Đề tài tìm HIỂU vật LIỆU PVC

I-LỊCH SỮ CỦA NHỰA PVC1 Định nghĩa : nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinylclorua.. Polyvinyl clorua được quan sát thấy lần đầu tiên 1872 bởi Baumann khi phơi ống nghi

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT

LÝ TỰ TRỌNG

KHOA ĐỘNG LỰC

Đề Tài :

TÌM HIỂU VẬT LIỆU PVC

SVTH: TRẦN VĂN THẮNG LỚP : 13CĐ- O4

Ngày Tháng Năm

NHẬN XÉT

LỜI CÁM ƠN.

Em xin chân thành cám ơn cô HỒNG PHƯỢNG (giảng viên môn vật liệu học) đã ân cần, quan tâm và

giúp đỡ em hoàn thành cuốn tiểu luận này.!

Cám ơn các bạn thành viên trong lớp đã quan tâm,

theo dõi, đóng góp.!

MỤC LỤC

trang

I- Lịch sữ nhựa pvc

1) Định nghĩa

2) Hình thành và phát triển

II- Tính chất của nhựa pvc

1) Công thức cấu tạo

2) Khối lượng phân tử

3) Hình dáng của hạt

4) Khối lượng riêng

5) Độ tinh thiết

6) Tính chất vật lý

7) Tính chất hóa học

III- Tổng hợp và ứng dụng

A- Phương pháp tổng hợp B- ứng dụng. 1) Màng pvc

2) ống nhựa

3) vỏ dây điện

4) PVC Profile

5) ứng dụng trong nội thất

I-LỊCH SỮ CỦA NHỰA PVC

1) Định nghĩa :

nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinylclorua

- PVC là hợp chất hoá học của Cacbon, Hydro và Clo

2) Lịch sử hình thành và phát triển của PVC:

Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triển hơn 100 năm qua Năm 1835 lần đầu tiên Henri Regnault đã tổng hợp được vinylclorua, nguyên liệu chính để tạo nên PVC Polyvinyl clorua được quan sát thấy lần đầu tiên 1872 bởi Baumann khi phơi ống nghiệm chứa vinylclorua dưới ánh sáng mặt trời, sản phẩm tạo ra có dạng bột màu trắng và bản chất hóa học của nó chưa được xác định Các nghiên cứu về sự tạo thành PVC đầy đủ hơn đã được công bố vào năm 1912 do Iwan Ostromislensky (Nga) và Fritz Klatte (Đức) nghiên cứu độc lập Tuy nhiên polyme mới này vẫn không được ứng dụng và không được chú ý quan tâm nhiều, bởi tính kém ổn định, cứng và rất khó gia công Cuối thế kỷ 19, các sản phẩm như

axetylen và clo đang trong tình trạng khủng hoảng thừa, việc

có thể sản xuất được PVC từ các nguyên liệu này là một giải pháp rất hữu hiệu Năm 1926, khi tiến sỹ Waldo Semon vô tình phát hiện ra chất hoá dẻo cho PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên để khắc phục nhược điểm khi gia công cho PVC, sau đó là các nghiên cứu về chất ổn định cho PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức nhưng phải đến năm 1937, PVC mới được sản xuất trên quy

mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức và sau đó là ở Mỹ

II-TÍNH CHẤT CỦA NHỰA PVC

1)Công thức cấu tạo:

polyvinyclorua (PVC) là loại nhựa tổng hợp được bằng cách trùng hợp vinylclorua monomer (MVC)

n CH2 = CHCl → (- CH2 – CHCl -) n

2)Khối Lượng Phân Tử :

Các loại PVC thương mại có khối lượng phân tử trung bình Mw trong khoảng 40.000 – 480.000 tương ứng với khối lượng trung bình số Mn trong khoảng 20.000 – 91.500 Tỉ số Mw/Mn trong khoảng 2 – 5,25

3)Kích Thước Và Hình Dáng Của Hạt:

Các phần tử hạt PVC được nhựa

hoá (phá vỡ, nóng chảy, kết dính) thành cỡ mịn (0,1 micron) do tác dụng của nhiệt và lực cắt Nhựa

hoá không tốt sẽ ảnh hưởng đến

cơ tính của sản phẩm vì lực liên

kết giữa các phần tử sơ cấp

hình 3a Hạt PVC (1 micron) yếu hơn lực liên kết

giữa các phần tử mịn (0,1 micron) và cực mịn (0,01 micron)

Phần tử sơ cấp (1 micron) là đơn vị chảy của PVC Cấu trúc xốp và hình dáng hạt quyết định khối lượng riêng gộp của PVC, do đó quyết định thể tích của một mẻ gia công và năng suất của máy gia công

4)Khối Lượng Riêng Của PVC:

- Khối lượng riêng gộp của PVC nhũ tương thấp khoảng 0,25

g/cm3 Các loại PVC nhũ tương thương mại thường gặp có khối lượng gộp từ 0,4 – 0,55 g/cm3 PVC huyền phù loại không xốp có

khối lượng riêng gộp cao hơn (0,7g/cm3) trong khi loại PVC

huyền phù thông thường (loại để gia công) có khối lượng riêng gộp khoảng 0,4 – 0,5g/cm3

5)Độ Tinh Thiết:

- Độ tinh khiết của PVC ảnh hưởng đến màu sắc, độ trong suốt và tính ổn định nhiệt của sản phẩm Các tạp chất thường là chất khơi mào, chất ổn định huyền phù, nhũ tương còn lẫn trong quá trình Polymer hoá Polymer nhũ tương thường có tỉ lệ tạp chất cao hơn

6)Tính Chất Vật Lý:

- Tính chất của polymer luôn phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình Mw, nhiệt độ mềm, độ bền kéo, ứng suất định dãn, độ bền kéo khi đứt, độ bền xé, độ cứng và độ bền nén của compound PVC không hoá dẻo sẽ tăng theo khối lượng phân tử

- PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt

trong nước), cao hơn so với một số loại nhựa khác

7)Tính Chất Hóa Học:

- PVC bắt đầu bị phân hủy ở nhiệt độ 130 – 1500C Nhiệt độ thủy tinh hoá khoảng 950C Tốc độ phản ứng phân huỷ tăng theo nhiệt

độ, dấu hiệu của sự phân huỷ làsự thay đổi màu từ trắng sang vàng sang nâu rồi sang đen

-Tính dễ bị phân huỷ bởi nhiệt của PVC phụ thuộc vào hàm lượng tạp chất lẫn vào Do vậy PVC nhũ tương kém bền nhiệt hơn PVC trùng hợp khối

-PVC hầu hết trơ với O2, O3 nhưng dễ bị phân huỷ bởi các chất oxy hoá mạnh như Permanganat đậm đặc

- PVC bền với các oxit kiềm trừ H2SO4 (>90%) và HNO3 (>50%)

ở nhiệt độ cao 600C Ở nhiệt độ lớn hơn 600C PVC bị phân huỷ bởi các acid mạnh

-PVC ít bị ảnh hưởng của nhóm Halogen Riêng Br2 và F2 tác dụng với PVC ngay ở nhiệt độ thường

-PVC tan trong các xêton, hydrocacbon clo hoá và ester Dễ tan nhất là trong các hỗn hợp dung môi phân cực và không phân cực,

ví dụ như Axeton, và Benzen Không tan trong monomer, rượu, nước, hidrocacbon no

- PVC bền với acid và kiềm ở nhiệt độ 200C

III- TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG

A- Phương pháp tổng hợp

-Có 4 phương pháp tổng hợp PVC:

+ Trùng hợp khối (PVC-M): là phương pháp trùng hợp VC trong khối, cho đến nay thì phương pháp này ít được sử dụng do polymer thu được ở dạng một khối lớn có trọng lượng không đều nên khó nghiền và xử lý Mặt khác khó dẫn nhiệt phản ứng ra, do đó làm phân hủy polymer tạo ra khí HCl và polymer có màu Hạt có kích thước đồng nhất khoảng 0,15mm, rất tinh khiết

+ Trùng hợp dung dịch: cũng như các phương pháp khác, trùng hợp trong dung dịch tiến hành ở nhiệt độ thấp 35-450C Dung môi cho vào trước, VC lỏng cho vào sau, chất khởi đầu là peroxyt

benzoyl Có thể dùng hai loại dung môi:

 Dung môi không hòa tan polymer (rượu), trong trường hợp này polymer dần dần tách ra ở dạng bột mịn

 Dung môi hòa tan cả polymer va monomer (dicloetan,

axeton…) Tách polymer ra bằng cách dùng nước để kết tủa hoặc chưng cất

- Tuy nhiên phương pháp này ít dùng trong thực tế do quá trình trùng hợp lâu và tốn nhiều dung môi

+Trùng hợp nhũ tương (PVC-E): ở đây chất khởi đầu tan trong nước vì thế phản ứng trùng hợp xảy ra ở khu vực tiếp xúc giữa VC

và H2O Polyme tạo ra sẽ ở trạng thái nhũ tương trong nước, cần phải keo tụ hoặc cho nước bốc hơi để tách polymer ra Sản phẩm

thường ở dạng latếch và kích thước hạt polymer rất bé

(0,06-0,25mm), độ trong cao, trộn lẫn tốt, dễ gia công

- Ưu điểm đặc biệt của phương pháp này là có khả năng tiến hành trùng hợp liên tục Nhờ khuấy đều và polyme tách ra liên tục nên sản phẩm rất đồng nhất

+Trùng hợp huyền phù (PVC-S): để trùng hợp huyền phù ta cho

VC lỏng (dưới áp suất) phân tán trong nước có keo ưa nước

(gelatin và rượu PVR) và chất kích động tan trong monomer Bằng cách chọn chất kích động hoặc hỗn hợp hợp chất kích động có thể điều chỉnh được vận tốc trùng hợp và trong nhiều trường hợp nâng cao được độ chịu nhiệt và ánh sáng của polymer thu được Polyme thu được sạch hơn nhiều so với polymer nhủ tương, có cấu trúc chặc chẽ, ít hút dầu, kích thước hạt và hình dạng của bột khô phụ thuộc vào quá trình sấy

B-Ứng Dụng.

1)Màng PVC:

-Màng PVC được tạo ra nhờ quá trình cán trên máy cán hoặc thổi

trên máy thổi màng Màng nhựa PVC gồm màng cứng, bán cứng

và mềm Tùy theo hàm lượng chất hóa dẻo thêm vào thì sẽ cho ra

màng PVC cứng, bán cứng và mềm

-Hàm lượng hóa dẻo thêm vào dưới 5 phr sẽ cho ra màng PVC cứng, hàm lượng hóa dẻo thêm vào từ 5 phr đến dưới 15 phr sẽ cho

ra màng PVC bán cứng, hàm lượng hóa dẻo thêm vào cao hơn 15 phr sẽ cho ra màng PVC mềm

-Chất hóa dẻo thêm vào nhựa PVC sẽ làm giảm liên kết liên phân

tử do phân cực sẽ làm cho nhựa PVC trở nên mềm hơn Độ mềm dẻo của màng PVC phụ thuộc vào hàm lượng chất hóa dẻo.Chất hóa dẻo thường dùng là DOP, DINP, TXIB, Hexamoll DINCH v.v

-Màng PVC được dùng sản xuất ra rất nhiều loại sản phẩm mà tiêu biểu như áo mưa, mái hiên, màng phủ ruộng muối, nhãn chai nước

khoáng, đóng gói sản phẩm, album v.v

Hình1 Màng PVC

2)Ống Nhựa:

ống uPVC và ống nhựa PVC mềm Ống nhựa PVC cứng không dùng chất hóa dẻo trong công thức phối trộn Ngược lại ống PVC mềm phải sử dụng chất hóa dẻo trong công thức phối trộn, chất hóa dẻo thường dùng là dầu hóa dẻo DOP

-Ống nhựa PVC được sản xuất trên máy đùn Máy đùn có thể là máy đùn hai trục vis hoặc máy đùn một trục vis Thông thường ống nhựa PVC được sản xuất trên máy đùn hai trục vis sẽ cho sản phẩm chất lượng tốt hơn hẳn so với máy đùn một trục vis Do máy đùn hai trục vis có khả năng làm cho hỗn hợp nhựa PVC nóng chảy tốt hơn nên có thể sử dụng trực tiếp hỗn hợp sau khi trộn trên máy trộn

-Ngược lại máy đùn một trục vis phải sử dụng hạt nhựa PVC tạo sẵn hoặc phải sử dụng phụ gia trong công thức phối trộn cho độ nóng chảy tốt

-Ống PVC được sử dụng rất đa dạng trong cuộc sống từ ống dẫn nước từ nhà máy nước đến các trạm phân phối nước, ống cấp từ nhà máy cấp nước đến hộ gia đình, ống nước thải trong các tòa nhà cao tầng, ống dẫn nước tưới ở các trang trại trồng cao su, ca phê, tiêu, điều, ống dẫn nước cấp ở các nhà máy thủy điện v.v

Hình 2 Ống nhựa PVC

3)Vỏ Dây Điện:

-Nhựa PVC được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dây và cáp điện Tùy theo loại phụ gia sử dụng mà dây cáp điện được phân loại ra dây cáp sử dụng ở 70 độ C, 90 độ C và 105 độ C

-Dây điện dân dụng thuộc loại 70 độ C dùng dẫn điện trong hộ gia đình, dây 90 độ C và 105 độ C dùng cho trạm biến thế, trong xe hơi, tàu biển v.v

-Vỏ dây dẻo và vỏ dây cứng

+vỏ dây dẻo được sữ dụng cho các dây dẫn thông thường, hộ gia đình sữ dụng

+vỏ dây cứng dùng cho các đường dây có điện áp cao, tính chống nhiệt cao, cách điện tốt

-Thành phần phối trộn cho dây cáp điện bao gồm nhựa PVC, chất hóa dẻo, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất chống cháy, chất độn Hỗn hợp sau khi trộn trên máy trộn cao tốc được đưa qua máy đùn tạo Hạt sau khi tạo ra được cho vào máy bọc để bọc lên dây đồng, dây nhôm v.v và cho ra dây cáp điện

Hình 3 Vỏ dây điện PVC

4)PVC Profile:

trục vis Thành phần phối trộn bao gồm nhựa PVC (K65 - K66), chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất trợ gia công, chất tăng độ bền va đập, chất độn, bột màu, chất chống tia UV

-khác với các loại nhựa thông thường, uPVC là một Polyvinyl Chlorua chưa được nhựa hoá gồm các thành phần:

+ Polymers Arylic -> tạo sự bền chắc, chiu va đập mạnh

+ Nhóm chất ổn định -> giúp nhựa chịu được tác động của nhiệt và tia cực tím

+ Chất sáp -> dùng trong quá trình tạo hình, cho thanh Profile có

bề mặt nhẵn bóng

-Thanh Profile gồm bột nhựa PVC cùng các chất phụ gia được đưa vào máy trộn để tạo hỗn hợp PVC Sau đó, hỗn hợp được đưa vào

hệ thống máy đùn Tại đây máy sẽ gia nhiệt và định hình tạo khuôn dạng các thanh Profile Trước đó, theo các thông số của thanh Profile được nhập vào hệ thống máy tính Hệ thống sẽ tự động tính toán khối lượng nguyên liệu cùng lượng bột màu cần thiết trong nguyên liệu để tạo thanh profile theo yêu cầu chuẩn

-Thanh Profile có cấu trúc dạng hộp, được chia thành nhiều

khoang trống có chức năng cách âm, cách nhiệt, được lắp lõi thép gia cường để tăng khả năng chiu lực cho kết cấu cửa Khoan trống

đáp ứng tính kinh tế, giảm thiểu trọng lượng đến mức đa và đảm bảo sự bền vững trên mức an toàn

-Nhựa uPVC (Unplasticized PVC) là loại nhựa chịu nhiệt cao, có khả năng chống cháy tới 1000 độ C Thời gian chịu đựng

được nhiệt nóng chảy chỉ trong vòng 30 phút Thanh nhựa uPVC chỉ nóng chảy ra chứ không bắt cháy Ngoài ra, uPVC là loại thanh nhựa có các tính năng khác như: Không bị ôxy hóa, không bị co ngót, không bị biến dạng theo thời gian Loại thanh nhựa uPVC cao cấp sẽ được phủ 1 lớp hóa chất chống trầy xướt và tạo ra độ bóng trên bề mặt thanh nhựa uPVC này

-Các ứng dụng của thanh nhựa chịu nhiệt uPVC là dùng làm ra các dòng sản phẩm cửa nhựa lõi thép cao cấp Dòng sản phẩm uPVC gồm có cửa sổ, cửa đi, vách ngăn PVC, hàng rào nhựa bao quanh biệt thự hoặc nhà phố

Hình 4 Thanh nhựa uPVC chịu nhiệt

5) Ứng Dụng Trong Nội Thất:

-Như được kể ở trên, PVC đã được phát hiện từ rất lâu và đã có rất nhiều ứng dụng: ván sàn, vách trang trí, kệ tivi (hầu hết mọi đồ nội thất đều có thể thay thế bằng chất liệu PVC),… trong nội thất

-Ngoài ứng dụng trong nội thất, ngoại thất cũng đã tận

dụng những tấm PVC ưu việt này như: tấm vách ngăn, mái

che ngoài trời,….

Hình 5 Các sản phẩm nội thất từ PVC