Tiểu luận Sử dụng vật liệu hữu cơ

GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP.TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÔN VẬT LIỆU HỌC NGÀNH HÓA BÀI TIỂU LUẬN: SỬ DỤNG VẬT LIỆU HỮU CƠ Giáo Viên Hướng Dẫn: Thạc Sỹ Nguyễn Thị Mỹ Anh. Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 11. 1. Nguyễn Hà Nhóm Trưởng MSSV: 2. Nguyễn Thị Tường Vi Thành viên MSSV: 3. Phạm Thị Nguyệt Thành Viên MSSV: 4. Nguyễn Thị Hồng Diễm Thành Viên MSSV: 5. Huỳnh Thụy Hải Thanh Thành Viên MSSV: 6. Đào Văn Túc Thành Viên MSSV: 7. Phùng Minh Mẫn Thành viên MSSV: Niên Khóa: 2010 – 2014 TP. Ngày 05 tháng 04 năm 2011. GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 2 Môn vật liệu học nói chung là một lĩnh vực rất rộng, được xây dựng trên cơ sở của khoa học - kỹ thuật. Vì vậy muốn nắm vững về kiến thức, người kỹ sư phải tìm hiểu và nắm bắt được sự phát triển của khoa học - kỹ thuật trong thời đại công nghệ, để vận dụng vào trong thực tế sản xuất. Trong những năm gần đây Vật Liệu Học Ngành Hóa, đặc biệt là vật liệu hữu cơ - polymer đã phất triển lên một tầm cao mới và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế như: Trong cuộc sống, khoa học, y học………… Do đó, Người kỹ sư phải nắm vững những kiến thức và vận dụng những kiến thúc đã học, để thích nghi với mọi vị trí cộng việc, đồng thời góp phần phát triển xã hội. Chính vì vậy, việc sử dụng vật liệu hưu cơ – polymer thúc đẩy xã hội vươn đến một tầm cao mới về công nghệ vật liệu polymer. GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 3 Tất Cả Sinh Viên Nhóm 11: xin chân thành cảm ơn: Cô Nguyễn Thị Mỹ Anh đã tận tình hướng dẫn cho Chúng em trong suốt thời gian thực hiện bài tiểu luận. Tất cả các Thầy , Cô trong Khoa Công Nghệ Hóa và đặc biệt là Cô Nguyễn Thị Mỹ Anh, là Người trực tiếp giảng dạy truyền đạt kiến thức cho Chúng em trong suốt học kỳ vừa qua. Mặc dù trong suốt quá trình học tập Chúng em đã có những sai sót nhỏ làm cho Cô không hài lòng nhưng Chúng em mong Cô thông cảm và bỏ qua . Tất cả các Bạn trong Lớp DHHO6BLT đã đoàn kết, góp ý xây dựng và tạo điều kiện cho Nhóm 11 hoàn thành tốt bài tiểu luận này. PHỤ LỤC . GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 4 Chương 1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của hợp chất hữu cơ - polymer…..Trang 5 Chương 2. Một vài khái niệm cơ bản về hợp chất hữu cơ - polymer…….....................6 2.1. Khái niệm cơ bản về hợp chất hữu cơ – polymer………………………................6 2.2: Danh pháp……………………………………………………………...............….8 2.3. Phân loại polymer……………………………………………………................…8 2.4. Sự khác nhau giữa hợp chất cao phân tử và hợp chất thấp phân tử……..........…...9 2.5. Cấu tạo cấu trúc polymer.........................................................................................9 2.5.1. cấu trúc………………………………………………………............….…...9 2.5.2. Liên kết trong vật liệu Polymer…………………………….........................10 2.5.2.1. Phân tử hydrocacbon..…………………………………...............…..10 2.5.2.2. Nhận xét:……………………………………….............………….…15 Chương 3. Tính chất cơ bản của vật liệu hữu cơ - polyme……….………………….16 3.1 Cơ tính của vật liệu hữu cơ....................................................................................16 3.1.1. Giới hạn đàn hồi, môdun đàn hồi, giới hạn bền kéo………...................….16 3.1.2. Ðộ dai va đập.................................................................................................18 3.1.3. Ðộ bền mỏi....................................................................................................19 3.1.4. Ðộ bền xé và độ cứng....................................................................................19 3.1.5. Ðộ bền phá hủy vật liệu polyme....................................................................19 3.2 Lý tính của vật liệu hữu cơ....................................................................................20 3.2.1 Khối lượng riêng.............................................................................................20 3.2.2. Tính chất nhiệt...............................................................................................20 3.2.3. Tính chất điện................................................................................................21 3.2.4. Tính chất quang.............................................................................................21 3.2.5. Tính bất đẳng hướng......................................................................................22 3.2.6. Tính có cực của polymer...............................................................................22 3.2.7. Hình thái cấu tạo và hình thái sắp xếp...........................................................23 3.2.8. Tính mềm dẻo của mạch polymer.................................................................24 3.3. Khái niệm hiện đại về cấu trúc ngoại vi phân tử polymer.....................................27 GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 5 3.3.1 Cấu trúc ngoại vi phân tử của polymer vô định hình.....................................28 3.3.2. Cấu trúc ngoại vi phân tử của polymer tinh thể.............................................29 Chương 4. Sử dụng vật liệu hữu cơ – polymer............................................................31 4.1. Chất dẻo.................................................................................................................31 4.1.1. Khái niệm về chất dẻo...................................................................................31 4.1.2. Ðặc điểm và phân lọai chất dẻo....................................................................31 4.1.2.1. Đặc điểm............................................................................................31 4.1.2.2. phân loại chất dẻo…..........................................................................32 4.1.3.Tính chất và ứng dụng một số lọai chất dẻo...................................................33 4.2. Gia công polymer……………………………………………………………..…36 4.2.1. Phối liệu………………………………………………………………….....36 4.2.2. Các phương pháp gia công……………………………………………....…38 4.2.2.1. Đúc ép (Compression moulding)……………………………...……38 4.2.2.2. Đúc trao đổi (Transfer moulding)……………………………...…...38 4.2.2.3. Đúc phun (Injection moulding)…………………………….……….38 4.2.2.4. Đúc đùn (Extrusion)…………………………………………….…..49 4.2.2.5. Đúc thổi (Blow moulding)………………………………………….49 4.2.2.6. Đổ khuôn……………………………………………………...…….40 4.2.2.7. Đúc chân không (Vacuum moulding)………………………………41 4.3. Cao su....................................................................................................................41 4.3.1. Cao su tự nhiên..............................................................................................41 4.3.2. Cao su nhân tạo (Elastome )..........................................................................43 4.3.2.1. Cao su buna, cao su buna –S và cao su buna –N .............................44 4.3.2.3. Cao su isopren. ..................................................................................45 4.2.3. Ứng dụng của cao su....................................................................................46 4.4. TƠ..........................................................................................................................46 4.4.1. Khái niệm......................................................................................................46 4.4.2. Phân loại........................................................................................................47 4.4.3. Tính chất......................................................................................................47 GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 6 4.4.4. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp..............................................................50 4.4.4.1. Tơ nilon -6,6.......................................................................................50 4.4.4.2. Tơ lapsan............................................................................................50 4.4.4.3. Tơ nitron.............................................................................................50 4.4.4.4.. Tơ poliamit (có nhiều nhóm amit –CO–NH–).................................51 4.4.4.5.. Tơ polieste (có nhiều nhóm este).....................................................51 4.4.4.6. Tơ vinylic (có nhiều nhóm polivinyl)...............................................51 4.4.5. Ứng dụng của tơ............................................................................................51 4.4.6. Một số ứng dụng khác...................................................................................52 4.4.6.1. Màng..................................................................................................53 4.4.6.2. Chất dẻo xốp......................................................................................54 4.5. SƠN......................................................................................................................54 4.5.1. Khái nhiệm và phân loại...............................................................................54 4.3.1.1.Khái niệm............................................................................................54 4.3.1.2. Phân loại.............................................................................................55 4.5.2. Một số loại sơn thông dụng..........................................................................56 4.5.3. Thành phần của sơn......................................................................................58 4.5.3.1. Đơn công nghệ sản xuất sơn alkyd...................................................59 4.5.3.2. Thí dụ Sơn mặt ngoài gốc Silicone Resin.........................................61 4.5.4. Tính năng và ứng dụng của vật liệu: nhóm SƠN..........................................61 4.6. Keo ........................................................................................................................62 4.6.1.Khái quát về keo dán ..................................................................................62 4.6.2. Đặc điểm các loại keo dán............................................................................64 4.6.3. Các loại keo dán............................................................................................65 4.6.3.1. Keo thực vật (Hồ (Keo) tinh bột ).....................................................65 4.6.3.2. Keo động vật (Casein).......................................................................66 4.6.3.3. . Keo UREFOOC...............................................................................67 4.6.3.4. Keo EPOXY.....................................................................................69 4.6.3.4.1. Đặc điểm chung của loại keo epoxy..................................69 GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 7 4.6.3.4.2. Keo epoxy biến tính bằng nhựa phenol-foocmaldehyt.......71 4.6.3.4.2.1.. Nhựa phenolfoocmaldehyt...............................71 4.6.3.4.2.2. Keo epoxy biến tính phenolfoocmaldehyt..........72 4.6.3.5. Keo cao su. (Keo elastome)...............................................................72 4.6.3.6. Các loại keo dùng trong dán hộp, dán màng......................................73 4.6.3.6.1. Keo PVAC..........................................................................73 4.6.3.6.2. Keo KORLOR 472.............................................................73 4.6.3.6.3. Keo PRODUCER 4601.......................................................74 4.6.3.6.4. Keo Emulsion Properties DA..............................................75 4.6.3.6.5. Keo Hot Melt Durabond 882..............................................75 4.6.2.5.6. Keo Polyurethane (viết tắt là PUR-adhesive).....................76 4.6.4. So sánh giữa 2 loại keo hot melt và PUR-adhesive..................76 4.6.5. Ứng dụng của các loại keo............................................................................77 4.6.5.1. Keo dán màng PET và HOTFIXTAPE..............................................77 4.6.5.2. Keo PVAC 305 - POLY VINYLACETATE 305..............................77 4.6.5.3. Keo HOTMELT.................................................................................78 4.6.5.4. Keo cán màng gia – 102....................................................................78 4.6.5.5. Keo UV Phủ bóng..............................................................................78 4.6.5.6. Keo POLY URETHANE...................................................................79 4.6.5.7. Keo PVAC 201..................................................................................79 4.6.5.8. Keo chuyên dùng cho nhựa................................................................79 4.6.5.9. Keo dán sử dụng trong ngành in lụa keo chụp bảng.........................79 4.6.5.10. Keo dán giấy và sợi........................................................................80 4.6.5.11. Keo dán gỗ......................................................................................80 4.6.5.12. Keo dán vải và cao su.....................................................................80 4.6.5.13. Keo dán kim loại.............................................................................80 4.6.5.14. Keo dán thủy tinh............................................................................80 Chương 5. Tài liệu tham khảo......................................................................................80 GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 8 Chương 1: NGUỒN GỐC PHẤT TRIỂN CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ - POLYMER. 1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của hợp chất hữu cơ - polymer. 3 - Từ thời xa xưa người ta biết sử dụng sợi bông, sợi tơ tầm, sợi len để làm quần áo, gỗ, tre, da..v.v. để phục vụ cuộc sống sinh hoạt hàng ngày. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, ngày nay vật liệu hữu cơ mới - vật liệu polyme đã được đưa vào sử dụng để sản xuất các sản phẩm mở rộng hoạt động của con người. Người ái cập cổ xưa biết sử dụng giấy polymer để viết thư cho đến khi tìm ra được phương pháp điều chế hợp chất cao phân tử khác là giấy - Năm 1833, Gay lussac tổng hợp được polyester khi đun nóng acid lactic, Braconot điều chế được Nitroxenlolozơ bằng phương pháp chuyển hoá đồng dạng. Từ đó mở ra thời kỳ mới, thời kỳ tổng hợp polymer bằng phương pháp hoá học và đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc của polymer thiên nhiên. - Đến cuối thế kỹ 19 và đầu thế kỷ 20 việc nghiên cứu hợp chất polymer được phát triển mạnh mẻ. - Nhờ những thành tựu của khoa học kỹ thuật người ta đã áp dụng những phương pháp vật lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc polymer và đưa ra kết luận: - Các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn gọi là hợp chất cao phân tử hay polymer, đã được hình thành trong thiên nhiên từ những ngày đầu tồn tại của trái đất. thí dụ : xenlulôzơ ( thành phần chủ yếu của thực vật), protit ( thành phần chủ yếu của tế bào sống)… - Hợp chất polymer là tổ hợp của các phân tử có độ lớn khác nhau về cấu trúc và thành phần đơn vị cấu trúc monomer trong mạch phân tử. - Các nguyên tử hình thành mạch chính của phân tử lớn có thể tồn tại ở dạng sợi và có thể dao động xung quanh liên kết hoá trị, làm thay đổi cấu dạng của đại phân tử. - Tính chất của polymer phụ thuộc vào khối lượng phân tử, cấu trúc thành phần hoá học của phân tử, cũng như sự tương tác của các phân tử. GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 9 - Dung dịch polymer là một hệ bền nhiệt động học, không khác với dung dịch của hợp chất thấp phân tử, nhưng lực tổ hợp và solvate hoá lớn ngay trong dung dịch loãng. - Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi của các hợp chất polymer. Thí dụ: cao su là vật liệu không thể thiếu trong ngành giao thông vận tải, nhựa Polyethylene (PE) , polypropylene (PP), ABS, polystyren (PS), poly metyl metacrylat (PMMA), poly butadien (PB), poly etylenterephtalat (PET),… mà sản phẩm gia dụng của nó không thể thiếu trong sinh hoạt hàng ngày. Polyester không no, epoxy, PF, UF … là nhựa nền cho vật liệu composite. Hơn thế nửa có thể tổng hợp được polymer tinh thể lỏng ứng dụng làm màng hình tinh thể lỏng… Chương 2: KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ-POLYMER. 2.1. Khái niệm cơ bản về hợp chất hữu cơ – polymer. 3 - Polymer: là hợp chất cao phân tử chứa nhiều nhóm nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hoá. - Monomer: là những hợp chất cơ bản ban đầu để chuyển hoá thành polymer. - Olygomer: polymer khối lượng phân tử thấp (hợp chất trung gian), chưa mang những đặc trưng tính chất như polymer. Sự phân biệt giữa oligomer và polymer không rõ ràng, tuy nhiên oligomer không có sự thay đổi rõ ràng với những tính chất quan trọng. - Mắc xích cơ sở: là những nhóm nguyên tử lặp đi lặp lại trong phân tử polymer - Đoạn mạch: là một giá trị trọng lượng của các mắc xích liền nhau sao cho sự dịch chuyển của mắc xích liền sau đó không phụ thuộc vào mắc xích ban đầu. - Nhóm cuối: là nhóm nguyên tử đặc trưng nằm ở cuối mạch polymer. Những olygomer hoạt động có chứa nhóm cuối có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp, thường được dùng để tổng hợp copolymer và polymer không gian. - Độ trùng hợp (n): biểu thị số mác xích cơ sở có trong đại phân tử của polymer m M n  GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 10 M: khối lượng phân tử trung bình của Polymer m : khối lượng phân tử của mắc xích - Khối lượng phân tử của polymer. + Khối lượng phân tử trung bình số Mn    i i i ii n N MN M Mi : khối lượng phân tử của mạch i Ni : số phân tử có khối lượng Mi có trong hệ Khối lượng phân tử trung bình số thể hiện phần số học các mạch hiện diện trong hổn hợp. + Khối lượng phân tử trung bình khối Mw   i ii ii i NM NM W : Wi Phần khối lượng của mạch phân tử có độ trùng hợp i  i iiw MWM Khối lượng trung bình khối là tổng khối lượng các thành phần tính trung bình theo phần khối lượng của từng loại mạch có độ trùng hợp khác nhau. Chỉ số đa phân tán IP : đặc trưng cho độ phân tán của mẫu polymer n w P M MI   IP = 1 đồng nhất về độ trùng hợp trong toàn mẫu polymer (điều này không có thực)  IP > 1 : mẫu polymer có độ đa phân tán , IP càn lớn mẫu càng phân tán  Thí dụ : Trong cao su tổng hợp Ip = 2 trong khi đó cao su thiên nhiên có độ đa phân tán tương đương 5. GVHD:Th.s Nguyễn Thị Mỹ Anh Sinh Viên Thưc hiện: Nhóm 11 Lớp DHHO6BLT. Sưu Tầm Đề Tài“Sử Dụng Vật Liệu Hữu Cơ”. Trang 11 2.2: Danh pháp: 3 Danh pháp của polymer chủ yếu dựa vào tên của monomer, hợp chất tổng hợp thành polymer và có thêm vào phía trước tử “poly”. Thí dụ Ethylene ( polyethylene) Propylene ( polypropylene) Polyester được hình thành từ phản ứn của di – alcol và di – acid 2.3. Phân loại polymer. 3 Polymer được phân loại theo nhiều cách khác nhau - Phân loại theo nguồn gốc: polymer thiên nhiên ( cao su, celluclose, tinh bột, protide…), polymer tổng hợp + Polymer thiên nhiên có nguồn gốc thực vật hoặc động vật n