Chất dẻo nhiệt rắn nào dùng chế tạo bánh răng
LIVESTREAM 2K4 ÔN THI THPT QUỐC GIA 2022
TƯƠNG GIAO ĐỒ THỊ HÀM SỐ - 2k5 - Livestream TOÁN thầy QUANG HUY Toán
BÀI TẬP VỀ VẬN TỐC, GIA TỐC CƠ BẢN - - 2K5 Livestream LÝ THẦY TUYÊN Vật lý
UNIT 1 - ÔN TẬP NGỮ PHÁP TRỌNG TÂM (Buổi 2) - 2k5 Livestream TIẾNG ANH cô QUỲNH TRANG Tiếng Anh (mới)
BÀI TOÁN TÌM m TRONG CỰC TRỊ HÀM SỐ - 2k5 - Livestream TOÁN thầy QUANG HUY Toán
HỌC SỚM 12 - TÍNH CHẤT - ĐIỀU CHẾ ESTE - 2K5 - Livestream HÓA cô HUYỀN Hóa học
TRẮC NGHIỆM ĐỒNG ĐẲNG - ĐỒNG PHÂN - DANH PHÁP ESTE - 2K5 - Livestream HÓA cô HUYỀN Hóa học
Chất dẻo - còn được gọi là nhựa hay plastic - là vật liệu hữu cơ được tổng hợp nhân tạo. Chúng được chế tạo từ nguyên liệu thô, thí dụ như dầu thô, qua sự biến đổi hóa học (tổng hợp). Chất dẻo còn được gọi là chất hữu cơ vì chúng hình thành từ sự kết nối các chất hữu cơ như carbon hay silic. Ngày nay chất dẻo giữ một vị trí quan trọng trong kỹ thuật. Sự ứng dụng đa dạng của chất dẻo dựa vào đặc tính cũng như khả năng có được nhiều tính chất rất khác biệt (Bảng 1).
2 Thành phần hóa học của chất dẻoChất dẻo được cấu tạo chủ yếu từ các kết nối carbon tạo thành đại phân tử. Bên cạnh carbon chúng còn chứa các phân tử hydro cũng như một phần nhỏ oxy, nitơ, clor và fluor. Chất dẻo được chế tạo từ các nguyên liệu chính là khí thiên nhiên hay dầu thô theo trình tự hai bước (Hình 1): Cấu trúc của polyme từ các monome tùy theo nhiều loại phản ứng khác nhau sau đây: trùng hợp, trùng ngưng, trùng cộng. 2.1. Phản ứng trùng hợp Polyme được tạo nên bằng sự kết nối thành chuỗi dài của các monome do sự tách các liên kết đôi của các monome thành liên kết đơn và dùng các liên kết vừa được tách ra để kết nối với monome khác tạo thành chuỗi dài. Thí dụ: Sự tạo thành polyetylen từ etylen. Đây là sự hình thành các polyme có dạng nối đơn (dạng sợi).
Thí dụ: Sự hình thành nhựa polyeste*. Phản ứng này hình thành các polyme kết mạng dày chặt với nhau.
3 Sự phân loại và cấu trúc của chất dẻo3.1.Nhựa nhiệt dẻo (chất dẻo nhiệt) Các loại nhựa này có độ bền do sự đan kết của các polyme và các lực ma sát tác động giữa chúng. Ở nhiệt độ bình thường nhựa nhiệt dẻo có tính đàn hồi cứng. Khi nhiệt độ gia tăng tính đàn hồi tăng lên, ở nhiệt độ cao tiếp tục chúng trở nên mềm dẻo và cuối cùng sẽ chuyển sang thể lỏng. Khi làm nguội khối nhựa nóng này, chúng sẽ thay đổi trạng thái từ lỏng sang mềm rồi đàn hồi và cuối cùng trở lại thành cứng. Nhựa nhiệt dẻo có tính biến dạng nóng và có thể và hàn được. Vì các vật liệu này trở nên mềm khi được gia nhiệt nóng nên người ta gọi chúng là nhựa nhiệt dẻo (từ tiếng Hy Lạp thermo= nhiệt). Khi sự gia nhiệt vượt quá ngưỡng nhiệt độ giới hạn, chúng tự phân hủy 3.2.Nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt rắn (Chất dẻo cứng, nhựa phản ứng nóng) hình thành từ các polyme được kết mạng dày chặt với nhau tại nhiều vị trí bằng các liên kết hóa học (Hình 2). Nhựa nhiệt rắn thay đổi cơ tính rất ít khi bị nung nóng vì các liên kết ngang không để các polyme chuyển dịch. Do sự bền vững của độ cứng và độ bền cả trong khi nung nóng nên người ta gọi các vật liệu này là nhựa nhiệt rắn (từ tiếng Latin: durus = cứng). Khi nung nóng vượt qua khỏi nhiệt độ phân hủy, các nhựa nhiệt rắn này sẽ tự phân hủy mà không qua trạng thái mềm. Chất dẻo nhiệt rắn không thể biến dạng và không thể hàn được. 3.Nhựa đàn hồi (Elastomere) Qua sự tác động của lực bên ngoài, nhựa đàn hồi có thể biến dạng đàn hồi nhiều lần so với kích cỡ ban đầu và trở lại dạng ban đầu sau khi không còn lực tác động. Người ta gọi chất dẻo mang tính đàn hồi này như cao-su là nhựa đàn hồi. Khi bị nung nóng tính chất đàn hồi cao su chỉ bị thay đổi rất ít, chúng chỉ trở nên mềm hơn một tí. Khi nung quá cao chúng sẽ tự phân hủy. Nhựa đàn hồi có tính co giãn như cao su, không thể biến dạng nóng và không thể hàn được. II Nhựa nhiệt dẻo1.Polyethylen (PE) Đặc tính: không màu sắc, mềm như sáp, bề mặt trơn. hình dạng chịu nhiệt ổn định đến 800C, có độ bền chịu axit và kiềm. Có thể được sản xuất hàng loạt với giá thành thấp. Polyethylen áp suất thấp: Cứng, khó uốn cong Polyethylen áp suất cao: Mềm, dễ uốn cong. Ứng dụng: PE-áp suất thấp (cứng): Bình chứa, ống dẫn, bồn chứa dung tích lớn, vòng ổ bi (Hình 1). PE-áp suất cao (mềm): Vòi, màng đàn hồi để đóng gói bao bì và co rút bằng nhiệt.
3.Polyvinylchlorid (PVC) Đặc tính: không màu, bền đối với hóa chất PVC-cứng: Cứng, dai, khó bẻ gãy. PVC-mềm: có tính đàn hồi như cao su mềm hay giống như da động vật. PVC cứng được trộn thêm chất phụ gia gọi là chất làm mềm để chế tạo PVC mềm.Ứng dụng: PVC cứng: Ống dẫn nước thải, vỏ/khung, khung cửa sổ, van. PVC mềm: simili (da giả), vòi, giày ống cao, găng tay bảo hộ, vỏ bọc dây dẫn điện (Hình 2).
Polystyren xốp: Polystyren được tạo xốp bằng chất tạo bọt là vật liệu xốp cứng với cấu trúc có nhiều lỗ rỗng bên trong có tỷ trọng thấp koảng 0,02 kg/dm³ và có tính cách nhiệt tốt. Tên thương mại: Styropor, Hostapor. Ứng dụng: Tấm cách nhiệt, vật liệu đóng gói. 6.Polyme pha trộn Polyme pha trộn là hỗn hợp của nhiều loại chất dẻokhác nhau (từ tiếng Anh, blend = sự pha trộn). Polyme pha trộn có những đặc tính của từng các chất dẻo riêng rẽ được phối trộn với hau. Thí dụ: Chất pha trộn ASA + PC là một hỗn hợp chất dẻo từ polyme liên hợp Acrylnitril/Styren/Acrylester và Polycarbonat. Nó có tính bền không biến dạng đến 1200C, sức bền chống lại ảnh hưởng của thời tiết và oxít hóa (biểu hiện lão hóa), thích hợp tốt cho đúc phun. Ứng dụng: Vỏ/khung, các bộ phận ô tô và bộ phận điện (Hình 1). 7. Polyamide (PA)
Ứng dụng: Kính bảo hộ, vỏ bọc trong suốt, kính mái nhà, bộ phận cho sản phẩm vệ sinh, đèn chiếu hậu (Hình 3). 9.Polytetraflouretylen (PTFE) Đặc tính: màu trắng sữa, mềm như sáp, bề mặt có tính trơn trượt, mềm, dễ uốn và dai, chống mài mòn. Có tính bền đối với phần lớn các hóa chất thông thường. Tính bền nhiệt cao: từ -1500C đến +2800C. Tỷ trọng ϱ=2,2 kg/ dm³. Tên thương mại: Hostaflon TF, Teflon.Ứng dụng: Bạc bợ trục, đường ray trượt dẫn hướng, đệm kín, lớp phủ, dung dịch bôi trơn (Hình 4).
11. Polybutylenterephthalat (PBT) Đặc tính: có màu ngà voi, bề mặt trơn láng và chống mài mòn, độ bền vững cao, không bị biến dạng đến khoảng 1400C. Có tính bền đối với nhiên liệu, chất bôi trơn và dung môi, dễ gia công và có tính cách điện tốt.11.Nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt rắn hoặc là sản phẩm đã hoàn tất để sử dụng (thí dụ vỏ bảo vệ, prôfin, chi tiết được định dạng) hay là dưới dạng bán sản phẩm ở thể lỏng làm nguyên liệu khởi đầu cho các qui trình khác, thí dụ: nhựa cơ bản, nhựa đổ khuôn, keo dán, sơn hoặc chất đệm kín. Các loại bán thành phẩm ở thể lỏng bao gồm các dạng polyme không kết mạng, bằng cách thêm vào chất hóa cứng hoặc dưới áp suất và nhiệt độ nóng, chúng sẽ kết mạng chặt chẽ lại với nhau để cho ra thành phẩm cuối cùng có hình dáng cố định. Người ta gọi quá trình này là sự hóa cứng và các nhựa nhiệt rắn cũng là chất dẻo có thể hóa cứng. Các thành phẩm nhựa nhiệt rắn sẽ hóa cứng khi đổ khuôn. Sau khi hóa cứng, các nhựa nhiệt rắn không thể biến dạng được nữa, bởi vì chúng không hóa mềm khi nung nóng. Do đó chúng cũng không thể hàn được. Thông thường khi nung nóng, các loại nhựa nhiệt rắn có tính ổn định hơn về hình dạng so với nhựa nhiệt dẻo và tùy vào mỗi loại chất dẻo cứng, nhiệt độ có thể lên đến 2200C. Khi nung với nhiệt độ quá lớn chúng sẽ tự phân hủy, không qua giai đoạn mềm. Vì bán thành phẩm có vẻ bề ngoài như dạng nhựa nên người ta cũng gọi chúng là nhựa nhiệt cứng.
15 Nhựa Polyuretan (PUR) Đặc tính: vàng mật ong, trong suốt, được phân theo loại từ đàn hồi cứng và dai đến đàn hồi cao su. Khả năng bám dính tốt, tính bền chịu axit loãng, kiềm, dung dich muối và nhiều loại dung môi, có thể tạo xốp. Ứng dụng: PUR cứng: bạc ổ trục, bánh răng, con lăn. PUR cứng vừa (trung bình): dây đai răng (cu-roa), đệm giảm rung, thanh giảm chấn (thanh giảm xóc) (Hình 3). PUR mềm: vòng đệm kín, vỏ bọc dây cáp. Polyurethan có thể được sử dụng như sơn phủ (sơn DD) hay nhựa đổ khuôn và keo dán (chất dán). Ngoài ra chúng cũng được tạo xốp: tùy theo mật độ kết mạng người ta có vật liệu xốp cứng hoặc xốp mềm, chúng được sử dụng cho vật liệu giảm nhiệt hoặc chất đệm cũng như vật liệu giảm chấn. Người ta ứng dụng bọt xốp tích hợp PUR cho việc phủ lớp bên trong xe ô-tô để giảm va đập (Hình 5, trang 321). Nó có bề mặt trông tương tự như da thuộc với một phần lõi của cấu kiện được tạo xốp và được hoàn thành tích hợp trong một công đoạn. Ứng dụng: vỏ bọc cho bộ phận mang phụ kiện, vô lăng (bánh lái), cửa. III Chất đàn hồi1.Chất đàn hồi Chất đàn hồi trong ngôn ngữ bình dân được gọi là cao su (tiếng Anh: rubber, viết tắt là R), phần lớn hình thành từ các polyme liên kết mạng rời (kết nối không bền). Tùy theo mức độ liên kết mạng, ta có loại cao su mềm đến cứng. Đặc tính nổi bật của chúng là có độ đàn hồi cao, ở một số loại lên đến vài trăm phần trăm. Cao su styrol butadien (SBR) Đặc tính: Chịu mài mòn tốt, chịu nhiệt, chống lão hóa cao và đàn hồi tốt. Ứng dụng: Cao su SBR là vật liệu cao su được sử dụng nhiều nhất cho các ứng dụng thông thường (Hình 1). Phần lớn được đưa vào trong sản xuất vỏ xe. Hỗn hợp cao su điển hình gồm các thành phần pha trộn bên SBR là phớt trục quay, vòng đệm kín cho píttông (măng xét), đệm lót bằng cao su.
Ứng dụng: PUR (T) đàn hồi cứng được dùng để chế tạo con lăn, bánh răng, giày trượt tuyết, PUR (T) đàn hồi mềm được dùng để chế tạo vỏ bọc dây cáp, các loại vòi, măng xét đệm kín (Hình 3) IV Kiểm tra tham số chất dẻo1.Tham số cơ học Dựa theo sự biến dạng người ta phân biệt 3 loại chất dẻo: • Chất dẻo cứng vững như polystyren, PVCcứng hoặc PMMA ➀. Tham số quan trọng nhất là độ bền kéo σB. • Chất dẻo cứng nhưng uốn được (linh động) diễn đạt với ứng suất chảy σs một cách rõ rệt, thí dụ: polyethylen cứng hay poly amid ➁ • Chất dẻo đàn hồi như cao su với độ giãn dài giới hạn lớn ϵR (độ giãn dài tới đứt ϵR), thí dụ: Cao su styren-butadien hoặc polyethylen mềm ➂ Một tham số khác cũng quan trọng là mođun đàn hồi E, nói lên chỉ số bền vững (độ cứng) của vật liêu. Nó là tỷ số của ứng suất và độ giãn (E = σ/ ϵ) và là độ dốc của đường biểu diễn ứng suất-biến dạng lúc bắt đầu (Hình 1). Độ cứng của chất dẻo được kiểm tra hoặc bằng phương pháp nén bi (phương pháp đo độ cứng theo vết ấn của bi) (tương tự như kiểm tra độ cứng HRB Rockwell, trang 295) hoặc phương pháp đo độ cứng qua vết xuyên nhọn theo Shore. Độ rão của chất dẻo, nghĩa là sự biến dạng tăng tiến chậm ngay cả khi chịu lực thấp nhưng kéo dài, được kiểm tra bằng thử nghiệm kéo biến dạng với lực kéo không đổi trong thời gian dài. Với thí nghiệm này, mẫu thí nghiệm chất dẻo chịu tải trong nhiều tuần thậm chí nhiều tháng với ứng suất kéo cố định và kích thước độ giãn qua đó được đo lại. 2.Tham số cho tính bền dạng (độ ổn định kích thước) ở nhiệt độ cao Nhiệt độ hóa mềm Vicat (điểm biến dạng, điểm hóa mềm) dùng để ước tính nhiệt độ giới hạn trên cho phép trong thời gian ngắn, dưới tác động của một lực nhất định mà không có sự biến dạng. Để kiểm tra, một cây đinh thép có tiết diện 1mm² được nén với một lực 50 N lên một mẫu chất dẻo (Hình 2). Mẫu được đặt trong một buồng gia nhiệt, trong đó nhiệt độ được tăng dần với tốc độ gia nhiệt 500C/giờ. Tại nhiệt độ mà đinh thép đâm sâu vào 1mm, người ta gọi đó là nhiệt độ hóa mềm Vicat VST B/50. Sau 20000 giờ (khoảng 2,3 năm) độ bền của chất dẻo giảm xuống còn 50% ban đầu tại nhiệt độ sử dụng thì nhiệt độ đó được gọi là nhiệt độ sử dụng lâu dài (dài hạn).
• Hấp thụ nước khi được ngâm trong nước. 4.Độ bền kéo, ứng suất chảy (giới hạn chảy)
|