BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------
----------
nguyÔn duy huÊn
Nghiªn cøu thiÕt kÕ khu«n Ðp nhùa
b»ng phÇn mÒm c«ng nghiÖp
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá
nông, lâm nghiệp
Mã số
: 60.52.14
Người hướng dẫn khoa học: TS. Phan chÝ ChÝnh
HÀ NỘI - 2010
Lêi cam ®oan
Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
NguyÔn Duy HuÊn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... i
Lêi c¶m ¬n
Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Phan ChÝ ChÝnh, người ñã trực tiếp
hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình làm ñề tài và hoàn thành Luận văn
cùng tập thể các thầy cô trong Bộ môn Cơ khÝ – Khoa Cơ ðiện - Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Cơ
ðiện ñã trực tiếp giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cảm ơn
Trường Cao ñẳng Kinh tÕ kü thuËt Th¸i B×nh và bạn bè ñồng nghiệp ñã tạo
mọi ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ tôi hoàn thành Luận văn này.
Tác giả luận văn
NguyÔn Duy HuÊn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... ii
Môc lôc
Lêi cam ®oan
i
Lêi c¶m ¬n
ii
Môc lôc
iii
Danh môc b¶ng
vi
Danh môc h×nh
vii
Më ®Çu
1
1
C¬ së khoa häc vµ tÝnh thùc tiÔn cña ®Ò tµi
2
2
Môc tiªu cña ®Ò tµi
2
3
Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu
3
4
Néi dung nghiªn cøu
3
Ch−¬ng 1. Tæng quan vÒ chÊt dÎo nhiÖt dÎo vµ øng dông
4
1.1
ChÊt dÎo nhiÖt dÎo
4
1.1.1
§Þnh nghÜa chÊt dÎo
4
1.1.2
ChÊt dÎo nhiÖt dÎo
4
1.2
Ph©n lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo
5
1.2.1
ChÊt dÎo kÕt tinh
6
1.2.2
ChÊt dÎo v« ®Þnh h×nh
6
1.3
TÝnh chÊt c¬ häc, lý häc, hãa häc cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo
6
1.3.1
TÝnh chÊt chung cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo
6
1.3.2
TÝnh chÊt lý häc, c¬ häc, hãa häc, c«ng nghÖ vµ øng dông cña
c¸c lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo th«ng dông
11
1.4
T×nh h×nh sö dông chÊt dÎo ë ViÖt Nam vµ Th¸i B×nh
23
1.4.1
T×nh h×nh sö dông chÊt dÎo t¹i ViÖt Nam
23
1.4.2
T×nh h×nh sö dông vµ sản xuất chÊt dÎo cña Th¸i B×nh
26
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... iii
Ch−¬ng 2. ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo
28
2.1
Nguyªn lý thiÕt bÞ Ðp phun
28
2.1.1
HÖ thèng d©y chuyÒn c«ng nghÖ
28
2.1.2
Nguyªn lý lµm viÖc cña thiÕt bÞ
28
2.2
KÕt cÊu thiÕt bÞ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo
29
2.2.1
Khèi Ðp phun nhùa
29
2.2.2
khèi ®ãng më khu«n vµ kÑp chÆt khu«n
31
2.2.3
KÕt cÊu khu«n Ðp phun nhùa
33
2.3
C«ng nghÖ Ðp phun trªn thiÕt bÞ Ðp phun chÊt dÎo
44
2.3.1
Quy tr×nh Ðp phun trªn thiÕt bÞ Ðp phun
44
2.3.2
¸p lùc Ðp
45
2.3.3
§iÒu khiÓn gia nhiÖt, gi÷ nhiÖt
45
Ch−¬ng 3. ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun b»ng c«ng nghÖ 3D
48
3.1
PhÇn mÒm SolidWorks - MOLDworks
48
3.1.1
Giới thiệu chung
48
3.1.2
PhÇn mªm Moldflow 3.1
49
3.2
ThiÕt kÕ khu«n mò b¶o hiÓm b»ng c«ng nghÖ 3D
51
3.2.1
thiÕt kÕ m« h×nh chi tiÕt nhùa vá cøng mò b¶o hiÓm theo Tiªu
chuÈn ViÖt Nam TCVN5756-2001
3.2.2
51
ThiÕt kÕ 3D phÇn miÕng ghÐp lßng khu«n vµ lâi khu«n cho s¶n
phÈm nhùa
54
3.3
ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun hoµn chØng b»ng Moldworks
56
3.3.1
Chän lo¹i khu«n
56
3.3.2
Ph−¬ng ¸n I
56
3.3.2
Ph−¬ng ¸n II
66
Ch−¬ng 4. M« pháng kh¶o s¸t dßng ch¶y nhùa vµ tèi −u kÕt cÊu lßng
khu«n b»ng Moldflows 3.1
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... iv
73
4.1
M« pháng thiÕt kÕ khu«n
73
4.1.1
Môc ®Ých m« pháng dßng ch¶y trong khu«n
73
4.1.2
So s¸nh thiÕt kÕ sö dông phÇn mÒm víi thiÕt kÕ th«ng th−êng
74
4.1.3
L−u ®å thuËt to¸n thiÕt kÕ vµ m« pháng b»ng Moldflow
75
4.2
M« pháng dßng ch¶y nhùa b»ng Moldflow
76
4.2.1
§iÒu kiÖn ban ®Çu
76
4.2.2
Ph©n tÝch kÕt qu¶ m« pháng
77
4.3
Kh¶o s¸t Ph−¬ng ¸n II
82
4.3.1
Ph−¬ng ¸n m« pháng
82
4.3.2
C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch trªn Moldflow
82
KÕt luËn chung
91
Tµi liÖu tham kh¶o
92
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... v
Danh môc b¶ng
STT
Tªn b¶ng
Trang
2.1
Lùc kÑp khu«ntheo yªu cÇu vËt liÖu
33
2.3
NhiÖt ®é nung khi gia c«ng cña mét sè vËt liÖu
45
2.4
NhiÖt ®é nãng ch¶y cña polyme vµ nhiÖt ®é khu«n t−¬ng øng
46
2.5
ChÕ ®é c«ng nghÖ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo
47
3.1
Th«ng sè m¸y R&B size 2
59
3.2
VËt liÖu vµ ®Æc tÝnh kü thuËt c¸c chi tiÕt khu«n ph−¬ng ¸n 1
65
3.3
VËt liÖu vµ ®Æc tÝnh kü thuËt c¸c chi tiÕt khu«n ph−¬ng ¸n II
70
4.1
KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè theo thêi gian ®iÒn khu«n
77
4.2
KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè theo thêi gian
83
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... vi
Danh môc h×nh
STT
Tªn h×nh
Trang
1.1
C«ng thøc viÕt cho Polyme (polyethylene PE )
4
1.2
Polyme d¹ng ®−êng
5
1.3
Polyme d¹ng nh¸nh
5
1.4
Polyme m¹ng 3D
5
1.5
CÊu tróc rèi
6
1.6
CÊu tróc ®Þnh h−íng
6
1.7
C¸c d¹ng giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu dÎo
7
1.8
¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme
7
1.9
¶nh h−ëng cña ®é kÕt tinh ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme
8
1.10
¶nh h−ëng cña khèi l−îng ph©n tö ®Õn ®é bÒn
8
1.11
Quan hÖ nhiÖt ®é vµ tr¹ng th¸i cña chÊt dÎo.
10
1.12
C¬ tÝnh cña PE phô thuéc nhiÖt ®é (a) vµ khèi l−îng ph©n tö (b)
12
1.13
BiÓu ®å kÐo cña PA 6.6 ë 230C t¹i c¸c ®é Èm kh¸c nhau.
21
2.1
HÖ thèng s¶n xuÊt s¶n phÈm b»ng chÊt dÎo víi c«ng nghÖ Ðp phun
28
2.2
S¬ ®å m¸y Ðp phun vµ côm khu«n
28
2.3
C¬ cÊu phun Ðp b»ng ®Èy trôc vÝt
30
2.4
C¬ cÊu phun pitton-xilanh ®Æt vu«ng gãc
30
2.5
Trôc vÝt xo¾n
31
2.6
®Çu bÐc
31
2.7
d¹ng kÑp khu«n c¬ cÊu khíp khuûu
32
2.8
d¹ng kÑp khu«n pitton - xilanh thñy lùc trùc tiÕp
32
2.9
TÊm cè ®Þnh vµ tÊm di ®éng khu«n 2 tÊm
33
2.10
CÊu t¹o mét bé khu«n Ðp nhùa th«ng dông
34
2.11
khu«n 2 tÊm
35
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... vii
2.12
khu«n kh«ng rtnh dÉn
35
2.13
HÖ thèng cÊp liÖu
36
2.14
KÝch th−íc cuèng phun trùc tiÕp
36
2.15
KÝch thuíc kªnh nhùa
37
2.16
C¸c lo¹i miÖng phun
37
2.17
C¸c chi tiÕt hÖ thèng ®Èy
38
2.18
VÞ trÝ kªnh dÉn
41
2.19
Chèt dÉn h−íng
42
2.20
Vßng ®Þnh vÞ
43
2.21
KhÝ bÞ t¾c trong lßng khu«n
43
2.22
S¬ ®å m¸y Ðp phun vµ côm khu«n
44
2.23
C¸c d¹ng ¸p lùc phun
45
2.24
Quan hÖ nhiÖt ®é khu«n vµ sè lÇn Ðp phun
47
3.1
Giao diÖn Solidworks
48
3.2
M« h×nh 3D cña chi tiÕt nhùa
53
3.3
B¶n vÏ kÝch th−íc chi tiÕt nhùa
53
3.4
MÆt ph©n khu«n
55
3.5
KÝch th−íc miÕng ghÐp lßng khu«n (a) vµ lâi khu«n (b)
55
3.7
B¹c cuèng phun
62
3.8
B¶n vÏ l¾p bé khu«n ph−¬ng ¸n I
64
3.9
B¹c cuèng phun vµ hÖ thèng cÊp liÖu ph−¬ng ¸n II
68
3.12
B¶n vÏ l¾p bé khu«n ph−¬ng ¸n II
69
4.1
C¸c kh¶ n¨ng ph©n tÝch m« pháng cña Moldflow
73
4.2
Quy tr×nh thiÕt kÕ-chÕ t¹o s¶n phÈm theo kiÓu th«ng th−êng
74
4.3
L−u ®å thiÕt kÕ theo ph−¬ng ph¸p m« pháng
75
4.4
L−u ®å thiÕt kÕ m« pháng mò b¶o hiÓm
75
4.6
M« pháng tÝnh thêi gian ®iÒn ®Çy chÊt dÎo 2,44 s
78
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... viii
4.7
Thêi gian ®«ng ®Æc 27,9 s
78
4.8
Ph©n bè ¸p suÊt t¹i c¸c vïng t¹i 2,40 s
78
4.9
Ph©n bè nhiÖt ®é ®Çu dßng ch¶y
78
4.10
Ph©n bè nhiÖt ®é sau 2,4 s
78
4.11
Ph©n bè ¸p suÊt phun theo thêi gian
79
4.12
Quan hÖ tû lÖ ®iÒn ®Çy lßng khu«n theo thêi gian
80
4.13
Vïng ®iÒn ®Çy cuèi cïng
80
4.14
BiÓu diÔn ph©n bè nhiÖt ®é trªn c¸c vïng cuèi ®iÒn ®Çy
81
4.15
Lùc kÑp khu«n vµ thêi gian
81
4.16
M« 3D vµ chia l−íi
82
4.17
H×nh x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ®iÒn ®Çy nhùa
83
4.18
Thêi gian ®«ng ®Æc nhùa vµ polyme hãa
84
4.19
Ph©n bè ¸p suÊt trªn s¶n phÈm mò
84
4.20
Ph©n bè nhiÖt ®é nhùa ®Çy dßng ch¶y trong khu«n
85
4.21
Ph©n bè nhiÖt ®é nhùa khi polyme hãa
85
4.22
BiÓu ®å quan hÖ ¸p suÊt theo thêi gian
86
4.23
BiÓu ®å quan hÖ tû lÖ thÓ tÝch ®iÒn ®Çy theo thêi gian
86
4.24
VÞ trÝ ®Æt tói khÝ
87
4.25
Ph©n bè nhiÖt ®é t¹i thêi ®iÓm ®iÒn ®Çy xong
87
4.26
Quan hÖ lùc khãa khu«n vµ thêi gian
88
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... ix
Më ®Çu
VËt liÖu nhùa víi c¸c tÝnh chÊt nh−: ®é dÎo dai, nhÑ, chÞu hãa häc tèt,
c¸ch ®iÖn tèt, nÕu cã c¸c chÊt phô gia lµm t¨ng mét sè tÝnh n¨ng c¬ - hãa - nhiÖt
- ®iÖn cµng lµm cho VËt liÖu nhùa trë lªn th«ng dông ®¸p øng ®−îc nhiÒu tÝnh
n¨ng sö dông vµ vËt liÖu nhùa ngµy cµng ®−îc sö dông réng rti ®Ó thay thÕ c¸c
vËt liÖu nh−: s¾t, nh«m, gang, ®ång ®ang ngµy cµng c¹n kiÖt trong tù nhiªn. v×
vËy vËt liÖu nhùa ngµy nay ñã trở thành một vật liệu quan trọng trong công
nghiệp và dân dụng. Ngµnh c«ng nghiÖp nhùa ®t ph¸t triÓn rÊt nhanh trong thêi
gian qua kÐo theo ®ã lµ c¸c lÜnh vùc t¹o h×nh s¶n xuÊt vµ chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm
tõ nhùa b»ng nhiÒu c«ng nghÖ kh¸c nhau ®Æc biÖt trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn c«ng
nghÖ Ðp phun vµ ngµnh c«ng nghiÖp thiÕt kÕ, chÕ t¹o khu«n Ðp phun s¶n phÈm
nhùa ra ®êi vµ t¹o ra v« sè c¸c s¶n phÈm víi ®ñ kiÓu d¸ng chñng lo¹i phôc vô
®êi sèng cña con ng−êi. ë n−íc ta viÖc s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm tõ nhùa phôc vô
®êi sèng còng nh− trong kü thuËt ®ang ®−îc ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ, sè l−îng
c¸c c¬ së s¶n xuÊt øng dông ph−¬ng ph¸p gia c«ng míi ngµy cµng nhiÒu, gia
c«ng ®−îc c¸c chi tiÕt cã biªn d¹ng ngµy cµng ®a d¹ng.
T¹i Th¸i B×nh ®t nhËp vÒ nhiÒu m¸y Ðp phun nhùa hiÖn ®¹i, nh−ng c¸c
khu«n ®Òu kh«ng thÓ thiÕt kÕ ®−îc. C¸c doanh nghiÖp ®Òu ph¶i ®Æt mua cña
Tp Hå ChÝ Minh hoÆc cña Trung Quèc. Nhu cÇu vÒ sè l−îng vµ chñng lo¹i rÊt
lín. Th¸i B×nh cã thÓ gia c«ng trªn m¸y CNC víi c¸c mÉu cã s½n, nh−ng do
ch−a n¾m ®−îc c«ng nghÖ thiÕt kÕ. Trong ®ã, vÊn ®Ò quan träng nhÊt lµ ch−a
n¾m ®−îc tÝnh chÊt dßng ch¶y cña nhùa trong lßng khu«n, nªn khi chÕ t¹o
xong ph¶i Ðp thö rÊt nhiÒu lÇn, rÊt tèn kÐm vÒ tiÒn khu«n chÕ thö. Tõ ®ã lµm
t¨ng gi¸ thµnh s¶n phÈm.
Tr−íc t×nh h×nh ®ã, ®Ó gãp phÇn t¨ng tr−ëng kinh tÕ cña Th¸i B×nh,
gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm vµ t¨ng chñng lo¹i t¹o thÕ c¹nh tranh cao cho c¸c
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 1
doanh nghiÖp, cÇn thiÕt ph¶i n¾m ®−îc c«ng nghÖ thiÕt kÕ chÕ t¹o khu«n Ðp
phun nhùa, mét c«ng nghÖ hiÖn ®¹i vµ cã nhiÒu bÝ quyÕt kü thuËt.
§Ò tµi: “Nghiªn cøu thiÕt kÕ khu«n Ðp nhùa b»ng phÇn mÒm c«ng
nghiÖp” mong muèn lµm râ c¸c vÊn ®Ò c¬ së khoa häc vÒ c«ng nghÖ Ðp phun,
vÒ sö dông c«ng nghÖ m« h×nh ho¸ ®Ó thiÕt kÕ khu«n vµ c«ng nghÖ m« pháng
®Ó kiÓm tra chÊt l−îng khu«n.
1. C¬ së khoa häc vµ tÝnh thùc tiÔn cña ®Ò tµi
- C¬ së khoa häc: §Ò tµi nghiªn cøu c¸c thuéc tÝnh cña nhùa, c¸c yªu
cÇu c«ng nghÖ khi Ðp phun c¸c chñng lo¹i nhùa, lµm c¬ së ®Þnh ra chÕ ®é
c«ng nghÖ Ðp phun. §ång thêi cÇn kh¶o s¸t dßng ch¶y cña nhùa trong khu«n
qua c¸c rtnh dÉn, ®Ëu ®Õn ®iÒn ®Çy lßng khu«n, tõ ®ã t×m c¸ch ®iÒu chØnh
dßng ch¶y, ®Ó ®iÒn ®Çy lßng khu«n tèt nhÊt.
- TÝnh thùc tiÔn: §Ò tµi sö dông c«ng nghÖ thiÕt kÕ khu«n 3D ®Ó dùng
h×nh s¶n phÈm, t¹o lßng khu«n Ðp vµ c«ng nghÖ m« pháng sè ph©n tÝch dßng
ch¶y vµ nhiÖt tõ ®ã ph©n tÝch c¸c tham sè. §©y lµ mét c«ng nghÖ thiÕt kÕ hiÖn
®¹i, tiÕt kiÖm giai ®o¹n chÕ thö vµ mang l¹i tÝnh c¹nh tranh cao cho s¶n phÈm.
2. Môc tiªu cña ®Ò tµi
Môc tiªu ®Ò tµi nghiªn cøu c«ng nghÖ thiÕt kÕ hiÖn ®¹i sö dông phÇn
mÒm c«ng nghiÖp ®Ó thiÕt kÕ khu«n vµ m« pháng qu¸ tr×nh Ðp, tèi −u ho¸ thiÕt
kÕ khu«n.
C¸c kÕt qu¶ ph¶i ®¹t ®−îc:
a. N¾m ch¾c c¸c ®Æc tÝnh cña nhùa sö dông trong s¶n xuÊt hµng d©n
sinh.
b. N¾m ch¾c kÕt cÊu khu«n, m¸y Ðp phun vµ c¸ch vËn hµnh m¸y.
c. Sö dông phÇn mÒm c«ng nghiÖp Solidworks - Moldworks ®Ó m« h×nh
ho¸ 3D vµ phÇn mÒm Moldflows m« pháng dßng ch¶y cña nhùa.
d. N¾m ®−îc c«ng nghÖ thiÕt kÕ khu«n vµ tèi −u ho¸ c¸c th«ng sè lßng
khu«n;
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 2
3. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu
- VÒ lý thuyÕt: Nghiªn cøu tæng quan tµi liÖu vÒ Ðp phun vµ dßng ch¶y
nhùa;
- VÒ thùc nghiÖm: Thùc hiÖn thiÕt kÕ m« h×nh khu«n 3D; m« pháng
dßng ch¶y nhùa, x¸c ®Þnh bµi to¸n nhiÖt cña nhùa vµ khu«n, tÝnh to¸n thêi
gian ®iÒn ®Çy khu«n vµ kh¶o s¸t qu¸ tr×nh Ðp phun.
4. Néi dung nghiªn cøu
Më ®Çu: T×nh h×nh Ðp nhùa t¹i Th¸i B×nh.
Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ vËt liÖu nhùa vµ øng dông.
Ch−¬ng 2: ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ Ðp phun Ðp vËt liÖu nhùa
Ch−¬ng 3: ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun b»ng c«ng nghÖ 3D.
Ch−¬ng 4: M« pháng kh¶o s¸t dßng ch¶y nhùa vµ tèi −u kÕt cÊu lßng
khu«n b»ng Moldflows.
KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 3
Ch−¬ng 1
Tæng quan vÒ chÊt dÎo nhiÖt dÎo vµ øng dông
1.1
ChÊt dÎo nhiÖt dÎo
1.1.1 §Þnh nghÜa chÊt dÎo
ChÊt dÎo lµ lo¹i vËt liÖu nh©n t¹o ®−îc s¶n xuÊt tõ c¸c chÊt h÷u c¬. ë
nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh chÊt dÎo trë lªn mÒm dÎo vµ cã thÓ t¹o h×nh ®−îc d−íi ¸p
suÊt cao. §a sè c¸c lo¹i chÊt dÎo ®Òu cã cÊu t¹o hãa häc phøc t¹p mµ c¬ së cña
nã lµ c¸c liªn kÕt h÷u c¬ cao ph©n tö ®−îc gäi lµ polyme (Polyme lµ mét hîp
chÊt gåm c¸c ph©n tö ®−îc h×nh thµnh do sù lÆp l¹i nhiÒu lÇn cña mét lo¹i hay
nhiÒu lo¹i nguyªn tö hay mét nhãm nguyªn tö (®¬n vÞ cÊu t¹o monome) liªn kÕt
víi nhau víi sè l−îng kh¸ lín ®Ó t¹o lªn mét lo¹t c¸c tÝnh chÊt mµ chóng thay
®æi kh«ng ®¸ng kÓ khi lÊy ®i hoÆc thªm vµo mét vµi ®¬n vÞ cÊu t¹o).
H×nh 1.1. C«ng thøc viÕt cho Polyme (polyethylene PE )
1.1.2 ChÊt dÎo nhiÖt dÎo
ChÊt dÎo cã rÊt nhiÒu lo¹i, trong chÕ t¹o m¸y th−êng sö dông hai lo¹i
chÝnh lµ: chÊt dÎo nhiÖt dÎo vµ chÊt dÎo nhiÖt cøng.
- ChÊt dÎo nhiÖt dÎo lµ lo¹i vËt liÖu mềm hoặc chảy nếu ñược ñốt nóng.
Chất dẻo ñạt ñến trạng thái mềm hoặc tan chảy ñược phun vào hốc khuôn
trong quá trình ñúc. Khi lµm nguéi nhựa sẽ ñông cứng lại. ChÊt dÎo nhiÖt dÎo
ñông cứng có thể mềm trở lại dưới tác ñộng của nhiệt. Loại nhựa này cã cÊu
tróc m¹ch ph©n tö lµ d¹ng ®−êng vµ d¹ng nh¸nh (h×nh 1.2, 1.3), chóng cã thÓ
chuyÓn ®éng khi nhiÖt ®é t¨ng. C¸c lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo nh−: PE, PP, PS,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 4
PVC, PA, PMMA, POM, ABS, PC, PAN, SAN.
H×nh 1.2. Polyme d¹ng ®−êng
H×nh 1.3. Polyme d¹ng nh¸nh
- ChÊt dÎo nhiÖt cøng lµ loại nhựa mềm ñi khi chịu nhiệt nhưng không tan
chảy. Chất dẻo này ñược ñùn vào phía trong hốc khuôn khi nó mềm. Vật liệu
này ñóng cứng chậm hơn do có phản ứng hoá học bởi sự gia tăng nhiệt ñộ.
Chất dẻo nhiệt rắn khi bị cứng lại nó sẽ không mềm như cũ cho dù
ñược nung nóng. Lµ lo¹i chÊt dÎo ph©n tö cã cÊu tróc m¹ng l−íi 3 chiÒu (h×nh
1.4). C¸c ChÊt dÎo nhiÖt cøng kh«ng thÓ t¸i chÕ.C¸c lo¹i chÊt dÎo nhiÖt cøng
nh−: Epoxy, Phenolic, Polyeste, Silicon.
H×nh 1.4. Polyme m¹ng 3D
1.2
Ph©n lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo
ChÊt dÎo nhiÖt dÎo cã thÓ ph©n thµnh hai lo¹i: chÊt dÎo kÕt tinh vµ chÊt
dÎo v« ®Þnh h×nh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 5
1.2.1 ChÊt dÎo kÕt tinh
trong ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh, cã cÊu tróc theo quy luËt, cã mÇm kÕt tinh,
nguéi chËm, cã tÝnh ®Þnh h−íng. Chuçi c¸c ph©n tö c¸c chÊt dÎo ®Æc ®−îc liªn
kÕt ®Òu ®Æn, nhiÒu chuçi ph©n tö nµy kh«ng cho phÐp ®¶m b¶o chÝnh x¸c kÝch
th−íc. C¸c lo¹i chÊt dÎo nµy gåm cã: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP),
Polyamide (PA).
1.2.2 ChÊt dÎo v« ®Þnh h×nh
cã cÊu tróc gÇn cÊu tróc chÊt láng, ®Æc tr−ng lµ kh«ng cã sù s¾p xÕp
theo thø tù ë kho¶ng c¸ch xa, cÊu tróc kh«ng ®ång nhÊt vµ kh«ng ®¼ng h−íng.
C¸c chÊt dÎo nµy kh«ng hîp thµnh chuçi liªn kÕt ®Òu ®Æn, chØ cã ë tr¹ng th¸i
r¾n. DÔ ®¶m b¶o kÝch th−íc chÝnh x¸c h¬n so víi chÊt dÎo kÕt tinh. C¸c lo¹i
chÊt dÎo v« ®Þnh h×nh gåm cã: Polyvinylchloride (PVC), Polystyrene (PS),
Polycarbonate (PC), Acrynonitrilebutadienstylene (ABS).
H×nh 1.5. CÊu tróc rèi
1.3
H×nh 1.6. CÊu tróc ®Þnh h−íng
TÝnh chÊt c¬ häc, lý häc, hãa häc cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo
1.3.1 TÝnh chÊt chung cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo
1. TÝnh chÊt c¬ häc: Cơ tính là sự biến dạng hoặc bị ñứt vỡ của chất dẻo do
tải träng. Cơ tính của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt ñộ, tải trọng tác dụng và
khoảng thời gian chịu tải trọng ñặt vào. Nó cũng có thể bị tác ñộng do bức xạ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 6
tia cực tím khi sử dụng ngoài trời.
a. §é bÒn ng¾n h¹n : §é bÒn còng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè gi÷a lùc kÐo vµ
diÖn tÝch tiÕt diÖn ban ®Çu. C¸c vËt liÖu dÎo còng cho biÓu ®å cã giíi h¹n ch¶y
râ rÖt, vËt liÖu dßn cho ®é dtn dµi nhá .
H×nh 1.7. C¸c d¹ng giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu dÎo
¢nh h−ëng cña nhiÖt ®é
TÝnh chÊt c¬ häc cña polyme rÊt nh¹y víi
nhiÖt ®é , v× sù thay ®æi nhiÖt ®é lµm c¸c nh¸nh hoÆc ®o¹n ph©n tö Polyme
chuyÓn ®éng. Trªn nhiÖt ®é Tv sù chuyÓn ®éng cña c¸c chuçi ph©n tö dÔ dµng
h¬n. Sù gi¶m m«dun cã thÓ ®¹t ®Ðn hµng ngµn lÇn.
H×nh 1.8. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme
¶nh h−ëng cña ®é kÕt tinh
§èi víi polyme nöa kÕt tinh , ®é kÕt tinh cã ¶nh h−ëng lín ®Õn tÝnh chÊt
c¬ häc cña vËt liÖu. VËt liÖu v« ®Þnh h×nh dÔ qu¸ ®é sang tr¹ng th¸i dÎo. §é
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 7
kÕt tinh cµng lín khi T > TV m«dun ®µn håi cµng cao.
H×nh 1.9. ¶nh h−ëng cña ®é kÕt tinh ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme
¶nh h−ëng cña khèi l−îng ph©n tö
Khèi l−îng ph©n tö ®Æc tr−ng b»ng chiÒu dµi ph©n tö t¨ng, do ¶nh
h−ëng cña ®é rèi cña c¸c ph©n tö ë tr¹ng th¸i v« ®Þnh h×nh vµ ®é nèi liªn kÕt
víi tinh thÓ, ®é bÒn cña polyme t¨ng.
H×nh 1.10. ¶nh h−ëng cña khèi l−îng ph©n tö ®Õn ®é bÒn
b. §é bÒn dµi h¹n - ho¸ giµ: m« ®un ®µn håi gi¶m theo thêi gian, g©y nøt.
- Ho¸ giµ vËt lý lµ sù biÕn ®æi tÝnh chÊt kh«ng thuËn nghÞch cña chÊt dÎo, khi
kh«ng lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc cña ph©n tö.
- Ho¸ giµ nhiÖt lµ sù biÕn ®æi chËm kh«ng thuËn nghÞch cña cÊu tróc, thµnh
phÇn vµ sù chuyÓn biÕn thï h×nh cña chÊt dÎo d−íi t¸c dông cña nhiÖt. Chóng
cã thÓ gåm c¬ chÕ ho¸ giµ vËt lý vµ ho¸ giµ ho¸ häc, trong ®ã qu¸ tr×nh «xy
ho¸ d−íi t¸c dông cña O2 trong kh«ng khÝ cã vai trß lín.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 8
- Ho¸ giµ khÝ hËu lµ qu¸ tr×nh ph¸ huû vËt liÖu theo thêi gian do t¸c dông cña
c¸c yÕu tè nhiÖt ®é vµ m«i tr−êng.
c. Mái - d·o - bß
- Mái : NhiÒu chi tiÕt bÞ h− háng khi chÞu t¸c dông t¶i träng chu kú (biÕn ®æi
theo thêi gian ) nh− b¸nh r¨ng, cam, biªn...
- D·o - Bß
NhiÒu polyme ë tr¹ng th¸i ®µn nhít ë nhiÖt ®é th−êng. V× vËy tÝnh chÊt
cña chóng dÔ thay ®æi theo thêi gian t¸c dông cña t¶i träng.
Dto lµ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng chËm sau khi t¸c dông cña lùc trong thêi
gian dµi, cã nghÜa lµ víi mét øng suÊt nhÊt ®Þnh, sau mét thêi gian, biÕn d¹ng
t¨ng dÇn; ng−îc l¹i khi cÊt t¶i, biÕn d¹ng ®µn håi kh«ng mÊt ngay vµ chóng
cßn gi÷ biÕn d¹ng trong mét thêi gian, vµ cã biÕn d¹ng d− .
Bß lµ qu¸ tr×nh mÊt dÇn tr¹ng th¸i chÞu lùc khi gi÷ mét ®é biÕn d¹ng
nhÊt ®Þnh, cã nghÜa lµ víi mét l−îng biÕn d¹ng nhÊt ®Þnh, øng suÊt gi¶m dÇn
theo thêi gian.
2. TÝnh chÊt nhiÖt: Th«ng th−êng chÊt dÎo tån t¹i ë 3 tr¹ng th¸i tuú theo ®iÒu
kiÖn nhiÖt ®é, khèi l−îng ph©n tö: Tr¹ng th¸i dßn hay cßn gäi tr¹ng th¸i tñy
tinh, chÊt dÎo cøng vµ dßn; Tr¹ng th¸i Cao su hay tr¹ng th¸i dÎo, chÊt dÎo
ch¶y dÎo, ®é nhít cao vµ Tr¹ng th¸i láng, chÊt dÎo chuyÓn thµnh thÓ láng
(H1.11).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 9
H×nh 1.11. Quan hÖ nhiÖt ®é vµ tr¹ng th¸i cña chÊt dÎo.
Tv – nhiÖt ®é hãa dßn cña chÊt dÎo;
Tf – NhiÖt ®é kÕt tinh cña chÊt dÎo.
ðặc tính về nhiệt cßn bao gồm khả năng chịu nhiệt và khả năng bắt lửa của
chất dẻo. Nhựa nhiệt dẻo có hệ số giãn nở nhiệt lớn, có tính dễ bắt lửa và tính
dẫn nhiệt hay nhiệt dung nhỏ hơn vật liệu khác như kim loại.
3. TÝnh chÊt hãa häc: ðộ bền hóa học, khả năng chống nứt do môi trường
hoặc khả năng chịu ñược sự thay ñổi của môi trường . Khi nhựa tiếp xúc với
các hóa chất, có sự thay ñổi khối lượng và kích thước có thay ñổi.
4. §Æc tÝnh vÒ ®iÖn: Tính chất ñiện bao gồm tính cách ñiện, ñộ dẫn ñiện, ñộ
tích ñiện tĩnh. Nhờ có tính cách ñiện tốt, nên nhựa thường ñược sử dụng trong
các lĩnh vực ñiện. Tuy nhiên, nếu chất dẻo có những khuyết tật, chúng dễ bị
nhiễm ñiện.
5. Lý tÝnh: Trọng lượng riêng, hệ số khúc xạ và tính hút ẩm là tính chất vật
lý của chất dẻo. Trọng lượng riêng của chất dẻo thường là nhỏ và nó thay ñổi
phụ thuộc vào ñặc tính của Polyme cao, hoặc tác ñộng nhiệt và cơ ñối với
chất dẻo.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 10
- Xem thêm -
.PDF 
103 
107 
51 
