lý thuyết về cấu trúc ngoại vi phân tử polymer

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

Trang 1

 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

Trang 2

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

Trang 3

 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

Trang 4

 Giả thuyết về sự mềm dẻo của polymer

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

Trang 5

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

Trang 6

Cấu trúc phân tử của polystyrene

Trang 7

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

Trang 9

2.1 Cấu trúc hạt cầu (globule)

Trang 10

 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

Trang 11

 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

Trang 12

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

thuộc vào giới hạn phân chia giữa các hạt riêng

Trang 13

 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

Trang 14

 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

Trang 15

Cấu trúc phân tử polyacrylate

Trang 16

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

Trang 17

 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

Trang 18

 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)

Trang 19

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

Trang 20

 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 1800 để thành dải có bề mặt nhỏ hơn

Trang 21

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

Các vùng khác nhau trong phân tử polymer

Trang 22

Cấu trúc dạng sợi và tinh thể polymer

Cấu trúc dạng sợi của phân tử collagen

Trang 23

 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

Trang 24

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

Trang 25

Cấu trúc dải từ dendrite của polystryren isotactic

Trang 26

Một vài ví dụ

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

polystyren isotactic

Trang 27

Trang 28

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

Trang 29

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

Trang 30

3 Vấn đề biến đổi cấu trúc và tính

chất polymer

Trang 31

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

Trang 32

3.2 Phương pháp dùng mầm kết

tinh nhân tạo

Trang 33

3.3 Phương pháp hoá học

 Sự ghép polymer làm cản trở sự hình thành

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

năng tạo nên cấu trúc dạng cầu

Trang 34

 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

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	1,47 MB