Đề tài trạng thái pha của polymer

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA THỰC PHẨM Đề tài:TRẠNG THÁI PHA CỦA POLYMER GVHD:Th.S CAO VĂN DƯ LỚP : 08CH111 CÁC THÀNH VIÊN CỦA NHÓM PHẠM KIM KHUÊ NGUYỄN VĂN KHƯƠNG TRẦN THỊ MỸ LINH TRẦN THỊ THÙY LINH Trang 1 MỤC LỤC I. Tổng quan về polyme 1. Khái niệm trang3 2. Hình dạng trang3 3. Phân loại trang4 4. Ứng dụng trang6 II. Trạng thái pha của polyme 1. Trạng thái pha là gì? trang7 2. Trạng thái pha của polyme trang8 2.1 Nhiệt độ hóa thủy tinh trang9 2.1.1 Khái niệm trang9 2.1.2 Đặc điểm trang9 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng trang9 2.2 Nhiệt độ chảy nhớt trang10 2.2.1 Khái niệm trang10 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng trang10 2.3 Trạng thái rắn trang11 2.3.1 Khái niệm trang11 2.3.2 Đặc điểm trang11 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng trang12 2.4 Trạng thái mềm cao trang13 2.4.1 Khái niêm trang13 2.4.2 Đặc điểm trang13 2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng trang13 2.5 Trạng thái chảy nhớt trang13 2.5.1 Khái niệm trang13 2.5.2 Đặc điểm trang13 2.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng trang14 III. Kết luận Trang 2 (a) mạch thẳng (b) mạch nhánh (c) hình sao (d) hình răng lược (e) hình thang (e) hình cây (dendrimers and hyperbranched polymer) I.TỔNG QUAN VỀ POLYME. 1. Khái niệm: -Polyme là các hỗn hợp có trọng lượng phân tử lớn,các phân tử được tạo thành từ một số lượng lớn các nhóm nguyên tử nối với nhau bằng các liên kết hóa học tạo thành một dãy dài. 2. Hình dạng của polyme. Trang 3 3. Phân loại: * Theo nguồn gốc - Tự nhiên - Nhân tạo Trang 4 (c) mạng lưới -Tổng hợp Polyvinyl clorua *Theo cấu trúc: - Polyme mạch cacbon: Là những polyme mà mạch chính chỉ gồm một loại nguyên tử là cacbon. - Polyme di mạch: Là những polyme mà mạch chính ngoài Cacbon còn có nhiều loại nguyên tử khác như oxi, nitơ… * Theo công dụng Trang 5 sõn Cao su Sợi keo polyme elastomePolyme nhiệt dẻo Polyme nhiệt rắn Tinh thể Vô định hình Polyme nhiệt dẻo Alastome Polyme nhiệt rắn Vô định hình Tinh thể * Theo tính chất cơ lý: Trang 6 sơn 4.Ứng dụng:  Ứng dụng Polyme trong ngành CNTT : Mặc dù chi phí chế tạo bộ vi mạch đã giảm đi rất nhiều trong vài thập kỷ gần đây, nhưng các thiết bị điện tử dựa vào vật liệu silicon vẫn còn quá đắt. Chính vì thế, các nhà sản xuất đang tìm cách sử dụng chất dẻo rẻ tiền thay cho vật liệu truyền thống tốn kém này. Màn hình hiển thị polyme  Ứng dụng polyme dùng để dẫn điện: Trước đây, chất dẻo vẫn được coi là có thuộc tính cách ly nhiều hơn là tính dẫn hoặc bán dẫn. Một phát hiện vào cuối thập kỷ 70 đã làm thay đổi quan niệm này. Nếu chất polyme hữu cơ được nhúng vào dung dịch hoá học, nó có thể có những tính chất như kim loại và có khả năng dẫn điện lớn hơn nhiều. Khám phá này đã khơi nguồn cho những nghiên cứu vào một lĩnh vực công nghệ hoàn toàn mới - dựa vào chất dẻo có tính dẫn và bán dẫn.  Ứng dụng trong ngành sản xuất sơn Trang 7 II. TRẠNG THÁI PHA CỦA POLYME. 1. Trạng thái pha là gì? * Có 2 quan điểm về pha: -Theo quan điểm nhiệt động: pha là một phần đồng nhất của hệ thống được tách riêng với các phần khác nhờ bề mặt phân chia giữa chúng.Một pha có thể tích riêng ứng với điều kiện áp xuất, nhiệt độ và có tính chất nhiệt động khác nhau. -Theo quan điểm về cấu tạo: các pah khác nhau là do cách sắp xếp các phân tử, dựa vào cách sắp xếp này mà có thể có 2 trạng thái pha là pha tinh thể và pha vô định hình . Trang 8 Pha tinh thể Pha vô định hình 2. Trạng thái pha của polyme. • Vùng I : Trên đường cong cơ nhiệt tương ứng với trạng thái thủy tinh, đặc trưng của đoạn này là độ biến dạng bé khi ứng suất không lớn. • Vùng II : Trạng thái mềm cao, đoạn này có đặc trưng là biến dạng thuận nghịch lớn • Vùng III : Đến một nhiệt độ nào đó polymer chuyển từ trạng thái mềm cao sang chảy nhớt. Khi đó đại lượng biến dạng tăng lên mạnh • T g : Nhiệt độ hóa thủy tinh Trang 9 Trạng thái rắn Trạng thái mềm cao Trạng thái chảy nhớt I II III Đ ộ bề n bi ến dạ ng T g T f T o T g là nhiệt độ chuyển thủy tinh T f là nhiệt độ chảy nhớt • T f : Nhiệt độ chảy nhớt 2.1 Nhiệt độ hóa thủy tinh(T g ): 2.1.1 Định nghỉa: Ở trạng thái mềm cao, các mắc xích có độ linh động lớn nên dễ dàng thay đổi hình thái sắp xếp. Khi làm lạnh nhanh polymer, các mạch không có đủ thời gian sắp xếp lại có trật tự cho nên polymer trở nên cứng lại nhưng không tạo thành mạng lưới tinh thể, lúc này polymer ở trạng thái thủy tinh. Nhiệt độ chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái thủy tinh gọi là nhiệt độ chuyển thủy tinh T g . 2.1.2 Đặc điểm: - Đối với những polymer có khả năng kết tinh thì nhiệt độ chuyển thủy tinh luôn nhỏ hơn nhiệt độ kết tinh. - Nhiệt độ kết tinh của polymer là một giá trị xác định trong khi nhiệt độ chuyển thủy tinh là một khoảng nhiệt độ. - Quá trình chuyển thủy tinh không phải là quá trình chuyển pha, - Quá trình chuyển từ trạng thái mềm cao sang thủy tinh kèm theo sự thay đổi các tính chất vật lý của polymer ( ví dụ như thể tích, tỷ trọng…) 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng: • Cấu tạo hóa học: - Độ có cực của polymer: hầu hết T g tăng khi độ phân cực của polymer tăng - Ảnh hưởng của nhóm thế : Nhóm thế càng lớn→ làm cản trở không gian→mạch trở nên cứng hơn→T g tăng trong trường hợp chúng ta sử dụng các nhóm thế không cực để che chắn các nhóm thế có cực thì lúc này T g tăng hay giảm tùy thuộc việc hiệu ứng nào chiếm ưu thế. Trang 10 [...]... phân syndiotactic bố ngẫu nhiên Trang 14 2.4 Trạng thái mềm cao: 2.41 Định nghĩa: Cho polymer biến đổi dưới tác dụng của ứng suất thì khi ta thay đổi nhiệt độ thì nó sẽ bị biến dạng nhiều với một ứng suất nhỏ gọi là trạng thái mềm cao 2.42 Đặc điểm của trạng thái mềm cao:  Trạng thái này nằm trong vùng giữa trạng thái thủy tinh ở nhiệt độ thấp và trạng thái chảy nhớt ở nhiệt độ cao,nên có thể xem... biến dạng To c Độ có cực của polyme - Độ có cực càng lớn, lực tác dụng tương hỗ càng cao thì Tf càng lớn 2.3 Trạng thái rắn: 2.31 Định nghĩa: - Trạng thái kết tinh: là trạng thái các phân tử sắp xếp một cách tuần hoàn và đối xứng theo một trật tự xa ( khoảng 1000 lần kích thức phân tử của nó ) Trang 12 Trật tự sắp xếp của phân tử Phân tử muối ăn - Trạng thái vô định hình: là trạng thái vật chất không cấu... độ thấp hơn nó Trang 16 III.KẾT LUẬN - Trong tất cả những trạng thái pha của polyme thì polyme nằm ở trạng thái rắn được ứng dụng nhiều nhất Vì vậy, trạng thái rắn là một trạng thái vô cùng quan trọng của polyme, nó được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, trong các ngành công nghệ thông tin và trong sản xuất vật liệu - Một ứng dụng của polyme mà hầu như tất cả chúng ta điều đã từng được nghe,... với các mắc xích và là thủy tinh đối với toàn phân tử  Trạng thái mêm cao là trạng thái không cân bằng  Để xuất hiện trạng thái mềm cao thì phải đảm bảo hai điều kiện:độ uốn dẻo của phân tử polyme đủ lớn và tốc độ thay đổi hình dạng của polyme 2.43 Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái mềm cao  Sự thay đổi hình dạng : nhờ vào sự dao động hỗn độn của những mắc xích ở dạng liên kết hóa học và nhò vào... thay đổi cấu dạng  Sự thay đổi năng lượng tự do vào biến dạng 2.5 Trạng thái chảy nhớt: 2.5.1 Định nghĩa:là sự chuyển chỗ không thuận nghịch của các phân tử với nhau khi có tác dụng của lực ngoài và trong chất hình thành lực ma sát nội chống lại chuyển chỗ của các phân tử 2.5.2 Đặc điểm của trạng thái chảy nhớt: - Đặc điểm đầu tiên của polyme nóng chảy là chúng có độ nhớt cao Ví dụ: polyizobutylen... phân tử tăng thì lúc đầu Tg tăng, nhưng sau đó tăng chậm dần và đạt đến giá trị không đổi 2.2 Nhiệt độ chảy nhớt(Tf): 2.2.1: Định nghĩa: Nhiệt độ chảy nhớt của polymer vô định hình là nhiệt độ mà tại đó polymer chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái chảy nhớt hoàn toàn, ký hiệu Tf Tf không phải là một giá trị xác định mà là một khoảng nhiệt độ 2.2.2: Các yếu tố ảnh hưởng: a.Trọng lượng phân tử:... cản trở bởi lực tương tác giữa các phân tử, lực ma sát nội, tức là độ nhớt của chất lỏng Khi phân tử "nhảy" từ đám này sang đám khác, nó buộc phải tiêu thụ một năng lượng để vượt Trang 15 qua sự tương tác với các phân tử lân cận cũ Sự chuyển động như vậy của phân tử có thể xét như một quá trình bay hơi: phân tử chuyển từ trạng thái ngưng tụ thành hơi và sau đó lại ngưng tụ lại Nếu việc xem xét như vậy... lượng phân tử khoảng 106) ở 150C có độ nhớt ~3.1011Pa.s (3.1012p) - Đặc điểm thứ hai của polyme nóng chảy là sự chảy thực luôn luôn bị che khuất bởi các quá trình biến dạng mềm cao kèm theo nó - Đặc điểm thứ ba là sự tăng độ nhớt của polyme nóng chảy trong quá trình chảy của nó - Đặc điểm thứ tư đó là cơ chế chảy đặc biệt của polyme, khác với các chất lỏng thấp phân tử Khi tác động lực lên một chất lỏng... lại ngưng tụ lại Nếu việc xem xét như vậy là hợp lý thì phải có mối liên hệ giữa nhiệt hoá hơi và năng lượng hoạt hoá chảy nhớt - Đặc điểm thứ năm của sự chảy polyme là nó luôn luôn kèm theo các quá trình cơ hoá Độ dài lớn hơn của đại phân tử và độ nhớt của polyme nóng chảy (độ nhớt có thể còn tăng hơn nữa trong quá trình chảy) đòi hỏi phải có nhiệt độ cao và ứng suất lớn để gây nên sự chảy Vì vậy,... mảnh gãy có thể lại phản ứng với nhau theo cơ chế tái hợp hoặc ghép nếu chúng là các gốc Do các quá trình cơ hoá, độ nhớt sẽ giảm đi và sự chảy được thúc đẩy nhanh hơn 2.5.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái chảy nhớt • Sự duỗi thẳng và định hướng mạch trong quá trình chảy vì trong thực tế mạch duỗi thẳng trở thành cứng hơn,làm giảm số cấu dạng nên làm thay đổi entropi hoạt hóa chảy nhớt • Độ biến . 16 III.KẾT LUẬN - Trong tất cả những trạng thái pha của polyme thì polyme nằm ở trạng thái rắn được ứng dụng nhiều nhất. Vì vậy, trạng thái rắn là một trạng thái vô cùng quan trọng của polyme,. một ứng suất nhỏ gọi là trạng thái mềm cao. 2.42 Đặc điểm của trạng thái mềm cao:  Trạng thái này nằm trong vùng giữa trạng thái thủy tinh ở nhiệt độ thấp và trạng thái chảy nhớt ở nhiệt. Hình dạng trang3 3. Phân loại trang4 4. Ứng dụng trang6 II. Trạng thái pha của polyme 1. Trạng thái pha là gì? trang7 2. Trạng thái pha của polyme trang8 2.1 Nhiệt độ hóa thủy tinh trang9 2.1.1