polyme vo dinh hinh

GiỚI THIỆU
1. Trạng Thái Pha Của Polyme
2. Trạng Thái Vật Lý Của Polyme Vô Định Hình
3. Hiện Tượng Hồi Phục Các Tính Chất Cơ Học Của
Polime
4. Các phương pháp xác định nhiệt độ thủy tinh hóa
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa

Polyme Vô Định Hình

1


1. Trạng Thái Pha Của Polyme
Định nghĩa: Pha là một phần đồng nhất
của hệ thống đựơc tính riêng với các phân
tử khác nhờ bề mặt phân chia giữa chúng
và khác nhau về tính nhiệt động. Trong cùng
một pha các trạng thái cân bằng nhiệt động,
polyme tồn tại 2 pha: tinh thể và vô định
hình.

2


1.1. Pha tinh thể: Là trạng thái mà trong
đó các mạch polyme đựoc sắp xếp
theo một trật tự nhất định, trình tự đó
gọi là trình tự xa 3 chiều.
1.2. Pha vô định hình: Là trạng thái mà

các mạch polyme không xắp sếp
theo một trật tự nào (còn gọi là trật
tự gần).

3


2. Trạng Thái Vật Lý Của Polyme Vô Định Hình:
Polyme vô định hình có hai trạng thái tập
hợp: rắn (thủy tinh) và lỏng.
Polyme vô định hình rắn còn gọi là
polyme dạng thủy tinh có giá trị biến dạng đàn
hồi rất nhỏ dù có chịu tải trọng khá lớn. Ở
trạng thái mềm cao, polyme vô định hình có
4


Đa số các polyme đựơc sử dụng
rộng rãi đều nằm trong trạng thái pha
lỏng ( vô định hình). Nó bao gồm các sản
phẩm quan trọng trong kỹ thuật như: PS,
PVC,PMMA …
Vì vậy, việc hiểu biết các tính chất
vật lý của các polyme vô định hình trong
bất kì trạng thái vật lý nào là rất quan
trọng.
5


3.Hiện Tượng Hồi Phục Các Tính Chất Cơ Học

Của Polyme
3.1.Khái niệm và định nghĩa:

Vậy quá trình hồi phục là quá trình
biến đổi theo thời gian của polyme từ
trạng thái không cân bằng đến trạng thái
cân bằng. Thời gian cần thiết để lập cân
bằng mới gọi là thời gian hồi phục.

Polyme Vô Định Hình

6


3.2. Các dạng hồi phục:
Hồi phục biến dạng:
Quá trình hồi phục xảy ra khi mẫu
polyme chưa đạt được biến dạng cân bằng
mềm cao gọi là hồi phục biến dạng. Hồi phục
biến dạng còn xảy ra sau khi ngừng tác dụng
ngoại lực, tức là khi polyme trở về hình dạng
ban đầu cùa nó.

Polyme Vô Định Hình

7


Hồi phục ứng suất
Hiện tượng giảm dần ứng suất để đạt đến

cân bằng gọi là hồi phục ứng suất. sở dĩ có hiện
tượng này, là do khi kéo nhanh như vậy các mạch
phân tử không kịp duỗi thẳng, và chuyễn động
tương đối với nhau dưới tác dụng của ngoại lực.
chỉ sau một thời gian nào đó, các phân tử mới có
đủ thì giờ để sắp xếp lại thành trạng thái ổn định
(cân bằng) hơn thì ứng suất mới để giữ độ dài như
cũ sẽ giảm đi.

8


Đàn hồi sau tác dụng
Nếu như bất ngờ giải phóng lực tác dụng
khỏi mẫu polyme thì sự sắp xếp các phân tử trước
kia là cân bằng khi có ngoại lực, bây giờ trở nên
không cân bằng nữa. Các phân tử sẽ sắp xếp lại để
có trạng thái cân bằng mới, nghĩa là bắt đầu quá
trình hồi phục. Hiện tượng hồi phục biến dạng khi
giải phóng lực polyme khỏi lực tác dụng gọi là đàn
hồi sau tác dụng.

Polyme Vô Định Hình

9


3.3Đặc điểm của hiện tượng hồi phục:
Hiện tượng trễ:
Khái niệm:

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các đường tải trọng và
tháo tải không trùng nhau.
khi cùng một ứng suất như nhau, thì đại lượng biến dạng
tăng khi tăng ứng suất và luôn luôn nhỏ hơn khi giảm
ứng suất. do hiện tượng không trùng nhau này, nên trên
đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ biến dạng và ứng
suất tạo ra một vòng được giới hạn bởi các đường cong 1
& 2, vòng này được gọi là vòng trễ và hiện tượng trên gọi
là hiện tượng trễ.
10


Biến dạng mềm cao:
Khái niệm : Đối với hợp chất thấp
phân tử ( vật chất tinh thể và vô định hình),
gồm có hai loại biến dạng. biến dạng đàn
hồi và biến dạng dẻo.

Polyme Vô Định Hình

11


3.5. Các trạng thái của polyme vô định
hình
Trạng thái mềm cao
Trạng thái thùy tinh
Trạng thái chảy nhớt

Polyme Vô Định Hình

12


Nhiệt độ hóa thủy tinh: Khi làm lạnh
nhanh một polyme, polyme chuyển từ trạng
thái mềm cao sang trạng thái thủy tinh, nhưng
không hình thành trạng thái kết tinh. Nhiệt độ
chuyển từ trạng thái mềm cao sang trạng thái
thủy tinh, hoặc polyme chuyển từ trạng thái
thủy tinh sang trạng thái mềm cao gọi là nhiệt
độ chuyển hóa thủy tinh (Tg)

Polyme Vô Định Hình

13


TTT

I

TT mềm cao
II

TT chảy nhớt

III

t

Cơ chế quá trình thủy tinh hóa: Ở trạng thái
mếm cao của polyme, các mắt xích trong phân tử
có độ linh động lớn, nên dễ thay đổi hình thái sắp
xếp. Nên khi làm lạnh nhanh thì thời gian hồi phục
của mắt xích tăng lên nên sự thay đổi hình thái
sắp xếp của mạch và quá trình kết tinh của polyme
gặp khó khăn, ở trong phạm vi nhiệt độ nào đó
polyme cứng lại và không tạo thành mạng lưới
tinh thể thì gọi là polime hóa thủy tinh.
Polyme Vô Định Hình

14


4. Các phương pháp xác định nhiệt độ
thủy tinh hóa:
4.1. Xác định thể tinh riêng (phương pháp
dilatomét)
4.2 Đo tỷ nhiệt
4.3. Đo mô đun đàn hồi:
4.4 Đo đại lượng biến dạng:

Polyme Vô Định Hình

15


5. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa:
5.1. Độ có cực của polyme:

Các polyme không phân cực thì mạch có độ
mềm dẻo cao, đại lượng thềm thế năng quay (U0)
bé, độ mạch của mạch được hoàn toàn ngay cả khi
nhiệt độ rất thấp, nhưng polyme không phân cực
thì có nhiệt độ thủy tinh hóa thấp vào khoảng –
700C.

Polyme Vô Định Hình

16


:

5.2. Ảnh hưởng nhóm thế:
Kích thước nhóm thế ảnh hưởng rất lớn đến
nhiệt độ thủy tinh, nhóm thế làm cho sự quay của
các mắt xích khó khăn nên mạch polyme trở nên
cứng. Như thế muốn cho mạch mềm thì cần phải
nâng nhiệt độ lên cao, nghĩa là nhiệt độ thủy tinh
hóa cao.
Mức độ có nhánh của mạch càng lớn thì sự
cản trở không gian càng lớn bởi vậy polybutadien
có nhiệt độ hóa thủy tinh cao hơn nhiệt độ thủy
tinh hóa cảu polyisopren mạch thẳng.
17


:

5.3. Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử
Trọng lượng phân tử của polyme tăng thì
nhiệt độ thủy tinh hóa đầu tiên tăng lên rất
nhanh, sau đó tăng chậm hơn và cuối cùng đạt
một giá trị không đổi.

18