Số lượt truy cập

Thiết kế bởi

Nóng chảy và thủy tinh hóa

Cũng giống như ceramic, vật liệu polyme cũng là loại bán tinh thể hay nói khác đi là với cấu trúc tinh thể và vô định hình biến đổi rất rộng. Tùy thuộc vào tỷ lệ giữa chúng mà vật liệu polyme có đặc tính nóng chảy giống kim loại hay thủy tinh hay trung gian.

Trên hình 8.18 đường A là ứng với polyme hoàn toàn vô định hình (giống như thủy tinh nên dạng đường cong thay đổi thể tích riêng khi làm nguội giống như của thủy tinh đã được trình bày ở hình 7.14), loại này khi làm nguội giống như thủy tinh nó sánh, sệt lại một cách liên tục và hầu như không có nhiệt độ rõ rệt chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn. Còn ở polyme tinh thể (đường C) giống như kim loại có giảm thể tích đột ngột tại nhiệt độ nóng chảy hay kết tinh Tso. Tuy nhiên đối với polyme hoàn toàn vô định hình giống như thủy tinh cũng phát hiện được một nhiệt độ tại đó có giảm nhẹ độ nghiêng của đường cong, nhiệt độ đó cũng được gọi là thủy tinh hóa Tgo. Còn polyme bán tinh thể (đường B) là dạng trung gian của hai loại polyme trên có hai nhiệt độ: thủy tinh hóa Tgo (tại đây đường cong bị gãy khúc ít hơn ở đường A) và nóng chảy Tso. Nhìn chung Tgo ≈ 2/3Tso. Tgo và Tso của các polyme thông dụng đã trình bày ở bảng 8.1.


Hình 8.18. Sự thay đổi thể tích riêng trong ba loại polyme:
vô định hình (đường A), bán tinh thể (đường B), vỡ tinh thể (đường C).

Các yếu tố ảnh hưởng đến Tgo và Tso

Đối với polyme tinh thể và bán tinh thể hiện tượng nóng chảy được giải thích là do sự phá hủy của các liên kết yếu Van der Waals giữa các mạch. Khi tăng nhiệt độ biên độ dao động nhiệt của mạch tăng lên đến mức các mạch có thể chuyển động ngang, ở nhiệt độ chảy các chuyển động ngang này mạnh đến mức phá vỡ liên kết yếu kể trên và cấu trúc không còn trật tự. Vậy mọi yếu tố làm giảm liên kết yếu này đều làm giảm nhiệt độ chảy.

- Mạch nhánh làm giảm hiệu quả sắp xếp của mạch, giảm liên kết giữa chúng nên khi mật độ mạch nhánh tăng, nhiệt độ nóng chảy giảm.

- Khối lượng phân tử tăng làm tăng nhiệt độ nóng chảy là do phần cuối của mạch là phần tự do dao động, nếu chiều dài mạch tăng lên, số cuối mạch giảm đi, năng lượng tăng.

Đối với polyme hoàn toàn vô định hình, khi nung nóng nhiệt độ thủy tinh hóa tương ứng với thời điểm khi vật liệu chuyển từ trạng thái rắn sang cấu trúc giống cao su. Nhiệt độ thủy tinh hóa cũng phụ thuộc vào các yếu tố cấu trúc, ảnh hưởng đến khả năng dao động và quay của mạch khi tăng nhiệt độ, trong đó độ mềm dẻo của mạch là quan trọng nhất. Mạch cứng (khi có những nguyên tử hay nhóm nguyên tử cồng kềnh như vòng benzyl) càng khó quay do đó Tgo tăng lên. Liên kết Van der Waals giữa các mạch tăng lên cũng làm tăng Tgo.
 

Comments