nhiệt độ nóng chảy, tốc độ dòng chảy hay áp suất - Xu hướng trong sản xuất nhựa được đơn giản hóa bằng sự liên kết của các biến số gia công nóng chảy nào mà chúng chắc chắn ảnh hưởng đến cường độ và hiệu suất 2, TÍNH CHẤT TƯƠNG QUAN, GIA CÔNG NHỰA  Nhựa và “trí nhớ” của chúng  Nhựa nhiệt dẻo có khả năng uốn cong, kéo dãn hoặc ép thành các hình... nhớ” cho nhựa  Thường thì “trí nhớ” này không được tận dụng nhiều trong gia công nhựa làm cho nhựa nhiệt dẻo “quên đi” hình dạng ban đầu đủ lâu, đặc biệt là các quá trình tạo hình, gia công, hay là làm lạnh nhanh 2, TÍNH CHẤT TƯƠNG QUAN, GIA CÔNG NHỰA  Tuy nhiên đôi khi tận dụng “trí nhớ” hoặc sự thiếu ổn định của nhựa làm cho quá trình sản xuất trở nên rất thuận lợi Có thể sử dụng một lượng nhiệt. .. quả là các tính chất đặc trưng và kích thước của nhựa bị thay đổi Sự thay đổi nhiều hay ít tùy thuộc vào bản chất của nhựa nhiệt dẻo, quan trọng nhất là tốc độ làm lạnh  Nếu tốc độ làm lạnh vừa phải, duy trì nhựa chỉ lạnh phần ngoài thì được gọi làm mát  Nếu tăng tốc độ làm lạnh hơn nữa, nhựa sẽ có xu hướng đóng băng 3 SỰ ĐỊNH HƯỚNG  Bằng cách cố ý kéo dãn, các chuỗi phân tử của 1 loại nhựa sẽ được... MWD rộng Chất bay hơi - Nhiều nhựa có chứa một lượng nhỏ tạp chất do nhựa bị sôi lên ở nhiệt độ gia công hoặc do bị ô nhiễm bởi hấp thụ nước từ không khí Các chất bay hơi này gây ra nhiều bọt nướcbề mặt sản phẩm có vết gợn hoặc gây ra các khuyết tật khác - Có thể loại bỏ chất bay hơi bằng cách sử dụng lỗ thông hơi và sử dụng máy sấy Sự co ngót - Các quá trình biến đổi từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ... năng này tồn tại trong tất cả các loại nhựa nhiệt dẻo Polyolefin, neoprenes, silicon và các polyme liên kết chéo có thể có được “trí nhớ” bằng bức xạ hoặc lưu hóa  Tuy nhiên fluorocarbon không cần lưu hóa như vậy Khi các fluorocarbon được áp dụng “trí nhớ” như TFE, FEP, ECTFE, ETFE và PVF2, ta thu được các ứng dụng có khả năng chịu nhiệt tốt hoặc chịu mài mòn cao  Nhựa được sản xuất với một “trí nhớ”... dạng Nhiệt động học - Nguyên nhân là do sự kết hợp của nhiệt nóng chảy cao (khoảng 100cal/g) và khuếch tán nhiệt thấp (10-3cm2/s) làm giới hạn thời gian chu kì của nhiều quá trình Thay đổi về hóa học - Trùng hợp liên kết ngang làm tăng độ nhớt - Trùng hợp khử làm giảm độ nhớt - Thay đổi hoàn toàn cấu trúc hóa học,và có thể gây ra những thay đổi về màu sắc Xu hướng - Tính chảy loãng thể hiện các thuộc tính. .. nhau Sự thay đổi này đòi hỏi lớp bề mặt phải tăng tốc nhanh hơn dẫn đến ứng suất cục bộ cao Nếu ứng suất này vượt quá giá trị giới hạn, bề mặt mẫu bị phá hủy, xuất hiện gồ ghề được gọi là nhám Do vậy, vùng bề mặt chất dẻo có ứng suất lớn nhất sẽ có hiện tượng nhám,với mô đun cao và độ nhớt cao • Việc bổ sung gia nhiệt mép khuôn và giảm độ nhớt cục bộ có hiệu quả trong việc làm giảm diện tích bề mặt... về trọng lượng phân tử trung bình (MW) của nhựa ,một chỉ số thô của quá trình gia công - Vật liệu MW thấp  chỉ số MI cao và dễ dàng gia công - Vật liệu MW cao  chỉ số MI thấp và quá trình gia công khó khăn hơn, vì chúng có khả năng chống chảy, nhưng vẫn có thể xử lí được - Chỉ số MI giảm kéo theo các tích chất cơ học bị thay đổi  cần cân bằng giữa tính chất vật lí và quá trình gia công 1, LƯU BIẾN... nhiệt độ gia công cao có thể làm cho tỉ trọng nhựa giảm đến 25 % Khi làm mát đi, nhựa có thể co ngót lên đến 3% và có thể gây ra biến dạng bề mặt hoặc bị nứt - Có thể làm giảm hoặc loại bỏ vấn đề này bằng các biện pháp kĩ thuật đặc biệt như làm mát với áp suất thấp đối với quá trình ép phun 1, LƯU BIẾN VÀ BIẾN DẠNG Cấu trúc chảy - Các phân tử dịch chuyển cao lúc ở nhiêt độ mà trên nhiệt độ sôi có thể