ĐỀ TÀI : CẤU TRÚC NGOẠI VIPHÂN TỬ POLYME I/ GIỚI THIỆU : Trong nhiều năm,việc ngiên cứu trật tự sắp xếp các đại phân tử nhằm mục đích chứng minh khả năng tồn tại của một polymer ở trạng
Trang 1MỤC LỤC
Trang
I/GIỚI THIỆU:………2
II/KHÁI NIỆM :……… 2
1.Cấu trúc Ngoại vi phân tử……… 3
2.Cấu trúc Vô định hình……….3
3.Cấu trúc Tinh thể………4
III/ PHÂN LOẠI:………4
A.Cấu trúc ngoại vi phân tử polymer vô định hình………4
B.Cấu trúc ngoại vi phân tử polymer tinh thể ……… 5
IV/CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC TRÊN PHÂN TỬ POLYME……….…6
1.Phương pháp nhiệt luyện ……… 6
2.Phương pháp định hướng ……… 6
3.Dùng mầm kết tinh nhân tạo ……….7
4.Phương pháp hóa học ………7
V/YẾU TỐ CẤU TRÚC ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA POLYME………7
VI/ ỨNG DỤNG ………9
VII/TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 9
Trang 2ĐỀ TÀI : CẤU TRÚC NGOẠI VI
PHÂN TỬ POLYME
I/ GIỚI THIỆU :
Trong nhiều năm,việc ngiên cứu trật tự sắp xếp các đại phân tử nhằm mục đích chứng minh khả năng tồn tại của một polymer ở trạng thái vô định hình hoặc tinh thể và nghiên cứu dạng mạng lưới của các tinh thể polymer đó .trong những năm 30 người ta đưa ra thuyết mixel về cấu trúc của
polymer.theo thuyết này thì các đại phân tử tập hợp thành các mixel.mỗi mixel chứa 40-50 đại phân tử.Thực tế thì cấu trúc này được thấy khi kéo căng một số elastomer.chúng mất đi khi được giải phóng ,quan điểm này
Trang 3không thể giải thích các tính chất của polymer và không giải thích được quá trình hòa tan của polymer
Sự phát triển về khái niệm độ mềm dẻo của mạch và nhiều thí nghiêm về cấu trúc vật liệu dẫn đến một số ý tưởng mới về sự sắp xếp tương hỗ giữa các đại phân tử của polymer Do vậy ,những polymer vô định hình như cao
su được xem như là các tổ hợp của mắt xích Mô hình polymer tinh thể dự báo sự tồn tại trong đó cả vùng vô định hình và tinh thể Điều này có nghĩa
là một dãy polymer có thể tham gia vào một số vùng tinh thể và vùng vô định hình , theo mô hình này phần dãy ở vùng vô định hình sẽ ở dạng cuốn rối Quan niệm này được chấp nhận rộng dãi trong một thời gian dài
Kagin và một số tác giả khác đã đưa ra một số ý tưởng sau:
1.Các dãy phân tử mền dẻo ,cuộn rối ngẫu nhiên không thể kết bó với mức độ chặt chẽ cao Ngược lại một số loại polymer qua thí nghiệm cho thấy có sự tồn tại của các bó ở mức độ cao
2.Sự chuyển pha dễ dàng của polymer khi đun nóng hoặc làm lạnh không thể giải thích bằng ý tưởng dãy cuộn rối (rối rắm)
3.Có thể xây dựng một mô hình polymer trong đó các dãy có thể đi ra khỏi vùng trật tự , trở nên rối rắm và hình thành một vùng trật tự trở lại
II/ KHÁI NIỆM :
1.Cấu trúc Ngoại vi phân tử:
- Cấu trúc ngoại vi phân tử là cấu trúc bất kỳ được tạo nên do sự sắp xếp khác nhau các đại phân tử hay nói cách khác là polymer được đặc trưng bằng nhiều loại cấu trúc ngoại vi phân tử ở trạng thái tinh thể và khả năng ổn định trình tự sắp xếp ngay từ trong trạng thái vô định hình
2.cấu trúc vô định hình :
- Khi các mạch phân tử không thể sắp xếp trật tự ta có cấu trúc vô định hình
a.)mạch polyme với cấu trúc vô định hình;
b.)mạch polyme kết tinh dạng sắp xếp;
c.)mạch polyme kết tinh do kéo dun;
Trang 4d.)polyme 2 pha ( vô định hình và kết tinh)
- Cấu trúc vô định hình lien hệ trực tiếp đến độ mền dẻo của mạch polymer,độ mềm dẻo này liên hệ với độ dài mạch hay góc hóa trị của liên kết hóa học
2. Cấu trúc tinh thể :
MMMMMMMM
Mức độ kết tinh có thể đạt từ 0÷95%,tùy thuộc vào tốc độ làm nguội khi đông rắn ,hình thái cấu tạo của mạch ,bản chất hóa học
III/ PHÂN LOẠI:
A.Cấu trúc ngoại vi phân tử polymer vô định hình
1.Cấu trúc cầu :
Nếu như các đại phân tử đủ mềm dẻo ,thì chúng sẽ cuộn lại thành những hạt hình cầu và được gọi là cấu trúc dạng cầu
Nguyên nhân: do lực nội phân tử lớn hơi nhiều so với lực tác dụng tương hỗ
giữa các phân tử
Để chuyển từ dạng thẳng về dạng cầu :mạch phân tử cần có độ mềm dẻo
lớn để cuộn tròn lại lực tác dụng tương hỗ giữa các nhóm nguyên tử trong mạch càng lớn thì mạch càng có khẳ năng chuyển về dạng cầu
Trang 52.Cấu trúc dạng bó
-Nếu các đại phân tử hoàn toàn giống nhau thì những tập hợp dạng cầu
có thể sắp xếp lại với nhau làm hình thành cấu trúc có mật độ kết bó chặt chẽ hơn
-Ngoài ra ,còn có những polyme mạch cứng thì đại phân tử không thể cuộn lại mà có thể ở dạng thẳng(trạng thái bất đối xứng ).Thông thường những mạch đại phân tử như vậy có thể tạo nên những tập hợp thẳng dưới dạng bó
- Đặc điểm cấu tạo dạng này :là chiều dài của bó lớn hơn rất nhiều so
với chiều dài của từng mạch riêng biệt
Mỗi bó gồm hàng chục hoặc hàng trăm đại phân tử và và nó là những đơn vị cấu trúc độc lập mà từ đó hình thành nên những cấu trúc phức tạp hơn
B.Cấu trúc ngoại vi phân tử polymer tinh thể
Cấu trúc dạng bó không có nghĩa là tất cả các đại phân tử sắp xếp song song với nhau ,kích thước của bó bằng kích thước của đại phân tử mà trái lại chiều dài của bó lớn hơn của đại phân tử rất nhiều trong cấu trúc dạng bó các đại phân tử sắp xếp song song và nối tiếp
- Với mức độ điều hòa khá cao tính chất của cấu trúc dạng bó phụ thuộc rất ít vào giá trị khối lượng phân tử của polyme như chiều dài của bó đủ lớn bó là đơn vị cấu trúc cơ bản để polyme có khả năng kết tinh
- Cấu trúc dạng bó khi tham gia vào quá trình kết tinh có giới hạn phân chia và đặc trưng bằng sức căng bề mặt khi đó nó trở thành pha mới –pha tinh thể với những cấu trúc dạng bó như vậy,ứng suất nội tại sẽ nhỏ do
đó chúng có khả năng gấp lại dưới dạng băng gấp và bề mặt không lớn
Trang 6- Việc hình thành những cấu trúc bậc 2 trong polyme tinh thể không chỉ dừng lại ở dạng băng gấp mà nó còn có thể sắp xếp lại để tạo thành cấu trúc
có dạng tấm nhằm giảm sức căng bề mặt
- Đề phát triển cấu trúc bậc hai này ,các cấu trúc dạng tấm bắt đầu phân danh giới với nhau để tạo nên một tinh thể cân đối và có kích thước như nhau theo
3 hướng trong không gian
IV/CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC TRÊN PHÂN
TỬ POLYME
1.Phương pháp nhiệt luyện
-Thay đổi điều kiện nhiệt độ gia công thì cấu trúc sẽ thay đổi Phương pháp đơn giản nhưng tốn năng lượng và có thể làm lão hóa polyme
2 phương pháp định hướng :
- Dùng ngoại lực để định hướng mạch phân tử Phương pháp này làm tăng độ bền từ 10 ÷20% nhưng chỉ áp dụng được cho một số polyme mạch cứng
Trang 73.Dùng mầm kết tinh nhân tạo :
-Có 2 loại mầm:
Chất rắn :một số oxit kim loại
chất lỏng :có tác dụng như chất hoạt động bề mặt ,nó sẽ bao phủ và làm thay đổi kích thước ,hình dạng tinh thể
-Phương pháp này có thể làm giảm một số tính chất của polymer như tính chất các điện, độ bền nước ,bền hóa học …
4.Phương pháp hóa học :
-Làm thay đổi cấu tạo hóa học của mạch phân tử và do đó sẽ thay đổi cấu trúc Các phương pháp thường dùng là :
-Đồng trùng hợp
-Ghép các polyme với nhau
-phương pháp này tạo ra cấu trúc bền vững do đó tính chất của polymer
ổn định hơn nhưng giá thành cao
V/YẾU TỐ CẤU TRÚC ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA POLYME
Trang 9VI/ ỨNG DỤNG:
- Polyme ứng dụng rất rộng rãi:
- Vật liệu gia dụng :bồn tắm ,bàn ghế ,tấm cách âm……
- Vật liệu xây dựng :tấm lợp ,cấu kiện nhà lắp ghép ,đá ốp lát ……
- Vật liệu điện:mạch in ,tấm cách điện ,vỏ bảo vệ các vi mạch cao tầng ,máy biến thế …
- Vật liệu chịu hóa chất :ống dẫn,bồn chứa,bể điện phân …
- Giao thông vận tải :vỏ tàu ,vỏ thân xe hơi …
- Hàng không, vũ trụ :cách ,khung thiết bị đáp…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Phan thanh bình hóa lý polymer nhà suất bản ĐHQG-TPHCM
Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu, Hóa lý Polyme, NXB Đại
học Quốc Gia TPHCM, 2004
Đỗ Quang Minh, Hóa học chất rắn, NXB Đại học Quốc Gia
TPHCM, 2005
William D Callister, Jr., Material Science & Engineering - An introduction, 7th edition, John Wiley & Son Inc., New York,
USA, 2007 Một số tài liệu tham khảo trên internet:
http://www.galleries.com/minerals/property/habits.htm
http://www.khulsey.com/jewelry/crystal_habit.html
http://www.gemstonebuzz.com/habit
NHÓM THỰC HIỆN:
1.TẠ THỊ HẰNG 3.NGÔ THỊ THÚY DIỆU
2.TRẦN PHƯỚC HẢI 4.PHAN THỊ THÙY DƯƠNG