Câu cấu trúc tính chất của Polymer

Trang
4
Chỉång II CÁÚU TRỤC V TÊNH CHÁÚT CA POLYMER

I. Tênh cháút lỉu hoạ biãún (cå hc) ca polymer
Lỉu biãún l ngnh khoa hc kho sạt sỉû biãún dảng v sỉû chy ca váût thãø.
Theo âënh nghéa, sỉû biãún dảng l sỉû thay âäøi hçnh dảng, kêch thỉåït ca váût thãø khi chëu tạc
dủng ca ngoải lỉûc, cn sỉû chy l trảng thại biãún dảng liãn tủc, báút thûn nghëûch, khäng
giåïi hản ca lỉu cháút khi chëu tạc dủng ca ỉïng sút.
Tênh cháút lỉu biãún ca váût thãø polymer chëu nh hỉåíng ca âàûc trỉng cáúu trục ca nọ, âọ
l:
- Hçnh dảng báút âäúi xỉïng (chiãưu di ráút låïn so våïi chiãưu ngang) v tênh cháút mãưm do
ca mả
ch phán tỉí polymer.
- Lỉûc tạc dủng tỉåíng häø giỉỵa cạc phán tỉí låïn. Âäúi våïi mäüt säú polymer cọ cáúu tảo mảng
lỉåïi, sỉû hiãûn diãûn ca cạc näúi ngang khäng nhiãưu làõm v ngàõn hån so våïi mảch phán tỉí s
hản chãú sỉû dëch chuøn tỉång âäúi giỉïa cạc mảch phán tỉí våïi nhau.
1. Âỉåìng cong chy
Âỉåìng cong chy ca polymer nọng v dung dëch polymer åí dảng âáưy â nhỉ åí hçnh
2.1.
Cạc âỉåìng gảch âỉït biãøu diãùn 1 giạ trë ca âäü nhåït.
Âỉåìng cong chy âỉåüc chia lm 3 âoản ỉïng våïi 3 vng:
- Vng täú âäü trỉåüt tháúp (vng 1):
Âỉåìng cong chy thãø hiãû
n tênh cháút newton, ỉïng våïi biãøu diãùn
.
log
ν
theo lgσ âoản

âỉåìng thàóng. Vng ny cn âỉåüc gi l vng chy Newton våïi âäü nhåït cao nháút.


- Vng váûn täúc trỉåüt cao (vng 3):
1
2
3
.
log
ν

σ
log
Tàng âäü nhåït
Hçnh 2.1: âỉåìng cong chy


Trang
5
Âỉåìng biãøu diãùn
.
log
ν
theo lgσ váùn l âỉåìng thàóng v âỉåüc gi l vng chy Newton cọ
âäü nhåït tháúp nháút.
- Vng cọ âäü trỉåüt trung gian (vng 2):
ÅÍ âáy sỉû chy cọ sỉû sai lãûch so våïi âënh lût Newton v âỉåüc gi l vng chy phi
Newton. ÅÍ vng ny âäü nhåït biãøu kiãún gim khi váûn täúc trỉåüt gia tàng. Nhạnh ny âỉåüc gi
l nhạnh cáúu trục.
2. Âäü nhåït

Âäü nhåït l mäüt thäng säú quan trng trong quạ trçnh gia cäng polymer, nọ thãø hiãûn kh
nàng chäúng lải sỉû chy ca lỉu cháút. Vãư bn cháút, âäü nhåït thãø hiãûn hiãûu qu ca viãû
c truưn
âäüng lỉåüng giỉỵa cạc låïp trong quạ trçnh chy ca lỉu cháút.
Âäü nhåït phủ thüc ch úu vo cạc úu täú sau:


Hçnh 2.2:Cạc úu täú nh hỉåíng âãún âäü nhåït
ÅÍ pháưn trỉåïc, ta â xẹt sỉû nh hỉåíng ca täúc âäü trỉåüt v ỉïng sút trỉåüt lãn âäü nhåït ca
hãû thäúng polymer. Trong pháưn ny, chụng ta xẹt âãún 2 úu täú khạc, âọ l ạp sút v nhiãût âäü,
hai thäng säú quan trng ca quạ trçnh gia cäng, chụng nh hỉåíng âãún âäü nhåït âäi khi ráút
mảnh m v âỉa âãún nhỉỵng báút ngåì nãúu chụng ta khäng lỉu tám âãún nọ.
- Sỉû phủ thüc vo ạp sút ca âäü nhåït:
nh hỉåíng ca ạp sút lãn âäü nhåït ca polymer l mäüt váún âãư ráú
t quan trng trãn l
thuút cng nhỉ trãn thỉûc tãú.
Trong thỉûc tãú, khi gia cäng, hãû polymer chëu ạp sút lãn âãún vi tràm (nhỉ trỉåìng håüp
trãn), cọ khi lãn âãún vi ngn (nhỉ âục ạp sút) atm, cho nãn nh hỉåíng ca ạp sút âãún âäü
nhåït ca hãû polymer cọ thãø dáùn âãún cạc sai lãûch cạc thäng säú k thût ca quạ trçnh nãúu ta
sỉí dủng säú liãûu âäü nhåït åí ạp sút thỉåìng âãø tênh.
Kãút qu nghiãn cỉïu sỉû phủ thüc ca âäü nhåït vo ạp sút ca polymer cho tháúy åí ạp sút
khäng cao làõm, kãút qu tỉång tỉû nhỉ åí håüp cháút tháúp phán tỉí:
( )
12.
.
0
−η=η
σ p
p
e

:,
0
ηη
p
âäü nhåït åí ạp sút p v ạp sút thỉåìng.
:σ
hãû säú ạp sút ca âäü nhåït, sỉû thay âäøi ạp sút cn nh hỉåíng âãún nhiãût âäü hoạ thu tinh
ca hãû polymer. Khi tàng ạp sút, nọi chung Tg tàng, do âọ åí âiãưu kiãûn nhiãût âäü xạc âënh,


Trang
6
âàûc trỉng nhåït ca hãû thay âäøi theo P v cọ thãø xy ra cạc quạ trçnh nhỉ hoạ thu tinh,
kãút tinh, lm thay âäøi tênh cháút váût l ca hãû.
- Sỉû phủ thüc ca âäü nhåït vo nhiãût âäü:
Nãúu khäng cọ biãún âäøi họa hc xy ra thç khi nhiãût âäü tàng, âäü nhåït ca hãû thäúng s
gim
3. Sỉû báút äøn âënh ca dng chy
Âäúi våïi nhiãưu polymer åí giạ trë ỉïng sút trỉåüt khong 2.10
5
Pa. thỉåìng xút hiãûn hiãûn
tỉåüng báút äøn âënh ca dng chy ca polymer nọng chy v dung dëch polymer, biãøu hiãûn
viãûc xút hiãûn nhỉỵng vãút sàn trãn bãư màût sn pháøm v nhiãưu hån nỉỵa l sỉû biãún dảng hon
ton dng nhỉûa (dng nhỉûa bë xồõn qn queo) (melt fracture) khi kho sạt bàòng nhåït kãú
mao qun ạp sút khäng âäøi. Âiãưu ny, cọ nghéa l hiãûn tỉåüng chy Newton åí vng váûn täúc
trỉåüt cao hiãúm khi thỉûc hiãûn âỉåüc trãn ton khäúi polymer.
Hiãûn tỉåüng ràn trãn bãư màût ca dng nhỉûa âỉåüc gii thêch l do sỉû báút äøn âënh ca
dng chy åí sạt bãư màût thanh mao qun, ngun nhán l do cọ sỉû trỉå
üt ca låïp lỉu cháút tiãúp

xục våïi thnh mao qun.
Hiãûn tỉåüng dng nhỉûa bë xồõn l do sỉû báút äøn âënh ca dng nhỉûa åí âáưu vo mao qun
v âỉåüc kẹo di âãún âáưu ra khi tàng váûn täúc chy ca lỉu cháút. Do âọ, hiãûn tỉåüng ny cọ thãø
âỉåüc khàõc phủc bàòng cạch tàng chiãưu di mao qun.
4. Sỉû phủ thüc ca tênh cháút lỉu biãún ca Polymer vo váûn täúc biãún dảng v nhiãût âäü
Nọi chung khi tàng váûn täúc biãún dảng thç váût liãûu tråí nãn cỉïng hån, ỉïng sút kẹo âỉït
tàng, biãún dảng dỉ khi âỉït gim, cn khi tàng nhiãût âäü thç váût liãûu tråí nãn do hån, biãún
dảng khi âỉï
t tàng trong khi âọ ỉïng sút kẹo âỉït gim.
II. úu täú cáúu trục nh hỉåíng âãún tênh cháút ca polymer
Cáúu trục ca polymer s quút âënh tênh cháút ca chụng. Sỉû thay âäøi cáúu trục s lm
thay âäøi tênh cháút ca polymer. Do âọ, viãûc hiãøu biãút mäúi quan hãû giỉỵa cáúu trục v tênh cháút
l âiãưu cáưn thiãút. Tuy nhiãn, näüi dung ny âỉåüc trçnh by åí män hc l hoạ polymer. ÅÍ âáy
chè cáưn âãư cáûp mäüt säú úu täú quan trng v tỉång tạc ca chụng, âãø ta cọ mäüt cại nhçn täøng
thãø cho váún âãư.
Trong cạc úu täú cáúu trục quút âënh tênh cháút ca polymer cọ thãø kãø âãún:
1, Khäú
i lỉåüng phán tỉí trung bçnh v âäü âa phán tạn
2, Âäü kãút tinh ca polymer
Polymer trãn quan âiãøm nhiãût âäüng hc l mäüt hãû thäúng khäng âäưng nháút, âäü trng
håüp ca cạc phán tỉí trong hãû thäúng polymer khạc nhau, cho nãn cạc phỉång phạp xạc âënh
khäúi lỉåüng phán tỉí ca polymer chè cho biãút giạ trë trung bçnh ca chụng. Ngoi ra cạc
phỉång phạp xạc âënh khạc cn cho biãút âäü âa phán tạn ca polymer.
Vãư màût cáúu trục, polymer âỉåüc chia thnh 2 loải: polymer tinh thãø v vä âënh hçnh
(polymer thu tinh).


Trang
7
Âàûc tênh quan trng ca polymer vä âënh hçnh åí trảng thại thu tinh l hãû säú gin nåí

thãø têch bẹ so våïi trảng thại mãưm cao.
Âäúi våïi polymer kãút tinh thç thỉåìng cạc polymer khäng kãút tinh hon ton trãn ton
khäúi m cọ xen láùn nhỉỵng vng vä âënh hçnh. Cho nãn vãư phỉång diãûn ny chụng cng l
mäüt hãû khäng âäưng nháút trãn quan âiãøm nhiãût âäüng hc.
T lãû giỉỵa vng kãút tinh so våïi ton khäúi polymer trong polymer ràõn gi l âäü kãút tinh.
Cạc úu täú thûn låüi cho viãûc kãút tinh ca polymer l polymer cọ sỉû cán xỉïng phán tỉí, mảch
thàóng, êt phán nhạnh, nãúu cọ nhọm thãú thç nhọm thãú phi khäng cäưng kãưnh.
Qua sỉû kho sạt
nh hỉåíng ca cạc úu täú cáúu trục âãún tênh cháút ca polymer cọ thãø
nháûn xẹt nhỉ sau:
1,
P
M
tàng thç tênh cháút cå l tàng, âäü nhåït ca polymer nọng chy cng nhỉ dung
dëch polymer v khäúi lỉåüng riãng polymer cng tỉång tỉû. Trại lải mäüt säú tênh cháút ca âäü
truưn sạng, âäü ho tan gim.
2, Polymer kãút tinh cọ tênh cháút cå l cao hån polymer vä âënh hçnh. Khi âäü kãút tinh
tàng thç âäü ho tan trong dung mäi, âäü tỉång håüp våïi cháút hoạ do gim. Quạ trçnh âënh
hỉåïng (kẹo càng) s häø tråü cho viãûc kãút tinh lm tàng tênh cháút ca váût liãûu theo hỉåïng kẹo
v tênh cháút âàóng hỉåïng ca váût liãûu cng s tàng lãn trong quạ trçnh âënh hỉåïng.
Ngoi cạc úu täú trãn, cn cọ mäüt säú úu täú khạc cng nh hỉåíng âãún tênh cháút ca
polymer nhỉ:
- Sỉû hiãûn diãû
n ca tênh cháút tảo liãn kãút ngang, tênh âäün tàng cỉåìng (cọ tạc dủng nhỉ
nhỉỵng näúi ngang váût l giỉỵa cạc mảch phán tỉí polymer) trong polymer vä âënh hçnh s
lm tàng tênh cháút cå l ca chụng. Tuy nhiãn âäúi våïi polymer kãút tinh nãúu cạc hiãûu ỉïng
ny quạ låïn s cn tråí sỉû kãút tinh v lm gim tênh cháút cå l.
- Sỉû hiãûn diãûn giỉỵa cạc nhọm phán cỉûc trong mảch phán tỉí lm tàng nàng lỉåüng liãn kãút
giỉỵa cạc mảch phán tỉí, tênh cháút cå l tàng lãn, âäü ho tan trong cạc dung mäi phán cỉûc
gim.

Tọm lải, cáúu trục ca polymer cọ nh hỉåíng âãún tênh cháút ca chụng. Do âọ, nọ s l
mäüt úu täú quan trng giåï
i hản phảm vi sỉí dủng ca polymer cng nhỉ phỉång phạp gia
cäng chụng.
III. Nhỉỵng tênh cháút k thût ch úu ca váût liãûu polymer
Trong quạ trçnh gia cäng polymer, mäüt säú tênh cháút k thût ca ngun liãûu cọ
nghéa quan trng, chụng khäng nhỉỵng quút âënh viãûc lỉûa chn cạc thäng säú k thût ca
quạ trçnh sn xút m cn quút âënh viãûc lỉûa chn phỉång phạp gia cäng v tênh toạn thiãút
bë. Vç váûy, tuy cạc ngun liãûu âỉa vo nh mạy gia cäng thỉåìng cọ km theo bng cạc
thäng säú k thût ca ngun liãûu do cạc nh sn xút cung cáúp nhỉng viãûc xạc âënh cạc
tênh cháút k thût âãø kiãøm tra säú liãûu l mäüt viãûc cáưn thiãút trỉåïc khi âỉa ngun liãû
u âi gia
cäng, v cäng viãûc ny âäi khi khäng thãø b qua âỉåüc nháút l âäúi våïi quạ trçnh gia cäng
trong âọ âi hi viãûc phäúi liãûu thêch håüp.


Trang
8
1. Khäúi lỉåüng riãng gäüp
Âải lỉåüng ny cn gi l trng lỉåüng âäø âáưy, chè cọ nghéa våïi váût liãûu råìi, âáy cng
l dảng thỉåìng gàûp ca cạc ngun liãûu polymer. Theo âënh nghéa khäúi lỉåüng riãng gäüp
bàòng t säú giỉỵa khäúi lỉåüng ca váût liãûu v thãø têch gäüp m khäúi váût liãûu chiãúm chäø.
()
52
3
−
⎟
⎠
⎞
⎜

⎝
⎛
=ρ
m
kg
V
m
g
g

Khäúi lỉåüng riãng gäüp khạc våïi khäúi lỉåüng riãng tháût ca váût liãûu, thê dủ khäúi lỉåüng
riãng gäüp ca cạt khä l 1200 kg/cm
3
trong khi âọ khäúi lỉåüng riãng tháût l 1500 kg/cm
3
.
g
ρ
phủ thüc vo hçnh dảng, kêch thỉåït, mỉïc âäü sàõp xãúp chàût ch ca váût liãûu. Âáy l mäüt säú
liãûu khäng thãø thiãúu khi tênh toạn thãø têch pháưn chỉïa ngun liãûu ca thiãút bë nhỉ thãø têch
bưng nảp ngun liãûu ca mạy âục ạp sút, xilo,...
2. Hãû säú nẹn ẹp
Hãû säú nẹn ẹp K thãø hiãûn sỉû biãún âäøi thãø têch ca khäúi lỉåüng váût liãûu khi âỉa vo quạ
trçnh gia cäng. Theo âënh nghéa K bàòng t säú giỉỵa thãø têch ca mäüt lỉåüng nháút âënh ngun
liãûu åí dảng chỉa tảo hçnh v thãø têch ca nọ åí dảng tảo hçnh:
()
62 −
ρ
ρ
=

b
K

ρ
: khäúi lỉåüng riãng ca sn pháøm
b
ρ
: khäúi lỉåüng riãng gäüp ca ngun liãûu
Hãû säú nẹn ẹp K phủ thüc ráút nhiãưu vo ạp sút ẹp vç sỉû gia tàng ạp sút lm cho váût
liãûu bë nẹn chàût hån, háûu qu l khäúi lỉåüng riãng ca sn pháøm tàng lãn. Ngoi ạp sút, âäü
nẹn ẹp cn phủ thüc vo trảng thại ca váût liãûu v säú liãûu ny ráút cáưn thiãút khi tênh toạn
thiãút kãú cạc mạy ân
3. Thnh pháưn cåỵ hảt - kêch thỉåït hảt
Âäúi våïi cạc váût liãûu åí dảng hảt thç sỉû khạc nhau vãư kêch thỉåït hảt, âỉåìng kênh hảt l
úu täú quan trng khi gia cäng váût liãûu. Âàûc trỉng ny âỉåü
c biãút qua thnh pháưn cåï hảt hay
cn gi l phán bäú cåỵ hảt v thỉåìng âỉåüc xạc âënh bàòng phỉång phạp ráy.
Ngun liãûu cọ kêch thỉåïct hảt âäưng âãưu s thûn låüi khi gia cäng nhỉ träün láùn våïi cạc
cháút âãưu hån, sỉû gia nhiãût dãù däưng nháút hån...
4. Hm lỉåüng áøm v cạc cháút dãù bay håi
Khi håi áøm v cạc cháút dãù bay håi hiãûn diãûn trong ngun liãûu låïn hån mäüt giåïi hản
no âọ nọ s cọ nh hỉåíng xáúu âãún cháút lỉåüng sn pháøm nhỉ sn pháøm cong vãnh, bãư màût
sáưn si, cọ lọng lạnh ạnh bảc trãn bãư màût... âäưng thåìi nọ cng nh hỉåíng âãún quạ trçnh gia
cäng nhỉ ke
ïo di thåìi gian duy trç ạp sút trong khi ẹp, âàûc biãût l khi ẹp khäng náng chy
ẹp.
Hm lỉåüng áøm v cạc cháút dãù bay håi âüc xạc âënh bàòng âäü chãnh lãûch khäúi lỉåüng
ca máùu trỉåïc v sau khi sáúy åí âiãưu kiãûn nhiãût âäü v thåìi gian xạc âënh. Thäng thỉåìng trong
nh mạy gia cäng váût liãûu polymer, âãø váût liãûu âảt u cáưu vãư hm lỉåüng áøm v cháút dãù bay