Đề tài độ bền cơ học của polymer





 !"#$
%&'()*+, 
.#/0,12#
3&"#45#
/678#96
:;6<#46#/
/678##6=#
CÁC KHÁI NIỆM
PHÂN LOẠI
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
CÁC KHÁI NIỆM
Độ bền là khả năng của vật chất chống lại sự phá huỷ của lực cơ học, được đặc trưng bởi ứng suất
tại đó mẫu bị phá hủy và gọi là ứng suất phá huỷ hay ứng suất kéo . Đơn vị là Kg/cm
2
hoặc
Kg/mm
2

Độ bền giới hạn ứng với ứng suất tại đó mẫu bị phá hủy σ
max
. Như vậy có thể coi 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 của liên kết
b: hằng số đối với liên kết đã cho
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
Sự phá huỷ không xảy ra khi ứng suất tác dụng nhỏ hơn ứng suất giới hạn.Nhưng trên thực tế
tất cả các vật liệu bị phá huỷ nếu tác dụng lên mẫu một ứng suất nhỏ hơn giá trị giới hạn nhưng
với thời gian kéo dài.
Vậy độ bền phụ thuộc vào thời gian tác dụng
Sự phụ thuộc của độ bền vào thời gian dưới tác dụng của tải trọng tĩnh gọi là sự mỏi
tĩnh , dưới tác dụng của tải trọng động gọi là sự mỏi động.Cả hai khái niệm này được gọi
chung là độ bền lâu hay tuổi thọ của polymer , kí hiệu là
τ
Khoảng thời gian từ lúc bắt đầu tác dụng lực đến khi mẫu bị phá hủy gọi là độ bền lâu của vật
liệu.
Độ bền lâu phụ thuộc vào ứng suất tác dụng theo công thức:
.
.Ae
α σ
τ
−
=
τ độ bền lâu
σ là ứng suất
A và α là hằng số phụ thuộc vào bản chất vật liệu

Sự phụ thuộc của vào nhiệt độ và ứng suất như sau:
. .
o o
e e
γσ
τ
τ τ
∆
= =
U
U
o -
KT KT
Suy ra
log log
o
τ
τ
∆
= +
U
2,303KT
U
0
: là năng lượng hoạt hoá cần phải khắc phục để phân cắt được liên kết
γ:là hệ số xác định tính bền của vật thể rắn
: là hằng số bằng 10
-2
÷10
-3

K : hằng số Bolt
o
τ
Sự phụ thuộc này được biểu diễn bằng đồ thị sau (các đường thẳng này cắt nhau tại một điểm
Sự phụ thuộc tuổi thọ của polystyren vào ứng suất ở các nhiệt độ khác nhau
PHÂN LOẠI
Độ bền kéo.
Độ bền uốn,độ bền nén.
Độ bền va đập.
Độ bền kết dính.
Độ cứng.
Độ bền mài mòn.
Độ bền nhiệt và độ kháng ẩm.
Độ căng bề mặt….
Độ bền mỏi

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ BỀN CƠ HỌC
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ BỀN CƠ HỌC
●Ảnh hưởng của sự định hướng
●Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng cấu trúc trên phân tử
●Ảnh hưởng của mật độ liên kết ngang
●Ảnh hưởng của chất độn
Ảnh hưởng của sự định hướng
Một trong những phương pháp thông dụng làm thay đổi cấu trúc vật liệu polymer để tăng độ
bền là kéo nó trong quá trình gia công. Điều này sẽ làm định hướng mạch và cấu trúc siêu phân
tử.
Các Polymer có sự định hướng chặt chẽ có độ bền cao hơn rất nhiều so với các polymer không
định hướng
Sự định hướng còn làm tăng khả năng kết tinh của một số loại polymer. Cao su kết tinh có

tính bền cao hơn so với cao su không kết tinh
Ảnh hưởng của kích thướcvà hình dạng cấu trúc trên phân tử
Kích thước và hình dạng của cấu trúc trên phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ học của
Polymer
Các polymer có các tinh thể hình cầu (pherulites) nhỏ sẽ bền hơn các polymer có các
splerulites lớn hơn, do sự phá hủy và nứt xảy ra trên bề mặt phân chia của các sphrulites
Khi nghiên cứu polyeste đi từ acid isophthalic và phenolphthalein 2 loại cấu trúc dạng cầu
và dạng sợi thì người ta nhận thấy độ bền va dập của mẫu có cấu trúc dạng sợi từ 6÷10
Kg/cm
2
,trong khi đó độ bền va đập của mẫu có cấu trúc dạng cầu chỉ 2 ÷3 Kg/cm
2
Ảnh hưởng của mật độ liên kết ngang
N=v/V=ρ/M
nc
N:Mật độ liên kết ngang
v: Tổng số mol
V:Thể tích mẫu
ρ: Tỷ trọng của polymer
M
nc
: Phân tử lượng của dãy mạng lưới
Trước đây người ta cho rằng plymer mạng lưới là tập hợp các đại phân tử với liên kết
ngang hóa học giữa chúng.Mật độ liên kết ngang được xác định bởi công thức
Sự thay đổi độ bền của polymer vô định hình theo mật độ liên kết ngang như sau
Ảnh hưởng của mật độ liên kết ngang
Bản chất của sự phụ thuộc 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.
Ảnh hưởng của mật độ liên kết ngang
Ảnh hưởng của chất độn

Có 2 loại : chất độn hoạt hoá và chất độn không hoạt hoá. Chất độn hoạt hoá làm tăng tính bền cơ
học của polyme, còn chất độn không hoạt hoá thì ngược lại
Khi cho thêm chất độn vào tạo nên lực kết dính giữa các phân tử polyme và lực bám dính
giữa chất độn và polyme. Ở những chỗ có chất độn tạo nên những nốt giữa các mạch với
nhau và tăng thêm sự tham gia của các lực hoá trị trong quá trình phân huỷ mẫu
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Phan Thanh bình(2002),Hóa Học và Hóa lý Polymer,NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.
2.Nguyễn Hữu Niếu,Trần Vĩnh Diệu(2004),Hóa Lý polymer,NXB Đại học Quốc Gia TP
Hồ Chí Minh
Cảm ơn Thầy
và các bạn đã lắng nghe