HÓA HỌC HÓA LÝ POLYMER - CHƯƠNG 8 ppsx

Ph.D. Nguyen Quang Khuyen

Chương 8
Đ BN POLYMER
12/23/2010 1605002 Độ bền polymer
Theo nghóa rộng, độ bền là tính chất vật thể chống lại sự
hủy hoại xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực.
Ví dụ : Như polymer dưới tác dụng của các lực về điện thì
gọi là độ bền điện, còn dưới tác dụng cơ học thì gọi là độ
bền cơ học.
Độ bền của một sản phẩm làm bằng vật liệu polymer phụ
thuộc rất nhiều vào yếu tố kỹ thuật ( chế độ trùng hợp hay
đa tụ, bản chất xúc tác, tỷ lệ các cấu tử trong hỗn hợp, chất
khởi đầu, chất khơi mào, chất hãm, chất điều chỉnh) và
phương pháp gia công sản phẩm ( ép phun, ép đúc, kéo…)
kết cấu hình dạng của sản phẩm.
8.1 Khái niệm độ bền của polymer
12/23/2010 2605002 Độ bền polymer
Muốn thiết kế các sản phẩm làm bằng vật liệu polymer cần
phải biết kỹ các tính chất cơ học đặc biệt của chúng và mối
liên quan của các tính chất đó với cấu trúc hóa học hay loại
polymer. Khi đó cần lưu ý rằng : độ bền cùng một loại
polymer có thể khác nhau tùy thuộc vào trạng thái mà
polymer tồn tại. Độ bền của poly metyl metacrylat ở trạng
thái thủy tinh cao hơn so với khi nó chảy mềm do đun nóng.
Xuất phát từ quan điểm khảo sát độ bền của polymer, tốt
nhất nên phân biệt các trạng thái cấu trúc – cơ học sau đây:
lỏng mềm cao và rắn
8.1 Khái niệm độ bền của polymer (tt)
12/23/2010 3605002 Độ bền polymer
Độ bền – tính chất vật thể, đặc trưng cho khả năng chống

lại sự phá hoại dưới tác dụng của các lực cơ học. Tính chất
đó được đánh giá về lượng. Người ta đưa ra một số thông số
để đánh giá về lượng. Một trong những thông số đó là giá
trò ứng suất, trong những điều kiện đã cho mẫu bò phá hoại ở
gía trò đó.
Chúng ta có đại lượng giới hạn bền : sự phá hoại có thể xảy
ra không những dưới tác dụng của ứng suất lớn mà cả ứng
suất bé tùy thuộc vào thời gian tác dụng. Tuy nhiên cách
diễn đạt đó mang tính chất lòch sử và vẫn được sử dụng phổ
biến rộng rãi ). Giới hạn bền có thể được xác đònh ở các loại
biến dạng khác nhau : kéo, nén, uốn…
8.2 Những thông số cơ bản về độ bền và phương
pháp đánh giá chúng
12/23/2010 4605002 Độ bền polymer
Cùng với các tính chất của polymer, giới hạn bền phụ thuộc
vào nhiệt độ và thời gian tác dụng lực của lực biến dạng,
nghóa là phụ thuộc vào tốc độ biến dạng. Vì thế cho nên khi
so sáng độ bền của các polymer khác nhau theo các giá trò
của giới hạn bền, cần phải tiến hành xác đònh lại đại lượng
đó ở những giá trò đồng nhất về nhiệt độ và tốc độ biến
dạng.
Thông số tiếp theo về độ bền la giá trò biến dạng cực đại
phát triển đến thời điểm đứt và được gọi là độ biến dạng
cực đại tương đối (
đ
).
8.2 Những thông số cơ bản về độ bền và phương
pháp đánh giá chúng (tt)
12/23/2010 5605002 Độ bền polymer
Ở những giá trò cho trước 

đ
(hay 
đ
) thời gian tác dụng của lực
gây nên biến dạng (trong thời gian đó xảy ra sự phá huỷ mẫu)
không thể tùy tiện.
Bởi vậy, độ bền cũng có thể đặc trưng bằng độ bền lâu đ thời
gian kể từ lúc bắt đầu tác dụng lực gây nên biến dạng đến khi
mẫu bò tách từng phần. Độ bền lâu thường được xác đònh ở giá
trò ứng suất gây nên biến dạng không đổi  = const.
Nếu điều kiện đó không được chấp hành thì đặc trưng của độ
bền theo thời gian được gọi là mệt mỏi tónh học. Đặc trưng của
độ bền theo thời gian ( hay là sự phụ thuộc của độ bền theo thời
gian ) ở điều kiện tải trọng động thì gọi là mệt mỏi động học.
8.2 Những thông số cơ bản về độ bền và phương
pháp đánh giá chúng (tt)
12/23/2010 6605002 Độ bền polymer
Độ bền của vật liệu polymer
mang đặc trưng thời gian
.
Vì vậy như những khái niệm như giới hạng bền, ứng suất
đứt …cũng mang tính chất quy ước. Không nên phát triển
quyết đoán về sức chòu tải trọng của vật liệu polymer nào
đó mà không chỉ rõ thời gian mẫu cần bảo tồn không bò
phá hoại.
Kt lun
12/23/2010 7605002 Độ bền polymer
Phá hoại dòn: là dạng phá hoại mà trước đó chỉ có biến
dạng đàn hồi thuận nghòch xảy ra mà thôi. Độ bền của vật
thể khi phá hoại dòn được ký hiệu là 

d
.
Phá hoại dẻo: là dạng phá hoại mà trước đó có xảy ra
những biến dạng gây nên do các phần riêng biệt thuộc cấu
trúc vật liệu sắp xếp lại. Ở các vật thể tinh thể và thủy tinh
phân tử thấp những biến dạng đó không thuận nghòch và
được gọi là chảy dẻo.
8.3 Các dạng phá hoại polime
12/23/2010 8605002 Độ bền polymer
•Phân hủy : làm đứt mạch làm giảm khối lượng phân tử.
• nghóa : dựa vào phản ứng phân hủy có thể xác đònh cấu
tạo, cấu trúc polymer.
•Mức độ phân hủy phù hợp làm giảm khối lượng polymer
một phần để dễ gia công.
•Phân hủy có thể thu được monomer.
•Phân hủy có thể xây dựng được chế độ gia công : xây
dựng phạm vi giới hạn để sử dụng sản phẩm ( chòu nhiệt,
chòu bức xạ).
•Bảo vệ polymer : chất chống lão hóa, làm giảm tính năng
của polymer dưới tác dụng của môi trường ( nhiệt độ, các
tia bức xạ, ăn mòn…).
8.4 Phản ứng phân hủy polymer và ý nghóa của
phản ứng phân hủy
12/23/2010 9605002 Độ bền polymer
Các loại phân hủy
•
Nhiệt :
khi năng lượng nhiệt > năng lượng liên kết.
•
Môi trường thủy phân :

môi trường OH, (nhất là poliamid
do có liên kết –C(O)-NH-).
•
Oxy hóa:
thường là hiện tượng kết hợp (có ôxy, bức xạ,
môi trường ẩm) sẽ phân hủy nhanh.
•
Tác dụng bức xạ:
chiếu một tia bức xạ có một bước sóng
thích hợp tạo được gốc tự do. Từ gốc tự do tạo phản ứng
dây chuyền gây đứt mạch ( tia tử ngoại, tia bức xạ).
•
Phân hủy cơ học:
lực cơ học lớn gây nên đứt mạch (cán
trộn cao su trên máy trộn).
8.4 Phản ứng phân hủy polymer và ý nghóa của
phản ứng phân hủy (tt)
12/23/2010 10605002 Độ bền polymer
Các polymer có thể biến dạng tới hàng chục hàng trăm
phần trăm hay nhiều hơn nữa là do chúng bao gồm các đại
phân tử có kích thước theo chiều dài lớn hơn rất nhiều so
với chiều ngang ( hiện tượng đònh hướng của polymer )
trong các màng hay ống.
Trong thực tế đã tận dụng được hiện tượng đònh hướng để
sản xuất sợi và màng có độ bền cao. đây độ mềm dẻo
của mạch đóng vai trò quan trọng.
8.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học của
polyme
12/23/2010 11605002 Độ bền polymer
Sự phụ thuộc của vật thể rắn vào thời gian : Ứng sut

không phải là yếu tố quyết đònh độ bền của polymer, nếu
polymer bò phá hoại trong thới gian ngắn thì ứng suất tương
đối lớn. Nhưng nếu ứng suất phá phá hoại nhỏ thì vật liệu
bò phá hoại cần thời gian dài hơn ( độ mệt mỏi tónh học ).
nh hưởng phụ gia : phụ gia được thêm vào vật liệu
polymer làm tăng lên tính chất cơ học đáng kể được ứng
dụng rộng rãi, phụ gia tăng đưọc tính chất cơ lý gọi là phụ
gia hoạt tính, phụ gia không tăng được tính chất gọi là phụ
gia không hoạt tính. Ví dụ khi độn than hoạt tính hay
silicagen làm cao su tăng tính chất cơ học lên rất nhiều.
8.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học của
polyme (tt)
12/23/2010 12605002 Độ bền polymer
Cht ph gia: Chất phụ gia đóng vai trò như một chất hấp
phụ và polymer hấp phụ xung quanh các hạt ph gia tạo
thành một đònh hướng, nhờ vậy mà độ bền vật liệu được
tăng lên. Tuy nhiên lượng ph gia chỉ cho vào đền một giới
hạn nhất đònh, sau đó nếu tăng lượng ph gia thì tính chất
sẽ bò giảm xuống do các phân tử polymer không còn đủ để
bao bọc quanh các hạt ph gia.
8.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học của
polyme (tt)
12/23/2010 13605002 Độ bền polymer
Tớnh chaỏt cụ hoùc cuỷa polystyren ủũnh hửụựng
12/23/2010 14605002 bn polymer
Tính chất cơ học của màng polyetylen đònh hướng (tốc
độ biến dạng 50cm/phút)
12/23/2010 15605002 Độ bền polymer