ĐỀ TÀI VẬT LIỆU HỮU CƠ MÔN VẬT LIỆU

MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ
ĐỀ TÀI: VẬT LIỆU HỮU CƠ
GVHD:


B VẬT LIỆU HỮU CƠ ( POLYME)
I. Khái niệm và công dụng polyme.
II. Cấu tạo polymer, phân loại và các
tính chất của polymer.
III. Một số polyme điển hình và ứng dụng.
IV. Gia công polyme.


I. Khái niệm và công dụng:
* Khái niệm



Ngày nay nói đến vật liệu hữu cơ, người ta nghĩ ngay đến các

polymer hữu cơ bao gồm các chất dẻo, cao su, sợi, keo…
* Công dụng:



Trong cơ khí polymer đang được sử dụng ngày một nhiều như làm
thân vỏ máy, ô tô, tivi… và đặc biệt các chi tiết máy bằng composite
nền polymer.


 II. Cấu tạo polymer, phân loại và các tính chất của polymer:

1. Cấu tạo polymer:
a) Phân tử polymer:
b) Cấu trúc mạch của phân tử polyme
c) Cấu trúc của vật liệu polyme


a) Phân tử polyme:



Phân tử polyme là khổng lồ được hình thành từ các đơn vị cấu
trúc,như các mắt xích nối nhau lặp đi lặp lại nhiều lần gọi là “me”. “Me”
còn gọi là monomer, còn polymer là nhiều “me”. “Me” là đơn vị cơ bản
của chuỗi phân tử polyme.


 a) Phân tử polyme:
 Polyme đồng mạch có “me” là một hidrocacbon; mạch chính gồm các
nguyên tử cacbon liên kết với nhau về hai phía tạo nên một chuỗi các
nguyên tử cacbon.

Hình 8.7 Cấu trúc phân tử polyme đồng mạch


Phân tửdịpolyme:
mạch: mạch chính gồm các nguyên tử cacbon và các nguyên tử
a) Polymer
hoặc nhóm nguyên tử khác liên kết với nhau.

Hình 8.8 cấu trúc phân tử polyme dị mạch.

b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer:

Hình 8.9.a) sơ đồ mạch cacbon trong mặt phẳng; b) trong không gian; c,d)
trong không

gian có nhiều uốn lượn.


b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer:

 Một số cấu trúc mạch polymer: tính chất của polymer ngoài sự phụ

thuộc vào khối lượng nguyên tử ,hình dạng của nó, còn phụ thuộc vào
cấu trúc mạch phân tử. Có 4 loại cấu trúc mạch polymer:


b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer:

Hình 8.10: a)mạch thẳng; b) mạch nhánh; c)mạch lưới; d) không gian. (các
nút tròn là các me).


b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer:



Hình thái cấu tạo: một số polymer có các nhóm thế R liên kết trực tiếp
với mạch chính như hình 8.12a.

Hình 8.12 a) “me”; b) “đầu nối đuôi”;
c) “đầu nối đầu”


b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer



Sự sắp xếp như hình 8.12 của nhóm thế R làm thay đổi các tính chất của
polymer. Cùng một loại polymer nhưng hình dạng sắp xếp các nhóm thế R khác
nhau thì tính chất khác nhau.

 Ngay cùng một hình thái sắp xếp “đầu nối đuôi” ta thay đổi cách sắp xếp của
nhóm thế R thì thu được các đồng phân khác nhau: (h 8.13)


b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer

Hình 8.13 các đồng phân không gian:
a) Izotatic; b) syndiotactic; c) atactic.


b) Cấu trúc mạch của phân tử polymer

 Đối với các “me” có liên kết đôi còn đồng phân hình học. Như cao su tự
nhiên (h 8.14 a) và gutta percha (h8.14b).

a) cấu trúc kiểu cis ; b) kiểu trans

 c) Cấu trúc của vật liệu polyme :
Phân tử polyme có cấu trúc dạng mạch. Nếu các mạch phân tử polyme sắp
xếp không có quy luật thì tạo thành polyme có cấu trúc vô định hình, còn nếu
các phân tử polyme sắp xếp có quy luật thì tạo nên vật liệu polyme có cấu
trúc tinh thể.


c) Cấu trúc của vật liệu polyme
Ở trạng thái tinh thể, các nút mạng không phải là các nguyên tử ion mà
là các phân tử. Sự kết tinh của polyme là sự sắp xếp của các mạch phân
tử ở trong một trật tự xác đinh.


c) Cấu trúc của vật liệu polyme

Hình 8.15. Cấu trúc mạch gấp của

polyme tinh thể


c) Cấu trúc của vật liệu polyme

Hình 8.16 Tổ chức của polyme bán tinh thể


2. Phân loại:

 * Theo nguồn gốc hình thành.
 * Theo cấu trúc phân tử.

 * Theo tính chịu nhiệt.
 * Theo độ phân cực.
 * Theo lĩnh vực sử dụng.


* Theo nguồn gốc hình thành.

 Polyme có nguồn gốc tự nhiên: xenlulo, cao su tự nhiên, protein,


enzym....
Polyme tổng hợp: PE (Polyetylen), PP (Polypropylen ), PVC
(Polyvinylclorua)...


* Theo cấu trúc phân tử:

 Polyme mạch thẳng.
 Polyme mạch nhánh.
 Polyme mạch mạng lưới.
 Polyme mạch không gian.


* Theo tính chịu nhiệt

 Polyme nhiệt dẻo thường có cấu trúc mạch thẳng, khi đun nóng thì mềm
ra, chảy lỏng, khi làm nguội thì cứng lại mà không làm thay đổi bản chất
hóa học.

* Theo tính chịu nhiệt

 Polyme nhiệt rắn có cấu trúc mạch không gian được chế tạo từ polyme


mạch thẳng với chất rắn hoặc chất xúc tác. Khi nung nóng polyme nhiệt
rắn không thể chảy mềm mà dần bị đen lại và bị cháy.
Polyme nhiệt rắn khi đông cứng có độ bền cao hơn chất nhiệt dẻo, tính
chịu nhiệt cao, cách điện tốt.....


* Theo độ phân cực.

 Polyme phân cực có cấu tạo phân tử không đối xứng, trong cấu trúc
xuất hiện các momen lưỡng cực gồm các polyme như PVC, PA
(polyamit), PV (polyuretan)

 Polyme không phân cực thường có cấu tạo phân tử đối xứng nhau nên
không tạo thành các momen lưỡng cực như: PE, PS, PP, PTFE


* Theo lĩnh vực sử dụng:

 - Nhóm chất dẻo.
 - Nhóm sợi.
 - Nhóm sơn.
 - Nhóm keo.