Bài giảng Hoá học và hoá lý polyme Chương 8

CHÖÔNG 8
CAÁU TRUÙC CUÛA POLYME
I. CÁC TRẠNG THÁI PHA
VÀ SỰ CHUYỂN TRẠNG THÁI PHA.
I.1. Trạng thái tập hợp và trạng thái pha của vật chất.
a/. 
 

!"#"$ %#

&'(%$)*+,-  
./
.
0./
.1
2)#!)$#"))"
#"3

45-,,#"6)-, ,
7  
b/.86,($*,)  
9 ,($*,6( 6
6)96 

Trạng thái pha kết tinh,:*, )
-;(<=>7 ,
6)?@) (-

Trạng thái pha lỏng)-: 
6))$39 6)';
-<


A  rắn vô đònh hình là pha lỏng.
I.2. Chuyeån pha.
4,#"6#6*-7#
"- 6( 66) ,6
 

Chuyeån pha baäc 1:
B#*#,
C7*  D%*,
#
P
G
S
T
∂
 
= −
 ÷
∂
 

Chuyeån pha baäc 2: "7#"6*E 
)7*.D)7*E 
*,#
B%3#"" F
α
 Fe
β
2

2
G Cp
T T
∂
=
∂
I.3. Kết tinh hóa và thủy tinh hóa.
Kết tinh hóa:#"-
(G3767,-#"
6*.
Thủy tinh hóa:%3#"#"
)#"6H
 -4%3#"6*E

Nhiệt độ khi độ nhớt của hệ tăng đến khoảng 10
13
poise được
gọi là nhiệt độ thủy tinh hóa Tg.

Nhiệt độ thủy tinh hóa không phải là một điểm mà là trung bình
của khoảng nhiệt độ t + (10 – 20
0
C) đây là chuyển trạng thái chứ
không phải chuyển pha
II. CAÙC TRAÏNG THAÙI CUÛA POLYME.
@#7)$3I, ,"
77,

9#,@#*#6) 6


C->* $,,
B6#7,@J
@B9@#

&,7,* H
)63*-

96#7)$3,"#
II.1. Taực duùng nhieọt ủoọ.

8#
7),6#7
#
Thớ duù6#*#

8#
)$3,"
C
#
6#7
7)$6
#77
,
#

KL#,

#),

II.2. Điều kiện tác dụng lực cơ học.


B ," :
6#7
86#*#,7),,
67"-A 6#7
=* )$?M,
 : ,3"7 
"=* -)6( 67,$6?

Nhận xét.

Trạng thái vật lý của polyme mạch thẳng, không chỉ do bản chất
tác dụng tương hỗ giữa các phân tử và trật tự sắp xếp của các tiểu
phân tử quyết đònh, mà còn bọ ảnh hưởng bởi vận tốc và thời gian
tác dụng lực.

Đối với chất thấp phân tử, nhiệt độ chuyển pha được xác đònh
hoàn toàn bằng các thông số nhiệt động thuần túy (áp suất). Các
polyme vô đònh hình thì nhiệt độ chuyển trạng thái vật lý phụ thuộc
chủ yếu vào các thông số phi nhiệt động và trước hết phụ thuộc vào
điều kiện nhiệt động học của biến dạng.

Các polyme không có các nhiệt độ chuyển trạng thái xác đònh
(khác với chất thấp phân tử). Quá trình chuyển từ trạng thái này
sang trạng thái khác, thí dụ quá trình nóng chảy các tinh thể xảy ra
dần dần trong một khoảng nhiệt độ xác đònh. Khoảng nhiệt độ
chuyển pha có thể rộng hay hẹp, nằm vào khoảng nào trên thang
nhiệt độ tùy theo cấu tạo polyme, các yếu tố phi nhiệt động nhờ vào
vận tốc cơ học, đun nóng hay làm lạnh.


Các polyme vô đònh hình luôn ở trạng thái nhất đònh (tùy thuộc
vào nhiệt độ và điều kiện tác dụng cơ học) và liên tục chuyển từ
trạng thái này sang trạng thái khác mà không làm thay đổi tính chất
nhiệt độ một cách đột ngột.

Các polyme vô đònh hình dù ở trạng thái vật lý nào, trạng thái
thủy tinh, trạng thái đàn hồi cao hay trạng thái chảy nhớt đều là
pha lỏng. Ở trạng thái thủy tinh, polyme thể hiện tính chất cơ học
của thể rắn nhưng tồn tại ở trạng thái pha lỏng: trạng thái tập hợp
dựa vào thông số phi nhiệt động như thể tích riêng, hình dạng. Còn
khái niệm pha là khái niệm thuần túy nhiệt động.
III. CAÁU TRUÙC POLYME.
C ,",7


9 )$3)=-?
- 

9 7%-

9 7%76I
-

9  )-
III.1. Caỏu truực keỏt tinh.
III.1.1. Khaựi nieọm.
N:76) 66 6
( 6-:)-6#7
9"6#7%,*+H(O
"%

@#7 6( 6-:6)=)6
$#)7-:-7
I,-7 ?
9-6)*6#7 6#7" AD
6#7) ,,(@#7",6@P
6#676##66
!,#D# ",
,,D=,7
6)6( 6,, 

96))"Q= D-7
 ,76))"6#7.//Q
 9 )$3
76#7* 
III.1.2. Các thông số ảnh hưởng đến sự kết tinh.
AD) # 

9 6) ,D6#77
I7 =>6( 6-:?

! ,6) ,6) H,
6#7 ,6),73H
6( 6

J6( 636#7#H 
=,-7:) -6( 6
7-7&  7,,66#7" 
,,67 ,6)
# ?


9 6 D6)D
76#777,)6))7
> 

G3,0 % 7D
%# $ C  6 7
47=A,?
6#7)$3=#?

A , 3"*,3
, 6 7-76""

KL  67-7 -8#)
,7),D7,6"
"A  D-,

A,7-7"D D
,, ,)-
III.1.3. Hình dạng tinh thể.
Trường hợp chỉ có kết tinh (đơn tinh thể).
!73",""* 
0)$376#7
76#7, )$
3
*76#7 ( 6 6
76#7 D
6#76=)$3 
?
N6#7 
( 6 6=*? 7

$6#7D
.QR./Q=7 
,@P?9
 ,"
,,67
*-#./0E/7 
,-76)
@#7,D=? ,6#7> 
=7 3-:?" ,
 *3,3)- )6"
* 
B( 6 676)DE%3


5>,#"%#7-7
7

57>,*-7:3S-#,6"
6 A3,,"
)6-76)=,,6)
 66)?
III.1.4. Hình dạng tinh thể: trường hợp hai pha.

B -776#7( 6 6,"
#),#3,,,6,"

5D )$3, ,
*+7 6)) 9D%
*  
III.1.5. Tỷ lệ kết tinh.

χ
B
6-"χ
@
6- , 
V
P
χ
χ
=
=
8" 
8"7H
8, 
8,7H
B,
NT
N

UN

ρBT
ρ

B

Uρ

B


BT
B

UB

J#
( )
( )
kt
V
kt
P
V
χ
M
χ
vdh
kt vdh
kt vdh
kt vdh
ρ ρ
ρ ρ
ρ ρ ρ
ρ ρ ρ
−
= =
−
−
= =
−

B
N
96,66"($# ")
6)OV&&NA
III.1.6. Polyme keỏt tinh dửụựi taực duùng cụ hoùc.
876)6( 6 *

5.D
),=6->7?
# ,
=* -?

5E( D=,D,?
D>-)"=#,?
6"-7H

5 7H#">
* 7H*$6#
III.3. Nhiệt độ thủy tinh hóa – Nhiệt độ chảy.
III.3.1. Khái niệm.

C 6#7-76)*,
*
87-7#,=,?
8#=, 6?

A#,##% 
 8

=8


8

?

A#,%D  , 
7-=)$3?C ,D,3
76#7* ')$3*$
,*,#

W,#,"D*))"
)6#7

@#7)$3#
"")
#"66
=#?

@#7 .//Q
)#"")
,#A
 )#
 ,6#7 

@#7* "
 D
6#7)

8"7#
6#7#"

 # 
,%C-
%)#7
*-3))
*+
A#D%

56) 6#7

8)68* #7-7)
6#7

C"7*8

X)(
W ) 6#7,
#
N
9 - 9 )-
47 477 A7  8#
8# S  47 477
8# S 