Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN 4: CÁC TÍNH CHẤT, CƠ SỞ BIẾN TÍNH VÀ ỨNG DỤNG CỦA NHỰA POLYESTER KHÔNG NO

PHẦN 4: CÁC TÍNH CHẤT, CƠ SỞ BIẾN TÍNH VÀ ỨNG DỤNG CỦA NHỰA POLYESTER KHÔNG NO

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Bảng 6. So sánh tính chất vật lý của UPE với một số loại nhựa

Tính chất



PP



PC



EPOXY



UPE



Đơn vị



Khối lượng riêng



0,9



1,061,2



1,11,9



1,21,5



g/cm3



Mô đun đàn hồi



1,01,4



2,22,4



3,06,0



2,02,5



Gpa



Bền kéo



2538



4570



30100



0,39



MPa



Biến dạng dài



300



50100



1,06,0



4090



%



Độ dẫn nhiệt



0,2



0,2



0,1



2,0



W/m.độ



110



70



60



0,2



10-6/0C



6065



110 140



50300



100200



0



C



-



50110



0



C



0,10,4



0,10,3



%



Hệ số giãn nở

nhiệt

Nhiệt độ bền uốn

Nhiệt độ nóng

chảy

Độ hút ẩm (200C)



175



-



0,03



0,1



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 47



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



2. ỨNG DỤNG CỦA NHỰA POLYESTER KHƠNG NO

Polyeste khơng no được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật đúc, cách điện ở trong công

nghiệp điện và vô tuyến điện, hoặc làm chất kết dính ximăng, màng phủ. Nhưng chủ yếu

phần lớn chất dẻo dùng trong chế tạo ôtô, tàu thuỷ, máy bay, ngồi ra nó còn dùng để sản

xuất vật liệu ép và dẻo thuỷ tinh. Đặc biệt nó được dùng làm vật liệu nền cho vật liệu

composit với sợi độn là sợi thuỷ tinh, do có tính năng và giá thành thích hợp. Hiện nay

loại vật liệu này được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực như: hàng không, tàu biển, xây

dựng, đồ mỹ nghệ, đồ gia dụng,…

2.1. Ứng dụng làm keo từ nhựa polyeste không no

Nhựa poleste không no thông dụng để làm keo là nhựa đi từ axit maleic và

polyetylenglycol với các monome styren, vinylaxetat, metylmetacrylat. Sự có mặt các

nhóm alkyl và hydroxit trên mạch phân tử làm cho nhựa có tính chất kết dính tốt.

Để tiến hành điều chế keo UPE, người ta ngưng tụ anhydric maleic và glycol (tỉ lệ

1/2) ở nhiệt độ 1802000C trong mơi trường khí trơ từ 2 – 8 giờ.

Để thu được keo đóng rắn nóng, trùng hợp sơ bộ styren ở 150 0C sau đó thêm khối

chất lỏng nhớt này vào nhựa trên. Để ngăn sự đóng rắn khi bảo quản có thể thêm

0,0010,01% Hydroquinon làm chất ổn định. Keo UPE dùng để dán kim loại với thuỷ

tinh, amiăng với đồng, chất dẻo cốt thuỷ tinh.

2.2. Ứng dụng làm sơn từ nhựa polyeste không no

Trong công nghiệp sơn, người ta thường sử dụng nhựa polyeste không no để làm

màng sơn, vì nhựa UPE có những tính chất đặc biệt cần thiết cho màng sơn như: có cường

độ cơ lý cao, cách điện tốt, khi khô tạo bề mặt bóng láng, cứng. Tuy nhiên độ bám dính

thấp, để khắc phục nhược điểm này cũng như tăng cường những tính năng của màng sơn,

đồng thời giảm giá thành sản phẩm thì người ta sẽ thêm vào hỗn hợp một số chất khác,

lượng dùng để thêm vào nhựa cụ thể như sau:



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 48



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



+ Nitrocellulose 10%: được thêm vào nhựa để tạo màng sơn với chức năng đóng rắn

nhanh, bền, chịu ánh sáng, chống thấm ướt và ăn mòn hố học.

+ Bột màu 5%: có tác dụng che phủ bề mặt chống xuyên thấu của tia tử ngoại, làm

màng sơn chịu nước, nâng cao tính thẩm mỹ và kéo dài tuổi thọ của màng sơn.

+ Chất hoá dẻo 5% (DOP hoặc DBP): làm tăng tính đàn hồi của màng sơn, chịu

lạnh, tăng độ bám chắc và giảm sự bốc cháy.

+ Dung môi 38%: có tác dụng hồ tan màng sơn sau khi đóng rắn nên dung mơi bay

hơi hồn tồn khơng lưu lại trên màng.

+ Chất pha loãng 32%: do giá thành rẻ nên nó được đưa vào sơn để hạ giá thành

nhưng nó phải đảm bảo được các yêu cầu như: tốc độ bay hơi phải nhanh hơn dung môi

và đảm bảo được độ nhớt của màng sơn.

Ngồi ra còn có chất làm khơ, chất đóng rắn và một số chất khác.

2.3. Tạo tấm và các vật phẩm đúc trong khuôn

Chế tạo bằng cách cho chất đóng rắn vào nhựa polyeste khơng no đã có sẵn Styren

làm dung mơi, đồng thời là chất tạo liên kết ngang giữa các mạch nhựa, khuấy đều tạo

hỗn hợp nhựa đồng nhất có độ nhớt quy định. Sau đó tiến hành phun, khn có thể có

nhiều hình dạng khác nhau, tuỳ theo mục đích sử dụng và yêu cầu của vật phẩm như:

khuôn tạo tấm phẳng, khuôn đúc các vật liệu gia dụng,…

Sau thời gian nhựa đóng rắn trong khn hồn tồn, tiến hành tháo khuôn rồi đem đi

xử lý bề mặt vật phẩm, ta được sản phẩm hoàn chỉnh. Nhưng thực tế người ta ít dùng

nguyên một loại nhựa này để tạo các vật phẩm vì nó đắt tiền và khó khống chế thời gian

đóng rắn, thơng thường người ta sử dụng thêm chất độn vào để tăng tính chất cơ lý, đồng

thời hạ giá thành sản phẩm.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 49



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



2.4. Ứng dụng làm vật liệu composit trên cơ sở UPE và chất độn

Vật liệu Composit là loại vật liệu hỗn hợp do kết hợp của hai hay nhiều thành phần

khác nhau nhằm tạo vật liệu mới có tính chất đặc biệt.

Trong lĩnh vực polyme các vật liệu đi từ nhựa được gia cường bằng chất độn (dạng

hạt hoặc dạng sợi) được gọi là vật liệu composit. Sự kết hợp này nhằm làm tăng tính chất

cơ, lý, hoá, đồng thời hạ giá thành sản phẩm.

Thành phần cấu tạo của vật liệu Composit gồm polyme nền và chất độn, ở đây ta

dùng nhựa UPE làm chất nền vì nó có những tính chất cơ lý khá cao và dễ dàng gia công

ở nhiệt độ thường. Trong vật liệu composit nó đóng vai trò là chất kết dính, chuyển ứng

suất lên chất độn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu.

Chất độn trên vật liệu Composit có thể ở hai dạng: dạng sợi và hạt.

+ Độn dạng hạt: thường sử dụng silicagen, cao lanh, đất sét, graphit, cacbon, TiO 2…

khả năng gia cường cơ tính của độn dạng hạt cao nhưng không bằng dạng sợi. Tuy nhiên

giá thành giảm đáng kể.

+ Độn dạng sợi: thường sử dụng sợi thuỷ tinh, sợi cacbon, sợi amit, sợi đay,… độn

dạng sợi có tính năng cơ lý, hố lý cao hơn. Vì vậy người ta thường dùng để chế tạo các

vật liệu cao cấp hoặc các vật liệu làm trong môi trường khắc nghiệt.

Người ta thường đánh giá chất độn dựa trên các đặc điểm như:

-



Tính gia cường cơ học.



-



Tính kháng hố chất, mơi trường, nhiệt độ.



-



Sự phân tán vào nhựa.



-



Khả năng truyền nhiệt, tải nhiệt.



-



Tính thuận lợi trong q trình gia cơng.



-



Giá thành.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 50



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



Tuỳ thuộc vào các yêu cầu cho từng loại sản phẩm cụ thể mà người ta lựa chọn vật

liệu độn cho thích hợp.

2.5. Chế tạo tàu thuyền vật liệu Composite

Việc sử dụng vật liệu Composit chế tạo tàu thuyền sẽ góp phần đáng kể trong việc

bảo vệ mơi trường, ngồi ra nó còn chịu nắng, mưa, tia bức xạ, chịu mặn, trọng lượng

nhẹ, dễ tạo hình dạng, gia cơng đơn giản, có thể gia cơng hàng loạt sản phẩm.

2.6. Chế tạo bồn nước

Do vật liệu có độ bền cao, nhẹ, khơng bị ăn mòn, ít tốn kém trong q trình bảo

quản, đặc biệt là dễ gia cơng. Do đó nó được ứng dụng vào việc chế tạo bồn chứa nước có

dung tích lớn, mặt khác có thể lắp ghép bằng tay các phần của sản phẩm lại với nhau, nên

tiện lợi trong việc vận chuyển lên trong các nhà cao tầng.

2.7. Các sản phẩm khác

Hiện nay một số cơ sở sản xuất đã ứng dụng vật liệu Composit để sản xuất ra các vật

liệu cao cấp, ứng dụng nhiều trong thực tiễn và đạt độ bền khá cao, đáp ứng yêu cầu sử

dụng của người tiêu dùng. Ngồi ra do dễ tạo dáng, có độ bóng cao, tính mỹ thuật cũng

như độ bền cao nên còn được sử dụng để sản xuất và chế tạo hàng loạt các sản phẩm như:

+ Thùng rác công cộng.

+ Tấm phẳng.

+ Lươn giao thông.

+ Dù chốt giao thông.

+ Dầm, cầu trượt, các loại cano.

+ Chế tạo bồn tắm.

+ Chế tạo bàn ghế.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 51



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



+ Chế tạo tấm lợp, tấm nền.

+ Chế tạo bể nuôi tôm.

+ Vỏ bọc thuyền gỗ.

+ Làm vật liệu chống thấm cho nhà cao tầng.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 52



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



3. CƠ SỞ BIẾN TÍNH NHỰA POLYESTER KHƠNG NO [6]

3.1. Biến tính nhựa UPE

Tính chất của một polyme bất kỳ không thể thoả mãn đồng thời tất cả các tính chất,

các yêu cầu sử dụng. Do đó phải khắc phục những nhược điểm của nó bằng cách biến tính

nó với nhiều tác nhân khác nhau như một polymer, monomer hay dẫn xuất của monomer

nào đó. Việc biến tính polymer có ý nghĩa rất quan trọng này sẽ tạo cho polyme có những

tính chất đáp ứng được những yêu cầu sử dụng mà sản phẩm ban đầu khơng có được,

đồng thời nó làm giảm giá thành sản phẩm.

Việc nghiên cứu các phản ứng biến tính polymer vẫn đang được tiến hành một cách

tích cực, từ đó tìm ra phương pháp tối ưu để sản phẩm tạo ta đáp ứng theo đúng yêu cầu

kỹ thuật và sử dụng, đồng thời chi phí cho sản xuất và nghiên cứu là thấp nhất cũng như

hiệu quả kinh tế cao nhất.

Thơng thường người ta biến tính polyme bằng các phương pháp sau:

3.1.1.



Thay đổi cấu trúc nguyên liệu tổng hợp



Tuỳ theo mục đích sử dụng mà người ta có thể bổ sung hoặc thay thế hoặc biến tính

nguyên liệu ban đầu để tổng hợp nhựa có tính chất theo u cầu.

Ví dụ: Nhựa UPE trên cơ sở AP và EG sẽ cho sản phẩm là giòn, cứng, tương hợp

với Styren kém khi sử dụng làm chất nền trong vật liệu composit. Vì vậy khi tổng hợp

nhựa người ta cần sử dụng thêm PG hoặc EG hoặc cả hai để làm giảm độ chức của

nguyên liệu nhằm tạo cho nhựa có độ phân nhánh, độ kết tinh thấp hơn, tăng độ bền uốn

và tương hợp tốt với Styren hoặc có thể biến tính glycerin với các acid béo hay dầu thực

vật để giảm độ phân cực, độ kết tinh, tăng tính mềm dẻo và độ linh động cho nhựa hay

việc cho thêm monome tetraclorua- anhydric để tăng độ bền của nhựa UPE.

Phương pháp biến tính này rất có hiệu quả, dễ dàng tạo nhựa theo yêu cầu sử dụng.

Tuy nhiên, quá trình này được sử dụng từ khâu đầu tiên do vậy một số monomer không



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 53



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



sản xuất được trong nước thì khơng thể thực hiện được. Do đó nó sẽ khơng có ý nghĩa khi

chúng ta khơng thể sản xuất được trong nước..

3.1.2.



Thay đổi cấu trúc của nhựa



Người ta có thể thay đổi cấu trúc của nhựa bằng cách đưa một số polyme khác hay

các phụ gia vào để thay đổi cấu trúc, sắp xếp lại mạch polyme. Để thực hiện người ta sử

dụng phương pháp cơ học (khuấy, trộn, cán) ở những nhiệt độ khác nhau. Do đó phương

pháp này còn gọi phương pháp vật lý.

Ví dụ: Phương pháp hoá dẻo ngoại phân tử nhằm làm giảm sự tương tác tĩnh điện

của các polymer phân cực, tăng khoảng cách giữa các mạch polyme, làm giảm độ kết

tinh, tăng tính mềm dẻo cho nhựa. Người ta hay sử dụng các chất hóa dẻo Dibutyl

phtalate (DBP), Dioctyl phtalate (DOP), PVC, nitrocellulose... Đây là phương pháp thông

dụng và dễ tiến hành. Tuy nhiên việc đưa các chất hố dẻo vào cũng có giới hạn cho phép,

vì chúng có ảnh hưởng khơng tốt đến một số các tính chất của polymer. Đặc biệt ảnh

hưởng đến khả năng chịu hóa chất của nhựa, do vậy cần phải hạn chế khi sử dụng.

3.1.3.



Sử dụng chất điều chỉnh cấu trúc polyme



Cơ sở của phương pháp này là sử dụng phản ứng trùng ngưng (ete hoá, este hố) hay

có thể trùng hợp (ít sử dụng hơn) dựa vào khả năng phản ứng của các nhóm chức trên

mạch polymer nhằm tạo thêm một số tính chất cần thiết cho nhựa. Phương pháp này còn

gọi là phương pháp chuyển hố polyme tương tự.

Ví dụ: Biến tính nhựa Epoxy thơng qua phản ứng của nhóm epoxy, hydroxyl với các

axit béo của dầu thực vật nhằm làm giảm độ phân cực, độ kết tinh, tính năng mềm dẻo,

bền uốn và bền môi trường.

Phương pháp này dễ tiến hành, đơn giản, cho sản phẩm có tính năng sử dụng cao và

rất có ý nghĩa đối với các nguyên liệu có nhiều ở nước ta như: dầu thực vật, thầu dầu,…



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 54



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế là khó thực hiện được đối với các polymer

chứa các nhóm chức có khả năng phản ứng kém.

3.2. Phương pháp biến tính nhựa UPE bằng dầu

3.2.1.



Biến tính UPE bằng dầu thầu dầu



Cơ sở khoa học của việc biến tính này dựa vào cấu tạo hoá học của dầu thầu dầu như

sau:

-



Dầu thầu dầu: là một loại dầu không khô, acid béo tạo thành dầu thầu có nhóm



–OH, trong đó acid ricinoleic có chứa nhóm –OH đóng vai trò như một polyol.

-



Monoglycerit của dầu thầu dầu: có chứa đồng thời 3 nhóm –OH, trong đó 2



nhóm của monoglycerit và một nhóm –OH của axit ricinoleic, do đó nó được xem là một

polyol 3 chức. Nhận xét từ các thí nghiệm cho rằng:

Dầu thầu dầu có độ đa chức nên dẫn đến nhựa tạo thành có độ nhớt cao làm tăng khả

năng thấm ướt của nhựa lên sợi thuỷ tinh. Ngoài ra do độ chức cao nên tỉ lệ đưa vào cũng

hạn chế, tránh sự gia tăng độ nhớt. Vì vậy dẫn đến sự tương hợp với Styren khơng cao.

Ngồi ra việc tổng hợp monoglyceric và làm sạch chúng rất tốn kém nên giá thành cao.

Đối với axit béo của dầu thầu dầu thì có độ đa chức bằng 2, do đó khơng làm tăng

độ phân nhánh, dẫn đến làm tăng độ nhớt của nhựa, hoạt tính của nó cao hơn và tỉ lệ sử

dụng đưa vào nhiều hơn, vì nó có thể cải thiện một số tính chất của nhựa.

Vì những lý do trên mà người ta chỉ biến tính nhựa polyester khơng no bằng acid

béo của dầu thầu dầu mà không dùng ở dạng ban đầu hay như ở dạng monoglycerit của

nó.

3.2.2.



Biến tính nhựa UPE bằng dầu thực vật.



Ta có thể biến tính UPE bằng dầu thực vật theo những phương pháp sau:



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 55



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

-



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Biến tính polyeste khơng no trực tiếp từ dầu thực vật có chứa nhóm -OH được xem

là các polyol.



-



Biến tính UPE với axit béo dầu thực vật, các axit này đóng vai trò chất hố dẻo nội.



-



Biến tính UPE từ các monoglycerit dầu thực vật, nó được xem là một glycol có

mạch cacbon dài, được sử dụng thay thế một EG.

Ở đây tuỳ theo mục đích sử dụng mà người ta chọn phương pháp biến tính UPE



thích hợp. Ngồi việc biến tính UPE từ dầu thực vật, dầu thầu dầu, người ta còn có thể

biến tính UPE bằng nhiều loại dầu khác, cũng như các chất biến tính khác để thu được

nhựa có những tính chất mong muốn.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 56



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



KẾT LUẬN

Qua phần thuyết minh về lý thuyết này ta nhận thấy rằng việc tìm hiểu về tính chất,

ứng dụng và sản xuất nhựa UPE là rất cần thiết để đi đến thiết kế một phân xưởng hay

nhà máy sản xuất nhựa UPE trong nước nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng hiện nay.

Bản thân em là sinh viên nên việc tiếp xúc thực tế chưa nhiều, kiến thức về các lĩnh

vực còn hạn chế, và thời gian có hạn. Vì vậy, đồ án này khơng tránh khỏi những thiếu sót,

kính mong q thầy cơ và bạn bè đóng góp ý kiến để đồ án này được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy cô giáo bộ

môn và bạn bè đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 57



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN 4: CÁC TÍNH CHẤT, CƠ SỞ BIẾN TÍNH VÀ ỨNG DỤNG CỦA NHỰA POLYESTER KHÔNG NO

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×