Title HSG12-CĐ4-POLYMER.pdf ✅

1 CHUYÊN ĐỀ 4: POLYMER Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT. A. ĐẠI CƢƠNG VỀ POLYMER. I. Khái niệm: Polymer là các hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (mắc xích) liên kết với nhau tạo nên. Ví dụ: + Các phân tử như ethylene, propylene và ɛ-aminocaproic acid được gọi là monomer. + Hệ số n gọi là hệ số polymer hóa. Giá trị của n càng lớn thì phân tử khối của polymer càng lớn. Vì vật liệu polymer thường là hỗn hợp của nhiều phân tử polymer có hệ số polymer hóa khác nhau nên người ta hay dùng khái niệm hệ số polymer hóa trung bình. - Tên gọi: + Nhiều polymer gọi theo cấu trúc: Poly + tên monomer tương ứng. Ví dụ: + Một số polymer có tên riêng. Ví dụ: Cellulose, amylose, ... II. Tính chất vật lí. - Hầu hết các polymer là chất rắn, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi nóng chảy chúng tạo thành chất lỏng có độ nhớt cao. - Polymer nhiệt dẻo khi bị đun nóng đến nóng chảy thì trở nên mềm, dễ ăn khuôn và khi nguội thì đóng rắn lại. Vật liệu này có thể đun nóng và tạo hình nhiều lần, do đó thích hợp cho việc tái chế. PVC và PS là polymer nhiệt dẻo có nhiều ứng dụng.
2 Một số polymer nhiệt dẻo thường gặp (hình bên dưới): Các polymer này có thể tái chế dược. Các kí hiệu này thường in trên bao bì, vỏ hộp, đồ dùng, ... để giúp nhận biết vật liệu polymer cũng như thuận lợi cho việc thu gom, phân loại, tái chế. - Các polymer không bị nóng chảy mà bị phân hủy bởi nhiệt gọi là polymer nhiệt rắn. Ví dụ: poly(phenol formaldehyde) là nguyên liệu sản xuất tay cầm (chảo, xông, nồi), vỏ công tắc điện, ... Vật liệu này thường dùng để tạo hình 1 lần và không thể tái chế. - Polymer thường không tan trong nước, alcohol, ... một số tan được trong dung môi hữu cơ thích hợp. - Một số polymer có tính đàn hồi (cao su), cách điện và cách nhiệt (PE, PVC), dai và bền (capron, nylon – 6,6) III. Tính chất hóa học 1. Phản ứng cắt mạch polymer. - Một số polymer có nhóm chức trong mạch có khả năng bị thủy phân cắt mạch như tinh bột, cellulose, capron, ... Ví dụ: - Mạch polymer có thể bị phân hủy thành mạch ngắn hơn hoặc phân hủy hoàn toàn thành monomer tương ứng bởi nhiệt. Ví dụ:  Phản ứng cắt mạch polymer làm giảm mạch polymer. 2. Phản ứng giữ nguyên mạch carbon. - Phản ứng giữ nguyên mạch carbon không làm thay đổi mạch polymer. Ví dụ:
3 3. Phản ứng tăng mạch carbon. - Một số polymer có thể phản ứng với nhau hoặc phản ứng với chất khác để tăng độ dài mạch polymer hoặc tạo thành polymer có cấu trúc mạng không gian. Ví dụ: Quá trình lưu hóa cao su xảy ra khi đun nóng cao su với sulfur PTHH tổng quát: o t C H 2S C H S 5n 8n 5n 8n 2 2    IV. Phƣơng pháp tổng hợp. 1. Phƣơng pháp trùng hợp. - Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau (monomer) tạo thành polymer. - Phân tử monomer tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội hoặc vòng kém bền như caprolactam, .. Ví dụ: 2. Phƣơng pháp trùng ngƣng. - Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều monomer tạo thành polymer kèm theo sự tách các loại phân tử nhỏ (thường là nước). - Monomer tham gia phản ứng trùng ngưng chứa ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo thành polymer. Chẳng hạn: HOOCC6H4COOH và HOCH2CH2OH H2N(CH2)5COOH, H2N(CH2)6NH2 và HOOC(CH2)4COOH Ví dụ:
4 V. Phân loại polymer. 1. Theo nguồn gốc. - Polymer thiên nhiên: có nguồn gốc thiên nhiên như cellulose, tinh bột, ... - Polymer tổng hợp: do con người tổng hợp từ các monomer như poly(vinyl chloride), polystyrene, ... - Polymer bán tổng hợp: được điều chế bằng cách chế biến hóa học một phần polymer thiên nhiên. Ví dụ: tơ visco, tơ acetate, ... 2. Theo phƣơng pháp tổng hợp. - Polymer trùng hợp: điều chế bằng phản ứng trùng hợp. Ví dụ: polyethylene, poly(vinyl chloride), ... - Polymer trùng ngưng: điều chế bằng phản ứng trùng ngưng. Ví dụ: Nhựa phenol formaldehyde, nylon- 6,6,... B. CHẤT DẺO VÀ VẬT LIỆU COMPOSITE I. Chất dẻo. 1. Khái niệm. - Tính dẻo là tính chất của vật bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài mà vẫn giữ nguyên sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. - Chất dẻo là những vật liệu polymer có tính dẻo. - Thành phần của chất dẻo gồm: polymer (thành phần chính), chất hóa dẻo và chất độn. 2. Một số polymer dùng làm chất dẻo: STT Polymer Tính chất Điều chế Ứng dụng 1 Polyethylene (PE) Chất dẻo mềm Trùng hợp ethylene Chai nhựa đựng đồ uống, túi nhựa 2 Polypropylene (PP) Cứng hơn và chịu nhiệt tốt hơn polyethylene. Nó là một vật liệu màu trắng, chắc chắn về mặt cơ học và có khả năng kháng hóa chất cao. Trùng hợp propylene Sản xuất bao bì, hộp đựng thực phẩm. 3 Poly(vinyl chloride) (PVC) Chất dẻo có tính cách điện tốt, bền với acid. Trùng hợp vinyl chloride Sản xuất vật cách điện, ống dẫn nước, áo mưa. 4 Poly (methyl methacrylate) Chất dẻo trong suốt. Trùng hợp methyl mathacrylate Sản xuất thủy tinh hữu cơ. 5 Poly styrene (PS) Có khả năng cách điện tốt, chịu được nhiệt độ cao và có tính chất cơ học tốt Trùng hợp styrene Sản xuất vỏ các dụng cụ điện tử như tivi, tủ lạnh, điều hòa, ...