Đề tài: TRÌNH BÀY HIỆN TƯỢNG TRỄ XẢY RA Ở POLYME Nhóm 1: lớp 08CH112. Thành viên: MAI TRUNG BẢO NGUYỄN THỊ BÍCH NGUYỄN THỊ BÌNH BÙI VĂN BÌNH 1 Mục lục: Mục lục: 2 I.Định nghĩa polyme: 3 1.Khái niệm về tính chất đàn hồi: 3 2.Trạng thái đàn hồi cao: 3 3.Tính chất đàn nhớt: 4 II.Hiện tượng hồi phục: 4 1.Khái niệm và định nghĩa: 4 2.Các dạng hồi phục: 5 6 III.Đặc điểm của hiện tượng hồi phục: 7 1.Hiện tượng trễ: 7 2.Các yếu tố ảnh hưởng: 9 3.Ý nghĩa của vòng trễ: 9 Tài liệu tham khảo 10 2 I.Định nghĩa polyme: Polyme là những hợp chất mà phân tử gồm những nhóm nguyên tử được nối với nhau bằng những liên kết hóa học tạo thành những mạch dài và có khối lượng phân tử lớn. Trong mạch chính của polyme những nhóm nguyên tử này được lặp đi lặp lại nhiều lần. Polyme là cao phân tử nhưng cao phân tử có thể không là polyme. II.Tính chất đàn hồi: 1.Khái niệm về tính chất đàn hồi: Các giả thuyết cơ sở: a) Cơ học cổ điển: không gian 3 chiều không phụ thuộc thời gian, tuân theo các luật Newton. b) Cơ học đàn hồi môi trường liên tục: Phụ thuộc vị trí: các lực bên trong vật thể luôn phụ thuộc vào vị trí của biến dạng. Đàn hồi lý tưởng: tương ứng hoàn toàn giữa ứng suất và biến dạng, biết ứng suất ta có thể suy ra biến dạng. 2.Trạng thái đàn hồi cao: Trong các loại vật liệu, cao su lưu hóa được biết đến như 1 vật liệu đàn hồi đặc biệt: độ biến dạng đàn hồi thuận nghịch có thể lên đến 5 – 10 lần chiều dài ban đầu. Các tính chất đặc biệt của cao su được liên hệ trực tiếp với cấu trúc của chúng như: mạch dài vô định hình, cấu dạng thay đổi liên tục, dẫn đến nhiệt độ của cao su (T g ) thì thấp hơn nhiệt độ phòng. Nếu đàn hồi có bản chất năng lượn, thì yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến trạng thái đàn hồi cao là entropi. a) Quan điểm nhiệt động : 3 b) Phương diện nhiệt động học của biến dạng đàn hồi có thể quan sát thực nghiệm qua các thí nghiệm sau: Kéo nhanh 1 mẫu cao su mẫu nóng lên, giải phóng lực đột ngột thì mẫu sẽ giảm nhiệt độ. Treo mẫu cao su bình thường , tăng nhiệt độ mẫu thì mẫu sẽ dài ra. Nguồn gốc nhiệt động của đàn hồi cao su chỉ ra sự khác biệt giữa đàn hồi tuyệt đối và đàn hồi cao.Đàn hồi cao bao gồm đàn hồi tuyệt đối và thành phần entropi tham gia. c) Quan điểm thống kê: Năng lượng tự do đàn hồi: Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng: 3.Tính chất đàn nhớt: Các thể hiện đặc trưng: Vật liệu rắn đàn hồi có độ biến dạng không đổi theo thời gian tác dụng lực. Vật liệu lỏng nhớt thì biến dạng tuyến tính với thời gian. Vật liệu đàn nhớt thể hiện thời gian đầu là vật liệu rắn đàn hồi nhưng về sau lại là lỏng nhớt. II.Hiện tượng hồi phục: 1.Khái niệm và định nghĩa: Là 1 đặc tính quan trọng của sự biến dạng đàn hồi cao Biến dạng đàn hồi cao: biến dạng lớn tương ứng với ứng suất nhỏ, bản chất là sự duỗi thẳng các mạch dài gấp khúc dưới tác dụng ngoại lực và sẽ trở về trạng thái ban đầu sau khi thôi tác dụng lực. 4 Cân bằng Không cân bằng Tính thuận nghịch: sự quay trở lại trạng thái ban đầu khi thôi tác dụng lực => sự hồi phục. Vậy: Hiện tượng hồi phục: là quá trình biến đổi theo thời gian của Polymer từ trạng thái không cân bằng đến trạng thái cân bằng. 2.Các dạng hồi phục: a) Hồi phục biến dạng: Giả sử tác dụng lên mẫu một ứng suất không đổi (ví dụ ứng suất kéo) và nhỏ hơn nhiều so với ứng suất phá hủy mẫu polymer. Nếu nó không gây ra sự chảy thì mẫu sẽ dài từ từ ra đến một lúc nào đó thì không dài thêm ra được nữa. 5 Độ biến dạng trên một đơn vị chiều dài (biến dạng tương đối) không đổi theo thời gian được gọi là biến dạng đàn hồi cao cân bằng, ký hiệu là: luôn lớn hơn bất kỳ biến dạng nào trong khoảng thời gian biến dạng ( ). Khi chưa đạt được biến dạng đàn hồi cao cân bằng thì trong mẫu Polymer có hiện tượng hồi phục. Quá trình hồi phục này gọi là hồi phục biến. b)Hồi phục ứng suất: Giả sử tác dụng lên mẫu Polymer một ứng suất làm cho mẫu bị biến dạng Muốn không đổi thì phải giảm ứng suất tác dụng theo thời gian. 6 ,dh ε ∞ ,dh ε ∞ , ,dh dh t ε ε ∞ > 1 σ 1 ε 1 ε Quá trình giảm ứng suất theo thời gian để biến dạng không đổi gọi là quá trình hồi phục ứng suất. Nếu vận tốc tác dụng lực càng nhanh thì ứng suất để gây ra cùng một độ biến dạng sẽ càng lớn. c)Đàn hồi sau tác dụng: Hiện tượng hồi phục biến dạng khi giải phóng polymer khỏi lực tác dụng. d)Quá trình hồi phục và cấu trúc của polymer: Chính điều này gây ra sự biến đổi tính chất của Polymer theo thời gian theo xu hướng trở về trạng thái cân bằng. Vì vậy trong quá trình gia công Polymer phải chú ý đến đặc trưng hồi phục này để tránh các hiện tượng nứt, vỡ, kích thước không phù hợp. III.Đặc điểm của hiện tượng hồi phục: 1.Hiện tượng trễ: Nếu tác dụng lên mẫu polymer một lực và lực này tăng từ từ sao cho tại mỗi thời điểm trong mẫu Polymer luôn có sự cân bằng. Đường tải trọng trong trường hợp này là đường 1. 7 Thực tế thời gian tác dụng lực không đủ để cho mẫu Polymer đạt được trạng thái cb nên biến dạng này phải nhỏ hơn biến dạng trong trường hợp mẫu đạt trạng thái cân bằng. Đường cong tải trọng trong trường hợp này là đường cong 2. Khi tháo tải trọng: Nếu thời gian tháo chậm đủ để mẩu đạt cb thì đường tháo tải trùng với đường 1. Thực tế thời gian tháo tải không đủ chậm để mẫu đạt cb nên biến dạng của mẩu tại mỗi thời điểm luôn lớn hơn biến dạng cân bằng. Đường cong tháo tải trong trường hợp này là đường 3. =>Hiện tượng như vậy gọi là hiện tượng trễ . Vì có hiện tượng trễ nên khi =0 thì trong mẫu vẫn còn biến dạng => biến dạng dư. Nếu có xảy ra hiện tượng trượt tương đối giữa các mạch phân tử với nhau trong quá trình tác dụng lực thì biến dạng dư không mất đi => biến dạng dư thật . Nếu không có sự trượt giữa các mạch phân tử thì biến dạng dư sẽ dần dần mất đi => biến dạng dư biểu kiến. 8 2.Các yếu tố ảnh hưởng: a)Ảnh hưởng tác dụng lực: Vận tốc tác dụng và vận tốc tháo thực bé(tác dụng chậm) thì đại lượng biến dạng tăng do đó vòng trễ bé.các phần tử polymer có thoi gian để thực hiện quá trình hồi phục, do đó sự chênh lệch giữa đường tải trọng và tháo tải không lớn lắm. Vận tốc tác dụng và vận tốc tháo thực rất lớn(tác dụng nhanh) thì đại lượng biến dạng càng bé do đó vòng trễ càng bé, các phân tử polymer không đủ thời gian để thực hiện biến dạng cùng ngoại lực, độ giãn dài không lớn lắm nên chênh lệch giữa đường trọng tải và tháo tải không lớn lắm. Cùng một đại lượng tác dụng diện tích vùng trễ sẽ cực đại khi chu trình sẽ tiến hành với vận tốc trung gian nào đó, khi đại lượng biến dạng sẽ là trung gian giữa hai đại lượng trên. b)Ảnh hưởng nhiệt lên hiện tượng trễ: Nhiệt độ tăng biến dạng xảy ra nhanh hơn, khi nhiệt độ khá cao thì biến dạng không chậm trễ so voi sự thay đổi lực tác dụng và khi đó diện tích vòng trễ sẽ bé. Khi nhiệt độ giảm thì biến dạng không kịp phát triển trong thời gian tác dụng lực vì vậy diện tích vòng trễ cũng bé. 3.Ý nghĩa của vòng trễ: Diện tích vòng trễ : ứng suất khi tăng và giảm. Độ giãn dài tương đối: chiều dài sau khi biến dạng chiều dài ban đầu của mẫu Công tiêu tốn (hay hồi phục) khi mẫu giãn ra (hay co lại) một đoạn dl: 9 2 1 2 1 2 0 S d d ε ε ε σ ε σ ε = + ∫ ∫ 1 2 , σ σ 0 0 l l l ε − = l 0 l 0 . . F dl F dl d A l V σ ε = = V: thể tích mẫu. A: tiết diện ngang của mẫu. Tích phân thứ nhất: công tiêu tốn của quá trình kéo căng mẫu (bằng ngoại lực tính cho một đơn vị thể tích mẫu co lại). Tích phân thứ hai: công hồi phục khi mẫu co, trường hợp này công có giá trị âm do khi mẫu co lại sẽ sản sinh ra công. Tổng hai tích phân trên (diện tích vòng trễ) cho ta hiệu số năng lượng tiêu hao và hồi phục. Diện tích vòng trễ càng lớn thì năng lượng còn lại trong mẫu biến dạng càng lớn. Năng lượng dư không hồi phục này chỉ có thể biến thành nhiệt. Lượng nhiệt này có thể là một trong những nguyên nhân gây lão hoá trong quá trình sử dụng Polymer. Tài liệu tham khảo Phan Thanh Bình, hóa học – hóa lý polymer, NXB ĐHQG TPHCM, 2010. www.tailieu.vn www.baigiangviolet.vn 10 . Đề tài: TRÌNH BÀY HIỆN TƯỢNG TRỄ XẢY RA Ở POLYME Nhóm 1: lớp 08CH112. Thành viên: MAI TRUNG BẢO NGUYỄN THỊ BÍCH NGUYỄN THỊ BÌNH BÙI VĂN BÌNH 1 Mục lục: Mục lục: 2 I.Định nghĩa polyme: . này là đường 3. => ;Hiện tượng như vậy gọi là hiện tượng trễ . Vì có hiện tượng trễ nên khi =0 thì trong mẫu vẫn còn biến dạng => biến dạng dư. Nếu có xảy ra hiện tượng trượt tương đối. 4 II .Hiện tượng hồi phục: 4 1.Khái niệm và định nghĩa: 4 2.Các dạng hồi phục: 5 6 III.Đặc điểm của hiện tượng hồi phục: 7 1 .Hiện tượng trễ: 7 2.Các yếu tố ảnh hưởng: 9 3.Ý nghĩa của vòng trễ: 9 Tài