BÀI TẬP TÍNH CHẤT CƠ LÝ

BÀI TẬP TÍNH CHẤT CƠ LÝ Tên: Ngơ Thị Yến MSSV: 1219360 Câu I: Phân biệt polymer vơ định hình polymer bán kết tinh Polymer vơ định hình Polymer bán kết tinh ngẫu nhiên Là polymer có mạch phân tử xắp xếp c om Là polymer có mạch phân tử xắp xếp theo trật tự đặn không gian ba chiều Điểm chảy rõ ràng Dễ tạo hình nhiệt Khó tạo hình nhiệt co ng Khoảng nhiệt độ mềm rộng Trong mờ an Trong suốt Kết dính ng Độ bền nứt ứng suất thấp th Kết dính tốt Độ bền mỏi thấp du o Thường sử dụng sản phẩm kết cấu (không dùng ứng Độ bền mỏi cao Thích hợp cho ứng dụng chịu lực, chịu mài mòn sản phẩm kết cấu cu u dụng chịu lực mài mòn) Độ bền nứt ứng suất cao Các polymer thường tồn hai trạng thái tinh thể vơ định hình.Mức độ kết tinh polymer dao động mạnh từ khơng (0) đến gần hồn tồn (95%) phụ thuộc vào tốc độ làm nguội đông rắn hình thái cấu tạo mạch Để có xếp trật tự, polymer phải làm nguội chậm để mạch có thời gian chuyển động xếp lại theo trật tự Các polymer phức tạp (như polyizopren) kết tinh khó khăn, polymer đơn giản PE, PTFE kết tinh làm nguội nhanh.Mạch nhánh gây khó khăn cho q trình dịch chuyển xếp lại nên khơng có mức độ kết tinh cao; CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt mạch nhánh nhiều polymer hồn tồn khơng kết tinh.Polymer lưới có thểkết tinh với mức độ thấp, cịn polymer khơng gian hồn tồn vơ định hình Các đồng phân ảnh hưởng đến kết tinh: loại atactic (ngẫu nhiên) khó hơn, cịn isotactic syndiotactic dễ chúng có xếp điều hịa hình học nhóm nên thuận tiện cho trình mạch phân bố cạnh Còn polymer đồng trùng hợp, xếp ngẫu nhiên làm giảm khuynh hướng kết tinh nên loại xen kẽ khối có khả kết tinh cao hơn, riêng loại ghép hồn tồn vơ định hình.Ở mức độ đó, tính chất polymer bị c om ảnh hưởng mức độ kết tinh Polymer tinh thể bền nóng chảy nhiệt độ cao ng th an co ng hơn, có khối lượng riêng cao so với polymer vơ định hình du o Câu II: Phương pháp xác định hình thái Đo thể tích riêng: Cấu trúc kết tinh có độ đặc khít cao cấu trúc vơ định hình, cu u thế, thể tích mẫu polymer kết tinh nhỏ thể tích mẫu polymer vơ định hình loại có khối lượng Dựa vào chênh lệch thể tích tính tốn dược độ kết tinh mẫu polymer Nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC): Dựa vào diện tích mũi nóng chảy polymer giản đồ DSC tính nhiệt nóng chảy Hf Giá trị cho ta biết lượng kết tinh có mẫu polymer khảo sát Giá trị nhiệt nóng chảy số loại polymer với giả thiết kết tinh 100 % (Hu) tính tốn phương pháp Starkweather cộng trình bày Các giá trị hệ thống thành bảng tra cứu Độ kết tinh mẫu xác định tỷ lệ Hf giá trị Hu: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt % Kết tinh χ = (Hf/Hu) × 100 % Nhiễu xạ tia X: Khi chiếu xạ tia X lên mẫu vật liệu polymer, mạch polymer gây tượng nhiễu xạ, tia nhiễu xạ ghi nhận mang theo thông tin đặc trưng cho vật liệu Trong giản đồ nhiễu xạ tia X polymer, vùng vô định hình cho mẫu rộng bầu, vùng kết tinh cho mũi hẹp cao Độ kết tinh xác định dựa vào tỷ lệ cường độ mũi phần kết tinh cường độ mũi toàn phần vật liệu .c om Phổ hồng ngoại IR: Trong phổ hồng ngoại polymer bán kết tinh, số dải đặc trưng cho phần kết tinh, số dải đặc trưng cho vùng vơ định hình phần cịn lại đặc trưng cho hai Độ kết tinh xác định mối liên hệ tỷ trọng phần kết tinh phần vơ định hình Xác định độ kết tinh polymer từ phổ hồng ngoại IR tương đối ng phức tạp thông tin thu từ mũi có chùng chập bị ảnh hưởng nhiều co yếu tố an Không phương pháp thực cho ta thông tin cấu trúc vật liệu, việc kết hợp phương pháp cho ta nhiều thơng tin có nhìn đầy đủ th cấu trúc mẫu polymer Ngoài phương pháp trên, phương pháp phổ NMR, Câu III: du o kết tinh polymer ng Raman thường sử dụng kết hợp định tính định lượng mức độ Polyme vơ định hình 1.1 Nhựa - Polystyrene (PS)  Công thức cấu tạo cu u Polystyrene (viết tắt thường gọi PS) loại nhựa nhiệt dẻo, tạo thành từ phản ứng trùng hợp stiren Công thức cấu tạo Polystiren là: (CH[C6H5]-CH2)n PS loại nhựa cứng suốt, khơng có mùi vị, cháy cho lửa khơng ổn định.PS khơng màu dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia công phương pháp ép ép phun (nhiệt độ gia công vào khoảng 180 - 200oC) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PS hòa tan cacbua hydro thơm, cacbua hydro clo hóa, este, ceton PS khơng hịa tan cacbua hydro mạch thẳng, rượu thấp (rượu có độ rượu thấp), ete, phenol, axit acetic nước PS bền vững dung dịch kiềm, axit sulfuric, photphoric boric với nồng độ Bền với axit clohydric 10 - 36%, axit acetic 1- 29%, axit formic 1-90% axit hữu khác.Ngồi PS cịn bền với xăng, dầu thảo mộc c om dung dịch muối Axit nitric đậm đặc chất oxy hóa khác phá hủy PS co  ng Phản ứng tổng hợp Polystyren Tính chất th nên polymer có đặc tính cứng an PS có cấu trúc mạch thẳng, cản trở lập thể dẫn đến mạch polymer linh động ng Tính chất học PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp PS có trọng lượng phân du o tử thấp giịn có độ bền kéo thấp Trọng lượng phân tử tăng lên độ bền nhiệt tăng, độ giòn giảm Nếu vượt q mức độ trùng hợp định tính chất u học lại giảm Giới hạn bền kéo giảm nhiệt độ tăng Độ giãn dài tương đối bắt cu đầu tăng đạt nhiệt độ 800C Kháng nước oxi tốt Nhiệt độ nóng chảy tương đối cao PS khơng màu dễ tạo màu PS thương mại có cấu trúc atactic, có tính dẫn điện tốt, kháng dung dịch acid base, dễ gia công PS không bền với dung mơi hydrocacbon, khả chịu thời tiết kém, giịn, độ bền va đập thấp mạch polymer cứng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PS xốp (5% PS, 95% khong khí) có khả cách nhiệt tốt, độ bền cao, hấp thu lực va đập thấp Một số tính chất học PS 1,05 - 1,06 g/cm3 Khi kéo 35-59 N/mm2 Khi nén 56-133 N/mm2 Khi uốn 80-112 N/mm2 Modun đàn hồi kéo (2,8 - 3,5).103 N/mm2 Độ dai va đập 12-20 KJ/m2 Độ cứng Brinel 140 - 160 HB Tỷ trọng Ứng dụng ng co an th C du o  o ng Nhiệt độ làm việc lâu dài 70 - 75 c om Độ bền Dịch vụ thực phẩm: Bao bì thức ăn, ly nhựa, dụng cụ nhà bếp,… u Máy móc gia dụng: tủ lạnh, điều hịa khơng khí, lị nướng,… thiết bị đa cu phần làm nằng PS trơ (khơng phản ứng với thiết bị khác), chi phí hiệu lâu dài Tự động: PS sử dụng nhiều phụ tùng xe hơi, bao gồm nút bấm, bảng dẫn,… Hàng điện tử: phận TV, máy tính, loại thiết bị CNTT Vật liệu cách nhiệt: tủ lạnh, tủ đá, sở kho lạnh công nghiệp Y khoa: khay, ống nghiệm, nơi chứa dụng cụ xét nghiệm thiết bị y tế Ứng dụng PS xốp làm hộp cách nhiệt đựng thực phẩm, đệm lót thiết bị dễ vỡ, khay đựng trứng, làm chất cách nhiệt xây dựng, làm mô hình kiến trúc,… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nhựa kỹ thuật: PMMA (polyme metyl metaracrylate)  Cơng thức cấu tạo  PMMA có công thức phân tử: (C5H8O2)n  Là chất dẻo từ dẫn xuất acid metaracrylic ng  Là nhựa nhiệt dẻo suốt  Điểm nóng chảy: 160 ° C (320 ° F) an Tính chất co  Mật độ: 1,18 g / cm3  c om 1.2 th  Tính chất lý ng Tính chất quan trọng PMMA (poly metyl metaracrylate) suốt, không du o màu, đồng thời bền vững trước tác dụng thời tiết khí hậu Nếu tạo màu cho polymer độ sáng màu giữ thời gian dài PMMA có số u khúc xạ cao Cho lọt qua 92% ánh sáng thường, đặc biệt cho lọt qua 75 - 76% cu tia cực tim phần lớn tia hồng ngoại Chỉ đứng sau thuỷ tinh thạch anh Thậm chí thuỷ tinh hữu có dày lớn độ thấu sáng tốt Tuy nhiên chiều dày 6,3m độ suốt giảm 50% Vì thường ứng dụng PMMA để sản xuất dụng cụ quang học  Tính chất hóa lý - Metyl Metacrylat có cơng thức phân tử C5H8O2 danh pháp IUPAC Methyl methylpropenoate - Ở điều kiện thường Metyl Metacrylat chất lỏng không màu, khối lượng riêng 0,94g/cm3, nhiệt độ sơi 1010C, nhiệt độ nóng chảy -480C, độ nhớt 200C 0,6cP CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Metyl metacrylat este nên có đầy đủ phản ứng este điểnhình thủy phân, phản ứng với kiềm Ngồi phân tử có liên kết đơiC=C nên dễ dàng trùng hợp thành polyme Do trình bảo quảncần bổ sung chất ức chế tạo polyme hợp chất phenol  Ứng dụng Poly (Metyl Metacrylat) có nhiều ứng dụng linh vực đời sống.Trong số lĩnh vực xây dựng chiếm tỷ trọng cao với khoảng 50% lượng PMMA sử c om dụng Ứng dụng nhiều trần nhà, cửa kính, bể cá chịu áp lực cao, chiếu sáng, biển quảng cáo… Trong lĩnh vực liên quan đến tàu ngầm, sử dụng làm cửa quan sát, kính quan sát; y tế người ta cịn dùng để phẫu thuật chỉnh hình, làm giả, xương ng giả; thời trang, Poly(Metyl Metacrylat) dùng làm nữ trang, sản xuất đế co giày cao gót, chất thêm vào loại mỹ phẩm; ngồi cịn dùng làm hình an thiết bị điện thoại đời Nhựa kỹ thuật đặc tính cao - Polyethersulfone (PES)  Cơng thức cấu tạo  Tính chất cu u du o ng th 1.3 Dai, cứng Chịu nhiệt tốt Kháng cháy Tính chất nhiệt độ cao vượt trội so với nhựa kĩ thuật Kháng hóa chất CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Ứng dụng Thiết bị chiếu sáng Linh kiện điện, điện tử Tiết bị y tế phẫu thuật Thiết bị xử lý hóa học Linh kiện ô tô Thành phần dịch vụ thực phẩm: khay thức ăn Polyme bán kết tinh 2.1 Nhựa - Low Density Polyethylene (LDPE) c om  th an co ng  Cơng thức cấu tạo Tính chất ng  Tỷ trọng: 0.915- 0.930 (g/cm3) du o  Mạch phân nhánh, cuộn xoắn, độ linh động cao, polymer có tính mềm dẻo cao  Độ bền cao, mềm dẻo, kháng va đập u  Kháng nước, kháng hóa chất, dung mơi tốt cu  Kháng oxy hóa  Khả cách điện tốt  Không tan dung mơi nhiệt độ thường trương số dung môi hữu dung mơi có Clo  Ứng dụng  60% LDPE ứng dụng ngành công nghiệp tạo màng phương pháp đùn thổi tạo màng ứng dụng ngành đóng gói (bao bì, túi xách, màng bao bọc thực phẩm,…)  Vật dụng nhựa sinh hoạt nhà CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Đồ chơi, thùng chứa  Dậy điện, dây cáp 2.2 Nhựa kỹ thuật: PET  Công thức cấu tạo O H2 H2 O C O C C OC Ester Ethylene Ester c om Terephthalate  Polyethylene terephthalate (gọi tắt PET, PETE PETP) nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester ng  PET tổng hợp phản ứng ester hóa acid terepthalic ethylene terepthalate, methanol sản phẩm phụ Tính chất an  co glycol tạo nước, phản ứng transester hóa ethylene glycol dimethyl ng mịn cao, có độ cứng cao th  Bền học cao, có khả chịu đựng lực xé lực va chạm, chịu đựng mài du o  Hấp thụ nước cực thấp  Trơ với môi trường thực phẩm u  Cách điện tốt, tính chống thấm khí cu  Tính trơ với chất hóa học  Chịu nhiệt tốt  Ổn định màu sắc Một vài thông số vật lý: Bảng: Thông số vật lý PET Công thức phân tử (C10H8O4)n Khối lượng riêng (dạng vơ định hình) 1.370 g/cm3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.455 g/cm3 Ứng suất kéo 55-75 Mpa Giới hạn đàn hồi 50-150 % Nhiệt độ thủy tinh 75oC Điểm nóng chảy 260oC Độ dẫn nhiệt 0.24 W/mK c om Khối lượng riêng (dạng kết tinh) Một đặc tính quan trọng PET độ nhớt co ng Độ nhớt chất decilit/gram (dl/g) phụ thuộc vào độ dài mạch polymer.Độ dài mạch polymer dài, độ rắn cao, nên độ nhớt cao.Độ dài polymer thể chỉnh thơng qua q trình polymer hóa Độ nhớt vài dạng: Sợi Màng mỏng 0.76-0.84 Chai lọ 0.85 Dây thừng du o 0.65 cu u Dạng ng 0.6 th an Độ nhớt (decilit/gram – dl/g) Các Phương Pháp Tổng Hợp PET a Phản ứng Acid Terephtalic Etylen Glycol Phản ứng gồm giai đoạn Giai đoạn 1: Hỗn hợp TPA EG gia nhiệt, phản ứng trùng ngưng xảy tạo BHET (bis-(hydroxyletyl)terephtalat) oligome có phân tử lượng thấp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co cu u du o ng th an Giai đoạn 2: Phản ứng trùng ngưng tiếp tục xảy tạo PET Sau phản ứng, EG cịn dư, PET có dạng lỏng chảy nhớt Nếu làm lạnh nước tạo thành PET vơ định hình Xúc tác thường dùng antimony trioxid, muối titanium, germanium, cobalt, mangan, magnesium kẽm Xúc tác sử dụng với nồng độ thích hợp để làm tăng vận tốc phản ứng b Phản ứng trans este hóa Dimetyl Terephtalat (DMT) EG Phản ứng điều chế DMT từ TPA Methanol CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om u du o ng th an co ng Phản ứng trans este hóa DMT EG, metanol sản phẩm cu c Phản ứng terephtaloyl diclorid Etylen Glycol Phản ứng xảy nhanh hiệu suất cao Tuy nhiên clorua acid đắt nên phương pháp không sử dụng công nghiệp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Ứng dụng  Đồ gia dụng: Chai đựng đồ uống nước giải khát, nước hoa quả,… Đặc biệt thích hợp chứa loại thức uống có ga, loại dầu, chất tẩy rửa Lọ đựng mứt, thực c om phẩm khô Màng nylon bọc thực phẩm  Lĩnh vực Viễn thông CNTT: sử dụng vỏ bọc điện thoại di động Nhựa kỹ thuật có đặc tính cao - Polyphenylene Sulfide (PPS)  Cơng thức cấu tạo  Tính chất du o ng th an co ng 2.3  Duy trì độ bền độ cứng cao phạm vi nhiệt độ rộng u  Chịu nhiệt tốt (tối đa 2180C) cu  Kháng mơi trường tốt  Kháng hóa chất tốt (chỉ sau PTFE)  Tính chất điện cao nhiệt độ cao, độ ẩm cao  Hấp thụ độ ẩm thấp  Modul cao chịu lực  Độ nhớt thấp  Độ linh động cao  Ứng dụng  Máy bơm hóa chất, lăn băng tải, vịng bi, ống lót, mũ, CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Cơng nghiệp ô tô: phụ tùng  Sản phẩm tiêu dùng: nhớ, thiết bị chiếu sáng,… cu u du o ng th an co ng c om  Được sử dụng cho loạt sản phẩm lĩnh vực hàng không vũ trụ, y tế… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt