chat deo tong quat p1

7/27/2019 Chat Deo Tong Quat P1

http://slidepdf.com/reader/full/chat-deo-tong-quat-p1 1/16

Tr ươ ng Ngọc Giao

Chất dẻo (Plastic) - Khái niệm cơ bản và nhữ ng định ngh ĩ a

1. Thuộc tính và ứ ng dụng của chất dẻo.2. Định ngh ĩ a cơ bản dự a theo cấu trúc hoá học.

3. Điều chế chất dẻo4. Tên gọi dự a theo công thứ c hóa học và nhữ ng ứ ng dụng5. Ký hiệu và tên gọi các loại chất dẻo thông thườ ng6. Các phươ ng pháp chế biến sản phẩm chất dẻo (gia công)7. Chất dẻo qua các niên đại và nhữ ng thành tự u của chúng

1. Thuộc tính và ứ ng dụng của chất dẻo.

Sinh hoạt hằng ngày của chúng ta đượ c phục vụ bở i vô số những hàng hóa, sản phẩm đượ c chế biến,

gia công từ chất dẻo, và hầu như điều này tr ở thành đươ ng nhiên không thể thiếu trong suy ngh ĩ của

mọi ngườ i. Chúng ta cũng có thể gọi thờ i đại chúng ta đang sống hiện nay là thờ i dại của chất dẻo.

Tuy nhiên chúng ta vẫn biết r ất ít về những tính chất khác biệt cùng vớ i những ứng dụng muôn mặt

cũng như dạng suất hiện của chất dẻo, những tác dụng độc hại cho sức khỏe, môi tr ườ ng sống, lại càngít biết đến thành phần cấu tạo hoá học bên trong của chúng.

Chất dẻo (Plastic) thườ ng đượ c gọi vớ i nhiều tên khác nhau: Hợ p chất cao phân tử, nhựa tổng hợ p hay

đôi khi để dể gọi dể nhớ ngườ i ta đơ n giản hóa cụm từ nói trên vớ i tên gọi đơ n giản là “nhự a“, đó

một loại hợ p chất hữu cơ , đã đượ c các nhà khoa học tìm ra trong 4 thậ p k ỷ tr ở lại đây và nó đã, đang,

và sẽ bành tr ướ ng mãnh liệt trong các ngành công nghiệ p chế biến hàng tiêu dùng, đóng gói, cơ khí,

điện khí và điện tử, xe hơ i, hàng không..vv.. Tóm lại chất dẻo là loại vật liệu hiện diện khắ p mọi nơ ivà tùy theo điều kiện sẽ thay thế dần các vật liệu cổ điển khác như gỗ, khoáng chất và kim loại.

Các nguyên liệu quan tr ọng cấu tạo nên chất dẻo thườ ng là những chất có sẵn trong thiên nhiên như

Cellulose, mủ cao-su ...hay bán thành phẩm của thiên nhiên Ethin, Benzol, khí Ethen và Propylen. Sau

cùng là dầu hỏa hay các sản phẫm từ dầu hỏa, khí đốt, vôi, than đá....

Hiện nay xuất hiện r ất nhiều loại chất dẻo khác nhau từ các phòng thí nghiệm, vớ i những khả năng r ất

đặc biệt và chuyên sâu cho từng điều kiện và l ĩ nh vực ứng dụng. Chúng ta có thể phân biệt ra 2 đặc

tính cơ bản của chất dẻo khi quan sát các mặt hàng tiêu dùng hằng ngày. Thí dụ: bao nhựa (còn đượ cgọi vớ i tên thông dụng "bao nylon“, mặc dù không phải tất cả các bao nhựa đều có thành phần cấu tạo

hoá học từ Nylon) sẽ chảy ra khi bị đốt nóng. Trong khi đó ổ cấm điện (bằng chất dẻo) không hề hấn

gì. K ế đến chúng ta sẽ nhận thấy tấm nệm mút (cao su tổng hợ p) lót dướ i ghế ngồi sẽ biến dạng khi

chịu một lực nén và tr ở lại dạng lúc ban đầu khi không còn tác động của lực nén. Hai thuộc tính (nhiệt

và cơ ) nói trên cho chúng ta phân biệt đượ c ba nhóm chất dẻo cơ bản.

Nhự a nhiệt dẻo (Thermoplast): Vớ i tác dụng của nhiệt chúng sẽ biến đổi tr ạng thái từ đặt sang dẻo

và chảy nhờ n. v/d cốc đựng nướ c uống (xem hình bên dướ i).Nhự a chịu nhiệt (Duroplast): Có độ bền cao khi chịu sự tác dụng của nhiệt .v/d ổ cấm điện

Nhự a đàn-hồi (Elastomere): Thể hiện vớ i tên gọi, chúng có tính đàn hồi cao .v/d nệm cao-su

Thí nghiệm đơ n giản để phân biệt tính khác nhau của 3 nhóm chất dẻo: ứng nhiệt, chịu nhiệt và đàn-hồi.

Dựa theo cấu trúc phân tử bên trong của 3 nhóm chất dẻo nói trên có thể giúp chúng ta định ngh ĩ a đưọc một

cách khái quát và phân biệt đượ c thuộc tính khác nhau của chúng

Nhự a nhiệt dẻo (Thermoplast)Các đơ n phân tử có cấu trúc nối tiế p, nằm cạnh nhau, không phân nhánh. Khi bị đun nóng những phân tử này

sẽ tr ượ t xa nhau ra làm cho toàn diện vật thể biến dạng theo. Khi nguội lại vật thể đông cứng dần và tồn tại




vớ i hình dạng mớ i trong điều kiện nhiệt độ bình thườ ng. Nhờ thuộc tính nóng chảy và đông cứng này nhựa

nhiệt dẻo có thể đượ c tái tạo lại nhiều lần sau khi xử dụng để tạo ra sản phẩm mớ i.Nhự a chịu nhiệt (Duroplast)Bên trong nó các cao phân tử nối k ết nằm cùng vớ i nhau, tạo thành những mạng lướ i nối k ết r ất chặt chẽ.

Vớ i nhiệt độ cao (tươ ng đối khi so sánh vớ i nhựa nhiệt dẻo) không thể làm cho cấu trúc các phân tử thay đổi,

do đó hình dạng vật thể bên ngoài cũng không thay đổi. Nhựa nhiệt dẻo có độ bền cao khi gặ p tác dụng của

nhiệt và thuộc tính cách điện r ất tốt. Trái vớ i nhựa nhiệt dẻo, nhựa chịu nhiệt không thể nấu chảy để xử dụng

lại nhiều lần.

Nhự a đàn hồi (Elastomere)Bên trong nó các cao phân tử nối k ết r ối loạn không theo thứ tự vớ i nhau. Khi vật thể bị nén thì tất cả cấu

trúc cao phân tử bên trong cũng biến đổi theo. Khi để vật thể tự do, tất cả cấu trúc phân tử r ối loạn đó sẽ tr ở về vị trí lúc ban đầu.

Ngoài ra ngườ i ta có thể nhận biết, phân biệt các loại chất dẻo dựa theo các thí nghiệm sau đây

* Thông suốt ánh sáng : Cấu trúc phân tử và tinh thể giữ vai trò quan tr ọng cho thuộc tính của chất dẻo.

Thí dụ: trong suốt (như thuỷ tinh), trong vừa, tr ắng đục..vv..

* Đốt cháy: Hình dáng, màu sắc ngọn lửa và mùi khói sau khi tắt cũng là những đặc tính quan tr ọng để xế ploại chất dẻo. Do phân tử có chứa các nguyên tử C (carbon), H (hydro) nên nhiều loại chất dẻo có thể cháy

đượ c, và thông qua các chất phụ v/d Halogenen như Chlor và Fluor bên trong các phân tử sẽ ảnh hưở ng

đến hiện tượ ng cháy.

* Hình nổi: Ngườ i ta phân biệt hiện tượ ng vỡ tr ắng, vỡ to, vỡ nhỏ..vv...Dùng móng tay hay đinh để xác

định độ cứng bề mặt của hình vỡ .

* Tính hoà tan: Chất dẻo có tính bền cao trong dung môi hữu cơ .* Tính dẫn điện: r ất thấ p và đượ c thông qua một lượ ng nhỏ âm điện tử tự do và những i-on chuyển động.

Tuy nhiên nhựa có tính t ĩ nh điện r ất cao do những âm điện tử tự do, dùng lực chà sát tác dụng lên bề mặtnhựa sẽ tạo ra t ĩ nh điện .

* Tính dẫn nhiệt: r ất thấ p và tuỳ thuộc vào cấu trúc không đìều đặn bên trong của các phân tử. So sánh tr ị số dẫn nhiệt giữa kim loại đồng = 335 và Polystyrol = 0,14 cho thấy tr ị số tươ ng quan 335 : 0,14 = 2400.

Đồng dẫn điện nhanh hơ n Polystyrol 2400 lần (vớ i mẫu thí nghiệm có cùng kích thướ c), và Polystyrol cũng

cần thờ i gian làm nguội 2400 lần lâu hơ n đồng. Tươ ng tự cũng có thể hiểu nếu dùng nhiệt (năng lượ ng) tác

dụng 1 giờ cho đồng thì chúng ta cần 100 ngày cho chất dẻo. Từ đó đi đến k ết luận: Đồng có tính dẫn điện

tốt và chất dẻo có tính cách điện tốt.

* Tỷ trọng: cho ta điểm tựa để phân biệt các loại chất dẻo. Chúng có tỷ tr ọng khoảng 1 g/ cm3. V/d

Polyethylen: 0,96 g / m3 Tỷ tr ọng của một vài nhóm chất điển hình đượ c đánh giá theo bảng kê khai dướ iđây.

Tỷ trọng kg/dm3 Các nhóm chất dẻo

0,9... 1,0 Polyethylen, Polypropylen, Polysobutylen

1,0... 1,2 Polystyrol, Polykarbonate, Polymethylmethacrylate, Polyesterharze, Epoxidharze,Polyamide

1 ,2 ...1 ,4 Vulkanfiber, PVC hart und weich, Phenolhan ungefüllt und gefüllt mit organischen Stoffen

1,4... 1,5 Aminoplaste mit anorganischen Füllstoffen, Polyimide

1,5... 1,8 Phenolharze, Epoxidharze, Polyesterharze mit organischen Füllstoffen

> 1,8 Polytetrafluorethylen, Silikone

2. Định ngh ĩ a cơ bản dự a theo cấu trúc hoá học.

Chất dẻo là một loại vật liệu đến từ thiên nhiên hay đượ c điều chế từ các nhóm cao phân tử. Cao phân tử đượ ccấu tạo từ những nhóm đơ n phân tử nhỏ thông qua phản ứng k ết nối. Tr ạng thái thông thườ ng của chất dẻo

nằm giữa cứng và mềm, chúng còn đượ c gọi vớ i tên chất dẽo.




2.1 Các nhóm đơ n phân tử Có hai loại hình thái của nhóm đơ n phân tử:

Nhóm đơ n phân tử có nối đơ n, không phân nhánh thí dụ như Ethylenglykol (1), Terephthalsäure (2),

Hexamethylendiamin (3), Adipinsäuredichlorid (4) und Harnstoff (5).

Nhóm đơ n phân tử đói có nối đôi, có khả năng k ết nối hai chiều vớ i hai nhóm phân tử khác. Thí dụ như

Ethen (7), Vinylchlorid (8), Formaldehyd (9) und Diisocyanat (10).

2.2 Các loại chất dẻo cơ bảnThật ra chỉ có một luợ ng nhỏ (khoảng 10 đến 20) chất dẻo cơ bản phần còn lại xuất hiện vớ i dạng hổn hợ p,

liên hợ p (co-polymere) hay vớ i những tên gọi k ết nối khác nhau. Những loại nhựa liên hợ p thườ ng đượ c biết

như Butadien liên hợ p vớ i Acrylnitril sẽ làm thay đổi và gia tăng tính bền của cao-su. Bên cạnh đó việc ứng

dụng nhiều họ chất dẻo khác nhau, để tạo ra chất dẻo liên hợ p, tuy nhiên nhóm liên hợ p sẽ tạo ra nhiều vấn

đề khó khăn cho quy trình tái tạo (điều chế và gia công nhựa tái tạo hay phế thải)

3. Điều chế chất dẻoChất dẻo thông thườ ng đượ c điều chế từ các phươ ng pháp tổng hợ p (synthetisch). Các phân tử nhỏ

(monomere) vớ i tác dụng cơ học hay hoá học sẽ k ết nối lại vớ i nhau để tạo thành chuỗi cao phân tử tổng hợ p(Polymere). K ết nối này đượ c đơ n giản hóa bằng hình tượ ng tạo dựng mô hình của một cột tháp từ những

mẫu đồ chơ i LEGO của tr ẻ con, và những hình thể to lớ n hơ n cũng đượ c tạo dựng từ những phần nhỏ, riêng

biệt tr ướ c đó.

Sự hình thành chất dẻo đến từ hiện tượ ng k ết nối giữa những đơ n phân tử (Momomere) có sẵn trong một số

thành phẩm của dầu hỏa thông qua phươ ng pháp chưng cất. Tuy nhiên nguyên lý chủ yếu cho hiện tượ ng k ết

nối này chính là những phản ứng, lệ thuộc r ất nhiều vào hoá tính của những phân tử thành phần.

Ngườ i ta phân biệt những phản ứng hóa học sau đây đóng vai trò quan tr ọng trong việc k ết nối các phân tử

lại v

ớ i nhau.

- Phản ứng cộng trùng hợ p (Polymerisation)

- Phản ứng ngưng tụ trùng hợ p (Polykondensation)

- Phản ứng cộng nối tiế p(Polyaddition)

3.1 Phản ứ ng cộng trùng hợ pCác nhóm đơ n phân tử (Monomere) có nối đôi, hợ p nhất lại thành chuỗi đơ n phân tử (Monomermolekuele),

tiến đến k ết nối thành chuỗi cao phân tử (Makromolekuele). Để khở i động phản cộng ứng trùng hợ p ngườ i tathườ ng thêm vào những chất xúc tác (Katalisator, Initiator) để giúp cho hiện tượ ng bứt nối đôi hình thành và

nối k ết các gốc(Radikal) hay Ion đượ c tiến hành nhanh hơ n. Nói cách khác, trong phản ứng cộng trùng hợ pcác nối đôi mở ra và nối k ết vớ i hệ thống các nối đôi khác thành chuỗi cao phân tử có nối đơ n.




Ngườ i ta cũng diễn đạt đơ n giản tiến trình trùng hợ p nói trên vớ i một đơ n phân tử nằm trong ngoặc, vớ i n

biểu tượ ng cho sự lặ p lại nhiều lần.

Một vài loại nhự a điển hình vớ i phản ứ ng trùng hợ p:

* Polyethylen (PE, Hostalentypen),

* Polypropylen (PP, Hostalentypen),

* Polyvinylchlorid (PVC),

* Polymethylmethacrylat (PMMA, Plexiglas, Acrylglas),

* Polyacrylnitril (PA, Polyacryl, Chemiefasern),

* Polystyrol (PS, Styropor),

* Polytetrafluorethen (PTFE, Teflon),

* Butadienpolymerisate (Buna, analoges Naturstoffbeispiel: Polyisopren Kautschuk).

3.2 Phản ứ ng ngư ng tụ trùng hợ pKhở i đầu vớ i phản ứng k ết nối của hai phân tử thông qua k ết quả tách r ờ i của một phân tử nhỏ nằm trong hai

phân tử này, gọi là sản phẩm phụ. K ết quả tách r ờ i thườ ng là nướ c, r ượ u, ammoniak, acit hữu cơ .....v/d hiện

tượ ng Ester-hoá. Phản ứng ngưng tụ cần ít nhất hai nhóm phân tử khác nhau, chứa bên trong những phân tử

có khả năng gây phản ứng tạo ra sản phẫm phụ và sau đó tách r ờ i khỏi hai nhóm phân tử đầu tiên, các nhóm

phân tử còn lại sẽ k ết nối vớ i nhau thành chuỗi cao phân tử.

Thí dụ: phản ứng của hai nhóm Carboxyl (COOH) vớ i nhóm Hydroxyl (OH) tạo ra Ester; còn đượ c gọi vớ itên Polyester.

Ngoài Polyester cũng có những sản phẫm khác đượ c điều chế từ phản ứng ngưng tụ trùng hợ p.

Thí du.: nhựa Phenol-Formaldehyd (còn đượ c gọi vớ i tên Fóc-mê-ca), Nylon, Perlon (ứng dụng cho k ỹ nghệ tơ sợ i nhân tạo)

Thí dụ: Tiến trình điều chế Polyesters (PET)

Công thức diễn tả đơ n giản:




Một vài loại chất dẻo điển hình đượ c điều chế vớ i phản ứ ng ngư ng tụ trùng hợ p:

* Polyester (PET, Trevira, Terylen, Polycarbonate, Nhiên liệu: DNA)

* Polyamide (Nylon, Perlon, Kevlar, Naturstoffbeispiel: Protein)

* Formaldehyd (Phenol, Bakelit, nhựa khai , nhựa Melamin)

* Polycarbonate

* Polyether (Nhiên liệu: Cellulose)

3.3 Phản ứ ng cộng nối tiếpTrong phản ứng cộng k ết nối các nhóm đơ n phân tử nối tiế p lại vớ i nhau, gần giống như phản ứng cộng

trùng hợ p, nhưng trong phản ứng cộng nối tiế p không tạo ra sản phẩm phụ.

Thí dụ: R ựu Butandiol cộng vớ i Diisocyanate:

Công thức diễn tả đơ n giản:

Một vài loại chất dẻo điển hình đượ c điều chế vớ i phản ứ ng cộng nối tiếp:

* Polyurethan (PU)

* Epoxidharze

* Perlon

* Polyether




4. Tên gọi dự a theo công thứ c hóa học và nhữ ng ứ ng dụng

Đơn phân tử Phân tử tổng hợp Ứng dụng

Ethylen (Ethen) Polyethylen (Polyethen)Bao nhựa, sô đựng

nước, kết bia, ốngdẫn nước, chaiđựng bột giặt hayhóa chất tẩy r ửa.

Propylen (Propen) Polypropylen (Polypropen)

Ly đựng Joghurt, lydùng một lần, vỏ bình điện ắc-cu, đế giày.

Styrol (Phenylethen)Polystyrol

Ly đựng Joghurt, lydùng một lần,dụngcụ học sinh, vỏ băng Cassette,Styropor (nhựabọt).

Tetrafluorethylen Polytetrafluorethylen (Teflon)Kỹ nghệ tơ sợi, cơ phận cho vật liệuxây cất, chất cáchnhiệt cho dụng cụ nấu bếp.

Vinylchlorid (Chlorethen) Polyvinylchlorid Tấm lót sàn nhà,vỏ bọc dây dẫnđiện, ống thoát vàdẫn nước, đồ chơitr ẻ em,tấm tr ải bàn, áo đimưa.

Acrylnitril(Propensäurenitril)

Polyacrylnitril Trong kỹ nghệ tơ sợi nhân tạo kết

hợp với Nylon,Polyester.. ứngdụng cho hàngmay mặc

2-Acrylsäuremethylester

Polymethacrylsäuremethylester

Đèn xe hơi,dụng cụ vănphòng cao cấp,thủy tinh nhântạo, Plexiglas




Terephthalsäure

và Glykol

Polyethylenterephthalat, ein Polyester Chai đựngnước gải khát

có chứa gaznhư Coca Cola,chai đựng mỹ phẩm

Hexandisäure

und 1,6-Diaminohexan

"Nylon", ein PolyamidDây cước, lướiđánh cá, dâyđàn, tơ sợiNylon, Perlontrong kỹ nghệ dệt, đinh, ốc,vít, bu-loontrong kỹ nghệ cơ khí

Diisocyanattoluol

và Glykol

Polyurethan

Nệm mút, mẩuchèn, nhựa bọt,Moltopren

5. Ký hiệu và tên gọi các loại chất dẻo thông thườ ng

Ký hiệut. DIN 7728

Tên gọi

ABS Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer

AMMA Acrylnitril-Methylmethacrylat

CA Celluloseacetat

CAB Celluloseacetatbutyrat

CF Cresol-Formaldehyd

CMC Carboxymethylcellulose

CS Casein (chất giả sừng)

DAP Diallylphthalat




EC Ethylcellulose

EP Epoxid

EPS Expandierbares Polystyrol

EVA Ethylen-Vinylacetat

EVAL Ethylen-Vinylalkohol

FEP Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen

GFK Glasfaserverstärkter Kunststoff (nhựa phụ gia với sợi thủy tinh)

HDPE Polyethylen hoher Dichte (PE-tỷ tr ọng cao)

LDPE Polyethylen niedriger Dichte (PE tỷ tr ọng thấp)

MBS Methylmethacrylat-Butadien-Styrol

MC Methylcellulose

MF Melamin-Formaldehyd

PA Polyamid

PA 6 Polymeres aus ε-Caprolactam

PA 66 Polykondensat aus Hexamethylendiamin u. Adipinsäure

PAN Polyacrylnitril PB Polybuten

PBT Polybutylenterephthalat

PC Polycarbonat

PCTFE Polychlortrifluorethylen

PE Polyethylen

PEC Chloriertes Polyethylen

PEP Ethylenpropylen

PET Polyethylenterephthalat

PF Phenol-Formaldehyd (nhựa fót-mê-ca)

PI Polyimid PIB Polyisobutylen

PMA Polymethylacrylat

PMMA Polymethylmethacrylat

POM Polyoxymethylen

PP Polypropylen

PPO Polyphenyloxid

PPS Polyphenylsulfid

PS Polystyrol

PTFE Polytetrafluorethylen

PUR Polyurethan

PVAC Polyvinylacetat

PVAL Polyvinylalkohol

PVC Polyvinylchlorid

PVDC Polyvinylidenchlorid

PVDF Polyvinylidenfluorid

PVK Polyvinylcarbazol

PVP Polyvinylpyrolidon

SAN Styrol-Acrylnitril

SB Polystyrol mit Elastomer auf der Basis von Butadien modifiziert

SI Silicon

SMS Styrol-alpha-Methylstyrol

UF Harnstoff-Formaldehyd

UP Ungesättigter Polyester (polyester đói)




6. Các phươ ng pháp chế biến sản phẩm chất dẻo6.1 Phươ ng pháp đẩy liên tục (Extrusion)6.1.1 Máy đẩy nhự aCó cấu trúc theo hình vẽ đơ n giản dướ i đây gồm một ống hình tr ụ (xy-lanh) và chia theo chức năng gồm 3

phần : Đầu, thân và đuôi. Phần đuôi nối liền vớ i phễu chứa nguyên liệu. Xy-lanh đượ c bao chung quanh bở inhững băng điện tr ở và phần đầu là một bộ phận r ờ i, nối liền và có thể khép mở vớ i xy-lanh bằng bản lề. Bên

trong xy-lanh là một tr ục trôn ốc quay chung quanh tr ục của chính nó nhờ tác động của một máy kéo thông

qua cơ phận chuyền lực tiế p nối phía sau của tr ục. Phần đầu đượ c thết k ế như hệ thống khuôn có nhiệm vụ

định dáng thành phẩm .Tiế p theo sau đó là hệ thống làm nguội bằng nướ c thông qua các kênh dẫn nướ c và

bồn chứa.

6.1.2 Tiến trình đẩy (trình bày rất giản đơ n)Đây là một tiến trình đẩy liên tục. Hột nhựa , tr ướ c đó đã tr ải qua các chu trình chuẩn bị như tr ộn, sấy khô...,

đượ c cho vào bồn chứa hình phểu . Hệ thống điện và điều chỉnh đượ c khở i động sẽ giúp cho động cơ quay

hoạt động, cơ phận chuyền lực sẽ quay tr ục trôn ốc, kéo hạt nhựa từ trong bồn chứa vào trong xy-lanh (ống

hình tr ụ), đồng thờ i các r ảnh soắn ốc cũng đẩy hạt nhựa về phía tr ướ c dọc theo thân xy-lanh. Các băng điện

tr ở tỏa nhiệt sẽ nấu mềm dần dần các hạt nhựa (plastifiziert), cho đến khi đến phần đầu của thân ống hình tr ụ

nơ i tiế p giáp vớ i hệ thống khuôn thì nhựa đã hoàn toàn biến đổi tr ạng thái từ đặc sang chảy lỏng(homogenes). Nhựa chảy nhờ n sau khi đi qua hệ thống khuôn, đượ c thiết k ế theo hình dạng chuẩn định tr ướ cđó, sẽ chảy tiế p qua hệ thống làm nguội. Nơ i đây nướ c đóng vai trò chủ yếu, đượ c dẫn trong các kênh, sẽ làm

nguội dần nhựa để tr ở lại vớ i nhiệt độ bình thườ ng, có hình dạng giống như khuôn chuẩn định tr ướ c đó.Tất

cả các cơ phận từ hệ thống máy quay, tr ục trôn ốc, băng điện tr ở , hệ thống làm nguội, điều chỉnh nhiệt độ,

vận tốc quay...vv. đượ c điều khiển bở i một hệ thống r ất phức tạ p gọi chung là hệ thống điều chỉnh cơ điệnmáy đẩy nhựa.

Ứ ng dụng: Một vài sản phẩm đượ c chế biến từ phươ ng pháp đẩy

Sơ đồ một máy đẩy nhự aGhi chú:1. Phần đầu máy, 2. Phần thân máy, 3. Phần đuôi máy

a. phễu nạ p nguyên liệu, b. hột nhựa, c. xy-lanh, d. vòng băng điện tr ở

e. đầu khuôn, f. hệ thống làm nguội vớ i kênh dẫn nướ c, g. tr ục trôn ốch. cơ phận truyền lực




6.2 Phươ ng pháp đúc phun (Spritzgiessen)6.2.1 Máy đúc phunCấu trúc tươ ng tự như máy phun cũng gồm các phần: động cơ quay, bộ phận truyền lực, tr ục soắn ốc, ống

hình tr ụ, băng tỏa nhiệt, kuôn ép và hệ thống làm nguội vớ i những kênh dẫn nướ c bên trong....vv....Tuy

nhiên hình thể tr ục soắn ốc, khuôn, phươ ng pháp và tiến trình phun-nén hoàn toàn khác vớ i phươ ng pháp tiếntrình máy phun liên tục.

6.2.2 Tiến trình đúc phunĐượ c chia thứ tự theo 3 giai đọan như sau

Giai đoạn 1: Động cơ quay khở i động , bộ phận truyền lực quay tr ục soắn ốc, đưa hột nhựa từ bồn nạ pnguyên liệu vào bên trong ống hình tr ụ và đẩy dần hạt nhựa về phía tr ướ c, đồng thờ i nhựa chảy lỏng nằm ở

phần đầu ống hình tr ụ đượ c đưa vào kênh dẫn và phủ đầy phần r ổng bên trong khuôn ép. Một hệ thống máy

quay và hệ thống nén dầu đượ c điều khiển từ bên ngoài, thông qua các cơ phận sẽ toàn bộ tr ục soắn ốc về phía tr ướ c tạo ra một lực nén thật lớ n để nén chặt lượ ng nhựa bên trong khuôn mà hình dạng đã đượ c thiết k ế

tr ướ c,

Giai đoạn 2: Cũng vớ i hệ thống hệ thống nén dầu nói trên sẽ đẩy hệ thống khuôn về phía tr ướ c r ờ i xa ra

toàn bộ phần đầu một khoảng cách an toàn thất định, đồng thờ i nướ c lạnh sẽ đượ c cho vào các kênh dẫn để

làm nguội thành phẩm nhựa bên trong khuôn. Phươ ng páp phun-nén đượ c ứng dụng r ất đại trà, vì vớ i phươ ng pháp này các sản pẩm cao cấ p đòi hỏi kính thướ c chính xác cao không cần phải qua khâu thủ công

phụ. Thích hợ p và đượ c ứng dụng r ất nhiều cho phươ ng pháp này là họ nhựa-nhiệt và một vài loại nhựa

thuộc họ nhựa-cứng

Giai đoạn 3: Khuôn ép đượ c mở ra bằng hệ thống ép dầu, cùng lúc vớ i việc tách r ờ i thành phẩm nhựa bên

trong khuôn bằng hệ thống thanh đẩy. Trong cùng thờ i gian này hệ thống quay khở i động tr ục soắn ốc để đưa

dần nhựa nhão về phía tr ướ c và toàn thân tr ục di chuyển về phía sau.

Tiến trình hoạt động của máy đẩy nhự a




Ứ ng Dụng: một vài sản phẩm thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo đượ c chế biến từ phươ ng pháp phun-nén

6.3 Phươ ng pháp lăn-cán (Kalandrieren)6.3.1 Hệ thống lăn-cán

Những khối nhựa lớ n, tr ướ c đó đã qua khâu chuẩn bị , và các chất phụ gia đượ c cho vào hệ thống tr ục cán

hình tr ụ (ru-lô), bên trong có hệ thống điện làm nóng, quay ngượ c chiều nhau để cán và tr ộn điều sau đó

nhựa tr ộn sẽ đượ c tr ục lăn đưa xuống dần qua nhiều tr ục lăng khác đề cán mỏng theo độ dày quy định.

Ngườ i ta cũng thiết k ế nhiều hệ thống lăn- cán liên hợ p để tạo ra tấm nhựa (hay phim mỏng) có nhiều tầng

vớ i vật liệu khác nhau. v/d Nhựa vớ i kim loại, nhựa vớ i tơ sợ i, nhựa vớ i giấy, nhựa vớ i nhựa....

Phươ ng pháp lăn-cán đượ c áp dụng để sản xuất tấm lót sàn nhà, phim mỏng từ nhựa PVC, gia tăng độ bền

bằng cách liên k ết vớ i lướ i vải hay sợ i tổng hợ p v/d sợ i Nylon. Các loại nhựa chảy lỏng v/d PE không thể giacông đượ c vớ i phươ ng pháp này.

6.4 Phươ ng pháp đẩy-thổi (Extrusionsblasformen)6.4.1 Máy đẩy-thổiCũng đượ c hiểu như một hệ thống thiết bị liên hợ p hai chức năng đẩy và thổi. Tuỳ theo thiết k ế chúng ta sẽ

có hai dạng máy đẩy-thổi theo hình vẽ đơ n giản dướ i đây.




6.4.2 Tiến trình đẩy-thổiĐây là phươ ng pháp liên hợ p của phươ ng pháp đẩy và thổi đượ c ứng dụng để gia công các loại vật thể r ỗng

bên trong vớ i nguyên liệu nhựa nhiệt dẻo. Phươ ng pháp này bao gồm hai giai đoạn.Giai đoạn 1: Tạo phôi hình ống ở tr ạng thái nóng và dẻo từ máy đẩy nhựa.

Giai đoạn 2: Phôi đang trong tr ạng thái nóng, đượ c đưa tiế p vào khuôn r ỗng cấu tạo 2 phần có thể mở ra và

đóng lại đượ c. Sau khi phôi đượ c cho hẳn vào bên trong, khuôn sẽ đóng kín lại, cắt r ờ i khỏi phôi. K ế đến hệ

thống thổi vớ i áp suất cao sẽ thổi không khí theo ống dẫn vào bên phôi (nằm trong hốc khuôn). Lực thổi này

sẽ giúp cho phôi tr ươ n phình ra và áp sát vào thành hốc khuôn.

Giai đoạn 3: Hệ thống tự động sẽ mở khuôn và thành phẩm đượ c mang ra ngoài bằng tay (hay rô-bốt).

Ứ ng dụng : Một vài sản phẩm tiêu dùng đượ c gia công từ phươ ng pháp phun-thổi

6.5 Phươ ng pháp đông bọt (Schaeumen)Chất xố p hình thành một nhóm đặc biệt trong họ chất xố p r ộng lớ n và đượ c điều chế từ nhiều tiến trình khác

nhau , đượ c gọi chung là phươ ng pháp đông bọt. Hợ p chất cơ bản đượ c khuấy mạnh trong thờ i gian nhất

định để tạo nên những bọt khí bên trong tươ ng tự như bọt không khí tr ộn lẫn trong bột làm bánh ngọt . Bọt

khí cũng đượ c tạo nên bở i chất xúc tác v/d chất đốt. Ngườ i ta tr ộn vào hổn hợ p cơ bản một loại chất hóa

đông sẽ giúp cho bề mặt các bọc khí đông lại giữ nguyên tr ạng thái r ổng bên trong, như thế sẽ tạo ra một

khối lượ ng lớ n có tỷ tr ọng r ất nhỏ.

Sơ đồ máy đẩy-thổi

Ghi chú:

A : Máy đẩy-thổi thẳng đứng

B : Máy đẩy-thổi nằm ngang

1 : Cơ phận truyền lực

2 : Động cơ (Motor)

3 : Phễu chứa ngyên liệu4 : Tr ục trôn ốc

5 : Đầu khuôn

6 : Phôi

7 : Khuôn thổi (vị trí mở )8 : Bộ phận chuyển hướ ng




Bột nhựa Poly Styrol tr ộn vớ i chất đốt

Khuôn và phần bọt nhựa Poly Styrol bên trong đượ c đun nóng , bọt khí sẽ phồng to (giống hột ngọc trai) ép sát

và dán chặt lại vớ i nhau tạo nên hình thể của sản phẩm (phần r ỗng của khuôn đã đượ c tạo dáng tr ướ c đó).

Ứ ng dụng : một vài sản phẩm đượ c chế biến từ phươ ng pháp đông bọt.

Bọt Poly Styrol đun nóng

tr ướ c khi cho vào khuôn,

sau đó Khuôn đượ c lắc

đều cho đến khi bọt nhựa bên trong nở ra lấ p đầy kín

hốc khuôn (phần r ỗng bên

trong khuôn).




7. Chất dẻo qua các niên đại và nhữ ng thành tự u của chúng

1839 - Charles Goodyear điều chế cao-su vớ i phươ ng pháp lư u hóa

1844 - F. Walton sản xuất Linoleum

1851 – Tại London xuất hiện một số sản phẩm từ cao-su-cứ ng. Charles Goodyear là ngườ i đầutiên thành công trong việc cấu hợ p này, qua đó ông ta đã gia hạn lâu hơ n phản ứ ng lư u hóabằng cách trộn một khối lượ ng lớ n lư u huỳnh vào cao su thiên nhiên theo quy định.

1862 – A. Parkes giớ i thiệu lần đầu tiên tại hội chợ lớ n London sản phẩm từ cơ xưở ngParkesine, một hổn hợ p của Zellulosenitrat, Naphtalin và dầu cay thự c vật (Khuynh diệp)

1868 - John W. Hyatt cũng giớ i thiệu Zelluloid, một sản phẩm tượ ng tự như của A. Parkes,như ng Zelluloid là hổn hợ p điều chế từ Zellulosenitrat và dầu khuynh diệp

1870 - Bằng phát minh Zelluloid đượ c đăng ký đầu tiên tại USA.1872 – Anh em nhà Hyatt chế tạo thành công máy biến chế Zelluloid đầu tiên

1878 – J.W.Hyatt ngườ i đầu tiên làm ra khuôn-nhiều-lần

1879 - M. Gray đăng ký bằng sáng chế máy phun-ép vớ i trục soắn ốc .

1892 – Paul Troester sản xuất ra máy ép dây thừ ng cho ống cao-su và dây cáp từ phươ ng phápcải tiến của máy phun-ép do Gray làm ra.

1897 - W. Kirsche và A. Spitteler đăng ký bằng sáng chế ra nhự a giả sừ ng: Galalith.

1901 - W.J. Smith, ngườ i đầu tiên tìm ra Alkyd – và nhự a lyzerophtalin. 1909 - L.H. Baekeland công bố sáng chế nhự a Phenolharze , vớ i tên Bakelit.

1910 – Thành lập công ty General Bakelite Co., sau đó đượ c mở rộng và đổi tên mớ i là UnionCarbide vào năm 1922.

1910 – Zelluloseazetat đượ c sản xuất tại nướ c C.H.L.B. Đứ c.

1915 – Cao-su tổng hợ p đượ c điều chế tại Leverkusen, nướ c C.H.L.B. Đứ c .

1920 - Hermann Staudinger bắt đầu nghiên cứ u lý thuyết cấu trúc tổng hợ p Polymer

1920 – Công ty Ford tại USA chế tạo phụ tùng xe hơ i từ hổn hợ p nhự a-Phenol và sợ i phụ gia .1920 - Hans John, ngườ i Tiệp Khắc tổng hợ p đượ c nhự a-khai(harnstoffharz), và đượ c ứ ngdụng để sản xuất hàng gia dụng k ể từ 1924 .

1921 - A. Eichengruen thiết k ế máy phun-nén đầu tiên cho k ỷ thuật nhự a.

1922 -H. Staudinger nghiên cứ u cấu trúc cao phân tử

1926 - Eckert và Ziegler đăng ký sáng chế máy phun-nén thươ ng mại đầu tiên.

1927 – Bằng sáng chế đầu tiên cho k ỷ nghệ sản suất nhự a PVC tại U.S.A và tại C.H.L.B Đứ c.

1928 – Sản xuất thươ ng mại bột cho máy ép nhự a-khai1930 - K ỷ nghệ phát triển Styrol và Polystyrol.




1932 – Giớ i thiệu trục-soắn-ốc-nóng cho máy phun-ép.

1934 – Trong phòng thí nghiệm của hãng ICI ngườ i ta điều chế đượ c Polymethylmetacryl, vàsau đó đến năm 1936 xuất hiện trên thị trườ ng.

1934 – Công ty French Oil Machine thiết k ế máy ép vớ i sứ c nén 1500 tấn

1935 – Máy thổi đầu tiên cho vật thể rỗng bằng nhự a.

1935 - Henkel điều chế đượ c nhự a Melamin

1936 - ABS đượ c chế tạo và xuất hiện trên thị trườ ng.

1938 - Hãng Du Pont công bố sản phẩm từ nhự a liên hợ p Polyamid Nylon.

1938 - Bằng sáng chế cho nhự a Epoxyd đượ c đăng ký.

1939 – K ỹ nghệ sản xuất nhự a PE-LD tại vươ ng quốc Anh.

1941 - Sản xuất nhự a Polyurethan1941 - Sản xuất nhự a Polyester đói.

1943 - Sản xuất nhự a Silikon.

1943 – Nhự a Polyester mềm đượ c chế tạo tại U.S.A và vươ ng quốc Anh.

1946 – Tập đoàn sản xuất máy phun-nén lớ n nhất nướ c Ý, Sandretto Industrie đượ c thành lập,

1947 – K ỹ thuật học cho phươ ng pháp quay-ép đăng ký bằng sáng chế.

1947 - K ỹ nghệ sản xuất nhự a Epoxyd.

1948 – K ỹ nghệ sản xuất Polytetrafluorethylen (Teflon).

1954 - G. Natta điều chế đượ c isotaktische Polypropylen, bắt đầu 1957 đượ c tập đoànMontecatini tại Ferrara đư a ra thị trườ ng.

1956 – Polyethylen-áp suất thấp (PE-HD)

1959 - Sản xuất Polykarbonaten.

1959 - Sản xuất Acetal và nhự a Polyacetal.

1960 - Sản xuất nhự a liên hợ p Vinylethylen - azetat Copolymer.

1961 - Nhự a liên hợ p Ethylen - Acryl Ethyl Copolymer E/EA đượ c đư a ra thị trườ ng tại U.S.A.

1961 – Sản xuất nhự a Polyvinylfluorids Kynar, một loại nhự a có tính chịu hoá cao đượ c ứ ngdụng rất nhiều trong k ỷ nghệ hoá học và k ỹ nghệ điện.

1962 – Sản xuất nhự a thơ m Polyimid.

1963 - Sản xuất nhự a Polybutilenglykol Terephtalat PBT

1964 - Tập đoàn General Electric sản xuất nhự a Polyphenyloxyd PPO.

1965 - Bằng sáng chế đầu tiên cho nhự a liên hợ p Vinylpropylenchlorid Copolymer.

1965 - Hãng DuPont nghiên cứ u nhự a nhiệt Ionomer Polymer.




1965 – Hãng Union Carbide giớ i thiệu nhự a Polysulfone Udel : Một loại nhự a-nhiệt-thơ m cótính chịu nhiệt cao.

1968 - Tập đoàn BASF đư a ra thị trườ ng công cụ in Nylon.

1968 - Tập đoàn Phillips Petroleum bắt đầu vớ i k ỷ nghệ sản xuất đại trà PE-LD

1969 – Nhự a Polybutilenrepthal Polyester (không cứ ng) đượ c giớ i thiệu bở i tâp đoàn Celanesevà General Electric.

1971 - Tập đoàn Phillips Petroleum giớ i thiệu nhự a Polyphenylensulfid Ryton.

1972 - Sợ i Aramid ra đờ i.

1975 - Tập đoàn Mitsui Petrochemical sản xuất Polymethylpenten, đây là loại nhự a đã đượ cGiulio Natta điều chế trong phòng thí nghiệm và 1965 đượ c hãng ICI khai triển tiếp.

1980 - Hãng BASF gia tăng tiến trình tổng hợ p của nhự a cơ bản Polypyrrol.

1982 – K ỹ thuật học tổng hợ p điều chế nhự a Polyetherimid đượ c giớ i thiệu.

1983 - K ỹ thuật học tổng hợ p điều chế nhự a Polyarilsulfon đượ c giớ i thiệu.

1986 – Hãng ICI điều chế đượ c Biopol, một loại nhự a-nhiệt có nguồn gốc từ thự c vật, có thể tự hủy đượ c trong thiên nhiên. Một vài năm sau đó một loại nhự a có đặc tính tươ ng tự , Mater-B,đượ c điều chế bở i hãng Montedison.

1986 – Tập đoàn Rohm và Haas điều chế sợ i liên hợ p Polyacrylimide Copolymer có tính chốngthoát gaz cao.

1990 – Tập đoàn Himont giớ i thiệu hợ p chất Polyolephene có khả năng tạo khối lượ ng lớ n chophản ứ ng trùng hợ p.

Ghi chú : Tài liệu và hình ảnh đượ c trích dẫn từ trang nhà của Prof. Blumes Bildungsserver fuer Chemie.

http://dc2.uni-bielefeld.de


K.S Biến chế chất dẻo

chat deo tong quat p1

Documents