CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT 

KHOA DẦU KHÍ 

BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU 

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER 

Nhóm sinh viên thực hiện 

1.Kim Thanh Hà 

2.Trần Thủy Giang 

3. Nguyễn Quốc Cường 

4. Nguyễn Minh Giang 

5. Nguyễn Ngọc Cương 

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS.BÙI THỊ LỆ THỦY

Ý nghĩa 

NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẶC BIỆT CỦA POLYME 

Những trạng thái vật lý của polyme 

sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về polyme

Nội dung 

1 

SỰ BIẾN DẠNG CỦA POLYME 

2 

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ

1 SỰ BIẾN DẠNG CỦA POLYME 

1# 

CÁC KHÁI 

NIỆM MỞ 

ĐẦU 

2# 

MỘT SỐ BIẾN 

DẠNG CỦA 

POLYME


1# 


NIỆM MỞ 

ĐẦU 

2# 



POLYME

1# ĐỘ BIẾN DẠNG 

1 

Là khả năng của vật thể chống lại biến dạng 

và phục hồi hình dạng ban đầu khi tác dụng 

lực bên ngoài . 

Phân loại 

ĐÀN HỒI 

Hình dạng được 

phục 

hồi hoàn toàn. 

ĐÀN HỒI DẺO * 

chỉ phục hồi một 

phần . 

*Đàn hồi dẻo hay còn gọi là đàn hồi nhớt

2# SỰ BIẾN DẠNG 

1 

BIẾN DẠNG THUẬN NGHỊCH 

Phân tử biến dang sẽ phục hồi lại hình dạng ban đầu 

khi ngừng tác dụng lực bên ngoài . 

#biến dạng đàn hồi 

BIẾN DẠNG KHÔNG THUẬN NGHỊCH 

Phân tử giữ nguyên được hình dạng biến dạng sau 

khi ngừng tác dung lực bên ngoài. 

# chất dẻo

3# CHẤT ĐÀN HỒI 

Chất kết tinh 

Thay đổi hình dạng và biến dạng thuận nghịch không lớn. 

Độ đàn hồi của tinh thể mang bản chất năng lượng. 

Và khi biến dạng thì chất có cấu trúc vô định hình. 

1 

Cao su 

Vật thể chỉ cần một lực nhỏ bên ngoài tác dụng 

có khả năng biến dạng vài trăm phần trăm. 

#nhựa 

Mô đun đàn hồi : Đặc trưng cho độ đàn hồi 

σ = F A 

F : là lực tác dụng lên vật thể A: Tiết diện của mẫu .

4# ỨNG SUẤT 

1 

E : Gọi là mô đun đàn hồi 

ε : Biến dạng tương đối. 

‣ Vật liệu có bản chất năng lượng thì có mô đun đàn hồi lớn. 

‣ Vật liệu có bản chất động học thì có mô đun nhỏ . 

Sự khác nhau giữa hai bản chất là phụ thuộc vào nhiệt độ và 

hiêu ứng nhiệt khi biến dạng


1 

1# 


NIỆM MỞ 

ĐẦU 

2# 



POLYME

MỘT SỐ BIẾN DẠNG CỦA POLYME 

1 

Sự biến dạng dẻo và chảy nhớt 

2 

Biến dạng đàn hồi cao 

3 

Hiện tượng phục hồi 

4 

Hiện tượng trễ

SỰ BIẾN DẠNG DẺO VÀ CHẢY NHỚT 

1 

Định nghĩa 

là trường hợp đặc biệt của sự biến dạng dư , tăng liên tục 

khi tác dụng một ứng suất tiếp tuyến không thay đổi ở polymer. 

Đặc điểm 

Tính chất của vật thể rắn và lỏng. 

Độ nhớt của dung dịch rất cao 

Khả năng polyme trương lên trong khi hòa tan 

Khả năng thể hiện rất mạnh tính bất đẳng hướng

Mô hình thể hiện tính dẻo của chuỗi polymer


1 

1 


2 


3 


4 


BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI CAO 

1 


là sự duỗi thẳng của các mạch dài gấp khi có lực ngoài và 

trở về trạng thái khi cất lực 

Điều kiện xuất hiện 

Phân tử chuỗi polymer cần có độ uốn dẻo đủ lớn 

Tốc độ thay đổi cấu dạng cần phải cao


1 

1 


2 


3 


4 


HIỆN TƯỢNG PHỤC HỒI 


Quá trình chuyển từ trạng thái không cân bằng sang 

trạng thái cân bằng theo thời gian 


Thay đổi chớp nhoáng các góc hóa trị và khoảng cách giữa các nguyên tố 

Với lực và mô-đun đàn hồi lớn . 

Sự duỗi thẳng của các phân tử gấp khúc


Phụ thuộc vào ứng suất lực đặt ,vào thời gian tác dụng của lực. 

Sự hồi phục này gọi là sự hồi phục biến dạng


1 

1 


2 


3 


4 


HIỆN TƯỢNG TRỄ 


Nguồn gốc từ hiện tượng hồi phục đàn hồi cao khi có lực 

tác dụng và khi cất lực tác dụng lên mẫu. 

Bản chất của hiện tượng 

Sự lệch nhau về độ biến dạng thuận và nghịch là do sự biến 

dạng phát triển chậm hơn là sự thay đổi ứng suất.

ε 

ε 2 

ε 1 

Hai đường biến dạng này không trùng nhau tạo nên vòng trễ. 

Độ lớn vòng trễ là sự khác nhau của hai diện tích OMC và CMD : 

S = 0 

ε₂ 

σ₁dε + 

εε₁ 

σ₂dε 

σ₁ là ứng suất khi tăng 

σ 

σ₂ là ứng suất khi giảm

Nội dung 

1 

SỰ BIẾN DẠNG CỦA POLYME 

2 

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ 

1# TRẠNG THÁI TỔ HỢP VÀ TRẠNG THÁI PHA 

2# TRẠNG THÁI THỦY TINH HÓA 

3# TRẠNG THÁI ĐÀN HỒI CAO 

4# TRẠNG THÁI CHẢY NHỚT 

5# TRẠNG THÁI KẾT TINH







TRẠNG THÁI TỔ HỢP 

Trạng thái khí 

Dao động, tiệm tiến và quay, mật độ tổ hợp nhỏ 

Trạng thái rắn 

Mật độ tổ hợp cao, khoảng cách giữa các phân tử nhỏ, 

không có sự chuyển động tiệm tiến và quay. 

Trạng thái lỏng 

Có tính chất chuyển động như thể khí và 

mật độ tổ hợp như thể rắn 

*khác nhau về tính chất chuyển động và mật độ tổ hợp

TRẠNG THÁI TỔ HỢP 

Trạng thái khí 

Dao động, tiệm tiến và quay, mật độ tổ hợp nhỏ 

Trạng thái rắn 

Mật độ tổ hợp cao, khoảng cách giữa các phân tử nhỏ, 

không có sự chuyển động tiệm tiến và quay. 

Trạng thái lỏng 

Có tính chất chuyển động như thể khí và 

mật độ tổ hợp như thể rắn 

*khác nhau về tính chất chuyển động và mật độ tổ hợp

TRẠNG THÁI PHA 


Là hệ khác nhau về bề mặt phân chia, về những tính 

chất nhiệt động học.Pha có thể dễ tách ra khỏi nhau. 

Phân loại 

‣ Pha tinh thể: đặc trưng bằng bậc xa ba chiều của sự phân 

bố các nguyên tử hay phân tử. 

‣ Pha lỏng : không có mạng lưới tinh thể, có mật độ tổ hợp 

giống như là ở pha tinh thể. 

#pha vô định hình 

‣ Pha khí : chuyển động hoàn toàn hỗn độn của các phân tử, 

nghĩa là không có bậc nào cả.

TRẠNG THÁI PHA &TRẠNG THÁI TỔ HỢP 

GIỐNG NHAU 

Trạng thái khí và pha khí 

cùng nhau. 

Trạng thái rắn tương ứng 

với hai pha: tinh thể và vô 

định hình. 

Pha lỏng gồm hai trạng 

thái tổ hợp: rắn* và lỏng*. 

KHÁC NHAU 

Trạng thái tổ hợp :năng 

lượng tương tác và 

chuyển động nhiệt. 

Pha : tính chất nhiệt 

động học, như năng 

lượng tự do, tỷ khối… 

rắn *ở dạng thủy tinh 

lỏng *ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy.

SỰ CHUYỂN PHA 

Định nghĩa : Sự chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác 

có liên quan đến những thay đổi về hình thái sắp xếp của các 

phân tử và thay đổi tính chất nhiệt động học 

Phân loại

Chuyển pha loại 1: Thay đổi nhảy vọt tính chất nhiệt động học , đặc 

trưng là thay đổi entanpy của hệ. những chuyển pha loại này như là : 

nóng chảy, kết tinh, ngưng tụ, bay hơi . 

Chuyển pha loại 2: Không có sự thay đổi nhảy vọt mà thay đổi từ từ 

các tính chất nhiệt động. không có ẩn nhiệt của sự chuyển pha.

ĐƯỜNG CONG CƠ NHIỆT 

Định nghĩa: Sự phụ thuộc độ biến dạng vào nhiệt độ được 

xác định trên máy Koncistometer. 

Ba vùng biến dang đặc trưng cho ba trạng thái vật lý khác nhau

Vùng I : Thủy tinh 

Sự biến dạng rất nhỏ với độ lớn tỷ lệ vào nhiêt độ ở giá trị ứng suất 

không lớn, polymer như là vật rắn chủ yếu tuân theo định luật Hook. 

Vùng II :Đàn hồi cao 

Có sự biến dạng thuận nghịch. 

Ít thay đổi với nhiệt độ và có modun đàn hồi không lớn. 

Biến dạng có kèm theo biến dạng chảy tăng theo nhiệt độ. 

Vùng III : Chảy nhớt 

Nhiệt độ tăng làm tăng sự biến dạng không thuận nghịch 

Nhiệt độ chuyển từ trạng thái đàn hồi cao sang chảy nhớt 

là nhiệt độ trung bình

Phụ thuộc vào cấu trúc của polyme, khối lượng phân tử, nhiệt 

độ… 

Trong kỹ thuật, phương pháp cơ nhiệt có thể dùng để nghiên 

cứu ảnh hưởng của các chất phụ gia khi đóng rắn polyme.







1.Đặc tính của polyme thủy tinh hóa 

2.Sự biến dạng đàn hồi bắt buộc

Khả năng thủy tinh hóa 

Tỉ lệ năng lượng tương tác nội và 

giữa các phần tử với năng lượng 

chuyển động nhiệt của các mắt xích 

polyme. 


Tính chất 

1.Khi làm lạnh một chất nóng chảy có thể 

tìm thấy tinh thể hay thủy tinh. 

2.Sự chuyển chất lỏng thành thủy tinh 

không phải là sự chuyển pha. 

3. Vật thể thủy tinh khác với thể lỏng : Độ 

linh động và trạng thái năng lượng. 

1.Liên quan chặt chẽ với độ uốn dẻo 

2.Khác polyme thủy tinh thường là khả năng 

biến dạng giảm, tinh giòn và đàn hồi tăng .

1.Đặc tính của polyme thủy tinh hóa 

2.Sự biến dạng đàn hồi bắt buộc


“Sự biến dạng lớn được phát triển trong trong 

polyme thủy tinh khi có ứng suất lớn”. 

‣ Chỉ xuất hiện dưới ảnh hưởng của ứng suất lớn. 

‣ Có tính chất thuận nghịch.

Ứng suất tới hạn σth là ứng suất đạt được độ lớn của năng 

lượng hoạt hóa hay là ứng suất mà tốc độ biến dạng bằng 

tốc độ phục hồi.

Nhiệt độ giòn Td :nhiệt độ mà polyme thủy tinh mất đi khả năng 

biến dạng lớn và bị phá hủy ngay khi có biến dạng nhỏ. 

Các yếu tố phụ thuộc 

1.Cấu trúc polyme. 

2.Độ phân cực : Không phân cực :Ttt thấp. Phân cực mạnh :Ttt 

cao







Đặc trưng cho polyme có độ uốn dẻo cao của phân tử. 

Được xem là lỏng đối với các mắt xích và là thủy tinh đối với toàn 

phân tử. 

Trạng thái đàn hồi cao là trạng thái không cân bằng.

Điều kiện xuất hiện 

1# Độ uốn dẻo phân tử polyme đủ lớn. 

2# Tốc độ thay đổi hinh dạng của polyme. 

Yếu tố ảnh hưởng 

‣ Sự thay đổi cấu dạng : dao động hỗn độn ở dạng 

liên kết hóa học và chuyển chỗ của các đồng phân 

quay . 

‣ Thành phần hóa học và cấu trúc phân tử. 

‣ Bản chất lực tương tác, bản chất phân bố trật tự 

các phân tử và nhiệt độ.

Sự phụ thuộc độ biến dạng đàn hồi cao vào nhiệt độ khác nhau 

( t1>t2>t3 )

BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI CAO & BIẾN DẠNG THƯỜNG 

*Xác định bởi sự thay đổi nội năng và 

entropi đối với sự biến dạng. 

Nếu biến dạng chậm 

xác định chủ yếu 

bằng thành phần 

entropi. 

Nếu biến dạng 

nhanh bằng 

thành phần nội 

năng. 

*năng lượng tự do








Là sự chuyển chỗ không thuận nghịch của các phân tử đối 

với nhau khi có tác dụng của lực ngoài và trong chất hình 

thành lực ma sát nội chống lại sự chuyển chỗ của các 

phân tử. 

Tính chất 

‣ Sự biến dạng là không thuận nghịch. 

‣ Tính chảy của polyme càng cao, mức độ trùng hợp càng 

thấp, nhiệt độ càng cao và lượng chất thấp phân tử càng 

lớn.

CƠ CHẾ 

Sự chuyển chỗ mạch polyme dựa trên năng lượng hoạt hóa . 

Nhiệt hoạt hóa tính theo sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số độ 

nhớt: 

lgŋ = lgA + 

∆H cn 

2,303.RT ˗ ∆S cn 

2,303.R

Đặc điểm của sự chảy 

Là chuyển chỗ liên tục 

Các mắc xích của mạch hay của những phần của mạch . 

Chứng tỏ nhiệt hoạt hóa không phụ thuộc vào chiều dài của mạch. 

Luôn kèm theo biến dạng đàn hồi cao 

Do duỗi thăng hay gấp khúc mạch. 

Phụ thuộc vào độ nhớt 

Độ nhớt lại phụ thuộc nhiều vào chiều dài mạch. 

Xảy ra với mạch uốn dẻo 

Có cấu dạng khác nhau ,mạch cứng xảy ra khó khăn. 

Nhiệt độ chảy nhớt 

Phụ thuộc vào chế độ biến dạng và khối lượng phân tử.







Cơ chế quá trình kết tinh 

Là quá trình hình thành phôi (hay mầm) của pha kết tinh 

trong pha vô định hình và sự lớn dần của các phôi đó. 

Quá trình kết tinh là sự chuyển pha. 

Tốc độ kết tinh 

Là lượng chất kết tinh trong một đơn vị thời gian. 

Phụ thuộc vào: 

1. Tốc độ tạo thành trung tâm hay phôi kết tinh . 

2.Tốc độ lớn của chúng. 

Note: Sự kết tinh thường không bắt đầu 

ở nhiệt độ nóng chảy mà thấp hơn.

Sự kết tinh là sự chuyển từ bậc gần tới bậc xa của các mạch 

và các mắc xích, nghĩa là sự chuyển pha.Khác với thủy tinh 

hóa.

YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG KẾT TINH 

1 

Có cấu trúc mạch điều hòa lớn có khả năng kết tinh 

Cấu trúc mạch không điều hòa không có khả năng kết tinh. 

2 

Nhóm phân cực trong phân tử, sự định hướng dễ thì 

sự kết tinh càng dễ dàng. 

Tương tác phân tử càng lớn, độ nhớt của hệ càng lớn 

tốc độ kết tinh lại giảm. 

3 

Chuyển động nhiệt của các mắt xích hay độ uốn dẻo mạch. 

Lực hút các phẩn tử và sự chuyển động nhiệt của phân tử.







HẾT RỒI 

Cảm ơn cô và các bạn 

đã lắng nghe và theo dõi.

CÁC TRẠNG THÁI VẬT LÝ CỦA POLYMER

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?