THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO SẢN PHẨM : ỐNG NHỰA CHỊU NHIỆT,… Bài Tập 07 môn Vật Liệu Học. Đây là bài tập 07 môn Vật Liệu Học. Bài làm có các dẫn chứng và các hình ảnh minh học cụ thể, sinh động. Đảm bảo là tài liệu tốt nhất mà các bạn đã tìm kiếm được.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO **o0o** BÀI TẬP MÔN HỌC VẬT LIỆU HỌC BÀI TẬP VII THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO SẢN PHẨM : ỐNG NHỰA CHỊU NHIỆT,… ( NHÓM 11- Thứ :Tiết 11 12, E1.406 ) GV: Cơ PHẠM THỊ HỒNG NGA NHĨM 11: PHAN THẾ QUANG NGUYỄN VĂN SƠN PHẠM BÁ ĐỨC TRẦN ĐĂNG THỤC TP HỒ CHÍ MINH 05/2017 MSSV:15146090 (TN) MSSV:15146092 MSSV:15146029 MSSV: 15146103 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 BÀI LÀM: I Khái niệm chung chất dẻo Phân loại chất dẻo Chất dẻo thường hỗn hợp phức tạp nhiều chất, mà thành phần chủ yếu khơng thể thiếu polime Tính chất chịu nhiệt chất dẻo, chia làm hai loại: Chất dẻo dẻo nóng : chất dẻo mà thành phần chủ yếu polime có cấu tạo mạch thẳng gia nhiệt, chúng trở nên mềm, hạ nhiệt chúng cứng lại Quá trình có tính chất thuận nghịch: chất dẻo giữ ngun cấu tạo trước sau gia nhiệt Chất dẻo cứng nóng: chất dẻo mà thành phần chủ yếu polime tự cứng hỗn hợp polime mạch thẳng với chất làm rắn Khác với loại dẻo nóng, sau tạo thành sản phẩm, chất dẻo cứng nóng khơng có khả hồ tan trở lại trạng thái dẻo nâng coa nhiệt độ Người ta nói trở thành chất chịu nhiệt Một cách phân loại khác vào phương pháp tổng hợp polime Theo tiêu chuẩn chất dẻo chia làm ba loại chủ yếu sau: Chất dẻo có polime điều chế phương pháp trùng hợp Chất dẻo có polime điều chế phương pháp đa tụ trùng hợp phân đoạn Chất dẻo dựa polime tự nhiên biến tính hố học Cách phân loại sau sử dụng phổ biến Thành phần hố học chất dẻo Ngồi polime (hoặc hỗn hợp polime với chất làm rắn chất dẻo cứng nóng), chất dẻo có số chất khác: a) Chất độn Khi đóng rắn, polime cứng nóng bị co ngót nhiều, làm sản phẩm chịu ứng suất dư Thêm chất độn, làm gảm tượng co ngót, đồng thời làm thay đổi số tính chất sản phẩm Mỗi loại chất độn làm thay đổi số tính chất định chất dẻo Các chất dùng để độn chất dẻo dạng bột, sợi Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà trình sản xuất sản phẩm chất dẻo người ta dùng chất độn khác Các chất độn dạng bột dùng phổ biến công nghiệp chất dẻo : bột gỗ, bột amiăng, bột thạch anh: Bột gỗ không làm giảm độ bền polime làm giảm rõ rệt khả chịu nhiệt độ cách điện NHĨM 11 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 Dùng bột amiăng bảo đảm độ bền nhiệt Còn dùng bột thạch anh bảo đảm độ bền nhiệt mà làm tăng độ ` điện mơi polime; nhiên dùng bột thạch anh làm tăng độ giòn tăng độ mỏi tĩnh Các chất độn dạng sợi dùng nhiều xơ bông, sợi amiăng, sợi thuỷ tinh, sợi thạch anh graphit Nói chung, thay đổi chất độn dạng bột sợi độ bền học tăng lên Còn tính chất khác thay đổi tương tự chất độn dạng bột tương ứng Do đặc điểm cấu tạo chúng, chất độn dạng sợi gây trở ngại cho việc tạo hình sản phẩm, chủ yếu sản phẩm bé có hình dạng phức tạp Nhược điểm thể rõ dùng sợi amiăng sợi làm chất độn Ở dạng vật liệu tấm, người ta dùng chất độn như: giấy, vải amiăng, vải thuỷ tinh, vải gỗ dán Người ta dùng chất độn cần bảo đảm cho sản phẩm có độ bền học cao Tuy nhiên, dùng chất độn đòi hỏi phải có phương pháp gia công phức tạp nhiều so với dùng chất độn bột sợi b) Chất hoá dẻo chất đàn hồi Để tạo hình sản phẩm, phương pháp thích hợp đúc áp lực Nhưng điều kiện áp dụng phương pháp chất dẻo phải có độ chảy lỗng cao nhiệt độ cao khơng bị oxi hố nhiệt bị phá huỷ tồn lâu nhiệt độ cao Chỉ có số polime dẻo nóng có tính chất Do đó, phải dùng chất hố dẻo để tăng độ chảy loãng giảm nhiệt độ chảy nhớt polime Như vậy, làm giảm nhiệt độ tạo hình hạn chế tượng nhiệt phá huỷ Chỉ polime dẻo nóng cần chất hố dẻo Còn chất dẻo cứng nóng khơng cần dùng chất hố dẻo tự thân chúng có độ chảy lỗng đủ cao, đồng thời lại dễ điều chỉnh Còn chất hố dẻo chất lỏng nhớt, có nhiệt độ sôi cao, dễ tan polime este axit phtalic chất dẻo tổng hợp dễ chảy, giống sáp, dễ trộn lẫn với polime Ngoài tác dụng hố dẻo, chất hố dẻo làm tăng độ đàn hồi, tăng hệ số nở nhiệt, tăng độ chảy nguội chịu tải trọng, làm giảm độ bền độ điện mơi So với chất hố dẻo thể rắn, loại lỏng có nhược điểm bay làm cho sản phẩm bị vênh tinha chất lý bị thay đổi Các sản phẩm làm polime cứng nóng có độ giòn cao, có cấu tạo phức tạp Vì vậy, loại polime cứng nóng, phải dùng chất làm đàn hồi nhằm mục đích tăng độ bền va đập sản phẩm làm loại chất dẻo Các chất làm đàn hồi thường dùng các polime dẻo nóng cao su Tỷ lệ chất hố dẻo dùng sản phẩm thay đổi phạm vi rộng tuỳ theo yêu cầu chế taọ sản phẩm Còn lượng chất làm đàn hồi polime cứng nóng khoảng 510%; chất hố dẻo làm cho độ chịu nhiệt sản phẩm bị giảm NHÓM 11 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 c) Chất kìm hãm chất xúc tiến Chất kìm hãm có tác dụng làm chậm q trình hố rắn chất dẻo Nhiều chất dẻo bị đóng rắn q nhanh gây khó khăn cho q trình tạo hình, phải thêm chất kìm hãm để kéo dài thời gian trạng thái lỏng trước tạo hình Chất xúc tiến có tác dụng ngược lại, sử dụng trường hợp cần rút ngắn thời gian đóng rắn d) Chất bơi trơn ` Đó chất dễ nóng chảy có độ chảy lỗng cao Người ta trộn chất bơi trơn vào chất hố dẻo với tỷ lệ khoảng 12% Khi tạo hình chất bơi trơn tạo thành lớp nhẵn khuôn kim loại sản phẩm; dễ lấy sản phẩm khỏi khuôn Chất bôi trơn thường dùng parafin stearin e) Chất ổn định Chất ổn định dùng để tăng độ bền chất dẻo tác dụng nhiệt, ánh sáng, khơng khí chất khác g) Chất tạo khí Khi cần làm chất dẻo xốp người ta thêm chất tạo khí Porofo Porofo chất bột bị phân huỷ nhiệt độ cao tạo nhiều khí (N CO ) h) Chất màu Ngồi dùng chất màu vơ hừu để tạo cho sản phẩm màu thích hợp II Cơng nghệ sản xuất chất dẻo dẻo nóng * Các phương pháp gia cơng Dưới nêu số phương pháp gia công phổ biến chất dẻo dẻo nóng a) Đúc áp lực Đây phương pháp dùng nhiều Phương pháp đúc áp lực có ưu điểm chu trình tạo sản phẩm tương đối ngắn, khoảng vài chục giây, chế độ nhiệt ổn định q trình hồn tồn tự động hoá Phương pháp dùng cho chất dẻo dễ hoá dẻo gia nhiệt, đồng thời nhiệt độ chảy nhớt thấp nhiều so với nhiệt độ phân huỷ chất dẻo; hoá rắn, sản phẩm phải co ngót có độ đàn hồi cao Phương pháp khơng dùng cho chất dẻo có độ dẫn nhiệt thấp hạ nhiệt độ, phía ngồi sản phẩm co lại bên nóng, khơng co kịp, gây ứng suất lớp ngồi làm sản phẩm bị nứt NHÓM 11 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 b) Ép sản phẩm Phương pháp ép có ưu điểm dùng cho chất dẻo dẻo nóng khơng có độ chảy loãng cao vật liệu dễ bị huỷ nhiệt độ cao Khi làm lạnh, hạ nhiệt độ khn đến nhiệt độ thuỷ tinh hố polime để q trình gia nhiệt tiếp sau ngắn Phương pháp gọi ép sung c) Dập sản phẩm Phương pháp dùng để tạo hình sản phẩm từ chất dẻo dẻo nóng dạng Trong trường hợp gia cơng loại chất dẻo bị dính nhiệt độ cao, để chất dẻo tiếp xúc với khn dập, người ta dùng phương pháp tạo hình chân không Nguyên lý phương pháp rút chân không để tạo chênh lệch áp suất hai chất dẻo làm bị biến dạng * Một số loại chất dẻo dẻo nóng a) PVC dẻo hố (plasticat) Trong thành phần ngồi PVC có chất ổn định có tác dụng hạn chế trình nhiệt phân huỷ polime tạo hình; chất hố dẻo nâng cao độ chảy lỗng gia nhiệt tăng độ đàn hồi sản phẩm; chất màu; đơi có chất làm đục ` PVC dẻo hoá sản xuất dạng bột PVC dẻo hoá dùng để làm ống mềm, màng vỏ cách điện cho dây dẫn, vành đệm kín, đệm, gia da giả Các sản phẩm có tính hồi cao, chịu lạnh b) PVC khơng dẻo hố (vinyplat) Đó PVC trộn với 36% chất ổn định Vinyplat có độ chảy lỗng khơng thể trì lâu nhiệt độ cao (vinyplat bắt đầu chảy loãng nhiệt độ cao 170 C ) Ở nhiệt độ 170 C này, tốc độ nhiệt phá huỷ tăng nhanh, tạo thành HCl Chất xúc tác làm vinyplat phân huỷ tiếp tục Do đó, sản phẩm vinyplat thường sản xuất phương pháp ép sung Đa số vinyplat dùng để làm cỡ đường ống có kích thước khác Vinyplat có ưu điểm độ cứng bề mặt cao, độ bền học lớn, chịu tác dụng khơng khí, axit, kiềm Nhược điểm có độ rão cao, chịu tải trọng lâu c) Thuỷ tinh dẻo nóng Polistirol, xenluloit polimetylmetacrilat có độ suốt cao nên dùng làm thành phần chủ yếu thuỷ tinh dẻo nóng Polistirol có độ thấu quang cao thuỷ tinh vơ Nó lại nhẹ, dễ gia công phương pháp đúc áp lực dễ đánh bóng thuỷ tinh vơ cơ, Do đó, polistirol dùng rộng rãi để chế tạo thấu kính quang học loại nhỏ NHĨM 11 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 Khi chế tạo kính lớn, sản phẩm có ứng suất dư làm kính bị vết rạn nhỏ Polimetylmetacrilat dùng rơng rãi làm thuỷ tinh dẻo nóng Thuỷ tinh gọi thuỷ tinh hữu Thuỷ tinh hữu có độ thấu quang cao thuỷ tinh vơ cơ, độ méo quang học thấp, tương đối bền không khí Nếu dùng làm kính đèn tín hiệu ngồi polime chất hố dẻo, có chất màu Còn dùng cho hệ thống chiếu sáng thêm chất làm đục Các kính dùng tơ, máy bay, tàu hoả, thấu kính vơ tuyến truyền hình v.v làm polimemêtacrilat dẻo hố Thuỷ tinh hữu có độ chịu lạnh cao, 60 đến 65 C bị giòn Trên 80 C thuỷ tinh hữu giòn trở nên đàn hồi Trên 180 C thuỷ tinh có bọt Xenluloit có gốc nitrat xenluloza Người ta sản xuất xenluloit sau:Hoà tan nitrat xenluloza rượu etylic trộn với dung dịch chất hố dẻo rượu Sau đó, đem cán nhiệt độ 65 đến 70 C Các xenluloit đưa vào máy ép khối giữ 60 đến 65 C; áp suất khoảng 10 14 Sau trình này, khối xenluloit khoảng 20% rượu etylic lấy khỏi máy ép khối, cắt thành có độ dày cần thiết đưa vào buồng nhiệt để tách hết rượu Trong trình sấy, xenluloit bị vênh; đó, phải nắn lại đồng thời đánh bóng Xenluloit dùng làm phận thấu quang dụng cụ (kính nhìn, kính bảo vệ, mũ bảo vệ ) dùng làm vật liệu trang trí Khi dùng làm vật liệu trang trí, người ta thường dùng thêm chất hố dẻo, chất màu chất làm đục Kính xenluloit có nhược điểm độ chịu nhiệt Độ bền khơng khí kém, kính bị văng d) Nhựa xốp dẻo nóng Polime thường dùng để điều chế nhựa xốp dẻo nóng polistirol, PVC dẻo hố khơng dẻo hố Thành phần thứ hai chất tạo khí Nhiệt độ phân huỷ chất tạo khí ` phải cao nhiệt độ bắt đầu chảy loãng Polime Người ta thường dùng hợp chất phân huỷ thoát lượng lớn nitơ Nếu sản xuất nhựa xốp đàn hồi có thêm chất hoá dẻo Người ta trộn polime bột với chất tạo khí máy nghiền bi Tỷ lệ chất tạo khí trộn với polime phụ thuộc vào độ xốp cần có Sau đó, ép thành nhiệt độ làm bột polime chảy thành khối (đối với polistirol PVC, nhiệt độ khoảng 140 đến 150 C) nhiệt độ này, chất tạo khí phân huỷ dần dần, sau đó, giữ nguyên áp suất hạ nhiệt độ máy ép Kết thúc q trình ép, phơi đưa sang công đoạn tạo bọt Người ta cho phơi vào khn có hình dạng giống phơi có khoang lớn hơn, đưa vào buồng nhiệt, tăng đến nhiệt độ làm polime trạng thái đàn hồi cao (đối với polistirol PVC, nhiệt độ khoảng 95 đến 100 C) Các bọt khí nở ra, làm dãn phôi sát vào thành NHÓM 11 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 khuôn Làm lạnh nhanh, làm sản phẩm chuyển thành trạng thái thuỷ tinh giữ nguyên cấu tạo xốp Polistirol xốp bền PVC xốp, dễ cháy, dễ tan dung môi hữu * Ống nhựa chịu nhiêt 1.Thành phần.: - Polymers Arylic > tạo bền chắc, chịu va đập mạnh - Nhóm chất ổn định > giúp nhựa chịu tác động nhiệt tia cực tím - Chất sáp > dùng q trình tạo hình, cho Profile có bề mặt nhẵn bóng - Nhựa uPVC (Ultra PVC) loại nhựa chịu nhiệt cao, có khả chống cháy tới 1000 độ C Thời gian chịu đựng nhiệt nóng chảy vòng 30 phút - Thanh nhựa uPVC nóng chảy khơng bắt cháy Ngồi ra, uPVC loại nhựa có tính khác như: Khơng bị ơxy hóa, khơng bị co ngót, khơng bị biến dạng theo thời gian - Loại nhựa uPVC cao cấp phủ lớp hóa chất chống trầy xướt tạo độ bóng bề mặt nhựa uPVC 2.Quy trình sản xuất Thanh Profile gồm bột nhựa PVC chất phụ gia đưa vào máy trộn để tạo hỗn hợp PVC Sau đó, hỗn hợp đưa vào hệ thống máy đùn Tại máy gia nhiệt định hình tạo khn dạng Profile Trước đó, theo thông số Profile nhập vào hệ thống máy tính Hệ thống tự động tính tốn khối lượng nguyên liệu lượng bột màu cần thiết nguyên liệu để tạo profile theo yêu cầu chuẩn Thanh Profile có cấu trúc dạng hộp, chia thành nhiều khoang trống có chức cách âm, cách nhiệt, lắp lõi thép gia cường để tăng khả chiu lực cho kết cấu cửa Khoan trống đáp ứng tính kinh tế, giảm thiểu trọng lượng đến mức đa đảm bảo bền vững mức an toàn NHÓM 11 ... làm sản phẩm bị nứt NHÓM 11 BÀI TẬP VẬT LIỆU – BÀI TẬP 07 b) Ép sản phẩm Phương pháp ép có ưu điểm dùng cho chất dẻo dẻo nóng khơng có độ chảy lỗng cao vật liệu dễ bị huỷ nhiệt độ cao Khi làm... dùng làm phận thấu quang dụng cụ (kính nhìn, kính bảo vệ, mũ bảo vệ ) dùng làm vật liệu trang trí Khi dùng làm vật liệu trang trí, người ta thường dùng thêm chất hố dẻo, chất màu chất làm đục Kính... phần.: - Polymers Arylic > tạo bền chắc, chịu va đập mạnh - Nhóm chất ổn định > giúp nhựa chịu tác động nhiệt tia cực tím - Chất sáp > dùng q trình tạo hình, cho Profile có bề mặt nhẵn bóng - Nhựa