GIÁO TRÌNH HOÁ LÝ part 10

Các hợp chất thấp phân tử và polimer đều có tồn tại ở trạng thái thủy tinh. Ở trạng thái này, các chất ở trạng thái rắn vô định hình. Cấu tạo của polimer ở trạng thái thủy tinh là các phân tử ở những hình dạng ngẫu nhiên, không tuân theo 1 trật tự nào cả. Do kích thước lớn, cồng kềnh nên ở trạng thái thủy tinh hóa, các polimer không thể sắp xếp chặt chẽ được
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH HOÁ LÝ part 10 Giaùo trình Hoaù lyù duøng cho SV ngaønh Moâi tröôøng - 118 - giaûm ñi raát nhanh do phaân töû bò duoãi ra töông töï nhö söï giaûm theå tích trong quaù ⎛ ∂S ⎞ trình neùn khí töùc laø F = −T⎜ ⎟ (XV-7). ⎝ ∂l ⎠T Vaäy, baûn chaát cuûa söï bieán daïng co giaõn laø chuyeån ñoäng nhieät cuûa caùc ñoaïn maïch quyeát ñònh, hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo yeáu toá entropi. 2. Traïng thaùi thuûy tinh: + Caùc hôïp chaát thaáp phaân töû vaø polimer ñeàu coù toàn taïi ôû traïng thaùi thuûy tinh. ÔÛ traïng thaùi naøy, caùc chaát ôû traïng thaùi raén voâ ñònh hình. Caáu taïo cuûa polimer ôû traïng thaùi thuûy tinh laø caùc phaân töû ôû nhöõng hình daïng ngaãu nhieân, khoâng tuaân theo 1 traät töï naøo caû. Do kích thöôùc lôùn, coàng keành neân ôû traïng thaùi thuûy tinh hoùa, caùc polimer khoâng theå saép xeáp chaët cheõ ñöôïc vaø giöõa caùc maïch polimer vôùi nhau thöôøng xuaát hieän nhöõng khoang troáng; vì vaäy, chuùng thöôøng coù caáu truùc xoáp. Chính vì vaäy maø linh ñoä chuyeån ñoäng nhieät cuûa caùc nhoùm trong polimer töông ñoái cao, laøm cho polimer vaãn coù khaû naêng bò bieán daïng, nhöng söï bieán daïng khoâng cao nhö ôû traïng thaùi co giaõn; trong khi ñoù, ñoä beàn cô hoïc laïi cao hôn vaø khaû naêng chòu nhieät cuõng toát hôn. + Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán Tg: - Ñoä phaân cöïc cuûa maïch: Polimer coù ñoä phaân cöïc caøng lôùn thì Tg caøng cao vì naêng löôïng töông taùc giöõa caùc phaân töû coù cöïc lôùn hôn khoâng coù cöïc. - Maät ñoä vaø kích thöôùc cuûa nhoùm theá: Neáu nhoùm theá caøng lôùn vaø caøng coàng keành thì Tg caøng cao bôûi vì caùc nhoùm theá coù aûnh höôûng ñeán linh ñoä chuyeån ñoäng nhieät cuûa maïch phaân töû . Maët khaùc, trong phaân töû coù nhoùm theá, caùc nhoùm theá seõ ñöôïc phaân boá ñeàu ñaën hôn vaø do ñoù, Tg cao. Ví du: Copolimer butañien–styren goïi laø CKC: neáu CKC–10 (töùc 10% styren) thì Tg =-80oC; neáu CKC–50 thì Tg=-46oC; neáu CKC–90 thì Tg=+34oC. - Khoái löôïng phaân töû cuûa polimer: Ban ñaàu, khi khoái löôïng phaân töû cuûa polimer taêng thì Tg taêng nhöng sau ñoù, khi khoái löôïng phaân töû cuûa polimer taêng ñeán 1 giaù trò naøo ñoù (giaù trò giôùi haïn), khi trong heä ñaõ xuaát hieän traïng thaùi co giaõn, thì Tg khoâng phuï thuoäc vaøo khoái löôïng phaân töû cuûa polimer nöõa. 3. Traïng thaùi chaûy: + Traïng thaùi chaûy laø polimer ôû traïng thaùi loûng coù ñoä nhôùt η raát cao. + Cô cheá cuûa söï chaûy laø: theo lí thuyeát veà caáu truùc chaát loûng, ôû traïng thaùi loûng, caùc phaân töû coù caáu truùc gioáng nhö maïng löôùi xoáp, chöùa nhieàu loã troáng. Bình thöôøng, caùc phaân töû luoân luoân chuyeån ñoäng giao ñoäng xung quanh vò trí caân baèng vaø luoânThaïc só Traàn Kim Cöông Khoa hoaù hoïc Giaùo trình Hoaù lyù duøng cho SV ngaønh Moâi tröôøng - 119 - luoân thay ñoåi vò trí baèng caùch nhaûy vaøo caùc loã troáng vaø ñeå laïi caùc loã troáng khaùc sau noù. Nhöõng loã troáng naøy chuyeån ñoäng hoãn loaïn trong theå tích chaát loûng. + Khi 1 phaân töû naøy muoán taùch ra khoûi caùc phaân töû xung quanh ñeå nhaûy vaøo caùc loã troáng thì caàn phaûi coù 1 naêng löôïng ñuû lôùn ñeå vöôït qua haøng raøo theá naêng (naêng löôïng lôùn hôn hoaëc baèng naêng löôïng hoaït hoùa cuûa söï chaûy). Bieåu thöùc bieåu dieãn söï phuï thuoäc cuûa ñoä nhôùt vaøo naêng löôïng hoaït hoùa vaø nhieät ñoä nhö sau: η=A.e-E/RT (XV-8). Söï phuï thuoäc cuûa naêng löôïng hoaït hoùa E vaøo Mp nhö treân H.XV.8. Töø söï phuï thuoäc ñoù, ta thaáy raèng: ban ñaàu, khi Mp taêng thì E taêng nhöng sau ñoù, khi Mp ñaõ taêng ñeán Mp,gh thì E khoâng taêng nöõa vaø khoâng phuï thuoäc vaøo Mp nöõa. Keát hôïp caùc döõ kieän treân ta coù theå ñöa ra keát luaän sau: cô cheá cuûa söï chaûy cuûa polimer laø do chuyeån ñoäng nhieät. Ñôn vò cuûa chuyeån ñoäng nhieät laø nhöõng ñoaïn maïch ñoäc laäp. Do ñoù, döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc, caùc ñoaïn maïch di chuyeån theo chieàu taùc duïng cuûa löïc, töông töï nhö söï di chuyeån cuûa con saâu ño, laøm cho trung taâm phaân töû di chuyeån theo. + Ñaëc ñieåm quan troïng cuûa söï chaûy cuûa polimer laø trong quaù trình chaûy, ñoä nhôùt cuûa heä khoâng ngöøng taêng leân do phaân töû polimer bò duoãi ra laøm cho naêng löôïng töông taùc giöõa caùc phaân töû taêng leân, bôûi vì naêng löôïng töông taùc giöõa caùc phaân töû duoãi thaúng lôùn hôn naêng löôïng töông taùc giöõa caùc phaân töû khi cuoän cong. + Hieäu öùng taên ...