Vật liêu học kỹ thuật - Chương 8

Tài liệu tham khảo bài giảng Vật liêu học kỹ thuật bộ môn Vật liệu học và nhiệt luyện - Chương 8 Vật liệu polymer
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liêu học kỹ thuật - Chương 8 119 Ch−¬ng 8 vËt liÖu h÷u c¬§Þnh nghÜa: lµ hîp chÊt gåm c¸c ph©n tö ®−îc h×nh thµnh do sù lÆp l¹i nhiÒu lÇncña mét hay nhiÒu lo¹i nguyªn tö hay mét nhãm nguyªn tö (®¬n vÞ cÊu t¹o =monome) liªn kÕt víi nhau víi sè l−îng kh¸ lín ®Ó t¹o nªn mét lo¹t tÝnh chÊt mµnh÷ng tÝnh chÊt nµy thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ khi lÊy ®i hoÆc thªm vµo mét vµi ®¬nvÞ cÊu t¹o.Ph©n lo¹iTheo nguån gèc h×nh thµnh: Polyme thiªn nhiªn, polyme tæng hîp. Polyme thiªn nhiªn: nguån gèc thùc vËt, ®éng vËt: xenlulo, cao su, Protein. Polyme tæng hîp: Ph¶n øng trïng hîp, trïng ng−ng: Polyolefin, Polyamit, nhùaphªnol fomadehit.Theo cÊu tróc: a- th¼ng b- nh¸nh c- l−íi. Polyme m¹ch th¼ng Polyetylen, PolyvinyRelorit, Polystyren.. Polyme m¹ch nh¸nh c¸c nh¸nh xem nh− mé phÇn cña ph©n tö t¹o b»ng tõ c¸cph¶nøng phô trong qu¸ tr×nh tæng hîp polyme cã m¹ch nh¸nh sù s¾p xÕp Ýt chÆtchÏ dÉn ®Õn tû träng cña polyme gi¶m. Polyme m¹ch l−íi c¸c m¹ch c¹nh nhau ®−îc nèi víp nhau b»ng c¸c liªn kÕtcéng ho¸ trÞ c¸c l−íi naú th−êng ®−îc h×nh thµnh nhê cho thªm vµo c¸c nguyªntö, ph©n tö t¹o liªn kÕt ®ång ho¸ trÞ víi m¹ch chÝnh. Cao su m¹ng l−íi t¹o thµnhdo qu¸ tr×nh l−u ho¸. Polyme kh«ng gian c¸c monome cã ba nhãm ho¹t ®éng t¹o nªn polyme kh«nggian ba chiÒu. Thùc tÕ c¸c polyme m¹ng l−íi dµy ®Æc cã thÓ coi lµ polyme kh«nggian: Nhùa epoxy, nhùa phenolfomadehyt.Chó ý: mét polyme kh«ng thÓ thuÇn nhÊt mét lo¹i cÊu trócvÝ dô polyme m¹ch th¼ng cã thÓ vÉn gåm cã cÊu tróc m¹ch nh¸nh vµ m¹ch l−íinh−ng m¹ch th¼ng chiÕm ®a sè§Æc ®iÓm: polyme nhÑ, bÒn nªn ®é bÒn riªng lín, chÞu ¨n mßn tèt HÇu nh− kh«ng dÉn nhiÖt, kh«ng dÉn ®iÖn.Ph©n lo¹i theo tÝnh chÞu nhiÖt:Polyme nhiÖt dÎo (thermoplastic): th−êng lµ c¸c polyme m¹ch th¼ng, ë nhiÖt ®énhÊt ®Þnh d−íi t¸c dông cña lùc c¸c phÇn tö cã thÓ tr−ît lªn nhau cã nghÜa lµ vËtliªô cã thÓ dÎo, ch¶y, nh−ng ë nhiÖt ®é thÊp h¬n nã l¹i r¾n trë l¹i. Gäi lµ polymenhiÖt dÎo v× nhiÖt ®é cµng t¨ng th× tÝnh dÎo cµng t¨ng. Polyme nhiÖt dÎo lµ lo¹ipolyme cã gi¸ trÞ th−¬ng m¹i quan träng nhÊtPolyme nhiÖt r¾n (thermoset): lµ c¸c polyme hay oligome (polyme cã khèi l−îgph©n tö kh«ng cao l¾m) chóng th−êng cã cÊu tróc kh«ng gian. §−îc chÕ t¹o tõc¸c polyme m¹ch th¼ng, hoÆc nh¸nh bÐ nÊu ch¶y+cho thªm vµo c¸c chÊt ®ãngr¾n →t¹o h×nh d−íi t¸c dông xóc t¸c cña c¸c chÊt ®ãng r¾n→ chuyÓn thµnh m¹chkh«ng gian kh«ng thuËn nghÞch 120Kh¸c polyme nhiÖt dÎo, polyme nhiÖt r¾n ë nhiÖt ®é cao kh«ng bÞ ch¶y mÒm vµkh«ng hoµ tan vµo dung m«i thµnh polyme nhiÖt r¾n, kh«ng cã kh¶ n¨ng t¸i sinhPh©n lo¹i theo lÜnh vùc ¸p dông: chÊt dÎo, sîi, cao su, s¬n, keo tÝnh chÊt vµ ¸pdông sÏ ®−îc tr×nh bµy sau. 8.1. §Æc ®iÓm cña vËt liÖu h÷u c¬ 8.1.1. H×nh thµnh vËt liÖu polymeNguyªn vËt liÖu ban ®Çu cho vËt liÖu polymeNgµy nay C«ng nghiÖp ho¸ dÇu cung cÊp nguyªn liÖu s¶n xuÊt ra c¸c polyme do®ã ho¸ dÇu→↑ c«ng nghiÖp polyme→ kÝch thÝch c«ng nghiÖp ho¸ dÇuBa ph−¬ng ph¸p chÝnh ®Ó s¶n xuÊt c¸c hîp chÊt trung gian nµy:. T¸ch c¸cbua hydro riªng biÖt trong dÇu má sau ®ã chuyÓn thµnh c¸c hîp chÊtcÇn thiÕt: n-butan = butaduen vµ xyclohexan b»ng monome nylon. T¸ch c¸c olefin cña qu¸ trÝnh cracking → hydro cacbon m¹ch th¼ng. T¹o c¸c hîp chÊt th¬m: Benzen b»ng qu¸ tr×nh platforming→ hydro cacbon th¬mc¸c hîp chÊt trung gian t¹o b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p trªn→ oxy ho¸, halogen ho¸,hydrat ho¸.. → hîp chÊt kh¸c.C¸c ph−¬ng ph¸p tæng hîp polymeI. Ph−¬ng ph¸p trïng hîp: C¸c monome dïng ®Ó trïng hîp lµ c¸c hîp chÊt ®¬ngi¶n cã khèi l−îng ph©n tö thÇp, cã chøa c¸c nèi ®«i vÝ dô n(CH2=CH2) CH2=CH2 → -CH2-CH2-§a sè polyme nhiÖt dÎo trïng hîp theo ph−¬ng ph¸p nµy HH HH H HH H HH HH H HH H C=C -C - C- -C - C- C - C- - C=C -C - C- -C - C--C - C- H H HH H HH H H Cl H Cl H Cl H Cl etylen PE vinylclorit PVC§Ó trïng hîp ph¶i cã c¸c t¸c nh©n: tia giµu n¨ng l−îng, nhiÖt hoÆc dïng chÊt khëit¹o c¬ chÕ trïng hîp dïng chÊt khëi t¹o qua ba giai ®o¹n:. Khëi ®Çu: t¹o c¸c gèc tù do cña beroxytbenzoil: C6H5-C- O + C6H5+CO2 = 2R C6H5-C-O-O-C-C6H5 O O Oc¸c gèc tù do (R ) kÕt hîp víi monome t¹o gèc tù do míi: = R míi R + CH2=CH R - CH2- CH X X. Giai ®o¹n ph¸t triÓnC¸c gèc tù do h×nh thµnh ë giai ®o¹n më ®Çu tiÕp tôc ph¶n øng víi c¸c monomet¹o ra c¸c gèc tù do míi cã m¹ch dµi h¬n vµ ®é ho¹t ®éng ho¸ häc t−¬ng tù ph¶nøng lÆp l¹i ...