BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ
TIỂU LUẬN
Khoa: Công nghệ Cơ khí
Lớp: ĐHCK5A, Nhóm: 4
Khoá học: 2011-2012
GVHD: Th.S. Nguyễn Minh Tuấn
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Tp.HCM, Ngày 12 tháng 11 năm 2011
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ
…o00o…
Lớp HP: 210301001
Danh sách nhóm:
Nguyễn Văn Lý 09088551
Lê Quang Sinh 09230691
Huỳnh Cường 09084731
Lê Minh Tuấn 09077111
Trần Văn Đệ 09078221
Nhóm thực hiện: 17 2
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Tp.HCM, Ngày 12 tháng 11 năm 2011
MỤC LỤC
PHẦN A: NỘI DUNG 5
I. VẬT LIỆU HỮU CƠ (POLIME) 5
II.CẤU TẠO POLYME VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA POLYME
5
1. Cấu tạo polyme 5
a. Phân tử polyme 5

d. Đúc phun 23
e. Đúc đùn 24
f. Đổ khuôn 26
g. Các phương pháp gia công polyme 26
PHẦN B: TÀI LIỆU THAM KHẢO 29
PHẦN A: NỘI DUNG
Nhóm thực hiện: 17 4
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
I. VẬT LIỆU HỮU CƠ (POLYME)
Ngày nay nói đến vật liệu hữu cơ, người ta nghĩ ngay đến các polyme
hữu cơ bao gồm chất dẻo, cao su, sợi, keo …
Trong cơ khí polyme đang được sử dụng ngày một nhiều làm thân vỏ
máy, ô tô, ti vi… và đặc biệt là các chi tiết máy bằng composite nền polyme.
Có nhiều cách phân loại polyme như: theo nguồn gốc hình thành
(polyme tự nhiên và nhân tạo), theo cấu trúc mạch (mạch thẳng, nhánh, mạng
lưới, không gian), theo tính chất nhiệt (polyme nhiệt dẻo và polyme nhiệt
rắn), theo lĩnh vực ứng dụng (chất dẻo, cao su, sợi, sơn, keo …), theo độ phân
cực (phân cực và không phân cực).
Vật liệu polyme được chế tạo tương đối dễ, rẻ tiền, tính chất được điều
chỉnh trong một khoảng rộng cho nhiều mục đích sử dụng. Gần đây những
nghiên cứu và phát triển các vật liệu composite nano polyme với những tính
chất đặc biệt về cơ, hóa, nhiệt và dẫn điện, hứa hẹn một khả năng ứng dụng to
lớn của các vật liệu polyme.
II. CẤU TẠO POLYME VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA POLYME
1. Cấu tạo polyme
a. Phân tử polyme
Phân tử polyme khổng lồ được hình thành tử các đơn vị cấu trúc,
như các mắt xích nối nhau lặp đi lặp lại nhiều lần gọi là “me”. Me đơn giản
là monomer, còn polyme là nhiều “me”. “Me” là đơn vị cơ bản của chuỗi
phân tử polyme.

o
,5 với khoảng
cách giữa các nguyên tử là 0,154nm.
a) Sơ đồ mạch cacbon trong mặt phẳng
b) Trong không gian
Nhóm thực hiện: 17 7
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Hình dạng mạch không gian có nhiều uốn lượn
Trong không gian ba chiều các nguyên tử có thể quay theo chiều quỹ
đạo đường tròn đáy hình nón và uốn gập
Hình dạng mạch quyết định các tính chất quan trọng của polyme
trong đó có tính đàn hồi của cao su. Tính chất cơ nhiệt của polyme phụ
thuộc nhiều vào khả năng quay của các đoạn mạch khi có ứng lực hoặc
thay đổi nhiệt độ.
Một số cấu trúc của polyme: Tính chất của polyme ngoài sự phụ
vào khối lượng nguyên tử, hình dạng của nó còn phụ thuộc vào cấu trúc
mạch phân tử. Có 4 loại cấu trúc mạch polyme gồm polyme mạch thẳng,
mạch nhánh, mạch lưới, mạch không gian.
Nhóm thực hiện: 17 8
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Cấu trúc mạch polyme.a) mạch thẳng; b) mạch nhánh; c) mạch
lưới; d) mạch không gian.
Đối với các copolyme đồng trùng hợp từ hai (hoặc nhiều) monome
khác nhau có thể sự sắp xếp các monome khác nhau. Chúng có thể sắp xếp
hoàn toàn ngẫu nhiên, sắp xếp xen kẽ, sắp xếp từng khối và sắp xếp theo
kiểu ghép.
Nhóm thực hiện: 17 9
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Sơ đồ mạch của các polyme đồng trùng hợp: a) ngẫu nhiên; b) xen
kẽ; c) khối; d) ghép

3
và
nguyên tử H về hai phía khác nhau ta có một polyme có tính chất khác hẳn
gọi là gutta percha.
Các đồng phân
Cấu trúc của cao su tự nhiên gọi là cấu trúc kiểu cis còn của gutta
percha gọi là cấu trúc trans.
c. Cấu trúc của vật liệu polyme
Phân tử polyme có cấu trúc dạng mạch.
Nếu các mạch phân tử polyme sắp xếp không có quy luật thì chúng
sẽ tạo thành polyme có cấu trúc vô định hình. Nếu các phân tử polyme sắp
xếp có quy luật sẽ tạo nên vật liệu polyme có cấu trúc tinh thể. Thông
thường vật liệu polyme là vô định hình nhưng đôi khi cũng tồn tại ở trạng
thái tinh thể. Khác với kim loại có cấu trúc hoàn toàn tinh thể, tổ chức vật
liệu polyme tinh thể gồm cả trạng thái tinh thể và vô định hình. Nói cách
khác các đại phân tử polyme chỉ kết tinh từng đoạn và phân bố xen kẽ giữa
các đoạn không kết tinh.
Nhóm thực hiện: 17 11
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Gần đây cách hình dung về trạng thái tinh thể polyme theo mô hình
mạch gấp cho ta cách nhìn chính xác và thuận tiện hơn.
Cấu trúc mạch gấp của polyme tinh thể
Theo mô hình này, các tinh thể polyme là các tấm mỏng, hình dạng
đều đặn, dày cỡ 10nm và chiều dài khoảng 10µ.
Tổ chức của polyme có thể là hoàn toàn vô định hình hoặc kết tinh
một phần, trong đó các vùng tinh thể có sự sắp xếp đều đặn phân bố trong
nền vô định hình.
Tổ chức của polyme bán tinh thể
Một số polyme kết tinh từ trạng thái nóng chảy tạo thành các tiểu
cầu (spherulite). Các tiểu cầu bao gồm các tấm tinh thể gấp mạch (vùng

nhiệt độ và kích thước mẫu. Nhìn chung độ va đập của polyme nhỏ.
- Độ bền xé: Là năng lượng cần thiết để xé rách một mẫu có kích
thước theo tiêu chuẩn quyết định khả năng làm việc của bao bì, vỏ dây điện
…
c. Các tính chất khác:
- Tính chất lão hóa: Là hiện tượng độ cứng tăng dần, mất dần tính
đàn hồi và dẻo dẫn tới polyme bị dòn, cứng và nứt vỡ theo thời gian. Thông
dụng nhất là sự oxy hóa của polyme bởi oxy khí quyển.
- Khối lượng riêng: Không cao lắm khoảng 0,9÷2,2 g/cm
2
tùy
từng loại.
- Độ bền riêng (độ bền kéo/khối lượng riêng): Một số polyme lớn
hơn kim loại (nilon 6.6 có độ bền riêng là 71 km)
- Tính dẫn nhiệt: Dẫn nhiệt rất thấp, thường làm cách nhiệt dưới
dạng bọt, mút ….
Nhóm thực hiện: 17 14
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
- Tính chất điện : Điện trở suất rất cao 10
15
-10
18
Ω/ cm là chất cách
điện tuyệt vời
- Tính chất quang: một số polyme có thể truyền ánh sáng. Muốn
vậy chung phải ở dạng vô định hình (polycacbonat pc truyền sáng 80%,
polyester truyền sáng 90%).
III. MỘT SỐ VẬT LIỆU POLYME ĐIỂN HÌNH VÀ ỨNG
DỤNG
1. Phân loại

Độ trong suốt cao
(thủy tinh hữa cơ) bền
với thời tiết, cơ tính
trung bình
Kính ô tô, cửa
máy bay, dụng cụ đo
đạc
Polytetraflo-
etylen
(PTFE)
Trơ trong hầu hết
các môi trường, hệ số
ma sát nhỏ, có thể sử
dụng tới 260
0
c
Vật liệu chống
ăn mòn, mài mòn các
van, ống, đệm chịu hóa
cứng
Polyamit (PA) Độ bền cao, bền
ma sát, hệ số ma sát nhỏ,
hút nước và một số chất
lỏng khác
Ổ trượt, bánh
răng, bàn chải, vỏ bọc
dây cáp, dây điện
Polycacbonat
(PC)
Có tính ổn định

Polyvinylclorit
(PVC)
Độ cứng cao nên
hay gia công cùng chất
hóa dẻo, bền hóa , có
tính phân cực
Ống, bọc dây
điện, thảm, băng ghi
âm, vải trải sàn…
b. Chất dẻo nhiệt rắn
Chất dẻo nhiệt rắn được chế tạo từ các chất liên kết là các polyme
mạch thẳng và chất đông cứng, chất hóa dẻo, chất độn, chất xúc tiến, dung
môi…
Chất dẻo nhiệt rắn khi đông cứng có độ bền cao hơn chất dẻo nhiệt
dẻo, tính chịu nhiệt cao, cách điện tốt
Các chất dẻo nhiệt rắn bao gồm: Nhóm epoxy, phenolformaldehyd,
polyete, silicon….
Vật liệu Tính chất Công dụng
Polyme nhiệt rắn
Epoxy Độ bền cao,
cách điện tốt chống
ăn mòn, ổn định
kích thước, bám
dính tốt
Vật liệu đúc,
keo dán, sơn, vật liệu
composite
Phenolic Cứng ổn định
kích thước tới
150

Cao su chưa lưu hóa mềm và dính. Khi được lưu hóa độ bền cơ
và tính chịu oxy hóa đều tăng.
Để tạo ra một loại cao su có độ giãn dài lớn mà không đứt các
liên kết đồng hóa trị thì mạng lưới phải thua và cách xa nhau. Để đảm
bảo điều đó hàm lượng lưu huỳnh thường trong khoảng từ 1 – 5%.
Một khi có cấu trúc mạng lưới, elastome có tính chất của nhiệt rắn.
b. Các loại elastome
Nhóm thực hiện: 17 18
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Elastome có nhiều loại như cao su thiên nhiên, cao su divinyl,
cao su polyizopren, cao su etylenpropylen, cao su butadien nitril, cao
su polysulfua, cao su silicon. Thông dụng nhất là các loại sau đây:
Cao su polyizopren tự nhiên: vẫn còn được sử dụng nhiều nhờ
tính chất ưu việt về cơ lý, thường được sử dụng chế tạo săm, lốp, ống
đệm.
Cao su tổng hợp quan trọng nhất là styren-butadien (SBR) có
tính cơ lý tốt, chịu ma sát, thường sử dụng làm săm lốp ô tô…
Cao su tổng hợp nitril-butadien (SBR) có độ bền hóa học cao,
chịu dầu, mỡ, dầu mỏ tốt thường được dùng chế tạo các loại gioăng,
ống mềm cho dầu hỏa, hóa chất dầu mỡ, đế gót giày.
Cao su silicon là loại cao su đặc biệt có tình chịu nhiệt độ (thấp
hoặc cao), cách điện tốt, dùng làm sơn chịu nhiệt, tấm cách điện ở
nhiệt độ cao và thấp, chất trám đường ống trong công nghiệp thực
phẩm, gioăng kính.
4. Sợi
Polyme dùng làm sợi là loại có khả năng kéo thành sợi đến tỷ lệ
100:1 giữa chiều dài và đường kính. Polyme dùng làm sợi phải đáp
ứng các yêu cầu về cơ lý hóa tính chất khá khắc khe vì trong khi sử
dụng sợi vải chịu các lực cơ học như kéo căng, uốn, mài mòn, xé, cách
nhiệt, cách điện, ổn định đối với môi trường. Do vậy polyme phải có

Sơn là hỗn hợp của nhiều chất bao gồm chất tạo màng (polyme),
bột màu và dung môi. Vecni khác sơn ở chỗ trong hỗn hợp không có
bột màu. Thông thường sơn được phân loại theo bản chất của chất tạo
màng như sơn dầu (dầu trẩu, thông…), sơn alkyt, sơn epoxy, sơn
polyuretan, sơn silicon…
8. Keo
Keo là loại vật liệu polyme dùng để liên kết hai vật rắn với
nhau. Keo thường là các loại oligome hoặc các polyme tồn tại dưới
dạng lỏng. Độ bền của mối dán bằng keo phụ thuộc vào bản chất
Nhóm thực hiện: 17 20
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
polyme (tính kết dính nội) vào tính bám dính của màng keo với vật
liệu, vào trạng thái bề mặt của vật liệu được dán. Keo dán có thể là
nhiệt dẻo hay nhiệt rắn hoặc elastome, đôi khi là các polime tự nhiên
(keo gelatin, keo casein, keo cao su, gôm).
IV. GIA CÔNG POLYME
1. Phối liệu:
Thông thường các vật liệu polyme không đơn thuần chỉ có các polyme
nguyên chất mà thường được pha trộn thêm các chất khác nhau như các chất
phụ gia và các chất tăng cường.
a. Các chất phụ gia
- Chất độn ( bột gỗ, bột talc, bột sét)
- Các chất hóa dẻo: cho vào hỗn hợp polyme nhằm tăng độ mềm
dẻo, làm dễ dàng cho công nghệ tạo hình.
- Chất ổn định: amin, phenol, mồ hóng cho vào hỗn hợp polyme
làm giảm hoặc ức chế quá trình lão hóa của polyme
- Chất tạo màu: ZnO (màu trắng); chì cromat (màu vàng);
Fe2O3(màu đỏ); muội than ( màu đen)
- Chất chống cháy: alumin, thiếc oxit, các muối phốtphat
- Các chất phụ gia đặc biệt: dùng để lưu hóa ( lưu huỳnh, peroxit)

Gồm có 3 phần chính: cụm phun, bàn kẹp và hệ thống điều khiển.
Thiết bị phun làm hoá dẻo và phun nhựa. Bàn kẹp đỡ, đón, mở khuôn, tháo
sản phẩm.
Cụm phun đẩy đầu phun tiếp xúc vào rãnh rót của khuôn, nóng chảy
nhựa, phun nhựa nóng chảy vào khuôn, tạo và duy trì áp suất.
phối liệu được cân đo chính xác và được một pixton đẩy vào buồng
nung, tại đây hỗn hợp ở trạng thái lỏng nhớt được pixton đẩy tiếp qua khe vào
khuôn. Áp lực trong suốt quá trình được duy trì cho tới khi polyme rắn lại.
f. Đúc đùn:
Nhiệm vụ chính của thiết bị đùn là tạo nên áp suất đủ lớn để đẩy vật
liệu qua khuôn. Áp suất này phụ thuộc: cấu trúc hình học của khuôn, tính chất
dòng chảy của vật liệu và tốc độ chảy.
Plastics extrunder (thiết bị đùn nhựa): di chuyển, bơm nhựa.
Nhóm thực hiện: 17 23
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Plasticating extrunder (thiết bị đùn gia công): không chỉ vận chuyển
nhựa mà còn làm nhuyễn hoặc nóng chảy vật liệu nhựa. Vật liệu dạng hạt rắn
được cấp vào thiết bị và đưa nhựa đã nóng chảy đến khuôn.
Thiết bị đùn nhựa nóng chảy mà không làm chảy nhựa được gọi là
melt-fed extrunder.
Cấu trúc máy đùn
A: trục vít, B: thân máy đùn (xylanh), C: thiết bị gia nhiệt, D: đầu đo
nhiệt.
A: trục vít, B: thân máy đùn (xylanh), C: thiết bị gia nhiệt, D: đầu đo
nhiệt.
1 Một vài dây chuyền sản xuất có sử dụng máy đùn
2 Dây chuyền tạo ống
Nhóm thực hiện: 17 24
Báo cáo tiểu luận GVHD: Th.S Nguyễn Minh Tuấn
Dây chuyền tạo màng hay tấm phẳng