Đề tài 11 trình bày độ bền cơ học của polymer

GVHD: Th.S Cao Văn Dư
Nhóm 12: Phạm Xuân Tùng
Nguyễn Thị Bích Tuyền
Hoàng Thị Cẩm Vân
Nguyễn Hoàng Thảo Viên
Lại Văn Vinh.
Lớp: 08CH112
NỘI DUNG
Company Logo
Khái niệm về độ bền
1
Phân loại độ bền cơ học
2
Thông số cơ bản về độ bền
3
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cơ học
4
Kết luận
35
I: KHÁI NIệM Độ BềN CƠ HọC

Độ bền khả năng của vật liệu chống lại sự phá
huỷ của lực cơ học, được đặc trưng bởi ứng suất
tại đó mẫu bị phá huỷ gọi là ứng suất phá huỷ
( ứng suất kéo) . Đơn vị: Kg/cm
2
hoặc Kg/mm
2
.

Ứng suất kéo được xác định từ đường cong có

ứng suất biến dạng.

Vật liệu polymer bị phá hủy dưới tác dụng của
các lực cơ học thì gọi là độ bền cơ học của
polymer.
Com
pany
Logo
II. PHÂN LOẠI
ĐỘ BỀN
ĐỘ BỀN
B
B
E
E
C
C
D
D
A
A
Uốn
Nén
Kéo
Va đập Mỏi

III: THÔNG SỐ CƠ BẢN VỀ ĐỘ BỀN

Độ bền của cùng một loại polymer có thể khác nhau tùy
thuộc vào trạng thái mà polymer tồn tại.


Ví dụ: Polymetylmetacrylat ( PMMA )
Độ bền của PMMA ở trạng thái thủy tinh cao hơn ở
trạng thái chảy mềm do đun nóng.

Điều kiện hình thành cấu trúc ngoại vi có ảnh hưởng rất
lớn đến độ bền của polymer.

Những trạng thái khác nhau của polymer quyết định các
quy luật phá hủy cơ học của polymer.

Do đó khi xét những quy luật phá hủy của polymer cần
xác định trạng thái của polymer.

Xong cũng có những quy luật chung đối với tất cả các
trạng thái và mối liên quan giữa độ bền và điều kiện phá
hủy .

Để hiểu các quy luật chung và riêng về vấn đề phá hủy
polymer thì cần hiểu các thông số về độ bền .
Gía trị ứng suất σ
Độ biến dạng cực đại
tương đối
THÔNG SỐ
ĐÁNH GIÁ
ĐỘ BỀN
CỦA
POLYMER
1.GÍA TRỊ ỨNG SUẤT


Ứng suất biến dạng là ứng suất tại đó mẫu bị phá huỷ và
gọi là độ bền giới hạn (σ
max
).

Ví dụ: đối với polymer rắn giá trị σ
max
từ 500 ÷1000
kg/cm
2
.

Do đó σ
max
là giá trị lý thuyết σ
lt
của độ bền cơ học :
σ
max
= σ
lt
= bD/2.
D: năng lượng phân ly tìm theo năng lượng đốt
cháy
b: hằng số từ các dữ liệu quang học

Sự phá hủy có thể xảy ra dưới tác dụng của ứng suất lớn
hoặc ứng suất nhỏ tùy vào thời gian tác dụng.

Độ bền giới hạn có thể xác định ở các loại biến dạng :

kéo , nén , uốn Tương ứng với các loại ứng suất:

Kéo

Uốn

Nén

Độ bền giới hạn phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian tác
dụng của lực biến dạng( tốc độ biến dạng ).
2. ĐỘ BIẾN DẠNG

Là giá trị biến dạng cực đại ở thời điểm đứt mẫu và được
gọi là độ biến dạng cực đại tương đối( ε ) .

ε phụ thuộc vào tốc độ biến dạng và nhiệt độ.

Căn cứ vào độ biến dạng cực đại tương đối có thể suy
luận trạng thái polymer khi đứt.

Đối với vật thể dòn bị đứt thì ε không vượt quá vài phần
trăm.

Biến dạng mềm cao thì ε đạt tới hàng trăm phần trăm
hoặc hàng ngàn phần trăm.

Đối với polymer độ bền cơ
học chỉ xuất hiện tại một giá
trị trọng lượng phân tử xác
định nào đó. Khi tăng độ

trùng hợp thì lúc đầu độ bền
tăng và sau đó đạt giá trị
không đổi tại n ~ 600.

Trên lý thuyết : sự phá hủy
vật liệu xảy ra khi ứng suất
tác dụng đạt giá trị của ứng
suất giới hạn.

Trên thực tế: vật liệu bị phá
hủy nếu tác dụng lên mẫu một
ứng xuất nhỏ hơn ứng suất
giới hạn nhưng với thời gian
kéo dài.
1. Độ bền của polymer mạnh
nhất.
2. Độ bền của polymer yếu
nhất.

NHƯ VẬY ĐỘ BỀN CỦA POLYMER PHỤ THUỘC
VÀO THỜI GIAN VÀ NHIỆT ĐỘ.
Jurcov nghiên cứu
Jurcov nghiên cứu
Slutker nghiên cứu
Slutker nghiên cứu

Sự phụ thuộc của độ bền
theo thời gian.

Phương trình :

.
.A e
α σ
τ
−
=

Sự phụ thuộc độ bền của
polymer rắn vào nhiệt độ và
thời gian.

Phương trình:
. .
o o
e e
γ σ
τ
τ τ
∆
= =
U
U
o -
KT KT
ĐỘ BỀN CỦA POLYMER PHỤ
THUỘC VÀO THỜI GIAN.

Sự mỏi động và sự mỏi tĩnh được gọi chung là độ bền
lâu.


Độ bền lâu là khoảng thời gian từ lúc bắt đầu tác dụng
lực đến khi mẫu bị phá hủy.

Độ bền lâu thường xác định ở giá trị ứng suất gây nên
biến dạng không đổi σ = const .

Jurcov đã khảo sát độ bền của vật liệu polymer trong
điều kiện chịu tải trọng tĩnh. Sự phụ thuộc của logarit độ
bền lâu vào ứng suất được biểu diễn bằng phương trình:
Sự phụ thuộc của logarit độ bền
lâu vào ứng suất.
1: cao su buna N ( không có C)
2: cao su bu na S ( không có C)
3: PS
.
.A e
α σ
τ
−
=

A, α là các hằng số
phụ thuộc vào bản chất
vật liệu .

σ là ứng suất.
Sự phụ thuộc của
logarit độ bền lâu vào
ứng suất theo quan hệ

bậc nhất.
ĐỘ BỀN CỦA POLYMER RẮN PHỤ
THUỘC VÀO THỜI GIAN VÀ NHIỆT ĐỘ

Mối liên hệ giữa ứng suất đứt , độ bền của polymer dưới
tải trọng và nhiệt độ tuyệt đối T.

Trong đó: K: hằng số Boltzmann
U
o
: là năng lượng hoạt hoá cần phải khắc phục
để phân cắt được liên kết
τ
o
: là hằng số bằng 10
-2
÷10
-3
γ: là hệ số xác định tính bền của vật thể rắn
Thí dụ:

Sự phụ thuộc tuổi thọ của
polystyren vào ứng suất ở
các nhiệt độ khác nhau.

Suy ra:


Giá trị ΔU phụ thuộc vào sự tương tác giữa các nguyên
tử.


Bằng thực nghiệm sẽ vẽ được đường thẳng biểu diễn sự
phụ thuộc logτ vào 1/T ở các ứng suất khác nhau từ đó
suy ra logτ
o
và ΔU .
Độ bền cơ học của polymer
Độ bền cơ học của polymer
Độ bền cơ học của polymer
Độ bền cơ học của polymer
Yếu tố ảnh hưởng
Sự định
Sự định
hướng
hướng
Kích thước
Kích thước
hình dạng
hình dạng
cẩu trúc
cẩu trúc
phân tử
phân tử
Mật độ
Mật độ
liên kết
liên kết
ngang
ngang

Chất độn
Chất độn
IV.Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền
cơ học của Polymer
V: KẾT LUẬN

Hiện nay các vật liệu polymer được sử dụng rộng rãi
trong kỹ thuật . Do đó khi sản xuất chúng ta phải chú ý
xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền. Chính vì vậy
khi khảo sát tính chất cơ học của polymer trước hết phải
xét đến độ bền và vấn đề liên quan đến nó.

Muốn chế tạo các sản phẩm làm bằng vật liệu polymer
cần chú ý độ bền cơ học của polymer.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu
(2004), Hóa lý polymer, NXB Đại Học
Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.
•
www.tailieu.com.vn