Bài giảng Vật liệu phi kim thuộc bộ môn Cơ học vật liệu. Bài giảng gồm 6 phần: tổng quan, nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su, composite, phương pháp gia công,... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng..
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu phi kim
- Bộ môn Cơ học vật liệu
Trường Đại học Bách khoa Hà nội
- Liên kết kim loại – kim loại Liên kết kim loại – phi kim
KIM LOẠI CERAMIC
Liên kết phi kim – phi kim
POLYMER
1. Tổng quan
2. Nhựa nhiệt dẻo
3. Nhựa nhiệt rắn Chất dẻo Polymer
4. Cao su
5. Composite
6. Phương pháp gia công Nhựa
- Polymer là hợp chất hữu cơ được hình thành do sự liên kết hoá học bền vững
giữa các đơn vị polymer với cấu trúc phân tử hoàn toàn giống nhau. Các đơn vị
này nối với nhau thành một chuỗi dài (mạch) chứa hàng ngàn đơn vị nên phân tử
polymer được gọi là cao phân tử
CH3 CH3 CH3
CH2 CH2 C …
… C C
CH CH2 CH CH2 CH
CH2
NR
CH3
… CH2 C = CH CH2 … n: Độ trùng hợp trung bình
~ số mắt xích trung bình trên một
n mạch polymer
- TÍNH CHẤT CHUNG CỦA POLYMER
• Polymer nhẹ ( = 0,8 – 2,2 g/cm3)
• Polymer là vật liệu mềm dẻo (E nhỏ)
• Polymer có khả năng thấu quang tốt
• Polymer dễ bị thẩm thấu (bởi các chất khí)
• Polymer dẫn nhiệt kém (Độ dẫn nhiệt 4,2.10-2 – 4,2.10-1 W/m.K
kém kim loại 3 lần)
• Polymer dẫn điện kém (Điện trở suất 1010 – 1018 cm
kém kim loại 2.1022 lần)
• Polymer bền với hoá chất
• Polymer có khả năng tái sử dụng cao (tái sinh, chất đốt)
• Polymer có nhiệt độ gia công thấp (250 – 400 0C)
• Polymer được gia công bằng nhiều phương pháp (đùn, đúc phun, thổi, ép…)
- PHỤ GIA TRONG POLYMER
• Chất độn trơ: Giảm giá thành sản phẩm…bột đá, đá phấn, đất sét, cao lanh
• Chất gia cường: Tăng tính chất cơ-lý…sợi thuỷ tinh, bột kim loại
• Chất hoá dẻo: Làm mềm sản phẩm, tăng khả năng gia công…DOP, dầu công
nghiệp
• Chất ổn định: Chống lại ảnh hưởng tiêu cực của nhiệt độ, ánh sáng, môi trường…
• Chất tạo màu: Tạo màu sắc cho sản phẩm…Ôxit kim loại, bột màu hữu cơ
• Chất tạo xốp: Tạo ra vật liệu xốp…Chất tạo xốp vật lý (nhờ nhiệt độ), chất tạo xốp
hoá học (nhờ phản ứng)
• Chất chống cháy: Cản trở khả năng cháy của sản phẩm…Hợp chất Clo, Brom
• Chất khâu mạch nhựa nhiệt dẻo
• Chất lưu hoá cao su
• Chất đóng rắn nhựa nhiệt rắn
- PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYMER
Trùng hợp Trùng ngưng
Cơ chế tạo mạch Phản ứng chuỗi Phản ứng theo bậc
Thời gian để tạo ra một mạch Nhanh Lâu
cao phân tử
Sự phụ thuộc vào phản ứng Có Không
trước
Sử dụng chất khơi mào Cần thiết Không cần thiết
Yêu cầu đối với monomer Có chứa nối đôi Chứa nhóm hoạt
tính ở 2 đầu
Số nhóm hoạt tính trong một 1 2
monomer
Số loại monomer trong một 1 2
đơn vị polymer
Sản phẩm phụ Không Có
Đặc trưng của mạch polymer Mạch dài Mạch ngắn
Mạch nhánh Có Không có
- Phản ứng
trùng hợp radical Nèi ®«i
Monome
Khëi ®éng
Ph¸t triÓn
Ng¾t m¹ch
Polyme ho¸
n. CH2 CH CH2 CH
n
CH3 CH3
PP
- Nhóm hoạt tính
trong vật liệu hữu cơ
Nhãm chøc Tªn gäi Nhãm chøc Tªn gäi
–C=C– Alken O
–C–O–H Rîu –C–O–C– Este
H O H
–N–H Amin –C–N– Amid
O O
–C–O–H Axit –C–C– Epoxy
O –C–O–C– Eter
–C– Keton –N=C=O Isocyanat
O
Vßng th¬m
–C–H Aldehyt
- Phản ứng
trùng ngưng
Phenol
Formaldehyde OH Formaldehyde
CH2 H H CH2 OH OH OH
O H H O
H
O CH2
OH OH
OH
OH OH
OH CH2 CH2 OH
H H OH OH
CH2 OH
+3 OH OH
OH
OH OH OH OH
CH2 CH2
OH OH OH
CH2
CH2
OH
+ 3 H2O
PF
- Phản ứng
trùng phối
Di-Isocyanate Di-Alcohole
C=N N=C HO OH C=N N=C
=
=
=
O =
O O O
H H
C=N N C O O C N N=C
=
=
=
=
O O O O
PU
- PHÂN LOẠI POLYMER
• Phân loại theo nguồn gốc
- Polymer tự nhiên: cao su thiên nhiên, cellulose
- Polymer tổng hợp: PP, PVC, cao su SBR, nhựa Epoxy
• Phân loại theo giá trị sử dụng
- Polymer phổ thông: PP, PE, PS, PVC
- Polymer kỹ thuật: PA, PC, POM
- Polymer bền nhiệt: PEEK, PES, PTFE, PI
- Polymer đặc chủng: cao su nhiệt dẻo, polymer phân huỷ sinh học
• Phân loại theo thành phần hoá học
- (Homo)polymer: PP, PS, PA, PI
- Copolymer: ABS, SBR, SBS, EPR
- Polymerblend: PP/PA, PPO/PS, PC/ABS, PS/SBS
- Polymercomposite: nền (PP, UP, Epoxy) + cốt (sợi, hạt, lai tạo)
• Phân loại theo cấu trúc mạch
- Mạch thẳng (+ Mạch nhánh): PP, PE, PMMA, PTFE
- Mạng lưới thưa: cao su thiên nhiên (đã lưu hoá)
- Mạng lưới dày: nhựa Epoxy (đã đóng rắn)
- POLYMER
Nhựa nhiệt dẻo Cao su Nhựa nhiệt rắn
- Dễ nóng chảy - Khó nóng chảy - Không nóng chảy
- Có thể hoà tan - Chỉ trương nở - Không trương nở trong
trong dung môi trong dung môi dung môi
- Dễ gia công - Khó gia công - Không gia công được
- Dễ tái sinh - Khó tái sinh - Không có khả năng tái
sinh
- - Vô định hình: các mạch cao phân tử sắp xếp không có trật tự
- Bán tinh thể: các mạch cao phân tử sắp xếp theo một trật tự nhất định
a) c) e)
d)
b) g)
- H H H H
n.C C C C
H H H H n
2 -6 nguyên tử C
PE-HD - mạch thẳng
- 4 đến 10 mạch nhánh ngắn
trên 1000 nguyên tử C
PE-LD - mạch nhánh dài
> 10 nguyên tử C
PE-LLD - mạch thẳng
- 10 đến 35 mạch nhánh ngắn
trên 1000 nguyên tử C
- PE-HD PE-LD
Cấu trúc đại tinh thể trong polyethylene - TEM
- PE-HD PE-LD
0,1 m 0,1 m
Cấu trúc tinh thể trong polyethylene - TEM
- Tính chất chung của PE
Nhẹ, mềm dẻo, biến dạng tốt
Cách điện rất tốt
Rất ít hấp thụ nước, dễ bị thẩm thấu khí
Khi tỷ trọng PE tăng, độ bền hoá chất tăng
Nhiệt độ gia công thấp, dễ nhuộm màu
- Ứng dụng chính
Vỏ bọc cáp điện (PE-LD)
Bạt phủ ngoài trời, màng co, túi mua hàng, chai lọ thực phẩm…
Ống nước, ống dẫn khí (PE-HD)
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
