polyme vo dinh hinh

Trong cùng một pha các trạng thái cân bằng nhiệt động, polyme tồn tại 2 pha: tinh thể và vô định hình... Pha tinh thể: Là trạng thái mà trong đó các mạch polyme đựoc sắp xếp theo một t

GiỚI THIỆU

1 Trạng Thái Pha Của Polyme

2 Trạng Thái Vật Lý Của Polyme Vô Định Hình

3 Hiện Tượng Hồi Phục Các Tính Chất Cơ Học Của

Polime

4 Các phương pháp xác định nhiệt độ thủy tinh hóa

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa

1 Polyme Vô Định Hình

1 Trạng Thái Pha Của Polyme

Định nghĩa: Pha là một phần đồng nhất của hệ thống đựơc tính riêng với các phân

tử khác nhờ bề mặt phân chia giữa chúng

và khác nhau về tính nhiệt động Trong cùng một pha các trạng thái cân bằng nhiệt động, polyme tồn tại 2 pha: tinh thể và vô định

hình.

2

1.1 Pha tinh thể: Là trạng thái mà trong

đó các mạch polyme đựoc sắp xếp

theo một trật tự nhất định, trình tự đó gọi là trình tự xa 3 chiều.

1.2 Pha vô định hình: Là trạng thái mà các mạch polyme không xắp sếp

theo một trật tự nào (còn gọi là trật

tự gần).

3

2 Trạng Thái Vật Lý Của Polyme Vô Định Hình:

Polyme vô định hình có hai trạng thái tập hợp: rắn (thủy tinh) và lỏng.

Polyme vô định hình rắn còn gọi là polyme dạng thủy tinh có giá trị biến dạng đàn hồi rất nhỏ dù có chịu tải trọng khá lớn Ở

trạng thái mềm cao, polyme vô định hình có

khả năng biến dạng elastic Ở trạng thái chảy nhớt, polyme có thể biến dạng không thuận

nghịch, thay đổi hình dạng dù lực tác dụng rất bé

4

Đa số các polyme đựơc sử dụng rộng rãi đều nằm trong trạng thái pha

lỏng ( vô định hình) Nó bao gồm các sản phẩm quan trọng trong kỹ thuật như: PS, PVC,PMMA …

Vì vậy, việc hiểu biết các tính chất vật lý của các polyme vô định hình trong bất kì trạng thái vật lý nào là rất quan

trọng

5

3.Hiện Tượng Hồi Phục Các Tính Chất Cơ Học Của Polyme

3.1.Khái niệm và định nghĩa:

Vậy quá trình hồi phục là quá trình biến đổi theo thời gian của polyme từ

trạng thái không cân bằng đến trạng thái cân bằng Thời gian cần thiết để lập cân bằng mới gọi là thời gian hồi phục.

6 Polyme Vô Định Hình

Quá trình hồi phục xảy ra khi mẫu polyme chưa đạt được biến dạng cân bằng mềm cao gọi là hồi phục biến dạng Hồi phục biến dạng còn xảy ra sau khi ngừng tác dụng ngoại lực, tức là khi polyme trở về hình dạng ban đầu cùa nó

7 Polyme Vô Định Hình

3.2 Các dạng hồi phục:

Hồi phục biến dạng:

Hồi phục ứng suất

Hiện tượng giảm dần ứng suất để đạt đến cân bằng gọi là hồi phục ứng suất sở dĩ có hiện

tượng này, là do khi kéo nhanh như vậy các mạch phân tử không kịp duỗi thẳng, và chuyễn động

tương đối với nhau dưới tác dụng của ngoại lực chỉ sau một thời gian nào đó, các phân tử mới có

đủ thì giờ để sắp xếp lại thành trạng thái ổn định (cân bằng) hơn thì ứng suất mới để giữ độ dài như

cũ sẽ giảm đi

8

Đàn hồi sau tác dụng

Nếu như bất ngờ giải phóng lực tác dụng khỏi mẫu polyme thì sự sắp xếp các phân tử trước kia là cân bằng khi có ngoại lực, bây giờ trở nên

không cân bằng nữa Các phân tử sẽ sắp xếp lại để

có trạng thái cân bằng mới, nghĩa là bắt đầu quá trình hồi phục Hiện tượng hồi phục biến dạng khi giải phóng lực polyme khỏi lực tác dụng gọi là đàn hồi sau tác dụng.

9 Polyme Vô Định Hình

3.3Đặc điểm của hiện tượng hồi phục:

Hiện tượng trễ:

Khái niệm:

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các đường tải trọng và tháo tải không trùng nhau.

khi cùng một ứng suất như nhau, thì đại lượng biến dạng tăng khi tăng ứng suất và luôn luôn nhỏ hơn khi giảm

ứng suất do hiện tượng không trùng nhau này, nên trên

đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ biến dạng và ứng suất tạo ra một vòng được giới hạn bởi các đường cong 1

& 2, vòng này được gọi là vòng trễ và hiện tượng trên gọi

là hiện tượng trễ.

10

Biến dạng mềm cao:

Khái niệm : Đối với hợp chất thấp phân tử ( vật chất tinh thể và vô định hình), gồm có hai loại biến dạng biến dạng đàn

hồi và biến dạng dẻo.

11 Polyme Vô Định Hình

3.5 Các trạng thái của polyme vô định

hình

Trạng thái mềm cao

Trạng thái thùy tinh

Trạng thái chảy nhớt

12 Polyme Vô Định Hình

Nhiệt độ hóa thủy tinh: Khi làm lạnh nhanh một polyme, polyme chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái thủy tinh, nhưng không hình thành trạng thái kết tinh Nhiệt độ chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái thủy tinh, hoặc polyme chuyển từ trạng thái

thủy tinh sang trạng thái mềm cao gọi là nhiệt

độ chuyển hóa thủy tinh (Tg)

13 Polyme Vô Định Hình

Cơ chế quá trình thủy tinh hóa: Ở trạng thái mếm cao của polyme, các mắt xích trong phân tử

có độ linh động lớn, nên dễ thay đổi hình thái sắp xếp Nên khi làm lạnh nhanh thì thời gian hồi phục của mắt xích tăng lên nên sự thay đổi hình thái sắp xếp của mạch và quá trình kết tinh của polyme gặp khó khăn, ở trong phạm vi nhiệt độ nào đó polyme cứng lại và không tạo thành mạng lưới tinh thể thì gọi là polime hóa thủy tinh.

14 Polyme Vô Định Hình

II I

t III

TTT TT mềm cao TT chảy nhớt

4 Các phương pháp xác định nhiệt độ

thủy tinh hóa:

4.1 Xác định thể tinh riêng (phương pháp

dilatomét)

4.2 Đo tỷ nhiệt

4.3 Đo mô đun đàn hồi:

4.4 Đo đại lượng biến dạng:

15 Polyme Vô Định Hình

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa:

5.1 Độ có cực của polyme:

Các polyme không phân cực thì mạch có độ

bé, độ mạch của mạch được hoàn toàn ngay cả khi nhiệt độ rất thấp, nhưng polyme không phân cực thì có nhiệt độ thủy tinh hóa thấp vào khoảng –

70 0 C.

16 Polyme Vô Định Hình

5.2 Ảnh hưởng nhóm thế:

Kích thước nhóm thế ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt độ thủy tinh, nhóm thế làm cho sự quay của các mắt xích khó khăn nên mạch polyme trở nên cứng Như thế muốn cho mạch mềm thì cần phải nâng nhiệt độ lên cao, nghĩa là nhiệt độ thủy tinh hóa cao.

Mức độ có nhánh của mạch càng lớn thì sự cản trở không gian càng lớn bởi vậy polybutadien

có nhiệt độ hóa thủy tinh cao hơn nhiệt độ thủy tinh hóa cảu polyisopren mạch thẳng.

17

:

5.3 Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử

Trọng lượng phân tử của polyme tăng thì nhiệt độ thủy tinh hóa đầu tiên tăng lên rất

nhanh, sau đó tăng chậm hơn và cuối cùng đạt một giá trị không đổi.

18

: