Tài liệu ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Cnvldc_polymer_2012

V t li u polymer trong ñ i s ng CÔNG NGH V T LI U ð I CƯƠNG V T LI U POLYMER 2 Các ng d ng polymer Ch t d o: 2 lo i • nhi t d o (thermoplastic) • nhi t r n (thermosetting) Các ng d ng polymer Cao su: m ch polymer th ng, có liên k t ngang và ñ ñàn h i cao S i: có th kéo thành s i ch dài. PA (nylon), PEs (dacron), PAN (s i acrylic) Ch t k t dính: dùng k t dính các b m t c a 2 v t li u r n 3 Các ng d ng polymer X p (foams): ch a các l r ng nh 4 Polymer poly = nhi u meros = ph n Polymer là h p ch t cao phân t mà c u trúc c a nó là t p h p nhi u ñơn v c u trúc có tính l p l i. Các ñơn v này liên k t nhau b i liên k t c ng hóa tr . Màng (films): có b dày 0,025 - 0,125 mm dùng s n ph m bao bì 5 6 Thu t ng Monomer Dimer Trimer Tetramer Oligomer Polymer Pre-polymer : : : : : : : c c c c c c c u u u u u u u C u trúc m t s polymer trú trúc 1 ñơn v trúc 2 ñơn v trúc 3 ñơn v trúc 4 ñơn v trúc m t s ñơn v trúc nhi u ñơn v trúc sơ kh i ñ t o polymer 7 Hình d ng phân t polymer 8 Phân lo i polymer – Ngu n g c Polymer thiên nhiên: g , cao su, cotton, len, da, tơ Polymer t ng h p: PE, PP, PVC, PS, PET 9 Phân lo i polymer – C u trúc trú 10 Phân lo i polymer – C u trúc trú Polymer m ch th ng (có nhánh ho c không) Polyethylene Nh a nhi t d o, cao su chưa lưu hóa Polymer m ng lư i hay m ng không gian M ng lư i 2D Nh a nhi t r n, cao su lưu hóa M ng không gian 3D 11 12 Phân lo i polymer – C u trúc trú Phân lo i polymer – C u trúc trú Nh a phenolic polyisoprene Cao su thiên nhiên lưu hóa 13 ð ng phân l p th 14 ð ng phân l p th Tính ch t tactic Tính ch t tactic Isotactic: nhóm R n m m t bên m ch phân t Bi u th s s p x p c a các nhóm th quanh m ch chính c a polymer. ð tactic liên quan ñ n ñ k t tinh. Syndiotactic: nhóm R n m thay ñ i tu n t hai bên m ch phân t . Atactic: nhóm R n m thay ñ i ng u nhiên 15 ð ng phân hình h c hì 16 Tính ch t c a polymer nhi t d o 17 18 Tính ch t c a polymer nhi t r n Tính ch t c a cao su 19 ði u ch polymer 20 Các phương pháp ch t o phá Phương pháp trùng h p Phương phá trù Phương pháp trùng ngưng Phương phá trù ngư Phương pháp bi n tính Phương phá tí Phương pháp tr n h p Phương phá Crude Oil or Natural Gas Crude Oil or Natural Gas Petroleum Products Petroleum Products Monomer Monomer Polymer Polymer Polymerization Monomer Polymer 21 22 ADDITION POLYMERIZATION (CHAIN POLYMERIZATION) Phương pháp trùng h p phá trù K t h p m t s l n phân t mà không tách ra các s n ph m ph cá Ph n ng trùng h p là ph n ng c a phân trù là t không no 23 24 Phương pháp trùng h p phá trù Phương pháp trùng h p phá trù Cơ ch ph n ng trùng h p trù Các giai ño n ph n ng trùng h p trù G c t do: ch t khơi mào có th là các mà có peroxid, azo, diazo .... Ion: ch t khơi mào có th là các xúc tác AlCl3, khơ mà có xú tá BF3, SnCl4, kim lo i ki m, ki m th , acid, ch t cơ kim, ch t ph c ... Khơi mào: ñòi h i năng lư ng cao, x y ra Khơ mà ch m Phát tri n m ch: năng lư ng ho t hóa nh , Phá ch: hó x y ra nhanh Ng t m ch: năng lư ng ho t hoá nh , t c ñ ch: nă lư hoá cao 25 Phương pháp trùng h p phá trù 26 Phương pháp trùng h p phá trù 27 Phương pháp trùng h p phá trù 28 Phương pháp trùng h p phá trù Ph n ng trùng h p g c t do c a ethylene Khơi mào 29 30 Phương pháp trùng h p phá trù Phương pháp trùng h p phá trù Ph n ng trùng h p g c t do c a ethylene Ph n ng trùng h p g c t do c a ethylene Ng t m ch Phát tri n m ch 31 Phương pháp trùng h p phá trù 32 Phương pháp trùng h p phá trù Các monomer ñi n hình Ph n ng trùng h p g c t do c a ethylene Ng t m ch 33 Phương pháp trùng h p phá trù 34 Phương pháp trùng h p phá trù Trùng h p anion Trù Trùng h p anion Trù Ch t khơi mào: mà Giai ño n khơi mào: mà Quá trình thành l p m t carbanion: Quá trì thà 35 36 Phương pháp trùng h p phá trù Phương pháp trùng h p phá trù Trùng h p anion Trù Trùng h p anion Trù Giai ño n phát tri n m ch: phá Không có cơ ch ng t m ch k t h p. LIVING POLYMER!!! có Tuy nhiên… Trong dung môi "protic", có th có s truy n m ch sang dung môi Không có cơ ch ng t m ch k t h p. LIVING POLYMER!!! có 37 Phương pháp trùng h p phá trù 38 Phương pháp trùng h p phá trù Trùng h p anion Trù Trùng h p cation Trù Các monomer ñi n hình: Các monomer v i các nhóm rút ñi n t có th n ñ nh carbanion 39 Phương pháp trùng h p phá trù 40 Phương pháp trùng h p phá trù Trùng h p cation Trù Trùng h p cation Trù V i ch t khơi mào Aluminum trichloride mà Quá trình trùng h p cation c a isobutylene Quá trì trù Giai ño n khơi mào orbital tr ng S hình thành ph c AlCl3/H2O 41 42 Phương pháp trùng h p phá trù Phương pháp trùng h p phá trù Trùng h p cation Trù Trùng h p cation Trù Quá trình trùng h p cation c a isobutylene Quá trì trù Ng t m ch trong trùng h p cation trù Giai ño n phát tri n m ch Truy n m ch sang monomer 43 Phương pháp trùng h p phá trù 44 Phương pháp trùng h p phá trù Trùng h p cation Trù Trùng h p cation Trù Ng t m ch trong trùng h p cation trù Ng t m ch trong trùng h p cation trù Truy n m ch sang ch t khơi mào mà Ng t m ch 45 Phương pháp trùng h p phá trù 46 Công ngh trùng h p trù Trùng h p ñ ng th : Trùng h p cation Trù Trùng h p kh i: PMMA, PS ... Trùng h p dung d ch: PVAc, Acrylat ... Các monomer ñi n hình: Các monomer v i các nhóm cho ñi n t có th n ñ nh carbocation Trùng h p d th : Trùng h p nhũ tương: SBR, PVC ... Trùng h p huy n phù: PS, PMMA, PVC, PAN ... 47 48 Công ngh trùng h p trù Công ngh trùng h p trù Trùng h p huy n phù Trù phù Monomer và ch t khơi mào không tan trong nư c C h t – 5 micron C n khu y ñ tránh k t t Trùng h p nhũ tương Trù nhũ 49 Phương pháp trùng ngưng phá trù 50 Phương pháp trùng ngưng phá trù Step growth polymerization K t h p m t s l n phân t kèm theo s tách ra c a các ch t th p phân t như nư c, NH3, rư u, HCl ... Ph n ng trùng h p là ph n ng gi a các nhóm ch c ... Ph n úng trùng ngưng là ph n ng cân b ng. Vài polymer… polymer… Polyesters (ngưng t acid dicarboxylic và dialcohol) 51 Phương pháp trùng ngưng phá trù 52 Phương pháp trùng ngưng phá trù Vài polymer… polymer… Vài polymer… polymer… Polyurethanes (c ng diisocyanates và dialcohols) Polycarbonates 53 54 Phương pháp trùng ngưng phá trù Phương pháp trùng ngưng phá trù Vài polymer… polymer… T ng h p Nylon 6,6 Nylon 6,6 Nylon 6,6 Nư c và ti p t c… 55 Phương pháp trùng ngưng phá trù 56 Phương pháp trùng ngưng phá trù T ng h p nh a PF Polyamides Polyesters Polycarbonates 57 Công ngh trùng ngưng trù Trùng Trùng Trùng Trùng ngưng ngưng ngưng ngưng 58 Ph n ng bi n ñ i hóa h c hó kh i nóng ch y trong dung d ch trên b m t phân pha l ng pha r n Ph n ng polymer tương t : CA, CAB, PVA Ph n ng t ng m t xích phân t S n ph m không ñ ng nh t Ph n ng ñ i phân t : P lưu hoá cao su ð i phân t tham gia như m t ñơn v tác ch t P. ng ch x y ra vài tâm ho t ñ ng c a phân t S n ph m có c u trúc m ng lư i 2D hay 3D 59 60 Tr n h p polymer Công ngh tr n h p Là phương pháp nhanh nh t ñ có m t polymer m i, ñáp ng nhanh yêu c u th trư ng. B ng cách ch n l a thích h p m tv t li u polymer m i có tính năng t t t các polymer thành ph n. Tr n h p tr ng thái nóng ch y D th c hi n Có kh năng x y ra các ph n ng c t m ch Quá trình ch m Tr n h p tr ng thái dung d ch Khó ch n dung môi thích h p cho c 2 polymer Tr n h p PS và PPO cho s n ph m d ch y, d gia công, có cơ tính cao, ch ng cháy, khó phân hu 61 Công ngh tr n h p Tr n h p 62 M t s polymer tr n h p d ng latex Polybend PPO/PS Nylon/ABS PPO/Nylon PC/PBT PET/PBT PC/PET Nylon/PE S d ng nhi u ph gia KT xuyên m ng CN ph c t p Tên thương m i thương Noryl Triax 1000 Noryl GTX Xenoy Valox Makrolend Selar RB Nhà s n xu t Nhà GE Plastics Monsanto GE Plastics GE Plastics GE Plastics Mobay Du Pont 63 Kh i lư ng phân t trung bình bì 64 ð phân tán kh i lư ng phân t tá Kh i lư ng phân t trung bình s Mn = Σ NiMi i Σ Ni i Kh i lư ng phân t trung bình kh i M W = ΣWi .Mi = Wi = ð phân tán (Ch s phân tán) 65 PDI = ΣNiM i2 ΣNi.Mi Mi.Ni ΣMi.Ni Mw Mn 66 Thu t ng (tt) Copolymer Homopolymer: polymer t o b i m t lo i ñơn v c u trúc trú Copolymer: polymer t o b i 2 lo i ñơn v c u trúc trú Copolymer kh i Copolymer ghép ghé Copolymer c u trúc tu n hoàn trú hoà Copolymer c u trúc ng u nhiên trú Heteropolymer: polymer t o b i nhi u lo i ñơn v c u trúc trú 67 Polymer tinh th , vô ñ nh hình vô hì 68 Polymer tinh th , vô ñ nh hình vô hì Polymer vô ñ nh hình Polymer bán tinh th 69 Tr ng thái v t lý ñ c trưng thá 70 Tr ng thái pha c a Pol VðH thá Tr ng thái pha cơ b n c a Pol vô ñ nh thá hình Tr ng thái Th y tinh Tr ng thái th y tinh thá Tr ng thái cao su (m m cao) thá Tr ng thái ch y nh t thá Tr ng thái Cao su Tg Dao ñ ng Nguyên t Tr ng thái pha cơ b n c a Pol k t tinh thá Tr ng thái k t tinh thá Tr ng thái nóng ch y thá nó Tr ng thái Ch y nh t Tf Dao ñ ng ðo n m ch Chuy n ñ ng Phân t Tg : Nhi t ñ chuy n th y tinh Tf : Nhi t ñ ch y nh t 71 72 Tr ng thái pha c a Pol tinh th thá Tr ng thái K t tinh ðư ng cong bi n d ng ng su t Tr ng thái Nóng ch y Ceramic Kim lo i Dao ñ ng Nguyên t trong m ng tinh th Tm Chuy n ñ ng Phân t Polymer Tm: Nhi t ñ nóng ch y 73 Tính ch t v t lý ñ c trưng 74 nh hư ng c a nhi t ñ 75 Y u t nh hư ng d ng ñư ng cong bi n d ng ng su t Bi n d ng 76 Tính ch t ñàn nh t c a polymer ñà Chi u tăng v n t c bi n d ng Chi u gi m nhi t ñ Chi u tăng ñ k t tinh Bi n d ng 77 78 Hi n tư ng ñàn tr ñà Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñúc ép phá ñú ng su t Phù h p cho gia công nh a nhi t r n, cao su S n ph m ñư c ñ nh hình theo 3 chi u T o hình v t li u tr ng thái ch y nh t Thi t b gia công g m máy ép và khuôn Bi n d ng 79 Các phương pháp gia công phá 80 Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñúc ép phá ñú Phương pháp ñúc ép phá ñú 81 Các phương pháp gia công phá Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñúc ép phá ñú Heat and Cooling Phương pháp ñùn phá ñù Thư ng s d ng cho nh a nhi t d o, cao su Ch t o s n ph m d ng thanh hình. ðư c ñ nh hình theo 2 chi u Thi t b gia công g m: Platen Mold Plunger Guide Pins Compound to be molded Máy ñùn ð u t o hình H th ng x lý phôi ñùn Mold Cavity Platen Hydraulic Pressure 82 Hydraulic Plunger 83 84 Các phương pháp gia công phá Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñùn phá ñù Phương pháp ñùn phá ñù 85 Các phương pháp gia công phá 86 Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñùn phá ñù Phương pháp ñùn phá ñù 87 Các phương pháp gia công phá 88 Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñùn phá ñù Phương pháp ñùn phá ñù 89 90 Các phương pháp gia công phá Các phương pháp gia công phá Phương pháp ñùn phá ñù Phương pháp ép phun phá Thích h p cho gia công nh a nhi t d o S n ph m ñư c ñ nh hình chính xác theo 3 chi u Năng su t cao Thi t b gia công g m máy ép phun và khuôn ñúc 91 Các phương pháp gia công phá 92 Các phương pháp gia công phá Phương pháp ép phun phá Phương pháp ép phun phá 93 Các phương pháp gia công phá 94 Các phương pháp gia công phá Phương pháp ép phun phá Phương pháp ép phun phá 95 96 Các phương pháp gia công phá Các phương pháp gia công phá Phương pháp ép phun phá Phương pháp ép phun phá 97 Các phương pháp gia công phá 98 Các phương pháp gia công phá Phương pháp ép phun phá Phương pháp ép phun th i phá 99 100