CAU TRUC NGOAI VI polime

Khái niệm chung Lý thuyết mới – lý thuyết về cấu trúc ngoại vi phân tử polymer  Cấu trúc ngoại vi phân tử polymer là cấu trúc bất kì được tạo nên do sự sắp xếp khác nhau của các đại phâ

 Khái niệm chung

 Các dạng cấu trúc ngoại vi phân tử polymer thường gặp

 Vấn đề biến đổi cấu trúc và tính chất của

polymer

www.themegallery.com Company Logo

1 Khái niệm chung

Việc nghiên cứu trật tự sắp xếp của các đại phân tử đã giải thích khả năng tổng hợp polymer ở trạng thái tinh thể hoặc vô định hình và nghiên cứu dạng mạng lưới tinh thể

1 Khái niệm chung

 Đầu tiên, sử dụng thuyết cấu tạo “mixel”

 Hợp chất cao phân tử cấu tạo từ “mixel”

Mỗi “mixel” là một tập hợp các đại mạch

phân tử mạch cứng dưới dạng bó.

 Không giải thích được tính chất polymer

và quá trình hoà tan polymer

www.themegallery.com Company Logo

1 Khái niệm chung

Cao su là một tổ hợp của những mạch rất dài và cuộn rối lại với nhau Dưới ảnh hưởng của nhiệt chúng luôn luôn thay đổi hình dạng

1 Khái niệm chung

Lý thuyết mới – lý thuyết về cấu trúc ngoại vi phân tử polymer

 Cấu trúc ngoại vi phân tử polymer là cấu trúc bất kì được tạo nên do sự sắp xếp khác nhau của các đại phân tử

 Polymer được đặc trưng bằng nhiều loại cấu trúc ngoại vi

phân tử ở trạng thái tinh thể và bởi khả năng ổn định trình tự sắp xếp ngay từ trong trạng thái vô định hình

www.themegallery.com Company Logo

Cấu trúc phân tử của polystyrene

2 Các dạng cấu trúc ngoại vi phân tử

polymer thường gặp

 Cấu trúc hạt thường gặp ở những polymer trùng ngưng

 Cấu trúc tấm thường đặc trưng cho những polymer ở

trạng thái đàn hồi

 Cấu trúc sợi thường gặp ở giai đoạn đầu của sự kết tinh

polymer trùng hợp

 Cấu trúc tinh thể lớn hơn thường gặp ở giai đoạn sau

của sự kết tinh polymer

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

 Hình thành do những phân tử polymer có mạch đủ uốn

dẻo có khả năng cuộn lại thành những hạt cầu

 Có bề mặt nhỏ hoàn toàn giống như những giọt chất

lỏng tạo thành do sức căng bề mặt

Cấu trúc cuộn thành hạt cầu của đơn

phân tử polymer

www.themegallery.com Company Logo

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

 Phân bố lộn xộn và hầu như những polymer nào có khả

năng tạo thành hạt cầu đều là polyme vô định hình.

 Xẩy ra trong quá trình tổng hợp polymer ở nhiệt độ thấp

hơn nhiệt độ thủy tinh hóa của polymer như các

polyepoxit, polyphenol-fomandehit, polyvinylclorua,…

 Phần lớn các đại phân tử có dạng hạt cầu nằm trong

dung dịch loãng

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

 Lực tương tác nội phân tử vượt quá lực tương tác giữa phân tử

 Lực tương tác nội phân tử lớn, mạch cứng hơn

Cấu trúc hạt cầu

 Polymer uốn dẻo nhưng tương tác nội phân tử yếu

Duỗi thẳng

www.themegallery.com Company Logo

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

 Có độ nhớt thấp hơn.

 Mất đi hàng loạt tính chất đặc trưng cho các phân tử lớn

mạch thẳng

 Ở trạng thái thuỷ tinh, polymer không có biến dạng mềm

cao bắt buộc nên giòn.

 Tính bền của hạt cầu thay đổi trong giới hạn rộng, phụ

thuộc vào giới hạn phân chia giữa các hạt riêng.

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

 Với polymer thiên nhiên, có thể tạo thành cấu trúc tinh

thể do sự tổ hợp đơn giản các hạt cầu.

 Các polymer tổng hợp, do khối lượng phân tử khác

nhau, các hạt cầu có kích thước khác nhau nên không

tạo thành tinh thể Tuy nhiên trong dung dịch, các hạt

cầu có thể duỗi thẳng để tạo thành cấu trúc bó và cấu

trúc sợi hoặc vạch.

www.themegallery.com Company Logo

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

 Điều kiện đầu tiên xuất hiện cấu trúc dạng cầu có thể do mạch đại phân tử cuộn tròn lại hoặc hình thành trực tiếp trong quá trình trùng hợp

 Nếu mạch phân tử mềm dẻo, linh động

Hạt có kích thước lớn hơn

 Nếu mạch cứng , lực tương tác nội phân tử đủ lớn

Hạt cầu tồn tại ở nồng độ khá lớn

Cấu trúc phân tử polyacrylate

www.themegallery.com Company Logo

2.2 Cấu trúc bó

 Là yếu tố cấu trúc thẳng, có tính sắp xếp trật tự cao hơn

 Bao gồm nhiều dãy mạch phân tử, trong đó các phân tử

sắp xếp liên tục với nhau và các đầu mạch ở các vị trí

2.2 Cấu trúc bó

 Khả năng của polymer có khả năng tổ hợp thành bó phụ thuộc vào độ uốn dẻo, độ lớn tương tác giữa các phân tử và vài nhân tố

khác

 Polymer vô định hình không thể tạo được hệ

có tính điều hoà cao.

www.themegallery.com Company Logo

2.2 Cấu trúc bó

 Những polymer mạch cứng và tương tác giữa các

phân tử lớn, ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thuỷ tinh hóa, các bó giữ được tính chất riêng của mình, chỉ

có thể tổ hợp thành các dạng vô định hình cao hơn như dạng sợi và dendrite.

 Các bó có trật tự kém hơn đặc trưng cho các

elastome ở trạng thái đàn hồi cao, các bó đó kém bền và rất linh động, chỉ có khả năng tạo thành cấu trúc vạch (polocate).

Cấu trúc dạng sợi (a) và dạng vạch (b)

www.themegallery.com Company Logo

2.2 Cấu trúc bó

 Bó tạo thành từ các mạch uốn dẻo rất điều hoà

Sự kết tinh xẩy ra (mạng lưới không gian)

Ứng suất nội nhỏ hơn nhiều, nhưng xuất hiện năng lượng bề mặt dư

 Để giảm năng lượng bề mặt này, các bó sẽ xếp gấp lại

dưới góc 180 0 để thành dải có bề mặt nhỏ hơn.

Sơ đồ hình thành bó (a), dải (b), tấm (c)

Các vùng khác nhau trong phân tử polymer

www.themegallery.com Company Logo

Cấu trúc dạng sợi và tinh thể polymer

Cấu trúc dạng sợi của phân tử collagen

2.2 Cấu trúc bó

 Quá trình kết tinh của các tấm hay bó tiếp theo có thể

xẩy ra theo hai cơ chế: cơ chế bản hay cơ chế sợi.

Cơ chế bản

 là sự kết tinh xẩy ra do sự xếp lớp các tấm với nhau để

tạo thành tinh thể đều đặn có kích thước bằng nhau ở cả

ba chiều Sự kết tinh này cũng tạo thành tinh thể hay các spherolit.

www.themegallery.com Company Logo

2.2 Cấu trúc bó

Cơ chế sợi

 Là sự sắp xếp các bó dọc theo một trục sợi để hình thành

spherolit hay tinh thể

 Một polymer kết tinh có thể theo cơ chế sợi hay bản, chẳng

hạn polyetylen, polyamit có thể kết tinh theo cơ chế bản, còn polypropylene chỉ kết tinh theo cơ chế sợi.

Cấu trúc dải từ dendrite của polystryren isotactic

www.themegallery.com Company Logo

Một vài ví dụ

Cấu trúc hạt (a) – bó (b) – tấm (c) – spherolit (d) – tinh thể (e) của

polystyren isotactic

Một vài ví dụ

www.themegallery.com Company Logo

Một vài ví dụ

Cấu trúc vạch (a)– sợi (b)– spherolit (c) của poly-1-buten

Một vài ví dụ

Cấu trúc hạt (a)– sợi (b)– sợi lớn (c)– dendrite lớn (d) – tinh thể (e) của

www.themegallery.com Company Logo

3 Vấn đề biến đổi cấu trúc và tính chất

polymer

 Phương pháp nhiệt luyện

 Phương pháp dùng mầm kết tinh nhân tạo

 Phương pháp hóa học

3.1 Phương pháp nhiệt luyện

 Nhiệt luyện sẽ làm thay đổi số mầm tinh thể tự nhiên (số mầm tinh thể do chính

các đại phân tử tạo nên).

 Thường gây ra hiện tượng kết tinh lại

polymer, do đó thường làm lão hoá vật

liệu.

www.themegallery.com Company Logo

3.2 Phương pháp dùng mầm kết tinh

nhân tạo

 Mầm kết tinh nhân tạo là những trung

tâm để tạo ra spherolit

 Có thể tạo ra các mầm kết tinh nhân tạo bằng cách sử dụng chất phụ gia ( có thể

là hợp chất thấp phân tử, mùn cưa )

 Nếu lượng phụ gia nhiều, sẽ gây tác dụng ngược lại

3.3 Phương pháp hoá học

nên những cấu trúc lớn

ghép) cũng là phương pháp điều chỉnh cấu trúc.

mạch đại phân tử có cấu tạo điều hoà tạo điều kiện cho quá trình kết tinh, đồng thời giảm khả

www.themegallery.com Company Logo

 Đối với polyme vô định hình có cấu trúc vạch đối với

elastome và cấu trúc dendrit với polyme ở dạng thủy tinh.

 Khi kết tinh polyme, cấu trúc bó ban đầu là sự chuyển pha

để tạo thành dải và sau đó là cấu trúc tổ hợp cao hơn là sợi hay bản, rồi spherolit và đơn vị tinh thể.