Tiểu luận Tìm hiểu về polime EPDM

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài Tìm hiểu về polime EPDM MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 3 2. Đối tượng nghiên cứu 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3 NỘI DUNG 3 1. Khái niệm polime( cao su)EPDM 3 1.1. Khái niệm polime 3 1.2. Phân loại 3 1.3. Khái niệm polime( cao su) EPDM 4 2. Một số tính chất cơ bản của cao su EPDM 4 3. Các thông số quan trọng của cao su EPDM 4 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của cao su 5 5. Lựa chọn loại EPDM thích hợp 5 6. Ứng dụng chính của cao su EPDM bao gồm 6 7. Một số ví dụ về ứng dụng của EPDM 7 7.1. EPDM làm gioăng bít kín cho cửa máy giặt 7 7.2. Hạt cao su EPDM màu 8 7.3. Biến tính polyme propylen( PP ) bằng EPDM 8 KẾT LUẬN 9 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Vật liệu polime ngày càng được chế tạo và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế, do có nhiều ưu thế về tính năng cơ lí, kĩ thuật, giá thành phù hợp. Poime (cao su ) EPDM (etylen- propylen- dien đồng trùng hợp) có nhiều đặc tính vượt trội,có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, việc tìm hiểu về polime này sẽ giúp việc sử dụng loại polime này đạt hiệu quả kinh tế cao hơn. 2. Đối tượng nghiên cứu Cao su EPDM 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu về khái niệm cao su EPDM - Một số tính chất cơ bản của EPDM - Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất cao su EPDM - Ứng dụng cao su EPDM NỘI DUNG 1. Khái niệm polime( cao su) EPDM 1.1. Khái niệm polime Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau. Ví dụ: do các mắt xích –NH –[CH2]6 –CO– liên kết với nhau tạo nên Hệ số n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa. Các phân tử tạo nên từng mắt xích của polime được gọi là monome 1.2. Phân loại a) Theo nguồn gốc: b) Theo cách tổng hợp:  1.3. Khái niệm polime( cao su) EPDM EPDM là một polime được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp etylen và propylen với một lượng nhỏ các dien không liên hợp. Các dien hiện đang được sử dụng trong sản xuất EPDM là DCPD( dicyclopentadien), ENB(ethylidene norbornene) và VNB (vinyl norbornene). Thành phần của EPDM: etylen chiếm khoảng 45 – 75% khối lượng. Các dien chiếm 2.5 – 12% khối lượng. Các loại EPDM có “tính no” còn dư trong các mạch nhánh và vì vậy có thể được lưu hóa bằng lưu huỳnh và các chất xúc tiến. 2. Một số tính chất cơ bản của cao su EPDM - Là loại cao su có tỷ trọng thấp nhất trong tất cả các loại cao su( 0.86g/cm3) - Có khả năng nhận hàm lượng chất độn cao hơn tất cả các loại cao su khác. - Rất bền với nhiệt, oxi hóa, ozon, môi trường nước và thời tiết. - Bền với hóa chất, có độ mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, có tính năng cách điện. - Cao su EPDM thường được gọi là cao su “sử dụng ngoài trời”. 3. Các thông số quan trọng của cao su EPDM : - Độ nhớt Mooney - Tỷ lệ etylen và propylen - Hàm lượng dien( ENB hoặc loại khác) - Hàm lượng và loại dầu trong cao su 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của cao su Hàm lượng etylen Þ Độ nhớt MooneyÞ Þ Hấp thụ nhiều chất độn và dầu Þ Cường lực trước lưu hóa khi nóng Þ Cường lực trước lưu hóa khi nguội Þ Cường lực trước lưu hóa khi nóng Þ Cường lực, modulus và khả năng đùn Þ Kháng biến hình Þ Độ cứng ở nhiệt độ thấp Þ modulus, độ bền nén, bền xé Ü Tính bám dính và tính dính trục cán Þ Các tính năng động lực học Ü Tính mềm dẻo ở nhiệt độ thấp Ü Nhiệt độ cán, tiêu hao năng lượng Ü Độ bền nén Ü Khả năng gia công Hàm lượng ENB Þ MWD và độ phân nhánh Þ Þ Tốc độ lưu hóa, modulus, độ cứng và độ bền nén Þ Khả năng gia công Ü An toàn tự lưu Þ Tính năng sản phẩm 5. Lựa chọn loại EPDM thích hợp Việc lựa chọn loại EPDM thích hợp được xác định bởi độ nhớt Mooney, hàm lượng etylen và hàm lượng monomer thứ ba của cao su. Các loại EPDM đã có sẵn trong dầu trong thành phần được người ta sản xuất ra để có những loại cao su với trọng lượng phân tử cao hoặc rất cao và vì vậy khả năng tiếp nhận chất độn và dầu rất cao. Cao su có độ nhớt hat trọng lượng phân tử cao hơn sẽ có những tính năng đặc trưng của cao su như tính đàn hồi, độ bền nén và cường lực tốt hơn. Mặt khác trọng lượng phân tử có ảnh hưởng cực kỳ lớn đến khả năng chảy của cao su khi chưa lưu hóa. Vì vậy sự lựa chọn loại cao su sẽ chủ yếu phụ thuộc vào yêu cầu gia công. Do khả năng chảy sẽ giảm khi trọng lượng phân tử tăng, quy tắc theo kinh nghiệm dưới đây sẽ được áp dụng: Þ Cao su EPDM có độ nhớt thấp sẽ được dùng cho hỗn hợp cao su có hàm lượng hóa dẻo thấp và ngược lại. Trong công nghệ lưu hóa liên tục, người ta ưa chuộng cao su có trọng lượng phân tử cao để đảm bảo khả năng duy trì nguyên dạng của sản phẩm tính chống biến hình tốt khi cao su chưa được lưu hóa nhưng cần có sự cân đối hợp lý với khả năng đùn của hỗn hợp. Loại cao su có hàm lượng etylen cao có nhiều tính năng như nhựa nhiệt dẻo và có thể cán luyện, đùn, cán sáng dễ dàng, nó có cường lực cao và do đó có thể đưa vào nhiều chất độn và hóa dẻo. Thêm vào đó, nó có độ cứng và giãn dài cao hơn. Hàm lượng dien không liên hợp( monomer thứ ba: ENB hoặc loại khác) ảnh hưởng tới tốc độ lưu hóa( an toàn tự lưu và thời gian lưu hóa), cường lực và ứng suất biến dạng. Trong công nghệ lưu hóa liên tục khi mà người ta sử dụng lưu huỳnh làm chất lưu hóa, thường các loại EPDM có hàm lượng không no cao được lựa chọn để đạt được tốc độ lưu hóa cao nhất và như thế có thể để tạo ra sản phẩm chất lượng cao và năng suất cao. Trong công nghệ không liên tục, các loại cao su với hàm lượng không no trung bình thường được sử dụng vì khi đó người ta có thể giảm thời gian lưu hóa bằng tăng nhiệt độ lưu hóa hay nhiệt độ gia công/tốc độ ép. 6. Ứng dụng chính của cao su EPDM bao gồm: - Công nghiệp xe hơi: + Gioăng và profile làm kín cho cửa, cửa sổ + Ống các loại( ống thoát, ống chịu nhiệt, ống chân không,…), chi tiết giảm chấn. Ứng dụng cho ngành nhựa: + Làm cản xe hơi & TPO; TPE; TPV Cao ốc và xây dựng: + Tấm lợp mái nhà và profile nhà cao tầng, cửa sổ và đệm cầu, tấm trải sàn, khu vui chơi; Chi tiết cao su kỹ thuật: + Gioăng máy giặt, bình nước uống và lớp lót bồn chứa, trục, ống, băng tải, đệm xốp. Công nghiệp điện: + Cáp điện và các đầu nối,… Các ứng dụng khác như làm chất tăng chỉ số độ nhớt của dầu nhờn, ứng dụng trong sản xuất xăm và lốp,… 7. Một số ví dụ về ứng dụng của EPDM 7.1. EPDM làm gioăng bít kín cho cửa máy giặt Gioăng cửa của máy giặt loại cửa trước giữa cửa kính và ống trước lồng máy giặt. Gioăng làm kín này phải chịu được mức độ rung động đáng kể trong khi lồng giặt chứa quần áo quay tốc độ cao trong giai đoạn làm khô. Ống trước lồng máy giặt được di chuyển tự do trên hệ thống treo của nó vì trọng tải giặt không bao giờ cân bằng. Gioăng này cũng phải bền với lão hóa gây ra bởi ảnh hưởng của khí quyển và các thành phần của bột giặt. Để có thể thực hiện được chức năng làm kín của mình một cách hoàn hảo hỗn hợp cao su làm gioăng cần có độ bền xé và bền nén tốt. Hỗn hợp cao su này cũng phải được thiết kế để có độ chảy tốt khi gia công bằng phương pháp ép và thường nó phải có màu sáng. Thiết kế hỗn hợp cao su: Hỗn hợp cao su được làm từ một loại cao su EPDM có trọng lượng phân tử cao và đã có sẵn 100 phần trọng lượng dầu trong thành phần ( buna EPG 3569). Trong lượng phân tử cao của cao su cùng với silica tăng cường lực ( Vulkasyl S) và silane giúp đảm bảo độ bền xé và bền nén cao. EPDM có khả năng chịu lão hóa và bền với các hóa chất mạnh của bột giặt. Độ bền lão hóa của nó còn được tăng cường bằng việc đưa vào cao su hỗn hợp phòng lão có tính hiệp lực Rhenofit DDA 70 và Vulkanox ZMB2. Hệ lưu hóa sử dụng các xúc tiến không gây nguy cơ ung thư mà tạo ra tốc độ lưu hóa nhanh. Hàm lượng lưu huỳnh thấp cùng với các chất mang lưu huỳnh không gây nguy cơ ung thư được người ta sử dụng để tạo ra độ bền nén tốt nhất. Công thức giới thiệu( theo phần trọng lượng): + Buna EPG 3569 200 TiO2 ( Loại Rutile) 10 + Vulkasil S 20 Sillitin Z 86 100 + Mercaptosilane 1 Paraffinic oil 10 + Rhenofit DDA 70 1 Vulkanox ZMB2 0.5 + Zinkoxyd Aktiv 5 Stearic acid 1 + Rhenocure S/G 2.5 Sulfur 1 7.2. Hạt cao su EPDM màu Hạt cao su EPDM màu đàn hồi và dẻo dai, được sử dụng làm bề mặt: sân chơi, đường chạy, sân thể thao nhằm: + Kháng trượt, kháng mòn + Giảm xóc, giảm chấn thương + Kháng thời tiết, UV, bền theo thời gian Hạt cao su EPDM màu hiện nay được cung cấp: + Màu sắc đa dạng + Kích thước hạt nhỏ, phân bố đồng đều + Độ cứng shore A trong khoảng rộng. + Có sẵn công thức kháng cháy nếu có yêu cầu 7.3. Biến tính polyme propylen( PP ) bằng EPDM PP là vật liệu polyme được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực y tế do ưu thế về tính năng cơ lý và giá thành. Nhược điểm của nó là có độ cứng cao, kém bền với bức xạ tử ngoại nên thời gian sử dụng ngắn ở ngoài trời. Biến tính PP bằng EPDM làm giảm hầu hết các tính năng cơ lý nhưng lại làm tăng độ mềm dẻo cho vật liệu. Các chất tương hợp đã làm thay đổi cấu trúc hình thái của vật liệu blend( vật liệu tổ hợp polyme( polyme blend) được cấu thành từ hai hoặc nhiều loại polyme nhiệt dẻo với cao su để làm tăng độ bền hoặc giảm giá thành sản phẩm của vật liệu. Giữa các polyme thành phần có thể tương tác hoặc không tương tác vật lý hoặc hóa học) PP/EPDM, vật liệu có cấu trúc đều đặn và chặt chẽ hơn và do vậy làm tăng độ bền nhiệt và tính chất cơ lý của vật liệu. KẾT LUẬN Vật liệu EPDM có nhiều đặc tính quan trọng, vượt trội so với các vật liệu cao su tổng hợp và nhân tạo khác, giá thành phù hợp. Việc nghiên cứu về tính năng, đặc điểm, các yếu tố ảnh hưởng đến EPDM, các vật liệu tổ hợp với EPDM,…sẽ giúp đem lại hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng được nhu cầu sử dụng của con người. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. 2. Tạp chí hóa học T44.số 6.2006 3. 4. Việt Báo // 5.