GIỚI THIỆU VẬT LIỆU NHỰA:

Polymer:

Polymer là những hợp chất mà phân tử của chúng gồm những nguyên tử bằng liên kết hóa học thành những mạch dài và có kkhối lượng phân tử lớn.Trong mạch chính của polymer những nhóm nguyên tử này được lặp lại nhiều lần.

1.Các loại nhựa nhiệt dẻo thông:

1.1 Polyolefin:

Là tên viết tắt để chỉ nhóm nhựa nhiệt dẻo

-         PE  (polyethylene)

-         PP (polypropylene)

1.1.1 Polyethylene:

- Là loại nhựa bán kết tinh có độ kháng nhiệt trung bình.

- Công thức phân tử:

(- CH₂-CH₂ -)

- Một số loại nhựa PE có khối lượng phân tử thấp tương ứng với khả năng chảy cao hoặc -chỉ số chảy thấp,thích hợp cho ép phun.

- Loại PE có khối lượng phân tử cao tương ứng với khả năng chảy thấp hoặc chỉ số chảy thấp, thích hợp với thổi.

- PE trơ với nước, dung dịch muối, acid,baz,nhưng bị hư hỏng khi tác dụng các acid mạnh như acid sunfuric,acid nitric.

-Ưu điểm: Là giá thành thấp, trơ hóa chất, tính các điện tốt và dễ gia công. PE có thể gia công bằng phương pháp ép phun, đùn, thổi.

1.1.2 Polypropylene:

- Là loại nhựa bán kết tinh có nhiệt độ nóng chảy cao hơn Polyethylene

- Công thức phân tử.

(- CH₂ – CH-)

CH₃

PP có giá thành thấp, được sử dụng rộng rãi và có thể gia công bằmg nhiều phương pháp khác nhau. Các sản phẩm có thể làm từ PP gồm các loại bàn ghế ngoài trời, các tấm panei trong xe hơi.

1.1.3 Vinylics:

Loại nhựa Vinylic thường được sử dụng cho nhóm nhựa nhiệt dẻo mà có tên Vinyl trong tên hoá học của chúng.

Các loại nhựa trong nhóm này bao gồm:

­   PVC POLYVINYLCHLORIDE

­   PVDC            POLYVINYLIDENE CHLORIDE

­   PVAC            POLYVINYL ACETATE

­   PVAL            POLYVINYL ALCOHOL

Trong nhóm này, nhựa PVC là quan trọng nhất nên sẽ được đề cập ở đây.

Polyvinyl chloride

PVC là loại nhựa không kết tinh. Tuy nhiên do cấu trúc bên trong mà khi gia công phải sử dụng nhiệt độ trên nhiệt độ Tg.

Ở dạng tinh khiết PVC cứng và khá dòn. Chất dẻo cót hể làm giảm độ cứng và PVC có chứa nhiều chất dẻo có tính chất hầu như giống cao su.

Công thức phân tử:            ( - CH₂ – CH₂ -)

Cl

Nhiệt độ chuyển thuỷ tinh Tg=70⁰C (150⁰F)

PVC có giá thấp, được sử dụng rộng rãi ở nhiều dạng cứng và mềm. PVC được sử dụng đẻ làm các sản phẩm chai trong suốt, ống nước, dây điện, các vỏ bọc cách điện…

1.1.4. Styrenics:

Nhóm này gồm các loại nhựa có Styrene trong tên hoá học của nó. Nhóm này gồm các loại nhựa sau:

­   PS     POLYSTYRENE

­   SAN STYRENE-ACRYLONITRIL – COPOLYMER

Ps là loại nhựa quan trọng nhất trong nhóm này.

1.1.4.1 Polystyrene:

Polystyrene là loại nhựa không kết tinh. Nhiệt Tg thấp, khả năng chịu đựng nhiệt độ kém. Thông thường nhựa PS hơi dòn, nó có thể được biến tính với cao su để cải thiện độ bền va đập. Tuy nhiên, độ trong suốt sẽ kém đi ngoại trừ chỉ thêm một lượng nhỏ cao su.

Giá của PS không đắt và được sử dụng rất rộng rãi. Cũng như các loại nhựa nhiệt dẻo không kết tinh khác, PS dễ gia công.

Công thức phân tử

Tg=100⁰C

Công dụng của nhựa PS:

PS có độ trong suốt cao, độ bền của nó ít phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ.

Tuỳ thuộc vào loại mà PS có khả năng chịu được nhiệt độ từ 60 đến 90⁰C trong thời gian dài.

PS được sử dụng trong các lĩnh vực cách điện, cách nhiệt, các sản phẩm trong ngành xây dựng, điện tử, thiệt bị thông tin liên lạc, vỏ bọc TV, radio, vỏ bọc các thiệt bị trong nhà, các thiệt bị trong kỹ thuật lạnh, các sản phẩm ép phun có thành mỏng, thùng chứa, màng, các sản phẩm baobì đóng gói, đặc biệt là dùng trong bao bì thực phẩm.

1.1.4.2 San:

SAN là loại nhựa copolymer của Polysyreme với Acrylynitril. SAN hơi cứng hơn PS và độ kháng nhiệt cũng tốt hơn, không chịu được mài mòn nhưng ít bị dòn. San có độ trong suốt cao nhưng sẽ ngã màu vàng khi nóng.

SAN thường được sử dụng trong các sản phẩm điện, điện tử, các bộ phận trong xe hơi, các sản phẩm gia dụng

1.1.5 Nhóm Polyalloy:

Các loại nhựa trong nhóm này gồm:

­   ABS Acrylonitrile – Butadien – Styrene

­   ACS Acrylonitrile Chlorinated PE Styrene

­   AES Acrylonitrrile Ethylene Propylene Styrene

­   MBS Methylmethcry butadiene Styrene

­   ASA Acrylonitrile Styrene Acrylic Ester

Trong nhóm này, ABS là loại nhựa quan trọng nhất

ABS:

Nhựa ABS là nhựa nhiệt dẻo không kết tinh. Chúng kết hợp monomer khác nhau và ở dạng polyalloy.

Nhựa ABS chịu được nhiệt độ, hoá chất và kháng thời tiết, có khả năng dễ gia công và tạo bề mặt sản phẩm đẹp.

Công dụng của nhựa ABS:

ABS được sử dụng trong các sản phẩm cách điệnm trong kỹ thuật điện tử, và các sản phẩm trong ngành thông tin liên lạc (vỏ điện thoại, các bộ phận bên trong).

Trong kỹ thuật lạnh: làm các bỏ bọc bên trong, các cửa trong và vỏ bọc ngoài chịu va đạp ở nhiệt độ lạnh. Các sản phẩm ép phun như các vỏ bọc, bàn phím sử dụng trong công nghiệp máy văn phòng và máy chụp ảnh.

Trong công nghiệp xe hơi: làm các xe hơi thể thao nhỏ, thuyền thể thao.

Trong công nghiệp bao bì, đặc biệt là dùng trong thực phẩm, các sản phẩm ép phu, thùng chứa và màng.

1.1.6. Nhóm Polyalloy:

Polyamide còn được gọi là nylon, được chia thành ba nhóm nhỏ sau:

­   Aliphatic Polyamide gồm có PA 6, PA 11, PA 12, PA 66

­   Aromatic Polyamide, gồm có:PMPI, PPPT

­   Loại hỗn hợp các PA, gồm có PA – (6, T); PA ( MD, 12); PA (MX, 6)

Trong nhóm này chúng ta sẽ đề cập đến PA 6 và PPPT

1.1.7 Polyamide 6:

PA6 là loại nhựa nhiệt dẻo có độ kết tinh cao với độ kháng nhiệt cao. PA 6 có độ bền va đập trung bình. Để làm tăng độ bền va đập, người ta có thể kiểm soát cấu trúc tinh thể trong quá trình gia công hoặc tạo hỗn hợp với cao su đã biến tính.

Công thức phân tử

PA có tính chất cơ lý tốt và kháng hoá chất tốt, thường được làm các sản phẩm đòi hỏi có độ chính xác cao.

PA 66 tương tự như PA6. Cả hai đều dễ hút ẩm trong khi đó PA và PA ít bị ảnh hưởng bởi nước.

1.1.7.1. Aromatic Polyamide PPPT:

Poly p-phenylene tere phtalamide (PPPT) là loại nhựa có độ tinh khiết cao nhưng không thật sự là nhựa nhiệt dẻ vì nó bị phân huỷ trước khi nóng chảy.

PPPT được sử dụng để sản xuất sợi với tên thương mại là Kevlar. Loại sợi này bền và có độ cứng rất tốt.

1.2 Các loại nhựa nhiệt rắn thông dụng:

1.2.1 Phenol resin:

Phenol – Formaldehyde Resin (PF)

* Giai đoạn tạo phenol alcohol ( alcol oxibenzilic)

* Giai đoạn tạo cầu nối methylene: phản ứng trùng ngưng tách nước.

Nền nhựa: Pheno- Novolaks

• Đặc trưng:

­   Dạng bột hay hạt, màu nâu hơi vàn hay đen, cho sản phẩm màu tối.

­   Tính chảy: tuỳ vào hàm lượng nhựa và độ trùng ngưng mà có thể dễ chảy, trung bình hoặc dai.

­   Dùng ép các sản phẩm nhỏ, không chịu ứng suất.

­   Kháng hoá chất: dung môi, dầu mỡ, xăng ở nhiệt độ tương đối cao, kháng được cả axit, kiềm đậm đặc.

­   Độ hút ẩm: ít, ngoài ra tuỳ thuộc vào hàm lượng độn.

­   Độ: sử dụng độn vô cơ có tính chất cơ lý tốt hơn độn hữu cơ, độn vô cơ có thể cách điện được.

­   Tuỳ yêu cầu tính năng sản phẩm và giá thành mà nhựa phenol có compound khác nhau.

• Ứng dụng

­   Chi tiết cho động cơ, hoả tiễn, pháo bông

­   Thắng, lớp đệm mối nối, có thể chịuu nhiệt>500⁰C

­   Dụng cụ điện dùng cho gia đình, máy phát điện.

­   Các chi tiết máy: đầu chế hoà khí, đầu nút máy đánh chữ…

Sử dụng độn:

• Độn bột đồng ® dẫn nhiệt cao.
• Độn bột sắt ® dẫn từ
• Độn bột chì ® mài lọc tia X
• Độn graphite bán dẫn
• Độn bột gỗ + cao su tăng độ bền va đạp nhưng giảm độ bền nhiệt dùng trong phit điện…

1.2.2 Urean resin:

1.2.2.1 Ure – Formaldehyde resin:

Trong môi trường acid mạnh, phản ứng giữa urea và formaldehyde với tỉ lệ <=1 tạo thành sản phẩm không trong suốt (vô định hình) không tan, mắc xích cơ bản của nó có cấu tạo như sau:

Từ monometylol urea tạo thành nhựa mạch thẳng có cấu tạo:

Tổng quát:

v Dạng bột mịn:

Dạng bột mịn, hạt màu trắng hay màu cần thiết ( thường sáng màu), bền ánh sáng, UV, không bị đứt mạch, biến màu.

Kháng dung môi và dầu, ít kháng axit và baz.

v Ứng dụng:

Do màu sáng nên dùng sản phẩm trong gia đình, vệ sinh, dụng cụ điện và vật liệu cách điện, các hệ thông cách âm, cách nhiệt.

1.2.2  Melamine resin:

Melamine – Formaldehyde resin (MF)

Thông thường chỉ có 3 mol formaldehyte dễ kết hợp với 1 mol melamine.

­   Methylol melamine được tạo ra trong môi trường trung tính hoặc kềm yếu (pH=7÷8). Các dẫn xuất methylol melamine tan tốt trong nước nóng, nhưng khi làm lạnh dung dịch thì lắng nhanh tạo thành dạng tinh thể.

­   Nhựa được tạo ra khi đun nóng:

Tính chất:

Màu trắng và nhiều màu sáng cần thiệt.

Kháng nước nóng, ẩm và chất tẩy rửa.

Ứng dụng:

Do màu sáng nên dùng trong tay nắm các dụng cụ nhà bếp, các sản phẩm kỹ thuật, chi tiết cách điện, nhiệt chịu ứng suất cơ học cao, đặc biệt cứng và kháng trầy so với Melamine – Phenolic (MP) hay UF.

Nếu sử dụng độn sợi thuỷ tinh hoặc các chất vô cơ: sản phẩm sẽ kháng nhiệt, kháng hư hỏng, có tính chất cơ học cao

MF không cháy nên sử dụng ở các sản phẩm chống cháy.

MF bị tác dụng của axit và kiềm mạnh nhưng kháng dầu, dung môi, alcol và nhiều hoá chất khác.

MF sử dụng trong ép phun co rút rất cao và có thể bị ứng suất nứt, không nền chế tạo các sản phẩm có độ chính xác cao.

1.2.3 Melamine – Phenoic (MP) resin molding compound:

Dùng hai hỗn hợp trộn lại chịu tốt hơn Melamine thuần tuý.

Sự co rút giảm đáng kể.

Ứng dụng: sản phẩm màu sáng trong kỹ nghệ điện, dụng cụ già đình và bếp

1.3  Nhựa polyester bất bão hoà (UP):

1.3.1 Đặc điểm:

­   Mạch phân tử có chứa các nhóm chức ester nên không bền trong môi trường kiềm.

­   Mật độ nối đôi cao ( do khoảng cách các nối đôi gần nhau) nên sản phẩm sau đóng rắn thường có tính mềm dẻo kém.

Ưu điểm	Khuyết điểm
cứng, rắn chắc. Ổn định kích thước. Dễ vận hành, sử dụng , chịu môi hoá học cao ( chỉ kém trong môi kiềm) Giá thành tương đối thấp. Dễ bị nứt khi chịu va đập. Độ co ngót cao. Khả năng chịu hơi nước kém. Bị ảnh hưởng mạnh bởi tia cực tím. Dễ bắt lửa.

1.3.2 Thành phần nhựa:

Các thành phần có sẵn trong nhựa ( công nghiệp – chưa đóng rắn)

Thành phần	Công dụng	Tỷ lệ (%)
Nhựa polyester	Thành phần chính	65-72
Tác nhân kết mạch	Tạo cầu nối mạng	28-35
Chất ức chế	Tăng thời gian bảo quản	<0.2
Chất xúc tá	Tạo gốc tự do
Chất xúc tiến (có thể có, nhưng trong ép phun sử dụng nhiệt)	Hoạt chất xúc tác	<0.1

• Tác nhân kết mạch:

Bản chất và vai trò:

Thực chất là chất (có chứa nối đôi linh động) tham gia đồng trùng hợp với thành phần nhựa polyester không để nó  tạo ra cấu trúnc không gian.

Ảnh hưởng:

­   Mật độ liên kết, và chiều dài liên kết mạng ® tính năng cơ lý

­   Ảnh hưởng đến độ nhớt hỗn hợp ® gia công

­   Độ co rút sản phẩm ® khuyết tật

­   Nhiệt phát sinh trong phản ứng ® gia công, khuyết tật.

Thông thường: Styrene, vinyl toluene

• Chất ức chế

Bản chất và đặc điểm:

­   Là các chất nhạy phản ứng với các gốc tự do.

­   Không tạo ra các sản phẩm có kích thước lớn.

­   Vai trò chính: giúp tăng thời gian bảo quản (dập được các gốc tự do hình thành trong quá trình bảo quản)

Ảnh hưởng:

­   Làm chậm phản ứng.

­   Có thể ảnh hưởng đến màu sắc nhựa.

­   Thường là các chất độc hại.

Thông thường: Hydroquinone, p-Benzoquinone

• Tiến trình của phản ứng đóng rắn:
• Khơi mào:

Xúc tác + xúc tiến / tác nhân kích thích ® gốc tự do

Tác nhân kết mạch + gốc tự do ® gốc tự do

Nhựa UP + gốc tự do ® gốc tự do

• Phát triển mạch:

Tác nhân kết mạch + gốc tự do ® gốc tự do

Nhựa UP + gốc tự do ® gốc tự do

• Tái hợp mạch:

Gốc tự do + gốc tự do ® cao phân tử ( có khi có một số phụ chất khác )

• Tính chất nguyên liệu UP

Hỗn hợp nguyên liệu UP dạng hạt hay vẩy có tính dễ cháy, sử dụng áp suất ép phun thấp, đóng rắn nhanh trong khuôn.

Sai phẩm UP bền ánh sáng và màu sắc, có tính chất điện tốt, kháng điện.

• Ứng dụng:

Sử dụng cho sản phẩm cần ứng suất cao và dạng phức tạp trong xây dựng, trong kỹ thuật điện – điện tử, điện xe hơi, máy rửa chén, máy hâm nóng viba….

1.4 Nhựa Epoxy:

• Công thức hoá học:

Nhựa Epoxy là loại polymer có nhóm chức epoxy trên mạch.

Lycidyl (G)

Phản ứng đa tụ nhựa Epoxy:

• Đặc điểm, công thức cấu tạo:

­   Phân tử có chứa nhóm Epoxy nên rất hoạt động, đặc biệt với các phần tử có khả năng cho nguyên tử hydro ( như acid, amine, …), riêng đối với rượu thì chỉ cần phản ứng ở nhiệt độ tương đối cao.

­   Mạch phân tử no hoặc có chưá nối đôi rất ít.

­   Trên mạch thường có các cầu nối –O- nên phân tử mềm dẻo.

­   Đôi khi tồn tại các nhóm –OH trên mạch phân tử.

 

 

 

Ưu điểm	Khuyết điểm
­   Cơ tính cao ­   chịu nhiệt độ cao ( 150 ÷ 1900C) ­   Độ bền hóa học cao ­   Độ co ngót thấp (0.5 ÷ 1.0%) ­   Độ bám dính với kim loại cao.	­   Thời gian phản ứng đóng rắn dài. ­   Giá thành cao. ­   Quy trình sử dụng nghiêm ngặt.

• Thành phần đóng rắn:

Thông thường nhựa Epoxy được đóng rắn từ hai thành phần riêng biệt:

­   Nhựa Epoxy

­   Chất đóng rắn

• Cách đóng rắn:

Có 3 cách đóng rắn chính:

­   Đóng rắn bằng hợp chất chứa hydro linh động (đặc trưng nhất là amine)

­   Đóng rắn bằng các anhydride

­   Đóng rắn bằng xúc tác.

• Tính chất của nguyên vật liệu:

­   Hỗn hợp nguyên liệu dạng hạt, vẩy.

­   Nhựa Epoxy có tính chất dễ cháy…

­   Sản phẩm ổn định kích thước cao, bền thời tiết.

­   Sử dụng áp suất ép phun thấp, có thể ép phun với các chi tiết kim loại ghép trong khuôn.

• Ứng dụng:

Chi tiết kỹ thuật cần độ chính xác kích thước, gia công sản phẩm nhựa có cột kim loại dùng trong kỹ nghệ điện - điện tử.

Nhựa polyurethane

• Cấu tạo hóa học:

Polyisocyanate + Polyol = Polyurethane

Để tăng tính mềm dẻo cho sản phẩm người ta thường sử dụng polyol dưới dạng:

­   Polyester polyol (diacid + diol)

­   Polyether polyol (oxide hữu cơ + polyol/polyamine)

Polyisocyanate: rất dễ phản ứng với

­   Nước

­   Amine và amides

­   Acid hữu cơ

­   Urethane

­   Dẫn xuất của urea

Tính chất Polyisicyanate:

­   Rất độc

­   Cần bảo quản tốt ( tuyệt đối tránh ẩm )

­   Tránh tiếp xúc với các thành phần hữu cơ.

• Đóng rắn:

Thành phầntham gia đóng rắn:

­   Polyisocyanate

­   Polyol

­   Xúc tác

­   Xúc tác hữu cơ

­   Xúc tác vô cơ hay cơ kim.

Tỷ lệ thành phần : [-OH]< [-NCO]

Hỗn hợp nguyên liệu dạng hạt, màu tự nhiên của nguyên liệu, có nhiều độ cứng khác nhau và tuỳ theo yêu cầu sử dụng.

• Ứng dụng

Tuỳ độ cứng và tính chất vơ lý mà chọn lựa sử dụng

Loại cứng, kháng va đập, kháng rung sử dụng chế tạo các chi tiết xe hơi, chi tiết máy như trục lăn, bánh xe đẩy…

Loại mềm hơn thì chế tạo các join kín, đường viền kín, ống mềm, dây điện sử dụng trong nước, sử dụng làm đế giày, túi xách, quần áo chịu thời tiết khắc nghiệt…

Hỗn hợp polymer (polymer compsite)

Mục đích của hỗn hợp:

Gia cường: cải tạo tính chất cơ lý sản phẩm.

Làm loãng: sử dụng độn hạ giá thành.

Ổn định kích thước

Và nhiều công dụng đặc biệt khác: độ dẫn điện, tính chất từ, kháng cháy…

Trộn hợp các polymer ( polymer blend)

Khái niệm: là hỗn hợp polymer đã được trộn nước.

Mục đích: cân đối giữa giá thành và công dụng.

Tính chất	Thành phần
Độ thẩm thấu kín	PE/nylon
Kháng va đập	HIPS, ABS, PVC, nylon/EPR
Kháng hoá chất	PPO/nylon, PC/PBT
Hạ giá thành	PPO/HIPS, PC/ABS