Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu

6/17/2015

Polymer

Cấu trúc mạch Polymer

Polymer là phân tử có kích thước lớn (thường gọi là cao phân

tử) chứa các đơn vị tái lặp trong suốt chiều dài mạch (-mer)

Poly mer

many

repeat unit

2

Khá i niệm & Thuật ngữ quan trọng

Phâ n loại Polymer

4

1

6/17/2015

Cá c dạng cấu trúc của Polymer

Khối lượng phâ n tử

M thấp

M cao

Khô ng phải tất cả cá c chuỗi trong polymer có chiều

dài như nhau, nghĩa là có phâ n bố khối lượng phâ n

tử.

6

5

Sự kết tinh trong Polymer

Khối lượng phâ n tử

Packing of the molecular chains so as to produce an ordered

atomic array

Khối lượng phâ n tử trung bì nh số M_n

M

 x_iM _i

n

• Crystallinestructure: arrangement of unit cells in a well-defined spatially-

ordered manner, which is characterized by translational symmetry

Khối lượng phâ n tử trung bì nh khối M_w

• Amorphous structures:random arrangement of units

M

 w_iM _i

w

M_i= khối lượng phâ n tử trung bì nh của phâ n tử kí ch thước i

x_i= số phần của chuỗi có kích thước i

w_i= phần khối lượng của chuỗi có kí ch thước i

7

2

6/17/2015

Cá c yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của Polymer

• Rate of cooling during solidification: timeis necessary for chains to move

and align into a crystal structure

• Mer complexity: crystallization less likely in complex structures, simple

polymers

BÀI TẬP

• Chain configuration:linear polymers crystallize relatively easily; branches

inhibit crystallization; network polymers are almost completely amorphous

• Isomerism:isotactic, syndiotactic polymers crystallize relatively easily -

geometrical regularity allows chains to fit together; atactic difficult to

crystallize

•Copolymerism:easier to crystallize if mer arrangements are more regular

10

1. Tí nh KLPT đơn vị mắt xí ch của cá c chất cao phâ n

tử sau, sử dụng bảng số liệu dưới đây:

Polymer

Đơn vị mắt xích

(Repeat unit)

a) Poly vinyl chloride (PVC)

b) Polydimethylsiloxane (PDMS)

c) Poly ethylene terephthalate (PET)

d) Polycarbonate (PC)

Polydimethylsiloxane (PDMS)

11

12

3

6/17/2015

a) Mỗi đơn vị lặp lại của PVC gồm 2 nguyên tử C, 3 nguyên tử

H và 1 nguyên tử Cl. Gọi A_C, A_Hvà A_Cllà KLNT của C, H và

Cl thì KLPT đơn vị mắt xích của PVC

Polymer

Đơn vị mắt xích

(Repeat unit)

m = 2(A_C) +3(A_H) +1(A_Cl)

= 2*12.01+3*1.0008+1*35.45= 62.49g/mol

13

14

b) Với polydimethylsiloxane, mỗi đơn vị lặp lại gồm 2C, 6H,

c) Với poly ethylene terephthalate, mỗi đơn vị lặp lại gồm 10C,

1Si và 1O nên:

8H, 4O nên:

m =10(A_C) +8(A_H)  4(A_O)

m = 2(A_C) +6(A_H) +1(A_Si)1(A_O)

= 2*12.01+6*1.0008+1*28.091*16 = 74.16g/mol

=10*12.01+8*1.0008 4*16 =192.16 g/mol

15

16

4

6/17/2015

d) Với poly carbonate, mỗi đơn vị lặp lại gồm 16C, 14H, 3O

2. Khối lượng phân tử trung bình số của polypropylene (PP) là

1.000.000 g/mol. Tính độ trùng hợp trung bình (Degree of

polymerization - DP)

nên:

m =16(A_C) +14(A_H) 3(A_O)

=16*12.01+14*1.00083*16 = 254.27 g/mol

17

18

KLPT đơn vị mắt xích của PP là:

3. KLPT của polypropylene (PP) cho ở bảng dưới. Tính:

(a) Tính KLPT trung bình số

(b) Tính KLPT trung bình khối

(c) DP

m = 3(A_C) +6(A_H)

= 3*12.01+6*1.0008= 42.08 g/mol

DP được xác định theo công thức:

M_n

m

1000000

42.08

DP 



 23760

19

20

5

6/17/2015

Khối lượng phâ n tử

KLPT trung bình số của PP là:

Khối lượng phâ n tử trung bì nh số M_n

M

 x_iM _i

n

Khối lượng phâ n tử trung bì nh khối M_w

M

 w_iM _i

w

M_i= khối lượng phâ n tử trung bì nh của phâ n tử kí ch thước i

x_i= số phần của chuỗi có kích thước i

w_i= phần khối lượng của chuỗi có kí ch thước i

21

22

Độ trùng hợp trung bì nh (DP)

KLPT trung bình khối của PP là:

DP = Độ trùng hợp trung bì nh là số đơn vị mắt xí ch trung

bì nh trên 1 mạch phâ n tử polymer

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

(

)

DP = 6

H

M_n

m

DP 

= khối lượng phâ n tử của 1 đơn vị mắt xí ch

m

24

23

6

6/17/2015

KLPT đơn vị mắt xích của PP là:

4. KLPT của polymer cho ở bảng sau:

m = 3(A_C) +6(A_H)

= 3*12.01+6*1.0008= 42.08 g/mol

DP được xác định theo công thức:

M_n

m

33040

42.08

DP 



 785

25

26

Tính:

(a) Tính KLPT trung bình số

(b) Tính KLPT trung bình khối

(c) Biết DP = 710, xác định polymer từ bảng dữ liệu sau

27

28

7

6/17/2015

29

30

8

Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu - Ôn tập: Polymer