CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER Trạng thái vật lý (tập hợp) & trạng thái pha Sự chuyển pha Đường cong nhiệt Trạng thái thủy tinh hóa Trạng thái đàn hồi cao Trạng thái chảy nhớt Trạng thái vật lý (tập hợp) & trạng thái pha 1.1 Trạng thái vật lý (tập hợp): Trạng thái khí Trạng thái lỏng Trạng thái rắn Khác đặc trưng chuyển động mật độ phân tử nguyên tử Trạng thái vật lý (tập hợp) & trạng thái pha 1.1 Trạng thái vật lý (tập hợp): • Trạng thái khí: Năng lượng chuyển động nhiệt phân tử >> lượng tác dụng tương hỗ chúng chuyển động hổn loạn phân tử (tịnh tiến, quay dao động), mật độ phân tử bé, hình dạng riêng dễ thay đổi thể tích nhiệt độ thay đổi Trạng thái vật lý (tập hợp) & trạng thái pha 1.1 Trạng thái vật lý (tập hợp): • Trạng thái lỏng: + Trạng thái trung gian trạng thái khí trạng thái rắn + Lực hút tương hỗ phân tử ~ lượng chuyển động nhiệt chúng có hình dạng riêng, tác dụng ngoại lực dễ dàng thay đổi hình dạng.Thể tích không đổi tác dụng ngoại lực Trạng thái vật lý (tập hợp) & trạng thái pha 1.1 Trạng thái vật lý (tập hợp): • Trạng thái rắn: + Mật độ phân tử cao, phân tử không thay đổi vị trí chuyển động quay có dao -13 -14 động xung quanh vị trí cân (10 -10 dao động/giây) => khó thay đổi hình dạng + Sự khác biệt độ linh động phân tử dẫn đến khác chế khuếch tán Trạng thái vật lý (tập hợp) & trạng thái pha 1.2 Trạng thái pha: Có quan điểm pha: • Nhiệt động học: Pha phần đồng hệ thống tách riêng với phần khác nhờ bề mặt phân chia chúng khác tính chất nhiệt động • Cấu trúc pha khác cách xếp phân tử + Pha tinh thể + Pha vô định hình Sự chuyển pha: Có loại chuyển pha: loại loại • Loại 1: có thay đổi nhảy vọt tính chất nhiệt động học đặc trưng ẩn nhiệt chuyển pha VD: nóng chảy, kết tinh, ngưng tụ, bay • Loại 2: thay đổi nhảy vọt mà tính chất nhiệt động học thay đổi từ từ, ẩn nhiệt chuyển pha Sự chuyển pha thường có vật kết tinh bao gồm trình thay đổi tính đối xứng tinh thể Đường cong nhiệt: 3.1 Đường cong nhiệt nhựa nhiệt dẻo: Độ biến dạng III I (TTCN) II (TTTT) (TTMC) Tg Tg: nhiệt độ thủy tinh hóa Tph: nhiệt độ phân hủy Tc Tph T, 0C Tc: nhiệt độ chảy nhớt Đường cong nhiệt: 3.1 Đường cong nhiệt nhựa nhiệt dẻo: Ý nghĩa ĐCCNNND: • Dựa vào ĐCCN, xác định nhiệt độ chuyển trạng thái trạng thái • Xác định vùng gia công vật liệu từ nhiệt độ nóng chảy => phân hủy • Sử dụng vật liệu hợp lý => nâng cao tuổi thọ vật liệu Đường cong nhiệt: 3.1 Đường cong nhiệt nhựa nhiệt dẻo: • Ảnh hưởng trọng lượng phân tử đến nhiệt độ chảy Tc Biến dạng M3 M4 M5 M1 M2 M1 giảm) • T thấp => lượng chuyển động không đủ để thắng lực tác động tương hỗ mạch => độ nhớt thường tăng chuyển động nhiệt giảm (mạch tăng độ cứng) Trạng thái thủy tinh hóa: 4.2 Cơ chế thủy tinh hóa: • Lực tác động tương hỗ mạch gần > mạch xa • Khi lực tác dụng tương hỗ >> mạng lưới cục bộ, dễ hình thành dễ • Do hình thành mật độ liên kết vật lý => độ linh động mắc xích giảm, nên có mặt số lượng nhỏ, polymer trở nên cứng Như ta làm lạnh dễ ổn định cấu trúc vật liệu Trạng thái thủy tinh hóa: 4.3 Các phương pháp xác định nhiệt độ thủy tinh hóa: • Đo thể tích riêng • Đo nhiệt dung • Đo môđun đàn hồi • Đo biến dạng Trạng thái mềm cao (đàn hồi): 5.1 Khái niệm: • Là trạng thái vật lý đặc biệt có polymer đặc trưng khả thay đổi hồi phục hình dạng lớn tác dụng lực nhỏ Biến dạng thuận nghịch gọi biến dạng mềm cao • Do trình hồi phục polymer trạng thái chậm nên trạng thái mềm cao trạng thái không cân Trạng thái mềm cao (đàn hồi): 5.2 Điều kiện để xuất biến dạng mềm cao: • Mạch polymer phải có độ mềm dẻo định,vận tốc biến dạng lớn có giá trị thích ứng Quá trình phục hồi polymer xảy chậm nên thực tế người ta coi trạng thái mềm cao trạng thái không cân phụ thuộc vào nhiệt độ • Ở nhiệt độ cao khả phục hồi nhanh,thời gian phục hồi bé chuyển động nhiệt mạch lớn Trạng thái mềm cao (đàn hồi): 5.2 Điều kiện để xuất biến dạng mềm cao: • Ở nhiệt độ cao thời gian đạt cân mềm cao nhỏ,tốc độ đạt biến dạng mềm cao lớn ngược lại • Trạng thái mềm cao hay biến dạng mềm cao xuất khoảng nhiệt độ định người ta gọi khoảng nhiệt độ mềm cao Trạng thái chảy nhớt: 6.1 Khái niệm: • Chảy trình chuyển dịch không thuận nghịch phân tử chất tương ứng với tác dụng ngoại lực.Trong chất hình thành lực ma sát nội chống lại chuyển dịch ⇒ Sự chảy xảy ngoại lực tác dụng phải thắng lực tương hỗ phần tử nội lực chống lại chuyển dời phần tử • Bản chất lực nội ma sát khác pha khác trạng thái vật lý khác Trạng thái chảy nhớt: 6.2 Đặc điểm chảy Polymer: • Polymer tác dụng ngoại lực xuất biến dạng bất thuận nghịch không đổi theo thời gian chảy xảy gọi chảy thực • Độ chảy lớn => M thấp, nhiệt độ cao, lực tác dụng lớn lượng chất hoá dẻo đưa vào nhiều Trạng thái chảy nhớt: 6.2 Đặc điểm chảy Polymer: • Khi Polymer chảy có khái niệm đại lượng biến dạng: + Biến dạng bất thuận nghịch: biến dạng chảy thực + Biến dạng biểu kiến lại: biến dạng bất thuận nghịch biến dạng mềm cao xảy trình chảy Trạng thái chảy nhớt: 6.2 Đặc điểm chảy Polymer: • Trong trình chảy số mạch phân tử bị định hướng ngày tăng => biến dạng mềm cao tăng định hướng làm cho độ nhớt hệ phát triển => tính lưu động hệ giảm • Do đặc trưng hồi phục biến dạng mềm cao nên gia công phải ý hạn chế phát triển biến dạng mềm cao tăng tốc độ hồi phục trình Trạng thái chảy nhớt: 6.3 Những quy luật chảy Polymer: • Đối với chất lỏng thấp phân tử, nhiệt hoạt hóa chảy nhớt (Hb) liên quan tới nhiệt hoá theo biểu thức: ∆ Hhh = ∆ Hb • Đối Polymer áp dụng quan hệ với giả thuyết chuyển động đại phân tử chuyển dịch phần riêng biệt độc lập với (đại lượng đoạn) Trạng thái chảy nhớt: 6.3 Những quy luật chảy Polymer: • Sự phụ thuộc Hhh Hb vào mức độ trùng hợp sau: Nhiệt lượng 1/4 ∆ Hhh ∆ Hb ns Độ trùng hợp Trạng thái chảy nhớt: 6.3 Những quy luật chảy Polymer: • Sự phụ thuộc ∆Hhh ∆Hb vào mức độ trùng hợp sau: Quan hệ với Polymer đồng đẳng sau ∆Hb tăng chậm ∆Hhh cuối đạt đến giá trị không đổi => chuyển dịch toàn mạch chuyển dịch nhiều lần phần riêng biệt (đại lượng đoạn) [...]... tính Polymer thủy tinh hóa: • Ở trạng thái mềm cao của polymer, các mắc xích có độ linh động lớn nên dễ thay đổi hình thái sắp xếp của dãy Nếu làm lạnh nhanh polymer => thời gian hồi phục của các mắc xích tăng => sự thay đổi hình thái sắp xếp của mạch & quá trình kết tinh của polymer gặp khó khăn • Ở trong một phạm vi nhiệt nào đó polymer bị cứng lại mà không hình thành mạng lưới tinh thể => polymer. .. chảy nhớt: 6.2 Đặc điểm chảy của Polymer: • Polymer dưới tác dụng của ngoại lực nếu xuất hiện biến dạng bất thuận nghịch không đổi theo thời gian thì sự chảy đã xảy ra và gọi là sự chảy thực • Độ chảy càng lớn => M càng thấp, nhiệt độ càng cao, lực tác dụng càng lớn và lượng chất hoá dẻo đưa vào càng nhiều 6 Trạng thái chảy nhớt: 6.2 Đặc điểm chảy của Polymer: • Khi Polymer chảy có 2 khái niệm về đại... nghịch như vậy gọi là biến dạng mềm cao • Do quá trình hồi phục của polymer trong trạng thái này chậm nên trạng thái mềm cao là trạng thái không cân bằng 5 Trạng thái mềm cao (đàn hồi): 5.2 Điều kiện để xuất hiện biến dạng mềm cao: • Mạch polymer phải có độ mềm dẻo nhất định,vận tốc biến dạng lớn có giá trị thích ứng Quá trình phục hồi của polymer xảy ra rất chậm nên trong thực tế người ta coi trạng thái... sự chảy của Polymer: • Đối với những chất lỏng thấp phân tử, nhiệt hoạt hóa chảy nhớt (Hb) liên quan tới nhiệt hoá hơi theo biểu thức: ∆ Hhh = 4 ∆ Hb • Đối Polymer cũng có thể áp dụng quan hệ này nhưng với giả thuyết sự chuyển động của đại phân tử là do sự chuyển dịch các phần riêng biệt độc lập với nhau (đại lượng đoạn) 6 Trạng thái chảy nhớt: 6.3 Những quy luật cơ bản về sự chảy của Polymer: • Sự... xích giảm, nên khi có mặt số lượng nhỏ, polymer vẫn trở nên cứng Như vậy khi ta làm lạnh thì dễ ổn định cấu trúc vật liệu 4 Trạng thái thủy tinh hóa: 4.3 Các phương pháp xác định nhiệt độ thủy tinh hóa: • Đo thể tích riêng • Đo nhiệt dung • Đo môđun đàn hồi • Đo biến dạng 5 Trạng thái mềm cao (đàn hồi): 5.1 Khái niệm: • Là một trạng thái vật lý đặc biệt chỉ có ở polymer và được đặc trưng bởi khả năng... polymer gặp khó khăn • Ở trong một phạm vi nhiệt nào đó polymer bị cứng lại mà không hình thành mạng lưới tinh thể => polymer hoá thuỷ tinh 4 Trạng thái thủy tinh hóa: 4.1 Đặc tính Polymer thủy tinh hóa: • Ở trạng thái thủy tinh Polymer có một số đặc tính sau: + Đẳng nhớt + Đẳng entropy cấu dạng + Đẳng thể tích tự do 4 Trạng thái thủy tinh hóa: 4.2 Cơ chế thủy tinh hóa: • Quá trình thuỷ tinh hoá không phải... Hhh và Hb vào mức độ trùng hợp như sau: Nhiệt lượng 1/4 ∆ Hhh ∆ Hb ns Độ trùng hợp 6 Trạng thái chảy nhớt: 6.3 Những quy luật cơ bản về sự chảy của Polymer: • Sự phụ thuộc của ∆Hhh và ∆Hb vào mức độ trùng hợp như sau: Quan hệ trên chỉ đúng với những Polymer đồng đẳng đầu tiên và sau đó ∆Hb tăng chậm hơn ∆Hhh và cuối cùng đạt đến giá trị không đổi => sự chuyển dịch của toàn bộ mạch là do sự chuyển dịch...3 Đường cong cơ nhiệt: 3.1 Đường cong cơ nhiệt nhựa nhiệt dẻo: • Ảnh hưởng của độ đa phân tán và độ có cực của Polymer đến Tc Biến dạng T 3 Đường cong cơ nhiệt: 3.2 Đường cong cơ nhiệt nhựa nhiệt rắn: Biến dạng CN (2) TT (1) MC MC MC TT TT TT T 3 Đường cong cơ nhiệt: • Ý nghĩa ĐCCNNNR: + Xác định được các nhiệt... thuận nghịch: là biến dạng do sự chảy thực + Biến dạng biểu kiến còn lại: biến dạng bất thuận nghịch và biến dạng mềm cao xảy ra trong 2 quá trình chảy 6 Trạng thái chảy nhớt: 6.2 Đặc điểm chảy của Polymer: • Trong quá trình chảy số mạch phân tử bị định hướng càng ngày càng tăng => biến dạng mềm cao càng tăng và sự định hướng này làm cho độ nhớt của hệ phát triển => tính lưu động của hệ giảm • Do