Các trạng thái vật lý của polymer

Các trạng thái vật lý của polymer Mua chó Poodle: https://yeupoodle.com/

Trang 2

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KHOA DẦU KHÍ

BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER

1.Kim Thanh Hà 2.Trần Thủy Giang

3 Nguyễn Quốc Cường

4 Nguyễn Minh Giang

5 Nguyễn Ngọc Cương

Nhóm sinh viên thực hiện

Giáo viên hướng dẫn : PGS TS.BÙI THỊ LỆ THỦY

Trang 4

NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẶC BIỆT CỦA POLYME

Những trạng thái vật lý của polyme

sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về polyme

Ý nghĩa

Trang 6

1 SỰ BIẾN DẠNG CỦA POLYME

Trang 7

1 SỰ BIẾN DẠNG CỦA POLYME

Trang 8

1# ĐỘ BIẾN DẠNG

Là khả năng của vật thể chống lại biến dạng

và phục hồi hình dạng ban đầu khi tác dụng

Trang 9

2# SỰ BIẾN DẠNG

BIẾN DẠNG THUẬN NGHỊCH

Phân tử biến dang sẽ phục hồi lại hình dạng ban đầu

khi ngừng tác dụng lực bên ngoài

#biến dạng đàn hồi

BIẾN DẠNG KHÔNG THUẬN NGHỊCH

Phân tử giữ nguyên được hình dạng biến dạng sau

khi ngừng tác dung lực bên ngoài.

# chất dẻo

Trang 10

3# CHẤT ĐÀN HỒI

Chất kết tinh

Thay đổi hình dạng và biến dạng thuận nghịch không lớn

Độ đàn hồi của tinh thể mang bản chất năng lượng.

Và khi biến dạng thì chất có cấu trúc vô định hình.

Trang 11

4# ỨNG SUẤT

E : Gọi là mô đun đàn hồi 𝜺 : Biến dạng tương đối

 Vật liệu có bản chất năng lượng thì có mô đun đàn hồi lớn.

 Vật liệu có bản chất động học thì có mô đun nhỏ

Sự khác nhau giữa hai bản chất là phụ thuộc vào nhiệt độ và

hiêu ứng nhiệt khi biến dạng

1

Trang 12

1 SỰ BIẾN DẠNG CỦA POLYME

1

Trang 13

Sự biến dạng dẻo và chảy nhớt

Biến dạng đàn hồi cao

Hiện tượng phục hồi

Hiện tượng trễ

Trang 14

SỰ BIẾN DẠNG DẺO VÀ CHẢY NHỚT

Định nghĩa

là trường hợp đặc biệt của sự biến dạng dư , tăng liên tục

khi tác dụng một ứng suất tiếp tuyến không thay đổi ở polymer.

Đặc điểm

 Tính chất của vật thể rắn và lỏng.

 Độ nhớt của dung dịch rất cao

 Khả năng polyme trương lên trong khi hòa tan

 Khả năng thể hiện rất mạnh tính bất đẳng hướng

Trang 15

Mô hình thể hiện tính dẻo của chuỗi polymer

Trang 16

Trang 17

Điều kiện xuất hiện

 Phân tử chuỗi polymer cần có độ uốn dẻo đủ lớn

 Tốc độ thay đổi cấu dạng cần phải cao

1

Trang 18

Trang 19

HIỆN TƯỢNG PHỤC HỒI

Định nghĩa

Quá trình chuyển từ trạng thái không cân bằng sang

trạng thái cân bằng theo thời gian

Thay đổi chớp nhoáng các góc hóa trị và khoảng cách giữa các nguyên tố

Với lực và mô-đun đàn hồi lớn

Sự duỗi thẳng của các phân tử gấp khúc

Trang 20

Đặc điểm

Phụ thuộc vào ứng suất lực đặt ,vào thời gian tác dụng của lực

Sự hồi phục này gọi là sự hồi phục biến dạng

Trang 21

Trang 22

HIỆN TƯỢNG TRỄ

Định nghĩa

Nguồn gốc từ hiện tượng hồi phục đàn hồi cao khi có lực

tác dụng và khi cất lực tác dụng lên mẫu.

Bản chất của hiện tượng

Sự lệch nhau về độ biến dạng thuận và nghịch là do sự biến

dạng phát triển chậm hơn là sự thay đổi ứng suất.

Trang 23

Hai đường biến dạng này không trùng nhau tạo nên vòng trễ.

Độ lớn vòng trễ là sự khác nhau của hai diện tích OMC và CMD :

Trang 25

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ

1# TRẠNG THÁI TỔ HỢP VÀ TRẠNG THÁI PHA

2# TRẠNG THÁI THỦY TINH HÓA

3# TRẠNG THÁI ĐÀN HỒI CAO

4# TRẠNG THÁI CHẢY NHỚT

5# TRẠNG THÁI KẾT TINH

Trang 27

TRẠNG THÁI TỔ HỢP

Trạng thái khí

Dao động, tiệm tiến và quay, mật độ tổ hợp nhỏ

Trạng thái rắn

Mật độ tổ hợp cao, khoảng cách giữa các phân tử nhỏ,

không có sự chuyển động tiệm tiến và quay.

Trạng thái lỏng

Có tính chất chuyển động như thể khí và

mật độ tổ hợp như thể rắn

*khác nhau về tính chất chuyển động và mật độ tổ hợp

Trang 28

TRẠNG THÁI TỔ HỢP

Trạng thái khí

Dao động, tiệm tiến và quay, mật độ tổ hợp nhỏ

Trạng thái rắn

Mật độ tổ hợp cao, khoảng cách giữa các phân tử nhỏ,

không có sự chuyển động tiệm tiến và quay.

Trạng thái lỏng

Có tính chất chuyển động như thể khí và

mật độ tổ hợp như thể rắn

*khác nhau về tính chất chuyển động và mật độ tổ hợp

Trang 29

 Pha tinh thể: đặc trưng bằng bậc xa ba chiều của sự phân

bố các nguyên tử hay phân tử.

 Pha lỏng : không có mạng lưới tinh thể, có mật độ tổ hợp

giống như là ở pha tinh thể.

#pha vô định hình

 Pha khí : chuyển động hoàn toàn hỗn độn của các phân tử,

nghĩa là không có bậc nào cả.

Trang 30

TRẠNG THÁI PHA &TRẠNG THÁI TỔ HỢP

 Pha : tính chất nhiệt

động học, như năng lượng tự do, tỷ khối…

rắn * ở dạng thủy tinh

lỏng * ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy.

Trang 31

SỰ CHUYỂN PHA

Định nghĩa : Sự chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác

có liên quan đến những thay đổi về hình thái sắp xếp của các

phân tử và thay đổi tính chất nhiệt động học

Phân loại

Trang 32

Chuyển pha loại 1: Thay đổi nhảy vọt tính chất nhiệt động học , đặc trưng là thay đổi entanpy của hệ những chuyển pha loại này như là :

nóng chảy, kết tinh, ngưng tụ, bay hơi

Chuyển pha loại 2 : Không có sự thay đổi nhảy vọt mà thay đổi từ từ các tính chất nhiệt động không có ẩn nhiệt của sự chuyển pha.

Trang 33

ĐƯỜNG CONG CƠ NHIỆT

Định nghĩa: Sự phụ thuộc độ biến dạng vào nhiệt độ được xác định trên máy Koncistometer

Ba vùng biến dang đặc trưng cho ba trạng thái vật lý khác nhau

Trang 34

Ít thay đổi với nhiệt độ và có modun đàn hồi không lớn

Biến dạng có kèm theo biến dạng chảy tăng theo nhiệt độ.

Vùng III : Chảy nhớt

Nhiệt độ tăng làm tăng sự biến dạng không thuận nghịch

Nhiệt độ chuyển từ trạng thái đàn hồi cao sang chảy nhớt

là nhiệt độ trung bình

Trang 35

Phụ thuộc vào cấu trúc của polyme, khối lượng phân tử, nhiệt

độ…

Trong kỹ thuật, phương pháp cơ nhiệt có thể dùng để nghiên cứu ảnh hưởng của các chất phụ gia khi đóng rắn polyme.

Trang 36

Trang 37

1.Đặc tính của polyme thủy tinh hóa

2.Sự biến dạng đàn hồi bắt buộc

Trang 38

Khả năng thủy tinh hóa Tỉ lệ năng lượng tương tác nội và

giữa các phần tử với năng lượng chuyển động nhiệt của các mắt xích

polyme.

Đặc điểm 1.Khi làm lạnh một chất nóng chảy có thể

tìm thấy tinh thể hay thủy tinh

2.Sự chuyển chất lỏng thành thủy tinh

không phải là sự chuyển pha

3 Vật thể thủy tinh khác với thể lỏng : Độ linh động và trạng thái năng lượng.

Tính chất 1.Liên quan chặt chẽ với độ uốn dẻo

2.Khác polyme thủy tinh thường là khả năng biến dạng giảm, tinh giòn và đàn hồi tăng

Trang 39

1.Đặc tính của polyme thủy tinh hóa

2.Sự biến dạng đàn hồi bắt buộc

Trang 40

Định nghĩa

“Sự biến dạng lớn được phát triển trong trong

polyme thủy tinh khi có ứng suất lớn”.

 Chỉ xuất hiện dưới ảnh hưởng của ứng suất lớn.

 Có tính chất thuận nghịch.

Trang 41

Ứng suất tới hạn σth là ứng suất đạt được độ lớn của năng lượng hoạt hóa hay là ứng suất mà tốc độ biến dạng bằng

tốc độ phục hồi

Trang 42

Nhiệt độ giòn Td :nhiệt độ mà polyme thủy tinh mất đi khả năng

biến dạng lớn và bị phá hủy ngay khi có biến dạng nhỏ.

Các yếu tố phụ thuộc

1.Cấu trúc polyme.

2.Độ phân cực : Không phân cực :Ttt thấp Phân cực mạnh :Ttt cao

Trang 43

Trang 44

Đặc trưng cho polyme có độ uốn dẻo cao của phân tử.

Được xem là lỏng đối với các mắt xích và là thủy tinh đối với toàn

phân tử.

Trạng thái đàn hồi cao là trạng thái không cân bằng.

Trang 45

Điều kiện xuất hiện

1# Độ uốn dẻo phân tử polyme đủ lớn.

2# Tốc độ thay đổi hinh dạng của polyme

Yếu tố ảnh hưởng

 Sự thay đổi cấu dạng : dao động hỗn độn ở dạng liên kết hóa học và chuyển chỗ của các đồng phân quay

 Thành phần hóa học và cấu trúc phân tử.

 Bản chất lực tương tác, bản chất phân bố trật tự các phân tử và nhiệt độ.

Trang 46

Sự phụ thuộc độ biến dạng đàn hồi cao vào nhiệt độ khác nhau

( t1>t2>t3 )

Trang 48

*Xác định bởi sự thay đổi nội năng và

entropi đối với sự biến dạng.

* năng lượng tự do

BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI CAO & BIẾN DẠNG THƯỜNG

Nếu biến dạng chậm

xác định chủ yếu bằng thành phần

entropi.

Nếu biến dạng nhanh bằng thành phần nội

năng.

Trang 49

Trang 50

Định nghĩa

Là sự chuyển chỗ không thuận nghịch của các phân tử đối với nhau khi có tác dụng của lực ngoài và trong chất hình thành lực ma sát nội chống lại sự chuyển chỗ của các

phân tử.

Tính chất

 Sự biến dạng là không thuận nghịch.

 Tính chảy của polyme càng cao, mức độ trùng hợp càng

thấp, nhiệt độ càng cao và lượng chất thấp phân tử càng lớn.

Trang 51

Sự chuyển chỗ mạch polyme dựa trên năng lượng hoạt hóa Nhiệt hoạt hóa tính theo sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số độ

Trang 52

Đặc điểm của sự chảy

Là chuyển chỗ liên tục

Các mắc xích của mạch hay của những phần của mạch

Chứng tỏ nhiệt hoạt hóa không phụ thuộc vào chiều dài của mạch

Luôn kèm theo biến dạng đàn hồi cao

Do duỗi thăng hay gấp khúc mạch

Phụ thuộc vào độ nhớt

Độ nhớt lại phụ thuộc nhiều vào chiều dài mạch

Xảy ra với mạch uốn dẻo

Có cấu dạng khác nhau ,mạch cứng xảy ra khó khăn

Nhiệt độ chảy nhớt

Phụ thuộc vào chế độ biến dạng và khối lượng phân tử

Trang 53

Trang 54

Cơ chế quá trình kết tinh

Là quá trình hình thành phôi (hay mầm) của pha kết tinhtrong pha vô định hình và sự lớn dần của các phôi đó

Quá trình kết tinh là sự chuyển pha.

Note: Sự kết tinh thường không bắt đầu

ở nhiệt độ nóng chảy mà thấp hơn.

Trang 55

Sự kết tinh là sự chuyển từ bậc gần tới bậc xa của các mạch

và các mắc xích, nghĩa là sự chuyển pha Khác với thủy tinh

hóa.

Trang 56

YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG KẾT TINH

1 Có cấu trúc mạch điều hòa lớn có khả năng kết tinhCấu trúc mạch không điều hòa không có khả năng kết tinh.

2

Nhóm phân cực trong phân tử, sự định hướng dễ thì

sự kết tinh càng dễ dàng

Tương tác phân tử càng lớn, độ nhớt của hệ càng lớn

tốc độ kết tinh lại giảm

3 Chuyển động nhiệt của các mắt xích hay độ uốn dẻo mạch.Lực hút các phẩn tử và sự chuyển động nhiệt của phân tử

Trang 57

Trang 59

HẾT RỒI

Cảm ơn cô và các bạn

đã lắng nghe và theo dõi.

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	1,37 MB