II. Aính hưởng của cấu trúc đến độ bền cơ học của polymer:
3. Aính hưởng của mật độ liên kết ngang:
Trước đây người ta cho rằng polymer mạng lưới là một tập hợp các đại phân tử với các liên kết hố học ngang giữa chúng. Mật độ liên kết ngang được xác định bởi cơng thức: N = V ν = Mnc ρ
N : mật độ liên kết ngang ν : tổng số mol
V : thể tích mẫu
ρ : tỷ trọng của polymer
Mnc : phân tử lượng của dãy mạng lưới
Ngày nay người ta cho rằng liên kết ngang khơng chỉ hình thành giữa các đại phân tử mà giữa các cấu trúc trên phân tử. Vì vậy, Mnc chỉ cĩ giá trị trung bình và nĩ cho biết giá trị của mật độ liên kết ngang: Mnc giảm suy ra ν/V tăng dẫn đến mật độ liên kết ngang tăng
Khi trong polymer vơ định hình mật độ liên kết ngang tăng dần đến tính đàn hồi giảm và Tg tăng
Sự thay đổi độ bền của polymer vơ định hình theo mật độ liên kết ngang như sau:
Bản chất của sự phụ thuộc của độ bền vào mật độ liên kết ngang là do ảnh hưởng của mật độ liên kết ngang đến sự định hướng và quá trình kết tinh xảy ra trong khi biến dạng của polymer
3/Ảnh hưởng của chất độn đến tính chất cơ học:
Cĩ hai loại độn :
Hoạt tính : làm tăng độ bền cơ học.
1 2 3 4
105/Mnc
Cao su tổng hợp
σr
2 4 6 8
Cao su thiên nhiên 104/Mnc
Khơng hoạt tính: khơng làm tăng độ bền cơ học.
Trong trạng thái mềm cao độn hoạt tính làm tăng độ bền kéo của su cịn trong trạng thái thuỷ tinh thì ngược lại, độ bền kéo giảm, độ bền dịn tăng, khoảng nhiệt độ mềm cao bắt buộc giảm. Do vậy khi sản xuất cao su, để sử dụng ở nhiệt độ thấp thì khơng nên cho nhiều độn. Vì vậy hàm lượng độn cho vào và điều kiện sử dụng liên quan với nhau.
Yêu cầu của độn hoạt tính:
+ Cĩ ái lực đủ mạnh với polimer. + Cĩ độ bền cơ lý hố.
+ Cấu trúc phải cĩ độ xốp và kích thước nhất định (≈ kích thước của các cấu trúc hình thành trong polimer (trên phân tử, phân tử)...).
- Hàm lượng tối ưu của phụ gia chỉ nằm trong giới hạn nhất định ở những điều kiện nhất định.
Độn cịn đựơc dùng trong sản xuất các sản phẩm polimer. Hổn hợp polimer với chất độn rắn dạng sợi cĩ độ bền cao gọi là Reinforced polimer (chất dẽo gia cường) (Compozit). Sợi cĩ thể là sợi thuỷ tinh hoặc sợi cacbon. Chúng được gọi là chất gia cường cịn polimer được gọi là chất kết dính. Chúng cĩ nhiệm vụ giữ các sợi với nhau và truyền ứng suất tới các sợi. Chất kết dính thường là các Oligomer cĩ độ nhớt thấp cĩ thể tạo thành mạng lưới nhờ các phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng.
Hệ thống gia cường cĩ cả hai tính chất bền và đàn hồi (mềm dẽo). Độ bền của nhựa gia cường phụ thuộc vào sự sắp xếp của các sợi và mơđun đàn hồi của chất kết dính.
Yếu tố quan trọng trong sản xuất chất dẽo gia cường là sự tương tác và bám dính giữa chất kết dính và sợi. Sợi phải thấm ướt tốt bởi nhựa. Muốn vậy phải xử lý sợi. Bên cạnh đĩ trong quá trình gia cơng chất dẽo gia cường và các sản phẩm polimer khác cịn xuất hiện
σ
hiện tượng co ngĩt. S ự co ngĩt này làm méo mĩ hình dạng sản phẩm và làm tăng ứng suất nội, ảnh hưởng đến tính chất cơ học. Do vậy để sản xuất các sản các sản phẩm cĩ chất lượng cao cần phải chọn chất kết dính cĩ độ co ngĩt thấp.
Một đặc điểm nữa cần chú ý khi sản xuất chất dẽo gia cường đặ biệt sản phẩm từ chất dẽo và kim loại là sự giản nở nhiệt của chúng. Sự giản nở khác nhau sẽ làm phá huỷ sự bám dính giữa chất gia cường và chất kết dính.