CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
2.1 Quan hệ giữa cấu trúc và
2.1.5 Trạng thái tập hợp và trạng thái
a. Trạng thái tập hợp: pha
• Về nguyên tắc, tất cả các chất có thể tồn tại ở 3 trạng thái tập hợp: rắn, lỏng, khí.
• Trạng thái tập hợp của 1 chất được xác định bởi cân bằng giữa năng lượng liên kết Elk (mang các
nguyên tử lại gần nhau) và năng lượng nhiệt Enh (đẩy các nguyên tử ra xa nhau)
Enh = k.T và Elk = const
k: haèng soá Boltzman = 1,382.10-23J/K
• Khi T tăng, Enh tăng làm mất đi các cấu trúc trật tự.
• Khí: trạng thái mất trật tự hoàn toàn.
• Rắn: trạng thái trật tự hoàn toàn.
• Lỏng: là trung gian giữa 2 trạng thái trên.
b. Trạng thái pha
• Theo quan điểm cấu tạo, các pha khác nhau là do cách sắp xếp của các phân tử.
• Có 2 trạng thái pha:
– tinh thể (kết tinh) – vô định hình.
• Trạng thái pha vô định hình: Các mạch polymer sắp xếp ngẫu nhiên, không có trật tự. Vật liệu có thể ở thể rắn hoặc lỏng*.
• Trạng thái pha tinh thể (kết tinh): Các mạch polymer sắp xếp một cách có trật tự. Vật liệu ở thể rắn.
• Trong thực tế, polymer thường ở trạng thái bán kết tinh là trạng thái trong đó vừa có những vùng pha kết tinh vừa có những vùng pha vô định hình xen kẽ nhau.
Trạng thái vô định hình Trạng thái bán kết tinh 1
• Tỷ lệ giữa vùng kết tinh so với toàn
khối polymer gọi là độ kết tinh.
• Polymer vô định hình có độ trong suốt cao hơn polymer kết tinh.
VD: Nhựa PMMA (Poly methyl methacrylate) có độ trong suốt cao hơn thủy tinh vô cơ.
• Polymer kết tinh có tính chất cơ lý cao hơn polymer vô định hình.*
• Độ kết tinh phụ thuộc vào tốc độ làm nguội. Làm nguội chậm thì độ kết tinh cao và ngược lại.
• Nếu cho thêm chất hóa dẻo thì độ kết tinh giảm.
38
Tg
Trạng thái
Thuỷ tinh Trạng thái
Mềm cao Trạng thái Chảy nhớt
Dao động
Nguyên tử Dao động
Đoạn mạch Chuyển động Phân tử
Tg: Nhiệt độ hoá thuỷ tinh Tm: Nhiệt độ chảy nhớt
Tm
• Các polymer vô định hình tuỳ thuộc vào nhiệt độ có thể có 3 trạng thái lý học:
• Trạng thái thuỷ tinh: đặc trưng bởi sự dao động của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong mạch
phân tử quanh các vị trí cân bằng nào đó.
• Trạng thái mềm cao: đặc trưng bởi sự dao động của các đoạn mạch, do đó mạch polymer có khả năng uốn dẻo.
• Trạng thái chảy nhớt: đặc trưng bởi độ linh động của toàn mạch đại phân tử.
• Nhiệt độ hoá thuỷ tinh (Tg): là nhiệt độ tại đó nhựa bắt đầu chuyển sang trạng thái thủy tinh.*
• Nhiệt độ (Tm): là nhiệt độ tại đó nhựa bắt đầu chuyển sang trạng thái chảy nhớt.*
• Nhiệt độ gia công (Tp) (Tp – Temperature
processing): là nhiệt độ mà làm cả hỗn hợp nhựa chảy dẻo ra, đáp ứng khả năng gia công và cho sản phẩm hoàn hảo nhất.*
• Nhiệt độ gia công lúc nào cũng lớn hơn nhiệt độ nóng chảy.*
1
2.2 Phân loại nhựa
• Trong sản xuất nhựa phân thành 4 loại:
–Nhựa thông dụng –Nhựa kỹ thuật
–Nhựa kỹ thuật chuyên dụng –Nhựa hỗn hợp
a. Nhựa thông dụng
• Là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn.
• Dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày.
• Giá rẻ
• VD: PE, PP, PS, ABS, PVC, PET…
b. Nhựa kỹ thuật
• Là loại nhựa có tính chất cơ lý (độ bền kéo, bền uốn, va đập,…) trội hơn so với các loại nhựa thông dụng.
• Ứng dụng để sản xuất các chi tiết yêu cầu tính năng cao.
• Giá đắt.
Một số loại nhựa kỹ thuật
Tên nhựa Tên viết tắt
PolyAmide (Nylon) PA
PolyCarbonate PC
PolyAcetal POM
Poly Phenylene Sulfide PPS Poly Buthylene
Terephthalate
PBT
c. Nhựa kỹ thuật chuyên dụng
• Chỉ dùng với số lượng ít, trong một số lĩnh vực riêng biệt. Giá rất cao.
Tên nhựa Tên viết tắt Poly Phenylene Sulfide PPS
Poly Ester kết tinh dạng lỏng LCP
Poly Imide PI
Poly Tetra Fluoro Ethylene PTFE
Poly Ether Imide PEI
d. Nhựa hỗn hợp
• Phối hợp tính năng ưu việt của các loại nhựa và hạn chế những tính năng yếu kém của nó từng loại riêng lẻ.
• VD: PC/PET, PC/ABS, PA/PP,…