Trạng thái vật lý của polyme vô định hình

GiỚI THIỆU Trạng Thái Pha Của Polyme Trạng Thái Vật Lý Của Polyme Vô Định Hình Hiện Tượng Hồi Phục Các Tính Chất Cơ Học Của Polime Các phương pháp xác định nhiệt độ thủy tinh hóa Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa Polyme Vô Định Hình 1 Trạng Thái Pha Của Polyme Định nghĩa: Pha phần đồng hệ thống đựơc tính riêng với phân tử khác nhờ bề mặt phân chia chúng khác tính nhiệt động Trong pha trạng thái cân nhiệt động, polyme tồn pha: tinh thể vô định hình 1.1 Pha tinh thể: Là trạng thái mà mạch polyme đựoc xếp theo trật tự định, trình tự gọi trình tự xa chiều 1.2 Pha vô định hình: Là trạng thái mà mạch polyme không xắp sếp theo trật tự (còn gọi trật tự gần) Trạng Thái Vật Lý Của Polyme Vô Định Hình: Polyme vô định hình có hai trạng thái tập hợp: rắn (thủy tinh) lỏng Polyme vô định hình rắn gọi polyme dạng thủy tinh có giá trị biến dạng đàn hồi nhỏ dù có chịu tải trọng lớn Ở trạng thái mềm cao, polyme vô định hình có khả biến dạng elastic Ở trạng thái chảy nhớt, polyme biến dạng không thuận nghịch, thay đổi hình dạng dù lực tác dụng bé Đa số polyme đựơc sử dụng rộng rãi nằm trạng thái pha lỏng ( vô định hình) Nó bao gồm sản phẩm quan trọng kỹ thuật như: PS, PVC,PMMA … Vì vậy, việc hiểu biết tính chất vật lý polyme vô định hình trạng thái vật lý quan trọng 3.Hiện Tượng Hồi Phục Các Tính Chất Cơ Học Của Polyme 3.1.Khái niệm định nghĩa: Vậy trình hồi phục trình biến đổi theo thời gian polyme từ trạng thái không cân đến trạng thái cân Thời gian cần thiết để lập cân gọi thời gian hồi phục Polyme Vô Định Hình 3.2 Các dạng hồi phục: Hồi phục biến dạng: Quá trình hồi phục xảy mẫu polyme chưa đạt biến dạng cân mềm cao gọi hồi phục biến dạng Hồi phục biến dạng xảy sau ngừng tác dụng ngoại lực, tức polyme trở hình dạng ban đầu cùa Polyme Vô Định Hình Hồi phục ứng suất Hiện tượng giảm dần ứng suất để đạt đến cân gọi hồi phục ứng suất có tượng này, kéo nhanh mạch phân tử không kịp duỗi thẳng, chuyễn động tương tác dụng ngoại lực sau thời gian đó, phân tử có đủ để xếp lại thành trạng thái ổn định (cân bằng) ứng suất để giữ độ dài cũ giảm Đàn hồi sau tác dụng Nếu bất ngờ giải phóng lực tác dụng khỏi mẫu polyme xếp phân tử trước cân có ngoại lực, trở nên không cân Các phân tử xếp lại để có trạng thái cân mới, nghĩa bắt đầu trình hồi phục Hiện tượng hồi phục biến dạng giải phóng lực polyme khỏi lực tác dụng gọi đàn hồi sau tác dụng Polyme Vô Định Hình 3.3Đặc điểm tượng hồi phục: Hiện tượng trễ: Khái niệm: Thực nghiệm chứng tỏ đường tải trọng tháo tải không trùng ứng suất nhau, đại lượng biến dạng tăng tăng ứng suất luôn nhỏ giảm ứng suất tượng không trùng này, nên đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ biến dạng ứng suất tạo vòng giới hạn đường cong & 2, vòng gọi vòng trễ tượng gọi tượng trễ 10 Biến dạng mềm cao: Khái niệm : Đối với hợp chất thấp phân tử ( vật chất tinh thể vô định hình), gồm có hai loại biến dạng biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo Polyme Vô Định Hình 11 3.5 Các trạng thái polyme vô định hình Trạng thái mềm cao Trạng thái thùy tinh Trạng thái chảy nhớt Polyme Vô Định Hình 12 Nhiệt độ hóa thủy tinh: Khi làm lạnh nhanh polyme, polyme chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái thủy tinh, không hình thành trạng thái kết tinh Nhiệt độ chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái thủy tinh, polyme chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái mềm cao gọi nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) Polyme Vô Định Hình 13 TTT I TT mềm cao II TT chảy nhớt III t Cơ chế trình thủy tinh hóa: Ở trạng thái mếm cao polyme, mắt xích phân tử có độ linh động lớn, nên dễ thay đổi hình thái xếp Nên làm lạnh nhanh thời gian hồi phục mắt xích tăng lên nên thay đổi hình thái xếp mạch trình kết tinh polyme gặp khó khăn, phạm vi nhiệt độ polyme cứng lại không tạo thành mạng lưới tinh thể gọi polime hóa thủy tinh Polyme Vô Định Hình 14 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: Polyme Vô Định Hình 15 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa: 5.1 Độ có cực polyme: Các polyme không phân cực mạch có độ mềm dẻo cao, đại lượng thềm quay (U0) bé, độ mạch mạch hoàn toàn nhiệt độ thấp, polyme không phân cực có nhiệt độ thủy tinh hóa thấp vào khoảng –700C Polyme Vô Định Hình 16 : 5.2 Ảnh hưởng nhóm thế: Kích thước nhóm ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ thủy tinh, nhóm làm cho quay mắt xích khó khăn nên mạch polyme trở nên cứng Như muốn cho mạch mềm cần phải nâng nhiệt độ lên cao, nghĩa nhiệt độ thủy tinh hóa cao Mức độ có nhánh mạch lớn cản trở không gian lớn polybutadien có nhiệt độ hóa thủy tinh cao nhiệt độ thủy tinh hóa cảu polyisopren mạch thẳng 17 : 5.3 Ảnh hưởng trọng lượng phân tử Trọng lượng phân tử polyme tăng nhiệt độ thủy tinh hóa tăng lên nhanh, sau tăng chậm cuối đạt giá trị không đổi 18 [...]... ( vật chất tinh thể và vô định hình) , gồm có hai loại biến dạng biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Polyme Vô Định Hình 11 3.5 Các trạng thái của polyme vô định hình Trạng thái mềm cao Trạng thái thùy tinh Trạng thái chảy nhớt Polyme Vô Định Hình 12 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) Polyme Vô Định Hình 13 TTT I TT mềm cao II TT chảy nhớt III t 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... 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 Polyme Vô Định Hình 14 4 Các phương pháp xác định nhiệt độ thủy tinh hóa: 4.1 Xác định thể tinh riêng (phương pháp dilatomét) 4.2... 4.4 Đo đại lượng biến dạng: Polyme Vô Định Hình 15 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 mềm dẻo cao, đại lượng thềm thế năng quay (U0) 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 –700C Polyme Vô Định Hình 16 : 5.2 Ảnh hưởng nhóm... 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