tinh chat vat lieu nhua

SỞ CÔNG NGHIỆP TPHCM
TRUNG TÂM KỸ THUẬT CHẤT DẺO

156 Nam Kỳ Khởi Nghóa. Q1, TPHCM
ĐT: 8299771 – 8293720 – 8227293 – Fax: 8299899
Email:

TÀI LIỆU

TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NHỰA VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG
TRONG CÔNG NGHIỆP GIA CÔNG CHẤT DẺO
(Tài liệu dành cho khóa huấn luyện từ ngày 27-29/08/2003)


Phần A: GIỚI THIỆU VỀ POLYMER
I/MỞ ĐẦU:
1.
Khái niệm:
Polymer là những hợp chất mà trong phân tử của chúng gồm những nhóm
nguyên tử được nối với nhau bằng những liên kết hóa học tạo thành những mạch
dài và có khối lượng phân tử lớn.
Những nhóm nguyên tử lặp đi lặp lại nhiều lần trong phân tử polymer được
gọi là mắc xích cơ sở.
Ví dụ: polyetylen [-CH2 – CH2- ]n
Nhóm –CH2 – CH2 – được gọi là mắc xích cơ sở
Mô hình chuỗi phân tử polymer

VẼ HÌNH
(Hình 1)
2.
Phân loại:

2.1
Tính chất cơ lý:
Nhựa nhiệt dẻo: khi gia nhiệt trở nên mềm dẻo, dễ gia công, có thể
tái sử dụng, nhựa nhiệt dẻo có thể hòa tan được trong dung môi hữu cơ.
Ví dụ PE, PP, PVC
Nhựa nhiệt rắn: được đóng rắn bởi nhiệt hoặc tác nhân đóng rắn.
Khi đã đóng rắn nhựa nhiệt rắn chỉ có thể trương, không thể hòa tan trong dung
môi mà không có sự phân hủy. Nhựa nhiệt rắn không thể tái sử dụng.
Ví dụ: PF, PU
Elastomer: là vật liệu polymer có khả năng nhanh chóng trở lại hình
dạng và kích thước ban đầu sau khi bò biến dạng nhiều bởi lực tác động.
Ví dụ: Cao su, PUR, EPDM …
2.2 Nguồn gốc:
Polymer thiên nhiên: NR, cellulose …
Polymer nhân tạo: các loại sợi visco, …
Polymer tổng hợp: Pe, PP, PVC, …
2.3 Công dụng:
Nhựa thông dụng: PE, PP, PVC, PS, ABS, …
Nhựa kỹ thuật: PA, PC, POM, …


-

Nhựa chuyên dụng: PE khối lượng phân tử cực cao, PTFE, PPS, PPO,

…

II/CÁC PHẢN ỨNG TỔNG HP:
1.
Trùng hợp:

1.1
Khái niệm:
Trùng hợp là phản ứng chỉ kết hợp moat loại monomer để tạo thành
polymer
nA  (-A-)n
Những chất có khả năng trùng hợp là các chất có liên kết bội.
C =C (lưu ý viết chưa xong)
1.2
Cơ chế:
Giai đoạn khơi mào: tạo các trung tâm hoạt động
A A*
Giai đoạn phát triển mạch: các trung tâm hoạt động phản ứng với
các monomer sinh ra các trung tâm hoạt động mới, chu kỳ lập lại nhiều lần.
A* + A  A –A*
A -A* +A  A-A-A*
Giai đoạn ngắt mạch: trung tâm hoạt động bò dập tắt.
An-A*  An-A
1.3
Độ trùng hợp:
Số mắc xích cơ sở trong mạch polymer được gọi là độ trùng hợp, ký hiệu
bằng chữ n hoặc P
P=

M
m

P: độ trùng hợp;
M: trọng lượng phân tử của polymer;
m: trọng lượng phân tử của mắc xích cơ sở.
Ví dụ: HDPE có trọng lượng phân tử trung bình M = 25000, trọng lượng

phân tử mắc xích cơ sở m = 28.
P=

M 25000
=
= 893
m
28

Giá trò P thường name trong khoảng từ vài đơn vò cho đến 5000 – 10000 hoặc
lớn hơn nữa.
1.4
Các phương pháp trùng hợp polymer
Trùng hợp khối
Phản ứng khơi mào và phát triển xảy ra trong môi trường monomer tinh
khiết, có thể có hoặc không có dung môi.
Phương pháp đơn giản, polymer sạch nhưng có khối lượng phân tử không
đồng nhất.


Ngoài ra dưới góïc độ gia công, do sản phẩm có dạng khối, việc lấy sản
phẩm, gia công sẽ gặp nhiều khó khăn.
Ứng dụng: sản xuất thủy tinh hữu cơ (PMMA), các sản phẩm đơn giản chỉ
cần gia công cơ khí là xong như bánh răng …,
Trùng hợp huyền phù:
Monomer phân tán dưới dạng giọt rất nhỏ (vài mm đến 0.1mm) trong môi
trường liên tục, thường là nước chưng cất, bằng phương pháp khuấy cơ học có
chất ổn đònh
Phương pháp trùng hợp huyền phù cho sản phẩm khá tinh khiết, có thể tách
polymer ra khỏi môi trường phân tán bằng áp suất thấp.

Trùng hợp nhũ tương:
Monomer phân tán trong môi trường liên tục, giọt rất nhỏ kích thước 0.055mm, nồng độ chất nhũ hóa lớn, phản ứng xảy ra rất nhanh.
Phương pháp này thường tạo ra các latex tổng hợp, làm màng mỏng (sản
xuất găng tay công nghiệp)
Ví dụ: trùng hợp PVC theo phương pháp nhũ tương để sản xuất da nhân tạo.
Trùng hợp dung dòch:
Dùng dung môi có khả năng hòa tan monomer và polymer cùng lúc, tổng
hợp ở nhiệt độ cao có khuấy trộn.
Giới hạn của phương pháp là không kinh tế do phải thu hồi dung môi, khống
chế khối lượng phân tử và khó làm khô sản phẩm.
Ứng dụng trong lónh vực sơn phủ.
2.
Đồng trùng hợp:
Là quá trình trùng hợp hai hay nhiều monomer với nhau.
Sản phẩm của phản ứng đồng trùnh hợp là polymer có chứa trong mạch
phân tử từ hai hay nhiều mắc xích cơ sở khác nhau.
nA + mB  -AABABABBĐồng trùng hợp được ứng dụng nhiều trong thực tế vì làm thay đổi, cải
thiện tính chất của cao phân tử theo mục đích sử dụng.
Ví dụ: phản ứng đồng trùng hợp PS với cao su butadiene ta có được cao su
SBR
CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CHCao su SBR cải thiện tính chống va đập của PS nhờ mạch butadiene hấp thu
tốt năng lượng va đập.
3.
Trùng ngưng
3.1
Khái niệm:
Phản ứng trùng ngưng là phản ứng tổng hợp các cao phân tử mà cơ sở phát
triển mạch là các phản ứng hóa học giữa những nhóm chức ở hai đầu mạch.
Ví dụ: phản ứng tạo thành polyamide.

H2N(CH2)nCOOH +HNH(CH2)COOHH2N(CH2)n-C-NH-(CH2)n-COOH+ H2O
3.2
Các phương pháp trùng ngưng:
Trùng ngưng khối: ứng dụng phổ biến trong công nghiệp
Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ chảy (thường trong khoảng
0
120 -1800), có thể thêm một ít chất hòa tan để làm giảm độ nhớt hỗn hợp.
Ưu điểm của phương pháp là thu được ngay sản phẩm vào cuối phản ứng,
sản phẩm tinh khiết, phản ứng nhanh
Trùng ngưng dung dòch:
Khi polymer có độ nhớt cao, không thể dùng phương pháp trùng ngưng
khối. Tương đối giống trùng hợp dung dòch.
Ưu điểm: phản ứng ở nhiệt độ thấp, dùng cho monomer và polymer không
bean nhiệt.
Nhược điểm: tạp chất và phải tách dung môi.
Trùng ngưng huyền phù:
Polymer tạo thành dạng giọt trong dung môi hữu cơ. Thông thường dung
môi phântán monomer và không làm trương polymer
Trùng ngưng trên bề mặt phân chia pha:
Khi hai monomer không tan lẫn nhau, thường sử dụng cho tổng hợp
polyester, polyamide, polyurê, …
Phản ứng xảy ra nhanh, nhiệt độ phòng, được trực tiếp lấy ra từ môi trường
phản ứng, trọng lượng phân tử lớn, có thể trực tiếp tạo sợi hay tạo màng.
4.
Đường phân bố trọng lượng phân tử:
Đường phân bố trọng lượng phân tử hay còn gọi là độ phân tán trọng lượng
phân tử, đặc trưng phân bố của trọng lượng phân ( độ không đồng đều) có ý nghóa
thực tế quan trọng với nhiều tính chất cơ lý của polymer.
Đường biểu diễn có trục hoành: trọng lượng phân tử polymer, trục tung làm

hàm lượng tổng cộng của polymer.
VẼ HÌNH
(Hình 2,3 trang 6)

Ảnh hưởng của độ phân tán trọng lượng phân tử.
Độ phân tán lớn:
Hỗn hợp chảy tốt hơn.
Nhiệt phát sinh thấp.
Tính năng cơ lý không cao.
Độ phân tán nhỏ: ngược lại.


Ví dụ: trong PVC nếu chứa > 30% hàm lượng polymer có trọng lượng phân
tử thấp thì không dùng để chế tạo các vật liệu bền, đàn hồi và chòu lạnh.
III. CẤU TRÚC CỦA POLYMER
1.
Polymer vô đònh hình: PMMA, PC, PS …
Sự sắp xếp các tương hỗ bên trong không theo một thứ tự nào cả gọi
là trạng thái vô đònh hình.
Điều kiện: do nội phân tử lớn hơn nhiều so với lực tác dụng tương hỗ
giữa các phân tử.
Ảnh hưởng trạng thái polymer vô đònh hình đến điều kiện gia công:
Polymer vô đònh hình có độ mềm dẻo cao, khoảng mềm cao rộng, dễ gia công.
VẼ HÌNH
(Hình 4 trang 7)
2.
Polymer kết tinh: PP, POM, PE
Là những polymer có cấu trúc sắp xếp đều đặn trong không gian ba
chiều theo dạng bó hoặc xếp gấp.
Thực tế không tồn tại polymer kết tinh hoàn toàn mà vẫn có vùng không

kết tinh gọi là polymer bán kết tinh.
2.1
Điều kiện kết tinh:
Cấu trúc: polymer có những cấu trúc tạo ái lực dọc tức là mạch
polymer dài cần phải được kéo căn và sắp xếp song song nhau.
Có các tác động tạo đònh hướng: ngoại lực, chuyển động nhiệt (ngẫu
nhiên hoặc cưỡng bức) để mạch duỗi thẳng và đònh hướng.
Phải có điều kiện cân bằng cấu trúc, tuỳ thuộc vào có tác động ngoại
lực hay không mà có kết tinh ngẫu nhiên hay cưỡng bức.
2.2
Độ kết tinh:
Là tỉ lệ thể tích của vùng kết tinh trên toàn bộ thể tích của mẫu vật liệu.
Một số giá trò của độ kết tinh
Vật liệu
PE
PP
PA
PET

Độ kết tinh (%)
40÷80
60÷70
Max 60
Max 40

2.3
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh:
Cấu trúc phân tử: thuận lợi cho những polymer mạch thẳng có các
nhóm thế nhỏ. Ví dụ: PP kết tinh được nhưng PA thì không.

Phương pháp tổng hợp:
•
Polymer đồng trùng hợp ngẫu nhiên làm giảm khuynh hướng ngẫu
nhiên.
•
Polymer đồng trùng hợp khối có khả năng kết tinh cao.
•
Polymer đồng trùng hợp ghép là hoàn toàn vô đònh hình.
Khối lượng phân tử: khối lượng phân tử nhỏ thì dễ kết tinh.
Ví dụ: độ kết tinh của PE là 40÷80% nhưng của PET tối đa chỉ đạt 40%.
Chất phụ gia: chất hóa dẻo chen vào giữa các mạch polymer làm
giảm khả năng kết tinh.
Ví dụ: PVC dẻo không kết tinh được.
Nhiệt độ: là thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình kết tinh. Ở
nhiệt độkết tinh thấp các vùng kết tinh nhiều nhưng kích thước nhỏ. Ngược lại
nhiệt độ cao các vùng kết tinh sẽ có kích tước lớn nhưng số lượng không nhiều. Độ
kết tinh càng thấp khi vận tốc giảm nhiệt độ càng nhanh.
Việc đònh hước mạch trong gia công làm tăng khả năng kết tinh.
Thời gian làm nguội mà lớn hơn thời gian phục hồi thì độ kết tinh cao.
2.4
Ảnh hưởng của độ kết tinh đến sản phẩm:
Sản phẩm bò co rút, cong vênh, biến dạng.
Sản phẩm bò đục
Sản phẩm bò sơ cứng, chòu va đập kém.
IV. BA TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER VÔ ĐỊNH HÌNH MẠCH
THẲNG – ĐƯỜNG CONG CƠ NHIỆT
1.
Đường cong cơ nhiệt:
Các phân tử polymer khi bò đốt nóng sẽ chuyển từ trạng thái thủy tinh sang

trạng thái mềm cao. Nếu đốt nóng tiếp tục sẽ chuyển sang trạng thái chảy nhớt,
và sau đó nếu tiếp tục gia nhiệt thì polymer sẽ bắt đầu phân hủy thành những
mạch nhỏ hơn.
Quá trình chuyển trạng thái của polymer có thể xác đònh bằng cách quan
sát sự thay đổi độ biến dạng khi nhiệt thay đổi.
Đường biểu diễn sự phụ thuộc của độ biến dạng vào nhiệt độ gọi là đường
cong cơ nhiệt.
Đối với polymer vô đònh hình mạch thẳng có trọng lượng phân tử lớn, đường
cong cơ nhiệt chia làm ba đoạn tương ứng với ba trạng thái vật lý.
VẼ HÌNH
(Hình 5 trang 9)


Đoạn I: Trạng thái thuỷ tinh: độ biến dạng bé
Đoạn II: Trạng thái mềm cao: biến dạng thuận nghòch lớn.
Đoạn III: Trạng thái chảy nhớt: đại lượng biến dạng tăng lean, biến dạng
không thuận nghòch, khi đó sự chuyển dòch tương đối của mạch sẽ dễ dàng.
Nhiệt độ chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái mềm cao hay từ
trạng thái mềm cao sang trạng thái chảy nhớt không phải ở một điểm xác đònh:
Nhiệt độ trung bình trong phạm vi phát triển quá trình mềm cao là
nhiệt độ chuyển thuỷ tinh (Tg). Tại điểm nhiệt độ thuỷ tinh hóa polymer thay đổi
đột ngột các tính chất như: tính chất cơ, quang, điện … Vì vậy để đảm bảo an toàn
Tg nên ở xa nhiệt độ sử dụng.
Nhiệt độ trung bình trong phạm vi phát triển quá trình chảy thực là nhiệt
độ chảy (Tf)
Nhiệt độ trung bình trong phạm vi phát triển quá trình phân huỷ gọi là
nhiệt độ phân huỷ (Td)
•
7Đặc điểm:
Polymer phân tử lớn mạch mềm: nhiệt độ chuyển thủy tinh thấp, nhiệt độ

chảy cao nên khoảng mềm cao rộng.
Polymer phân tử lớn mạch cứng: nhiệt độ chuỷên thủy tinh lớn nên khoảng
mềm cao bé thậm chí có khi chúng không thể hiện tính chất mềm cao nên
polymer sẽ chuyển trực tiếp từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái chảy nhớt.
Khi tăng trọng lượng phân tử, nhiệt độ chảy của polymer vô đònh hình mạch
thẳng luôn luôn tăng nên qua đường cong cơ nhiệt ta cũng có thể biết được trọng
lượng phân tử của polymer.
Ảnh hưởng do mức độ không đồng nhất về trọng lượng phân tử và độ có cực
của polymer lên đường cong cơ nhiệt
Đối với các polymer phân tử không đồng nhất thì đường cong nhiệ có đặc
trưng duỗi thẳng.
Giải thích: do lực tác dụng tương hỗ giữa các mạch có cực lớn nên để dòch
chuyển mạch thì cần phải đốt nóng đến nhiệt độ cao hơn so với polymer không
cực
2.
Ba trạng thái vật lý cơ bản:
2.1.Trạng thái mềm:
•
Khái niệm chung:
Trạng thái mềm cao được xem như một trạng thái vật lý đặc trưng của
polymer và chỉ tồn tại ở vật liệu polymer.
Ở trạng thái mềm cao, polymer có khả năng biến dạng thuận nghòch dưới
tác dụng của ngoại lực không đáng kể.
•
Điều kiện có biến dạng mềm cao: mạch phân tử phải có độ mềm dẻo
nhất đònh và vận tốc biến dạng lớn.


•
Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng mềm cao:

Biến dạng mềm cao cân bằng không phụ thuộc nhiệt độ, nhiệt độ chỉ ảnh
hưởng đến vận tốc đạt đến cân bằng.
Khi nhiệt độ thấp thì giá trò biến dạng rất bé, không phụ thuộc vào thời gian
tác dụng lực nhưng thời gian hồi phục rất lớn.
•
Ý nghóa của hiện tượng hồi phục:
Khi biết được ảnh hưởng của hiện tượng hồi phục lên tính chất polymer khi
chòu tác động bên ngoài (nhiệt độ, ngoại lực …), ta có thể sử dụng vật liệu ở những
điều kiện thích hợp hơn.
2.2
Trạng thái thủy tinh
•
Đònh nghóa:
Ở trạng thái mềm cao của polymer, các mắc xích trong phân tử có độ linh
động lớn nên dễ dàng thay đổi hình dạng sắp xếp. Khi làm lạnh polymer nhanh, do
thời gian phục hồi của các mắc xích tăng lên nhiều lần nên thay đổi hình thái sắp
xếp của mạch và quá trình kết tinh của polymer gặp khó khăn. Trong một phạm
vi nhiệt độ nào đấy polymer bò cứng lại mà không tạo thành mạng lưới tinh thể thì
gọi là polymer chuyển thủy tinh.
•
Tính chất
Polymer có khả năng kết tinh thì nhiệt độ chuyển thuỷ tinh luôn luôn nhỏ
hơn nhiệt độ kết tinh.
Quá trình chuyển thuỷ tinh không phải là quá trình chuyển pha, trên và
dưới nhiệt độ chuyển thủy tinh thì polymer đều ở trạng thái pha vô đònh hình.
Khả năng chuyển thủy tinh của polymer phụ thuộc vào năng lượng tác dụng
tương hỗ (hội năng và năng lượng tác dụng giữa các phân tử) và năng lượng
chuyển động nhiệt của các mắc xích.
Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg), polymer thể hiện tính
chất của vật liệu rắn.

Giải thích: Năng lượng tác dụng tương hỗ giữa các phân tử không phụ thuộc
vào nhiệt độ hoặc phụ thuộc rất ít. Năng lựơng chuyển động nhiệt thì giảm nhiều
khi có sự giảm nhiệt độ. Ở nhiệt độ quá thấp, năng lượng này không đủ để thắng
lực tác dụng tương hỗ nội tại và lực tác dụng giữa các phân tử hình thành các mối
nối ngang cục bộ nên độ nhớt của polymer tăng và khả năng chuyển động nhiệt
của các mắc xích giảm, nghóa là tăng độ cứng của polymer.
•
Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển thuỷ tinh:
Độ mềm dẻo của mạch: khi độ mềm dẻo của mạch giảm thì Tg tăng
Ví dụ:
PE
Tg = -1200C ÷ -700C
PS
Tg = 800C ÷1050C


Kích thước nhóm thế: nhóm thế càng lớn, độ linh động của mạch
càng giảm, Tg tăng
Ví dụ:
PVC
Tg = 810C ÷ 990C
SAN
Tg = 1050C ÷1300C
Độ phân cực các nhóm thay thế: nhóm thế càng phân cực thì Tg càng
lớn.
Ví dụ:
PVC
Tg = 810C
Polyalcohol
Tg = 850C

Polyacrylonitrile Tg = 1050C
Khối lượng phân tử trung bình: khi khối lượng phân tử trung bình
tăng thì Tg tăng.
Ví dụ: trừơng hợp PS
Mn = 3000
Tg = 430C
Mn = 300000 Tg = 1010C
Độ kết tinh: Tg tăng khi độ kết tinh tăng.
2.3
Trạng thái chảy nhớt:
•
Đònh nghóa:
Chảy là quá trình chuyển dòch không thuận nghòc của các phân tử của một
chất tương ứng với nhay dưới tác dụng của ngoại lực. Khi đó, trong vật chất xuất
hiện lực cản nội tại chống lại sự chuyển đổi của các phân tử (lực tác dụng tương
hỗ giữa các bề mặt).
•
Đặc điểm chảy của polymer: Độ chảy của polymer càng cao khi mức
độ trùn hợp càng thấp, nhiệt độ càng cao, lượng chất hoá dẻo đưa vào polymer
càng nhiều.
•
Ý nghóa thực tế của phương pháp cơ nhiệt: Có thể xác đònh các đặc
trưng chính của polymer đơn giản và nhanh chóng như nhiệt độ chuyển thủy tinh
và nhiệt độ chảy.
•
Khảo sát những ảnh hưởng của các chất khác nhau, hóa dẻo, phụ gia
lên tính chất kỹ thuật của chất dẻo.
V. CÁC TÍNH CHẤT
1. Độ bền cơ học:
1.1 Đònh nghóa:

Là khả năng vật thể chống lại sự hủy hoại xảy ra dưới tác dụng của ngoại
lực. Độ bền cơ học là khả năng chống lại sự phá hoại dưới tác dụng của lực cơ học.
1.2 Các tính chất:
Độ bền của một sản phẩm làm bằng vật liệu polymer phụ thuộc rất nhiều
yếu tố kỹ thuật:
Chế độ trùng hợp, loại xúc tác, phụ gia …
Phương pháp gia công


Kết cấu hình dạng sản phẩm
Có hai thông số cơ bản phản ánh độ bền của polymer:
•
Giới hạn bền: giá trò ứng suất mà mẫu bò phá hoại trong những điều
kiện đã cho σ b
•
Giới hạn bền có thể được xác đònh theo một số loại biến dạng khác
nhau: như biến dạng kéo đứt, biến dạng nén, biến dạng uốn, … tương ứng là độ
bền kéo đứt, độ bền nén, độ bền uốn …
Độ bền kéo đứt: là khả năng chòu lực của vật liệu khi bò kéo dãn bằng một
lực xác đònh ở tốc độ kéo dãn xác đònh ra cho đến lúc đứt.
Độ bền uốn: là khả năng chòu lực của vật liệu khi bò uốn
Độ bền nén: là khả năng chòu lực của vật liệu khi bò nén.
Giới hạn bền của polymer phụ thuộv vào nhiệt độ môi trường thử nghiệm
thời gian tác dụng của lực nên khi so sánh độ bền các polymer với nhau phải so
sánh ở cùng điều kiện thử nghiệm.
•
Độ biến dạng cực đại tương đối (ε): là giá trò biến dạng tăng đến thời
điểm dứt.
Độ biến dạng cực đại tương đối cũng phụ thuộc loại biến dạng, tốc độ biến
dạng và nhiệt độ.

Độ biến dạng cực đại tương đối cho phép suy luận vật liệu đang ở trạng thái
nào khi đứt.
Ví dụ: Khi vật thể dòn bò đứt, độ biến dạng cực đại tương đối không vượt
quá vài phần trăm, còn trạng thái mềm cao từ hàng trămg phần trăm đến phần
ngàn.
Trong trừơng hợp kéo đơn trục (một phương), độ biến dạng tương đối cực
đạicó thể là độ giãn dài khi dứt.
1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học:
- Sự đònh hướng
Các vật liệu polymer có thể biến dạng tới hàng chục, hàng trăm phần trăm,
hay nhiều hơn nữa là do chúng là các đại phân tử có chiều dài lớn hơn rất nhiều so
với chiều ngang.
Biến dạng lớn thường làm cho các phân tử của polymer dãn thẳng ra và
đònh hướng theo chiều của lực tác dụng.
Xét về mặt nhiệt động học, sự phân bố đònh hướng các đại phân tử chỉ có lợi
trong điều kiện tác dụng lực. Ngay sau khi ngừng tác dụng lực thì các mạch phân
tử lại hướng về trạng thái cuộn tròn ban đầu.
Khi biến dạng, quá trình đònh hứong các phần tử tham dự trên đại phân tử
sẽ làm giảm số hình thái sắp xếp của đại phân tử, nghóa là tăng độ cứng có hiệu
ứng, Tăng độ cứng polymer trong quá trình đònh hướng dẫn đến hậu quả “tự
hãm” đònh hướng và phá đònh hướng vì độ linh động các phần tử đó giảm đi.


Trong quá trình đònh hướng, copolymer có thể biến thành vật thể cứng hóa
thủy tinh làm cho khả năng biến dạng của polymer giảm đi và nhiệt độ hóa thủy
tinh tăng.
Đặc điểm:
Polymer đònh hướng có độ đàn hồi đáng kể và khả năng biến dạng thuận
nghòch so với các chất thấp phân tử đònh hướng.
Polymer đònh hướng có độ bền cao theo chiều đònh hướng.

Vật liệu Polymer đònh hướng dễ bò phá hoại dọc theo chiều đònh hứong hơn
so với chiều vuông góc hứơng đó. Hiện tựong đó được giải thích do phá hoại theo
chiều đònh hướng chỉ cần phá hoại lực liên kết yếu giữa các phân tử còn chiều
vuông góc phải làm đứt lực liên kết hóa học. Ví dụ: chẻ cũi theo chiều dọc dễ hơn
theo chiều ngang.
Đònh hướng làm vật liệu đó có độ đàn bền và giãn dài khi đứt tăng lên theo
chiều đònh hứơng các đại phân tử.
Modul đàn hồi tăng lên song song theo chiều đònh hướng, làm giảm tính dễ
tạo hình của vật liệu.
Do độ dãn dài khi đứt tăng lên mà năng lựơng đứt, độ bền va đập tăng
mạnh theo chiều đònh hướng.
Polymer thủy tinh, vật liệu đònh hướng sẽ mở rộng khoảng nhiệt độ mềm
cao bắt buộc.
Giải thích: Độ bền dòn khi đònh hướng sẽ mở rộng khoảng nhiệt độ dòn
giảm mà nhiệt độ chuyển thủy tinh lại không phụ thuộc vào đònh hướng nên
khoảng nhiệt độ mềm cao bắt buộc mở rộng ra.
Để đònh hướng lại các đại phân tử trong những Polymer dòn theo chiều
vuông góc với đònh hướng thì cần phải có một ứng suất lớn và ứng suất này lớn
hơn ứng suất phá hoại nên vật liệu sẽ bò phá hoại trước khi đại phân tử thay đổi
chiều đònh hướng.
Polymer tinh thể đònh hướng, phân tử luôn sắp xếp về hướng trật tự hơn.
Đònh hướng Polymer vô đònh hình thì một là làm Polymer chuyển sang trạng
thái tinh thể nếu có lợi thế hơn về nhiệt động học, hoặc phá vỡ sự đònh hướng
(thường xảy ra hơn)
Người ta lợi dụng sự đònh hướng để tạo sợi và màng có độ bền cao. Khi xây
dưng quá trình kỹ thuật gia công sản xuất Polymer bất đẳng hướng nên chú ý sử
dụng Polymer ở trạng thái nào.
•
Tính chất cơ học của màng polyethylene đònh hướng:
Nhiệt

độ ( C)
0

Theo chiều vuông góc
Theo chiều đònh hướng
với chiều đònh hướng.


Độ

30

bền
Độ dãn
Độ
kéo
đứdà
t i khi đứt (%)kéo
2
(kg/cm )
(kg/cm2)
271509
262
789

bền
Độ dãn
đứdà
t i khi đứt (%)

15

303

487

289

765

0

338

450

275

661

-15

417

454

318

589

Thời gian: thông thường mẫu bò phá hủy trong thời gian ngắn thì ứng
suất phá huỷ lớn. Ngược lại nếu mẫu bò phá hủy chậm thì ứng suất nhỏ hơn. Hiện
tượng độ bền phụ thuộc vào thời gian dưới tác dụng của tải trọn tónh gọi là mõi
tónh học. Nó đặc trưng cho sự phá hoại cơ học của vật liệu và quyết đònh cơ chế
đứt.
Nhiệt độ:
Sự phụ thuộc độ bền lâu vào nhiệt độ được mô tả theo phương trình:
1
log τ = a log( ) + b
T

τ: thời gian bền lâu
T: nhiệt độ thử ứng suất kéo.
a: phụ thuộc vào năng lượng hoạt hóa khi mẫu đứt.
B: hệ số.

Tốc độ biến dạng:
Trong một phạm vi xác đònh có thể nói: tốc độ biến dạng tỉ lệ thuận với giới
hạn bền.
Cấu trúc polymer
Polymer kết tinh có độ bền cao hơn polymer vô đònh hình. Cấu trúc sợi bền
hơn cấu trúc cầu.
Phụ gia:
Phụ gia thêm vào nhằm cải thiện tính chất cơ lý của nhựa theo yêu cầu sản
xuất. Tuy nhiên lượng phụ gia thêm vào cải thiện tính chất cơ học ở một giới hạn
nhất đònh. Nếu dùng quá nhiều sẽ có tác dụng ngược lại. Khi dùng quá nhiều phụ
gia, giữa các hạt phụ gia không có liên kết tốt vì vậy hình thành những vết nứt tại
nay.
2.Tính chất hóa:
2.1 Sự trương: Là hiện tượng dung môi chen vào giữa thể tích polymer và

lấp đầy các lỗ trống, các mao quản của polymer


Độ trương: là thông số quan trọng của polymer mạch không gian, cho biết
khả năng trương của polymer trong dung môi.
Độ trương chỉ có thể xác đònh khi polymer trương giới hạn trong dung môi,
được đònh nghóa:
α

m − m0
V − V0
hayα =
m0
V0

Với: m, V là trọng lượng, thể tích ban đầu của mẫu polymer
M0, V0 là trọng lượng, thể tích của mẫu polymer sau khi trương.
2.2 Sự hòa tan:
polymer hấp thụ dung môi, xảy ra hiện tượng trương, sự trương diễn ra
không giới hạn, chuyển sang trạng thái hòa tan hoàn toàn tạo thành dung dòch
polymer
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng trương và hoà tan của polymer:
Bản chất của polymer và dung môi: cùng bản chất thì dễ hoà tan vào
nhau, phân cực dễ hoà tan trong phân cực và ngược lại.
Ví dụ: polysobutylene, polybutadiene dễ dàng tan trong dung môi
hyrocacbon bão hòa.
Khối lượng phân tử polymer: độ hòa tan giảm khi khối lượng phân tử
tăng
Mật độ kết khối của polymer: liên kết liên phân tử lớn, các mạch
polymer xếp khối càng chặt việc hòa tan càng khó.

Ví dụ: đối với mạch cứng như PVC, PS cần phải cung cấp năng lượng để hòa
tan.
Thành phần hóa học của polymer
Ví dụ: cellulose nitrane tan được trong acetone, tuy nhiên cellulose
trinitrane thì không tan được trong acetone.
Cấu trúc tinh thể: polymer kết tinh thì khó hòa tan hơn polymer vô
đònh hình
Mật độ cầu nối ngang: chỉ cần một lượng nhỏ cầu nối ngang hóa học
cũng có thể làm polymer không hòa tan.
Ví dụ: chỉ cần 0.16g lưu huỳnh/kg NR có thể chuyển NR thành không hòa
tan.
Nhiệt độ: nhìn chung độ hòa tan tăng khi tăng nhiệt độ.
2.3. Phản ứng phân hủy:
Sự bẻ gãy các liên kết hóa học bởi các phản ứng: thủy ngân, oxy hóa, nhiệt
phân… làm giảm giá trò trọng lượng phân tử trung bình của polymer đưa đến làm
thay đổi tính chất cơ lý của vật liệu.


Hiện tượng lão hóa: sản phẩm polymer giảm dần và biến mất các tính chất
cơ lý cũng như cac tính chất cảm quan bên ngoài như chảy nhão hay cứng dần lên.
Các dạng lão hóa:
Tác dụng nhiệt: nhiệt độ cao thúc đẩy quá trình ôxy hóa mãnh liệt.
Tác dụng ánh sáng và thời tiết: tốc độ lão hóa ngoài ánh sáng lớn hơn
20 lần trong bóng tối.
Tác dụng động: sản phẩm bò nén ép, uốn gấp,biến dạng lặp đi lặp lại
nhiều lần, sinh nhiệt nội từ chuyển động cơ cưỡng bức, mạch phân tử mệt mỏi mất
tính đàn hồi. Sự lão hóa này phụ thuộc vào tần số biến dạng.
Tác dụng kim loại nặng: tốc độ oxy hóa tăng nhanh khi có mặt các
kim loại có hóa trò thay đổi như: Fe, Cu, Mn, Ni …
3.

Tính chất điện:
Polymer có loại cách điện và bán dẫn
Đặc biệt hiện nay polymer được sử dụng rất rộng rãi làm vật liệu cách điện
trong nhiều lónh vực kỹ thuật quan trọng, việc lựa chọn polymer cách điện tùy
thuộc vào từng trường hợp cụ thể phụ thuộc các tính chất điện ly trong một giới
hạn rộng của nhiệt độ và tần số điện trường.
•
Các thông số cơ bản:
Điện trở riêng: hay giá trò nghòch đảo của nó là độ dẫn điện riêng được xác
đònh bằng sự có mặt của các điện tích tự do và độ linh động của chúng. Trong thực
tế, giá trò này được thể hiện điện trở khối.
Độ bền điện: Tăng điện áp của trừơng điện tử sẽ làm tăng độ dẫn điện của
chất điện môi. Khi đạt được một hiệu điện thế xác đònh giữa các điện cực. Tăng
độ dẫn điện thì sẽ tăng rất mạnh dòng điện qua chất điện môi, nghóa là chất điện
môi xuyên thủng. Lúc đó vật liệu trở nên dẫn điện và bò phá huỷ. Hiệu điện thế
khi đó xảy ra hiện tượng xuyên thủng vật liệu chính là giá trò đặc trưng cho độ
bền điện.
Tính chất điện của polymer phụ thuộc vào cấu trúc hóa học và độ tinh khiết
của polymer.
Ví dụ: Điện trở suất (Ω.cm) của
PE, PP >1016
Polyester < 1015
PVC (mềm, có độn): 1011 ÷ 1014
PVC (mềm, không độn): 1011 ÷ 1015
PVC (cứng): 1015.
4.
Tính chất gia công:
4.1Chỉ số chảy: Trong quá trình chọn lựa nguyên vật liệu và công nghệ gia
công, ta cần biết chỉ số chảy.
Chỉ số chảy thể hiện tính chảy (khả năng chảy) của vật liệu.

Đơn vò tính: g/10 phút ở điều kiện áp suất (tải trọng) và nhiệt độ nhất đònh
theo tiêu chuẩn đo.
•
Chỉ số chảy cao:
Trọng lượng phân tử thấp, dễ cháy.
Dùng nhiệt độ, áp suất gia công thấp.
Chu kỳ sản xuất ngắn.
Dễ gia công và sản phẩm đạt chất lượng hơn
•
Chỉ số chảy thấp:
Tức vật liệu khó chảy, sản phẩm dễ bò khuyết.
Làm tăng thời gian duy trì áp
Làm tăng thời gian điền nay khuôn
Áp suất điền đầy khuôn phải cao.
Đôi khi đòi hỏi nhiệt độ gia công cao.
Ví dụ: chỉ số chảy của PP, PE dùng cho công nghệ ép phun có thể chọn
4÷60g/10phút, ở điều kiện tải trọng 2.160 kg, nhiệt độ 190 0C theo tiêu chuẩn
ASTMD1238.
4.2. Tỷ trọng:
Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa.
Đơn vò g/cm3
Tỷ trọng của vài nguyên liệu nhựa thông dụng.

Tỷ trọng
PELD
PEMD

g/cm3

0.910÷0.924
0.925÷0.940

PEHD
PP
PS

0.941÷0.965
0.900÷0.910
1.040÷1.050

ABS
PA 6, PA 66
PC

1.040÷1.060
1.130÷1.150
1.190÷1.200

Tỷ trọng tăng: lực kéo đứt, nhiệt độ biến mềm, độ kháng hóa chất tăng,
ngược lại lực va đập giảm, độ nhớt giảm …


Phần B:
MỘT SỐ LOẠI NHỰA THÔNG DỤNG
NHÓM 1: POLY OLEFINE
Tên Polyolefine là tên tắt để chỉ nhóm nhựa dẻo gồm:
PE: Polyethylene
PP: Polypropylene
PB: Polybutylene

PMB: poly 4-methyl pentene-1
I. POLY ETHYLENE (PE):
1.
Giới thiệu PE:
1.1
Công thức phân tử:
Vẽ hình Trang 21
1.2
Phân loại:
Dựa vào tỷ trọng, ta có 3 loại PE:
Tỷ trọng (g/cm3)
- PELD (Low density polyethylene)
0.910 ÷ 0.925
- PEMD (Medium density polyethylene)
0.926 ÷ 0.940
- PEHD (High density polyethy lene)
0.941 ÷ 0.959
- PEUHMW (uultra hige molecular weigh polyethylene): PE có trọng lượng
phân tử cựa kỳ cao…
Vẽ hình Trang 21

1.3
. Tính chất:
•
Vật lý:
PE có độ cứng tương đối không cao, không mùi vò. Độ kết tinh không bao
giờ đạt 100% vì xen lẫn pha kết tinh luôn có pha vô đònh hình. Tỷ lệ các pha này
phụ thuộc vào phương pháp sản xuất polymer và nhiệt độ.
Giống như paraffin, PE cháy chậm và cháy với ngọn lửa yếu không có tàn.
Trên nhiệt độ Tf, PE bò phân hủy thành polymer phân tử thấp đến chất lỏng.

•
Cấu tạo của polymer:
Phân tử PE có cấu tạo mạch thẳng, dài gồm những nhóm methylene, ngoài
ra còn có những mạch nhánh. Nếu mạch nhánh càng nhiều và càng dài thì độ kết
tinh càng kém.


Ở trạng thái nóng chảy, PE ở dạng vô đònh hình. Khi làm lạnh ở bất kỳ tốc
độ nào PE cũng kết tinh một phần ngay cả làm lạnh đột ngột. PE kết tinh nhanh
vì các mắc xích có chiều dài không lớn và có độ đối xứng cao.
PE LD chức 55÷65% pha kết tinh, PEMD chứa 63÷73% pha kết tinh, PEHD
74÷95%.
Nâng cao nhiệt độ thì mức độ kết tinh giảm xuống, giảm mạch khi tiến dần
đến nhiệt độ chảy mềm.
Độ kết tinh của PE ở nhiệt độ thường có ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều tính
chất của nó: tỷ trọng, độ cứng bề mặt, modul đàn hồi khi uốn, giới hạn bền và
chảy, độ hòa ta và trương trong các dung môi hữu cơ, độ thấm khí và hơi.
•
Tính chất hóa học:
PE là Polymer không cực nên có tính cách điện cao.
Độ hòa tan và trọng lượng phân tử:
Ở nhiệt độ thường, PE không tan trong bất cứ dung môi nào, nhiệt độ trên
0
70 C, PE tan yếu trong toluene, xilen,amin acetale, dầu thông paraffin… Ở nhiệt
độ cao, PE cũng không tan trong nước, rượu béo, axit acetic, acetone, glycerin và
một số dầu thảo mộc khác.
Độ bền hóa học:
Ở nhiệt độ thường PE bền trong axit H 2SO4 và HNO3 loãng và các axit đậm
đặc như HCL, H3PO4, HCOOH, CH3COOH, trong ammoniac và amin, NaOH, KOH
và trong dung dòch các muối khác. Nhưng axit H2SO4

Và HNO3 đậm đặc , hỗn hợp nitro hóa, xăng và axit Cromic thì tác dụng
mạnh đến PE, Ở 90-1000C, H2SO4 và HNO3 phá hủy nhanh polymer.
-

Độ bền khí quyển:

Dưới tác dụng của oxy không khí, tia tử ngoại và nhiệt, các tính chất cơ lý
và điện môi của PE giảm. Hiện tượng này gọi là lão hóa. Trong quá trình lão hóa,
độ dãn dài tương đối và độ chòu lạnh giảm, xuất hiện tính đòn và nứt.
Ảnh hường của O2:
Không khí tác dụng oxy hóa lên PE rất chậm trong điều kiện nhiệt độ thấp
và tương đối nhanh ở nhiệt độ cao.
Quá trình oxy hóa là tự xúc tác, do đó vận tốc oxy hóa tăng khi lượng O 2 bò
hấp thụ tăng, khi nhánh tăng và phụ thuộc vào hàm lượng ban đầu của oxy hóa
trong polymer.


Trong điều kiện gia công để ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình oxy hóa
PE thường người ta thêm các chất chống oxy hóa, các chất này chỉ dùng đến một
lượng 0.05-0.2% so với polymer.
Hiện tượng oxy hóa còn làm giảm các tính chất điện môi của vật liệu.
Ảnh hường của ánh sáng mặt trời:
Ngoài nhiệt oxy hóa, PE còn bò oxy quang hóa do tác dụng ánh sáng mặt trời
(tia tử ngoại), quá trình này xảy ra rất nhanh, do đó khó ổn đònh PE. Để ngăn cản
sự hấp thu O2 khi quang oxy hóa, ta có thể dùng một số bột màu như muội than,
ZnO làm chất làm chậm.
Khi gia công và sử dụng PE ở nhiệt độ nào, do quá trình oxy hóa nên sinh ra
mùi khó chòu. Để ngăn ngừa hiện tượng này, ta có thể dùng chất ổn đònh (có nhóm
phenol, amin).
-

Độ kháng nước:

PE có độ bền với nước rất cao. Nếu để PE lâu trong nước lọc, tính chất điện
môi trong vật liệu vẫn giữ được.
-

Độ thấm khí và thấm hơi:

Độ thấm khí và thấm hơi được xác đònh do hai quá trình: hòa tan và khuếch
tán.
Lúc đầu hợi hoặc khí hòa tan trong polymer, sau đó khuếch tán vào phía
khác của vật liệu và bốc hơi.
PE và Polymer không cực nên đối với hơi của chất lỏng có cực nó có độ
thấm không lớn, nhưng hơi của các chất không cực thì truyền qua nó rất mạnh.
Do đó PE có độ thấm hơi nước thấp, độ thấm khí cao nên PE là vật liệu rất tốt để
làm bao bì. Nhưng cũng do độ thấm cao đối với hơi của nhiều chất hữu cơ nên hạn
chế việc sử dụng chai PE để bảo quản chất hữu cơ và chất thơm.
Màng PE tỷ trọng cao có độ thấm hơi chất lỏng hữu cơ thấp hơn màng PE tỷ
trọng thấp từ 5-10 lần.
d).Tính chất cơ học
Tính chất cơ học của PE phụ thuộc vàp trọng lượng phân tử và độ mềm dẻo
của mạch polymer. Ví dụ PELD thì mềm dẻo và đàn hồi nhưng những tấm dày thì
cứng.


Tính chất cơ học của PE phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nhất là độ bền đứt,
độ uốn tăng lên rõ rệt khi giảm nhiệt độ.
Tính chất cơ học của PE tăng lên tất nhiều nếu cho thêm các chất độn dạng
sợi.

d).Tính chất nhiệt:
Nhiệt độ làm thay đổi nhiều tính chất vật lý của PE, đặc biệt là thay đổi kích
thước sản phẩm.
Cũng giống như tất cả các polymer bán kết tinh, PE hóa mềm ở nhiệt độ
hẹp (3-50C), thấp hơn nhiệt độ này từ 15-20 0C thì có thể đònh hướng và tạo hình.
Khi nhiệt độ cao hơn nhiệt Tf, polymer chuyển sang trạng thái chảy dẻo, ở trạng
thái này có thể gia công bằng phương pháp đùn, ép phun …
e).Độ hấp thu màu:
PE có thể sử dụng màu dyes hoặc pigments (bột màu) trong hỗn hợp nóng
chảy, dyes dùng từ 0.005-0.2% tùy theo trọng lượng nhựa, pigments: 0.2-1%.
f).Khả năng trộn hợp (blend) với các polymer khác:
Khả năng trộn hợp của polyethylene với các polymer khác rất kém trừ:
paraffin trọng lượng phân tử cao, polyizobuthylene, cao su butyl, PS.
Ví dụ: trộn paraffin có nhiệt độ nóng chảy trên 52 0C với polyethylene thì
làm tăng độ bền cơ học, độ cứng, giảm độ thấm khí, nhưng đồng thời cũng làm
giảm độ dãn dài, vật liệu này sử dụng làm chau lo đựng hóa chất.
Hỗn hợp polyethylene với polyizobuthylene (có trọng lượng phân tử 100.000200.000) có tính cách điện tốt và bền hóa chất cao. Nếu polyizobuthylene thêm
vào khoảng 50% so với trọng lượng phân tử của polyethylene thì sẽ làm tăng tính
đàn hồi và độ chòu lạnh của màng.
1.4- Ứng dụng của một số PE cơ bản
Do có tính chất cơ lý, hóa học và điện môi tốt nên PE được dùng rộng rãi
trong nhiều ngành công nghiệp (điện, hóa chất, công nghiệp nhẹ, y học …). PE làm
vật cách điện, ống, tấm, màng, sợi, chai lọ, nhựa xốp, chất dẻo lớp, đồng trùng
hợp với VA, với PP. Ngoài ra, sulfo hóa polyethylene để làm một số rezin đặc biệt:
dây cuaroa, ống dẫn, dụng cụ chòu hóa chất, hoặc clo hóa để làm vật liệu cách
điện, da nhân tạo, vật liệu màng và thấm thay cho PVC. Do PE là polymer không
cực nên khó in ấn.


a).Một số sản phẩm chính:

- Sản phẩm đùn:
•

Dây cách điện:

Dây dẫn điện sau khi đã phủ một lớp mỏng PE rồi có thể phủ một lớp PVC
đã hóa dẻo lên trên để tạo ra màng chòu cơ học tốt.
•

Ống:

PE được dùng rộng rãi để sản xuất ống (bằng phương pháp đùn) do có ưu
điểm: nhẹ, chống rỉ, bề mặt láng, lắp ráp đơn giản. Ống PE bền hóa học và đàn
hồi nên dùng để vận chuyển nước, dung dòch muối và kiềm, axit, các chất lỏng và
khí khác trong công nghệ hóa học, khoảng nhiệt đô làm việc từ -60 0C đến 1000C.
Nguyên liệu để sản xuất ống thường là nhựa PEHD (do có độ bền cao hơn so
với PELD, sẽ làm giảm bề dày thành ống so với PELD)
•

Màng và tấm:

Có thể dùng bất cứ loại PE nào để đùn màng và tấm nhưng để tạo màng
mỏng và đàn hồi thì sử dụng PELD hoặc PELLD. Sản phẩm màng PE được sử
dụng ngày càng nhiều, phần lớn dùng trong bao bì, bảo quản máy móc, làm kinh
khí cầu trong nông nghiệp, do có tính chất kháng thấm, không độc, trơ hóa học,
bền cơ học và đàn hồi trong khoảng nhiệt độ lớn.
- Sản phẩm nhiệt đònh hình:
Phương pháp nhiệt đònh hình thường để gia công các chủng PE có trọng
lượng phân tử lớn như HMWPE, UHMWPE … từ những tấm perform PE. Nhiệt độ
gia công thường cao hơn nhiệt độ chảy mềm khoảng 10-15 0C, với các sản phẩm

như chi tiết val, máy bơm, máy lọc, thùng chứa …
- Sản phẩm ép phun:
Sản phẩm PE chiếm số lượng nhiều nhất dùng trong công nghiệp hóa học và
thực phẩm: hộp, lọ, xô …
- Sản phẩm đùn thổi:
Vật liệu có tính chất kháng xé. Sản phẩm rất đa dạng từ loại dẻo dai đến
cứng trong đến mờ đục; kích thướt từ nhỏ đến rất lớn. Ví dụ như các loại bao bì,
chai lọ, can … dùng trong công nghiệp, trong y tế, thực phẩm …
1.5- Giới thiệu về một số chủng PE đặc biệt
a).PE dạng bột:


Hạt có kích thước 30 ÷ 800 µm dùng trong sơn phủ (sơn tónh điện) lên bề
mặt kim loại, vải sợi …; kích thước từ 8 ÷ 30 µm phân tán tốt trong mực in.
b).Ultrahigh molecular weigth polyethylene (UHMWPET):
Là perform dạng khối, tấm có khối lượng phân tử 4 ÷ 6.106. Loại nhựa này
có tính kháng va đập, kháng nứt, kháng mài moon và tự bôi trơn rất tốt. Khi
UHMWPET được kết mạng một phần, nhựa tăng độ kháng mài mòn và tự bôi
trơn rất tốt. Khi UHMWPET được kết mạng một phần, nhựa tăng độ kháng mài
mòn và giảm dãn nở nhiệt. UHMWPET là nhựa kỹ thuật dùng trong một lónh vực
đặc biệt như các chi tiết thay thế trong phẫu thuật ( đầu gối, tay, hông …), hàng
hải, ngành điện cơ khí …
c).PE-X (PE-V)
Kết mạng ngang một ít polyethylene (khoảng 5/1000 nguyên tử cacbon) làm
tăng độ bền lão hóa, bền va đập ở nhiệt độ thấp, kháng nứt.
Vật liệu chỉ ở trạng thái cao su khi nhiệt độ trên nhiệt độ chảy (Tm), có thể
chòu được nhiệt độ cao (trên 2000C) trong thời gian ngắn.
HDPE được kết mạng ngang với loại peroxide đặc biệt chủ yếu được gia
công trong ép phun, nhiệt độ cài đặt từ 130 ÷ 1600C, sau đó kết mạng trong khuôn
200 ÷ 2300C, sản phẩm là các chi tiết, bộ phận trong thiết bò, xây dựng, điện, xe

hơi …
Đối với các loại dây cáp cách điện trung và cao thế (10 ÷ 110kV), đùn PELD
tiếp tục kết mạng ngang với:
-

Dicumyl peroxide ở 150 N/cm3, 150 ÷ 2000C trong buồng ủ.

-

Sử dụng kỹ thuật Sioplas hoặc Monosil, PE ghép compound Silicone

hữu cơ, kết mạng ngang theo cơ chế trùng hợp gốc.
-

Sử dụng phương pháp bức xạ nhiệt

-

Thêm compound azo trước khi đùn, phản ứng nhóm bên cạnh tạo kết

mạng ngang với Nitơ, sau đó cho đi qua dung dòch nước muối nóng.
Các loại ống dẫn nước nóng cũng được gia công tương tự.
2. Một số loại PE biến tính:
2.1. Ethylene copolymer với vinyl acetate (EVA)
EVA với hàm lượng VA lên đến 50%. Trong compound, thành phần
comonomer 20 ÷ 40%: tăng kháng xé, va đập, độ dãn dài khi đứt, kháng UV,


kháng nứ. Về ngoại quan, EVA trong, dẻo và kháng lạnh tốt hợn PE, có các đáp
ứng giống cao su.

Nhiều loại EVA thích hợp sử dụng trong thực phẩm, có thể sử dụng với một
lượng độn lớn …
Các loại màng cần bền và dai thì thêm một ít EVA
EVA trong PE, PVC xem như chất hóa dẻo. VA ghép VC tăng độ bền va
đập.
2.2. Copolymer ethylene với alcohol (EVOH, EVAL: ethylene-vinyl alcohol
copolymer)

Loại copolymer này dựa trên sự kết hợp tính dễ gia công của PE với tính
chất kháng khí, mùi, dung môi (thấp nhất trong các polymer) nhưng hòa tan trong
nước, khó gia công của polymer alcohol. EVOH được sản xuất bằng cách: trước
tiên đồng trùng hợp ethylene với vinyl acetate, sau đó thủy phân tạo thành
copolymer ethylene-vinyl acohol
EVOH có độ kết tinh cao, tính chất phụ thuộc nhiều vào các thành phần
comonomer theo quy luật hàm lượng ethylene tăng, độ kháng khí giảm, kháng ẩm
tăng và dễ gia công.
Dựa vào tính chất đó, sử dụng EVOH làm bao bì đựng khí CO 2, N2, các loại
bao bì đa lớp (đặc biệt trong thực phẩm), lớp cản EVOH còn có tác dụng dễ tái
sinh, thay thế thuỷ tinh và một số kim loại.
Copolymer chứa 50-70% VAL có độ kết tinh ít, khá ưa nước nhờ nhóm -OH
phân cực nên có thể sử dụng EVAL phủ lên bề mặt kim loại để chống ăn mòn.
EVOH với hàm lượng VAL cao chủ yếu dùng làm các loại bao bì có tính
kháng oxy, nitơ, CO2, mùi, dung môi hữu cơ … sử dụng trong thực phẩm nhưng lại
hấp thụ nước (3-8%) thường sử dụng làm màng đa lớp (ví dụ ghép PP với PE).
2.3. Clorinated polyethylene (PEC)
PEC là thành phần trong compound nhựa nhiệt dẻo, gia công các loại tấm
chống thấm không hóa dẻo, ống kháng hóa chất trong công nghiệp, dây cáp điện.
PEC được kết mạng bằng peroxide hoặc bằng tia nhiễu xạ có tính chất giống cao
su tổng hợp.
II. POLY PROPYLENE (PP)

1. Giơi thiệu PP


1.1. Công thức phân tử:

HÌNH TRANG 28
PP là loại nhựa nhiệt dẻo kháng hóa chất tốt, tỷ trọng thấp nhất và chỉ số
chảy cao, giá thành tương đối nên PP rất đa dụng.
1.2 Cấu trúc:
Syndiotactic: nhóm CH3 nằm cùng phía.
Isotactic: nhóm CH3 nằm khác phía (dạng thông dụng nhất)
Atactic: nhóm CH3 nằm tự do.
Trong đó, Syndiotactic và Isotactic là cấu trúc kết tinh (d=0.91g/cm 3) còn
Atactic là cấu trúc không kết tinh (d=0.86-0.89g/cm 3)
1.3. Tính chất:

Tính chất
Nhiệt độ nóng

PP so với PE
Lớn hơn (160-1700C)

Độ bền kéo
Độ kết tinh
Độ cứng

Lớn hơn
Thấp hơn
Cao hơn do có nhóm methyl
Do có độ cứng và dễ đònh hướng, nhựa

chảy

Ứng dụng

PP thường dùng làm các sản phẩm ngoài trời.

a). Tính chất nhiệt:
Polypropylene (PP) là loại nhựa bán kết tính có nhiệt độ nóng chảy cao hơn
PE (160 - 1700C). Do nhiệt độ chuyển thủy tinh cao (Tg = -20 0C) nên PP có khuynh
hướng bò dòn ở nhiệt độ thấp.
Ở nhiệt độ 1550C, PP còn ở thể rắn nhưng đến gần nhiệt độ nóng chảy, PP
chuyển sang trạng thái mềm cao. Khi giảm từ nhiệt độ nóng chảy đế 120 0C, PP
bắt đầu kết tinh lại. Ở 3000C, nếu PP có chức chất ổn đònh thì sẽ bền oxy hóa và
không bò phân huỷ ngay cả đun vài giờ trong không khí.


Tia tử ngoại có tác dụng mạnh đối với PP, do đó cần thêm 2% muội than
vào PP khi gia công.
b). Tính chất hoá học:
Ở nhiệt độ thường, PP không tan trong các dung môi hữu cơ, trương trong
hydrocacbon thơm và clo hóa, khi nhiệt độ lớn hơn 80 0C, PP bắt đầu tan trong hai
loại dung môi trên.
c). Các tính chất khác:
Tính chất cơ học PP phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình, độ đồng
đều và hàm lượng polymer atactic. Nếu hàm lượng polymer atactic giảm và khối
lượng phân tử trung bình tăng thì tính chất của polymer tăng.
Độ bền kéo đứt, độ ổn đònh nhiệt PP cao hơn PE, PS và một số loại PVC.
Các tính chất cơ học khác gần bằng PVC và PS.
2. Các loại PP cơ bản

2.1. PP Homopolymer:
a). Tính chất:
Do có độ cứng và dễ đònh hướng nên PP homopolymer thích hợp các sản
phẩm dạng sợi, băng.
Tính bền nhiệt cao, các sản phẩm ép phu PP dạng hộp dùng trong nồi hơi,
tự động.
Khi so sánh với PE, PP isotactic dễ bò oxy hóa bởi nhiệt và ánh sáng hơn.
Khi gia công ở điều kiện bình thường, PP dễ bò cắt mạch ngẫu nhiên làm giảm
khối lượng hân tử và tăng chỉ số chảy.
b). Gia công và ứng dụng:
PP có thể gia công bằng phương pháp: đùn, ép phun, cán, thổi, nhiệt đònh
hình.
Sản phẩm có đònh hướng cao gia công bằng phương pháp đùn đi từ PP có chỉ
số chảy thấp: băng, sợi, dây bện, dây thong …; đùn profile, màng, lớp phủ ngoài
trong đùn đa lớp.
Sợi PP đàn hồi hơn PE, bền tương đương PA, có thể dùng pha vào len, bông,
nilon…
Các sản phẩm ép phun đi từ PP: các loại bàng ghế ngoài trời, các sản phẩm
gia dụng.
Ngoài ra PP rót khuôn được ứng dụng trong hình họa.