Keo dan

VẬT LIỆU POLIME

Nhóm 2.
PHAN HỮU NGỌC (N T)
NGUYỄN QUANG NGỌC
NGUYỄN THỊ THÙY NGA
VŨ THỊ TUYẾT
ĐỖ VĂN TÚ
NGUYỄN THỊ HẠNH A
PHẠM THỊ THU TRANG
PHẠM THỊ NGA
PHẠM THỊ THẢO
LÊ THANH QUẾ
Lớp 46B HÓA
NỘI DUNG TRÌNH BÀY CỦA NHÓM
A.LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
B. TỔNG QUAN VỀ KEO DÁN
C. CÁC LOẠI KEO DÁN ĐƯỢC TRÌNH BÀY
I Keo dán epoxy
II Keo dán urefocmandehit
III Keo dán poly uretan
IV Keo dán polyvinyl axetat
V Keo dán polyvinyl ancol
D. KẾT LUẬN
A. Lí do chọn đề tài
Từ xa xưa người ta đã biết sử dụng các vật liệu polime tự nhiên như sợi bông,len tơ tằm,sợi gai,sợi len là quần áo,da sinh vật để làm giày,giấy da để viết.Nhờ những tính chất cơ lí đặc trưng (do khối lượng phân tử lớn) các hợp chất cao phân tử đã trở thành những vật liệu kêt cấu không thể thay thế và được ứng dụng trong nhiều lịnh vực khác của công nghiệp của công nghệ phục vụ lợi ích con người. kinh tế Việt Nam đã có bước phát triển vượt bậc đặc biệt là ngành giày da, điện tử, ôtô, xe máy… do vậy nhu cầu keo dán hiện tại và tương lai sẽ tăng lên rất lớn.
B. TỔNG QUAN VỀ KEO DÁN

I. Khái niệm về keo dán
Keo dán là một loại vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất của các vật liệu được kết dính.Bản chất của keo dán là có thể tạo ra màng hết sức mỏng, bền vững và bám chắc vào hai mảnh vật liệu được dán
B. TỔNG QUAN VỀ KEO DÁN
II. Phân loại keo dán
Theo nguồn gốc và theo tính chất hóa học keo được chia thành 2 loại:
Keo thiên nhiên: Từ hợp chất sẵn có trong thiên nhiên có nguồn gốc động vật, thực vật và khoáng chất
Keo tổng hợp: Thu được qua quá trình chế biến hóa học các khoáng vật, dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá hoặc nhiên liệu thực vật. Keo tổng hợp có hai dạng là: keo tổng hợp vô cơ(thủy tinh nước…) và keo tổng hợp hữu cơ(thuộc nhóm hợp chất cao phân tử).
B. TỔNG QUAN VỀ KEO DÁN
III. Ứng dụng và tầm quan trọng
So với các phương pháp hàn gắn truyền thống như hàn, tán đinh, vít, bu lông thì phương pháp sử dụng keo dán nhiều ưu điểm hơn như:
Nối được các vật liệu khác lại với nhau: kim loại, chất dẻo cao su, gỗ, giấy.
Nối vật liệu mỏng rất hiệu quả
Giá cả phải chăng, kĩ thuật dán đơn giản, sản phẩm dán nhẵn, sạch,đảm bảo mĩ quan…
Do đặc tính kĩ thuật và kinh tế của keo dán nó trở thành một vật liệu đang được quan tâm nhất hiện nay.
I. Keo epoxy

1. Thành phần
Keo dán epoxy gồm hai hợp phần:
-Hợp phần chính là hợp chất hữu cơ chứa 2 nhóm epoxy ở hai đầu.
-Hợp phần thứ hai gọi là chất đóng rắn,thường là các “triamin” như
H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2 Khi cần dán mới trộn hai thành phần trên với nhau. Các nhóm amin sẽ phản ứng với các nhóm epoxy tạo ra polime mạng không gian bền chắc gắn kết hai vật cần dán lại.
2 Phương pháp điều chế nhựa epoxy:
Keo epoxy được chế tạo từ oligome epoxy
Bằng phương pháp ngưng tụ ancol đa chức (hay dùng là bis_phenol) với epyclohydrin có xúc tác kiềm.
Có dạng:



Sản phẩm tạo ra là polime có mạch thẳng (hai đầu mạch thường tồn tại nhóm epoxy, còn giữa mạch là nhóm -OH):
I. Keo epoxy

3. Đóng rắn nhựa epoxy:
Để đóng rắn Epoxy người ta có thể dùng chất đóng rắn như phenol, ancol, amin, axit cacboxilic và anhidrit của axit cacboxilic.
Khi đóng rắn ví dụ với diamin, quá trình ngưng tụ tiếp tục được thực hiện,các vòng epoxy mở ra, thành các mối liên kết mới, tạo thành các epoxy mới có cấu trúc mạng không gian :
I. Keo epoxy

Do đó epoxy rất bền chắc,khó tan khó nóng chảy và mối dán cũng được bền chắc.Độ bền của mối dán epoxy còn được tăng lên khi thêm các phụ gia thích hợp.
I. Keo epoxy

Epoxy là nhựa nhiệt dẻo trong những điều kiện nhất định có mặt chất đóng rắn nó sẽ chuyển sang trạng thái không nóng chảy, không hòa tan, tính năng sản phẩm sau khi đóng rắn đạt được rất cao đặ biệt khả năng bám dính tốt với nhiều loại vật liệu, độ bền nhiệt cao, cách điện tốt, bền với môi trường.
Việc đóng rắn nhựa trên nền tảng: Tác nhân đóng rắn tác dụng lên nhóm định chức của nhựa, quá trình đóng rắn giống như sự lưu hóa cao su.
I. Keo epoxy

Các loại tác nhân đóng rắn thông dụng:
Chất đóng rắn loại amin: nhất là hexametylendiamin và poli etilen làm cho keo đóng rắn lạnh.
Keo đóng rắn nóng: Chất đóng rắn thường dùng là anhiđrit của axit đicaboxilic, đixianđiamit, urê, điurê…
Xúc tác cho quá trình đóng rắn có thể là kiềm, axit photphoric, muối nhôm, kẽm, chì…Của axit hữu cơ và các chất khác.
I. Keo epoxy

Cơ chế đóng rắn nóng khác cơ chế đóng rắn lạnh của nhựa epoxy: Không phải nhóm epoxy như trong trường hợp trước mà những nhóm –OH tham gia vào việc tạo nên những cầu nối ngang giữa những đại phân tử. Do đó keo đóng rắn nóng có độ bền cao hơn, chịu nhiệt tốt hơn keo đóng rắn lạnh.
Tác nhân đóng rắn cho nhựa epoxy lỏng
I. Keo epoxy
4. Tính chất
Có những ưu điểm đặc biệt hơn so với các loại nhựa khác để làm keo dán.
Có độ bám dính cao đặc biệt với kim loại, thủy tinh và gốm, sứ, chất dẻo…
Dạng rắn không có sản phẩm phụ(nước, dung môi…): Có thể dán epoxy chỉ ở áp suất tiếp xúc hay không cần áp suất cao: Thích hợp cho các bề mặt không có tính hấp thụ như kim loại, thủy tinh mà không cần nén.
Độ co thấp: epoxy đóng rắn chỉ có tỉ lệ co rất nhỏ so với keo dán kiểu vinyl như polieste và acrylic; do đó ít tạo ứng suất trong đường keo và liên kết bền hơn.
I. Keo epoxy
Độ rão thấp: Đảm bảo được hình dạng khi chịu tải trọng lâu dài.
Bền với độ ẩm và dung môi, khá chịu nhiệt, tính cách điện cao.
Khả năng biến tính: có thể thay đổi được tính năng trong phạm vi rộng bằng cách thêm chất độn, chất đóng rắn và các chất phụ gia biến tính.
Độ độc
Các epoxy đóng rắn không có hại cho sức khỏe khi tiến hành trên động vật với liều lượng lớn và ở thời gian dài.
I. Keo epoxy
5. Ứng dụng
Keo dán epoxy là trong những loại keo được ứng dụng rộng rãi nhất, dùng để dán các vật liệu khó dán, mang lại hiệu quả lớn cho nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất ôtô, máy bay, xây dựng và trong đời sống hàng ngày.
II. Keo ureformanđehit.

I. Tổng quan về keo dán
Keo urefocmaldehit (UF) là loại keo tổng hợp được dùng phổ biến ở nước ta và trên thế giới. Keo UF có nhiều ưu điểm như: độ bám dính tốt, giá thành rẻ, dễ sử dụng…nhưng có nhược điểm là kém bền nước.
II. Keo ureformanđehit.

Keo urefocmaldehit được sử dụng rộng rãi để tạo ra nhiều loại sản phẩm trong ngành công nghiệp sản xuất gỗ ván nhân tạo do có thời gian đóng rắn nhanh ở mọi nhiệt độ, tạo dung dịch với nước trước khi đóng rắn, có độ bám dính cao và có giá thành tương đối thấp so với các loại keo tổng hợp khác. Tuy nhiên do có nhược điểm chịu nước kém, có độ bền cơ học không cao nên việc sử dụng có rất nhiều hạn chế, đặc biệt là trong điều kiện của một nước có độ ẩm cao như nước ta.
II. Keo ureformanđehit.

II. Tổng hợp keo Urefocmaldehit:
1. Cơ chế tổng hợp:
Đây là một polime nhiệt rắn, tạo thành do phương trình phản ứng ngưng tụ của Ure và Focmaldehhyt trong môi trường kiềm tạo ra mono và dimetylolure.
Keo UF được tổng hợp theo 2 giai đoạn sau:
II. Keo ureformanđehit.

a Trùng ngưng Ure với Focmalin: Phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm:


II. Keo ureformanđehit.

b Đa tụ các oligome : Phản ứng xảy ra trong môi trường axit yếu:
Sản phẩm đóng rắn:
II. Keo ureformanđehit.

Căn cứ sản phẩm đóng rắn ta thấy keo UF có chứa nhóm – CH2OH, liên kết ête, kết cấu không chặt chẽ cho nên có độ ẩm cao, và các liên kết dễ bị phá huỷ ở độ ẩm môi trường…Do vậy để làm tăng độ bền của keo cần phải biến tính. Và người ta thường biến tính keo UF bằng melamin (M).

II. Keo ureformanđehit.

2. Tổng hợp keo UF:
Theo lý thuyết một phân tử U có thể kết hợp với 2 phân tử F nhưng vì trong quá trình phản ứng còn tạo ra monometylon ure nên dư lượng F. Vì vậy nguyên liệu tổng hợp keo UF được chọn theo tỉ lệ mol U/F: 1/1,6 (UF1), 1/1,8 (UF2), 1/2(UF3).
II. Keo ureformanđehit.

Cho một lượng F cho vào bình phản ứng, mở cánh khuấy điều chỉnh pH đạt 8 – 8,5. Cho tiếp 75% lượng U, gia nhiệt đến 95 – 100oC, sau 15 phút cho tiếp một nửa lượng U còn lại, giữ nguyên nhiệt độ, độ pH trên sau 1 giờ hạ nhiệt xuống 80oC – 85oC, điều chỉnh pH từ từ đến 5,5 – 6,5 và kiểm tra độ tan của nhựa trong nước ( khi bắt đầu thấy hiện tượng làm đục nước thì ngừng). Điều chỉnh pH đến 7,0 – 7,5, hạ nhiệt độ xuống 70oC – 75oC, cho tiếp lượng U còn lại, quấy đều thêm 30 phút, dừng, kết thúc phản ứng. Làm nguội, đổ keo ra bình chứa.
II. Keo ureformanđehit.

III. Ứng dụng:
Được sử dụng trong sản xuất gỗ ván.
Khi sản xuất gỗ ván dăm 3 lớp tỉ lệ phối trộn đối với lớp mặt là thường keo (25%), dăm (75%) nên ta chọn tỉ lệ cho sản phẩm mẫu 1 lớp là : 20/80; 25/75; 30/70; 35/65.
Trộn kĩ theo các tỉ lệ đã chọn, rải đều theo từng lớp vào khuôn, ép dưới lực ép khoảng 16 kg/cm2 dến 18 kh/cm2, sấy ở nhiệt độ 110oC – 120oC trong thòi gian từ 0,6 đến 1 phút/mm chiều dày ván.
II. Keo ureformanđehit.

Chất lượng của ván ép được kiểm tra theo các chỉ tiêu sau:
Lượng CH2O dư trong keo.
Khối lượng riêng của keo.
Độ trương, độ giản nở trong các môi trường ứng dụng sản phẩm.
Độ bền cơ lý.
II. Keo ureformanđehit.

Các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng tổng hợp keo UF:
Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ pH đến phản ứng tổng hợp keo UF được trình bày trên đồ thị:
II. Keo ureformanđehit.

Từ đồ thị trên cho ta thấy:
Để phản ứng xảy ra sâu nhưng không tạo gen thì:
Nhiệt độ của phản ứng lúc đầu được nâng lên cao sau đó được hạ xuống từ từ nhưng không quá thấp (phù hợp với quá trình ngưng tụ và đa tụ).
PH lúc đầu cao để phù hợp sự ngưng tụ sau đó hạ thấp dần để thực hiện quá trình đa tụ và cuối phản ứng nâng lên 7,5 để đảm bảo độ bền keo trong khi bảo quản.
II. Keo ureformanđehit.

IV Kết luận:
Kết quả nghiên cứu đề tài cho thấy việc sử dụng M làm tác nhân biến tính đã làm tăng độ bền môi trường, độ bền cơ lí của keo UF một cách đáng kể. Phản ứng biến tính được thực hiện ở nhiệt độ 80 – 95oC với độ pH từ 7,0 – 7,5. Mẫu ván ép nhân tạo sử dụng keo UMF được gia công ở nhiệt độ 110 - 120oC vớI lực ép 16 - 18 kg/cm2.Tỉ lệ thay thế M càng nhiều thì độ bền của vật liệu sử dụng keo UMF càng tăng.
III. Keo dán poly uretan (PU)

1. Tổng quan về keo dán poly uretane:
Poly urethane được biết đến với độ dẻo và độ bám dính tuyệt vời, đạt hiệu quả cao ở nhiệt độ thấp, tốc độ đóng rắn có thể điều chỉnh theo yêu cầu, có khả năng làm ướt hiệu quả bề mặt của hầu hết chất nền.
Theo thống kê trong năm 2000 trên toàn cầu đã có trên 3 tấn keo dán, chất hàn gắn…Từ poli urethan được sản xuất, tiêu thụ tổng số 2,3 triệu tấn vật liệu urethan thô.
III. Keo dán poly uretan (PU)

2. Điều chế:
Phản ứng được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp diisoxianat với
III. Keo dán poly uretan (PU)

3. Ứng dụng
- Keo dán poly urethan để dán lớp gỗ bề mặt với gỗ nguyên liệu hay nền kim loại.
- Có ứng dụng lớn nhất trong ngành dệt để sản xuất thảm, tấm dệt, cuộn sợi
- Dùng làm keo dán bao bì
- Dùng trong ngành sản xuất lâm sản để dán các mảnh gỗ, tạo ra các tấm gỗ ép.Dùng để lấp các lỗ hở và lỗi bề mặt cho tấm gỗ ép thành phẩm.
- Dùng trong ngành xây dựng: Liên kết tấmThạch cao với thanh dầm gỗ trên sàn nhà.
III. Keo dán poly uretan (PU)

- Dùng để dán giầy dép.
Ngoài ra, trong đời sống thực tế, người ta còn dùng trục tiếp một số polime không phải dùng chất đóng rắn để dán các vật dụng sinh hoạt, làm chất bao phủ chất chống oxi hóa, chống ẩm chống thấm khí…
Đối với keo dán được chế tạo từ các polime tự nhiên từ rất lâu người ta đã sử dụng keo gia trâu từ da súc vật, keo cazein từ sữa,hồ tinh bột từ tinh bột.Để dán gỗ, vải, giấy…tuy nhiên mối nối kém bền.
keo vá xe
IV. Keo dán polyvinyl ancol

1.Tổng quan về keo dán poli vinylancol:
Poli vinylancol phân cực cao do có nhóm –OH Tinh thể tan trong nước, thực chất nó là dẫn xuất của poli vinyl Axetat nhờ hay thế các nhóm hidroxyl cho các nhóm axetyl( - COOCH3)
IV. Keo dán polyvinyl ancol
2. Phương pháp điều chế:
Polivinyl ancol được tổng hợp bằng cách thủy phân poli vinylaxetat với xúc tác axit sunfurichoặc kiềm( natri methoxit).
Sơ đồ phản ứng:
IV. Keo dán polyvinyl ancol
3.Tính chất:
Tính chất cơ lý của keo dán polyvinyl ancol thay đổi theo phần trăm thủy phân và khối lượng của nhựa polyvinyl axetat trung gian.
4. Ứng dụng:
- Keo dán giấy là một trong những ứng dụng lớn nhất của nhũ tương polyvinyl ancol.
- Sử dụng làm nguyên liệu sản xuất sơn.
- Polyvinyl ancol là vật liệu thô quan trọng cho keo dán gỗ và đồ gia dụng.
V. Polyvinyl axetat (PVAc)

1. Tổng quan về keo dán polyvinyl axetat:
Polyvinyl axetat được sử dụng rộng rãi trong keo dán, nó là nhựa tổng hợp thay thế cho keo xương. Có 3 nhóm:
- Keo dung dịch: hòa tan trong axeton, etylaxetat, toluen… Nó được ứng dụng để sản xuất thủy tinh không vỡ, dán những chi tiết thủy tinh quang học…
- Keo không chứa dung môi bay hơi: là dung dịch trong dung môi hoạt tính, có bổ sung một lượng nhỏ chất khơi mào cho quá trình trùng hợp.
V. Polyvinyl axetat (PVAc
1. Tổng quan
Keo nhũ tương trong nước: là sản phẩm trùng hợp vinyl axetat trong môi trường nước và chất khơi mào và tạo nhũ. Ứng dụng nhiều trong sản xuất giấy, dệt và xây dựng…
V. Polyvinyl axetat (PVAc
2. Điều chế:
Polyvinyl axetat được điều chế bằng phương pháp trùng hợp gốc từ vinyl axetat.
Sơ đồ phản ứng:
V. Polyvinyl axetat (PVAc
Ngoài cách điều chế từ axetilen với tác dụng của xit axetic, có thể điều chế bằng axetonhidrit trên anhidrit axetic với sữ có mặt của axit sufuric:
Keo dán hữu cơ
3. Tính chất:
Các tính chất vật lý của polyvinyl axetat
V. Polyvinyl axetat (PVAc
4. Ứng dụng:
+ Polyvinyl axetat được sử dụng rộng rãi trong keo dán:keo dán để dán sách, túi giấy, hộp sữa, đồ uống, hợp chất cách nhiệt, đệm, dán da…
+ Nhũ tương polyvinyl axetat là vật liệu thô quan trọng cho keo dán gỗ.
D. Kết luận

Như đã nêu ở trên keo dán là một vật liệu đặc biệt liên quan đến nhiều nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau trong nền kinh tế quốc dân. Thật khó có thể tưởng tượng ra một sản phẩm trong nhà cũng như trong công nghiệp, giao thông hoặc bất kì nơi nào khác mà lại không sử dụng keo dán theo một cách thức nào đó.
D. Kết luận

Công nghệ keo dán và việc sử dụng nó là tổ hợp của nhiều ngành khoa học khác nhau như vật liệu polime, hóa bề mặt, gia công cơ khí. Để thành công thì chúng ta phải kết hợp các ngành khoa học này lại với nhau.