thiết kế máy rửa chai trong hệ thống dây chuyền sản xuất nước tinh khuyết, chương 7

Chương 7: TÍNH CƠ HỌC VÀ VẬT LÝ (CƠ LÝ)
CỦA NHỰA
IV. 1 Lực Liên Kết Trong Polymer:
IV. 1. 1 Lực nối trong phân tử:
 Nối nguyên tử: Các nguyên tử trong phân tử polymer tạo
thành cao phân tử được nối với nhau bằng nối nguyên tử (nối cộng
hoá trò) chính những nối này là lực giữ hai nguyên tử với nhau.
H H
C = C
H H
 Cộng thức cấu trúc của monomer ethylene
 Sự nối: Sự phân biệt nối đơn, đôi, ba dựa trên số nối giữa
các loại phân tử.
Ở hình trên: 2:C=C 1:C-H
 Nối đôi là nối không bão hào nghóa là nối dễ bò tách ra,
khi tách ra nó có thể tạo nên nối khác với nguyên tử khác, những
nối này cũng có trong hợp chất phân tử
IV. 1. 2 Nội lực phân tử:
 Những nội lực này không những tồn tại trong bản thân
một phân tử mà cũng có giữa các phân tử sát gần nhau, lực giữa các
phân tử với nhau gọi là lực tương tác giữa các phân tử. Lực này tạo
ra hai phân tử hút với nhau một lực nào đó. Những lực này cũng giữ
giữa các đại phân tử hổn độn trong chất dẻo. Chúng tạo cho chất
dẻo độ bền kéo vì chúng giữ các phân tử với nhau và không dễ dàng
tách ra nhau.
* Ảnh hưởng nhiệt độ:
 Chính nhiệt làm cho các phân tử di động, khi nhiệt độ
tăng lên các phân tử sẽ di chuyển mạnh mẽ hơn, sự di chuyển này
làm lực tương tác giữa các phân tử trên nhiệt độ nhất đònh nào đó,
những phân tử này hoàn toàn bò phá vỡ cho phép các phân tử di
chuyển tự do hơn, nếu nhiệt độ giảm thì sự chuyển của các phân tử

sẽ giảm trở lại và những lực tương tác các phân tử sẽ có trở lại.
 Chuyển động nhiệt: Nối cộng hóa trò giữa các nguyên tử
của phân tử không thể tách ra bằng sự chuyển động nhiệt, lực nối
này mạnh hơn và không bò phá hủy cho đến khi nào nhiệt độ cao
hơn mà phân tử chòu được. Ngược với lực tương tác giữa các phân tử,
lực nguyên tử không trở lại khi nhiệt độ hạ, phân tử xem như bò phá
hũy.
 Giản nở nhiệt: Sự di chuyển gia tăng của các phân tử kết
quả là chúng cần khoảng không gian lớn hơn. VÌ vậy chất dẻo giãn
nở khi nhiệt độ tăng. Sự thay đổi thể tích do thay đổi nhiệt độ gọi là
“giãn nỡ nhiệt”. Sự giãn nở này phụ thuộc vào loại vật liệu, các loại
chất dẻo khác nhau sẽ có độ giãn giãn nở nhiệt khác nhau. Nếu do
độ thay đổi độ dài thì dùng hệ số giãn nở nhiệt dài. Trò số này càng
cao có nghóa là vật liệu này sẽ giãn nở nhiều khi gia nhiệt.
Thí dụ:
Vật liệu
PE 150 - 200
PC 60 - 70
Thép (ST) 2 - 17
Nhôm (AL) 23
IV. 2 Các Tính Chất Cơ Bản Của Vật Liệu Polymer:
 Trọng lượng nhẹ và cứng.
 Vật liệu cách điện, nhiệt và ẩm.
 Chảy tốt có thể dùng nhiều phương pháp gia công.
 Kháng nước và hóa chất.
 Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất.
 Rẻ.
 Có những tính chất đặt biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa
học.
 Không chòu nhiệt.

 Độ cứng bề mặt kém.
 Độ kháng dung môi thấp, ứng suất nứt thấp.
 Tính chất tónh điện thấp
IV. 2. 1 Tỉ trọng:
 Độ kết tinh cao, tỉ trọng cao(tính chất theo tính gia công
như độ co rút)
 Có liên quan đến độ bean và độ uốn. . .
 Giá cả vật liệu tính trên trọng lượng thể tích.
TỈ TRỌNG MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU
VẬT LIỆU TỈ TRỌNG
Kim loại 2, 9—9, 0
Gốm sứ 2, 1—3, 5
PTFE 22
PE, PP 0, 83—0, 96
Nylon 1, 09—1, 14
Polyacetal 1, 425
Polycacbonat 1, 20
GF (chất dẻo gia cường
sợi thủy tin)
1, 70
IV. 2. 2 Nhiệt độ mềm:
 khi vật liệu chất dẻo đặt trong điều kiện nhiệt độ tăng
lean, tinh chất vật liệu sẽ xảy ra như biến dạng, phân hủy, biến
thành màu vàng (lão hoá. . . )
NHỰA NHIỆT ĐỘ MỀM
PTFE 288
Polyester( gia cường sợi
thủy tinh)
260
Nhựa nhiệt rắn 135—160

Nhựa nhiệt dẻo 120
PE 100
PVC 49 71
IV. 2. 3 Độ giãn nở nhiệt:
 Độ giãn nở nhiệt của chất dẻo rất cao.
VẬT LIỆU HỆ SỐ GIÃN NỞ
NHIỆT
Thép 4. 10-6
Gốm sứ 1—11. 10-6
Chất dẻo 30. 10-6—310. 10-6
 Chất độn vô cơ có hệ số giãn nỡ thấp hơn thép và thủy
tinh
IV. 2. 4 Độ dẫn nhiệt:
 Độ dẫn nhiệt của chất dẻo thấp hơn thép và thủy tinh
IV. 2. 5 Tỉ nhiệt:
 Tỉ nhiệt của chất dẻo cao hơn thép, vật liệu thủy tinh(0,
2—0, 55) kết quả là hiệu quả năng lượng kém trong gia công cũng
như tính chất chảy.
IV. 2. 6 Tính chất chảy:
 Tùy thuộc độ lớn vào nhiệt độ sự dụng.
 Tính chất rãi cao (sự biến dạng vónh cửu với thời gian ở tỉ
trọng không đổi)
 Độ bền va đập thấp - đối với một số chất dẻo kỹ thuật thì
độ bền va đập cao ( PC, PI, polysunfone và PPO).
 Chòu bền kém khi tải dao động (Thường tải tónh thì vật
liệu chòu bền tốt hơn).
 Kháng dầu kém - nứt (kháng dầu cao như nylon)
ứng suất nứt, biến dạng nhiệt.
 Tính chất cơ học quan trọng bao gồm: Độ bền kéo, bền
nén, bền va đập, modul đàn hồi và độ cứng.

IV. 2. 7 Tính chất nhiệt:
 Chất dẻo có độ bền nhiệt kém.
 Độ kết tinh cao, nối mạch phân tử cao, trọng lượng
phân tử cao hơn và nối ngang cao hơn, tính chất nhiệt cao hơn.
NHIỆT ĐỘ BIẾN DẠNG DO NHIỆT (HĐT)
NHỰA HĐT(0C)
Silicone 316—428
PI 343
Polyester (gia cường
sợi thủy tinh)
244
PPO 190
POM 170
PC 138—143
PVC(cứng) 54—74
LPPE 41 49
IV. 2. 8 Tính chất điện:
 Chất dẻo thường chòu được tính cách điện tốt
 Độ kháng thể tích (tức do độ kháng điện)
 Nhựa có độ kháng thể tích cao: PS, PE, PMMA,
PTFE 1015 1019cm
 Độ kháng thể tích thay đổi theo chất độn.
 Độ bền điện môi: Đo điện thế đánh thủng.
 Nhựa Vinyl: 48KV/mm
 Thông thường nhựa có độ hút ẩm thấp hơn thì kháng
điện môi cao hơn.