Tính chất của polymer
Tính chất của polymer Nhóm 3 Tính chất của polymer • Khối lượng phân tử của polymer • Độ phân bố khối lượng phân tử của polymer • Độ bền cơ học của polymer • Tính chất điện của polymer • Tính chất thẩm thấu của polymer 1. Khối lượng phân tử của Polymer Polymer tạo thành là những hỗn hợp đồng đẳng phân tử , do đó khối lượng phân tử của polymer chỉ là giá trị trung bình. Có thể xác định khối lượng phân tử trung bình của polymer theo khối lượng các cấu tử trong hệ (Mk) hoặc theo số phân tử có trong hệ (Ms). Nếu trong hỗn hợp có N1, N2,…, Nx số cấu tử có khối lượng phân tử tương ứng là M1, M2,… Mx thì độ khối lượng của mỗi phân tử là : Khi đó khối lượng trung bình của hệ là: Mk = M1.f1 +M2.f2 + …+Mx.fx = x . . f x i N N = ∑ x x i 1 M M . . i i i N N ∑ x 2 i 1 M M Nếu tính theo tỷ lệ của số phân tử của mỗi cấu tử so với tổng số phân tử của hệ , ta được : Ms = = Hai giá trị Ms và Mk không trùng nhau, và luôn là Mk >Ms , chỉ khi polyme có khối lượng phân tử hoàn toàn đồng nhất , nghĩa là f=1 thì Ms trùng với Mk. Tỷ số Mk/Ms cho ta biết mức độ phân bố khối lượng của phân tử polyme (hay độ đa phân tán về khối lượng phân tử). 1 1 2 1 2 1 2 x x x N M M M N N N N N N + + + + + + + 1 x i i i N M ∑ ∑ x 1 N Phương pháp xác định KLPT của Polyme • Các phương pháp xác định KLPT của polyme như: +phương pháp độ nhớt +phương pháp khuếch tán +phương pháp siêu ly tâm +phương pháp ánh sáng khuếch tán +phương pháp thẩm thấu +phương pháp hoá học 4 phương pháp đầu tiên cho kết quả Mk, 2 phương pháp hoá học hay thẩm thấu cho kết quả về Ms. Các phương pháp như thẩm thấu,khuyếch tán, siêu ly tâm, askt, cho kết quả khá chính xác nhưng thường rất phức tạp về thiết bị lẫn tính toán.Phương pháp hoá học chủ yếu dùng để xác định KLPT của những polymer có nhóm chức cuối mạch có những phản ứng đặc như COOH, COOR, OH… nhưng không áp dụng cho những nhóm chức đó ở trong mạch. Ví dụ như polyeste hay polyamit chỉ có nhóm COOH ở cuối mạch cho nên có thể chuẩn độ bằng NaOH . Nếu a (g) polymer phản ứng b (g) NaOH thì KLPT polyme là: M= 40.a/b Nhưng với xenlulozơ thì không dùng nhóm OH ở cuối mạch để xác định KLPT được vì trong mạch cũng có nhiều nhóm OH có khả năng phản ứng. Phương pháp độ nhớt * Dựa vào phương trình Staudinger μr = K.C.M μr là độ nhớt riêng của dung dịch,K-hằng số, C- nồng độ polyme trong dung dịch. Để dễ tính toán người ta dùng độ nhớt đăc trưng [μr ] (khi C=1). Phương trình thực nghiệm thường dùng là : [μr ] = K.M α (*) [μr ] được xác định từ thực nghiệm. K là hằng số đặc trưng cho tính đồng đẳng và dung môi, α là giá trị liên quan đến tính uốn dẻo của phân tử được xác định từ những polyme có khối lượng khác nhau M1,M2,M3… từ việc tuyến tính hoá phương trình (*) : lg [μr ] = lgK + α.lgM Hằng số K, α phụ thuộc vào bản chất polyme và dung môi. • Giá trị K, α của một số polyme Polymer Dung môi Phương trình Polystyren Benzen Toluen [μr ]=3,7.10 -4 M 0,83 [μr ]=1,28.10 -4 M 0,7 Polyvinylaxetat Axeton [μr ]=2,8.10 -4 M 0,67 Xenlulozơ Đồng amoniac [μr ]=0,85.10 -4 M 0,81 3. Độ bền cơ học của Polymer • Các khái niệm • Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học của Polymer Các khái niệm • Độ bền là khả năng của vật chất chống lại sự phá huỷ của lực cơ học, được đặc trưng bởi ứng suất tại đó mẫu bị phá hủy và gọi là ứng suất phá huỷ hay ứng suất kéo . Đơn vị là Kg/cm 2 hoặc Kg/mm 2 . • Độ bền giới hạn ứng với ứng suất tại đó mẫu bị phá huỷ (σmax), đối với polymer rắn giá trị này từ 500 ÷1000 kg/cm 2 Như vậy có thể coi σmax là giá trị lý thuyết σlt của độ bền cơ học : σmax=σlt=bD/2. D: năng lượng phân ly tìm theo năng lượng đốt cháy b: hằng số từ các dữ liệu quang học [...]... khí; σ: hằng số đặc trưng cho tính tan của khí trong polymer, hay còn gọi là hệ số hấp phụ → P = D.σ dp → Q = − D.σ S τ dx Q cm 3 →P= = 2 dp S τ cm atm / cm.s dx Câu 20: Độ thẩm thấu khí của polymer phụ thuộc vào các yếu tố sau (slide 33 - 38): • • • • Cấu trúc của polymer Nhiệt độ Áp suất Bản chất của chất khí khuếch tán Ảnh hưởng của cấu trúc polymer • Độ uốn dẻo của mạch polymer, trạng thái lý học,... rạn đang phát triển vì có tiểu phân chất độn mà ngừng phát triển 4 Tính chất điện của polymer • • Độ dẫn điện của polymer Tính chất điện của polymer có hệ liên hợp Câu 14: Tại sao polime lại dẫn điện? • • Một số polymer dẫn điện vì: trong chúng tồn tại các phần tử mang điện tích là các electron hoặc ion tự do không liên kết hóa học với polymer Nguồn sinh ra chúng có thể là axit, kiềm, muối, nước, các... va dập của mẫu có cấu trúc dạng sợi từ 6÷10 Kg/cm ,trong khi đó độ bền 2 va đập của mẫu có cấu trúc dạng cầu chỉ 2 ÷3 Kg/cm 3 Ảnh hưởng của chất độn: Có 2 loại : chất độn hoạt hoá và chất độn không hoạt hoá Chất độn hoạt hoá làm tăng tính bền cơ học của polyme, còn chất độn không hoạt hoá thì ngược lại Khi cho thêm chất độn vào tạo nên lực kết dính giữa các phân tử polyme và lực bám dính giữa chất độn... liệu được ép trước khi làm tăng tính bền của sự tạo thành vết rạn Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học của Polymer * Ảnh hưởng của sự định hướng * Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng cấu trúc trên phân tử * Ảnh hưởng của mật độ liên kết ngang * Ảnh hưởng của chất độn 1 Ảnh hưởng của sự định hướng Một trong những phương pháp thông dụng làm thay đổi cấu trúc vật liệu polymer để tăng độ bền là kéo... 1600÷6000 Không định hướng 1600÷1800 2 2 2 Ảnh hưởng của kích thướcvà hình dạng cấu trúc trên phân tử Kích thước và hình dạng của cấu trúc trên phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ học của Polymer + Các polymer có các tinh thể hình cầu (pherulites) nhỏ sẽ bền hơn các polymer có các splerulites lớn hơn, do sự phá hủy và nứt xảy ra trên bề mặt phân chia của các sphrulites + Khi nghiên cứu polyeste đi... trị Uo của một số polymer Uo , Kcal/mol Polyvinylclorua 35 Tơ viscozơ 40 Tơ Capron 45 Polyacrylonitrin 48 Polypropylen 56 Tuổi thọ Polymer là quá trình không thuận nghịch,khi có lực tác dụng của lực sẽ tạo thành những vết nứt rạn vi mô Những vết rạn thường bắt đầu từ những chỗ có ứng suất cao , sự có mặt của chúng làm xấu đi nhiều tính chất như tính quang học , làm đục bề mặt của polymer Quá trình... độ tổ hợp mạch polymer • • Độ uốn dẻo polymer vô định hình > polymer kết tinh > polymer thủy tinh Trạng thái lý học mật độ tổ hợp polymer càng chặt chẽ thì độ thẩm thấu càng thấp • Cơ chế của quá trình thẩm thấu khí dựa trên sự chuyển chỗ các phân tử Khi các đoạn mạch polymer chuyển động nhiệt làm thay đổi mật độ polymer tạo ra các lỗ nhỏ để phân tử khí đi qua • Do đó, độ uốn dẻo của mạch càng... yếu Khi các ion này di chuyển trong mạch polymer polymer dẫn điện Chú ý rằng bản thân phân tử polymer không tham gia vào quá trình di chuyển này Câu 15: Độ dẫn điện của polime phụ thuộc vào cấu trúc polime như thế nào? • Các polymer có hệ liên hợp trong cấu trúc, các hợp chất có nhiều nhân ngưng tụ có tính điện đặc biệt hơn so với số còn lại • Đối với những polymer này, dòng điện chuyển tử phân tử... trường của tất cả các nguyên tử cacbon trong mặt phẳng vòng • Khi tăng mạch liên hợp, hệ có nhiều electron π hơn, đồng thời các electron chuyển động trong hệ cũng dễ dàng hơn do đó hệ có tính dẫn điện cao hơn Câu 18: Thế nào là sự thẩm thấu của polime? Polymer có thể hấp phụ khí, hơi các chất lỏng, ion trong dung dịch hoặc bản thân chất lỏng Bên cạnh đó, polymer còn có thể cho phép khí, ion hay hơi chất. .. tăng khi nhiệt độ tăng Cấu trúc polymer càng trật tự, tính liên tục của hệ liên hợp không bị phá hủy các bước nhảy xảy ra dễ dàng hơn độ dẫn điện cao hơn Câu 16: Tại sao độ dẫn điện của polime có hệ liên hợp lại cao hơn polime khác? • Trong cấu trúc các polymer trên, bên cạnh chất dẫn điện là các ion thì chúng còn có thêm hạt mang điện là các electron π chúng có tính dẫn điện cao hơn, độ rộng . Tính chất của polymer Nhóm 3 Tính chất của polymer • Khối lượng phân tử của polymer • Độ phân bố khối lượng phân tử của polymer • Độ bền cơ học của polymer • Tính chất điện của polymer • Tính. điện của polymer • Tính chất thẩm thấu của polymer 1. Khối lượng phân tử của Polymer Polymer tạo thành là những hỗn hợp đồng đẳng phân tử , do đó khối lượng phân tử của polymer chỉ là giá trị. đứt của tơ 2. Ảnh hưởng của kích thướcvà hình dạng cấu trúc trên phân tử Kích thước và hình dạng của cấu trúc trên phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ học của Polymer. + Các polymer