KHÁI NIỆM VỀ POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME

 

I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP

 

1. Khái niệm

  - Là hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn (polime) được hình thành từ nhiều đơn vị nhỏ (monome) liên kết với nhau.

  - Công thức tổng quát: (A)_n trong đó:

+ n: là hệ số trùng hợp, hệ số polime hóa, độ polime hóa.

+ A là mắt xích.

 - Tên polime = Poli + tên monome. 

 

2. Phân loại

 

a. Theo phương pháp điều chế

 

* Polime trùng hợp

 - Khái niệm: Trùng hợp là phản ứng cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau để tạo thành polime.

 - Điều kiện để monome tham gia phản ứng trùng hợp: Monome phải có chứa liên kết bội hoặc vòng không bền (caprolactam).

 

* Piolime trùng ngưng

 

 - Khái niệm: Trùng ngưng là phản ứng cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau để tạo thành polime đồng thời có giải phóng các phân tử chất vô cơ đơn giản như H₂O.

 

 - Điều kiện để monome tham gia phản ứng trùng ngưng: Monome  phải có 2 nhóm chức trở lên có khả năng tham gia phản ứng: -OH, -COOH, -NH₂ (trừ HCHO và phenol).

 

b. Theo nguồn gốc

 - Polime thiên nhiên (có sẵn trong thiên nhiên: tơ tằm, tinh bột, protein, cao su thiên nhiên, xenlulozơ..).

 

 - Polime nhân tạo hay bán tổng hợp (nguyên liệu tổng hợp có sẵn trong tự nhiên: tơ visco, tơ axetat, tơ đồng - amoniac, xenlulozơ trinitrat điều chế từ xenlulozơ).

 

 - Polime tổng hợp (nguyên liệu không có sẵn phải tổng hợp nên): Được tổng hợp từ chất hóa học thông qua phản ứng trùng hợp và trùng ngưng.

 

b. Theo cấu trúc 

 

- Mạch không phân nhánh (hầu hết polime).

 

- Mạch nhánh (rezol, amilopectin, glicogen…).

 

- Mạng không gian (rezit hay bakelit, cao su lưu hóa).

* Chú ý: phân biệt mạch polime chứ không phải mạch cacbon. 

 

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ 

 

 - Hầu hết là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định, đa số không tan trong dung môi thường.

 

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

 

1. Phản ứng cắt mạch mạch polime 

 

a. Phản ứng thủy phân tinh bột, xenlulozơ.

     (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

 

 b. Phản ứng thủy phân polieste

(-CO-C₆H₄–COO-CH₂-CH₂-O-)n + 2n H₂O →  nHOOC-C₆H₄-COOH  +   nHOCH₂-CH₂OH

    Tơ lapxan (thuộc loại polieste)

 

  c. Phản ứng thủy phân polipeptit hoặc poliamit

 Thí dụ: (-NH–(CH­₂)₅–CO-)n + n H₂O → n H₂N – (CH₂)₅- COOH

                         Nilon - 6

  d. Phản ứng nhiệt phân polistiren( đề polime hóa)

               

 

2. Phản ứng giữ nguyên mạch polime 

 

a. Phản ứng cộng vào liên kết đôi

Thí dụ: (-CH₂– CH =C(CH₃)–CH₂-)n + n HCl → (-CH₂ – CH₂ – C(CH₃)Cl – CH₂ - )n

                                                   Poliisopren                                                           

 b.  Phản ứng thủy phân một số polime có nhóm chức

(-CH₂-CH(OCOCH₃)-)n + nNaOH → (-CH₂-CHOH-)n + nCH₃COONa 

 

 3. Phản ứng tăng mạch polime 

 -   Phản ứng lưu hóa cao su 

 -   Khi đun nóng nhựa rezol được nhựa rezit 

 

IV. CHẤT DẺO 

 

1. Khái niệm

   - Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo, có khả năng biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, của áp lực bên ngoài và giữ nguyên biến dạng đó khi thôi tác dụng. 

 

2. Thành phần

 - Thành phần cơ bản của chất dẻo là polime. 

 - Thành phần phụ gồm chất hóa dẻo, chất độn, chất màu, chất hóa rắn, chất ổn định. 

 

3. Một số polime dùng làm chất dẻo

a. Polietilen (PE)                             

nCH₂=CH₂ → (-CH₂-CH­₂-)_n  

    

   - Ứng dụng: Dùng làm màng mỏng, nhựa che mưa... 

 

b. Polipropilen (PP)                    

 

nCH₂=CH-CH₃ → (-CH₂-CH(CH₃)-)_n 

 

c. Polimetylmetacrylat (PMM)

 

nCH₂=C(CH₃)-COOCH₃ → (-CH₂-C(CH₃)(COOCH₃)-)_n

   

- Ứng dụng: PMM dẻo, bền, cứng trong suốt được dùng làm kính máy bay, kính oto 

 

d. Polivinyl clorua (PVC)                  

nCH₂=CHCl → (-CH₂-CHCl-)_n

 - Ứng dụng: làm ống dẫn nước... 

 

e. Polistiren (PS)                          

nC₆H₅-CH=CH₂ → (-CH₂-CH(C₆H₅)-)_n 

  - Ứng dụng: Thước kẽ, dụng cụ văn phòng, bót đánh răng,..  

 

f. Nhựa phenolfomanđehit (nhựa bakelit) PPF

 

     Gồm ba loại novolac, rezol và rezit. Chúng ta thường quan tâm đến novolac:

         

g. Vật liệu compozit 

 - Khái niệm: Vật liệu compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau  mà không tan vào nhau. 

 - Thành phần

+     Chất nền là polime và chất độn.

+     Chất phụ gia.

 - Ứng dụng

  + Giao thông vận tải: Thay thế các loại sắt, gỗ, ván... như: càng, thùng trần của các loại xe ôtô, một số chi tiết của xe môtô.

  + Hàng hải: Làm ghe, thuyền, thùng, tàu...

  + Quốc phòng: Những phương tiện chiến đấu: tàu, cano, máy bay, phi thuyền... Thiết bị: Dụng cụ, phương tiện phục vụ cho việc sản xuất nghiên cứu trong quân đội như: bồn chứa nước hoặc hóa chất, khay trồng rau, bia tập bắn....

  + Công nghiệp hóa chất: Bồn chứa dung dịch acid (thay gelcoat bằng epoxy hoặc nhựa vinyleste); Bồn chứa dung dịch kiềm ( thay gelcoat bằng epoxy)

  + Dân dụng: Sản phẩm trong sơn mài: bình, tô, chén, đũa...

                       Sản phẩm trang trí nội thất: khung hình, phù điêu, nẹp hình, vách ngăn... Bàn ghế, tủ giả đá, khay, thùng, bồn.​

 

IV. TƠ 

 

1. Khái niệm: 

- Tơ là những vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhiệt nhất định. 

 

2. Phân loại: 2 loại

- Tơ thiên nhiên : bông, len, tơ tằm, đay,…

- Tơ hóa học (chế tạo bằng phương pháp hóa học):

  + Tơ tổng hợp : được chế tạo từ các polime tổng hợp, như tơ poliamit (nilon-6,6, tơ capron hay nilon-6, tơ enan hay nilon-7), tơ polieste (tơ lapxan), tơ vinylic (có nhiều nhóm polivinyl) như: tơ olon, tơ vinylon, tơ clorin)

   +   Tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo: là polime thiên nhiên được chế biến thêm bằng phương pháp hóa học, như tơ visco, tơ xenlulozơ axetat,…

 

3. Một số loại tơ thường gặp

 

a. Nilon-6,6

nH₂N-(CH₂)₆-NH₂ + nHOOC-(CH₂)₄-COOH → (-NH-(CH₂)₆-NH-CO-(CH₂)₄-CO-)_n + 2nH₂O

      hexametylenđiamin       axit ađipic

 

b. Tơ capron (tơ nilon-6)

 -    Trùng hợp caprolactam thu được tơ capron.

 

 

 - Trùng ngưng axit e-caproic

  nH₂N-(CH₂)₅-COOH → (-NH-(CH₂)₅-CO-)_n + nH₂O 

 

c. Tơ enang 

  nH₂N-(CH₂)₆-COOH → (-NH-(CH₂)₆-CO-)_n + nH₂O 

 

d. Tơ lapsan  

nHO-CH₂-CH₂-OH + nHOOC-C₆H₄-COOH → -(-O-CH₂-CH₂-OOC-C₆H₄-CO-)-_n + 2nH₂O

                      etilenglicol            axit terephtalic 

 

e. Tơ nitron hay tơ olon  

nCH₂=CH-CN → (-CH₂-CH(CN)-)_n

 

 

Bài tập củng cố

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng