Transcript ชนิดของวัสดุ (พอลิเมอร์)

บทที่ 3 (ต่อ)
ชนิดของวัสดุ
(พอลิเมอร์)
พอลิเมอร์ (Polymer)
เป็ นอนินทรียสาร (มี C เป็ นองค์ ประกอบ) ยกเว้ นซิลิโคน
(มี Si เป็ นองค์ ประกอบ)
โมเลกุลเป็ นลูกโซ่ ยาวหรือร่ างแห ซึ่งเป็ นมหโมเลกุล (macro
molecule) แต่ บางชนิดก็มีส่วนที่เป็ น x-tal, amorphous
อยู่ในตัว
เป็ นฉนวนที่ดี (นาไฟฟ้าไม่ ดี)
ความหนาแน่ นต่า
มีจุดอ่ อนตัวหรือจุดสลายโครงสร้ าง (decomposition
temp) ต่า
กรรมวิธีการผลิต
สังเคราะห์ จากสารอินทรี ย์ (ที่ไวต่ อปฏิกริ ิ ยาเคมี)
ที่รวมตัวกันจนกลายเป็ นโมเลกุลเดี่ยว
(monomer)
การทาให้ monomer ยึดเหนี่ยวกันด้ วย
ปฏิกริ ิยาเคมีได้ เป็ น polymer (มหโมเลกุล) หรื อ
high polymer
1. กระบวนการพอลิเมอร์ ไรเซชัน
เป็ นการรวมกันทางเคมีของโมเลกุลเดี่ยว
ประเภทเดียวกัน เรียงตัวต่ อกันเป็ นลูกโซ่ ยาว
เหมือนกับเป็ นเส้ นด้ ายยาวที่พันกันยุ่งเหยิง
กลายเป็ น amorphous (อสัณรูป)
ในกระบวนการนี ้ high polymer สามารถเรี ยงตัว
ในทิศทางขนานกันได้ เป็ นบางช่ วง จึงเรี ยกว่ า
โครงสร้ างถึงสัญรู ป (partial crystalline)
จะอ่ อนตัวเมื่ออุณหภูมสิ ูงขึน้ ส่ วนมากผลิตเป็ น
เทอร์ โมพลาสติก (thermoplastic) ในรู ปผง หรื อเม็ด
เมื่อนาไปผลิตเป็ นผลิตภัณฑ์ สาเร็จรู ปต่ อไป และไม่ มี
เศษของผลผลิตที่จะนาไปใช้ ประโยชน์ ได้
2. กระบวนการพอลิคอนเดนเซชัน (Polycondensation)
เป็ นการนาโมเลกุลเดี่ยวชนิดเดียวกันหรือต่ างชนิดกัน มาทา
ปฏิกิริยาทางเคมีเข้ าด้ วยกัน ด้ วยการแยกตัวของนา้ หรือวัสดุ
อื่น เช่ น แอมโมเนีย ภายใต้ ความดันและอุณหภูมิ จน
กลายเป็ นมหโมเลกุลรูปตาข่ าย
กระบวนการนีจ้ ะทาให้ พลาสติกแข็ง เปราะ หลังจากเย็นตัว
ไม่ สามารถขึน้ รู ปได้ อีก (เป็ นสมบัตขิ องพลาสติกแข็ง :
thermosetting plastic)
เศษของกระบวนการนี ้ : นา้ กรดเกลือ ที่เกิดจากการกลั่นตัว
3.
กระบวนการพอลิแอดดิชัน (Polyaddition)
จะตรงข้ ามกับ polymerization : นาโมเลกุลจากกลุ่ม
แตกต่ างกัน มาทาปฏิกิริยากัน กลายเป็ นมหโมเลกุล
เป็ นโครงร่ างตาข่ าย 3 มิติ หรื อเป็ นมหโมเลกุลที่เป็ นยาง
ยืดหยุ่นได้
เมื่อสิน้ สุดกระบวนการนี ้ จะไม่ มีเศษของผลผลิตที่จะ
นาไปใช้ ประโยชน์ ได้
โครงสร้ างของโมเลกุล
สมบัตติ ่ างๆ ของ polymer ขึน้ กับ ขนาดรูปร่ างโมเลกุล และ
ลักษณะการจัดเรียงตัวของอะตอมบนสายโมเลกุล
1. พอลิเมอร์ แบบเส้ นตรง (Linear Polymer)
คือ กลุ่มของโมเลกุลของพอลิเมอร์ ท่ แี ต่ ละโมเลกุลเกิดจาก
การที่แต่ ละ monomer พอลิเมอร์ มาเชื่อมต่ อกันเป็ นสายตรงสาย
เดียว ไม่ มีก่ ิงก้ าน มีความยืดหยุ่นตัวสูง และแรงกระทาระหว่ าง
สายจะเป็ นพันธะ Van de Waals และ พันธะ Hydrogen เป็ นหลัก
ตัวอย่ างเช่ น Polyethylene, Polyvinyl Chloride, Polystylene,
Polymethyl Metahylate, Nylon, Fluorocarbon
2. พอลิเมอร์ แบบกิ่งก้ าน (Branched Polymers)
มีโครงสร้ างสายย่ อยเกิดออกจากสายหลัก ทาให้ มีลักษณะ
คล้ ายกิ่งก้ าน สายย่ อยเหล่ านี ้ ถือเป็ นส่ วนหนึ่งของสายหลัก
โดยเกิดจากการทาปฏิกิริยาออกทางด้ านข้ างในระหว่ างการ
สังเคราะห์
เมื่อปริมาณของกิ่งก้ านเพิ่มขึน้ ประสิทธิภาพในการเรียงตัว
ของโมเลกุลจะลดลงเป็ นผลให้ ความหนาแน่ นของพอลิเมอร์
ลดลง
พอลิเมอร์ ท่ มี ีโครงสร้ างแบบเส้ นตรงสามารถที่จะเกิดเป็ น
โครงสร้ างแบบกิ่งก้ านได้
3.พอลิเมอร์ แบบร่ างแห (Crosslinked Polymers)
เกิดจากการที่สาย polymer ที่อยู่ตดิ กันเชื่อมต่ อกันในหลายๆ
ต่าปน่ งของสยด้ วยพันธะโควาเลนต์ (Covalent)
กระบวนการเกิดร่ างแหนัน้ สามารถเกิดได้ ในขณะการ
สังเคราะห์ หรืออาจเกิดจากปฏิกิริยาแบบร่ างแห ซึ่งสามารถ
ทาได้ โดยการเติมอะตอมหรือโมเลกุลที่จะไปสร้ างพันธะโควา
เลนต์ กับสาย
ได้ แก่ วัสดุประเภทยาง ที่ผ่าน
กระบวนการที่เรียกว่ า
Vacanization
4. พอลิเมอร์ แบบโครงข่ าย (Network Polymers)
เกิดจาก mer ที่มีลักษณะ tri-functional ซึ่งมีพันธ์ โควาเลนต์ 3
พันธะที่ไวต่ อการเกิดปฏิกิริยา สร้ างพันธะกันในลักษณะเป็ น
โครงข่ าย 3 มิติ
Polymer ที่มีการเกิดร่ างแหในปริมาณสูง ก็สามารถจัดเป็ นพอลิ
เมอร์ ท่ มี ีดครงสร้ างแบบโครงข่ ายได้ พอลิเมอร์ แบบโครงข่ ายจะมี
สมบัตทิ างกลและสมบัตทิ างความร้ อนที่
แตกต่ างจากพอลิเมอร์ แบบอื่นๆ
(อีพ็อกซีเรซินและฟี นอล-ฟอร์ มัลดีไฮต์ )
พลาสติกแบ่ งได้ เป็ น 2 กลุ่มใหญ่
1. Thermoplastics
มีโครงสร้ างที่ไม่ เป็ นตาข่ าย ยึดติดกันที่อุ ณหภูมิห้อง
จะมีความยืดหยุ่นเมื่อค่ อยๆ ให้ รับความร้ อนขึน้ เรื่ อยๆ จะ
อ่ อนตัวจนสามารถขึน้ รู ปโดยไม่ ปาดผิวได้ เมื่อให้ ความร้ อน
มากจะหลอมละลายจนเช่ อมประสานกันได้ เมื่อปล่ อยให้
เย็ น จนแข็ ง จะมี ค วามแข็ ง และความเค้ น เหมื อ นเดิ ม จึ ง
สามารถน ามาหลอม ใช้ ใหม่ ได้ หลายครั ้ ง ตย . เช่ น
Polyethylene (PE)
ผิวเป็ นมันลื่น ทนต่ อนา้ ยาล้ าง ผงซักฟอก นา้ มัน
จารบี กรด และด่ าง
ละลายในไตรคลอเอทิลีน (trichlorethylene) ได้
นามาทาการเป่ า ปาดผิว เชื่อมประสานและติดกาว
ได้
ไม่ มีสี แสงผ่ านได้ ย้ อมสีได้
ใช้ ทาพลาสติกแผ่ นบาง ห่ อบรรจุ ขวดใส่ สารเคมี
ท่ อ ภาชนะ
www.draytonfoam.co.uk/packaging_foams.html
http://www.airseacontainers.com/images/IPs_03_LDPE-bottles_01.jpg
www.ufpt.com/united-foam/polyethylene.asp
แข็งกว่ า PE รั กษารู ปทรงได้ ถงึ 130 °C สามารถ
นาไปใช้ ต้มในนา้ เดือดเป็ นเวลานานๆ ได้
ที่อุณหภูมิ 0 °C ; PP จะเปราะ จึงห้ านามา
ทาชิน้ ส่ วนในระบบทาความเย็น
ชิน้ ส่ วนในเครื่ องซักผ้ า ชิน้ ส่ วนรถยนต์ ตัวเรื อน
ของใช้ ในครั วเรื อน
http://www.amtmarketing.com/sectionfull/document-boxes-and-polypropylene-folders-152.jpg
www.office365.co.uk/.../580267-5-Star-Office.htm
http://img.alibaba.com/photo/11476214/Polypropylene_Pp_Drinking_Straw_Candy_Tube_Lollipop_Sticks.jpg
http://www.chemicals-technology.com/projects/hmcpolymers-thailand/images/3-polypropylene.jpg
ไม่ มีสี โปร่ งใส ย้ อมสีได้
ทนต่ อนา้ มัน จารบี กรด ด่ าง
ละลายใน trichlorethylene +carbon tetrachlorideได้
สามารถทาให้ อ่อนตัวแล้ วฉีดขึน้ รู ปได้ ติดกาวได้
ท่ อนา้ สุขภัณฑ์ ชิน้ ส่ วนอุปกรณ์ ท่ ที นต่ อสารเคมี
ท่ อฉนวนเดินสายไฟ ใช้ ทาหนังเทียม ฟองนา้ แผ่ นเช็ด
โต๊ ะ ถุงมือป้องกัน สายพานลาเลียง สายเคเบิล
www.designinsite.dk/htmsider/mb0013.htm
www.supereco.com/glossary/polyvinyl-chloride-pvc
/
http://www.buildinggreentv.com/files/u2/record.jpg
www.artlex.com/ArtLex/Tr.html
http://www.global-b2b-network.com/direct/dbimage/50232402/PVC_Insulation_Tape.jpg
ไม่ มีสี ใสเหมือนแก้ ว ย้ อมสีได้
แข็งแต่ เปราะ ไวต่ อแรงกระแทกและแรงทุบ
ไม่ ทนต่ อเบนซินและเบนโซล
ขึน้ รู ปโดยเทคนิคฉีดในแม่ พมิ พ์ (Injection
moulding)
มีสมบัตไิ ดอิเล็กทริกที่ดี
ทาตู้กระจก กระป๋อง แผ่ นปิ ด (covering plate)
http://www.barrule.com/Workshop/images/info/foams/big/polystyrene.jpg
foongsite.com/index.php/tag/environment/
www.jobwerx.com/.../basf_news_949737_127.html
www.allianceonline.co.uk/catering-disposables
...
Thermosetting Plastics
พลาสติกแข็ง : ที่เกิดขาก pre-product ที่ยังไม่ ยดึ ติดกันเป็ นตาข่ าย
ใส่ สารแข็งตัว (Hardener)/ให้ ปฏิกิริยาความดันและความร้ อนให้
กลายเป็ นตาข่ ายแคบยึดติดกัน
ที่ Tr : มีสภาพคล้ ายเหล็กกล้ า เมื่อได้ รับความร้ อนจะสามารถทาให้
เหนียวยืดหยุ่นได้ แต่ ถ้าได้ รับความร้ อนมากเกินไป พลาสติกจะสลายตัว
โดยที่ไม่ เกิดเป็ นของเหลวก่ อน
ทาให้ นามาขึน้ รูปโดยไม่ ปาดผิว (non
cutting) ไม่ ได้ เชื่อมประสานไม่ ได้ ในสภาพ
แข็ง ไม่ สามารถละลายได้ จึงขึน้ รูปใช้ งานได้ เพียง
ครั้ งเดียว
ความหนาแน่ น ~ 1.5 g/cm3
ผิวมันลื่น ไม่ หยาบ สีนา้ ตาลเหลือง ไม่ โปร่ งใส
ย้ อมสีได้
แข็งแต่ เปราะ ทนต่ อการละลายและนา้ แต่ ไม่ ทน
ต่ อกรดแก่ และด่ าง
สลายตัวที่อุณหภูมปิ ระมาณ 100 °C
ผสมวัสดุอ่ ืน จะทาเป็ นแผ่ นแบคาไลต์ (Bakelite)
อัดและฉีดในแม่ พมิ พ์ ได้ (injection moulding)
ปาดผิว ติดกาวได้
บริสุทธิ์ : กาวสาหรั บไม้ และตัวประสานสาหรั บสี
ผสม filler : วัสดุแม่ พมิ พ์ อัด พลาสติกชัน้
(laminated plastics) ใช้ ทาคันโยก เรื อนรองเพลา
ชิน้ ส่ วนทางไฟฟ้า ชิน้ ส่ วนรถยนต์
forums.pelicanparts.com/showthread.php?t=296579
http://brillman.com/images/imagecache/118x120_RAJAH%20SCREW%20TERMINAL
www.made-in-china.com/showroom/misscheng2007/...- RIGHT%20ANGLE%20BAKALITE%20CAGE%20-%20AS-SOS.jpg
ความหนาแน่ น ~ 1.5 g/cm3
ไม่ มีสี ทนต่ อแสง ไม่ มีกลิ่น ไม่ มีรส
ทนความร้ อน ความชืน้ PF
ใช้ ทาชิน้ ส่ วนที่มีสีสว่ าง นา้ มันชักเงา สี วัสดุ
แม่ พมิ พ์ อัด (compression moulding materials)
ความหนาแน่ น ~ 1.5 g/cm3
คล้ าย PF แต่ ทนต่ อการต้ มและแสง
ภาชนะใส่ อาหาร นา้ ดื่ม ของใช้ ในครั วเรื อน
แผ่ นกระดาษแข็ง นา้ มันชักเงา กาว
www.retrowow.co.uk/.../melamine_tableware.html
cat-chitchat.pictures-of-cats.org/2009/02/wha...
www.chiphi-pi.org/.../6/
ความหนาแน่ น ~ 1.2 g/cm3
ทาให้ แข็งตัวได้ โดยการใส่ hardener ลงไป โดยไม่ ต้องใช้ ความ
ดันและความร้ อน จึงเรียกว่ า “เรซินหล่ อ”
ทนต่ อกรดอ่ อนๆ ด่ าง และสารละลายเกลือ
ไม่ มีสี โปร่ งใสเหมือนแก้ ว ผิวเป็ นมันเงา
แข็ง เปราะถึงอ่ อน ยืดหยุ่น
กาวติดโลหะ นา้ มันชักเงาที่แห้ งเร็ว ใช้ กับงานที่ต้องทนต่ อการ
ขีดข่ วน ใช้ เป็ นเรซินหล่ อ ใช้ ห้ มุ ชิน้ งานเพื่อขัดโครงสร้ างจุลภาคของ
โลหะ
ติดกาวได้ เชื่อมประสานไม่ ได้
 ความหนาแน่ น ~ 1.2 g/cm3
 ไม่ มีสีถึงมีสีเหลืองเหมือนนา้ ผึง้
 แข็งและเหนียว ติดกาวได้ ดี โปร่ งใส
 สภาพเหลว : ไอของมันจะกัดผิวหนัง
 ชุบแข็งแล้ วไม่ เป็ นพิษ ไม่ มีกลิ่น ไม่ มีรส
 สามารถจับเกาะวัสดุอ่ นื ได้ เกือบทุกชนิด
 ทนต่ อการกัดกร่ อนได้ ดีมาก ทนต่ อการกัดเซาะของกรด ด่ าง
สลล.เกลือ ได้
 ทางานอย่ างต่ อเนื่องได้ ท่ อี ุณหภูมิ 120-150 °C
 แตกหักยาก ขึน้ รูปได้ ปาดผิว ติดกาวได้ ไม่ เหมาะกับการเชื่อม
ประสาน
สวิตซ์ ชิน้ ส่ วนอุปกรณ์ กาว (กาวอีพอ็ กซี) เรซินสาหรั บสี
http://cart.clockparts.com/images/Resine.jpg
jewelrymaking.about.com/.../ss/092808_4.htm
www.glue-shop.com/fivestar/index2.htm
ความหนาแน่ น ~ 1.26 g/cm3
โปร่ งใส มีสีเหลืองนา้ ผึง้ แข็ง
เหนียวถึงอ่ อน อ่ อนหยุ่นเหมือนยาง
เกาะจับผิวชนิดอื่นได้ เกือบทุกชนิด
ทนต่ อกรดอ่ อน ด่ าง สลล.เกลือ
แข็ง : เปลือกรองเพลา เฟื อง
แข็งปานกลาง : กันชน ลูกกลิง้
อ่ อน : ฟองนา้ ใส่ เก้ าอี ้ โซฟา เตียงนอน
เปี ยก : เสื่อนา้ มัน
แห้ ง : คลัตซ์ นา้ มันเคลือบเงา กาวติดวัสดุ
ความหนาแน่ น ~ 1.2 – 2.3 g/cm3
มีสีขาวเหมือนนม
ไม่ โปร่ งใส อ่ อนและเหนียว นา้ ไม่ จับผิว
ทนอุณหภูมิได้ ถงึ 180 °C
นา้ : ความหนืดต่าถึงสูง
สปก : Si + O2 รวมตัวทางเคมี
silicone paste : เป็ นวัสดุกันรั่วซึม ทนได้ 200 °C
ช่ วยแกะชิน้ งานพลาสติกออกจากแม่ พมิ พ์ ได้ ใช้ ตาม
โรงงานสี
http://www.bridgat.com/files/Silicone_Rubber_Sheet.jpg
www.aerosil.com/.../adhesives/silicone/default
forum.time2dine.co.nz/for-sale/silicone-wrist...
http://www.ares-online.com/catalog/pics/Silicone_Bra_Pads.jpg