tiểu luận: chất dẻo pe, pp, ps, pvc, ptfe

GV hướng dẫn: Ths Lê Đức Giang
Thực hiện :
Hồ Thị Thu Hiền
Hồ Thị Thu Hiền
CHẤT
CHẤT
DẺO
DẺO
A. PHẦN MỞ ĐẦU
•
Chất dẻo – plastic với ý nghĩa hẹp dùng cho những
hợp chất hữu cơ tự nhiên và tổng hợp, có khả năng
tạo hình hoặc là dùng cho những polime không có
tính đàn hồi cao như hay không có tính chất kết tinh
cao như tơ sợi.
•
Tất cả những đặc điểm này làm cho chất dẻo trở
thành vật liệu không thể thiếu được khi giải quyết
nhiệm vụ kỹ thuật phức tạp: nhẹ và bền, cách ẩm,
không dẩn nhiệt, bền nhiệt, bền với các dung môi hữu
cơ và các môi trường xâm thực, chúng có thể thoả
mãn bất cứ các yêu cầu về thiết kế.
Biểu đồ về nhu cầu chất dẻo năm 2007- 2008 của thế giới
HDPE
HDPE: High density polyethylene
(polyetylen tỷ trọng cao )
LLDPE: Linear low-density polyethylene
(polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp)
LDPE: Low-density polyethylene
(polyetylen tỷ trọng thấp)
ABS: Acrylonitrin butadien styren

PET: Polyethylene terephthalate
Trong bài báo cáo này, tôi chỉ tập trung nghiên cứu về PP,
PE, PS, PVC và Teflon. Nội dung nghiên cứu của từng loại chất
dẻo chỉ dừng lại ở giới thiệu tổng quan, các tính chất đặc trưng,
phương pháp tổng hợp và một vài ứng dụng của nó trong thực
tế….
B. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
I. Polyetylen: PE
II. Polypropylen: PP
III. Poly styren PS
IV.
IV.
Polyvinylclorua : PVC
Polyvinylclorua : PVC
V. Polytetrafluroethylene :Teflon (PTFE)
I. Polyetylen: PE
•
1. Tổng quan về đối tượng
•
Một trong các chất dẻo phổ biến trên thế giới (hàng năm tiêu thụ
toàn cầu đạt 78 triệu tấn ) là Polyetylen.
•
Polyetylen là hợp chất hữu cơ gồm nhiều nhóm etylen CH
2
-CH
2

liên kết với nhau bằng các liên kết hidro no
•
Được điều chế bằng phản ứng trùng hợp monoetilen (C

2
H
4
)
2. Cỏc tớnh cht c trng ca PE

a. bn hoỏ hc

nhit thng PE bn vng vi H
2
SO
4
v HNO
3
( nng
loóng) vi HCI ,H
3
PO
4
, HCOOH v CH
3
COOH c. vi NH
3
v
cỏc mui amoni, cỏc dung dch kim, bn vng vi mụi trng
HNO
3
, H
2
SO

4
c, khụng bn vi axitcromic.

b. : bn thi tit.

PE dễ bị OXH bởi ôxi không khí, tia cực tím, ánh nắng mặt trời
Hin tng ny ngi ta gi l hin tng b lóo húa.

chng hin tng lóo húa ta cho thờm mui cụng nghip cú
kớch thc 30à m khong 1-2%.

c. Tớnh cht nhit hc

chu lnh ca PE khỏ cao: 70
o
C PE mi bt u giũn. Tuy
nhiờn nhit núng chy thp.
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
7
•
d. Tính chất cách điện:
•
PE có mức độ hao tổn điên môi thấp nhất.
PE là lọai vật liệu có tính cách điện chất lượng cao, dùng trong kĩ
thuật điện tần số cao.Tuy nhiên tính cách điện của PE cũng thay
đổi theo nhiệt độ.
Chỉ số PE cao áp PE trung ap PE hạ áp
Điện trở suất (Ω.cm)
10

17
10
17
10
17
Tgδ(tg góc hao tổn
điện môi),tần số
106hz
(2-3).10
-4
(24).
10-4
(25).10
-4
Điện thế đánh thủng
(kV/mm)
45 - 60 14 - 60 45 - 60
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
8
•
HDPE
•
Tỷ trọng d= 0,95 ÷ 0,96
•
Không hút ẩm, mức hấp thụ
nước trong 24h < 0,01%
•
Độ kết tinh 85 ÷ 95%
•

Sản phẩm đục mờ
•
Độ hoá mềm thấp (120
o
C), dễ
gia công
•
Chịu hoá chất tốt
•
Cách điện tốt
•
Lực kéo đứt 220 ÷ 300 kg/cm
2
,
có loại
•
tốt cường độ kéo đứt đạt
600kg/cm
2
•
Độ dãn dài 200 ÷400%
•
Nhiệt độ giòn, gãy: -80
o
C
•
LDPE
•
d = 0,92 ÷ 0,93 (g/cm
3

)
•
Không hút ẩm
•
Mức hấp thụ nước < 0,02%
•
Độ kết tinh 60 ÷ 70%
•
Sản phẩm trong hơn PEHD. Ở
110
o
C
•
LDPE hoàn toàn ở trạng thái
vô định hình, trong suốt.
•
Điểm hoá mềm thấp (90
o
C), rất
dễ gia công.
•
Chịu hoá chất tốt
•
Cách điện tốt
•
Lực kéo đứt 114 ÷ 150kg/cm
2
•
Độ giãn dài 400 ÷ 600%
•

Nhiệt độ giòn, gãy: - 80
o
C
Nhựa Polyetylen có nhiều loại: HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE,
nhưng trong thị trường phổ biến là 2 loại HDPE và LDPE.
Phân loại PE theo tỷ trọng
Nhánh chứa 10 C
Loại 1: 400 - 600% PELD (lowdensity)
tỉ trọng thấp
ρ
= 0.920.93 g/cm
3
Có 2-6 C
Trên 1000C có 4-10 nhánh
Loại 2: 200 - 400% HDPE ( hight
density)
ρ
= 0.95 0.96g/cm
3

1000C thì có 10-35 nhánh ngắn mỗi nhánh có 2-3 C
(nhánh ngắn

có độ giãn dài lớn nhất)
Loại 3: PELLD (linear LD) có
ρ
= 0.920.94g/cm
3
Loại 4: 650 - 750% PEVLD
( very low density) có ρ=

0.90.91g/cm
3
(tương đương PP
tinh khiết).
Loại 5: PE-C (thay thế một số
H trong PE bằng clo): clorua
hoá nhằm tăng độ bám dính
cho PE.
TỔNG HỢP PE
•
Phản ứng trùng hợp etylen thành PE có thể thực hiện theo cơ
chế gốc hoặc ion.
•
PE được tổng hợp bằng hai phương pháp: phương pháp trùng
hợp áp suất cao và phương pháp trùng hợp ionic ở áp suất cao,
hoặc ở áp suất thấp.
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
11
nCH
2
CH
2
CH
2
CH
2
n
P = 1000at; t
o

~100-300
o
C
O
2
( 0.05 ~ 0.1%)
Polietylen áp suất cao được gọi tắt Polietylen cao áp:
ỨNG DỤNG CỦA PE
ỨNG DỤNG CỦA PE
II. Polypropylen: PP
1. Tổng quan
•
Polypropylen là một loại polyme, là sản phẩm của phản ứng
trùng hợp Propylen. Công thức phân tử: (C
3
H
6
)
x
•
Tỷ trong: PP vô định hình là 0,85 g/cm
3
;PP tinh thể là 0,96 g/cm
3
.
Độ giãn dài là 250 – 700%; Độ bền kéo dài là 30 – 40 N/mm
2
.
•
PP có ý nghĩa trong kĩ thuật khi có phân tử lượng từ 80000

-200000 đvC
•
Điểm nóng chảy: -165
o
C
•
Công thức cấu tạo:
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
14
2.Tính chất
2.1: Tính chất về nhiệt
•
t
0
nc
= 160 - 170
0
C. Nếu không có tác dụng tải trọng từ bên ngoài thì
các sản phẩm của PP có thể giữ nguyên dạng tới 150
0
C
•
PP chịu lạnh kém( ở -5 – -15
0
C bị giòn )
•
Khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp của PP (-5 – 40
0
C)

2.2: Tính chất hóa học
Với nhiệt độ bình thường PP không tan trong các dung môi, nó
chỉ trương nở trong cacbua thơm hoặc cacbua được clorua hóa.
Nhưng ở nhiệt độ trên 80
o
C thì PP bắt đầu tan trong hai loại dung
môi trên . PP hầu như không tan trong dầu thực vật.
Độ bền hoá chất: Polymer có kết tinh lớn > polymer có độ kết
tinh bé. PP thực tế xem như không hút nước, mức hút ẩm < 0,01%
÷
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
15
•
2.3: Tính chất cơ học
•
PP cứng hơn rất nhiều so với PE. Độ bền cơ học của PP phụ
thuộc rất mạnh vào tốc độ chất tải.
•
PP chịu lạnh kém hơn PE, dễ bị oxi hóa.
40
30
20
200 600
800
400
N/mm2
z
ε
n

ε
t0 = 20
0
C  k = 5660N/mm
2
t0 = 120
0
C  k = 89N/mm
2
E = 670 - 1190N/mm
2
Độ dai va đập 3,3 Ncm/cm
2
Độ cứng Brinen 63N/mm
2
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
16
3. Phương pháp tổng hợp
•
Được điều chế dưới tác dụng của hệ xúc tác cationic (TiCl
4
+
Al(C
2
H
5
)) trong dung môi hexan ở -80
o
C, áp suất phản ứng là 30

bar, áp suất này được điều chỉnh nhờ điều chỉnh tốc độ đưa
nguyên liệu propylene và sử dụng thiết bị tăng áp.
n CH
2
CH
CH
3
TiCl
3
+Al(C
2
H
5
)
3
H
2
C
H
C
CH
3
n
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
17
Ống PP. được dùng trong đường dẫn nước sinh hoạt
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
18

Một số chất liệu làm từ PP
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
19
III. Polystyren (PS)
III. Polystyren (PS)
•
Polystiren được biết đến năm 1845 khi đốt nóng styren trong ông
thuỷ tinh ở nhiệt độ 200°C, tổng hợp được nhờ nhiệt phân các
hydro cacbon thì loại nhựa này mới được tập trung nghiên cứu.
•
PS Là loại vô định hình cho ánh sáng lọt qua 90% PS kính.
•
Mono styren(vinyl benzol hoặc phenyl etylen ):
•
Công thức cấu tạo PS:
* CH
2
CH
2
*
C
6
H
5
CH = CH
2
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
20

Một số tính chất
Một số tính chất
•
a. Độ hòa tan.
•
Rất dễ tan trong dung môi, tan trong các dung dịch cacbon thơm,
cacbua được clorua hóa, xeton, este…
•
PS có phân tử lượng cao khó tan hơn PS có phân tử lượng thấp
•
b.Độ bền hóa.
•
PS là loại vật liệu có độ bền hóa học tốt nhờ có sự bão hòa của
cacbon trong mạch cacbon cộng với sự có mặt của gốc phelnyl
làm cho PS có độ bền hoàn hảo với nhiều dung dịch hoạt hóa.
•
c. Tính chất về nhiệt.
•
Độ bền nhiệt độ của PS theo Mactanh là 80
0
C còn theo Vic là
105 - 110
o
C .
•
Nhiệt độ làm việc tối đa trong một khoảng thời gian liên tục của
PS là 70 - 75
o
C
•

d.Tính chất cách điện.
•
Cấu trúc mạch của PS hoàn toàn là cacbua hydro nên tạo cho
PS tính cách điện cực kì hoàn hảo.
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
21
•
e. Tính chất cơ học.
•
Tính chất cơ học của PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp hay
phân tử lượng
•
Giới hạn bền kéo phụ thuộc vào tốc độ chất tải trọng với tốc
độ chất tải nhỏ cho ta nhũng giá trị bền nhỏ.
•
PS là loại chất dẻo cứng, giòn nên độ giãn dài nhỏ
•
Độ giãn dài tăng rất mạnh khi t0 80
o
C và PS bắt đầu mềm và
dần dần dính như cao su. Khi nhiệt độ tăng thì modun giảm.
khi t
o
C > 80
o
C thì modun = 0.
t°C
66
38

10
-18-46
18
28
48
56
ρ = 1,05 - 1,06 (g/cm
3
)
σk = 35 - 59 (N/mm
2
)
σu = 56 - 133(N/mm
2
)
σn = 80 - 112 (N /mm
2
)
E = (28 - 35).10
-4
(N/mm
2
)
ε = 120 - 200 (KN.cm/cm
2
)
HB = 140 - 160 (KN/mm
2
)
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF

LON
22
Phương pháp tổng hợp
•
PS được tạo thành từ phản ứng trùng hợp stiren bằng
phương pháp trùng hợp gốc với chất khởi đầu là
peoxit. Phản ứng đuợc tiến hành bằng phương pháp
nhũ tương hay trùng hợp khối:
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
23
Sản xuất các sản phẩm
trong ngành điện
Ứng dụng
Sản xuất các sản phẩm
trong ngành may mặc
Trong các ngành khác
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
24
IV. Polyvinyl clorua
(PVC)
•
Polivinyclorua là một loại nhựa tổng hợp bằng cách trùng hợp
vinylclorua monome (MVC)
Hiện nay PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ
nhiều thứ 3 trên thế giới( sau polyetylen-PE và polypropylen-
PP).
•
PVC ở dạng bột màu trắng. PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù

(PVC.S - PVC Suspension) và nhũ tương (PVC.E - PVC
Emulsion). PVC.S có kích thước hạt lớn từ 20 - 150 micron.
PVC.E nhũ tương có độ mịn cao.
Nov 11, 2014 PE - PS - PP - PVC-TEF
LON
25
Tính chất.
Tính chất.

a Tính hoà tan của PVC

Đối với PVC có n 500 dễ tan trong axeton este, RH đ-ợc
clorua hóa. Nếu n cao hơn mức độ hòa tan bị hạn chế.

b. Phân tử lợng và độ phân tán.

PVC có độ khuyếch tán cao ( n = 100 2500 mắt xích).

n >1000 chiếm 70% có tính cơ lý hóa hoàn hảo. Chất l-
ợng sp tốt

n 1000 chiếm 30% thì sản phẩm có tính cơ lý kém. Chất
l-ợng sp kém

c Tính ổn định nhiệt

PVC là vật liệu nhạy nhiệt vì t 140 thì bắt đầu phân hủy,
đến t = 170 thì quá trình phân hủy nhanh cho ta HCl và độ
sẫm màu tăng dần từ trắng vàng => da cam => đỏ nâu => đen

d. Tính phối hợp với loại nhựa và chất hoá dẻo.

PVC có thể phối hợp đ-ợc với một loạt các polyeste mạch sợi
hoặc mạch ancid