Bài giảng Vật liệu học: Chương 3 - TS. Nguyễn Văn Dũng

Bài giảng Vật liệu học - Chương 3: Cấu trúc vật liệu hữu cơ cung cấp cho người học các kiến thức: Hợp chất cao phân tử, polymer tự nhiên và tổng hợp, khối lượng phân tử polymer, phụ gia,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

C U TRÚC V T LI U H U C

Polymer

Monomer: phân t nh t ng h p ra polymer

n v c s = Mer = Repeat unit: ph n t nh

nh t c a chu i polymer, khi l p l i s t o ra phân

t polymer

Polymer t nhiên: có ngu n g c t đ ng th c v t

Có 2 cách xác đ nh kh i l ng trung bình phân t polymer:

- Tính theo ph n mol:

- Tính theo ph n kh i l ng:

Ni is the number of molecules with

molecular weight, M

i

N i = s phân t i có kh i l ng M i

x i = ph n mol c a s phân t i có kh i l ng trong kho ng M i

w = ph n kh i l ng c a s phân t i có kh i l ng trong kho ng M

Ví d : tính kh i l ng trung bình c a sinh viên trong l p

a) D a trên t l s sinh viên trong

m i kho ng kh i l ng?

b) D a trên t l kh i l ng c a sinh

viên trong m i kho ng kh i l ng?

Gi i: u tiên chia SV theo kho ng kh i l ng cách nhau 40 lb.

0 1881

0 1 1

x n

M

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

M c đ trùng h p (Degree of polymerization): s mer hay s m t

xích trong phân t polymer

m là kh i l ng c a 1 m t xích (mer) VD: tính DP c a PVC theo s li u b ng tr c

m = 62.496 g/mol

Ch t làm đ y – Fillers:

+ M c đích: t ng c ng c tính (kéo và nén), ch ng mài mòn, tính b n dai, tính d o, b n nhi t và gi m giá thành,…

-+ ng d ng: màn m ng, áo m a, ng, màn c a,…

Ch t t o màu – Colorants: thu c nhu m (dye) ho c b t màu (pigment)

M ch th ng (linear)

VD: HDPE, PVC, Nylon, Cotton

M ch nhánh (branch) VD: LDPE

Liên k t ngang (crosslink)

VD: cao su l u hóa

M ng l i (network) VD: nh a epoxy, phenol formaldehyde

Bao g m các liên k t C-H, C-F, C-Cl, C-C, C=C, C C, C=O, C-N,…

G m các liên k t và liên k t

G m liên k t Van der Waals, liên k t hydro, liên k t c ng hóa tr

 Liên k t ngang làm t ng đ b n nhi t, đ b n c , khó hòa tan, gi m tính d o c a v t li u

Khi có l c tác d ng, polymer b bi n d ng không thu n ngh ch (m ch

th ng) hay thu n ngh ch (m ch có liên k t ngang)  t o tính đàn h i

V i bi n d ng thu n ngh ch có 3 tr ng h p: đàn h i cao, hi n t ng h i

ph c và hi n t ng tr (h i ph c không hoàn toàn)

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Fe C – c u trúc tinh th tr c thoi (Orthorhombic)

 nh ch p t kính hi n vi đi n t c a PE multilayered single crystals (chain-folded layers)

đi u khi n c n th n

C u trúc chu i d ng n p

g p t o thành t m m ng

nh h ng c a đ tinh th và kh i l ng phân t lên tính ch t c a PE

H i n t ng nóng ch y đ c gi i thích là do s phá h y c a các liên k t y u Van der Waals gi a các m ch và c u trúc polymer không còn tr t t V y

m i y u t làm gi m liên k t y u này đ u làm gi m nhi t đ nóng ch y (T m ).

 T m c a polymer n m trong m t kho ng nh t đ nh ch không ph i t i

m t giá tr nh t đ nh do b n ch t polymer không đ ng nh t

Tr ng thái th y tinh (c a polymer vô đ nh hình và polymer bán k t tinh)

là tr ng thái mà ch có nh ng nguyên t , phân t chuy n đ ng quanh v trí cân

b ng c a nó tr ng thái th y tinh v t li u r t c ng và giòn

Các y u t nh h ng đ n nhi t đ chuy n th y tinh (T g ) :

Tr ng thái k t tinh: làm m t tính ch t đàn h i cao, t ng đ c ng,

t ng modul đàn h i và làm gi m kh n ng bi n d ng c a polymer.

polymer, có tính ch t n m gi a tr ng thái r n và l ng, có kh n ng thay đ i và ph c h i hình d ng l n d i tác d ng c a m t l c nh (cao su)

C n xác đ nh nhi t đ nóng ch y và nhi t đ chuy n th y tinh c a

ch t d o đ xác đ nh nhi t đ làm vi c thích h p

Có kh n ng tái ch

VD: PE, PP, PS, ABS, SB, PVC, PVAc, PET, Nylon, …

Nh a nhi t r n (thermosetting plastic) l à lo i nh a khi gia nhi t s

r n c ng, không thay đ i hình d ng do c u trúc polymer c đ nh, n u

ng

Protein

Chu i dài xelluloz (cellulose) v i liên k t H

Xelluloz là v t li u h u c ph bi n nh t trên trái đ t.

T o thành g , gi y, s i bông

trùng h p: 1000 - 2000

trùng h p: 10,000 – 100,000

Nón b o h Bánh r ng

Thay th kh p

x ng

trùng h p: 2-6 million

trùng h p: 4,000 – 5,000

Khá phân c c  Liên k t ngang m nh

Polyethylene Terephthalate

trùng h p: 4,000 – 8,000

Ester

Liên k t c ng hóa tr m nh và

liên k t H

ng d ng làm v t li u b o v

Acrylonitrin butadien styren (ABS) có công th c hóa h c (C 8 H 8

C 4 H 6 C 3 H 3 N) n là m t lo i nh a nhi t d o

u đi m: nh , c ng, d u n, ch u va đ p t t

ng d ng: làm ng, d ng c âm nh c, đ u g y đánh golf, các b ph n t

đ ng, v bánh r ng, l p b o v đ u h p s , đ ch i, trong m đi n , …