KHOA CÔNG NGHỆ HÓA THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI: CÁC HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC CỦA POLYMER GVHD: ThS CAO VĂN DƯ NHÓM 3: Đào Thanh Hoa Nguyễn Văn Hòa Vũ Minh Hào Vũ Văn Hiệu Biên Hòa, ngày 25 tháng 4 năm 2011 I/ GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ POLYMER  Một số định nghĩa 1. Định nghĩa về Polymer là một hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ rất nhiều nhóm có cấu tạo hóa học giống nhau được lặp đi lặp lại và nối với nhau bằng liên kết đồng hóa trị. 2. Các tính chất lý học đặc trưng của polymer  Các quy luật biến dạng cơ bản  Các trạng thái của polymer vô định hình  Các hiện tượng hồi phục của polymer II/ CÁC HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC 1. Định nghĩa về hiện tượng hồi phục: là hiện tượng mà mẫu polymer chuyển từ trạng thái cân bằng cũ đến trạng thái cân bằng mới. - Quá trình hồi phục là quá trình biến đổi theo thời gian của polymer từ trạng thái không cân bằng về trạng thái cân bằng. - Nếu như khi có tác dụng của lực, sự biến dạng của polyme xảy ra chớp nhoáng, nghĩa là với thời gian nhỏ hơn thời gian quan sát thì có thể coi polyme ở trạng thái cân bằng. - Nếu sự biến dạng xảy ra chậm sau khi có lực thì sự biến dạng đó có bản chất hồi phục. 2. Phân loại: 2.1 Hồi phục biến dạng - Định nghĩa hồi phục biến dạng là hiện tượng mà mẫu polymer vẫn còn khả năng hồi phục lại hình dạng ban đầu khi mà nó chưa đạt tới sự biến dạng mềm cao cân bằng. - Nguyên nhân: Nếu dùng một ứng suất không đổi để kéo dài mẫu polymer cho đến khi đạt được chiều dài xác định không thay đổi theo thời gian, sự biến dạng không thay đổi theo thời gian này gọi là độ biến dạng đàn hồi cao cân bằng ( ε đh ). Khi mẫu Polymer chưa đạt được độ biến dạng đàn hồi cao thì sự hồi phục xảy ra khi ta cất lực tác dụng. Sự hồi phục đưa mẫu đến trạng thái cân bằng có kích thước hoàn toàn như cũ đòi hỏi một thời gian lâu. a. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng. - Từ đây người ta đưa ra công thức tính độ dẻo của Polymer là: - Ứng với Polyme mạch thẳng: Thời gian tăng thì độ biến dạng tăng, nhưng tốc độ biến dạng đạt giá trị không đổi. - Đối với Polyme mạch không gian: Thời gian tăng thì độ biến dạng tăng và đạt tới giá trị không đổi. Khoảng cách b được gọi là độ dãn dài tương đối. Nếu lực tác dụng càng lớn, mạng lưới không gian càng thưa thì b có giá trị càng lớn. 2.2 Hồi phục ứng suất - Định nghĩa: Hồi phục ứng suất là quá trình giảm ứng suất theo thời gian nhưng độ biến dạng vẫn không đổi. - Nguyên nhân: là do khi kéo nhanh các mạch phân tử không kịp duỗi thẳng ra và chuyển động tương đối với nhau dưới tác dụng của ngoại lực. Sau một thời gian nào đó, các phân tử mới có đủ thời gian để sắp xếp lại thành trạng thái ổn định hơn ( cân bằng) thì ứng suất mới để giữ biến dạng như cũ sẽ giảm đi. b. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng. - - Nếu vận tốc tác dụng lực càng lớn thì ứng suất để gây ra cùng một độ biến dạng sẽ càng lớn. - Modun hồi phục trong trường hợp này được tính như sau: 2.3 Hồi phục sau tác dụng - Định nghĩa: Hiện tượng hồi phục biến dạng khi giải phóng polymer khỏi lực tác dụng gọi là đàn hồi sau tác dụng. - Nguyên nhân: khi Polymer đang chịu tác dụng của một ngoại lực và các phân tử ở trạng thái cân bằng. nếu bất ngờ giải phóng lực (buông lực nhanh) thì các phân tử sẽ có khuynh hướng sắp xếp lại vị trí cân bằng mới (không có lực tác dụng). - Đối với polyme mạch thẳng do trong quá trình biến dạng đã có sự trượt tương đối giữa các mạnh phân tử nên ε chỉ giảm một giá trị nào đó. Còn các polymer không gian do không trượt giữa các mạch nên ε giảm đến 0 giải phóng lực. III/ ĐẶC ĐIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC A. Hiện tượng trễ 1. Khái niệm - Nếu tác dụng lên mẫu polymer một lực và lực này tăng từ từ sao cho tại mỗi thời điểm trong mẫu polymer luôn có sự cân bằng đường tải trọng trong trường hợp này là đường số 1. c. Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất, độ biến dạng và vòng trễ - Thực tế, thời gian tác dụng lực không đủ cho mẫu polymer đạt được trạng thái cân bằng nên biến dạng này phải nhỏ hơn trường hợp mẫu đạt cân bằng. Đường cong tải trong thong trường hợp này là đường số 2. - Khi tháo tải trọng: nếu thời gian kéo chậm đủ để mẫu đạt cân bằng thì đường tháo tải trùng với đường số 1. Thực tế thời gian tháo tải không đủ chậm để mẫu đạt trạng thái cân bằng nên biến dạng tại mỗi thời điểm luôn lớn hơn biến dạng cân bằng. Đường cong tháo tải trong trường hợp này là đường số 3. - Hiện tượng như vậy gọi là hiện tượng trễ. Vì có hiện tượng trễ nên khi thì mẫu vẫn còn biến dạng và gọi là biến dạng dư. 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến vòng trễ 2.1 Vận tốc của lực tác dụng - Nếu vận tốc đặt và bỏ tải trọng lớn thì diện tích vòng trễ nhỏ - Nếu vận tốc đặt và bỏ tải trọng nhỏ thì diện tích vòng trễ nhỏ - Diện tích vòng trễ khi cùng tri số tuyệt đối của lực tác dụng sẽ đạt cực đại tại một vận tốc đạt lực nào đó. Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc lực tác dụng với kích thước vòng trễ. 2.2 Nhiệt độ - Nếu nhiệt độ cao thì diện tích vòng trễ nhỏ - Nếu giảm nhiệt độ thì vòng trễ cũng bé - Vì vậy, cho nên chỉ ở các nhiệt độ trung gian khi biến dạng của nấu xảy ra với một tốc độ rõ rệt nhưng chậm hơn so với sự thay đổi lực tác dụng thì diện vòng trễ mới đạt cực đại. 3. Ý nghĩa vòng trễ - Độ giãn dài tương đối: l: chiều dài sau khi dạng lo: chiều dài của mẫu ban đầu - Công tiêu tốn (hay hoàn lại) khi mẫu dãn ra (hay co lại) một đoạn dl được tính như sau: V: thể tích của mẫu S: diện tích bề mặt ngang của mẫu - Tích phân thứ nhất là công tiêu tốn của quá trính thứ nhất khi kéo căng mẫu (bằng ngoại lực tính cho một đơn vị thể tích mẫu co lại). - Tích phân thứ hai là công hoàn lại khi mẫu co. Trường hợp này công có giá trị âm do khi mẫu co lại lại sẽ sản sinh ra công. - Tổng hai tích phân trên (hay còn gọi là diện tích vòng trễ) cho ta hệ số năng lượng tiêu hao và hoàn lại. Diện tích vòng trễ càng lớn thì năng lượng trong mẫu biến dạng càng lớn. Năng lượng dư không hoàn lại này chỉ có thể biến thành nhiệt. - Lượng nhiệt này có thể là nguyên nhân gây ra sự lão hóa khi sử dụng Polymer. IV/ SỰ HỒI PHỤC CẤU TRÚC CỦA POLYMER - Trong một Polymer có nhiều dạng cấu trúc trên phân tử khác nhau và độ linh động của các cấu trúc này cũng khác nhau do đó trong một mẫu Polymer sẽ tồn tại nhiều quá trình hồi phục khác nhau xảy ra cùng một lúc với thời gian hồi phục khác nhau. Do thời gian hồi phục của Polymer lớn nên thực tế Polymer không nằm trong trạng thái cân bằng. chính điều này gây ra sự biến đổi tính chất của Polymer theo thời gian theo xu hướng trở về trạng thái cân bằng. - Vì vậy trong quá trình gia công Polymer phải chú ý đến đặc trưng hồi phục này để tránh các trường hợp nứt vỡ kích thước không cần thiết. V/ KẾT LUẬN Qua việc nghiên cứu các tính chất cơ lý của Polymer và cụ thể là trong đề tài này chúng tôi mong muốn tất cả những bạn đang ngồi ở đây có một cái nhìn tổng thể về tính chất hồi phục của Polymer. Quan trọng nhất là việc ứng dụng nó trong gia công Polymer tránh sự nứt vỡ không cần thiết. Sau này nếu có điều kiện làm việc hay tiếp xúc với nó sẽ có định hướng và tìm được nhiều thông tin hơn. Vì thời gian và sự hiểu biết có hạn nên chắc chắn bài báo cáo này vẫn còn nhiều hạn chế cần phải bổ sung và sửa chữa, có thể về kiến thức hay nội dung trình bày mong các bạn và thầy góp ý để giúp đề tài này được hoàn chỉnh hơn. [...]... Lon Mathias, Polymers, Department of Polymer Science, University - of Southern Missisipi Hóa lý Polymer – Nguyễn Huy Tùng –trung tâm nghiên cứu vật liệu - Polymer Các tính chất cơ lý đặc trưng của Polymer – tài liệu việt nam MỤC LỤC I/ GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ POLYMER 1 Định nghĩa về Polymer 2 Các tính chất lý học đặc trưng của polymer II/ CÁC HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC 1 Định nghĩa về hiện tượng hồi phục 2 Phân... TƯỢNG HỒI PHỤC 1 Định nghĩa về hiện tượng hồi phục 2 Phân loại: 2.1 Hồi phục biến dạng 2.2 Hồi phục ứng suất 2.3 Hồi phục sau tác dụng III/ ĐẶC ĐIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC A Hiện tượng trễ 1 Khái niệm 2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vòng trễ 2.1 Vận tốc của lực tác dụng 2.2 Nhiệt độ 3 Ý nghĩa vòng trễ IV/ SỰ HỒI PHỤC CẤU TRÚC CỦA POLYMER V/ KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO . trưng của polymer  Các quy luật biến dạng cơ bản  Các trạng thái của polymer vô định hình  Các hiện tượng hồi phục của polymer II/ CÁC HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC 1. Định nghĩa về hiện tượng hồi phục: . CÁC HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC 1. Định nghĩa về hiện tượng hồi phục 2. Phân loại: 2.1 Hồi phục biến dạng 2.2 Hồi phục ứng suất 2.3 Hồi phục sau tác dụng III/ ĐẶC ĐIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC A. Hiện. giữa các mạnh phân tử nên ε chỉ giảm một giá trị nào đó. Còn các polymer không gian do không trượt giữa các mạch nên ε giảm đến 0 giải phóng lực. III/ ĐẶC ĐIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG HỒI PHỤC A. Hiện tượng