TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA HÓA Quy trình công nghệ dán đối với vật liệu nền: Bề mặt năng lượng thấp: Nhựa Polyolefin Bề mặt năng lượng cao: Thép Cacbon GVHD: Phan Thị Thúy Hằng Nhóm 1 Dương Văn Tùng Tạ Bảo Châu Lê Thị Thúy Linh Nguyễn Gia An Nguyễn Thị Quỳnh Trâm Đoàn Thanh Hương Nguyễn Thùy Linh Trầm Thủy Trúc 2022 Nội dung báo cáo Quy trình công nghệ dán đối I. KHÁI QUÁT VÀ CHUẨN BỊ NỀN với vật liệu nền: II. XỬ LÝ BỀ MẶT NỀN A. NỀN POLYOLEFIN III.
CHUẨN BỊ KEO DÁN B. NỀN THÉP CACBON IV. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH MỐI DÁN A. Khái quát về nhựa Polyolefin • Polyolefin là một loại polyme có công thức chung (CH2CHR)n trong đó R là một nhóm ankyl • Được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các olefin(anken) và có liên kết hydro nội phân tử • Hai loại polyolefin phổ biến nhất là polyethylene (PE) và polypropylene (PP) 2.
Phân tích nền Polyolefin • Polyolelfin là những polyme trơ về mặt hóa học và độ phân cực thấp • Là những vật liệu có năng lượng bề mặt tự do thấp, của PE là 31 mJ/m2 còn của PP là 29 mJ/m2 góc thấm ướt lớn nên khả năng thấm ướt không cao cần phải xử lý bề mặt để làm tăng năng lượng bề mặt tự do • Cần lưu ý đến các yêu cầu riêng đối với từng loại polyolefin cụ thể 3. Chuẩn bị bề mặt • Là một công đoạn quan trọng nhằm tẩy tách và loại bỏ các lớp dầu mỡ Acetone ((CH3)2CO) trong quá trình bảo quản hoặc gia công, các chất bẩn… • Dùng chất tẩy rửa: xà phòng, thuốc tẩy. • Dùng dung môi : methyl ethyl ketone hay acetone Methyl Ethyl Ketone (CH3C(O)CH2CH3) 3. Chuẩn bị bề mặt • Tiến hành bằng cách dùng vải hoặc giấy thấm mềm tẩm dung môi làm sạch, ngâm vào dung môi hoặc thổi hơi dung môi lên bề mặt nền • Sau đó thì làm sạch và sấy khô chất nền • Làm sạch bằng dung môi nên tiến hành trước các phương pháp xử lý hóa học và mài mòn cơ học • Bề mặt sau khi được làm sạch phải được bảo vệ cẩn thận do khả năng nhiễm bẩn từ môi trường xung quanh trở nên nhanh chóng.
XỬ LÍ NỀN POLYOLEFIN 1. Phương pháp xử lí bằng dung môi - Cơ chế: Dung môi tấn công vào vùng vô định hình tạo lỗ. Khi quét keo lên thì keo sẽ xâm nhập tấn công vào vùng lỗ đó. Qúa trình đóng rắn xảy ra.
- Ưu điểm: + Tẩy sạch lớn bẩn, lớp kém bền trên bề mặt + Tạo mối nối đơn giản - Nhược điểm: Thời gian xử lí dài sự phân hủy xảy ra và làm yếu lớp bề mặt của nền 2. Làm nóng chảy trên bề mặt vật liệu có năng lượng cao khác - Cơ chế: + Nhựa olefin (PP, PE) cho nóng chảy trên nền vật liệu có bề mặt năng lượng cao (nhôm,…), sau đó gỡ hoặc tách ra bằng NaOH, sử dụng nền nhựa này để dán. Vd: PE khi ép trên tấm PET thì mức độ oxi hóa sẽ thấp hơn so với trên nhôm 12-15 lần + Đặt nhựa trong vùng giàu ozon trước khi làm nóng chảy sự oxi hóa polymer xảy ra nhanh, độ bền mối nối tăng. Phương pháp xử lí ngọn lửa - Cơ chế: + Sự phá vỡ liên kết C-H dọc theo bề mặt polyme do nhiệt độ cao tạo bởi quá trình đốt cháy + Sự chèn các nhóm dựa trên oxi tương ứng với các liên kết bi phá vỡ dẫn đến hình thành vị trí ưa nước mới sẵn cho sự tương tác của keo và nền.
* Đối với nền nhựa olefin : - Ưu điểm: Cung cấp độ bền liên kết lớn hơn so với xử lí bằng axit cromic - Nhược điểm: + Sự không đồng nhất của quá trình oxi hóa, vì vùng dễ xử lí nhất là vùng vô định hình. + Kiểm soát ngọn lửa cẩn thận để tránh hiện tượng sản phẩm bị cong vênh 4. Phương pháp xử lí hóa học - Cơ chế: + Dùng các chất có tính oxi hóa để xử lí bề mặt, thường sử dụng acid cromic. Acid cromic ăn mòn bề mặt và làm nó hòa tan vào dung dịch.
+ Sự tăng hàm lượng nhóm -OH, -C=O, -COOH,… lên bề mặt nền - Ưu điểm: quy trình đơn giản, dễ thực hiện - Nhược điểm: Ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe của con người. Ăn mòn mạnh có thể gây cháy nổ 5. Phương pháp xử lí bằng flashma 5. Phương pháp xử lí bằng flashma - Cơ chế: Trong giai đoạn đầu xử lí flashma, hydroperoxide được hình thành trên bề mặt nhựa olefin.
Các hydroperoxide này bị phân hủy thành gốc hydroxyl và alkyl có tính phản ứng cao. Các nhóm carboxyl, ether, hydroxyl,… hình thành. Chức năng các nhóm này có thể tạo điều liện thuận lợi cho việc cố định các phân tử khác thông qua liên kết cộng hóa trị - Ưu điểm: + Dễ dàng tự động hóa, thời gian xử lí ngắn + Vận tốc lớn + Hạn chế ảnh hưởng của môi trường đến sức khỏe - Nhược điểm: + Chi phí đầu từ lớn và trình độ kĩ thuật cao +Làm việc với điện áp lớn khá nguy hiểm III. CHUẨN BỊ KEO DÁN III.
CHUẨN BỊ KEO DÁN 1 Chuyển keo thành dạng có thể quét lên bề mặt nền Pha chế chất kết dính với 2 các thành phần khác Dung Chất hóa Chất bảo Chất ổn Chất độn môi dẻo quản định III. CHUẨN BỊ KEO DÁN CÁC KEO DÁN THƯỜNG DÙNG CHO NỀN POLYOLEFIN 1. Keo Cyanoacrylate Keo cyanoacrylate là một loại nhựa acrylic, trong đó thành phần chính là cyanoacrylate – là một monome acrylic chuyển sang trạng thái dẻo sau khi đóng rắn. Là chất kết dính một thành phần, khô khi phản ứng với độ ẩm xảy ra trên bề mặt nền.
Có thể kết dính nhiều loại nền như polyolefin, teflon và các bề mặt có tính acid. Đặc biệt, khi sử dụng cùng với sơn lót có thể tạo ra độ bền liên kết cao trên polyetylene và polypropylene. CHUẨN BỊ KEO DÁN CÁC KEO DÁN THƯỜNG DÙNG CHO NỀN POLYOLEFIN 2. Keo Acrylic cường lực Keo Acrylic cường lực là một dạng hoá lỏng của Acrylic nên nó có khả năng chịu nhiệt độ cao.
Đồng thời vẫn giữ nguyên tính năng của nhựa và cho thấy khả năng chống thấm nước trên bề mặt vô cùng tốt. Keo acrylic cường lực hai thành phần có thể kết dính nhiều loại nhựa có năng lượng bề mặt thấp như polypropylene, polyethylene và polyolefin nhiệt dẻo mà không cần chuẩn bị bề mặt. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH MỐI DÁN 1. Gia công tạo màng keo Keo Cyanoacrylate Keo Acrylic gia cường • Bôi một lớp Permabond POP lên bề • Thường dùng phương pháp phun: phổ mặt nền tạo lớp lót và cải thiện độ bám biến nhất là sử dụng súng phun dính • Đổ keo đã pha vào bình, đậy nắp lại (không • Dùng chổi, cọ, con lăn quét lớp keo đổ đầy bình, không để bọt khí) mỏng lên bề mặt nền • Dùng tay bóp còi súng để khí nén đi qua • Quét chổi, lăn con lăn qua lại để keo tạo áp suất để phun keo, phun keo đều lên được trải đều và tăng sự thấm ướt bề mặt nền 2.
Đóng rắn, hình thành mối dán • Keo được phủ đều lên bề mặt nền, cho tiếp xúc với bề mặt không phủ keo đóng rắn liên kết được hình thành • Nền polyolefin có năng lượng bề mặt tự do thấp, sức căng bề mặt thấp, khả năng thấm ước kém. Vì vậy mối dán chủ yếu hình thành dựa trên việc đóng rắn keo ( kết dính cơ học) • Keo cyanoacrylate và keo acrylic gia cường thời gian đóng rắn nhanh, cho hiệu quả tức thì 2. Đóng rắn, hình thành mối dán Điều chỉnh các thông số để tăng độ bền cho mối dán: • Nhiệt độ: Tăng: sự hấp thụ keo, khả năng khuếch tán tăng, đóng rắn nhanh Nhiệt độ quá cao: keo đóng rắn nhanh gây ứng suất nội, gây co ngót • Áp suất: Áp suất tăng: khả năng tiếp xúc giữa keo và nền tăng, kép keo vào các mao quản nhiều hơn, cố định phần keo dán Áp suất nén quá cao: keo tràn ra ngoài gây thiểu keo ở chỗ giữa 2 bề mặt, có thể phá vỡ mao quản • Chiều dày: điều chỉnh sao cho phù hợp để tránh thiếu keo (quá bé); hay phá vỡ kết dính nội (quá lớn) B. NỀN THÉP CARBON I.
KHÁI QUÁT VÀ CHUẨN BỊ NỀN Hợp kim được cấu thành chủ yếu từ Fe và C với hàm lượng C<2. Hàmlượngcacbon Thép tỉ lệ nghịch với khả năng uốn dẻo và tỉ lệ thuận với độ cứng, độ bền. Thép Carbon có độ phân cực cao Hình thành liên kết Fe – C có khả năng tiếp xúc với keo Quay lại Trang Chương trình Năng lượng bề mặt tự do cao Góc thấm ước càng nhỏ nên tăng khả năng thấm ướt Chuẩn bị nền Tẩy tách và loại bỏ các chất bẩn. Có 2 cách: Dùng chất tẩy rửa: các hợp chất có tính kiềm mạnh, xà phòng, chất tẩy rửa.
Dùng dung môi: thường sử dụng trichloroethylene. XỬ LÍ NỀN THÉP CARBON Quy trình xử lí nền thép carbon Tẩy dầu mỡ Rửa nước Tẩy rỉ Rửa nước Phosphate hoá Rửa nước Ổn định 1. Tẩy dầu mỡ Lựa chọn dung môi có độ hoà tan càng gần với độ hoà tan của chất bẩn càng tốt. Dựa vào 5 tiêu chí: • Độc tính • Dễ cháy • Hiệu quả tẩy dầu mỡ • Vấn đề môi trường • Chi phí 1.
Tẩy dầu mỡ Bảng. Độ hoà tan của một số dung môi thông dụng Dung môi Độ hoà tan Heptan 7,5 2-Ethylhexyl chloride 8,13 2-Ethylhexyl acetate 8,29 Methylchloroethylene (1,1,1-trichloroethane) 8,44 N-Butyl acetate 8,69 Toluene 8,93 1,1,2 - Trichloroethylene 9,16 Cellosolve acetate (ether acetate) 9,35 Acetone 9,62 Vinyl trichloride (1,1,2-trichloroethane) 9,88 Cyclohexanone 10,42 Isopropyl alcohol 11,45 1. Tẩy dầu mỡ Kỹ thuật tẩy dầu mỡ Hơi Ngâm Phun Lau Kết hợp Tự do Cưỡng bức (ví dụ: dùng lực ép xuống) 1. Tẩy dầu mỡ Hình.
Bể tẩy dầu mỡ bằng hơi dung môi 2. Phun cát Sử dụng các hạt mài mòn trong dòng khí nén hoặc dòng lỏng áp cao để làm sạch hoặc tạo hình bề mặt nền. Điều chỉnh áp suất dòng và đường kính hạt tạo ra bề mặt có độ nhám mong muốn. Thường sử dụng hạt cát silica, thuỷ tinh nghiền, các hạt kim loại, hạt đá khô, hạt ceramic.
Phun cát Phun đá khô có hiệu quả do hai yếu tố: Sốc nhiệt: hạt đá khô làm nát gỉ chênh lệch nhiệt độ (nhiệt độ đá khô là - 79oC) làm tách rời khỏi bề mặt. Tốc độ cao của dòng khí nén sẽ làm sạch các mảnh vụn gỉ. Ưu điểm: Không gây ô nhiễm môi trường và nguy hại đến người sử dụng. Nếu phun ướt có khả nâng ăn mòn, cần sử dụng chất ức chế như soda hoặc natri nitrit.
Phương pháp hoá học Sử dụng H2SO4 98%, chất hãm mùi.