Transcript สื่อการเรียนการสอน เรื่อง เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์และผลิตภัณฑ์

เชื้ อเพลิงซากดึกดาบรรพ์และผลิตภัณฑ์
โรงเรียนสาธิตเทศบาลวัดเพชรจริก
(ปรับปรุงจากโรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ )
1
เคมี 5 ม.6 ครู ศุภาภรณ์
คาถาม
 นักเรียนรู้อะไรบ้ างแล้ ว เกี่ยวกับ
“เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์”
“พอลิเมอร์”
(Think-pair-share)
 ไฟฟ้ ามาจากไหน
2
ขอบข่ ายในบทเรียน
 ถ่านหิน
การเกิด/ประโยชน์
 หินน้ ามัน
การเกิด/ประโยชน์
 ปิ โตรเลียม
การเกิด/การสารวจ/การกลันน
่ ้ ามันดิบ/
แยกแก๊สธรรมชาติ
 ปิ โตรเคมีภณ
ั ฑ์
พอลิเมอร์
ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์/โครงสร้าง สมบัติ/
ผลิตภัณฑ์ (พลาสติก เส้นใย ยาง)
 ภาวะมลพิษจากการผลิต/ใช้ผลิตภัณฑ์เชื้ อเพลิงซากดึกดาบรรพ์
อากาศ/น้ า/ดิน
3
เชื้อเพลิงทีน่ ามาใช้ มากทีส่ ุ ด
 ถ่านหิน/หินนา้ มัน
 นา้ มันดิบ
 แก๊สธรรมชาติ
4
เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์
ถ่ านหิน
 องค์ประกอบหลัก
 ธาตุอ่น
ื ๆ
C
H O N S
การเกิดถ่านหิน
พืช
ตาย
ทับถม
5
ขาด/มีO2 จากัด
T P สู ง
สารถูกย่อยสลาย
ให้มีโมเลกุลเล็กลง
http://stloe.most.go.th/html/lo_index/LOcanada2/206/2_th.htm
เป็ นสารอินทรีย์มี
C อยู่ ~ 50 – 70%
CO2 สูง
O2 สูง
มีซากพืช
ซากพืชยัง
สลายตัวไม่หมด เล็กน้อย
มีรอ้ ยละ
S น้อย
6
ใช้ เป็ นแหล่งเชื้อเพลิง
ให้ ความร้ อนในบ้ าน
และใช้ ผลิตกระแส
ไฟฟ้า
เนื้ อแน่น แข็ง
ใช้เป็ นเชื้ อเพลิง
ให้ความร้อน
ผลิตกระแสไฟฟ้ า
มีเนื้ ออ่อนร่วน
และแข็ง
ใช้ผลิตกระแส
ไฟฟ้ า
อุตสาหกรรม
มีเนื้ อแน่น
แข็ง
ใช้เป็ นเชื้ อเพลิง
ถลุงโลหะ
เนื้ อแน่น แข็ง
เป็ นมัน
ติดไฟยาก
เมือ่ ติดไฟ
ให้ความร้อนสูง
ปริมาณร้ อยละของธาตุองค์ ประกอบและความชื้นของถ่ านหินชนิดต่ างๆ
เทียบกับไม้
ชนิดของสาร
7
ปริมาณขององค์ ประกอบ (ร้ อยละโดยมวล)
C
H
O
N
S
ความชื้น
ไม้
50
6
43
1
-
ขึน้ กับชนิดไม้
พีต
50-60
5-6
35-40
2
1
75-80
ลิกไนต์
60-75
5-6
20-30
1
1
50-70
ซับบิทูนัส
75-80
5-6
15-20
1
1
25-30
บิทูมนิ ัส
80-90
4-6
10-15
1
5
5-10
แอนทราไซต์
90-98
2-3
2-3
1
1
2-5
พลังงานความร้ อน
การใช้ ประโยชน์ จากถ่ านหิน
 แหล่ งที่ผลิตมากที่สุดในประเทศไทยคือ แม่ เมาะ จังหวัดลาปาง
อืน่ ๆ
1.6%
ถ่ านหิน
39.1%
นา้ มัน
7.9%
พลังงานนา้
17.1%
แก๊สธรรมชาติ
17.4%
พลังงาน
นิวเคลียร์
16.9%
8
การใช้ ประโยชน์ จากถ่ านหิน
เชื้อเพลิง
ทาคาร์บอนไฟเบอร์
(แข็ง แกร่ง เบา)
- ทาอุปกรณ์กฬี า
9
ถ่านหิน
ผลผลิตที่ได้ จากการใช้
- CO2 / CO
- NO2
- SO2
- ฝุ่ นละออง
อุตสาหกรรมถ่านกัมมันต์
(Activated Carbon)
-ดูดซับกลิ่นในเครื่องกรองนา้
-ดูดซับสี โลหะหนัก
กาจัด
หินน้ามัน
 เป็ นหินตะกอนเนื้อละเอียด เรียงตัวเป็ นชั้นบางๆ มีสารประกอบอินทรีย์ท่สี าคัญคือ
เคอโรเจน
สลายตัวให้ นา้ มันหิน
มี MW มากกว่า 3000
ประกอบด้ วย
- C 64 – 89%
- H 7.1 – 12.8%
- N 0.1 – 3.1%
- S 0.1 – 8.7%
-O 0.8 – 24.8%
10
การเกิดหินนา้ มัน
 การทับถมตัวของซากพืชพวกสาหร่ ายและสัตว์พวกแมลง ปลา และสัตว์ตัวเล็ก
ภาวะออกซิเจนจากัด ที่อณ
ุ หภูมสิ งู และความดัน เป็ นเวลานาน
 หินที่เป็ นแหล่งกาเนิดนา้ มันจะคล้ ายกับหินที่เป็ นแหล่งกาเนิดปิ โตรเลียม ต่างกันที่
ปริมาณเคอโรเจน
40%
40%
35%
% เคอโรเจน
30%
25%
20%
15%
10%
1%
5%
0%
หินน้ ำมัน
11
ปิ โตรเลียม
ส่ วนประกอบที่สาคัญในหินนา้ มัน
 มี 2 ประเภท
 สารประกอบอนินทรีย์ ได้ แก่ แร่ ธาตุต่างๆ ที่ผุพังมาจากชั้นหินโดยกระบวนการทางกายภาพ
และเคมี ประกอบด้ วยแร่ท่สี าคัญ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ
กลุ่มแร่ซิลิเกต
ควอตซ์ เฟลสปาร์ เคลย์
กลุ่มแร่คาร์บอน
แคลไซต์ โดโลไมต์
 สารประกอบอินทรีย์ ประกอบด้ วยบิทูเมนและ เคอโรเจน บิทูเมน
บิทูเมน
ละลายได้ ในเบนซิน เฮกเซนและตัวทาลายอินทรียช์ นิดอื่นๆ จึง
แยกออกจากหินนา้ มันได้ ง่าย
เคอโรเจน
ไม่ละลายในตัวทาลาย หินนา้ มันที่มสี ารอินทรียป์ ริมาณสูงจัดเป็ น
หินนา้ มันคุณภาพดี
12
การใช้ ประโยชน์ จากหินนา้ มัน
 หินนา้ มัน 1000 kg  นา้ มันหิน 100 ลิตร
- ผลิตภัณฑ์ท่ไี ด้
นา้ มันก๊าด นา้ มันตะเกียง พาราฟิ น
นา้ มันเชื้อเพลิง นา้ มันหล่อลื่น
ไข แนฟทา
- ผลพลอยได้
แอมโมเนียมซัลเฟต
13
ปิ โตรเลียม
 "ปิ โตรเลียม" เกิดจากภาษาละตินว่า "เพทรา" (Petra) แปลว่า หิน
และคาว่า "โอลิอมุ " (Oleum) แปลว่า นา้ มัน รวมความแล้ ว ปิ โตรเลียมจึงหมายถึง
นา้ มันที่ได้ มาจากหิน
 สภานะ ของเหลว ได้ แก่ น้ ามันดิบ ส่วนใหญ่เป็ นพวก แอลแคนและไซโคล
แอลเคน
 แก๊ส ได้ แก่ แก๊สธรรมชาติ ไฮโดรคาร์บอน C 1 - 5
แก๊สธรรมชาติเหลว (ใต้ ผวิ โลก T สูงเป็ น g ขึ้นมา Tต่า เป็ น ของเหลว)
14
ปริมาณธาตุองค์ ประกอบของนา้ มันดิบและแก๊ สธรรมชาติ
ชนิดของ
ปิ โตรเลียม
นา้ มันดิบ
แก๊ ส
ธรรมชาติ
15
C
82-87
65-80
ปริมาณเป็ นร้ อยละโดยมวล
H
S
12-15
0.1-5.5
1-25
0.2
N
0.1-1
10-15
การเกิดปิ โตรเลียม
 การทับถมและสลายตัวของอินทรียสารจากพืชและสัตว์
เวลา + ความดัน + T สูง + O2จากัด
สลายตัวได้
แก๊สธรรมชาติและน้ ามันดิบแทรกอยู่ระหว่างชั้นหินที่มีรูพรุน
แก๊ส อยูบ่ น
น้ ามันดิบ ล่าง
น้ าล่างสุ ด
เพราะอะไร
16
สะสมในชั้นหิ น
ตะกอน/
หิ นดินดาน
การสารวจปิ โตรเลียม
สารวจทางธรณีฟิสิกส์
17
วัดความเข้มของ
สนามแม่เหล็ก
วัดความโน้มถ่วง/
แรงดึงดูดของโลก
วัดคลืน่ ไหวสะเทือน
ความหนา ความ
กว้างใหญ่และความ
ลึกของชั้นหิน
ชนิดของชั้นหินใต้ผิว
โลก
รูปร่าง ลักษณะและ
โครงสร้างของชั้นหิน
ใต้ดิน
การเจาะสารวจ
การเจาะสุ่ ม
ทราบความยากง่ าย
ของการขุดเจาะ
การเจาะสารวจหา
ขอบเขต
ว่ ามีปริมาณปิ โตรเลียม
ครอบคลุมเนือ้ ทีแ่ ค่ ไหน
การเจาะหลุมทดลองผลิต
(อย่างน้ อย 3 หลุม)
ตรวจสอบคุณภาพ
ปิ โตรเลียม/คานวณหา
ปริมาณสารอง /ปริมาณที่
จะผลิตได้ ในแต่ ละวัน
เพือ่ ออกแบบแท่ นผลิต
และวางแผน การผลิต
การเจาะหลุมผลิต
ติดตั้งแท่ นผลิต /วางท่ อส่ งแก๊ส /ตั้งสถานีรับแก๊ ส แยกแก๊ส
เพือ่ นาปิ โตรเลียมขึน้ มาใช้ ประโยชน์ ต่อไป
18
ผลการสารวจ
 ผลการสารวจเป็ นข้ อมูลเบือ้ งต้ นเพือ่ การขุดเจาะ
 การขุดเจาะต้ องวิเคราะห์ ความคุ้มค่ า
 หากความดันสู งปิ โตรเลียมจะไหลออกมาเอง
 หากความดันตา่ ต้ องเพิม
่ แรงดันจากภายนอก
19
การสารวจแหล่ งปิ โตรเลียม
 ประเทศไทยพบครั้งแรก ที่ อ.ฝาง จ.เชียงใหม่ ในปี 2464
 จากการสารวจทางบกและทะเลรวม 55 แหล่ งพบว่ า มีปริมาณสารอง
ที่ประเมินได้
 นา้ มันดิบ 806 ล้ านบาร์ เรล
 แก๊ สธรรมชาติ 32 ล้ านลูกบาศก์ ฟุต
 แก๊ สธรรมชาติเหลว 688 ล้ านบาร์ เรล
1 barrel = 42 แกลลอน = 158.987 ลิตร
20
การกลัน่ นา้ มันดิบ
21
ผลิตภัณฑ์ ที่ได้ จากการกลัน่ ปิ โตรเลียม สมบัติ และการใช้ ประโยชน์
ผลิตภัณฑ์ ทไี่ ด้
แก๊สปิ โตรเลียม
bp (OC)
สถานะ
จานวน C
การใช้ ประโยชน์
< 30
แก๊ส
1–4
แนฟทาเบา
แนฟทาหนัก
น้ ามันก๊าด
30 – 110
65 – 170
170 – 250
ของเหลว
ของเหลว
ของเหลว
5–7
6 – 12
10 – 19
น้ ามันดีเซล
น้ ามันหล่อลืน่
ไข
250 – 340
> 350
> 500
ของเหลว
ของเหลว
ของแข็ง
14– 19
19 – 35
> 35
น้ ามันเตา
> 500
> 35
ยางมะตอย
> 500
ของเหลว
หนืด
ของเหลว
หนืด
ทาสารเคมี วัสดุสงั เคราะห์
เชื้ อเพลิงแก๊สหุงต้ม
น้ ามันเบนซิน ตัวทาละลาย
น้ ามันเบนซิน แนฟทาหนัก
น้ ามันก๊าด เชื้ อเพลิงเครือ่ งยนต์
ไอพ่น และตะเกียง
เชื้ อเพลิงเครือ่ งยนต์ดีเซล
น้ ามันหล่อลืน่ น้ ามันเครือ่ ง
ใช้ทาเทียนไข เครือ่ งสาอาง ยา
ขัดมัน ผลิตผงซักฟอก
เชื้ อเพลิงเครือ่ งจักร
22
> 35
ยางมะตอย เป็ นของแข็งที่อ่อน
ตัวและเหนียวหนืดเมือ่ ถูกความ
ร้อน ใช้เป็ นวัสดุกนั ซึม
การปรับปรุงโครงสร้ างของโมเลกุล
1. Cracking process/Pyrolysis กระบวนการแตกสลาย
C10H22
Cat.
500 OC
2. Reforming กระบวนการรีฟอร์ มมิง
23
C8H16 + C2H6
การปรับปรุงโครงสร้ างของโมเลกุล
3. Alkylation กระบวนการแอลคิเลชัน
4. Oligomerization กระบวนการโอลิโกเมอไรเซชัน
24
เลขออกเทน
 Isooctane เชื้อเพลิงเหมาะสมกับเครื่องยนต์ เบนซิน การระเบิดและจังหวะในกระบอก
สู บเหมาะสมเครื่องยนต์ เดินเรียบ
 เลขออกเทน เป็ นตัวกาหนดคุณภาพนา้ มัน โดย
นา้ มันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหม้ เช่ นเดียวกับไอโซออกเทนมีเลขออกเทนเป็ น 100
ส่ วนนา้ มันเบนซินที่มสี มบัตใิ นการเผาไหม้ เชนเดียวกับเฮปเทนโซ่ ตรงมีเลขออกเทน
เป็ น 0
 ออกเทน 95 มีสมบัตใิ นการเผาไหม้ เช่ นเดียวกับเชื้อเพลิงทีไ่ ด้ จากการผสมไอโซออก
เทนร้ อยละ 95 กับเฮปเทนร้ อยละ 5
25
การเพิม่ ค่ าออกเทน
 เติมสาร
ตับทางานลดลง
ร่ างกายอ่อนแอ
ความต้ านทานโรคต่า
(MTBE อาจปนเปื้ อนในแหล่งน้ าใต้ดิน)
(ETBE)
26
นา้ มันไร้ สารตะกัว่ (unlead gasoline -UGL)
เลขซีเทน
 เป็ นตัวบอกคุณภาพของน้ ามันดีเซล
 กาหนด ซี เทน มีเลขซี เทนเท่ากับ 100
แอลฟาเมทิลแนฟทาลีนมีเลขซีเทนเท่ากับ 0
a-methylnapthalene
27
พลังงานทดแทน
แก๊สโซฮอล์
เบนซิน+เอทิลแอลกอฮอล์
เผาไหม้ สมบูรณ์ กว่ าเบนซินธรรมดา/ลด CO2 CO
(การเติมเอทานอลช่ วยเพิม่ เลขออกเทนนา้ มันเบนซิน)
(E85 เอทานอลปราศจากนา้ 85 % v/v เบนซิน 15 %v/v)
ดีโซฮอล์
ดีเซล+เอทานอล
ดีเซล B5
ดีเซล 95 %+ไบโอดีเซล 5%
พลังงานทดแทนอืน่ ๆ .........................................................................
28
พลังงานทดแทน
 Biodesel ความหมาย เป็ นเอสเตอร์ทีผ
่ ลิตจากน้ ามันพืชหรือน้ ามันสัตว์ โดย
ผ่านกระบวนการ transesterification
ไตรกลีเซอไรด์
29
เมทานอล
เมทิลเอสเตอร์ กลีเซอรอล
การแยกแก๊ สธรรมชาติ (แยกสารที่ไม่ ใช่ HC ออกก่ อน)
หน่วยกาจัด H2S
หน่ วยกาจัด Hg
แก๊สธรรมชาติ
(ท่ อผุกร่ อน)
(มีพิษ กัดกร่อน)
CO2 (อุดตันท่อ กาจัด
K2CO3)
หอกลัน่ ลาดับส่ วนแยก
องค์ ประกอบของ HC
ลดT
เพิม่ T
มีเทน
30
อีเทน
หน่ วยกาจัดความชื้น
หน่ วยเปลีย่ น
สถานะ g เป็ น l
(อุดตันท่ อ กรองผ่ านซิลกิ า
เจล สารมีรุพรุน)
HC
โพรเพน
แก๊สปิ โตรเลียม
เหลว LPG
แก๊สโซลีน
ธรรมชาติ NGL
ปิ โตรเคมีภัณฑ์
 อุตสาหกรรมปิ โตรเคมีเบื้ องต้น
 นาสารประกอบ HC จากแก๊สธรรมชาติหรือน้ ามันดิบมาผลิตสารโมเลกุลขนาดเล็ก
“MONOMER”
อีเทน
เอทิลีน
โพรเพน
โพรพิลีน
 อุตสาหกรรมปิ โตรเคมีข้ นั กลาง (จากขั้นต้นมาเป็ นวัตถุดิบขั้นกลางป้อนขั้นปลาย
เอทิลีน+แอลกอฮอล์
เอทิลีนไกลคอล
 อุตสาหกรรมขั้นปลาย ผลิตภัณฑ์ข้ นั ต้น/กลางไปผ่านกระบวนการเพือ่ ได้ผลิตขั้น
ปลาย (พลาสติก/เส้นใย/ยางสังเคราะห์/ตัวทาละลาย)
พอลิเอทิลีน ผลิตถุงพลาสติก ฟิ ลม์
พอลิเอทิลีน เทเรฟทาเลตไว้ทาเส้นใย แห อวน เชือก ขวดน้ า
31
วัตถุดิบ
แก๊สธรรมชาติหรือ
น้ ามันดิบ
อีเทน
โพรเพน
แนฟทา
ขั้นต้ น
เอทิลนี
โพรพิลนี
ขั้นกลาง
เอทิลนี ไกลคอล -วัตถุดบิ พลาสติก
บิทาไดอีน ออกโซ
เบนซีน แอลกอฮอล์
สไตรีน
โทลูอนี
ไซลีน
ขั้นปลาย
สไตรีนมอนอ
เมอร์
(PE PP PVC PS)
-ว.เส้ นใย
ไนลอน พอลิเอสเทอร์ )
-ว.ยางสั งเคราะห์
PE: ผลิตถุงพลาสติก
ฟิ ล์ ม เชือก ท่ อนา้
PP: ถุงพลาสติก เชือก
แห อวน
PVC: ท่ อ วัสดุปูพนื้
PS: โฟม ตลับเทป
บิวทาไดอีน SBR
-เครื่องนุ่งห่ ม ม่ าน พรม
-ว.สารเคลือบผิวและ ผ้ าใบ
กาว
-ยางรถยนต์ เชือก
พอลิยูรีเทน อีพอก
ซีเรซิน
32
ผลิตภัณฑ์ /การใช้ ประโยชน์
-สี ทา กาว
พอลิเมอร์
Monomer
Monomer
Monomer
…
POLYMER
Homopolymer เป็ นพอลิเมอร์ท่ปี ระกอบด้ วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน
Copolymer (โคพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์ร่วม) เป็ นพอลิเมอร์ท่เี กิดจากมอ
นอเมอร์ต่างชนิดกัน
33
พอลิเมอไรเซชัน (Polymerization)
คือ ปฏิกริ ิยาการเตรียมพอลิเมอร์ จากมอนอเมอร์
1. ปฏิกริ ิยาพอลิเมอไรเซชันแบบเติม
(Addition polymerization reaction)
2. ปฏิกริ ิยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่ น
(Condensation polymerization reaction)
34
Polymerization
 Condensation Polymerization
 เกิดจากมอนอเมอร์ ทม
ี่ หี มูฟังก์ ชัน > 1 หมู่ ทาปฏิกริ ิยากันเกิดเป็ นพอลิเมอร์
และได้ สารโมเลกุลเล็ก เช่ น H2O HCl NH3 Methanol เป็ นผลพลอยได้
 ตัวอย่ าง
35
พอลิเอททิลนี เทเรฟทาเรต พอลิเอไมด์ พอลิคาร์ บอเนต พอลิยูรีเทน
พอลิฟีนอลฟอร์ มอลดีไฮด์ พอลิยูเรีย-ฟอร์ มาลดีไฮด์
พอลิเมลามีน-ฟอร์ มาลดีไฮด์
ปฏิกริ ิยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่ น
(Condensation polymerization reaction)
36
Addition Polymerization
 เกิดจากมอนอเมอร์ ทม
ี่ ีพนั ธะคู่ระหว่ างคาร์ บอนอะตอม ทาปฏิกริ ิยา
เกิดเป็ นพอลิเมอร์
 เช่ น พอลิเอทาลีน พอลิโพรพิลน
ี พอลิไนนิลคลอไรด์ พอลิเตตระ
ฟลูออโรเอทาลีน พอลิสไตรีน พอลีเมทิลเมทาคริเลท พอลิอะคริโรไน
ไตรด์
nH2C=CH2
อุณหภูมสิ ู ง
ความดันสู ง
37
H3C (CH2—CH2 )n-1 CH3
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
1. Polyethylene terephthalate (PET)
+
Dimethyl terephthalate
Ethylene glycol
Thermoplastic
สมบัต:ิ แข็ง ง่ายต่อการย้ อมสี ทนความชื้น เหนียว ทนต่อการขัดถู
การนาไปใช้ : เส้ นใย เอ็น เชือก ขวดนา้ อัดลม สารเคลือบรูปภาพ หินอ่อนเทียม
แก้ วเทียม เป็ นต้ น
38
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
2. Polyamide (PA)
Copolymer
Homopolymer
39
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
2. Polyamide (PA) (ต่อ)
สมบัต:ิ เหนียว ผิวเรียบ ทาความสะอาดง่าย แห้ งเร็ว ยืดหดได้ ทนต่อการขัดถู ทนต่อ
การใช้ งานนอกอาคาร
การนาไปใช้ : เชือก เส้ นด้ าย ถุงน่อง ชุดชั้นใน ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น เฟื อง
เกียร์ ปลอกหุ้มสายไฟ เป็ นต้ น
40
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
3. Polycarbonate (PC)
41
สมบัต:ิ เหนียว ใส ทนความ
ร้ อน ทนแรงกระแทก ไม่ช้ ืน
ง่าย ติดไฟแล้ วดับเอง
การนาไปใช้ : กล่องบรรจุ
เครื่องมือ เครื่องโทรศัพท์ ขวด
นมเด็ก ภาชนะใสที่ใช้ แทน
เครื่องแก้ ว เป็ นต้ น
พอลิเมอร์ทเี่ กิดจากปฏิกริ ยิ าแบบควบแน่น
4. Polyurethane (PU)
42
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
4. Polyurethane (PU) (ต่อ)
43
สมบัติ: ยืดหยุ่น ทนการขีดข่วนได้ ดี ทนต่อตัวทาละลาย ทนแรง
กระแทก
การนาไปใช้ : เส้ นใยชุดว่ายนา้ ล้ อรถเข็น นา้ ยาเคลือบผิว โฟมบุเก้ าอี้
เป็ นต้ น
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
5. Polyphenolformaldehyde (PF)
สมบัต:ิ แข็ง เปราะ ทนความร้ อนที่อณ
ุ หภูมิสงู ทนสารเคมี เป็ นฉนวนไฟฟ้ า
การนาไปใช้ : กาว แผงวงจรไฟฟ้ า เป็ นต้ น
44
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบควบแน่ น
6. Polyureaformaldehyde (UF)
สมบัต:ิ แข็ง เปราะ ทนความร้ อนที่อณ
ุ หภูมิสงู ทนสารเคมี
การนาไปใช้ : กาว แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กาว โฟม เป็ นต้ น
7. Polymelamineformaldehyde (MF)
สมบัต:ิ ทนสารเคมี กันนา้ ได้ ดี
การนาไปใช้ : แผงวงจรเส้ นใยผ้ าเพื่อกันนา้ หูหม้ อ หูกระทะ ถ้ วย จาน เป็ นต้ น
45
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
1. Polyethylene (PE)
•
•
•
Low-density polyethylene (LDPE) ยืดหยุน่ ได้ ทนทานมาก ทนสารเคมี
ขวด หีบห่ออาหาร และของเล่น
Linear low-density polyethylene (LLDPE) สมบัติ
ระหว่าง LDPE และ HDPE แต่นิ่ม และเหนียวกว่า ทาฟิ ล์ม,ถุงบรรจุสิ่งของน้ าหนักสูง ถุง
บรรจุเสื้ อผ้า บรรจุอาหารแช่เย็น
High-density polyethylene (HDPE) เชื่อมกันแน่นหนา แข็งแรง โปร่ งแสงน้อย
ถุง ถังน้ ามันรถ หีบห่อและท่อน้ า
D 0.91 - 0.93 g/cm3
D 0.95 - 0.97 g/cm3
46
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
1. Polyethylene (PE) (ต่อ)
สมบัต:ิ ป้ องกันการผ่านของไอนา้ ได้ ดีแต่ยอมให้ อากาศผ่านเล็กน้ อย เป็ น
แผ่นฟิ ล์มใส เหนียว ทนสารเคมี ทนกรด ทนเบส
การนาไปใช้ : ภาชนะบรรจุอาหาร ถุงพลาสติกชนิดใส่ของเย็น แผ่นพลาสติกบางที่
ใช้ หอผักและผลไม้ ถุงขยะ เครื่องใช้ ในบ้ าน ของเล่น ท่อนา้ ฉนวนหุ้ มสายไฟฟ้ า
เคลือบกล่องกระดาษใส่นม ถุงซิบใส่ยา เป็ นต้ น
47
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
2. Polypropylene (PP)
สมบัต:ิ คล้ ายพอลิเอทิลีนแต่แข็งแรงกว่า เหนียวแข็งแรง ผิวเป็ นมันวาว นา้ หนัก
เบา ทนต่อแรงดึง ไม่ว่องไวต่อสารเคมี ทนนา้
การนาไปใช้ : ภาชนะบรรจุสารเคมี เช่น หม้ อแบตเตอรี่ หุ้มสายไฟฟ้ า กระเป๋ า
เดินทาง พรม เชือก เครื่องมือแพทย์ เช่น ตัวกระบอกฉีดยาและเครื่องมือใน
ห้ องทดลอง ถุงนา้ ร้ อนชนิดขุ่น เป็ นต้ น
48
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
3. Polyvinylchloride (PVC)
สมบัติ: แข็งและคงรูป ทนต่อความชื้น ทนต่อสารเคมีแลการขัดถู ทนต่อการกัด
แทะของแมลงและไม่เป็ นเชื้อรา ไม่ทนความร้ อนและแสง
การนาไปใช้ : กระเบื้องยางปูพ้ ืน ท่อนา้ หนังเทียม เสื้อกันฝน บัตรเครดิต แผ่นเสีง
ฉนวนหุ้มสายไฟฟ้ า เป็ นต้ น
49
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
4. Polytetrafluoroethylene (PTFE = Teflon)
สมบัติ: เหนียว ทนสารเคมีดีทุกช่วงอุณหภูมิ ทนความร้ อนได้ ดี ไม่นาไฟฟ้ า ผิวลื่น
ทนต่อแรงกระแทก
การนาไปใช้ : เคลือบผิวภาชนะหุงต้ มเพื่อไม่ให้ อาหารติดภาชนะ ฉนวนไฟฟ้ า
ปะเก็น วงแหวนลูกสูบและลูกปื นในเครื่องยนต์ เคลือบสาบเคเบิล สายไฟฟ้ า
50
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
5. Polystyrene (PS)
51
สมบัติ: แข็งมากแต่เปราะ ไม่ทนต่อตัวทาละลายอินทรีย์แต่ทนต่อกรดและเบส ใส
โปร่งแสง ผิวเรียบ ไม่นาไฟฟ้ า
การนาไปใช้ : ภาชนะบรรจุส่งิ ของที่ใช้ แล้ วทิ้ง ชิ้นส่วนของตู้เย็น เครื่องเรือน ตลับ
เทป กล่องใสใส่ขนม โฟมบรรจุอาหาร ฉนวนสาหรับกระติกนา้ ร้ อน นา้ เย็น วัสดุ
ลอยนา้
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
6. Polymethylmethacrylate (PMMA)
สมบัติ: ใส โปร่งแสง ทนต่อแรงกระแทก ทนต่อสภาพดินฟ้ าอากาศ ทนต่อการขีด
ขวนได้ น้อยกว่าแก้ ว
การนาไปใช้ : กระจกครอบไฟฟ้ าท้ ายรถยนต์ เลนส์แว่นตา เลนส์สมั ผัส ไม้ บรรทัด
ชนิดใส วัสดุทนั ตกรรม
52
พอลิเมอร์ ทเี่ กิดจากปฏิกริ ิยาแบบเติม
7. Polyacrylonitrile (PAN)
สมบัต:ิ แข็ง เหนียว ทนต่อความชื้นสารเคมีและเชื้อรา ทนต่อสภาพดินฟ้ าอากาศ
ทนต่อการขีดข่วน
การนาไปใช้ : ผ้ าโอรอน ด้ ายสาหรับถักพรมถุงเท้ า เสื้อผ้ าเด็ก เสื้อกันหนาว
53
โครงสร้ างและสมบัตขิ องพอลิเมอร์
 พอลิเมอร์แบบเส้น
(linear polymer)
Thermoplastic
 พอลิเมอร์แบบกิง่
(branched polymer)
 พอลิเมอร์แบบร่างแห
(network polymer)
54
Thermoset
http://www.mech.utah.edu/~rusmeeha/labNotes/degPix/structure.gif
พอลิเมอร์ แบบเส้ น
(linear polymer)
เกิดจากมอนอเมอร์ ต่อกันเป็ นสายยาว สายของพอลิเมอร์ มกี ารเรียงตัวอยู่ชิดกันมาก
ทาให้ จุดหลอมเหลวสู ง แข็ง ขุ่น เหนียว ความหนาแน่ นสู ง เช่ น พีวซี ี, พอลิสไตรีน
พอลิเอทิลนี พอลิโพรพิลนี
พอลิเอทิลนี เทเรฟทาเลต (PET) ไนลอน 6-6
PET
PS
55
HDPE
PE
จุดหลอมเหลว (oC)
ความหนาแน่น
250-260
1.38-1.39
HDPE
130
0.95-0.97
PVC
75-90
1.15-1.35
LDPE
110
0.92-0.94
PP
160-170
0.90-0.91
PS
70-115
1.05-1.07
พลาสติก
PET
56
สัญญลักษณ์
พอลิเมอร์ แบบกิง่
(branched polymer)
มีโซ่ กงิ่ แตกออกไปจากโซ่ หลัก กิง่ ก้านเหล่านีจ้ ะเป็ นสิ่ งขัดขวาง ทาให้ สาย
ของมอนอเมอร์ ไม่ สามารถ เข้ ามาเรียงตัวอยู่ชิดกัน จุดหลอมเหลว
ต่า โครงสร้ างเปลีย่ นรู ปร่ างได้ ง่ายเมือ่ อุณหภูมเิ พิม่ ขึน้ มีความหนาแน่ นและ
ความเหนียวต่า เช่ น พอลิเอทิลนี ชนิดความหนาแน่ นตา่ (LDPE)
โครงสร้ างแบบเส้ นและแบบกิง่ จะอ่อนตัวเมือ่ ได้ รับความร้ อน
เมือ่ อุณหภูมลิ ดลงจะแข็งตัวได้ ดงั เดิมเปลีย่ นแปลงรู ปร่ างได้ (Recycle)
57
พอลิเมอร์ แบบร่ างแห
(network polymer)
มอนอเมอร์ ต่อกันเป็ นร่ างแห ถ้ ามีพนั ธะทีเ่ ชื่อมระหว่ างสายโซ่ อยู่น้อยก็จะ
ยืดหยุ่นได้ มาก แต่ หากมีมากก็จะแข็ง ไม่ ยดื หยุ่น มีความแข็งแกร่ ง และ
เปราะหักง่ าย ใช้ สาหรับทาถ้ วยชาม เช่ น เบกาไลต์ , เมลามีน
เมือ่ ได้ รับความร้ อน จะไม่ หลอมและไม่ สามารถเปลีย่ นแปลงรู ปร่ างได้
58
พอลิเมอร์ ชนิดเดียวกัน แต่มีโครงสร้างโมเลกุลต่างกัน สมบัติของพอลิเมอร์ ก็
จะต่างกันด้วย
59
ผลิตภัณฑ์ จากพอลิเมอร์
พลาสติก
อัดแบบ
เป่ าขึ้น
รูป
พลาสติก
โฟม
สารยึด
ติด
60
หล่อ
แบบ
ฟิ ล์ม
เส้ นใย
สาร
เคลือบ
จาแนกตามกรรมวิธกี ารผลิตและการใช้ งาน
พลาสติก
เทอร์ โมพลาสติก (thermoplastics)
ละลายได้ ดใี นตัวทาละลายบางชนิด เมือ่ ได้ รับความร้ อนจะหลอมตัวเป็ นของเหลว สามารถ
ขึน้ รู ปเป็ นผลิตภัณฑ์ ต่าง ๆ ได้ ตามต้ องการ เมือ่ เย็นลงจะกลายเป็ นของแข็ง สามารถนา
กลับมาหลอมและแข็งตัวได้ ใหม่ โดยไม่ ทาให้ สมบัติทางเคมีเปลีย่ นไป
(พอลิเมอร์ แบบเส้ น กิง่ )
61
พลาสติกเทอร์ โมเซต (thermosetting plastic or thermosets)
เมือ่ ขึน้ รู ปแล้ วจะไม่ สามารถนามาหลอมใหม่ ได้ เนื่องจากเมื่อให้ ความร้ อนเข้ าไปจะ
เกิดปฏิกริ ิยาการเชื่อมโยงระหว่ างสายโซ่ โมเลกุล (crosslinking reaction) ทาให้
ผลิตภัณฑ์ ทไี่ ด้ มคี วามคงทน เมือ่ ได้ รับความร้ อนสู งอีกครั้งพลาสติกจะเสื่ อมสภาพ
และสลายตัวไป (แตกและเผาเป็ นเถ้ า) (พอลิเมอร์ แบบร่ างแห)
polyurethane
62
เส้ นใย (fiber)
เส้ นใยจากธรรมชาติ
เช่ น ฝ้ าย ไหม ปอ ขนสั ตว์ เป็ นต้ น
เส้ นใยดัดแปลงจากธรรมชาติ เช่ น เรยอน (rayon) ผลิตจากเซลลูโลส
เส้ นใยสั งเคราะห์
เช่ น ไนลอน พอลิเอสเทอร์ พอลิโพรพิลนี เป็ นต้ น
ส่ วนใหญ่ จะนามาผลิตเป็ นเครื่องนุ่งห่ มและของใช้
63
ผลิตภัณฑ์ จากพอลิเมอร์
เส้นใย
เส้นใย
ธรรมชาติ
พืช
เซลลูโลส
สัตว์
แร่ธาตุ
โปรตีน
ใยหิน
เส้นใย
สังเคราะห์
พอลิ
พอลิ
พอลิ
เอสเตอร์
เอไมด์
เอสเทอร์
เรยอน
ดี : ระบายอากาศดี ใส่ สบาย
เสี ย : ผ้าฝ้ ายเป็ นรา
ผ้าไหมหดตัวเมื่อร้อน ชื้น
ลินิน ป่ าน ต้องทอมือ
64
เส้นใยกึง่
สังเคราะห์
อืน่ ๆ
เซลลูโลสอะซิ เตต: เซลลูโลส+
ไนลอน
ดาครอน
อะซิ ติก
6,6
ทาเส้นใย แผ่นพลาสติกฉนวน
6, 10
หุม้ สายไฟ
เรยอน :คล้ายเส้นใยพืช สัตว์
ทนจุลินทรย์ เชื้อรา ทนสารเคมี
ผลิตผ้า มัน ย้อมติดง่าย
ทนความร้อน แสง ซักง่าย แห้งเร็ ว
ซับเหงื่อดี ทาเสื้ อผ้าฤดูร้อน
เตรี ยม: คิวปรามโมเนียมเรยอน
ยาง
น้ ายางสด
สี ขาวข้นคล้ายนม มีสารเจือปน
เติมNH3
ป้ องกันการบูด ป้ องกันการจับตัว
เติมกรดแอซิ ติก/กรดฟอร์มิกเจือจาง แยกเนื้อยางจากน้ ายาง
ยางดิบ
ข้อดี : ยืดหยุน่ สู ง (แรงแวนเดอร์วาลส์) ต้านแรงดึงสู ง ทนต่อการขัด
ถู เป็ นฉนวนที่ดี ทนน้ า น้ ามันจากพืช สัตว์
ข้อเสี ย : ไม่ทนต่อน้ ามันเบนซิ นและตัวทาละลายอินทรี ย ์ เหนียวและ
อ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อน แข็งและเปราะเมื่ออุณหภูมิต่ากว่า T ห้อง
65
ยาง
โครงสร้ างทางเคมีของเนือ้ ยาง
ยางพารา (cis -1,4-polyisoprene)
ยางกัตตา (trans -1,4-polyisoprene)
66
วัลคาไนเซชัน
67
ยางสั งเคราะห์
ต้องการใช้ยางที่แข็งกว่าปกติ เติมกามะถัน เรี ยกว่า Vulcanization
ต้องการเพิ่มความแข็งแรง การเติมผงถ่าน
ต้องการให้ยางทนทานต่อการฉี กขาด เติมซิ ลิกา หรื อดินเหนียว
พอลิบิวทาไดอีน
68
ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ตอ้ งการความทนต่อการสึ กหรอหรื อทนต่อการขัดสี ที่ดี
เช่น ยางพื้นรองเท้า ยางสายพานลาเลียง ใช้ในการผลิตยางกันกระแทก สายพาน
ส่ งกาลัง ยางกันสะเทือน ทายางรถยนต์ได้
** ยืดหยุน่ น้อยกว่ายางธรรมชาติ
พอลิคลอโรพรีน CR, chloroprene
chloroprene
polychloroprene
ความทนต่อแรงดึงสู ง ความต้านทานต่อการฉี กขาดสู งและการขัดสี สูง
มีสมบัติบางอย่างที่ดีกว่ายางธรรมชาติ เช่น สลายตัวยากไม่ถกู กัดกร่ อนด้วยโอโซน
ทนไฟ ไม่อ่อนนุ่ม หรื อบวมเมื่อถูกน้ า ทนต่อกรดและเบส ทนต่อน้ ามัน น้ ามัน
เบนซิ นและตัวทาละลายต่าง ๆ จึงนาไปทาเครื่ องใช้ต่าง ๆ ได้มาก
69
ยางSBR styrene butadiene rubber
C6H5
CH2 = CH - CH = CH 2 + CH 2 = CH
butadiene
70
styrene
C6H5
(- CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH 2 - CH -) n
SBR
ยางเอสบีอาร์ ทนต่อการขัดถูและเกิดปฏิกิริยากับ o2ได้ยากกว่ายางธรรมชาติ
ยืดหยุน่ ต่า ส่ วนใหญ่ใช้ทายางรถยนต์ มีราคาถูก ถ้าเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันที่
อุณหภูมิต่าจะเรี ยกว่า Cold rubber ใช้สาหรับทายางที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานหนัก
เช่น ส้นรองเท้า ยางปูพ้นื ถุงเท้ายาง และ สายรัด เป็ นต้นใช้ในการผลิตสายพาน พื้น
รองเท้า ฉนวนหุ ม้ สายไฟท่อยาง
**ส่ วนมากจะถูกนาไปใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยางยานพาหนะขนาดเล็ก
ยาง IR cis-1,4-polyisoprene
สมบัติคล้ายยางธรรมชาติ แต่ แข็งน้ อยกว่ า (ไม่ เป็ น cis isomer ทั้งหมด)ความ
ทนทานต่ อแรงดึงตา่ กว่ ายางธรรมชาติเล็กน้ อย และราคาก็สูงกว่ า
ข้ อดี
71
คุณภาพของยางสม่าเสมอ มีสิ่งเจือปนน้ อย ทาให้ ยางมีสีขาวสวย
(ยางธรรมชาติจะมีสีเหลืองอ่ อนถึงน้ าตาลเข้ ม )
บางครั้งจะใช้ ยาง IR แทนยางธรรมชาติในการผลิตยางหัวนมและ
อุปกรณ์ การแพทย์ บางชนิด
ภาวะมลพิษจากการผลิตและใช้ ผลิตภัณฑ์ จากเชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์
มลภาวะทาง
อากาศ
มลภาวะทางนา้
1.นา้ ทิง้ จากอาคารบ้ านเรือน
CO2 CO
Peroxyacetyl
nitrile (PAN)
+ VOCS = smog
การกาจัด
2. ฟอสเฟตจากปุ๋ ย หรื อ ผง
ซั ก ฝอก (ปรากฏการณ์ ยู โ ทร
ฟิ เคชัน พืชเจริญเร็ว)
- ใช้ปฏิกิริยาชีวเคมี
3. สารเคมีและวัตถุมีพษิ ที่ใช้ ใน
การเกษตร
- ใช้แสงแดด
4. นา้ มัน
72
มลภาวะทาง
ดิน
- ใช้สมบัติการ
ละลายในน้ า
- ใช้ความร้อน
- นากลับมาใช้ใหม่
มลพิษทางนา้
DO (Dissolved Oxygen):ค่ าปริมาณออกซิเจนทีล่ ะลายในนา้ ซึ่งใน
ธรรมชาติ มีค่า DO 5-7 mg/l นา้ ดี >4 mg/l
BOD(Biological Oxygen Demand):ค่ าปริมาณ O2ทีจ่ ุลนิ ทรีย์ต้องการใช้
ย่ อยสลายสารอินทรีย์ในนา้ นา้ เสี ย BOD >100 mg/l นา้ BOD
สู งกว่ า 5 mg/l เริ่มสกปรก
COD(Chemical Oxygen Demand):ปริมาณความต้ องการ O2 ของ
สารเคมีทมี่ ีอยู่ในนา้ ยิง่ สู ง ยิง่ เสี ย
ค่ า COD > BOD เสมอ
73
smog
74