ĐỀ TÀI 7: TRÌNH BÀY VỀ ĐỀ TÀI 7: TRÌNH BÀY VỀ HÓA DẺO POLYMER HÓA DẺO POLYMER I. KHÁI NIỆM POLYMER. KHÁI NIỆM POLYMER. Polymer là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ rất nhiều nhóm có cấu tạo hóa học giống nhau lặp đi lặp lại và chúng nối với nhau bằng liên kết đồng hóa trị. II. HÓA DẺO. HÓA DẺO. GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU ▪ Hóa dẻo polymer là một trong những phương pháp quan trọng nhằm làm thay đổi cấu trúc vật liệu Polymer . ▪ Phương pháp này được sử dụng với 2 mục đích chính là hỗ trợ gia công và thay đổi cấu trúc vật liệu . 1. HÓA DẺO LÀ GÌ ? HÓA DẺO LÀ GÌ ? Khái Niệm Là đưa vào trong thể tích polymer 1 lượng chất lỏng hay rắn nhằm làm dẻo polymer, tăng khả năng trượt tương đối của các mạch phân tử Bản Chất Bản chất của hóa dẻo là thay đổi độ nhớt của hệ thống, tăng độ mềm dẻo của đại phan tử va tăng độ linh động của cac cấu trúc ngoại vi. Polymer Chất hóa dẻo Mặt phẳng trượtHình 1 Hình 2 2. CÁC THUYẾT CỔ ĐIỂN VỀ HÓA DẺO CÁC THUYẾT CỔ ĐIỂN VỀ HÓA DẺO • Thuyết Bôi Trơn Thuyết Bôi Trơn Trong phân tử polymer ,khi các bề mặt phân tử trượt lên nhau ,chất hóa dẻo đóng vai trò là chất bôi trơn ,bôi trơn các khớp chuyển động của mạch phân tử . Clark cho rằng, hóa dẻo liên quan đến sự điền đầy vào các khoảng trống lớn trong mạng lưới phân tử, vì vậy hình thành các bề mặt trượt . chất hóa dẻo điền vào các khoảng trống giữa các mặt trượt, tác dụng như chất bôi trơn, làm cho các mặt trượt lên nhau. Nhựa đã hóa dẻo gồm các lớp nhựa nền và chất hóa dẻo xếp song song. Đây là ý tưởng cơ bản của thuyết bôi trơn. Hình 1 phân tử dung môi có xu hướng gắn chặt vào các đại phân tử, các phân tử dung môi sẽ trượt lên nhau. Mặt trượt sẽ nằm trong dung môi. Hình 2 năng lượng tách polymer-polymer và phân tử lỏng – lỏng lớn hơn năng lượng cần để phá vỡ tiếp xúc lỏng – polymer. Trong trường hợp này polymer và chất hóa dẻo đẩy nhau và mặt trượt sẽ nằm trên bề mặt các phân tử polymer. • Thuyết Gel Thuyết Gel Thuyết Gel cho rằng : Polymer có dạng như hình tổ ong theo không gian 3 chiều ,các điểm tương tác rất gần nhau ,duy trì sự gắn kết mềm dẻo giữa các phân tử polymer dọc theo chiều dài mạch ,nghĩa là độ mềm dẻo của polymer phụ thuộc vào cấu trúc của nó. X Y Lực tương tác Lý thuyết gel cho rằng, cấu trúc polymer duy trì bởi cấu trúc tổ ong 3 chiều hay cấu trúc gel, tạo thành do sự gắn chặt của các đại phân tử dọc theo chiều dài. Độ cứng của nhựa không được hóa dẻo là do mạng không gian 3 chiều này tạo nên. Chống lại sự biến dạng của polymer là chống lại sự đàn hồi do trượt của các phần mạch cố định. Hóa dẻo giảm đi lượng liên kết polymer- polymer, do vậy giảm đi độ cứng của polymer. Polymer hóa dẻo tồn tại một cân bằng động solvate hóa – khử solvate hóa của polymer do chất hóa dẻo và sự kết tụ - phá kết tụ của chính các mạch polymer. Trong các hệ này, phân tử chất hóa dẻo và nhựa tham gia vào một cân bằng solvate - khử solvate , trong khi đại phân tử nhựa gắn vào, tách ra khỏi nhau trong một cân bằng kết tụ, khử kết tụ một cách liên tục. kết quả hóa dẻo sẽ phụ thuộc vào: độ lớn của lực hút liên quan và linh động của các phân tử hóa dẻo Sự khác nhau Sự khác nhau Thuyết Bôi Trơn Chất hóa dẻo là yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình hóa dẻo Polymer Thuyết Gel Cấu trúc vật liệu mới là yếu tố quyết định đến đội mềm dẻo của Polymer 3. 3. CHẤT HÓA DẺO CHẤT HÓA DẺO a. Phân loại b. Chức năng c. Ảnh hưởng d. Hiệu ứng tác dụng của chất hóa dẻo a.Phân Loại a.Phân Loại ▪ Chất hóa dẻo chính: Những loại ester của axit và rượu (Monohydric) ,những axit có vòng(teraphtalic,benzoic) hay mạch thẳng (adipic ,ezelaic,sahanic ,phosphoric). ▪ Chất hóa dẻo phụ : các loại dầu thơm và dầu béo và ester. b. Chức Năng b. Chức Năng Tăng độ dẻo Khoảng nhiệt độ sử dụng Độ bền va đập Rắn Mềm Cao Chảy nhớt T g T f Trạng thái ban đầu Rắn Mềm Cao Chảy nhớt T g T f Thêm chất hóa dẻo Rắn Mềm Cao Chảy nhớt T g T f Thêm nhiều Giảm nhiệt độ hóa thủy tinh c. Ảnh hưởng của hóa dẻo lên tính chất của polymer c. Ảnh hưởng của hóa dẻo lên tính chất của polymer  Nhiệt độ hóa thủy tinh ( T g ) và nhiệt độ chảy nhớt ( T f )  Tính chất cơ học  Tính chất điện  Ảnh hưởng đến T Ảnh hưởng đến T g g và T và T f f    Khi ta thêm chất hóa dẻo thì T g và T f cùng giảm khoảng mềm cao sẽ dịch chuyển về vùng có nhiệt độ thấp hơn .Như vậy polymer sẽ giữ được trạng thái mềm cao ở nhiệt độ thấp .Nếu tiếp tục thêm chất hóa dẻo vào đến 1 thời điểm nào đó T g sẽ không giảm và T f tiếp tục giảm  Khoảng mềm cao sẽ bị thu hẹp và có thể biến mất. Tính chất cơ học ▪ Tính đàn hồi và biến đổi thuận nghịch tăng . ▪ Nếu hàm lượng chất hóa dẻo < 8% sẽ làm tăng độ bền của Polymer ▪ Nếu thêm nhiều thì độ bền cơ học sẽ giảm . Tính cách điện Polymer là vật liệu có điện trở cao , chịu được điện thế cao và tổn thất điện môi nhỏ .Các tính chất này sẽ giảm đi khi thêm chất hóa dẻo vào. d.Hiệu ứng tác dụng của chất hóa dẻo. Thêm chất hóa dẻo vào có thể làm tăng tính giòn của polymer (nếu thêm lượng chất hóa dẻo phân tử thấp trên bề mặt phân chia các đơn vị cấu trúc nó sẽ làm tăng độ linh động của chúng do đó sẽ dễ dàng tạo ra những cấu trúc lớn hơn ,phức tạp hơn ,điều này quan trọng đối với polymer kết tinh vì nó có thể dẫn tới sự tái kết tinh mạch tạo ra những cấu trúc lớn hơn làm phát sinh tính giòn của polymer) Chất hóa dẻo thêm vào polymer mạch thẳng uốn dẻo: Nó tăng độ linh động của các đơn vị cấu trúc trong hệ dẫn tới giảm giá trị nhiệt độ thủy tinh hóa ,ta quan sát được vùng đàn cao theo độ tăng của hàm lượng chất hóa dẻo vùng đàn hồi cao sẽ mất đi. Chất hóa dẻo thêm vào polymer mạch cứng: Khi đó trạng thái đàn hồi không có hay xuất hiện yếu,lúc này chất hóa dẻo đã chuyển polymer từ trạng thái thủy tinh rắn tới trạng thái chảy. Nguyên nhân là do sự giảm nhiệt độ thủy tinh hóa(do kích thước các phần tử linh động của polymer do đó sẽ xuất hiện vùng đàn hồi, hàm lượng chất hóa dẻo tăng lên thì vùng đàn hồi sẽ biến mất đi.) 4. CƠ CHẾ HÓA DẺO CỦA POLYMER 1.Hóa dẻo nội cấu trúc Nếu ái lực giữa polymer và chất hóa dẻo cao , các phân tử chất hóa dẻo có thể phá vỡ các cấu trúc ngoại vi phân ,đi vào giữa các mạch làm tăng độ linh động của Polymer .Dựa trên hiện tượng hấp thụ ,các phân tử chất hóa dẻo được hấp thụ trực tiếp vào bên trong cấu trúc của phân tử Polymer. Hóa dẻo nội cấu trúc Phân tử chất hóa dẻo Mạch phân tử Polymer 2. Hóa dẻo liên cấu trúc Cơ chế này dựa trên hiện tượng hấp phụ trên bề mặt các cấu trúc polymer .Khi ái lực giữa polymer và chất hóa dẻo thấp , các phân tử chất hóa dẻo không thể phá vỡ các cấu trúc ngoại vi phân tử mà chỉ chen vào giữa chúng trên mặt phẳng phân cách, dường như chỉ để thấm ướt và bôi trơn chúng, tăng độ linh động giữa các cấu trúc(Giữa các bó). Hóa dẻo liên cấu trúc Đường 1:hóa dẻo nội cấu trúc : T g giảm đều theo hàm lượng hóa dẻo. chủ yếu là làm mềm mạch polymer , làm tăng độ linh động các mạch và các mắc xích do đó polymer giữ được tính đàn hồi ngay ở hiệt độ thấp do đó T g giảm đều theo hàm lượng hóa dẻo. Đường 2: hóa dẻo liên cấu trúc: T g giảm khi nồng độ chất hóa dẻo thấp , trong giới hạn nhỏ cỉa hóa dẻo T g của đường 2 giảm nhanh hơn đường 1. Như vậy trong cơ chế hóa dẻo liên cấu trúc dựa vào hiện tượng hấp phụ trên bề mặt các cấu trúc polymer tạo thành các vùng được bôi trơn , thuận lợi cho sự trượt tương đối giữa các cấu trúc bó của polyme III. KẾT LUẬN KẾT LUẬN • Ứng dụng của chất hóa dẻo: Ứng dụng của chất hóa dẻo: Các chất hoá dẻo truyền thống sử dụng trong nhựa PVC đang bị hạn Các chất hoá dẻo truyền thống sử dụng trong nhựa PVC đang bị hạn chế sử dụng vì ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của người chế sử dụng vì ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của người tiêu dùng. Tuy nhiên, tiêu dùng. Tuy nhiên, việc sử dụng chất hoá dẻo trong nhựa PVC (PolyVinylClorua) là điều bắt việc sử dụng chất hoá dẻo trong nhựa PVC (PolyVinylClorua) là điều bắt buộc vì chỉ chất này mới có thể chuyển hoá nhựa PVC từ trạng thái dòn và dễ buộc vì chỉ chất này mới có thể chuyển hoá nhựa PVC từ trạng thái dòn và dễ gãy sang mềm và đàn hồi. gãy sang mềm và đàn hồi. • Hạn chế của chất hóa dẻo: Trong một nghiên cứu gần đây, nhóm nghiên cứu của Shanna Swan ở Đại học Rochestor, New York đã đo nồng độ phtalat có trong nước tiểu của 85 phụ nữ đang mang thai là con trai. Phtalat là chất hóa dẻo, được đưa vào trong quá trình gia công chất dẻo để sản xuất bao bì và nhựa PVC, do đó nó có thể thấm vào thức ăn và nước uống. Nhóm nghiên cứu đã xét nghiệm nước tiểu của các bà mẹ đang mang thai, xem có bị nhiễm 9 loại sản phẩm phân hủy của phtalat hay không và đã phát hiện ra 4 loại có liên quan tới những bất thường ở cơ quan sinh dục. TÀI LIỆU THAM KHẢO • Hóa lý polyme, bộ môn hóa học cao phân tử ĐHBK Hà Nội. • Thái Doãn Tĩnh, cơ sở hóa học các hợp chất cao phân tử. • Arie Ram, fundamentals of polymer engineering, Plenum Press-1997 • George Odian; Principles of polymerization; Jhon wiley and Son, 1981. • Joel R. Fried; Polymer Science and Technology; Prentice Hall PTR- 1997 . ĐỀ TÀI 7: TRÌNH BÀY VỀ ĐỀ TÀI 7: TRÌNH BÀY VỀ HÓA DẺO POLYMER HÓA DẺO POLYMER I. KHÁI NIỆM POLYMER. KHÁI NIỆM POLYMER. Polymer là hợp chất cao phân tử được. lượng chất hóa dẻo tăng lên thì vùng đàn hồi sẽ biến mất đi.) 4. CƠ CHẾ HÓA DẺO CỦA POLYMER 1 .Hóa dẻo nội cấu trúc Nếu ái lực giữa polymer và chất hóa dẻo cao , các phân tử chất hóa dẻo có thể. giảm đi độ cứng của polymer. Polymer hóa dẻo tồn tại một cân bằng động solvate hóa – khử solvate hóa của polymer do chất hóa dẻo và sự kết tụ - phá kết tụ của chính các mạch polymer. Trong các