Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)Bài giảng vật liệu dẻo và composite (ĐHBKHN)
Bộ môn Cơ học vật liệu Trường Đại học Bách khoa Hà nội Tài liệu mà bạn đang sử dụng được download tại website : www.share99.net Tài liệu vật liệu chất dẻo & Composite được giảng dạy tại đại học Bách Khoa Hà Nội dành cho sinh viên khối ngành cơ khí – Được chia sẻ dưới định dạng PDF để đảm bảo hạn chế tối đa chỉnh sửa và gây sai sót không mong muốn so với ý đồ của tác giả. Tài liệu được cung cấp bởi thành viên của website ! Bạn có thể xem thêm một số tài liệu, giáo trình cho sinh viên cơ khí tại link sau : Cơ khí chế tạo máy - cơ điện tử CERAMIC POLYMER KIM LOẠI Liên kết kim loại – kim loại Liên kết kim loại – phi kim Liên kết phi kim – phi kim 1. Tổng quan 2. Nhựa nhiệt dẻo 3. Nhựa nhiệt rắn 4. Cao su 5. Composite 6. Phương pháp gia công Polymer Nhựa Chất dẻo 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 CH 2 … … C = CH CH 3 CH 2 n n: Độ trùng hợp trung bình ~ số mắt xích trung bình trên một mạch polymer C CH 3 CH CH 2 … CH 2 C CH 3 CH CH 2 CH 2 C CH 3 CH CH 2 … NR TÍNH CHẤT CHUNG CỦA POLYMER • Polymer nhẹ ( = 0,8 – 2,2 g/cm 3 ) • 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 10 10 – 10 18 cm kém kim loại 2.10 22 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 0 C) • 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 cao phân tử Nhanh Lâu Sự phụ thuộc vào phản ứng trước Có Không 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 monomer 1 2 Số loại monomer trong một đơn vị polymer 1 2 Sản phẩm phụ Không Có Đặc trưng của mạch polymer Mạch dài Mạch ngắn Mạch nhánh Có Không có Nèi ®«i Monome radical Khëi ®éng Ph¸t triÓn Ng¾t m¹ch n. Polyme ho¸ n CH 2 CH CH 3 CH 2 CH CH 3 Phản ứng trùng hợp PP –C=C– –C–O–H –N–H H –C– O –C–H O –C–O–H O Alken Rîu Amin Axit Keton Aldehyt –C–O–C– O O –C–N– H –C–C– O –C–O–C– –N=C=O Este Amid Epoxy Eter Isocyanat Vßng th¬m Nhãm chøc Tªn gäi Nhãm chøc Tªn gäi Nhóm hoạt tính trong vật liệu hữu cơ OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH CH 2 OH H H H H H CH 2 O CH 2 O CH 2 O Phenol Formaldehyde Formaldehyde H OH CH 2 CH 2 CH 2 H OH OH OH CH 2 CH 2 CH 2 OH OH + 3 OHOH OH + 3 H 2 O Phản ứng trùng ngưng PF [...]... SEM PVC PVC HI TEM Tính chất chung của PVC PVC cứng PVC mềm Độ bền cơ học, độ cứng vững và độ Độ mềm dẻo thay đổi phụ thuộc vào cứng bề mặt cao chất hoá dẻo Dễ bị đập vỡ ở nhiệt độ thấp Khả năng biến dạng phụ thuộc vào phụ gia (và nhiệt độ) Độ bền hoá học cao Độ bền hoá học phụ thuộc vào phụ gia (và nhiệt độ) Tự dập tắt khi rời xa ngọn lửa Không tự dập tắt được khi rời xa ngọn lửa do... loại,kệ,sp gia dụng Tạo xốp cách điện và cách âm Bình đựng xăng - dầu, bình ắc qui… CH3 H n.C C C C H H H H CH3 CH3 H CH2 n Monomer isotactic syndiotactic atactic CH CH2 Isotactic PP CH n CH3 Vật mẫu 100 ~ 300Å Đại tinh thể 50 m Lớp tinh thể TEM 100 m 1 m LM Cấu trúc đại tinh thể và tinh thể trong polypropylene AFM Tính chất chung của PP Nhẹ, độ cứng vững và độ bền cơ học cao Tương đối giòn... cao, tính chất cơ học và hoá học tốt (thị phần) E: Emulsion – nhũ tương; S: Suspension – huyền phù; M: Mass – khối PVC-U: unplasticed Polyvinylchloride – PVC cứng PVC-P: plasticed Polyvinylchloride – PVC mềm (PVC có khả năng tương hợp tốt với nhiều loại chất hoá dẻo) 80 DCHP 700 DOP 60 DOA 50 600 TCP 500 40 400 30 300 20 200 DOA 10 DOP TCP DCHP 100 0 0 10 20 30 40 Tỷ lệ chất hoá dẻo (%) DOA: Dioctyladipate... chảy (0C) * Sản phẩm sử dụng trong không khí và không chịu tác động cơ học Polymer bán tinh thể Ưu điểm • • • • Tỷ trọng nhẹ 0,90g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy cao Tm=329-338o F Nhiệt độ sử dụng 212o F Bền với hóa chất hydrocacbon, alcohols, và hợp chất không có oxi • Độ bền mỏi cao • Có thể gia công bằng nhiều phương pháp: đúc phun, đúc thổi, đùn, cán phim, và thermoforming Cl H Cl n.C C C C H H H H H n... - 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... mạch nhánh ngắn trên 1000 nguyên tử C PE-HD Cấu trúc đại tinh thể trong polyethylene - TEM PE-LD PE-LD PE-HD 0,1 m Cấu trúc tinh thể trong polyethylene - TEM 0,1 m 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)... 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 - Dễ nóng chảy - Có thể hoà tan trong dung môi - Dễ gia công - Dễ tái sinh Cao su - Khó nóng chảy - Chỉ trương nở trong dung môi - Khó gia công - Khó tái sinh Nhựa nhiệt rắn - Không nóng chảy - Không... chất chung của PP Nhẹ, độ cứng vững và độ bền cơ học cao Tương đối giòn ở nhiệt độ thấp (< 5 00C) -5 C) Tính cách điện tốt Kém bền thời tiết Ứng dụng chính Các loại bao bì trong y tế, dân dụng và công nghiệp Đồ chơi trẻ em, đồ dùng văn phòng Ứng dụng chính Đồ gia dụng Một số chi tiết bên trong máy móc gia đình như máy giặt, máy hút bụi, máy rửa bát… sợi dệt:Thảm thể thao, lưới thể thao,