Tiểu luận vật liệu composite polyurethane & công nghệ rrim

  • Số trang: 42 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 22 |
  • Lượt tải: 0
tranphuong

Đã đăng 58976 tài liệu

Mô tả:

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Môn Học: Vật Liệu Composite GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy TP.HCM Tháng 05/2015 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH DANH SÁCH THÀNH VIÊN Stt Họ & Tên MSSV Nhiệm Vụ 1 Nguyễn Thành Châu 3004110047 Phần 2.3 2 Lê Thị Bích Nguyên (nt) 3004110213 3 Nguyễn Quyết 3004110262 Phần 2.3 4 Bùi Công Tiến 3004110355 Phần 2.5 5 Lê Thị Thanh Tú 3004110360 Phần 2.2 6 Phạm Huỳnh Ngọc Trâm 3004110365 Phần 2.4 Phần 2.1;2.2;2.5 Tổng hợp bài thuyết trình Họ và tên Mã số sinh viên Nhiệm vụ Lê Thị Bích Nguyên (nt) 3004110213 Giới thiệu RRIM, ưu nhược điểm. ( Tổng hợp bài thuyết trình) Nguyễn Thành Châu 3004110047 Sự cố, khắc phục Bùi Công Tiến 3004110355 Nguyên liệu công nghệ RRIM. Lê Thị Thanh Tú 3004110360 Quy trình công nghệ RRIM Phạm Huỳnh Ngọc Trâm 3004110365 Đặc điểm công nghệ RRIM, ứng dụng. Nguyễn Quyết 3004110262 Dụng cụ và thiết bị. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 1 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH MỤC LỤC DANH SÁCH THÀNH VIÊN ........................................................................................... 1 MỤC LỤC ...................................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................. 4 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG ................................................................................................. 5 2.1 Khái niệm ............................................................................................................... 5 2.1.1 Cấu tạo cơ bản của polyurethane .................................................................... 6 2.2 Đặc điểm và tính chất ............................................................................................ 6 2.3 Phân loại ................................................................................................................. 8 2.3.1 Dạng sợi .......................................................................................................... 8 2.3.2 Dạng màng ...................................................................................................... 8 2.3.3 Dạng đổ khuôn ................................................................................................ 9 2.3.4 Dạng nhiệt dẻo ................................................................................................ 9 2.3.5 Dạng bọt .......................................................................................................... 9 2.3.6 Dạng cán được............................................................................................... 10 2.4 Tổng hợp polyurethane ........................................................................................ 10 2.4.1 Nguyên liệu ................................................................................................... 10 2.4.2 Lý thuyết tạo PU ........................................................................................... 12 2.4.3 Mô tả sơ lược................................................................................................. 12 2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm............................................................. 14 2.5 Ứng dụng của polyurethane ................................................................................. 16 CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN ............................................................................................... 25 CHƯƠNG 4. TỔNG QUAN ........................................................................................... 26 4.1 Giới thiệu vật liệu composite ............................................................................... 26 4.2 Một số phương pháp gia công và chế tạo vật liệu composite .............................. 29 CHƯƠNG 5. NỘI DUNG CÔNG NGHỆ RRIM ......................................................... 31 5.1 Khái quát chung ................................................................................................... 31 5.2 Đặc điểm .............................................................................................................. 31 5.3 Nguyên liệu .......................................................................................................... 31 GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 2 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH 5.4 Dụng cụ và thiết bị ............................................................................................... 32 5.5 Quy trình công nghệ............................................................................................. 33 5.6 Sự cố và khắc phục .............................................................................................. 35 5.7 Ưu điểm................................................................................................................ 39 5.8 Nhược điểm .......................................................................................................... 39 5.9 Ứng dụng............................................................................................................. 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 41 GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 3 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Những vật liệu composite đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về compozit chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập. Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng licnin. Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo- một cấu trúc composite lý tưởng. Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng. Và ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông... Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite". Một trong những vật liệu composite được sử dụng trong các loại nhựa nền là polyurethane. Polyurethane phát hiện: những năm 1930, người Đức Otto Bayer đầu tiên tổng hợp các TPU. Trong năm 1950, TPU là đại lý hoàn dệt may xuất hiện ở châu Âu, nhưng hầu hết các sản phẩm dung môi cho sơn khô hoàn thiện. Trong những năm 1960, như nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường và giới thiệu những quy định về môi trường của chính phủ, sơn TPU nước nổi lên. Sau 70 năm, sự phát triển nhanh chóng của lớp phủ PU nước, vải tráng PU đã được áp dụng rộng rãi. Từ những năm 1980, nghiên cứu TPU và ứng dụng công nghệ đột phá xảy ra. So với dệt may nước ngoài và trong nước kết thúc đại lý trên nghiên cứu PU sau. Polyurethane là chất duy nhất có đồng thời đặc tính đàn hồi của một hợp chất cao su và tính dẻo dai, tính bền của kim loại, bởi vì nó có một dải biên độ về độ cứng rất rộng. Chỉ riêng đặc điểm này thôi cũng đủ để sản phẩm cao su PU rất được ưa chuộng ngày nay. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 4 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH CHƯƠNG 2. NỘI DUNG 2.1 Khái niệm Polyurethane (gọi tắt là PU) là chuỗi chính có lặp đi lặp lại nhóm carbamate (NHCOO) các hợp chất phân tử chung. Hầu hết PU là polymer nhiệt dẻo, bên cạnh đó PU cũng có thể là nhiệt rắn hoặc cao su. PU được hình thành bởi các phản ứng trùng ngưng tụ của bischloroformates với diamine . Polyurethane là sản phẩm bởi bởi phản ứng của một isocyanate có chứa hai hoặc nhiều isocyanate nhóm mỗi phân tử (R- (N = C = O) n ≥ 2) với một polyol chứa hai hoặc nhiều hydroxy mỗi phân tử (R '- (OH) n ≥ 2), trong sự hiện diện của một chất xúc tác hoặc bằng cách kích hoạt với ánh sáng cực tím. Nói ngắn gọn polyurethane là những polymer chứa nhóm liên kết (-NH-CO-O-). Phản ứng của bischloroformate với diamine Phản ứng giữa diisocyanate với poly hydroxy GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 5 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH 2.1.1 Cấu tạo cơ bản của polyurethane Gồm 3 phần chính  Phần kém linh đông Cấu tạo là các hợp chất polyure mạch vòng, trong đó chủ yếu là di isocyanate thơm. Liên kết chặt chẽ tọa thành từng vùng, cụm trong xơ ( tiểu đảo). Kích thước tiểu đảo rất nhỏ (30-100 nm).  Phần linh động Cấu tạo bởi các polyethe hay polyeste đồng trùng hợp. Chiếm 60-90% khối lượng. Tồn tại vô định hình trong xơ. Khi không tải các mạch dạng cuộn xoắn, đoạn ở trạng thái vô định hình. Khi chịu tải, chuyển sang mạch thẳng, các đoạn mạch chuyển thành cấu trúc tinh thể ( tăng độ bền xơ).  Phần mở rộng Có thể là khung cứng hay phần linh động, tùy theo yêu cầu sản xuất. 2.2 Đặc điểm và tính chất Tính cách nhiệt: PU foam cứng ( mút PU cứng) có độ dẫn nhiệt thấp so với hầu hết các vật liệu cách nhiệt khác hiện có, nhờ đó được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt hoặc cách nhiệt trong môi trường làm lạnh.. Cách nhiệt hiệu quả cho hầu hết các công trình xây dựng, cả trong lĩnh vực xây dựng dân dụng ( nhà ở, nhà container..) cững như trong các công trình ứng dụng đặc biệt. Độ bền: Mút PU cứng có độ bền nén và độ bền biến dạng cao, kết hợp với vật liệu phủ trên bề mặt ( mặt nhựa, thép..) sẽ có độ bền lớn hơn gấp nhiều lần, phù hợp cho từng ứng dụng. Khả năng gia công: Mút PU cứng có thể sản xuất liên tục hoặc không liên tục trong nhà máy, cũng có thể khuấy trộn thủ công hoặc phun bàng máy phun tay hoặc bơm trực tiếp vào ứng dụng mong muốn. Thực tế có vật liệu cách nhiệt nào có các đặc tính linh hoạt đến vậy! Độ kết dính: Trong khoảng thời gian giữa quá trình trộn và lưu hóa sau cùng mút cứng PU có độ kết dính vô cùng lớn, nhờ đó cho phép gắn kết hiệu quả với nhiều loại bề mặt của công trình xây dựng ( mặt xi măng, gỗ, composite, nhựa, kim loại..) GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 6 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH Độ kết dính thường mạnh hơn cả độ bền kéo và độ bền biến dạng mút. Tính tương hợp: Rigid PU foam ( mút PU foam) kết hợp được hầu hết các vật liệu làm bề mặt thông thường như giấy, lá kim loại, sợi thủy tinh, thép, nhôm, tấm vữa, gỗ ép, và cả nhựa đường. Điều này giúp cho dễ dàng sản xuất các loại panel có các kiểu bề mặt khác nhau ( ví dụ: tấm lợp cách nhiệt- tôn xốp ( một mặt nhôm, một mặt tấm nhựa PVC). Điều đó cho phép mút PU sử dụng được trong khâu hoàn thiện các công trình xây dựng giống như là vữa và sơn để làm hàng rào ngăn ẩm, ngăn ồn và cách nhiệt trong môi trường ẩm ướt, có tiếng ồn và môi trường chịu nhiệt. Độ bền trong điều kiện sử dụng: Mút PU cứng có thể sử dụng trong các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt từ -200 độ C đến 100 độ C. Bền nhiệt: khả năng ứng dụng của PU rất rộng Dưới -80oC: polyurethane rắn, cứng và ở trạng thái thủy tinh Từ -80 tới +20 oC: các pha cứng của urethane bắt đầu xoay và chuyển động Từ 20 tới 130 oC: đây là khoảng nhiệt độ sử dụng của vật liệu polyurethane Từ 130 tới 180 oC: polyurethane trở nên mềm Trên 180 oC: polyurethane bắt đầu phân hủy Sự lão hóa : Có sự tăng giá trị dẫn nhiệt theo thời gian của mút PU không được phủ bề mặt ( tức khả năng cách nhiệt giảm đi theo thời gian – độ truyền nhiệt tăng lên) . Sự tăng giá trị độ dẫn nhiệt này giảm đi nếu như mút cứng được phủ lên bề mặt bằng vật liệu phù hợp như thép, nhôm hay các bề mặt nhựa và các laoij bề mặt khá. Sự phủ bề mặt giúp hạn chế sự khuếch tán không khí vào trong các tế bào mút gây ra sự tăng nhiệt độ truyền nhiệt. Khả năng hấp thụ nước: Mút PU cứng có độ thấm khí thấp , ngoài ra các công trình xây dựng còn được kết hợp thêm với các vật liệu giúp ngặn sự xâm nhập của hơi ẩm như là màng film polyethylene hay màng film nhôm, vừa có tác dụng bảo vệ bề mặt vừa có chức năng trang trí. Tính chống cháy: Giống như tất cả các vật liệu xây dựng gốc hữu cơ khác – gỗ, giấy , nhựa, sơn-mút PU cúng cũn dễ cháy, tuy nhiên khả năng và tốc độ cháy có thể điều chỉnh phù hợp cho tùng ứng dụng trong xây dựng. Khả năng cháy của panel có thể giảm đáng kể bằng các vật liệu phảu bề mặt, ví dụ bề mặt bằng tôn thép… Hiệu quả chống cháy tốt nhất có thể thực hiện bằng cách sử dụng mút cứng hay mút polyisocyanurate (PIR) có gia cường bằng sợi thủy tinh hay những kết cấu mạng lưới có tính chất nóng chảy ở nhiệt độ cao. Mút PU cúng thường dùng có độ giày thấp GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 7 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH hơn các vật liệu cách nhiệt khác, do đó nhiệt độ hay năng lượng cần cho sự cháy cũng thấp hơn so với vật liệu khác dày hơn. Tính nhẹ: Tại tỉ trọng 30kg/ m3, thể tích của polyurethan trong mút cứng là khoảng 3%. 97% cong lại là khối mút là khí bị giữ trong tế bào mút giúp cho no có tính truyền nhiệt thấp. Tính nhẹ của mút là một khía cạnh quan trọng trong vấn đề vận chuyển, thao tác và lắp đặt dễ dàng. Tính chịu hóa chất: Mút PU cứng chịu hóa chất rất xuất sắc đối với nhiều loại hóa chất, dung môi và dầu. 2.3 Phân loại Polyurethane có thể được sản xuất với sự khác biệt rất lớn về thành phần hóa học. Sử dụng các kỹ thuật phối trộn khác nhau, có thể sản xuất ra polyurethane với những tính chất khác nhau. Các nhóm chính bao gồm:       Dạng sợi Dạng màng Dạng đổ khuôn Dạng nhiệt dẻo Dạng bọt Dạng cán được 2.3.1 Dạng sợi Mục đích ban đầu của việc phát triển polyurethane là tìm kiếm một vật liệu thay thế cho nylon. Nhưng phát triển ban đầu của Otto Bayer dẫn đến những phát minh đầu tiên và sự phát triển của dạng sợi và dạng bọt. Các loại sợi thông dụng nhất được làm từ polyurethane là perlon và spandex. 2.3.2 Dạng màng Màng có thể làm từ polyurethane theo 3 cách chính sau: polyurethane phun xịt hai thành phần được sử dụng để sản xuất sơn và lớp phủ chống hóa chất. Polyurethane có thể tan trong vài dung môi dễ dàng trong phun xịt. Polyurethane ngày càng trở nên rất quan trọng trong lĩnh vực này của thị trường vì vận tốc kết mạng của chúng rất nhanh. Những loại này được dùng làm vật liệu chống thấm nước và sơn polyurethane một lớp phủ. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 8 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH 2.3.3 Dạng đổ khuôn Năm 1952, dạng polyurethane đổ khuôn lần đầu tiên được thương mại. Năm 1956, loại polyether đầu tiên được giới thiệu bởi DuPont, sau đó là loại polyether rẻ tiền từ BASF and Dow trong những năm tiếp theo. Và sau đó nó được phát triển và tối ưu hóa các tính chất khác nhau. Có vô số ứng dụng đối với loại polyurethane đổ khuôn, từ các bánh xe cao xu của giày trượt, bánh xe cao xu chịu mài mòn. 2.3.4 Dạng nhiệt dẻo Polyurethane nhiệt dẻo được thiết kế có thể gia công bằng các máy gia công nhựa chuẩn, như các máy ép đùn và các máy khuôn tiệm. polyurethane nhiệt dẻo được dùng những ứng dụng y sinh. Chúng có thể sử dụng ở dạng vi xốp nên rõ ràng khối lượng riêng của chúng sẽ giảm xuống. một vài ứng dụng bao gồm ống tay cầm, các chi tiết xe hơi, và gót giày. 2.3.5 Dạng bọt Polyurethane dạng bọt được sử dụng trong máy bay chiến tranh thế giới thứ 2. Dạng bọt trở nên phổ biến khi các polyol loại polyether giá thấp có mặt trên thị trường. nhiều công sức đã được thực hiện để phát mình polyuretane dạng bọt này. Các thành phần nguyên liệu chính tạo thành polyurethane dạng bọt cũng tương tự như polyurethane đổ khuôn như polyol, diisocyanate, chất kéo dài mạch. Tuy nhiên, trong polyurethane tạo bọt có một thành phần quan trọng khác là chất tạo bọt. Hai loại chất tạo bọt được sử dụng là chất tạo bọt hóa học và chất tạo bọt vật lý. Chất tạo bọt hóa học là những hóa chất phản ứng với các nhóm diisocyanate để tạo khí CO2. Sự hình thành bọt polyurethane rất phức tạp, bao gồm hai phản ứng xảy ra đồng thời: phản ứng tạo thành khí CO2 và phản ứng hình thành các liên kết ure. Các chất tạo bọt hóa học thông dụng là nước, các hợp chất hữu cơ có khả năng tạo enol và axit boric. Bọt polyurethane có thể được tạo thành theo các dạng riêng biệt như sau:  Loại cứng: loại bọt cứng được dùng cho cả cách nhiệt và cách âm. Chúng có thể gia công bằng tay hoặc bằng máy, chúng có thể được phun xịt. chúng được sử dụng làm phao nổi , ván lướt sóng.  Loại mềm dẻo: Polyurethane dạng mềm dẻo có nhiều ứng dụng trong nhà như nệm, gối và tấm lót thảm. Dạng bọt này được gia công bình thường và cần một diện tích lớn cho sản phẩm đã hoàn thành vì khối lượng riêng của nó rất thấp. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 9 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH  Loại phủ bên ngoài: Những loại polyurethane phủ bên ngoài được thiết kế có lớp phủ bên ngoài không phải là bọt, mà có phần bên trong là bọt. Điều này tạo nên một cảm giác chắc chắn rằng không có chất bẩn được giữ lại trong các lỗ xốp. Những ví dụ điển hình của loại này là bánh lái và bảng đồng hồ xe ô tô. 2.3.6 Dạng cán được Urethane cán được, có thể gia công trên máy gia công sao su chuẩn. Chúng có thể được kết mạng bằng peroxide hoặc lưu huỳnh. Các dạng được kết mạng bằng lưu huỳnh phải thêm vào một vài hóa chất để làm cho quá trình kết mạng bằng lưu huỳnh diễn ra. Những polyurethane này cũng có những tính chất như loại polyurethane đổ khuôn nhưng cần được gia công trên máy gia công cao su chuẩn. Ngoài ra còn có thể phân loại theo 3 cách khác thành 3 nhóm chính.  Polyurethane nhiệt dẻo  Polyurethane đổ khuôn  Polyurethane kết mạng 2.4 Tổng hợp polyurethane 2.4.1 Nguyên liệu Các thành phần chính để thực hiện một polyurethane là isocyanat và polyol . Các nguyên liệu khác được thêm vào để giúp xử lý các polymer hoặc để thay đổi các thuộc tính của polymer.  Isocyanate Isocyanate sử dụng để làm cho polyurethane phải có hai hoặc nhiều nhóm isocyanate trên mỗi phân tử. Các isocyanat phổ biến nhất được sử dụng là thơm di isocyantes, toluene diisocyanate (TDI) và methylene diphenyl diisocyanate (MDI). Đặc điểm nguyên liệu isocyanate là: Các chất có chứa isocyanate có khả năng phản ứng cao với nước, rượu, amin, acid carboxilic, phenol và các hợp chất khác có chứa H linh động. Isocyanate có tác dụng với nước tạo ra ure thay thế và do trong ure có nguyên tử H linh động nên nó có khả năng tác dụng với isocyanate. Tuy nhiên phản ứng này xảy ra rất chậm so với amin tự do, tuy vậy nó cũng là yếu tố để nối các phân tử lại với nhau. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 10 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH RNCO+H2O = RNH2+CO2 RNH2 +RNCO = R-NH-CO-NH-R Một số isocyanate thường dùng:      TDI: toluenediisocyanate MDI: diphenylmethane diisocyanate NDI: naphthalene diisocyanate HDI : aliphatic isocyanate is hexamethylene diisocyanate IPDI: isophorone diisocyanate  HMDI : hydrogenated MDI Polyol Polyol: Là các oligomer hay các polymer chứa ít nhất hai nhóm hydroxyl (-OH). Các loại polyol được dùng phổ biến: PPO: polypropylene oxide, hay còn gọi là PPG (polypropylene glycols, polyethylene glycols) PTHF: polytetrahydrofurane Polyol có thể polyols polyether, được thực hiện bởi phản ứng của epoxit với một hợp chất hoạt tính hydro chứa starter, hoặc polyols polyester, được thực hiện bởi các polycondensation đa chức năng axit cacboxylic và các hợp chất hydroxyl. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 11 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH  Xúc tác Để điều khiển tốt tốc độ phản ứng, kích cỡ tế bào của mút cần thêm các phụ gia khác. Các phụ gia thông thường đáng kể nhất gồm có: - Chất trợ nở vật lý ( blowing agent) - Xúc tác amine (Chất xúc tác amin truyền thống là các amin bậc ba như triethylenediamine(Teda,1,4-diazabicyclooctan hoặc DABCO ),dimethylcyclohexylamine (DMCHA), và dimethylethanolamine (DMEA)) - Xúc tác kim loại ( - Silicone hoạt động bề mặt Các phụ gia khác: - Chất tạo màu (dyestuff) - Chất làm mềm dẻo (plasticizer) - Chất chống cháy (Fire retardant) - Chất tạo liên kết ngang (cross-linking agent) 2.4.2 Lý thuyết tạo PU Isocyanate tác dụng với rượu tạo ra urethan Phản ứng tỏa nhiệt rất mạnh. R thường là alkyl, để tăng độ cứng R là C6H5 Phản ứng giữa isocyanate và glycol chỉ xảy ra khi đun nóng nhưng nếu thêm amin bậc 3 vào thì phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng, nhưng trọng lượng phân tử thấp hơn khi không co xúc tác. Tiến hành phản ứng isocyanate với các hợp chất chứa nhóm –OH có khó khăn là isocyanante dễ tác dụng với nước. Vì thế PU phải được điều chế từ nguyên liệu không chứa nước. Khi có vết nước và thừa isocyanate thì tạo ra nhiều phản ứng phụ, nhứng phản ứng này tạo nên cầu nối giữa các phân tử. Khi ngưng tụ di isocyanate với các hợp chất chứa trên 2 nhóm – OH tạo ra PU có cấu trúc không gian. Khi đun nóng hợp chất –OH, di isocyanate và nước tạo cấu trúc không gian. CO2 sinh ra tạo bọt làm thể tích tăng lên. Đống rắn thu được sản phẩm xốp. 2.4.3 Mô tả sơ lược Polypol +Diisocyanate+ phần mở rộng và các chất phụ gia => polyurethane GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 12 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH Giai đoạn 1: diisocyanate phản ứng với polyol trong pha lỏng hình thành cao phân tử có khối lượng từ 15000-20000 dvc gọi là prepolymer. Sự hình thành prepolymer làm tăng độ nhớt của dung dịch phản ứng hay các phân tử khác có nhiệt độ nóng chẩy thấp. Sau đó ở giai đoạn 2: Nó được cho phản ứng với phần mở rộng là các diol hay diamin để hình thành polyurethane. 2.4.3.1 Nguyên Lý hoạt động của máy phun PU áp suất thấp (Mô hình máy B System áp thấp Cannon) Chú thích: 1. Bồn chứa Polyol 2. Bồn chứa Isocyanate 3. Van nạp nguyên liệu 4. Mô tơ bơm Polyol 5. Mô tơ bơm Iso 6. Bơm Polyol (Gắn chìm trong buồng trộn) 7. Bơm Iso (Gắn chìm trong buồng trộn, khác biệt với các hãng máy khác) 8. Khuấy (Dùng để trộn đều hóa chất trong bồn chứa) 9. Báo mức hóa chất bằng từ (Thông báo hóa chất trong bồn và điều khiển nạp h/c tự động) 10. Van xả tay (Để tháo hóa chất ra hay các hoạt động cần thiết khác) 11. Bộ trao đổi nhiệt (Để điều chỉnh nhiệt độ hóa chất cho phản ứng tối ưu) 12. Bộ gia nhiệt (Để gia nhiệt cho bộ trao đổi nhiệt) 13. Đầu trộn (Nơi Polyol và Iso được trộn với nhau theo tỷ lệ đặt trước) GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 13 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH 14. Van chỉnh áp hồi về (Điều chỉnh áp suất phun khi cần) 15. Hộp điều khiển từ xa (Chọn chế độ phun hay tắt khẩn cấp...) 16. Bồn chứa dung dịch rửa (M/C) (Dung môi rửa đầu trộn) 17. Van điều chỉnh nước lạnh tự động (Điều chỉnh nước lạnh vào bộ điều nhiệt để làm mát hóa chất) 18. Điện trở nhiệt FT100 Mô tả hoạt động: Ở chế độ bình thường (chưa phun) hóa chất được bơm hoàn lưu từ thùng chứa lên đầu trộn và trở về bồ chứa theo đường mũi tên. Khi hóa chất đi qua bộ trao đổi nhiệt, tại đó hóa chất sẽ được làm lạnh hay làm nóng lên tùy theo điều kiện khí hậu và nhiệt độ mà hóa chất phản ứng tốt nhất theo tư vấn của nhà cung cấp hóa chất. (Thường ở Việt Nam do nhiệt độ môi trường cao nên chủ yếu hóa chất phải làm lạnh về nhiệt độ 15 22 độ). Khi phun PU, kim phun sẽ mở, hóa chất đi vào buồng trộn và phối trộn với nhau tại đó rồi phun ra ngoài. Sau khi phun xong đầu trộn có chế độ rửa tự động (đặt tự động rửa) hoặc rửa bằng tay (nhấn nút để rửa). Tất cả việc đặt thông số (tỷ lệ hóa chất, lưu lượng phun, khối lượng hóa chất vào khuôn) được đặt khá đơn giản trên màn hình cảm ứng. Sở dĩ máy được gọi là máy áp suất thấp vì nguyên lý hoạt động của nó theo cơ chế áp suất thấp. Hóa chất được bơm lên đầu trộn dưới áp suất thấp, tại đầu trộn Pol và Iso được khuấy trộn với nhau nhờ cánh khuấy. (Khác với máy áp suất cao hóa chất được bơm lên đầu trộn dưới áp lực cao, tại đầu trộn chúng trộn với nhau nhờ va chạm tại áp suất cao và phun ra ngoài (không có cánh khuấy)). 2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm  Các yếu tố vật lý  Kiểu máy đổ mút  Định chuẩn (khả năng định chuẩn của máy)  Số lượng dòng hóa chất và nhiệt độ  Thiết kế đầu trộn  Thiết kế cánh khuấy và tốc độ khuấy (đối với máy áp thấp)  Khí bơm vào  Thiết kế nozzle pha chế  Độ nghiêng băng tải và tốc độ (đối với mút khối)  Tốc độ chạy ngang (đối với mút khối, roof)  Nhiệt độ khuôn (mút đổ khuôn)  Nhiệt độ xung quanh, áp suất và độ ẩm GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 14 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH  Ảnh hưởng của chất trợ nở lên mút Ảnh hưởng của kiểu chất trợ nở (chất thổi bọt) lên độ cứng của mút Khi tăng lượng nước trong công thức sẽ làm tăng lượng phản ứng tạo nhóm urea, do đó làm tăng độ cứng của mút. Đồng thời tỷ trọng của mút sẽ giảm và kiến trúc tế bảo mút nhỏ và yếu hơn do đó làm giảm khả năng chịu tải trọng. Nước ở những mức độ thấp, khi thay đổi lượng nhỏ trong công thức cũng làm ảnh hưởng lớn đến độ cứng. Tác nhân thổi vật lý (trợ nở vật lý) như là TCFM và MEC (hiện nay hay dùng 141b1,1-dichloro-1-fluoroethane) không phản ứng với isocyanate để tạo ra nhóm ure. Khi tăng lượng chất trợ nở vật lý thường dẫn đến kết quả là làm giảm độ cứng của mút.  Ảnh hưởng của công thức lên tính chất mút Ảnh hưởng sự thay đổi công thức lên tính chất vật lý của mút Phần này chúng ta sẽ thảo luận về ảnh hưởng của sự thay đổi thành phần hóa học lên tính chất vật lý của mút. Ảnh hưởng của mức độ thổi (thổi bọt khí) lên tỷ trọng Tỷ trọng của mút được xác định bằng lượng chất trợ nở có mặt trong công thức đổ mút. Sau nữa nó được xác định bằng tỷ lệ thổi (blow index) là số tỷ lượng của phần nước theo 100 phần polyol. Có tồn tại mối liên hệ mang tính kinh nghiệm giữa hiệu xuất thổi của nước và của trichlorofluoromethane (TCFM) và với dichloromethane (hay methylene chloride, MEC); 1 phần của nước = 10 phần TCFM = 9 phần MEC Liên hệ này hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện xung quanh và thực hiện trên máy đổ mút ổn định nhiệt hóa chất tốt. Có sự khác biệt lớn so với ở các nước nhiệt đới và những nơi có độ cao lớn so với mặt nước biển. Tỷ lệ thổi (Blow index) = phần nước theo 100 phần polyol (pphp water) + pphp TCFM/10 + pphp MEC/9 Nói chung, tỷ lệ thổi càng cao, tỷ trọng của mút càng thấp. ở tỷ những tỷ lệ thổi rất cao, sự giảm tỷ trọng không nhiều.  Ảnh hưởng tỷ lệ isocyanate lên độ cứng của mút Với tỷ lệ isocyanate khác nhau trong công thức mút sẽ độ cứng khác nhau. Trong sản xuất mút khối mềm, tỷ lệ isocyanate trong khoảng 105 đến 115 trong vòng khoảng đó độ cứng của mút có thể điều chỉnh an toàn và nhanh chóng. Nói chung, mút trở nên cứng hơn khi tỷ lệ isocyanate tăng. Tuy nhiên, đến điểm tới hạn độ cứng không GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 15 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH tăng đáng kể nhưng những tính chất vật lý như là độ dãn, sức căng và sức đàn hồi trở nên rất tệ hại. 2.5 Ứng dụng của polyurethane Sản phẩm Polyurethane có nhiều công dụng. Hơn ba phần tư số tiêu thụ toàn cầu của các sản phẩm polyurethane là ở dạng bọt, với các loại linh hoạt và cứng nhắc là tương đương về kích thước thị trường. Trong cả hai trường hợp, các bọt thường đằng sau các vật liệu khác: mút là đằng sau các loại vải bọc đồ nội thất thương mại và trong nước; bọt cứng nhắc là bên trong các bức tường bằng kim loại và nhựa của hầu hết các tủ lạnh và tủ đông, hoặc phía sau giấy, kim loại và các vật liệu bề mặt khác trong trường hợp nhiệt cách nhiệt tấm trong ngành xây dựng. Sử dụng của nó trong hàng may mặc đang tăng: ví dụ, trong lót ly brassieres. Polyurethane cũng được sử dụng cho các đường gờ bao gồm khung cửa, cột, lan can, tiêu đề cửa sổ, trên các bức tường, huy chương và hình hoa hồng. Bảng dưới đây cho thấy cách polyurethan được sử dụng (số liệu của Mỹ từ năm 2004): Cách sử dụng (hàng triệu bảng Anh) Tỷ lệ phần trăm của tổng số 1459 26,8% Giao thông vận tải 1,298 23,9% Đồ nội thất và đồ giường 1.127 20,6% Máy móc gia dụng 278 5.1% Bao bì 251 4,6% Dệt may, sợi & May mặc 181 3,3% Máy móc & Foundry 178 3,3% Điện tử 75 1,4% Ứng dụng Công Dựng Trình Xây GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 16 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH Giày 39 0,7% Các ứng dụng khác 558 10,2% Tổng số 5444 100,0% 2.5.1.1 Gia dụng  Đặc điểm chính: - Cách nhiệt, bảo vệ, kết cấu,giá trị kinh tế.  Ứng dụng: - Tủ lạnh, tủ đông, máy bán hàng tự động, máy nước nóng, bình ủ điện. 2.5.1.2 Tự động  Đặc điểm chính: Tiện nghi, an toàn, nhẹ, bền, linh hoạt, hấp thụ năng lượng, thiết kế tự do.  Ứng dụng : Bảng điều khiển (IP) hỗ trợ, Tay lái xe hơi, các chi tiết trên xe hơi, linh kiên điện tử. 2.5.1.3 Xây dựng  Đặc điểm chính: Cách nhiệt, bảo vệ, bền, chống ăn mòn  Ứng dụng : phun lợp polyurethane, tấm kim loại cách điện, cách nhiệt đường ống, thay thế gỗ trong các cửa sổ, cửa ra vào và đồ ghỗ, sản phẩm gỗ chế, cửa vào và cửa nhà để xe cách nhiệt, Tôn PU, Tôn Xốp, Tôn Mát, Tấm lợp cách nhiệt polyurethane GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 17 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH Hình 2. 1 Polyurethane được sử dụng như một chất cách điện trong xây dựng nhà ở. GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 18 Trường ĐH CNTP TP.HCM - Khoa CNHH Hình 2. 2 Polyurethane sử dụng như một vật liệu sàn. 2.5.1.4 Xe hơi, hàng không, tàu thuyền  Đặc điểm:độ bền cao, nhẹ, kháng mài mòn. Ít thấm nước với chất ô nhiễm dầu .Thường thì các thành phần điện tử được bảo vệ khỏi ảnh hưởng của môi trường và sốc cơ khí bằng cách bao quanh chúng trong polyurethane. Thông thường polyurethan được lựa chọn cho các kháng mài mòn tuyệt vời, đặc tính tốt điện, độ bám dính tuyệt vời, sức mạnh tác động, và nhiệt độ thấp linh hoạt. Những bất lợi của polyurethan là nhiệt độ dịch vụ trên hạn chế (thường là 250 ° F (121 ° C)). Trong sản xuất sản xuất điện tử sẽ mua một urethane hai phần (nhựa và chất xúc tác) mà có thể được trộn lẫn và đổ vào lắp ráp mạch (xem Resin pha chế ). Trong hầu hết các trường hợp, các thức bảng mạch lắp ráp sẽ không thể sửa chữa sau khi urethane đã chữa khỏi. Bởi vì tính chất vật lý và chi phí thấp, đóng gói polyurethane (potting) là một lựa chọn phổ biến trong các lĩnh vực sản xuất ô tô cho mạch ô tô và các cảm biến. Ứng dụng: Bọt polyurethane linh hoạt và bán linh hoạt được sử dụng rộng rãi cho các thành phần nội thất của xe ô tô , trong ghế, tựa đầu, tay vịn, lót mái, ván lướt sóng, sàn thuyền GVHD:Th.s Nguyễn Hưng Thủy 19
- Xem thêm -