công nghệ gia công chất dẻo

Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP VỀ NHÀ Môn : Công nghệ gia công chất dẻo Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC Phần 1: Nhựa nhiệt dẻo Khái niêm phân loại:  Khái niệm: - Nhựa nhiệt dẻo (Thermoplastic) loại nhựa chảy mềm thành chất lỏng tác dụng nhiệt độ cao đóng rắn lại làm nguội Nhựa nhiệt dẻo có 40 loại, xenlulo phát lần vào năm 1800 đến năm 1900 nhựa nhiệt dẻo sử dụng rộng rãi - Nhựa nhiệt dẻo gồm nhiều chuỗi phân tử liên kết với liên kết Van der Waals yếu, liên kết hiđrô, tương tác nhóm phân cực xếp chồng vòng thơm  Phân loại: o Họ olefin: • Polyetylen (PE) • Polymetylpenten (PMP) • Polypropylen (PP) • Polybutyl (PB) • Polyizobutylen (PIB) o Họ Styren • Polystyren (PS) • Acrylonitrin butadien styren (ABS) • Styren – Acrylonitrin (SAN) • Styren – Butadien (SB) o Họ Vinyl • Polyvinyl clorua (PVC) • Polyvinyl axetat (PVA) • Etylen – Vinyl axetat (EVA) • Etylen – Vinyl alcol (EVOH) o Nhựa kỹ thuật 1.1 Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh • • • Polyoxymetylen (POM) (Poly acetat) Polycacbonat (PC) Polyamit (PA) (Nylon) 1.2 Tính chất hóa lý ứng dụng - Thường tổng hợp phương pháp trùng hợp Các mạch đại phân tử nhựa nhiệt dẻo liên kết liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall) Tính chất học không cao so sánh với nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt dẻo có khả tái sinh nhiều lần, ví dụ : polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), poly metyl metacrylat (PMMA), poly butadien (PB), poly etylen tere phtalat (PET), 1.2.1 PE(Polyethylene) n → PE hợp chất hữu (polymer) gồm nhiều nhóm etylen CH2-CH2 liên kết với Hydro no PE điều chế phản ứng trùng hợp monome etylen (C2H4) Đặc tính: - Trong suốt, có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo - Chống thắm nước nước tốt - Chống thấm khí O2, CO2, N2 dầu mỡ - Chịu nhiệt độ cao (dưới 230o C) thời gian ngắn - Bị căng phồng hư hỏng tiếp xúc với tinh dầu thơm chất tẩy Alcool, Acêton, H2O2… - Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, PE hấp thu giữ mùi thân bao bì, mùi đưộc hấp thu thực phẩm chứa đựng, gây giá trị cảm quan sản phẩm Công dụng: - Làm túi xách loại, thùng (can) tích từ đến 20 lít với độ dày khác - Sản xuất nắp chai Do nắp chai bị hấp thu mùi nên chai đựng thực phẩm đậy nắp PE phài bảo quản mơi trường khơng có chất gây mùi 1.2.2 PP(Polypropylen) Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh Polypropylen gọi tắt PP loại nhựa nhiệt dẻo (Polymer) điều chế từ phản ứng trùng hợp Propylen Đặc tính: - Tính bền học cao (bền xé bền kéo đứt), cứng vững, không mềm dẻo PE, khơng bị kéo giãn dài chế tạo thành sợi Đặc biệt khả bị xé rách dễ dàng có vết cắt vết thủng nhỏ - Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả in ấn cao, nét in rõ - Chịu nhiệt độ cao 100o C nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (140oC) - cao so với PE - gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường dùng PP làm lớp - Có tính chất chống thấm O2, nước, dầu mỡ khí khác Cơng dụng: - Dùng làm bao bì lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa cách nghiêm nhặt - Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn - PP sản xuất dạng màng phủ màng nhiều lớp để tăng tính chống thắm khí, nước, tạo khả in ấn cao, dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn vết đứt) tạo độ bóng cao cho bao bì 1.2.3 PVC (Polyvinylchloride) -Polyvinylchloride gọi tắt PVC loại nhựa nhiệt dẻo (polymer) điều chế từ phản ứng trùng hợp vinylclorua - Sản phẩm PVC trước (1920 trở đi) sử dụng với số lượng lớn, ngày đả bị PE vượt qua Hiện nay,PVC phần lớn dùng bao bọc dây cáp điện, làm ống thoát nước, áo mưa, màng nhựa gia dụng… - Trong PVC có chất vinylchoride, thường gọi VCM có khả gây ung thư (phát 1970) Đặc tính: Bao bì PVC có khuyết điểm sau : - Tỉ : 1,4g/cm2 cao PE PP nên phải tốn lương lớn PVC để có diện tích màng độ dày so với PE PP - Chống thấm hơi, nước loại PE, PP - Có tính dòn,khơng mềm dẻo PE PP để chế tạo PVC mềm dẻo dùng làm bao bì phải dùng thêm chất phụ gia - Loại PVC đươc dẻo hóa phụ gia bị biến tính cứng dòn sau khoảng thời gian Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh - Mặc dù khống chế dư lượng VCM thấp 1ppm mưc an toàn cho phép, Châu Âu, PVC khơng dùng làm bao bì thực phẩm dù giá thành rẻ bao bì nhựa khác Cơng dụng: - Sử dụng làm nhãn màng co loại chai, bình nhựa màng co bao bọc loại thực phẩm bảo quản , lưu hành thời gian ngắn thịt sống, rau tươi… - Ngoài ra, PVC sử dụng để làm nhiều vật gia dụng lọai sản phẩm thuộc ngành khác 1.2.4 PET(Polyethylene terephthalate) -Polyethylene terephthalate (được gọi PET, PETE PETP PETP) nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester dùng tổng hợp xơ sợi, vật đựng đồ uống, thức ăn loại chất lỏng; ép phun để tạo hình; kỹ nghệ thường kết hợp với xơ thủy tinh PET số nguyên vật liệu sử dụng việc sản xuất sợi thủ công PET điều chế trình đa trùng ngưng monomer (C10H8O4)n Đặc tính: - Bền học cao, có khả chịu đựng lực xé lực va chạm, chịu đựng mài mòn cao, có độ cứng vững cao - Trơ với môi trường thực phẩm - Trong suốt - Chống thấm khí O2, CO2 tốt loại nhựa khác - Khi đươc gia nhiệt đến 200oC làm lạnh – 90oC,cấu trúc hóa học mạch PET giữ nguyên, tính chống thấm khí không thay đổi nhiệt độ khoảng 100°C Công dụng: -Do tính chống thấm cao nên PET dùng làm chai, bình đựng nước tinh khiết, nước giải khát có gas Ngồi ra, sản xuất nhựa định hình, PET sử dụng rộng rãi sản xuất khay nhựa đựng thực phẩm nhờ vào tính thấm khí an tồn nhiệt độ cao Cơng nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh 1.2.5 PS (polystyren) -Là loại nhựa nhiệt dẻo (polymer) tên gọi Polystyren (gọi tắt PS), tạo thành từ phản ứng trùng hợp styren Cơng thức cấu tạo Polystyren (CH[C6H5]-CH2)n Đặc tính: - Cứng suốt, khơng có mùi vị, cháy cho lửa không ổn định - Không màu dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia cơng phương pháp ép ép phun ( nhiệt độ gia công vào khoảng 180 - 200oC) - Tính chất học PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp PS có trọng lượng phân tử thấp, giòn độ bền kéo thấp Trọng lượng phân tử tăng độ cơ, nhiệt tăng, độ giòn giảm Nếu vượt mức độ trùng hợp định tính chất học lại giảm Giới hạn bền kéo giảm nhiệt độ tăng lên Độ giãn dài tương đối bắt đầu tăng đạt tới nhiệt độ 80oC Vượt nhiệt độ PS trở lên mềm dính cao su Do PS dùng nhiệt độ thấp 80oC Công dụng: - PS sử dụng sản xuất hộp xốp nhựa đựng thực phẩm, vỏ nhựa CD, DVD, đồ chơi trẻ em, máy vi tính, máy sấy tóc, thiết bị nhà bếp - Trong lĩnh vực nhựa định hình PS thường dùng sản xuất hộp nhựa, ly nhựa, tô chén nhựa, khay nhựa bánh kẹo nhờ vào đặc tính cứng giòn, nhẹ, dễ tạo hình, sản phẩm cho đẹp 1.2.6.Nhựa PC (polycarbonate) Đặc tính: - Trong sáng thủy tinh, không bị khúc xạ, độ bền cao, dai chịu va đập, khơng vỡ, bền chịu axit lỗng kiềm Tính bền nhiệt bị biến dạng, ổn định kích thước cao, cách điện tốt , dễ gia cơng đúc phun dùng làm kính khơng vỡ, quạt giá, công tắc điện, ổ cắm điện, thiết bị vẽ Công dụng: - Với khả chịu nhiệt độ cao nên nhựa PC (Polycarbonat) dùng làm bình, chai, nắp chứa thực phẩm cần tiệt trùng; - Được sử dụng rộng rãi máy móc, thiết bị điện tử, ô tô, xây dựng đồ gia dụng lĩnh vực khác Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh - Nhựa PC mở rộng sang ngành hàng không, hàng không vũ trụ, nhiều lĩnh vực công nghệ cao máy tính - Được dùng làm đĩa CD, cáp quang, bảng hiệu quảng cáo, hộp đèn quảng cáo, vật liệu trang trí khác nhà - Các thiết bị rào cản tiếng ồn đô thị, nhà kính nơng nghiệp chuồng ni, dự án rào cản âm 1.2.7.Polymetylpenten (PMP) Cấu trúc phân tử polymethylpentene Đăc tính:Nóng chảy ≈ 235 °C có tỷ trọng thấp (0,84 g·cm³) PMP có khả chịu hóa chất tốt, hấp thu độ ẩm cực thấp Cách điện tốt Công dụng : dạng bao bì ngành gas, vật dụng y tế, thành phần lò vi sóng thành phần thí nghiệm 1.2.8.Acrylonitrin butadien styren (ABS) Đặc tính: - Cơng thức hóa học (C8H8· C4H6·C3H3N)n loại nhựa nhiệt dẻo thông dụng dùng để làm sản phẩm nhẹ, cứng, dễ uốn Trong nghề hàn chì, ống ABS có màu đen (ống PVC màu trắng) hệ thống ống chất dẻo chịu áp lực màu ống tn theo quy tắc Cơng dung: - Hạt nhựa ABS có đường kính nhỏ micromét dùng làm thuốc nhuộm màu số loại mực xăm Mực xăm có ABS sáng sắc nét Ngồi làm ống, dụng cụ âm nhạc (chủ yếu đĩa nhạc clarinet), đầu gậy đánh golf (vì khả chịu va đập tốt), phận tự động, vỏ bánh răng, lớp bảo vệ đầu hộp số, đồ chơi 1.2.9.PolyVinyl Acetate Đăc tính: Cơng nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh -Cơng thức hóa học tổng qt (C4H6O2)n với khối lượng phân tử 86 đvC/ n Poly Vinyl Acetate cao su béo, polyme tổng hợp thuộc nhóm poly vinyl este Để sản xuất Poly Vinyl Acetate, người ta thực trùng hợp vinyl axetat để tạo nhiều monome liên kết với tạo nên nhựa PVA Công dụng -Poly Vinyl Acetate biết đến sử dụng loại keo, chất kết dính cho vật liệu đời sống hàng ngày số ngành công nghiệp: -Lĩnh vực sản xuất giấy bao bì : Poly Vinyl Acetate có tác dụng loại keo để liên kết thành phần giấy, bao bì… -Sách : Poly Vinyl Acetate dán bìa sách, tạo chắn cho sách -Xây dựng : Keo Poly Vinyl Acetate sử dụng để dán trần thạch cao, tường gỗ… -Thủ công mỹ nghệ : Keo Poly Vinyl Acetate sử dụng để dán chi tiết sản phẩm lại với tạo độ chắn cho sản phẩm, nhà sản xuất phong thư, phong bì sử dụng ưa chuộng… -Poly Vinyl Acetate nguồn nguyên liệu để sản xuất PVAP, cồn Poly vinyl, sản xuất vật liệu composite với vai trò chất nền, ứng dụng sản xuất sơn… 1.2.10.Nhựa PMMA (Poly Methyl Methacrylate) Đăc tính: -Nhựa PMMA biết đến Acrylic thủy tinh Arylic, Nhựa PMMA loại nhựa nhiệt dẻo suốt thường sử dụng dạng tấm, miếng vật liệu nhẹ khó bể vỡ để thay cho kính thủy tinh -Nhựa PMMA (Poly Methyl Methacrylate) chọn lựa kinh tế tốt với giá thành thấp để Polycarbonate (PC) không cần thiết bị dầy cứng cao Công Dụng: -Ngành công nghiệp xây dựng: Cửa sổ, cửa sổ cách âm, mái vòm, gian hàng điện thoại, trang trí -Ngành công nghiệp chiếu sáng: Đèn huỳnh quang, đèn chùm đèn đường -Ngành giao thơng: Các loại cửa chắn gió máy bay, tàu xe -Ngành công nghiệp quảng cáo: Tháp quảng cáo, biển quảng cáo, bảng hiệu, đèn, giá trưng bày, biển dẫn -Các ứng dụng y tế: Dụng cụ y tế phẫu thuật -Các ngành công nghiệp khác: Quà tặng, đồ trang sức, công nghiệp, y tế, quang học, trang trí nghệ thuật, thiết bị phòng tắm, hồ cá, phòng vơ trùng cơng cụ thí nghiệm Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh Phần 2: Nhựa nhiệt rắn 2.1 Khái niệm Nhựa nhiệt rắn hay gọi chất dẻo nhiệt rắn, hợp chất cao phân tử có khả chuyển sang trạng thái không gian chiều tác dụng nhiệt độ phản ứng hóa học Nhựa nhiệt rắn khơng thể nóng chảy hay hòa tan trở lại nữa, khơng có khả tái chế lại (do nhiệt độ nóng chảy cao)., Nhựa nhiệt rắn hóa rắn sau ép áp suất, nhiệt độ gia cơng Ví dụ như: PF, MF, (tay cầm chảo, tay cầm xoong, tay cầm nồi, vỏ bút máy, công tắc ) Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este khơng no 2.2 Tính chất hóa lý ứng dụng -Có hình dáng cố định, khơng thể mền gia nhiệt lần thứ -Mức độ liên kết ngang cao nên cứng hóa học Vì phản ứng khơng thể xảy ngược lại, cấu trúc polymer cố định, gia nhiệt lần bị phá hủy nóng chảy -Có độ cứng giòn Còn nói nhựa nhiệt dẻo( Thermoplastics) -Có nhiều dạng: hat, bột -Có thể mền gia nhiệt (vài trăm độ) Nó cứng lại làm nguội đến nhiệt độ phòng, tạo hình dạng mong muốn dễ dàng liên kêt chủ yếu cho phép trượt mạch polymer Có thể định dạng lại lần thứ nhờ nhiệt thành hình dạng khác => tạo dáng dễ dàng có tính kinh tế gia cơng Chu kỳ gia nhiệt làm nguội lặp lại nhiều lần mà khơng có phân hủy đáng kể -Thường chưa silo vận chuyển khí nén -Các polymer mạch dài nóng chảy gia nhiệt Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh - Có thể lặp lại trình, nhiệt độ cao làm vật liệu giảm chất lượng - Có mức độ tinh thể( có vùng tinh thể vùng vơ định hình) - Đại phân tử mạch nhánh mạch thẳng=> lúc gia nhiệt khơng có liên kết ngang  Một số loại nhựa nhiệt rắn : ure focmadehyt (UF) , nhựa Epoxy, Phenol focmadehyt (PF), nhựa Melamin , Poly Este khơng no… 2.2.1 Nhựa PA (Poly Amid gọi nylon) - Tự cân nước nội làm cho vật liệu có độ cứng cao, độ ma sát thấp, dễ trượt, khả chịu nhiều loại dầu mỡ bôi trơn, nhiên liệu diesel xăng, cách điện nhiệt tốt - Được sử dụng lĩnh vực ô tô, tàu thuyền, dùng làm phụ kiện máy móc bánh răng, vòng bi ma sát, đệm giảm chấn, đĩa giảm xóc, dây rút nhựa Phụ kiện cho loại máy móc máy dệt may bao bì, chế biến giấy, in ấn, công nghệ thực phẩm , máy pha cà phê đồ uống ,dùng làm lưới cá… 2.2.2 Nhựa ABS (Acrylonitrin butadien styren) - Cứng, rắn khơng giòn, cách điện, khơng thấm nước, tính chất đặc trưng ABS khả chịu va đập độ dai Khả chịu va đập độ dai thay đổi khơng đáng kể nhiệt độ thấp, dộ ổn định tác dụng trọng lực tốt Dễ mạ điện, bị phá hỏng ảnh hưởng môi trường.Nhựa ABS không chịu nhiệt độ cao, khả chịu ẩm chống lão hóa mức trung bình Cơng nghệ gia cơng chất dẻo Page 10 Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh - Nhựa ABS dùng làm vỏ thiết bị điện (ổ điện, bảng điện…) làm vỏ cho thiết bị nhiệt lạnh, làm số chi tiết máy xe hơi, xe máy, làm thùng chứa, bao bì đặc biệt, ống dẫn nước, ống gen, phím máy tính, vỏ điện thoại… 2.2.3 Nhựa HIPS (High impact polystyrene) - Cơng thức hóa học Polystyrene(C8H8)n hydrocarbon chuỗi dài xen kẽ trung tâm carbon gắn vào nhóm phenyl (tên đặt cho vòng benzen thơm) Hạt nhựa HIPS chủ yếu sử dụng công nghệ ép cán màng hút định hình gia cơng Polystyrene thường tiêm đúc, chân khơng hình thành, ép đùn, polystyrene nở ép đùn đúc trình đặc biệt -Thường dùng làm sản phẩm ép mặt bàn ghế cho học sinh, ép chi tiết xe máy, công nghệ thực phẩm (cốc sữa chua, khay hộp đựng bánh kẹo)… 2.2.4.Nhựa POM (Polyoximethylene Resin) gọi acetal - Chịu lực tốt, chịu nhiệt tốt, độ đàn hồi tốt, có đàn hồi học cao, chịu ma sát tốt -POM có độ cứng cao, độ bền cao tính đàn hồi vượt trội, ma sát trượt tốt, khả định hình sản phẩm tốt, kể tác động ngoại lực, môi trường hóa chất, nhiên liệu, điều kiện khác nhiệt độ cao - Dùng làm bánh răng, van đóng mở cho loại khóa dầu khí Cơng nghệ gia công chất dẻo Page 11 ... dòn,khơng mềm dẻo PE PP để chế tạo PVC mềm dẻo dùng làm bao bì phải dùng thêm chất phụ gia - Loại PVC đươc dẻo hóa phụ gia bị biến tính cứng dòn sau khoảng thời gian Cơng nghệ gia công chất dẻo Page... tế gia cơng Chu kỳ gia nhiệt làm nguội lặp lại nhiều lần mà khơng có phân hủy đáng kể -Thường chưa silo vận chuyển khí nén -Các polymer mạch dài nóng chảy gia nhiệt Công nghệ gia công chất dẻo. .. xây dựng đồ gia dụng lĩnh vực khác Công nghệ gia công chất dẻo Page Giảng viên: TS Nguyễn Tuấn Anh - Nhựa PC mở rộng sang ngành hàng không, hàng không vũ trụ, nhiều lĩnh vực cơng nghệ cao máy