Môđun Tính toán trong sản xuất keo dán gỗ

1. TẬP ĐOÀN TH CÔNG TY CỔ PHẦN LÂM NGHIỆP THÁNG NĂM POLYME – CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TÍNH TOÁN TRONG SẢN XUẤT KEO DÁN GỖ GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG HẢI HIỀN CHỨC VỤ: CHUYÊN GIA – QUẢN LÝ XƯỞNG KEO

2. Polyme là gì? • Hermann Staudinger (1920) đãđưaramộtsốgiảthuyếtvànhữngkháiniệmquantrọngtrongngànhkhoahọcpolyme: • Polymeđượctạobởinhữngphântửrấtlớnlànhữngchuỗinhữngđơnvịhoáhọcđơngiảnliênkếtvớinhaubằngliênkếtcộnghoátrị • Đưarakháiniệmđạiphântửđểmôtảpolyme. • Cácthựcnghiệmnghiêncứuvềphươngpháptổnghợp, tínhchất, cấutrúccủapolyoxymetylenvàpolystyrenđãchomộtcăncứvữngchắcvềquanđiểmđạiphântử. • Cácgiảthuyếtcủa Staudinger đãđượcchứng minh xahơnnữabằngnhữngnghiêncứutinhthểhọccủacácpolymetựnhiên Herman Mark, Kurt Meyer vàcáccôngtrìnhcủa Wallace Carothers vềchếtạopolyamitvàpolystyren. 2

3. Polyme là gì? • Đầuthậpkỷ 30 tk 20 hầuhếtcácnhàkhoahọcđềubịthuyếtphụcvềcấutrúcđạiphântửcủapolyme. • Trongvòng 20 nămsau, nhữngcôngtrìnhvềpolymetăngnhanhchóng, SựrađờitạpchíPolymer Science đăngnhữngcôngtrìnhnghiêncứukhoahọccủapolymevànhữngkháiniệmcơbảncủangànhkhoahọcpolyme. • Nhữnglýthuyếtvàthựcnghiệmcủa Paul Flory nổibậttronggiaiđoạnnày, vàôngđãnhậngiảiNolbenHoáhọc 1974 vìnhữngđónggóplâudàivàquantrọngcủaôngtronglĩnhvựckhoahọcpolyme. • Năm 1953 Staudinger đãnhậngiải Nobel vìnhữngcôngtrìnhnghiêncứutiênphongtronglĩnhvựcnày. 3

4. Polyme là gì? • Mộtlượnglớnnhữngpolymetổnghợpđượcthươngmạihoánhư: polystyren, poly(metylmetacrylat), nylon 6,6, PE, PVC, …. • Mộtsốlĩnhvựcứngdụngtiêntiếncủapolyme: • Polymechịunhiệt, chịu oxy hóatốtứngdụngtrongtàuvũtrụ • Nhựakỹthuậtthaythếchokimloại • Polymekhôngcháy, giảmtốithiểulượngkhóihoặchơiđộc • Polymephânhuỷsinhhọc • Polymeứngdụngtrongsinhhọcvídụ: chỉtựtiêu, cơquannộitạngnhântạo • Polymedẫnđiện 4

5. Polyme là gì? Địnhnghĩa • Polyme (tiếngAnh: "polymer") làkháiniệmđượcdùngchocáchợpchấtcókhốilượngphântửlớnvàtrongcấutrúccủachúngcósựlặpđilặplạinhiềulầnnhữngmắtxíchcơbản. Cácphântửtươngtựnhưngcókhốilượngthấphơnđượcgọilàcácoligome. • Oligome – polymekhốilượngphântửthấp (hợpchấttrunggian), chưamangnhữngđặctrưngtínhchấtnhưpolyme. Sựphânbiệtgiữaoligomevàpolymekhôngrõràng, tuynhiênoligomekhôngcósựthayđổirõràngvớinhữngtínhchấtquantrọng.

6. Polyme là gì? Địnhnghĩa • TêngọipolymexuấtpháttừtiếngHyLạp, polu, 'nhiều' vàmeros, 'phần'. NhữngvídụđiểnhìnhvềPolymelàchấtdẻo, DNA, vàprotein. • PolymeđượcsửdụngphổbiếntrongthựctếvớitêngọilàNhựa. • Polymebaogồm 2 lớpchínhlàpolymethiênnhiênvàpolymenhântạo. Cácpolymehữucơnhư protein (vídụnhưtóc, da, vàmộtphầncủaxương) vàaxít nucleicđóngvaitròchủyếutrongquátrìnhtổnghợppolymehữucơ. Córấtnhiềudạngpolymethiênnhiêntồntạichẳnghạnxenlulo (thànhphầnchínhcủagỗvàgiấy). 6

7. Polyme là gì? Địnhnghĩa • Monomelànhữngphântửhữucơđơngiảncóchứaliênkếtkép (đôihoặcba) hoặccóítnhấthainhómchứchoạtđộngcókhảnăngphảnứngvớinhautạothànhpolyme – thamgiaphảnứngtrùnghợp. 7

11. H C C H H C C H H C C H H C C H 2 2 2 2 n • Mắt xích cơ bản (repeating unit or monomeric unit): là những phần lặp đi lặp lại trong mạch polyme. polystyren Polyamit 6,6

12. Nhómcuối (end groups) lànhómnguyêntửđặctrưngnằm ở cuốimạchpolyme. Nhữngoligomehoạtđộngcóchứanhómcuốicókhảnăngthamgiaphảnứngtrùnghợpthườngđượcdùngđểtổnghợpcopolymevàpolymekhônggian (vídụ: nhựa epoxy). • Độtrùnghợp (P) (degree of polymerizaion)làsốmắtxíchcơbảntrongphântửpolyme • M = Mo.P • Trongđó: Mokhốilượngphântửcủamắtxíchcơbản • M khốilượngphântửcủapolyme • Nhữngphântửpolymecủamộtpolymekhôngcócùngchiềudài hay khốilượngphântửkháiniệm: độtrùnghợptrungbình

13. HomopolymelànhữngpolymeđượctạothànhtừmộtloạimonomeHomopolymelànhữngpolymeđượctạothànhtừmộtloạimonome • Copolymelàpolymeđượctạothànhtừhai hay nhiềumonomekhácnhau. Rấtnhiềupolymetổnghợpcógiátrịthươngmại, ví du: ABS, caosu Buna-S, … • Sựsắpxếpcủacácmonometrênmạchcopolymephụthuộcvàophươngphápvàcơchếtổnghợp. Cóthể chia thànhcácloạisau (cácvịdụsautrongtrườnghợpcopolymecóchứa 2 loạimắtxíchcơbảnkhácnhau)

14. Copolyme đều đặn Copolyme khối Copolyme ngẫu nhiên Copolyme ghép

15. Polyme

17. Polyme

18. Polyme

19. Polyme Hình dạng phân tử polyme (a) mạch thẳng (e) hình thang (c) hình sao (b) mạch nhánh (d) hình răng lược (e) hình cây (dendrimers and hyperbranched polymer) (c) mạng lưới

20. Polyme Liên quan đến sự sắp xếp của nguyên tử và nhóm thế trong mạch chính Đầu nối đầu Đầu nối đuôi • Nếuxétvềmặtnhiệtđộnghọcvàcấutrúckhônggianthìcấutrúcđầunốiđuôichiếmđasố, mặcdùđasốpolymechứamộtlượngnhỏcấutrúcđầunốiđầu. • Nếutổnghợpđượchaidạngcấutrúcđầunốiđầuvàđầunốiđuôiriêngbiệtthitínhchấtcủa 2 polymekhácnhaurấtlớn • Vídụ: polyisobutylen (Malanga vàVogl – 1983) • cấutrúcđầunốiđầucó Tm = 1870C • cấutrúcđầunốiđuôichỉkếttinhdướiápsuấtvà Tm = 50 oC

21. Cáchợpchấtcaophântửhữucơvàvôcơ • Cáchợpchấtpolimehữucơ: gỗ, xenlulo, protein,…. • Chúnglàcơsởcủathếgiớiđộngvật, protein làthànhphầnchínhcủahầuhếtcácchấtcónguồngốcđộngvật • Cáchợpchấtpolimevôcơlàthànhphầnchínhcủavỏtráiđấthơn 50% tổngkhốilượngtráiđấtlàanhydricsilixic (SiO2)n. còntrongthànhphầnvỏngoàithìchiếm 60%.

22. Vaitròcủacáchợpchấtcaophântửtrongtựnhiên • Cácphântửcókhốilượngcàngbéthìcànglinhđộngvàngượclạicácphântửcókhốilượngcànglớnthìcàngkémlinhđộng. • Tínhvĩnhcửucủacácvậtthểsẽkhôngcònnếuchúngđượctạonênhoàntoàntừcácchấtthấpphântử.

23. Tầm quan trọng của polime • Trongđờisống • Trongkhoahọckỹthuật

24. Tínhchấtchungcủapolime

25. Khối lượng phân tử • Biểu thức tính khối lượng phân tử polyme: • M = n.m • Trong đó • M: khối lượng phân tử polyme • m: khối lượng của một đơn vị monome • n: hệ số trùng hợp hoặc hệ số trùng ngưng

26. Khối lượng phân tử • Trongkhoahọcnghiêncứupolyme, người ta thườngsửdụng 02 kháiniệmkháccủakhốilượngphântử: • + Khốilượngphântửtrungbìnhsố(the number average molecular mass): • + Khốilượngphântửtrungbìnhkhối(the weight average molecular mass):

27. Độđaphântáncủapolimeđượcxácđịnhbằnggiớihạncủa KLPT trungbìnhcủacácđoạnvàđượcbiểudiễnthànhđườngcongphânbốpolimetheo KLPT

28. Nhận xét: • Đườngbiểudiễn (1): hẹpvàcao. Polimegầnđơnphântán, nghĩalàchứaphầnlớncácđoạnmạchcó KLPT nhưnhau. • Đườngbiểudiễn (2): rộngvàthấp. Polimeđaphântán, cóchứanhiềuloạiđoạnmạchcó KLPT khácnhau. • Độđaphântán (D) đặctrưngchomứcđộđaphântáncủapolime. Độđaphântánlàtỷsốgiữakhốilượngphântửtrungbìnhvàkhốilươngphântửtrungbìnhsốđượcxácđịnhbởibiểuthức: • Nếu D = 1 polimeđơnphântán • D cànglớnhơn 1 polimecàngđaphântán

29. Tính chất cơ lý • Sựbiếndạng: Mọibiếnđổihìnhdạngvàkíchthướccủavậtliệudướitácdụngcủangoạilựcđượcgọilàsựbiếndạng • Biếndạngthuậnnghịch (biếndạngđànhồi): đólàhiệntượnghồiphụclạihìnhdạngvàkíchthước ban đầukhithôitácdụngcủangoạilực. Vậtliệucóđặcđiểmnàyđượcgọilàvậtliệuđànhồi. • Biếndạngkhôngthuậnnghịch (biếndạngchảy): sựbiếndạnggiữđượcnguyênkhithôitácdụnglực. Vậtliệucóđặcđiểmnàyđượcgọilàchấtdẻo.

31. Trạng thái tồn tại • Chấtthấpphântửtồntại ở 3 trạngthái: rắn, lỏngvàkhí. • Cácchấtcaophântửchỉtồntại ở 2 trạngtháilàrắnvàlỏng. • Vì: - Khốilượngphântửrấtlớn - Nănglượngtươngtácgiữacácphântửlớnnênnănglượngcầnthiếtphávỡliênkếtđểchuyểnchúng sang trạngtháikhílớnhơnnănglượngphânhuỷ.

32. Tínhchấtcủa dung dịch • Đốivớicácchấtthấpphântửthì dung dịchcủachúngdùcónồngđộrấtlớnnhưngđộnhớtcủa dung dịchvẫnthấpvàkhi bay hơi dung môithìcuốicùngchúng ta thuđượctinhthểcủachất tan. **Khácbiệtvớichấtthấpphântử, hợpchấtcaophântửcócáctínhchấtsau: • Dùcónồngđộloãngnhưngcóđộnhớtlớnhơnrấtnhiều so với dung dịchđậmđặccủachấtthấpphântử. • Đểhoà tan hoàntoànmộtchấtcaophântửvào dung môicầnthờigiandàihơnhoà tan chấtthấpphântửrấtnhiều, thậmchímộtsốpolimekhông tan trongbấtkỳ dung môinào. • Nếulàm bay hơi dung môikhỏi dung dịchpolimethìthuđượcmàngmỏng. • Khicho dung dịchpolimechảy qua lỗnhỏvàlàmkhônó ta đượcdạngsợi

33. Polyme Phân loại polyme • a) Phânloạitheophươngpháptổnghợp • + Polymetựnhiên • + Polymetrùnghợp • + Polymetrùngngưng • b) Phânloạitheocấutạohoáhọc • + Polymemạchcacbon • + Polymedịmạch: trongmạchchínhngoàinguyêntốcacboncòncócácnguyêntốkhácnhư O, N, S …

34. c. Phân loại Polyme dựa vào cấu trúc * Polime mạch thẳng 34

35. izotactic sindiotatic atatic c. Phân loại Polyme dựa vào cấu trúc ** Polyme mạch nhánh 35

36. c. Phân loại Polyme dựa vào cấu trúc *** Polyme mạch không gian 36

37. d. Phân loại Polyme trong công nghiệp Trong công nghiệp tuỳ vào mục đích sử dụng khác nhau mà người ta có thể phân loại polime như sau: a. Cao su: là những chất có khả năng biến dạng thuận nghịch ( đàn hồi) cao khi chịu lực tác dụng nhỏ. Đó là những polime vô định hình có nhiệt độ thuỷ tinh hoá thấp và lực tương tác phân tử nhỏ. b. Sợi: lànhữngpolimecókhảnăngkhángbiếndạngrấtlớn. Chúngcókhảnăngkếttinhcaovàcólựctươngtácgiữacácphântửlớn. Trongcôngnghiệpđượcsửdụngđểdệtlen, vải. 37

38. c. Chấtdẻo: lànhữnghợpchấtcótínhchấttrunggiangiữacaosuvàsợi, chấtdẻogồm 2 loại: • Chấtdẻomềm: lànhữngpolimebịmềmhoákhigianhiệt, cónhiệtđộbiếndạnglớn 20-80% vàdễgiacông. • Chấtdẻocứng: cóđộbiếndạngrấtbé (0,5-3%). Đóngrắnnhờchấtđóngrắn, vídụ: nhựa epoxy, nhựaure-focmaldehyt, nhựa phenol-focmaldehyt. d. Sơn, keodán: Lànhữngpolimethườngsửdụng ở dạng dung dịch. Khisửdụng ta quétthànhnhữngmàngmỏngphủlênvậtliệusaukhi dung môi bay hơicònlạimàngmỏng.

39. Polyme 39

40. polyme Polyme nhiệt dẻo elastome Polyme nhiệt rắn Tinh thể Vô định hình Polyme e) Phân loại theo tính chất e) Phân loại theo lĩnh vực ứng dụng: chất dẻo, lớp phủ bảo vệ, sơn, sợi, cao su, keo dán, polyme compozit,

41. Polyme • Cách gọi tên polyme • Cách gọi đơn giản nhất tên polyme = poly + tên của monome • Ví dụ: etylen  polyetylen • Vinylclorua  polyvinyl clorua • Polyme đi từ dẫn xuất thế 1 lần của etylen có chứa gốc vinyl CH2 = CH - gọi là polyme vinylic

42. Polyme Polyme đi từ dẫn xuất nhóm thế 2 lần của etylen có chứa gốc vinyliden có tên gọi: poly + vinyliden + tên nhóm thế Polyme dị mạch: tiếp đầu ngữ poly rồi đến tên gọi hợp chất Ví dụ: polyeste, polyamit, polyuretan

43. Polyme

44. Polyme

45. Polyme

46. ©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license. Polyme

47. Polyme

48. Polyme

49. Polyme

50. Polyme