Bài giảng vật liệu học - Chương 4: Cấu trúc vật liệu hữu cơ (Polyme) pptx

Chương 4 Cấu trúc vật liệu hữu cơ Polyme4.1.Khái niệm chung 4.2.Cấu trúc và liên kết trong vật liệu polyme... • Định nghĩa:Polyme là một hợp chất gồm các phân tử được hình thành do sự l

VẬT LIỆU HỌC

Chương 4 Cấu trúc vật liệu hữu cơ (Polyme)

4.1.Khái niệm chung

4.2.Cấu trúc và liên kết trong vật liệu polyme

4.1.Khái niệm chung

4.1.1.Hợp chất cao phân tử

4.1.2.Các chất phụ gia

• Polyvinyl clorit (PVC)

H H

- C –

H Cl

• Polypropylen (PP)

H H

- C –

H CH 3

• Định nghĩa:

Polyme là một hợp chất gồm các phân tử được

hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một

nhóm nguyên tử (monome) liên kết với nhau với số lượng khá lớn

Mạch thẳng, mạch nhánh, mạng lưới, không gian

• Theo tính chịu nhiệt

-Polyme nhiệt dẻo

-Polyme nhiệt rắn

 Polyme tự nhiên

• Sợi cellulose có trong bông, sợi gai, gỗ

 Làm quần áo

• Sợi cellulose có trong động vật

(da động vật, tơ tằm)  Làm giày, áo quần

 Polyme nhân tạo (polyme tổng hơp)

• Trùng hợp :

Phản ứng tạo polyme từ monome ban đầu qua nhiều lần kết hợp theo cơ chế p/u dây chuyền và không tạo thành sản phẩm phụ đơn phân tử nào

n(CH2=CH2) → -(CH2-CH2)n- →

H H

- C – C -

H H n

4.1.2.Các chất phụ giaVật liệu = Hạt nhựa + Chất phụ gia + Chất gia cường

• Hạt nhựa

• Chất chống cháy

-Cơ chế

Ức chế p/ư oxy hóaTạo P/ư thu nhiếtTạo màng trên bề mặt-Các chất :

Cl  Polyvinylclorit

F  Polytetra fluoroetylen

4.2.Cấu trúc & liên kết trong vật

 Ethylen C 2 H 4

C-C: góp chung 2 e  Liên kết đôi

C-H: góp chung 1 e  Liên kết đơn

Liên kết C-C: 1 SP2 + 1 SP2 → Liên kết 

1 P + 1 P → Liên kêt Liên kết C-H: 2SP2 + 2ng tử H →Lkết 

• Cấu hình:

-Liên kết bội (Liên kết 2, 3) : không no

Vì nguyên tử cacbon chưa được liên kết tối đa với 4 nguyên tử khác

H H H H- C – C - C-H

H

H-C-H

• Hiện tượng đồng phân: Thành phần giống nhau

• Nhận xét:

-Liên kết nguyên tử : cộng hóa trị

-Chuỗi ngtử cacbon liên kết với 2 ngtử cacbon 

về 2 phía

-Đơn vị cấu trúc (C2H4) : như các mắt xích nối

nhau (

nhau (n=103-106)  Phân tử Polyme

Phân tử polyme =  Phân tử hydrocacbon

• Các Polyme thường gặp:

H H

- C –

H Cl

• Các Polyme thường gặp:

H H

- C –

H

• Các Polyme thường gặp:

OH -CH 2 - - CH 2 -

CH 2

CH 3 O

- O – - C- – O – C –

CH 3

•Các Polyme thường gặp:

4.2.2.3.Khối lượng phân tử polyme

 Khối lượng phân tử

 Kh.lượng nhỏ (mạch ngắn) :

~100g/mol

 Kh.lượng trung bình (mạch trung bình) :

~1.000g/mol

 Kh.lượng cao (mạch dài n (mạch dài =103 -10 6 ) : )

~10.000vài triệu g/mol

4.2.2.3.Khối lượng phân tử polyme

 K.lượng phân tử ảnh hưởng đến trạng thái

 Kh.lượng nhỏ (mạch ngắn) :

Ơ nhiệt độ thường : trạng thái lỏng hoặc khí

 Kh.lượng trung bình (mạch trung bình) :

Ơ nhiệt độ thường : trạng thái sáp hoặc cao su mềm

 Kh.lượng cao (mạch dài n (mạch dài =103 -10 6 ) : )

 Sự phân bố khối lượng phân tử

-Khối lượng phân tử “ trung bình số” :

X i -phần mol của các phân tử cùng kích thước i

Mi-kh.lượng tr.bình của mốt ph.tử có kích thước i

-Khối lượng phân tử “ trung bình trọng lượng” :

w –phần khối lượng các phân tử cùng kích thước i

M 

250 502

2 1

250 1000

2 250 1

100 6

1 1000

Ảnh hưởng của sự phân bố khối lượng phân tử

 Ảnh hưởng của sự phân bố khối lượng phân tử

đến tính chất của polyme ?

: phâh bố lý tưởng : phâh bố hẹp

M

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

 Mạch thẳng : nối mạch về 2 phía của đơn vị

cấu trúc

cấu trúc

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

 Mạch nhánh :gắn theo sườn mạch chính, có

chiều dài ngắn hơn mạch chính

chiều dài ngắn hơn mạch chính

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

Mạch không gian :

• Mạch lưới (mạch không gian 2 chiều) :

Các mạch thẳng nối với nhau qua mạch nhánh trong không gian 2 chiều

• Mạch khối (mạch không gian 3 chiều) :

Các mạch thẳng nối với nhau qua mạch nhánh trong không gian 3 chiều

trong không gian 3 chiều

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

Polyme đồng trùng hợp : dạng khối

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

Cấu trúc hình học

4.2.2.5.Cấu trúc phân tử polyme

Cấu trúc hình học

4.2.2.6.Cấu trúc tinh thể polyme

• Cấu trúc mạch gấp : Các mạch phân tử ( Các mạch phân tử (n=103

-106) gấp đi gấp lại nhiều lần với các mép gấp nằm trên bề mặt→ Tấm mỏng: b=10nm ; l=10m

Cấu trúc tiểu cầu : Hạt hình cầu tạo bởi các tấm tinh thể mạch gấp (dày ~ 10nm) & tấm vô định hình, hướng từ tâm ra ngòai

Cấu trúc vật liệu polyme :

-Cấu trúc : Tinh thể + Vô định hình

-Liên kết :

Liên kết nguyên tử : cộng hóa trị

Liên kết mạch phân tử : Vandervan

Cấu trúc bó

Mạch không gian Cấu trúc vô dịnh hình