1.Trạng thái tập hợp của polimer:
a.Đối với hợp chất thấp phân tử:
Các hợp chất thấp phân tử cĩ thể tồn tại 3 trạng thái tập hợp là khí (K), lỏng (L) và rắn (R).
b.Đối với polimer:
Polimer chỉ tồn tại 2 trạng thái là rắn và lỏng, khơng tồn tại trạng thái khí . Do khối lượng phân tử của polimer rất lớn nên năng lượng tương tác giữa các phân tử rất lớn; do đĩ, nhiệt hĩa hơi của polimer lớn hơn nhiệt phân hủy và vì vậy, polimer bị phân hủy trước khi hĩa hơi.
2.Trạng thái tướng của polimer:
a.Đối với hợp chất thấp phân tử:
Theo quan điểm nhiệt động học, dựa vào sự biến đổi nhiệt độ và các thơng số nhiệt động khác, vật thể cĩ thể tồn tại ở 3 trạng thái tướng là R, L và K.
Định nghĩa tướng: là 1 phần của hệ, ngăn cách với những phần khác bởi bề mặt phân cách. Trong 1 tướng phải cĩ thành phần và các tính chất nhiệt động đồng nhất hoặc biến đổi liên tục theo tọa độ khơng gian.
Nếu chúng ta so sánh trạng thái tập hợp và trạng thái tướng thì chúng ta cĩ: Trạng thái tập hợp:
Trạng thái tướng:
R L K
tướng tinh thể tướng vđh tướng lỏng tướng khí
b.Đối với polimer:
Dựa vào cách sắp xếp các phân tử trong khơng gian, người ta chia polimer thành 2 tướng là tướng tinh thể và tướng vơ định hình.
+ Tướng vơ định hình của polimer: trong đĩ các phân tử được sắp xếp theo 1 trật tự trật tự gần.
Trật tự gần: trong đĩ kích thước vùng cĩ trật tự nhỏ hơn nhiều kích thước phân tử.
+ Tướng tinh thể của polimer: trong đĩ các phân tử được sắp xếp theo 1 trật tự xa.
Trật tự xa: trong đĩ kích thước vùng cĩ trật tự lớn hơn nhiều kích thước phân tử.
3.Sự chuyển trạng thái vật lí của các vật thể:
Ta sẽ xét 3 loại mẫu vật là vật thể tinh thể thấp phân tử, thủy tinh thấp phân tử và polimer vơ định hình.
Khi tác dụng 1 lực F khơng đổi vào 3 loại mẫu vật trên, với tốc độ lực khơng đổi, tăng dần nhiệt độ lên thì khi khảo sát sự biến dạng của mẫu vật (ε) vào nhiệt độ (T) thì ta sẽ nhận được các dạng đồ thị trên H.XV.6.
+ Đối với vật thể tinh thể thấp phân tử, quá trình chuyển hệ từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng là quá trình chuyển tướng, xảy ra ở 1 nhiệt độ nhất định, gọi là nhiệt độ nĩng chảy. Tại nhiệt độ nĩng chảy, các thơng số nhiệt động như nội năng U, entanpi H, entropi S, độ biến dạng ε, … đều biến thiên nhảy vọt.
Ở đây, ε biến thiên nhảy vọt là do sự biến dạng từ thuận nghịch sang bất thuận nghịch -đĩ là sự biến dạng chảy.
+ Đối với thủy tinh thấp phân tử, quá trình chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái chảy khơng phải là quá trình chuyển tướng. Đây chỉ là quá trình chuyển từ trạng thái vật lí rắn sang trạng thái vật lí lỏng được xác định bằng nhiệt độ hĩa thủy tinh (Tg). Tg khơng phải là 1 đại lượng xác định mà Tg cĩ thể giao động trong một khoảng 10→20o là tùy thuộc vào bản chất của cấu tử và điều kiện bên ngồi như tốc độ đun nĩng hay làm lạnh, lực tác dụng cơ học, …
+ Đối với polimer vơ định hình, đồ thị của nĩ được chia thành 3 vùng ứng với 3 trạng thái vật lí khác nhau là:
- Từ Tđ đến Tg, hệ tồn tại ở trạng thái thủy tinh, ε thường cĩ giá trị nhỏ; tại vùng này, polimer nằm ở trạng thái rắn.
- Từ Tg đến Tc, hệ tồn tại ở trạng thái co giãn cĩ độ mềm dẻo cao.Trạng thái vật lí này chỉ thấy ở các polimer, cịn các chất thấp phân tử khơng cĩ.
- Từ Tc đến T∞, polimer ở trạng thái chảy.
Ví dụ: poliisobutylen ở nhiệt độ thường tồn tại ở trạng thái co giãn, cĩ tính đàn hồi cao, khi đun nĩng thì cĩ thể chuyển sang trạng thái chảy nhớt, cịn khi làm lạnh thì cĩ thể chuyển sang trạng thái thủy tinh (giịn).