blend Polycacbonat

1. Đề tài: NGUYÊN CỨU VẬT LIỆU BLEND
POLYCARBONATE
1
SVTH: Nhóm 3
GVHD: TS. Nguyễn Phạm Duy Linh

2. STT HỌ VÀ TÊN MSSV
1 Nguyễn Bá Lâm 20180789
2 Trần Thị Mai Anh 20180625
3 Nguyễn Thị Trang 20180975
4 Phạm Thị Kim Yến 20181019
5 Hoàng Thùy Linh 20180809
6 Nguyen Thi Thu Hang 20180704
7 Nguyễn Minh Phương 20180903
8 Vũ Thị Mai Lan 20180796
9 Trinh Thi Huyen 20180772
10 Bùi Thị Hà Anh 20180607
11 Đoàn Thị Ngọc Ánh 20180633
12 Phạm Thị Hương 20180759
13 Hoàng Thu Hằng 20180700
14 Nguyễn Thị Lành 20174830
15 Đỗ Thu Hà 20180694
16 Trần Thị Huế 20180747
17 Nguyễn Như Quỳnh 20180915
18 Vũ Anh Đức 20180668
 Danh sách sinh viên nhóm 3:

3. MỤC LỤC:
1. Tổng quan về Polycacbonate(PC)
2. Lý do chế tạo blend PC
3. Phương pháp chế tạo blend PC
4. Nâng cao khả năng tương hợp đối với blend PC
5. Một số loại blend thông dụng của nhựa PC

4. 1. Tổng quan về
Polycacbonate (PC)

5. 1.1. Tổng quan về Poly Carbonate
Polycarbonate thường thấy nhất
ở các tấm lợp lấy sáng, vỏ điện
thoại Sony, Samsung,…
Vậy nhựa
polycarbonate
là gì?

6. 1.1. Tổng quan về Poly Carbonate
• Polycarbonate (PC) là tên chung của của một nhóm nhựa nhiệt dẻo
(thermoplastics).
• Tên gọi polycarbonate là do trong phân tử polyme các monome được liên
kết với nhau bằng nhóm cacbonat (-O-CO-O-) tạo thành một mạch phân tử
dài.
• Polycarbonate phổ biến nhất là loại được làm từ Bisphenol A

7. 1.2. Lịch sử của nhựa Poly Carbonate
1898
Polycarbonate
được nhà hoá
học người Đức
Eihorn tìm ra
1902
Bischoff và
Hedenstom xác định
được liên kết mạch
nhóm cacbonat của
polycarbonate.
1953
Phòng thí nghiệm
của công ty Bayer
đã sản xuất được
nhựa nhiệt dẻo
polycarbonate.
1957
Hai công ty Bayer
và General Electric
độc lập phát triển
các sản phẩm PC
và sản xuất với số
lượng lớn.
1960
Cả hai công ty
đều bắt đầu sản
xuất poly
carbonate
thương mại

8. 1.3. Ưu điểm của Poly Carbonate
Khả năng chống va đập tốt
Độ cứng cao
Có thể chống ăn mòn và mài mòn
Tính ổn định nhiệt độ tốt
Tính thẩm mỹ cao
Ứng dụng rộng rãi, giá thành tương đối
rẻ
Ưu điểm của Poly Carbonate

9. 2. Lý do chế tạo blend PC

10. 2. Lý do chế tạo blend PC
 Nhược điểm của nhựa PC:
 Khả năng kháng ứng suất, độ bền va đập
tại các khía kém:
• Mặc dù PC có khả năng chịu va đập tốt khi so
sánh với các loại nhựa khác như ABS hay
PVC. Tuy nhiên, PC dễ dàng xuất hiện các
vết nứt dưới tác dụng của ứng suất.
• Độ bền va đập tại các khía, vết khuyết tật kém
Blend PC/PE: Vùng kết tinh trong blend
của PE bù đắp sự kết tinh kém của PC.
Giảm quá trình hình thành vết nứt do ứng
suất.

11. 2. Lý do chế tạo blend PC
 Nhược điểm của nhựa PC:
 Khả năng chống chịu hóa chất, ẩm kém:
• PC chống chịu kém với các dung môi công
nghiệp như Acetone hay Ete;
• Từ 60 oC, phản ứng thủy phân của PC bắt đầu
xảy ra.
Blend PC/PU: Tăng khả năng kháng ẩm của vật liệu PC, đồng
thời tăng khả năng chống trầy xước và mài mòn của vật liệu.
Ẩm, nhiệt độ cao

12. 2. Lý do chế tạo blend PC
 Nhược điểm của nhựa PC:
 Gia công khó khăn, chi phí sản xuất lớn:
• Hạt nhựa PC có giá cao so với các loại hạt
nhựa thông dụng.
• Thời gian gia công quá lâu dẫn đến phân
hủy nhựa PC.
• Nhiệt độ gia công của PC vào khoảng 270
oC đến 295 oC, cao hơn so với các loại nhựa
khác.
• Blend PC/PET: Khả năng kết tinh cao hơn và khả năng chịu nhiệt vượt
trội, giảm giá thành, tận dụng được PET phế phẩm.
• Blend PC/ABS: Cải thiện khả năng gia công, tận dụng ABS phế phẩm.
Khả năng chịu nhiệt cao của PC kết hợp với tính dẻo dai của ABS.
Loại nhựa Nhiệt độ gia công
HDPE 150-155 oC
PP 155-165 oC
ABS 180-185 oC
PC 270-295 oC

13. 2. Lý do chế tạo blend PC
 Nhược điểm của nhựa PC:
Khả năng
kháng ứng
suất thấp, độ
bền va đập
tại các khía
kém
Độ bền va
đập tại các
khía kém
Khả năng
chống chịu
hóa chất,
ẩm kém
Nhược
điểm của
nhựa PC
Sự cần thiết của
quá trình nghiên
cứu và sản xuất
blend PC

14. 3. Phương pháp chế tạo
blend PC

15. 3. Phương pháp chế tạo blend PC
Sử dụng các thiết bị gia công
nhựa nhiệt dẻo như máy trộn,
máy đùn trục vít xoắn, máy ép,
máy đúc phun, máy cán...
Kết hợp đồng thời các yếu tố
cơ - nhiệt, cơ - hoá và tác động
cưỡng bức lên các polyme
thành phần, các chất phụ gia,
trộn lẫn chúng với nhau (blend
hoá các polyme).
Ưu điểm: Không cần sử dụng nhiều nhân công, làm việc liên tục và không gây
hại cho môi trường.
Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn.
 Chế tạo blend PC được thực hiện ở trạng thái nóng chảy:
a • Sử dụng máy trộn kín
b • Công nghệ đùn
c • Công nghệ ép phun
Các loại thiết bị gia công blend PC:

16. 3. Phương pháp chế tạo blend PC
Là hệ thống trục vít quay ngược chiều nhau, trong buồng trộn được đóng kín.
Ưu điểm: Không gây thất thoát nguyên vật liệu
Nhược điểm: là gia công gián đoạn, vệ sinh thiết bị khó khăn.
a. Máy trộn kín
Máy trộn kín nhựa

17. 3. Phương pháp chế tạo blend PC
b. Máy đùn trục vít
Phân loại: thiết bị đùn trục vít theo số trục vít: 1, 2 ( cùng chiều và ngược chiều), 3 và 12.
Hình ảnh máy đùn trục vít
 Ưu điểm:
• Quá trình gia công là liên tục
• Không sử dụng dung môi
• Dễ điều khiển nhiệt độ, áp suất, thời gian
• Đơn giản, dễ làm sạch
 Nhược điểm: vốn đầu tư lớn

18. 3. Phương pháp chế tạo blend PC
c. Máy ép phun
Máy ép phun TM- 250G trong công nghiệp
Quá trình blend PC được diễn ra bên trong hệ trục vít và được phun trực tiếp vào khuôn
sản phẩm
 Ưu điểm:
• Hiệu quả gia công cao
• Không cần xử lý bề mặt sản phẩm
• Đòi hỏi ít nhân công
• Có thể hoàn toàn tự động
 Nhược điểm:
• Đầu tư ban đầu cao / thiết bị đắt tiền
• Chi phí khuôn cao
• Chi phí vận hành máy lớn

19. 3.1. Blend PC/ABS
• Blend PC / ABS được phát triển vào năm 1960, có thể được tạo ra bằng cách trộn hợp
PC với ABS, khả năng tương hợp kém.
• Sử dụng phương pháp blend ở trạng thái nóng chảy.
a. Máy đùn
- Công suất blend phụ thuộc vào đường kính vít: Đường kính từ 45 đến 120 mm,
công suất điện tiêu thụ thay đổi từ 10 đến 130 kW/kg.
- Sau khi đưa hai polymer vào máy đùn hai trục vít thông qua phễu nạp liệu, hai
polymer sẽ được nhào trộn, nhiệt độ để blend PC/ ABS(60/40) là 220-240 oC, tốc
độ của trục vít là 50-100 rpm.
- Yêu cầu: Phải làm khô trước khi chế tạo. Độ ẩm nên được giữ dưới 0,04%. Nhiệt độ
sấy là 90°C-110°C trong 2-4 giờ.
Ayesha Kausar và cộng sự (2017) A review of filled and
pristine polycarbonate blends and their applications

20. 3.1. Blend PC/ABS
b. Máy ép phun
Sấy khô
• Phải làm khô trước
khi chế tạo.
• Độ ẩm nên được giữ
dưới 0,04%.
• Nhiệt độ sấy là 90 °C-
110°C trong 2-4 giờ.
Blend
• Sau quá trình làm khô, sử
dụng máy ép phun để
blend PC/ABS (60/40),
• Áp suất của trục vít
ngược là 350-700 kPa,
• Nhiệt độ để blend rơi vào
khoảng 250-300 ◦C.
Ép Phun
• Sau đó hỗn hợp được
phun ra dưới áp suất phun
là 70-105 MkPa tốc độ
40-70rpm
• Nhiệt độ vòi phun là 235-
300◦C tới khuôn có nhiệt
độ 55-100◦C
Tốc độ phun ở đây càng cao càng tốt

21. 3.2. Blend PC/PBT
• PC cứng và ổn định đến 300 °C và PBT có khả năng kháng dung môi tương đối tốt. Việc
kết hợp hai polyme đó tạo ra một vật liệu có khả năng chống hóa chất tốt cũng như chịu
nhiệt và va đập tốt.
• PC và PBT được blend bằng phương pháp nóng chảy. Có thể sử dụng máy ép đùn, ép
phun thậm chí là thiết bị thổi màng
 Máy đùn
Sấy khô
PC ở 120˚C trong 4-6h
PBT ở 80˚C trong 4-6h
Blend
Blend tỷ lệ PC/PBT 70/30
• Nhiệt độ của máy đùn hai
trục vít ở 220- 250˚C
• Tốc độ quay là 300 rpm.
Sấy sản phẩm
Sau khi ra sản phẩm
đem đi làm khô ở
105 °C trong 4 giờ

22. 3.3. Blend PC/PA
Máy đùn 2 trục vít LabTech LTE 20–44
Hỗn hợp PC/PA được chuẩn bị trong máy đùn 2 trục
vít LabTech LTE 20–44 tại phòng thí nghiệm .
• Tốc độ trục vít của máy đùn là 50 vòng/phút cho
mỗi mẫu, do đó thời gian nóng chảy trong thiết bị
là 100 đến 110 s.
• Sợi nhựa ra khỏi thiết bị được kéo với tốc độ
không đổi và sau đó được cắt nhỏ.
• Cấu hình nhiệt độ thay đổi trong khoảng 232 °C
đến 250 °C tùy thuộc vào thành phần của hỗn
hợp, tăng khi hàm lượng PC giảm.
 Phương pháp chế tạo Blend PC/ trong phòng thí nghiệm :
Kovac và cộng sự (2021) Enhancing properties of PC/PA blends via compatibilization of
olefin-maleic-anhydride copolymer based additives in masterbatch form

23. III.5. Blend PC/PMMA
Sấy khô: PC, PMMA được sấy chân không ở 60°C trước khi trộn hợp.
 Blend PC / PMMA 50/50
Chế tạo bằng phương pháp ép đùn nóng chảy có thể gián đoạn hoặc liên tục:
• Quá trình đùn gián đoạn:
Thiết bị là máy vi trộn (MC) 15
 Hoạt động với thời gian ổn định trong
khoảng từ 3 đến 30 phút.
 Điều kiện trộn hợp được thiết lập ở
nhiệt độ nóng chảy 260°C và tốc độ
quay 100 vòng / phút.
• Quá trình đùn liên tục:
 Sử dụng máy đùn hai trục vít song
song Process 11 từ Thermofisher
Scientific (Waltham, MA, Hoa Kỳ) và
máy đùn hai trục vít ZSK26 MC18
của Coperion (Stuttgart, Đức)
 Sử dụng ở nhiệt độ nóng chảy 260°C
và thời gian ổn định tương ứng
khoảng 90s và 30s.

24. III.5. Blend PC/PMMA
Sấy khô: PC, PMMA được sấy chân không ở 60°C trước khi trộn hợp.
 Blend PC / PMMA 50/50
Chế tạo bằng phương pháp ép đùn nóng chảy có thể gián đoạn hoặc liên tục:
• Quá trình đùn liên tục:
 Sử dụng máy đùn hai trục vít song
song Process 11 từ Thermofisher
Scientific (Waltham, MA, Hoa Kỳ) và
máy đùn hai trục vít ZSK26 MC18
của Coperion (Stuttgart, Đức)
 Sử dụng ở nhiệt độ nóng chảy 260°C
và thời gian ổn định tương ứng
khoảng 90s và 30s.
Process 11 từ Thermofisher Scientific
ZSK26 MC18 của Coperion
Tobias và cộng sụ (2019) Transparent PC/PMMA Blends Via
Reactive Compatibilization in a Twin-Screw Extruder

25. III.6. Blend PC/PE
Nguyên liệu: PE được sử dụng là HDPE với trọng lượng phân tử trung bình
khoảng 5.28×105g.mol-1, PC được cung cấp ở dạng viên
Quá trình trộn nóng chảy
Tốc độ trục vít 150 vòng/phút
được sử dụng và tốc độ cấp
liệu là 1,2 kg/h cho mỗi lần
trộn.
Nhiệt độ thùng thiết lập tương
ứng với biên dạng nhiệt độ đã
xác định trước dọc theo trục
máy đùn.
• Quy trình blend bằng máy đùn trục hai vít:
Chuẩn bị nguyên liệu
Hai polyme với tỷ lệ pha
trộn nhất định là 20/80
(PC/PE) được nhào trộn
trong thùng trong khoảng
5 phút trước khi polyme
được đưa vào phễu của
máy đùn.
Cắt hạt
Vào cuối mỗi lần ép
đùn, vít được làm
nguội nhanh chóng để
giảm thiểu các biến thể
của hình thái hỗn hợp
và được kéo ra ngay
lập tức.
Bo Yin và cộng sụ (2007) Morphology Development of PC/PE Blends
During Compounding in a Twin-Screw Extruder

26. 4. Nâng cao khả năng
tương hợp đối với
blend PC

27. 4.1. Biến tính polyme
27
• Phương pháp này thường được áp dụng cho polyme blend có một polyme không
phân cực hoặc ít phân cực và một polyme có cực.
• Tiến hành chức hóa hay cực hóa polyme không hoặc ít phân cực bằng cách gắn
vào nhóm có khả năng phản ứng, các polyme có cực.
• Làm giảm khả năng của polyme có cực.
Các polyme có thể phản ứng hoặc tương tác đặc biệt để tương
hợp một phần hay hoàn toàn.

28. 28
Sử dụng các chất tương hợp là các copolyme nhánh hoặc khối
• Để làm chất tương hợp, các copolyme nhánh hoặc khối phải có một nhánh hoặc một
khối có khả năng tương hợp tốt với một polyme, còn nhánh hoặc khối kia phải có khả
năng tương hợp tốt với polyme còn lại trong hệ. Các copolyme ở đây thường có hai phần,
mỗi phần bao gồm monome của mỗi polyme thành phần.
• Như vậy, khối có cùng monome với polyme thành phần nào sẽ có cùng bản chất và
cấu tạo hóa học tương tự như polyme đó, do vậy chúng có khả năng trộn hợp, liên kết chặt
chẽ với nhau.
• Việc sử dụng các chất tương hợp trên cơ sở các copolyme nhánh hoặc khối là một
hướng đã được nghiên cứu nhiều và có hiệu quả cao.

29. 4.2. Sử dụng chất tương hợp
29
 Đưa vào copolyme khối và copolyme ghép đã chế tạo trước là một trong
những biện pháp được sử dụng nhiều do hiệu quả cao của các chất tương
hợp trên cơ sở các copolyme khối, copolyme nhánh và copolyme ghép đã
chế tạo trước.
a. Nonreactive copolyme:
• Các copolyme block và copolyme
ghép A-B hoặc A-C hoạt động giữa
các bề mặt phân chia pha có thể làm
các polymer không trộn lẫn A và B
tương hợp thông qua C hoặc tương
tác mạnh với B.
• Các copolymer phản ứng hoặc
polymer chức năng thuộc loại A-C
(C là đoạn mạch phản ứng hoặc các
nhóm chức gắn với mạch chính) có
thể làm tương hợp A và B với điều
kiện C có phản ứng hóa học với B.
b. Reactive copolymer:

30. 4.2. Chất trợ tương hợp
30
• Đưa các hợp chất thấp phân tử như các peoxit, các hợp chất đa chức... vào
polyme blend không tương hợp, các polyme có thể tương hợp một phần. Sự
tương hợp các polyme do thêm vào các hợp chất thấp phân tử đòi hỏi cả 2
polyme thành phần tham gia vào các phản ứng hoá học.
• Phụ thuộc vào bản chất hợp chất thấp phân tử có các loại phản ứng sau:
 Một peoxit hoạt hoá các polyolefin không có khả năng hoạt động hoá
học (trơ) tạo thành các copolyme nhánh.
 Hỗn hợp của peoxit và hợp chất 2 chức tham gia phản ứng với các
polyme thành phần tạo thành các copolyme nhánh và copolyme ghép.
 Hợp chất 2 chức tham gia phản ứng với các polyme thành phần tạo
thành các copolyme khối.

31. 31
4.2. Sử dụng chất tương hợp
 Blend PC/TPU

32. 32
4.2. Chất trợ tương hợp

33. 33
4.2. Sử dụng chất tương hợp
Possible reactions involved during the extrusion of the POST-I blend with MDI.

34. 5. Một số loại blend thông
dụng của nhựa PC

35. 5.1: Blend PC/PP
PC
 Ưu điểm:
• Chịu nhiệt, chịu lực
• Độ bền cơ học cao
• Chịu lạnh tốt
• Độ hút ẩm thấp
• Khó cháy, làm việc lâu ở
nhiệt độ gần nhiệt độ chảy
mềm, không thay đổi kích
thước khi nguội
 Nhược điểm
• Chịu hóa chất, ẩm kém
• Giá thành cao
Blend
PC/PP
PP
 Đặc trưng:
• Độ bền kéo, độ bền
va đập tốt hơn
• Modun, độ chịu ứng
suất nứt, độ cứng và
HDT (nhiệt độ cong
vênh) được cải thiện
• Khả năng gia công
tốt
 Ưu điểm:
• Không hút ẩm
• Độ bền va đập
• Chịu hóa chất
• Nhiệt độ chảy mềm thấp
 Nhược điểm
• Độ bền kéo đứt thấp
• Mô đun đàn hồi thấp

36. 5.1: Blend PC/PP
 Ứng dụng
- Chi tiết phía ngoài ô tô, xe máy
- Thiết bị lọc máu, phụ tùng thiết bị y tế
- Mũ bảo hiểm
- Kết cấu máy ảnh video
5.1. Blend PC/PP

37. 5.2. Blend PC/PBT
• PC: cứng + khả năng chịu nhiệt
• PBT: khả năng kháng dung môi
Blend PC/PBT: tạo vật liệu có khả năng Chống hóa chất tốt
Chịu nhiệt
Chịu va đập tốt
Ứng dụng: sử dụng
rộng rãi cho các bộ
phận khuôn ô tô

38. 5.3. Blend PC/ABS và blend PC/ASA
 Các đặc tính của Blend PC / ABS là:
•Độ bền va đập cao ngay cả ở nhiệt độ thấp
•Khả năng chịu nhiệt
•Độ cứng cao
•Xử lý dễ dàng
•Độ co ngót tổng thể thấp và độ chính xác
kích thước cao
•Có thể tô màu & in được
 Ứng dụng:
• Thiết bị điện tử
• Bộ phận ô tô

39. 5.5: Blend PC/ABS và blend PC/ASA
 Sự khác biệt giữa PC / ASA và PC / ABS là gì?
- ASA cải thiện hơn ABS bằng cách tăng khả năng chống tia cực tím.
- Các loại nhựa có cấu trúc tương tự nhau, nhưng ASA vượt qua ABS về khả
năng duy trì độ bóng, màu sắc và các đặc tính cơ học khi phơi ngoài trời.
- Trên thực tế, ASA có khả năng chống chịu thời tiết và tia cực tím gấp 10 lần
ABS, cũng như khả năng chịu nhiệt lâu dài cao hơn và kháng hóa chất tốt hơn.
5.4. Blend PC/ABS và blend PC/ASA

40. 5.5.Blend PC/PET
- PC và PET là các polyme nhiệt dẻo được sử dụng rộng rãi trong một số lĩnh
vực ứng dụng ngày nay.
- PC là một loại nhựa kỹ thuật vô định hình được sử dụng trong các thiết bị
lưu trữ dữ liệu quang học, chẳng hạn như đĩa CD hoặc DVD và trong nhiều
lĩnh vực công nghiệp khác, chẳng hạn như ô tô, giao thông vận tải và xây
dựng.
- PET là một loại polyester bán tinh thể có ứng dụng chủ yếu liên quan đến
sợi, màng và chai.

41. 5.5.Blend PC/PET
Blend PC/PET tạo ra vật liệu có sự kết hợp tính chất 2 PLM thành phần: độ
bền va đập tuyệt vời, tính chất cơ học và bền nhiệt cao, độ ổn định kích thước
tốt của PC với khả năng kháng dung môi tuyệt vời của PET.
Hạt nhựa blend PC/PET có bột màu
đen

42. 5.6. Blend PC/PA
 Cả PC và PA đều có các đặc tính cơ học và độ ổn định nhiệt tuyệt vời
nhưng những nhược điểm của chúng như khả năng chống nước hoặc hóa chất
hạn chế có thể được loại bỏ bằng cách điều chỉnh thành phần của chúng trong
blend PC/PA.
 Khó khăn chính trong quá trình blend PC / PA là khả năng tương thích kém
và khả năng hấp phụ độ ẩm cao, quá trình chế tạo phức tạp và làm giảm tính
chất cơ học của sản phẩm. Các chất phụ gia tương hợp như hợp chất đồng
trùng hợp olefin-maleic-anhydride được sử dụng trong công việc thí nghiệm
có thể giúp khắc phục những khó khăn nêu trên.

43. THANKS FOR
LISTENING!