Vật liệu polymer SVIP

I. CHẤT DẺO

1. Khái niệm

Chất dẻo là những polymer có tính dẻo (khả năng biến dạng dưới tác động (nhiệt, áp lực) bên ngoài và giữ nguyên sự biến dạng đó khi thôi tác động).

Thành phần: Polymer, chất độn, chất hóa dẻo, chất tạo màu,...

2. Tổng hợp một số polymer dùng làm chất dẻo

Các polymer như PE, PP, PVC, PS, PF và poly(methyl methacrylate) được điều chế bằng phản ứng trùng hợp monomer tương ứng.

Poly(phenol formaldehyde) (PPF) được điều chế từ phản ứng trùng ngưng của formaldehyde với phenol, chất xúc tác là acid.

3. Ứng dụng của chất dẻo

Chất dẻo là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, xây dựng và đời sống.

- PE là nguyên liệu trong sản xuất túi nylon, bao gói, màng bọc thực phẩm, chai lọ, đồ chơi.

- PP được ứng dụng làm bao bì, hộp đựng, ống nước, linh kiện ô tô.

- PVC dùng trong sản xuất giày ủng, rèm, khung cửa, sàn, ống nước, vỏ cáp, vải giả da.

- PS dùng để sản xuất hộp xốp, bao bì thực phẩm, vật liệu cách nhiệt.

- Poly(methyl methacrylate) dùng làm kính máy bay, kính xây dựng, kính bảo hiểm, bể cá.

Đồ gia dụng

4. Ô nhiễm môi trường do chất dẻo và rác thải nhựa

Rác thải nhựa rất khó phân hủy, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sinh vật nếu không được xử lí đúng cách.

- Đốt nhựa tạo ra các khí làm tăng lượng khí gây hiệu ứng nhà kính.

- Chôn lấp nhựa làm đất mất khả năng giữ nước và dinh dưỡng, ảnh hưởng xấu đến cây trồng.

- Nhựa thải ra nước gây ô nhiễm và làm mất cân bằng hệ sinh thái.

Để giảm ô nhiễm môi trường, cần tái chế nhựa, hạn chế sử dụng nhựa, sử dụng vật liệu phân hủy sinh học và phân loại rác thải tại nguồn.

Phân loại rác thải

II. VẬT LIỆU COMPOSITE

1. Khái niệm

Vật liệu composite là loại vật liệu được tổ hợp từ ít nhất hai loại vật liệu khác nhau, để hình thành vật liệu mới có nhiều tính chất vượt trội hơn so với các vật liệu cấu thành.

- Thành phần:

+ Vật liệu cốt (cốt sợi và cốt hạt) có vai trò đảm bảo các đặc tính cơ lí cần thiết cho composite.

+ Vật liệu nền (nền hữu cơ, nhựa polymer, nền kim loại, nền gốm,...) giúp liên kết các vật liệu cốt với nhau tạo thành khối thống nhất.

2. Ứng dụng

Vật liệu composite có nhiều đặc tính ưu việt nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

- Composite cốt sợi có trọng lượng nhẹ, độ bền cơ học cao, khả năng chịu ăn mòn tốt nên được dùng để sản xuất thân, vỏ máy bay, tàu thuyền, thân xe đua, khung xe đạp,...

Xe đạp

- Composite cốt hạt có độ cứng tốt, khả năng chịu nhiệt cao, chống mài mòn nên được dùng để sản xuất gỗ nhựa, bê tông nhựa, gốm chất lượng cao,...

Gỗ nhựa

III. TƠ

1. Khái niệm

Tơ là loại vật liệu polymer có cấu trúc dạng sợi mảnh với độ bền nhất định.

- Đặc điểm: Mạch không nhánh và được sắp xếp song song.

- Tính chất: Mềm, dai, không độc, dễ nhuộm màu và bền với dung môi thông thường.

2. Phân loại

Tơ được chia thành ba loại là tơ tự nhiên, tơ tổng hợp và tơ bán tổng hợp.

3. Một số loại tơ thường gặp

a. Tơ tự nhiên

Một số loại tơ tự nhiên thường gặp là tơ tằm, bông và len.

b. Tơ tổng hợp

Một số loại tơ tổng hợp thường gặp là capron, nitron và nylon-6,6.

➤ Tơ nylon-6,6

- Đặc điểm: Dai, mềm, ít thấm nước

- Ứng dụng: Dệt vải may mặc, vải lót lốp xe, bện dây cáp, dây dù, đan lưới,...

- Phương pháp tổng hợp: Trùng ngưng H₂N(CH₂)₆NH₂ với HOOC(CH₂)₄COOH.

Nylon-6,6

➤ Tơ capron

- Đặc điểm: dai, bền, độ đàn hồi và độ bóng cao, ít bị nhăn, có khả năng chống mài mòn.

- Ứng dụng: Dệt vải may mặc, lưới đánh cá, dây thừng,...

- Phương pháp tổng hợp:

➤ Tơ nitron (hay olon):

- Đặc điểm: Dai, bền với nhiệt và giữ nhiệt tốt

- Ứng dụng: Dệt vải may quần áo ấm, vải bạt, mái hiên ngoài trời, vải làm cánh buồm, sợi gia cường,..

- Phương pháp tổng hợp:

c. Tơ bán tổng hợp

Một số loại tơ bán tổng hợp thường gặp là visco, cellulose acetate.

➤ Tơ visco:

- Đặc điểm: Dai, bền, thấm mồ hôi và thoáng khí

- Ứng dụng: Dệt vải may quần áo mùa hè.

- Phương pháp tổng hợp: sản xuất từ các nguồn cellulose.

➤ Tơ cellulose acetate:

- Đặc điểm: Mềm, mịn, đàn hồi, thoáng khí, thấm hút mồ hôi, khô nhanh, bền màu

- Ứng dụng: Dệt các loại vải như sa tanh, dệt kim,...

- Phương pháp tổng hợp: Thay thế nguyên tử hydrogen của nhóm hydroxy bằng nhóm acetyl (CH₃CO) của phân tử cellulose. Ví dụ: Cellulose triacetate ([C₆H₇O₂(OOCCH₃)₃]_n).

IV. CAO SU

1. Khái niệm

Cao su là vật liệu polymer có tính đàn hồi (tính biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng).

Có hai loại cao su là cao su tự nhiên (lấy từ mỏ của cây cao su) và cao su tổng hợp (tổng hợp bằng phương pháp hóa học).

2. Cao su tự nhiên

a. Đặc điểm cấu tạo

Cao su tự nhiên là polymer của cis-isoprene.

b. Tính chất và ứng dụng

Cao su có tính đàn hồi, không thấm nước và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống.

- Tính chất: Tính đàn hồi, không dẫn điện, chịu mài mòn, không thấm khí và nước, không tan trong nước và một số dung môi hữu cơ như ethanol,... nhưng tan trong xăng, benzene,...

- Ứng dụng: Sản xuất các loại lốp xe, băng tải, ống dẫn, gioăng, đệm, gối,...

Gối cao su

3. Cao su tổng hợp

Cao su tổng hợp có độ đàn hồi, độ bền và khả năng chống lão hóa tốt nên được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, xây dựng, y tế và nhiều lĩnh vực khác.

- Cao su tổng hợp được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các monomer tương ứng.

- Đặc điểm: Độ đàn hồi tốt, độ bền cao, khả năng chống lão hóa tốt.

- Ứng dụng: Sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, giao thông (lốp xe, đệm chống va đập, gối cầu, khe co giãn), máy móc công nghiệp (băng tải, dây truyền động,...), y tế (găng tay nitrile),...

Lốp cao su

- Phương pháp tổng hợp:

➤ Cao su buna

➤ Cao su buna-S, buna-N

➤Cao su isoprene

➤Cao su chloroprene

V. KEO DÁN TỔNG HỢP

1. Khái niệm

Keo dán là vật liệu có khả năng kết dính bề mặt của hai vật liệu rắn mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

Keo dán có thể tạo ra lớp màng mỏng, bền vững và bám chắc vào bề mặt hai vật liệu được dán.

2. Một số loại keo thông dụng

Một số loại keo dán thường gặp là nhựa vá săm, keo dán epoxy, keo dán poly(urea-formaldehyde).

a. Nhựa vá săm

Nhựa vá săm là cao su hòa tan trong dung môi hữu cơ, dùng để dán chỗ thủng của săm, lốp.

Nhựa vá săm

b. Keo dán epoxy

- Keo dán epoxy gồm hai thành phần:

+Thành phần chính là hợp chất có hai nhóm epoxy ở hai đầu.

Ví dụ:

+ Thành phần thứ hai gọi là chất đóng rắn, thường là các amine ( VD: H₂​NCH_2​CH_2​NHCH₂​CH₂​NH₂​).

- Khi xảy ra phản ứng giữa epoxy và amine sẽ tạo thành lớp polymer bền chắc, gắn kết hai vật thể.

Keo dán epoxy

- Ứng dụng: Dùng để kết dính nhiều vật liệu: kim loại, gỗ, kính, nhựa, bê tông,...

c. Keo dán poly(urea-formaldehyde)

- Phương pháp tổng hợp:

- Khi sử dụng keo poly(urea-formaldehyde) cần thêm chất đóng rắn như ammonium chloride, oxalic acid,...

- Ứng dụng: Kết dính trong gỗ ván ép, chất dẻo,...