Bài giảng Công nghệ cao su - Lý tính cao su

pdf 36 trang ngocly 03/06/2021 670
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ cao su - Lý tính cao su", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_cong_nghe_cao_su_ly_tinh_cao_su.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ cao su - Lý tính cao su

  1. LÝ TÍNH CAO SU
  2. LÝ TÍNH Tỷ trọng (g/cm3): -CS tinhkhiết: 0.906 - CS khô: 0.911 -CS lưu hóa: 0.923 Tính đàn hồi: khả năng chịu đượcbiếndạng rấtlớnvàsauđó trở về trạng thái ban đầucủanómộtcáchdễ dàng. Saususống thì kém đàn hồihơncaosuđãlưuhóa: khikéo dài ta nhậnthấycaosusống khi buôn ra sẽ trở về trạng thái ban đầucủanóchậmvàíthơnCS lưuhóa.
  3. LÝ TÍNH Ảnh hưởng củanhiệt độ: nếuhạ nhiệt độ xuống dưới nhiệt độ bình thường thì sứcchịukéodãncủanótăng lên. Nếu nhiệt độ <-800C cao su sẽ mấthếttínhđàn hồi(gel hóa). Nếunâng cao nhiệt độ củamẫulênsứcchịukéocủanógiảmxuống. Nếulàmlạnh cao su sống và cao su lưuhóahiệuquả sinh ra sẽ tương tự nhau. Nếu nâng cao nhiệt độ lên, sứcchịukéođức cao su lưuhóahạ xuống chậmhơncaosusống, độ giảncủa cao su lưuhóatăng chậmhơncaosống.
  4. LÝ TÍNH Ảnh hưởng củatốc độ kéo dãn: tốc độ kéo dãn càng lớn, thì trị số củasứcchịukéodãnvàđộ dãn càng cao. Đốivớicaosu lưuhóavậntốckéotăng lên Æ sứcchịu đựng và độ giãn đức cũng tăng.
  5. LÝ TÍNH Luật định dãn (modul): Nếutaso sánhcácmẫucaosulưu hóa có các thành phần khác nhau, kéo đơngiảnbằng tay đến một độ nhất định, ta phải dùng sức kéo khác nhau. Để diển tả sự khác biệtnày, ngườitađolựckéocầnthiết để sinh ra một độ dảndàiđã định (gọilàmodul). VD: Modul = 300% là lựckéocầnthiết để có một độ dãn dài là 300 %.
  6. LÝ TÍNH Độ dư củacaosu: nếukéodàimộtmẫucaosuđến độ dãn nào đórồi buông ra ta nhậnthấymẫucaosutrở về trạng thái bang đầurất nhanh. Nhưng khi kéo đếnmột độ dãn lớnvàgiữ trong thờigianlâumẫuCS khôngtrở vềđúng chiềudàiban đầuvàsự co rút này xảyrachậmhơn, cho đếnkhikhôngbiến đổi. Sự khác biệtgiữachiềudàiđãco rútvàchiềudàiban đầu gọilàđộ dư củacaosu. Yếutốảnh hưởng đến độ dư: tốc độ kéo dãn, tỷ lệ dãn, thời gian dãn và nhiệt độ: -Tốc độ càng nhỏđộdư càng lớn; - Độ dãn càng lớn độ dư càng lớn; -Thờigiandãncànglớn độ dư càng lớn; -Nhiệt độ càng cao độ dư càng lớn. Độ dư củacaosulưuhóathấphơncaosusống.
  7. LÝ TÍNH
  8. LÝ TÍNH Hiệntượng trểđàn hồi:
  9. LÝ TÍNH Cracking: nếukéodãnmạnh cao su sống, duy trì lâu hạ thấp nhiệt độ Æ gel hóa và không đàn hồi, nhưng nếutăng nhiệt độ lên ta thấynótự co rút lạichotớigầnchiềudàiban đầugần bằng độ dư. Nhưng nếutagiữ 2 đầucủanókhôngchoco rút lại, lúc trở về nhiệt độ bình thường ta mới buông tay ra thì nó sẽ không rút ngắnlại(hiệntượng Cracking). Nhưng khi tăng nhiệt độ lên cao, nó trở về trạng thái ban đầu Racking càng lớn Æ tỷ trọng CS càng tăng
  10. LÝ TÍNH Biếndạng liên tục: sau mộtthờigianbề mặt cao su có các đường rạng nứccàngrộng và sâu dầndo sự oxy hóa. Sự biếndạng liên tụclặp đilặplạibaogồmhiệntượng trể sẽ làm cao su bị phát nóng lên (vỏ xe). Dung môi CS: hydrocarbon vòng, hydrocarbon halogen hóa, ether, ester, hợpchấtsulfur hóa .
  11. LÝ TÍNH PP kiểmnghiệm: ƒ Lựckhángđứt (Kg/cm2, MPa/psi ƒ Cường lực định giãn (modulus) đếnmột độ dài quy định ƒ Modulus ƒ % giãn đứt ƒ Sứckhángxébiểudiễnbằng Kg/cm ƒ Độ biếnhìnhkéo(% ƒ Biếndạng nén % (biếndạng so vớikíchthướcban đầu
  12. LÝ TÍNH ƒ Độ kháng mòn ƒ Kháng dậpnứt ƒ Nhiệtnội sinh (ISO 4666, ASTM D623 ƒ Tính kháng lạnh (ISO 812, ASTM D2137) ƒ Sứcdínhcaosuvớikimlọai (ISO 813, ASTM D429 ƒ Độ cách điện (ISO 1813, ASTM D991) ƒ Tính thấm khí (ISO 2782) ƒ Tính kháng lão hóa nhiệt (ISO 188, ASTM D572) ƒ Tính kháng ozon (ISO1431, ASTm D1149) ƒ Tính kháng ánh sáng ƒ Kháng dung môi
  13. CAO SU TỔNG HỢP
  14. TRÙNG HỢP POLYME Phản ứng trùng hợp: -Giaiđọan 1: khơimào(hóahọc, UV, bứcxạ, nhiệt độ ) Æ tạo trung tâm họat động -Giaiđọan 2: phát triểnmạch : các trung tâm họat động phản ứng với các monome, sinh ra trung tâm họat động mới -Giaiđọan cắtmạch: trung tâm họat động bị dậptắt Phân lọai: Trùng hợpgốc (tạo polyme từ monome chứa liên kết ethylen): trung tâm họat động là các gốctự do, nó kếthợp vào 1 trong 2 carbon củanối đôi để hình thành gốctự do ở carbon còn lại Trùng hợp ion hoặcphâncực: trung tâm họat động là ion hoặc tích điện (trùng hợp anion, cation
  15. TRÙNG HỢP POLYME PP trùng hợp: Quá trình polyme là liên tụcvàphứctạp 1. Nhập nguyên liệu và hóa chấtcầnthiết 2. Gia nhiệtphản ứng 3. Tổng hợp 4. Lọai bỏ các monome chưaphản ứng 5. Làm nguộiphản ứng 6. Xuấtliệu
  16. TRÙNG HỢP POLYME Trùng hợpkhối: phản ứng khơi mào và phát triển trong môi trường monome tinh khiết, có hoặc không có dung môi monome ÆĐơngiản, polyme sạch Æ Không điểu đượcnhịêt do độ nhớt cao, sự thóat nhiệtkémÆ xuất nhiệtcụcbộ, không đều, xảyrahiệntượng quá nhiệtcụcbộ. Gia công gặp nhiềukhókhăn Æ Ứng dụng: sảnxuấtthủytinhhữucơ, bánh răng (chỉ cầngia công cơ khí)
  17. TRÙNG HỢP POLYME Trùng hợphuyền phù: sự phân tán monome dướidạng giọtnhỏ trong môi trường liên tục(nướccất). Chấtkhơi màu tan trong giọt monome và động họcxảyragiống trùng hợpkhối ÆDiệntíchtiếpxúccủahạt monome vớimôitrường lớn Æ không gặpkhókhănvề nhiệt Æ Sảnphẩmtinhkhiết Æ Tách monome ra khỏimôitrường phânt tán bằng áp suất Æ Chất ổn định sử dụng: gelatin, tinh bột
  18. TRÙNG HỢP POLYME Trùng hợpnhũ tương: monome phân tán trong môi trường liên tục, giọtnhỏ có kích thước 0.05-5nm. Nồng độ chấtnhũ hóa rất cao, chấtkhơimàonằm trong pha liên tục(nước). Phản ứng xảy ra trên bề mặthạtmicel ÆChấtnhũ hóa sử dụng: xà phòng oleat, panmiat, laureat kim loạikiềm Æ Chất nhu hóa bao quanh môi trường hydro carbon tạo thành micel (đầukỵ nước quay vào trong), tạohệ bềnvững. Æ Ứng dụng tạoralatex tổng hợp
  19. TRÙNG HỢP POLYME Trùng hợp dung dịch: dùng dung môi có khả năng hòa tan monome và polyme cùng lúc. Tổng hợp ở nhiệt độ caovàkhuấy trộn Æ Không kinh tế, phảithuhồi dung môi, khống chế khốilượng phân tử và khó làm khô sảnphẩm
  20. CS SBR (Styren butadien rubber) Styrene: đượcsảnxuấttừ Ethyl benzen (benzen + ethylene) Butadiene: sảnphẩmcracking từ dầumỏ
  21. CS SBR (Styren butadien rubber) PP sảnxuất: -Trùnghợpgốctự do trong nhũ tương -Trùnghợp anion trong dung dịch Đặctính: -Thayđổi tùy theo hàm lượng styrene, nhiệt độ đồng trùng, chất độn -Tínhchấtthấpnếu không có độn - Khi có độntăng cường tính chất~ CSTN nhưng độ kháng xé thấphơn - Độ kháng mòn, kháng uốngấpcao -Nhiệtsinhnội cao hơnNR - Kháng lão hóa, kháng dầu, dung môi yếu -Chịu nhiệtthấp (nhiệt độ sử dụng -500CÆ 800C) -Sử dụng trong nhiềulãnhvực(chế tạovỏ xe )
  22. CS Butadien (BR) Phương pháp sảnxuất: - Trùng hợpnhủ tương: ít sử dụng - Trùng hợp dung dịch: + Xúc tác Ziegler-Natta + Xúc tác anionic
  23. CS Butadien (BR) Đặctính: thay đổi theo xúc tác, -Tínhchấtcơ củaBR cóđộnthấphơn nhiềuso vớiNR vàSBR -Nhiệtsinhnộithấp - Tính kháng mòn, kháng nứtcao(Æ độnvớiCSTN làmvỏ xe) - Độ bám dính tăng khi đượcphốitrộnvớiCSTN; - Kháng lão hóa tăng khi đượcphốitrộnvớiCSTN - Tính kháng xé thấp - Kháng dầu, dung môi kém -Vìtínhthấmkhícaonênđiệntrở và tính kháng điệncao - Khoảng nhiệtsử dụng: -80Æ 800C -Sảnxuấtvỏ xe, polistiren bềnvàvađập; băng tảicótínhxérách, tính kháng mòn, kháng nhiệttốt và tính kháng uốnkhúcdậpnứttốt hơnkhiđượcphốihợpBR vớiNR
  24. So sánh NR, SBR và BR Tính chất NR SBR BR Tính gia công Rấttốt Rấttốt Trung bình Cầnhóadẻo Ít hóa dẻo Khó bám trục TốnNL giacông Dễ tự lưu PhảitrộnvớiCS khác KL riêng 0.92 0.94 0.90 Tính bắtdính Cao Trung bình Thấp Cơ tính CS sống Cao Thấp Rấtthấp Độ cứng (shore) 30-90 40-90 T0C sd -50 Æ 70 -50 Æ 80 -90 Æ 80 Kháng đứt MPa >25 >20 ~18 Kháng mòn Tốt Rấttốt Rấttốt Tưng hẩy Rấtcao Cao Rấtcao Nhiệtsinhnội Nhỏ Trung bình Rấtnhỏ Kháng xé Rấtcao Trung bình Rấtnhỏ Kháng uốngấp Trung bình Tốt Rấttốt
  25. CS NBR (Nitril butadien rubber) Butadien & acrylonitrile
  26. CS NBR (Nitril butadien rubber) PP sảnxuất: Trùng hợpgốctự do trong nhủ tương Đặctính: •Làpolymevôđịnh hình (nên thường phảithêmchất độn (than đen)) • Khi có độ tăng cường tính chấtcơ họctốt • Kháng dầu, kháng dung môi rấttốt (Nitril càng cao Æ độ cứng cao, kháng dung môi tốt) • Tính kháng lão hóa rấttốt • Kháng oxon và UV kém (nên thường đưanhựa PVC vào khi sử dụng) • Kháng biếndạng nén, kháng mòn, kháng khí Tốt • Khoảng nhiệtsử dụng: -400C Æ 1300C •Sử dụng nhiều cho các chi tiếttiếpxúcvớidầunhư trong CN xe hơi, CN dầumỏ, xây dựng, tàu biển
  27. CS IIR (isopren isobutidien rubber) PP sảnxuất: trùng hợpcationitrongdung dịch ƒ Polime vô định hình ƒ Chịu nhiệttốthơnNR do cónối đôi rấtíthơn(-500C Æ 1100C) ƒ Cơ tính tăng không nhiều khi dùng độntăng cường ƒ Kháng khí rấttốt (dùng làm màng, ruộtxe ) ƒ Kháng dầu, kháng dung môi kém ƒ Kháng lão hóa, ozon tốt ƒ Chịunước, acid và baz tốt ƒ Bắtdínhthấp(nênphảisử dụng phốihợpvớilọai khác ƒ Ứng dụng: ƒ SX vỏ ruộtxe ƒ SX nút chai dượcphẩm(do chịu nhiệttốt) ƒ SX đệmchống rung
  28. CS IIR (isopren isobutidien rubber)
  29. CS CR (Cloren rubber) PP sảnxuất: Trùng hợpgốctự do trong nhủ tương ƒ Polime bán kết tinh (keo dán) ƒ Khi có độ tăng cường tính chấtcơ họcrấttốt ƒ Tính chấtbắt cháy: tự tắt ƒ Kháng dầu và dung môi tốt (do có Cl phân cực) ƒ Kháng ozon tốt ƒ Khoảng nhiệtsử dụng: -40 Æ 1000C ƒ Sử dụng: CN xe hơi, kếtcấu xây dựng, cáp, keo dán, bao bì
  30. CS CR (Cloren rubber)
  31. CS EPDM (etylen propylen dien rubber) PP sảnxuất: Trùng hợp dung môi, xúc tác Ziegler-Natta Polimer vô định hình Khi có độntăng cường, tính chấtcơ họctừ trung bình đếntốt, phụ thuộc hàm lượng độnvàdầusử dụng Kháng dầuvàdung môiyếu Kháng lão hóa và ozon tốt Kháng acid, bazo tốt Khỏang nhiệtsử dụng: -60 Æ 1500C Sử dụng: CN xe hơi, kếtcấu xây dựng, cáp, sảnphẩmkỹ thuật
  32. CS EPDM (etylen propylen dien rubber)
  33. CS nhiệtdẻo Là vậtliệukếthợptínhnăng gia công củanhựanhiệtdẻovà tính năng sử dụng và tính chấtcủaCs CS nhiệtdẻovừalànhựa nhiệtdẻo, vừalàCS. Giacôngnhư nhựanhiệtdẻo, tính năng sử dụng như CS Tính chất: - Độ cứng 30shore A đến 75 shore D -Nhiệt độ sử dụng: -35 Æ 1700C - Ứng dụng: vỏ xe, sảnphẩmgiadụng, giày, bọccápđiện Phân lọai: - Copolime khốitrênnềnstiren -Trộnhợpcủapoliofin - Poliuretan nhiệtdẻo - Copoliester nhiệtdẻo -Poliamidnhiệtdẻo
  34. CS nhiệtdẻo So sánh CS nhiệtdẻovàCS - Không đòi hỏiphảihỗnluyện -Giacôngđơngiản - Chu kỳ gia công ngắn -Tiêutốnítnăng lượng gia công -Cóthể tái sinh -Kiểmsóatchấtlượng sảnphẩmdễ dàng -Khốilượng riêng thấp -Sử dụng các PP gia công củanhựanhiệtdẻonhưđùn, ép phun
  35. CS bộtvàCS táisinh
  36. ___ The End ___