Chương 7: Vật liệu chất dẻo

I/ Khái niệm và phân loại

KN: Chất dẻo là tên gọi của một nhóm vật liệu chất hữu cơ (nhân tạo hoặc thiên nhiên), mà các cao phân tử polime-là thành phần chính của nó, có khả năng tạo hình dưới tác dụng của nhiệt độ và áp  suất và sau vẫn giữ nguyên được hình dạng đó. Thành phần của chất dẻo như sau: chất kết dính (polime), chất độn (bột vô cơ hoặc hữu cơ, sợi vải, vẩy), chất hoá dẻo (để cải thiện cho khả năng tạo hình cho chất dẻo), chất rắn nhanh và chất tạo màu. Cấu trúc và tính chất của chất dẻo, ngoài polime còn phụ thuộc vào các cấu tử khác.

Phân loại chất dẻo

-        Theo tính chất cơ lý:

+        Chất dẻo cứng: là vật liệu đàn hồi rắn, cấu trúc vô định hình.

+        Chất dẻo bán cứng là vật liệu đàn hồi rắn cấu trúc tinh thể.

+        Chất dẻo mềm là vật liệu mềm và đành hồi.

+        Chất đàn hồi.

-        Theo tính chất có liên quan đến nhiệt

+        Vật liệu dẻo nóng

+        Vật liệu cứng nóng

Cấu trúc phân tử polime

a/Phân loại

theo cấu trúc: Theo cấu tạo phân tử; theo cấu trúc mạch của polymer

Theo nguồn gốc hình thành

Theo tính chịu nhiệt: polime chịu nhiệt dẻo và polime chịu nhiệt rắn

II/ Các tính chất của vật liệu polime

2.1 a/ Tính cơ lý: chất dẻo ko bị ăn mòn: nó bền với dung dịch axit và kiềm yếu. vì vậy chất dẻo được sử dụng rộng rãi trongxây dựng các xí nghiệp hoá chất, hệ thống thoát nước và bảo vệ điện. Bình thường là vật liệu dẫn nhiệt kém, chất dẻo bọt và chất dẻo khí dẫn nhiệt còn kém hơn nữa, Vì thế chất dẻo được sử dụng rộng rãi để làm VLCN.

b/ Tính công nghệ: -Có thể nhuộm thành các màu sắc bất kỳ

-         Tính gia công áp lực

-         Tính hàn

c/ Nhược điểm

-Đa số không bền với nhiệt (<200 độ C)

-Dễ bị oxi hóa trong môi trường KTC

-Độ cứng không lớn

_Có tính từ biến

-Đốt cháy nhiểu chất dẻo biến thành chất độc

2.2 Công nghệ Polime

Công nghệ trùng hợp

Công nghệ trùng ngưng

2.3 Phối liệu polime

Các chất phụ gia:

-Chất độn: thường ở dạng bột, sợi và vẩy,

-chất hóa dẻo: là những chất làm tăng tính dẻo cho sản phẩm polime

-Chất ổn định làm chậm quá trình phân hủy polime

-Chất tạo màu: tạo cho sản phẩm polime các màu sắc khác nhau

-Chất chống cháy: cản trở cháy

-Các chất tặng cường: dưới dạng bột, hạt, sợi

2.4: công nghệ chế tạo sản phẩm polime

-Đúc ép: phối liệu chính xác được đặt vào giá giữa hai khuôn

-Đúc trao đổi: là dạng của đúc ép nhưng phố liệu được nung chảy

-Đúc phun: pp dùng rộng rãi nhất cho polime chất dẻo VD: ống nc, hộp điện

-Đúc thổi: như gia công thủy tinh VD: chai nc , bình, can nhựa

-Đúc khuôn: chất dẻo nóng chảy được đổ vào khuôn đúc như đúc kim loại. VD: làm nilong…

III/ Các sản phẩm vạt liệu dẻo trong xây dựng và kiến trúc

3.1: Vật liệu nội thất

a/ Vật liệu cuộn lát sản

Nguyên liệu: trên cơ sở polime, các chất độn khác nhau, ngoài ra còn có thêm chất hóa dẻo, chất tạo màu và chất phụ gia khác

Theo loại polime sử dụng phân ra: vật  liệu  cuộn  glip  tan (polieste), polivinyl-clorit, cloxilin, cao su (relin) và các chất liệu cuộn

Theo cấu tạo phân ra: : vật liệu không có nền và vật liệu có nền gia cường hoặc nền cách nhiệt, cách âm, một lớp hoặc nhiều lớp, lóp mái phẳng hoặc mái lượn sóng, mái cong một màu hoặc nhiều màu.

b/ Vật liệu tấm lát sàn

có tính chống mài mòn tốt, ít dẫn nhiệt, ít hút  nước,  không  trương  nở  khi  bị  ẩm  ướt,  khá  cứng  và  bền,  đặt  biệt  là  chất lượng sơn phủ cao. Vật liệu lát sàn chia làm 3 nhóm: vật liệu cuộn, vật liệu tấm và vật liệu để tạo sàn liền khối.

c/ Vật liệu dán tường

chất  lượng  trang  trí, sự  phong  phú  về  màu  sắc  và  hoa  văn,  vẻ  sặc  sỡ cũng như điều kiện vệ sinh thì vật liệu polime là sản phậm được lựa chọn số 1, vượt xa các loại vật liệu khác.

3 loại vật liệu dẻo: loại cuộn, loại tấm, loại phiến.

3.2: Vật liệu dùng trong kết cấu xây dựng

a/ Chất dẻo thủy tinh: là loại vật liệu gồm có polime và chất độn là sản phẩm thuỷ tinh.

Chia làm 3 nhóm: Nhóm I: sợi thuỷ tinh (sợi thẳng liên tục xếp thành từng lớp theo chiều dày vật liệu). Nhóm II: Sợi thuỷ tinh được cắt ngắn và dàn thành tấm thảm hoặc trải ra bằng cách phun. Nhóm III: sợi thuỷ tinh ở dạng vải gai (tectolit).

b/ Thủy tinh hữu cơ: là vật liệu có độ trong suốt cao, bền ánh sáng, tương đối nhẹ. Kính hữu cơ được sử dụng để cấu tạo tường bao che và vách ngăn cho ánh sáng đi qua, các ô cửa đứng lấy ánh sáng một và hai lớp, vòm hứng ánh sáng trong nhà công cộng và nhà công nghiệp, phủ nhà trồng trọt

c/ Các loại sản phẩm ống và thiết bị vệ sinh

-Sản phẩm ống: chất dẻo đc sử dụng rộng rãi để lắp ghép đường ống dẫn trong công nghệp, làm các công trình dẫn nc, đường ống dẫn dầu, các hệ thống tưới tiêu, phổ biến là các loại ống: polietylen, polivinylclorit, ống chất dẻo thủy tinh, chất dẻo thủy tinh hữu cơ.

Bền , không bị ăn mòn điện hóa, khối lượng thể tích và tính dẫn nhiệt nhỏ, bền nc và bền hóa học cao, giá thành lắp ráp rẻ hơn ống kloai. Nhược: kém ổn định nhiệt.

-Sản phẩm thiết bị vệ sinh: màu sắc đẹp, beenfnc, bền cơ học, nhẹ, chống tác dụng axit và kiềm tốt. VD: chậu rửa, bồn tắm, bồn rửa, vòi hoa sen, lưới chắn gió…

Cường độ cao, khối lượng ko lớn, ko cần nhuộm màu, ko bị ăn mòn vệ sinh, có hình dạng bên ngoài đẹp

d/ Các loại keo và mattit

Dùng để gắn vật liệu tấm, vẩy và chi tiết và kết cấu từ những vật liệu xd khác, kim loại, bê tong. Có ý nghĩa lớn trong công nghiệp sản xuất gỗ. Keo và mattit để liên kết vật lệu và sản phẩm trang trí là loại bột nhão dính, gồm có polime, dung môi, chất hóa dẻo, chất độn pha loãng và trong 1 số TH có cả chất hóa rắn

Liên kết vải sơn polyvinyl clorit với nền bê tong, giằng xi măng, gỗ, tấm dăm bào và tấm sợi gỗ ng ta dùng mattit cumaron cao su. Gắn các vật liệu trang trí dùng keo ure focmanldehyt…

Ngoài ra còn sản xuất loại chuyên để bịt kín các mối nối của các kết cấu trong nhà panen kích thước lớn.

Chương 8: Các vật liệu khác

8.1 Vật liệu thép và gang

8.1.1: KN

a/ ĐN: là hợp kim của Fe-C (%C <=2,14%)

Gang là hợp kim của Fe-C (%c=2,14-6,67%)

Hợp kim: ít nhất là hai yếu tố, trong đó kim loại là chủ yếu

ðHợp kim có tính chất kim loại:+Dẻo=> có thể biến dạng

                                                  +Dẫn nhiệt, dẫn điện

ðHầu hết vật liệu kim loại đều là hơp kim

b/ Phân loại:

-Theo thành phần C:

+Trc cùng tích: %C<0.8%

+Cùng tích %C= 0.8%

+Sau cùng tích %C=0.8-2.14%

-Theo công nghệp luyện kim

-Theo chất lượng:

+chất lượng thường: %S,P <0.05%

+chất lượng tốt: %S,P <0,04%

+chất lượng cao %S,P <0.03%

-Theo nguyên tố hợp kim: thép crom, thép crom-niken

-Theo chức năng:

+Thép xd: chất lượng thường

+Thép chế tạo máy: chất lượng tốt nhất

+Thép dụng cụ

+Thép đặc biệt: thép ko gỉ.; thép từ tính; thép đặc biệt, mài mòn đặc biệt

c/ Mác thép:

Thép xdung CTσbkéo  (kg/mm2)

σbkéo = 31,38,42,61 tương đương 310, 420, 380, 610 MPa

CT38 là thép hay dùng

-Théo CTM : C+ phần vạn C. VD: C20: %C=0,2%

-thép dụng cụ: CD + phần vạn C. VD CD80

-Thép hợp kim: phần vạn C+ kí hiệu NTHK+ % (làm tròn) (≈1% thì ko ghi vào)

VD: 40CrNiMo: %C 0,4%;   ≈1% Cr, ≈1% Ni, ≈1% Mo

08Cr18Ni9Ti: 0,08%C; ≈18%Cr, ≈9%Ni, ≈0,2%Ti

Các chất biến tính gồm có: Ti, Ta, Bo, ngoài ra có Mo

8.1.2: ảnh hưởng của các nguyên tố, tính chất của thép

a/ ảnh hưởng của các bên:

*Độ cứng và độ bền:

*Độ dẻo và độ dai

=>%C tăng thì HB tăng, thép có %C cao cứng hơn

=>σb = σbmax  ở 1%C

Do đó %C thực tế <=1,2%

Kết luận: khi %C nhỏ thì  ∆Ϭ cao

b/ảnh hưởng của NTHK: NTHK chính Mn, Si, Cr, Ni.

+Mn, Si: hóa bền nhành

+Ni, Cr: hóa bền  chậm ít ảnh hưởng tới ak, σ

+Mo, Ti, Ta, N6: biến tính mạnh

+Co: từ tính

8.1.3: ứng dụng của thép trong sx và đời sống

a/ Nhóm thép XD

-Trong kết cấu xd: Hệ cột chịu lực CT51, CT61; Hệ dầm CT38- CT41; Các loại sàn , các tấm panel : CT31 or CT38

- Trong khung và kết cấu: Dùng các loại thép hình (U, I, V, Y)

- Các loại tổ dân dụng về các loại bồn chứa đường ống: thép tấm, them cán tấm, thép hộp….

-Các sp nội thất

b/Nhóm chế tạo máy : chi tiết máy cho mọi lĩnh vực

-Các loại bánh răng: %C <0,5%

-Các loại trục chuyển động %C<=0,4%

-Các chi tiết đàn hồi: có E cao

%C=(0,55-0,65%) +Mn hoặc Si

VD: nhíp ô tô: 60Si2; Lò xo: 65Mn hoặc 60SiMn

c/ Thép dụng cụ

-Dụng cụ gia công cơ khí, khoan tiện phay bào

-Dụng cu gia công gỗ

-Dụng cu dùng trog máy mài

d/ Thép đặc biệt: -

-Thép ko gỉ (inox): tạo moi trường đồng nhất gồm: thép nhieeufCr, 10Cr17; Thép feat (ɑ); thép Au kemit (ɣ); Thép gỉ 2 pha

UD: thép ɑ: các công trình dân dụng; Thép ɣ: các nhà máy chế biến thực phẩm; thép 2pha: có độ cứng cao (các dụng cụ thép ko gỉ; các dụng cụ ngoại khoa, nha khoa)

8.2.1 Nhôm và hợp kim nhôm:

a/ Nhôm sạch (Al) khối lượng reeing: 2,7g/cm3, Al2O3

b/ Hợp kim nhôm Al:

hợp kim nhôm đúc Al-Si

Hợp kim nhôm biến dạng: Al-Cu- Mg (điaza); Al- Si – Mg (Ép chảy); Al- Zn- Mg (độ bền cao)

8.2.2: Cu và hợp kim Cu

a/ Đồng sạch: khối lượng riêng 8,9g/cm3; nhiệt độ nóng chảy 1083 độ C

b/ Hợp kim đồng:Đồng la tông (Cu-Zn); đồng thau, đồng vàng

Cu-30% Zn à làm cacstutu đan pháo

Cu-20%Zn-à vàng như Au

-Đồng thanh (cu mác nguyên tố #); Broong: đúc các loại đồ tạo ra âm thanh (chiêng, chuông…)

Cu+Zn+P: màu xám

Cu+Fe+Al: màu vàng

8.3: vật liệu compozit

a/ Định nghĩa: làm từ ít nhất 2 loại vật liệu

b/ Thành phần: cốt: tạo khung chịu lực; mền: tạo hình bảo vệ cốt

c/ Phân loại:

-Theo cốt: Cốt sợi (sợi dài liên tục; sợi gián đoạn); Cốt hạt (hạt mịn,  hạt thô)

-Theo nền:

+Nền Kim loại: làm kim cứng, tiế điểm (Ag)

+Nền polymer: ván ép, các loại của lưới thép; thể thao cao cấp

+Nền gốm

+Nền hỗn hợp

8.3.2: Các sản phẩm của xd và kiến trúc:

a/ Các loại BT và vữa XM cát: composit cốt hạt

b/ Các loại BTCT: cốt sợi

c/ Các loại sp nội thất: bàn ghế, tủ gỗ ép; các sản phẩm vệ sinh

d/ Các sp ngoại thất