Câu hỏi về chất dẻo

Câu hỏi về chất dẻo Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Mở đầu: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO

Bài 1 : Các khái niệm cơ bản.

Điều này có nghĩa cùng một loại polymer nhưng có phân tử lượng tăng lên thì tính chất cơ lý hoá sẽ thay đổi về giá trị theo phân tử lượng

Nếu polymer được cấu thành từ những monomer cùng loại gọi là homopolymer (loại cao phân tử thuần nhất)

Nếu polymer được kết từ 2-3 monomer khác loạicopolymer (chất đồng trùng hợp)

Đồng trùng hợp :là phương pháp biến tính chất dẻo làm cho chúng hoàn thiện lên.VD:ABS:Acrinitryl, butadien, stiren (nền)

Polyblend: hỗn hợp chất dẻo bằng phương tiện kĩ thuật và chất hỗ trợ kĩ thuật Người ta trộn 2 loại chất dẻo với nhau tạo ra hỗn hợp chất dẻo với mục đích là sử dụng tính ưu việt của chất dẻo cơ sở bổ trợ cho nhau khi tạo thành vật liệu mới

Công nghệ vật liệu được phân ra làm 2 nhóm chính :

Chất dẻo nhiệt rắn: là loại vật liệu ban đầu có thể nóng chảy,hoà tan khi có tác dụng của nhiệt và dung môi nhưng khi thành sản phẩm, bán thành phẩm thì nó không nóng chảy hoặc không hoà tan nữa

Chất dẻo nhiệt dẻo: là loại vật liệu khi có nhiệt hoặc dung môi phù hợp thì nó nóng chảy hoặc hoà tan nhưng khi cho làm nguội hoặc cho bay hơi dung môitrạng thái ban đầu, có thể tái sinh được

Khi điều chế mạch dạng sợi (nhiệt dẻo)

-mạch trơn , phân nhánh có điều chỉnh kết tinh cao, chất dẻo tinh thể.

-sợi phân nhánh có điều chỉnh lập thể chất dẻo vô định hình (nhiệt dẻo) Mối liên kết của các đại phân tử là mối liên kết vật lý

Ngược lại chất dẻo nhiệt rắn khi tạo thành nguyên liệu thường có phân tử lượng nhỏ ( 100vài nghìn đơn vị), nhưng đồng thời trong các mạch của nguyên liệu này vẫn còn chứa các chức năng hoá học Khi trộn chúng với chất khơi mào (tạo lưới ) (Initiater) Khi cung cấp nguồn kích hoạt hoặc bằng nhiệt hoặc các chất kích hoạt (actiater) thì chất khơi mào sẽ gây phản ứng với các mạch phân tử của nguyên liệu để tạo thành các mạch ngang vì vậy cấu trúc của chất dẻo khi thành sản phẩm hoặc bán thành phẩm là cấu trúc mạch lưới Trong đó mối liên kết là mối liên kết điện hoá Chính vì vậy khi thành sản phẩm hoặc bán thành phẩm chất dẻo nhiệt rắn không thể nóng chảy hoặc hoà tan được mối liên kết năng lượng điện hoá trị

Dù là chất dẻo nhiệt rắn hay nhiệt dẻo nếu trộn thêm 2÷3% chất phụ gia gia

cường thì sẽ tạo thành comporit plastic

Bài 2: Các đặc trưng công ngệ

1:Phân tử lượng và mức độ trùng hợp

Với cùng loại vật liệu cơ sở nếu phân tử lượng tăng thì tính chất cơ lý hoá của nó càng hoàn thiện nhưng đồng thời gia công ra sản phẩm càng khó vì độ nhớt (η) Khi

nóng chảy sẽ tăng theo mức độ tăng của phân tử lượng

VD: PVC : n=500÷2500 - chứa >75% và n≥1000 thì cơ lý cao hơn là chứa >30%

tỉ trọng ρ :ρ = 0,8 2,3 ÷ g 3

cm (polymer là vật liệu nhẹ)

3 Đặc trưng chảy chất dẻo nhiệt dẻo

a Chỉ số chảy MFI (melt flow index) đánh giá mức độ linh động của vật liệu khi nóng chảy Với nhiệt độ, áp suất xác định người ta cho khối chất dẻo nóng chảy chảy qua 1 lỗ chuẩn đường kính 2,1mm đối với loại có độ nhớt cao, 1,9mm đối với loại có độ nhớt thấp trong khoảng thời gian 10 phút và đo khối lượng chất dẻo chảy qua đó (g\10 phút)

MFI dùng để so sánh độ linh động giữa các vật liệu cơ sở

b.Gía trị K dùng cho chất dẻo mang tính cao su như PVC

PVC : 1400C là nhiệt độ phân huỷ

140÷1700C nhiệt độ nóng chảy

Người ta dùng dung môi xiclohexan hay tulon

VD: tulon 15% cho vào PVC tạo dung dịch PVC Dùng nhớt kế nhỏ giọt đo độ nhớt

K được sử dụng giống như độ nhớt của vật liệu khi nóng chảy

4 Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt rắn

a.Đo độ dài thanh mẫu

Khi nhiệt độ xác định người ta ép khối chất dẻo nhiệt rắn đi qua một khe hẹp dần Khi thành hình thanh mẫu, người ta đo chiều dài Thanh nào có độ dài lớn hơn chứng tỏ đặc trưng chảy lớn hơn Như vậy có thể so sánh các mẻ vật liệu khác nhau

b.Đo thời gian điền đầy khuôn

Với mẫu thử bát hoặc chén tròn bộ khuôn tạo ra mẫu thử đó, đo thời gian nhựa điền đầy khuôn khi bị ép

Với nhiệt độ,áp suất xác định vật liệu nào có thời gian điền đầy càng nhanh thì độ chảy càng tốt

1,55 45,41,60 47,3

Bài 3: Ứng xử vật lý của chất dẻo

Phân tử thấp phân ra làm 3 trạng thái

Tính cơ lý phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng các chỉ số cơ học giảm xuống

Phần lớn chất dẻo nhiệt dẻo có hiện tượng chảy lạnh

Ứng xử vật lý của chất dẻo phụ thuộc :

+Cấu trúc hoá học của phân tử

+Phân tử lượng trung bình

ε

Dẻo nóng đàn hồi dạng cao su

Chảy nhớt Phân huỷ

Cấu trúc

phân tử

Lực liên kết giữa các đại phân tử lớn,

vì các đại phân tử có cấu trúc cuộn lại

Độ di động của các phân

tử bị cuộn lại phát triển lên khoảng cách chúng thưa ra

Các đại phân tử

có thể chuyển dịch tương đối với nhau

do lực liên kết giữa chúng nhỏ

Giảm phẩm chất

Khả

năng gia

công

Gia công cắt gọt, dán tinh chế

bề mặt

Dập nóng, hút chân không

Đúc, đùn và ép, hàn, cán(Với đúc, đùn,ép có thể tạo xốp)

Không gia công được

b.Trạng thái vật lý của chất dẻo tinh thể

Rắn

Cứng dai- dẻo nóng

Chảy nhớt

Trạng thái Rắn-cứng Cứng đàn hồi

dai

Dẻo nóng và chảy nhớt

Phân huỷ

Cấu trúc

phân tử

Các vùng tinh thể và vô định hình đều cứng, lực liên kết giữa đại phân tử rất lớn

Các pha vô định hình bắt đầu mềm dần nhưng ở vị trí các pha tinh thể vẫn cứng

Lực liên kết các đại phân

tử ở vùng tinh thể còn lớn

1.Vùng tinh thể dần cởi

ra, các biến dạng đạt cao nhất2.Sau đó các đại phân tử

có khả năng dịch chuyển tương đối so với nhau

Giảm phẩm chất

Khả năng gia

công

Gia công cắt gọt khó

gia công cắt gọt , lắp ghép bằng phương pháp dán và tinh chế bề mặt

1.Dập nóng , uốn hút chân không

2.Đùn, đúc, ép,hàn

c.Trạng thái vật lý chất dẻo nhiệt rắn

Mối liên kết giữa các đại phân tử của chất dẻo nhiệt rắn là mối liên kết hoá học chứ không phải là liên kết vật lý có tác dụng tương hỗ của chất dẻo nhiệt rắn Vì cấu trúc của chất dẻo nhiệt rắn là cấu trúc mạch lưới, năng lượng liên kết của các mạch là như nhau cả theo phương ngang lẫn dọc.Vì vậy nếu có chuyển dịch tương đối với

Nhiệt độ phân huỷ

Z

σ

Z

ε

nhau so với các mạch thì sẽ dẫn đến hiện tượng phá huỷ cấu trúc ( khi chuyển dịch đó

là lớn ) Vì vậy vật liệu có cấu trúc mạch lưới không nóng chảy, hoà tan mà chỉ trương nở

Trạng thái Dạng như thuỷ tinh: cứng,

Khả năng gia công

Gia công cơ: cắt gọtLắp ghép bằng mối dánTinh chế bề mặt

Không gia công được

Thử với chất dẻo nhiệt rắn không chất độn

Bài 4 Một số cách nhận biết các chất dẻo thông thường.

a.Dung môi thường gặp

13 Axit focmic (axit kiến) HCOOH

14 Axit axetic CH3COOH

6 Polymetylmetacrylat: PMMA (thuỷ tinh hữu cơ)

Ngọn lửa cháy chói sáng có muội, mùi khét hắc và chua nồng

Cháy như cồn, ngọn lửa xanh nhạt , không muội có tiếng lép bép Sau khi cháy

có mùi khét hắc và cay (CH2O)

Tan trong 12 nhưng ở nhiệt độ ≥1000C

1 Chất dẻo pheno (phenoplast).

Liên kết giữa phenol và focmanđehit

Là vật liệu không chảy, khi cháy có mùi phenol và focmanđehit (khi cháy có mùi thơm của rượu, có vị cay cay)

2 Chất dẻo amino (aminoplast)

Chia làm 2 nhóm: -ure-formanđehit (keo dán gỗ)

4 Polyeste không no

Là loại vật liệu dễ cháy và cháy sáng, có muội, mùi khét hắc

Bài 2: Thu nhận chất dẻo

Nguồn nguyên liệu chủ yếu là khí tự nhiên trong các quặng trong lòng đất chứa 89% 98% khí CH4CH3Cl, CH2Cl2

Oxi hoá CH4  formanđehit CH2O

Cracking CH4  axetilen etylen

Thu nhận khí đồng hành dầu mỏ

Sản phẩm phụ của công nghệ trưng cất dầu

Gia công than đá khí

1.Quy luật chung của phản ứng trùng hợp

Quá trình trùng hợp là phản ứng kết hợp các phân tử đơn phân, quá trình xảy ra khi phá vỡ các mạch đôi không no và không cho sản phẩm phụ

nM[M]n

n:Mức độ trùng hợp

[M]n: đại phân tử được hình thành từ n chất đơn phân

Quá trình phản ứng qua 3 bước

*Bước 1: Hình thành tâm hoạt tính

Cơ chế trùng hợp được quuyết định bản chất hoá học của các gốc phát triển

là sản phẩm trung gian của quá trình trùng hợp

Nếu các đơn phân tử đủ độ ổn định và có thời gian tồn tại khá lớn thì quá trình trùng hợp được gọi là quá trình trùng hợp bậc

Nếu sản phẩm trung gian không ổn định các phân tử tồn tại ngắn, sau đó lại tiếp tục phát triển thì gọi là trùng hợp mạch

Trong quá trình trùng hợp có thể cùng một lúc tham gia 2 hay 1 vài đơn phân khác nhau quá trình đó được gọi là quá trình đồng trùng hợp

Phân tử lượng hoặc mức độ trùng hợp của đại phân tử được thực hiện trong quá trình trùng hợp mạch phát triển hầu như trong chốc lát

2 Trùng hợp mạch

a Trùng hợp gốc

Khi tiến hành trùng hợp gốc thì các tâm hoạt tính của phản ứng là gốc tự do, các lớp điện tử trung gian có 1 hoặc 2 các điện tử nằm ngang được hình thành khi ta phân huỷ các hợp chất peroxit hoặc phân huỷ hợp chất có nhóm diazo hoặc azo hoặc cấp cho đơn phân 1 năng lượng phụ trợ bằng cách nung nóng bởi tia bức xạ

Khi trùng hợp ion các tâm hoạt tính của các ion là các hạt có điện tích âm hoặc dương được hình thành khi có sự trợ giúp của các chất xúc tác ( vd: AlCl3, BF3,

SnCl4, TiCl4),các kim loại thường hay các kim loại hiếm, các axit hoặc các hợp chất hữu cơ của kim loại

Quá trình xảy ra nhanh hay chậm tuỳ theo nhiệt

+Khơi mào nhờ quang hoá (photo chemical) Cho phân tố đơn phân hấp thụ một lượng tử năng lượng ánh sáng trở sang trạng thái kích động tâm hoạt tính

Ngoài ra trong trùng hợp gốc phổ biến nhất là sử dụng chất khơi mào

+ Khơi mào bằng chất dễ phân huỷ (không bền vững) thường được gọi là Initiator: chất khơi mào, hay dùng peroxit: R1O-OR2

Ngoài ra còn phương pháp:

+Trùng hợp ở nhiệt độ thấp nhờ quá trình oxy hoá khử được tiến hành trong môi trường chứa chất đơn phân để tạo ra polymer

VD: Fe2+ + H2O2  Fe3+ + OH +OH

-Sau đó OH tác dụng với monomer: OH + monomer

Năng lượng cần thiết (12-20) kcal/mol Trong khi khơi mào: lượng chất khơi mào 0,11% và phải cung cấp 2535 kcal/mol

b.Phát triển mạch

Bao gồm 1 loạt các động thái cơ bản sau: Sự tác dụng giữa gốc tự do với phân

tử monomer, trong đó sự phát triển mạch đồng hành với sự tăng trong quá trình phản ứng Kết quả của phản ứng phát triển mạch là liên kết Π  liên kết σ và cho ra 1

Xuất hiện mạch đôi không bão hoà

Qua đó thấy được phản ứng chuyển mạch là phản ứng đặc trưng chính của quá trình trùng hợp gốc là việc ngắt nguyên tử gốc phát triển hoặc nhóm các nguyên tử khỏi 1 phân tử nào đó (tại vị trí chuyển giao mạch) kết quả gốc chuyển đổi thành phân tử bão hoà hoá trị tạo thành gốc mới có khả năng tiếp tục quá trình động học của mạch

Chuyển mạch có thể thông qua các phân tử monomer thông qua dung môi, qua các phân tử polymer kịp hình thành trong phản ứng - Trường hợp cuối sẽ cho polymer phân nhánh

Ngắt mạch có thể được tiến hành giữa gốc và chất hãm (Inhibitor): là các gốc

tự do ổn định ít hoạt động và không thể khơi mào cho phản ứng trùng hợp được nhưng lại có khả năng tái hợp hoặc mất khả năng tái hợp hoặc mất cân đối với các gốc phát triển, hoặc đó là các chất mà các phân tử của chúng khi tác dụng các phân tử

hoạt tính hoặc với các đại phân tử hoạt tính làm bão hoà hoá trị tự do của chúng và tự biến thành gốc có hoạt tính thấp.

Ngoài ra người ta đưa vào hệ thống trùng hợp các chất mà thông qua nó có thể chuyển mạch dễ dàng đồng thời có thể điều chỉnh phân tử lượng polymer hoặc điều chỉnh cấu trúc hoá học của phân tử polymer

Các chất trên, người ta gọi chất điều chỉnh phản ứng thường được cấp vào trong phản ứng từ 26% khối lượng vật liệu

3.Động học của quá trình trùng hợp gốc

a.Người ta cho rằng giai đoạn đầu của quá trình trùng hợp mạch tốc độ biến mất của monone bằng tốc độ tham gia của nó trong vào polymer Do kết quả của quá trình phát triển nồng độ của các sản phẩm trung gian có đặc trưng gốc được coi không đổi hay nói cách khác ta coi hệ thống trùng hợp trong hệ thống chuẩn ổn định

[n] - Mật độ ổn định của các tâm hoạt tính

[ ] [ ] [ ]

2

1 1

a a

a

K n M K M v

P

v K n K n

M K P

v K

 Mức độ trùng hợp trung bình tỉ lệ nghịch với căn bậc 2 mật độ chất khơi mào

b Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình trùng hợp gốc

3,4 Có chất hãm

chuyển tiếp theo mạch điện tích (-) hay (+) tuỳ theo bản chất của chất xúc tác vì vậy nó tách biệt ra hai trường hợp Trùng hợp cation và trùng hợp ion.

a Trùng hợp cation

Sự xuất hiện tâm kích hoạt trong quá trình trùng hợp cation có liên quan đến việc làm mất điện tử bởi một nguyên tử C để hình thành ion C và anion tương ứng trong môi trường có độ thấm điện dung không cao những ion này được lưu lại ở gần sát các cation

và hình thành cùng với chúng bộ đôi ion Trong qúa trình trùng hợp ion, ion đầu có khả năng phát triển mạch mang điện tích dương

Để trùng hợp cation phải dùng dãy mononer của vinyl hoặc divinyl và những đơn phân có các monomer có điện tử thứ dễ cho đi (các cặp điện tử dùng chung) electronclonor ở mỗi liên kết đôi không bão hoà

VD: izobutyles, propyles, α metylstyres

Với sự tăng điện tích (+) của điện tử khả năng hướng tới trùng hợp cation của các monomer vinyl sẽ tăng

Mạch phát triển bằng sự kết hợp tiếp theo của các monomer với các cation Ngắt mạch trong quá trình trùng hợp cation là hiện tượng gần như ít gặp Việc hạn chế độ dài của các phân tử được tạo thành xảy ra chủ yếu sự chuyển mạch Điều này nhờ sự tồn tại

sự chuyển ion trái dấu từ vị trí đang phát triển mạch tới phần nào đó khác của mạch phát triển

R1+ + RH  R1+ H + H+

Chất xúc tác cho cation thường sử dụng các hợp chất có khả năng thu hút phân tử:

BF4, SnCl4, TiCl4, AlBr3, FeCl3,…

Trong quá trình trùng hợp cation người ta thường cho thêm các chất đồng xúc tác

để tạo thành tổ hợp chất xúc tác: nước, rượu

Trong trùng hợp cation:

[ ] [ ]

2

2 2

(1) Khơi mào NaNH2 Na+ + NH−

 NH2-CH2-[-CHX-CH2-]n- CHX+NaNH2

phát triển mạch là sự hình thành đại phân tử xảy ra tương tự như xảy ra ở cation.Chất xúc tác của trùng hợp anion là các hợp chất do khả năng cho điện tử như các amit của kim loại kiềm, kim loại kiềm và dung dịch của chúng trong NH3 lỏng Các hợp chất hữu cơ của kim loại kiềm Khi mật độ monomer và chất xúc tác tăng thì vận tốc trùng hợp anion cũng tăng phân tử lượng của polymer tỉ lệ thuận với monomer không phụ thuộc vào mật độ các chất xúc tác

Để trùng hợp gốc cũng như trùng hợp ion trong kỹ thuật sử dụng 3 phươmg pháp chính:

1 Trùng hợp khối

Được tiến hành trong các pha ngưng tụ không có dung môi

Quá trình trùng hợp tiến hành phải có chất khơi mào, theo mức độ phản ứng độ nhớt cũng tăng theo

Không có dung môi nên khó dẫn điện Vì vậy phân bố nhiệt phản ứng không đều nên cho polymer không đồng nhất về phân tử lượng

Phổ biến nhất trong công nghiệp

Vai trò môi trường khuyếch tán của hai phươmg pháp này là nước có chất nhũ hoá nhằm hoàn thiện quá trình nhũ hoá chất đơn phân trong nước và tăng độ ổn định của thể nhũ, người ta thường sử dụng 30 60 % thể nhũ đơn phân trong nước Tuỳ thuộc vào phươmg pháp chuẩn bị thể nhũ đơn phân trong nước và điều kiện trùng hợp được tiến hành người ta tách ra làm hai cách:

Trùng hợp nhũ.

Trùng hợp huyền phù

Trùng hợp huyền phù khác trùng hợp nhũ là: thể huyền phù đơn phân trong nước thô không mịn do chất khơi mào tan nó bị tan trong giọt đơn phân và phản ứng trùng hợp xảy ra ở ngay trong giọt đơn phân đó (ta có thể coi như trùng hợp khối xảy ra trong giọt), còn trùng hợp nhũ ở trường hợp ngược lại Các chất đơn phân cùng với chất nhũ tạo một lớp trên bề mặt và sản phẩm của trùng hợp huyền phù và trùng hợp nhũ khác nhau bởi kích thước các hạt polymer được tạo thành Chất ổn định cho phươmg pháp nhũ là các chất hoạt hoá ion, chất ổn định của phương pháp huyền phù thường là các chất keo bảo vệ

Khả năng phản ứng của các hợp chất trung gian và đơn phân ban đầu là như nhau

và từng động thái mới của sự kết hợp đơn phân diễn ra với năng lượng kích hoạt cao

Phản ứng kết hợp giữa các đơn phân với nhau và các sản phẩm trung gian và đơn phân ban đầu là như nhau và từng động thái mới của sự kết hợp đơn phân diễn ra đổi cho của các phân tử hoặc nhóm phân tử trong mạch

Còn phân tử lượng trung bình của polymer được thu nhận càng cao khi nhiệt độ càng nâng cao.

Trong phản ứng trùng hợp mạch có thể tham gia một loại phân tử mà có thể nhiều loại khác nhau (polyadicio trùng phối hợp)

1 Trùng hợp các phân tử không bão hoà cùng loại hoặc khác loại nhưng cũng có mạch đói không bão hoà

Khi mỗi phân tử trong số chúng không có khả năng trùng hợp VD: trong trùng hợp izolutyles, styren, iden, formandehid,…,olefin

Xúc tác H2SO4, ZnCl3, AlCl3 ở nhiệt độ cao, phản ứng theo cơ chế dẫn đến các phân tử polymer có phân tử lượng thấp những polymer này thường ít có giá trị trong công nghiệp

Khi trùng hợp formandehid trong môi trường nước có:

CH2=O + H2O HOCH2OH

HOCH2OH+CH2O HOCH2O-CH2OH

HOCH2 -O-CH2OH+HCH2 =O HO - (-CH2 -O-)n-H

Không có chất xúc tác n=8 ÷ 12

Có xúc tác n >100

Trùng hợp các phân tử khác loại bản thân không có khả năng trùng hợp

Diizoxanat+dioxyt  polyuretan

Diizoxanat+diamin  poly carbamid

Các phản ứng này dựa trên cơ sở thay đổi các vị trí của các nguyên tử hiđro cơ động, từ phân tử này sang phân tử khác nơi có chứa mạch đôi không bão hoà với sự kiên kết tiếp theo đó toàn bộ các phần còn lại của phân tử thứ nhất

R1O-H+ O=C=N-R2R1-O-CO-NH-R2

Một loạt các phản ứng như trên tương tự ở đoạn này sẽ dẫn đến polymer có phân tử lượng cao

VD:Glicol + diizoxianatpolyuretan

(x+1)HO(CH22) 4OH+xOCN(CH2) 4NCO 

H-[O(CH2) nOCONH(CH2) mNHCO] xO(CH2) mOH

Trùng hợp theo chu kỳ được hình thành nhờ các nhóm lưỡng cực mạnh

VD: Trùng hợp caprolactan: axit ε −caprolamin + nước.

H2N(CH2)5COOH + HN(CH2)5COH2N(CH2)5CONH(CH2)5COOH…

Trong các phản ứng này khi cùng một lúc tham gia hai chất thì tỉ lệ các thành phần ban đầu sẽ ảnh hưởng mạnh đến phân tử lượng polymer

A/B(mol) 1,04/1 1,01/1 1/1 1/1.01 1/1.04

M

Polymer có phân tử lượng cực đại khi tỉ lệ mol của các thành phần tương đương nhau.Khi dư thừa một trong các thành phần sẽ tạo ra các phân tử polymer có các nhóm cuối ở hai đầu như nhau và hạn chế sự phát triển tiếp tục của phân tử polymer

Nếu trong phản ứng cho thêm một lượng rượu đơn chức phân tử thấp (vd cho glicol) thì

nó cũng làm ảnh hưởng phân tử lượng của polymer một cách tương tự

Phản ứng trùng ngưng.

Bài 1 Trùng ngưng

Đây là quá trình tạo thành các chất cao phân tử do ngưng kết nhiều phân tử nhiều phân

tử với nhau đồng thời tách ra các chất đơn giản như nước, rược, CO2, clorua hidro HCl Không phải là quá trình tự phát mà cần năng lượng từ ngoài phát thêm

Ở phản ứng trùng ngưng trọng lượng polymer thu nhận được thường ít hơn trọng lượng các chất ban đầu đưa vào phản ứng Thành phần cơ bản của nó không trùng với thành phần cơ bản của các chất tham gia phân tử

Điều kiện:

+cácchất đơn phân ban đầu tồn tại các nhóm chức và các nhóm chức này khi tách phân

tử chất đơn giản có thể tạo thành ra một nhóm mới và liên kết các phần còn lại của các phân tử tham gia phản ứng Các nhóm chức trong monomer không được nhỏ hơn 2

+phản ứng trùng ngưng của các hợp chất có 2 nhóm chức thường dẫn đến việc hình thành các polymer mạch sợi Trong khi các hợp chất có số nhóm chức >2 tham gia phản

ứng thì sẽ hình thành các polymer có cấu trúc phân nhánh hoặc cẩutúc không gian Số các nhóm chức của đại phân tử sẽ tăng theo mức độ xảy ra phản ứng.

+Trong quá trình trùng hợp có thể chỉ một loại phân tử tham gia, người ta gọi là trùng ngưng thuần nhất Nếu có nhiều loại tham gia gọi là trùng ngưng dị thể

+Trong trường hợp trùng ngưng thuần nhất các phân tử tác dụng tương hỗ với nhau có thể ở hai dạng ARA, ARB (A, B: 2 nhóm chức có tính chất khác nhau R: radical gốc hữu cơ )

Vì vậy phản ứng trùng ngưng thuần nhất có thể diễn ra theo hai sơ đồ sau:

(1):ARA

n(ARA) [-RX-]n + (n-1)Z

Trong đó: X nhóm liên kết của phần còn lại của các phân tử tham gia phản ứng

Z: phân tử của chất đơn giản (sản phẩm phụ)

Trong từng bước phát triển mạch luôn có sự tham gia của 2 tâm hoạt tính và mỗi lần như thế thì 2 tâm hoạt tính sẽ bị mất đi (tâm hoạt tính của phân tử monomer chính là 1 phần của nó có thể tham gia vào tác dụng hoá học và sự thay đổi một cách thích hợp Ngoài phản ứng trùng ngưng để phát triển mạch của polymer cùng một lúc sẽ xảy ra một loạt các phản ứng khác như hình thành chất đơn hoạt tính , phản ứng ngắt mạch hình

thành chất đơn giản vì thế quá trình trùng ngưng không thể cho ta polymer có phân tử lớn một cách vô tận.

Phân tử lượng của polymer trong giai đoạn cuối cùng của phản ứng được xác định bằng

sự cạnh tranh giữa phản ứng phát triển mạch với phản ứng ngắt mạch và phản ứng ngừng phát triển mạch

Sự cạnh tranh này không chỉ phụ thuộc vào bản chất hoá học của các sản phẩm phụ và tính chất phức tạp của phản ứng mà còn tuỳ thuộc vào tốc độ tương đối của chúng khi bị chi phối bởi các yếu tố khác nhau: trạng thái pha: Rắn, lỏng, khí; thiết bị hệ thống; thông

số thuỷ động học và thành phần hoá học của hệ thống, mật độ monomer bản chất của hệ, chất xúc tác; thông số công nghiệp, nhiệt độ và áp suất

Ngoài ra vì lưu giũ trong phân tử 2 hoặc nhiều nhóm chức nên phản ứng có thể xảy ra không chỉ giữa các phân tử với nhau để tạo ra sản phẩm của quá trình trùng ngưng mà có thể xảy ra trong nội bộ của 1 phân tử để tạo ra mạch vòng

Sơ đồ cấu trúc:

n(ARB)  nRx + (n-1)Z

Vì vậy khi trùng ngưng trong các điều kiện khác nhau mặc đù cùng một loại monomer như nhau vẫn có thể thu nhận các polymer có sự khác biệt hẳn nhau về phân tử lượng lẫn tính chất Ta có thể ghi nhận rằng phương pháp tiến hành quá trình trùng ngưng có ảnh hưởng thực sự đến phân tử lượng của polymer

Để tiến hành quá trình trùng ngưng người ta có thể thực hiện các cách sau:

Trùng ngưng trong trạng thái nóng chảy

Trùng ngưng trong dung dịch

và qúa trình chỉ xảy ra do trùng ngưng ta cũng có thể thu nhận polymer có phân tử lượng

lớn vô tận được vì phản ứng trùng ngưng cũng giống như phản ứng ngưng tụ khác điều

là phản ứng cân bằng có hằng số cân bằng k của mình; hằng số k đặc trưng cho phản ứng trùng ngưng sẽ quyết định trạng thái cuối cùng của hệ thống

Đại lượng k đặc trưng cho phản ứng này sẽ quyết định cuối cùng của cả hệ thống Nó thay đổi với sự thay đổi bản chất của cả hệ thống, chỉ phụ thuộc vào nhóm chức không phụ thuộc vào đặc trưng gốc

Trùng ngưng là phản ứng nhiều bước nhiều giai đoạn, từng bước một là sự phản ứng tác dụng tương hỗ giữa các nhóm chức với hằng số cân bằng k không đổi trên tất cả các bước trùng ngưng Sự cân bằng giữa các nhóm X được tạo thành có liên quan đến phần còn lại của các phân tử đã tham gia phản ứng Và được tách ra khỏi các chất phụ Z, khi trùng ngưng và các nhóm chức A và B sẽ quyết định đến phân tử lượng polymer được thu nhận

ta phải tìm cách tách và loại ra khỏi môi trường phản ứng các sản phẩm đơn giản Hướng tới phản ứng này tác dụng tương hỗ của các rượu axitamin tương ứng để hình thành hai nhóm e te:

hoặc nhóm chức –

NH-CO-÷Dạng 2: các phản ứng trùng ngưng trên thực tế chỉ xảy ra theo một chiều trạng thái cân

bằng của các phản ứngnày chỉ chuyển dịch theo chiều thuận của phản ứng và không phụ thuộc vào mức độ các sản phẩm phụ tăng lên Đặc trưng là hằng số cân bằng k rất lớn (k

≈1000÷10000) lớn hơn so với loại 1 vì thế chúng có thể phát triển ngay trong môi

trường có sản phẩm phụ của phản ứng Mức độ trùng ngưng của các polymer thu nhận được trong điều kiện này tuỳ thuộc vào điều kiện căn bản:

-C-C-C-

-C-N-C-Ví dụ: kết hợp phenol - formandehid

hoặc ure - formandehid

- c-o- c

Mức độ trùng ngưng

Với việc chấp nhận hằng số âm bằng k trên tất cả các bước trùng ngưng là không đổi ta

có thể tìm quan hệ giữa mức độ trùng ngưng p, k, z cho các hợp chất có chứa nhị chức.Đưa ra các kí hiệu sau:

Gọi No: Số phân tử của các hợp chất nhị chức ban đầu có chứa các nhóm chức A và B.N: Số đại phân tử chất đơn phân ở trạng thái cân bằng

Nx=No – N với Nx: số mối liên kết có nhóm x được hình thành

Nếu tất cả các mối liên kết trong sản phẩm trùng ngưng là cân bằng và hằng số cân bằng

là không đổi thì hằng số cân bằng được tính theo biểu thức

n1: Phần mol của monomer

n2, n3, nn - phần mel của nhị phân, tam phân, … đa phân

N = - Mức độ trùng ngưng trung bình của polymer được tạo thành.

Khi đó (3) được viết như sau:

 k= 1 2

( )

x z

n n P

Người ta cho rằng với phân tử lượng của polymer đủ lớn thì nx1

1

1

z x

k p n n

−

= → = (6)

Mức độ trùng ngưng tỉ lệ thuận với căn bậc 2 hằng số cân bằng và tỉ lệ nghịch với căn bậc 2 của số mol của chất tách ra từ phản ứng Như vậy với việc tách ra môi trường phản ứng các chất được tạo thành có thể điều chỉnh phân tử lượng polymer cùng loại được nhiều chất đơn phân ra khỏi môi trường phản ứng thì phân tử lượng polymer trung bình càng cao

Tốc độ giảm phân tử lượng của polymer tự phân huỷ phụ thuộc vào phân tử lượng trung bình của polymer ban đầu và sự phân huỷ của các đại phân tử xảy ra càng dễ đối với loại có phân tử lượng cao so với loại có phân tử lượng thấp mặc dù cùng điều kiện

P−

Hằng số cân bằng và cả phân tử lượng không phụ thuộc vào mật độ của monomer

vì nếu ta pha loãng môi trường phản ứng, cũng như tương ứng với việc thay đổi mật độ của thành phần tham gia phản ứng Tốc độ trùng ngưng tỉ lệ với mật độ của các chất tham gian phản ứng Vì vậy với mật độ cao sẽ rút ngắn được thời gian cần thiết mà ta đạt được cân bằng và thu được phân tử lượng cao

Sự thay đổi mật độ của một trong những monomer dẫn đến sự giảm phân tử lượng của polymer mà ta thu nhận được bằng phương pháp trùng ngưng dị thể

0 20

Vì khi đó quy tắc không tương đương của các nhóm chức bắt đầu có hiệu lực nếu

số mol của một loại hợp chất là n còn m là số mol của các loại khác thì trong hệ thống không thừa một nhóm chức nào vì vậy mức độ trùng ngưng sẽ được xác định bằng tỉ lệ

Dư thừa thành phần

A (%mol)

Dư thừa thành phần

A (%mol)

số mol của thành phần ở trong hệ thống có khối lượng ít hơn so với số mol dư thừa của thành phần thứ 2.

q: % mol dư thừa của một trong các chất tham gia phản ứng

Ma: phân tử lượngcủa chất được lấy dư ra

Mb: phân tử lượngcủa chất thứ 2

Z là chất đơn phân được tách ra

Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ trùng ngưng của polymer.

Tốc độ trùng ngưng cũng như mọi phản ứng hoá học sẽ tăng khi nhiệt độ tăng sự phụ thuộc của trọng lượng của polymer vào nhiệt độ được xác định bằng sự phát triển trùng ngưngcủa hằng số cân bằng, có liên quan đến hiệu ứng nhiệt của phản ứng Q Biểu thị bằng phương trình đẳng tích và đẳng áp (isochore – isobare)

hến phân tử lượng của polymer

Việc tăng nhiệt độ sẽ gia tăng sự tiếp cận của hệ thống tới trạng thái cân bằng còn với nhiệt độ thấp thì sự tiếp cận đó không đạt được Nhiệt độ tăng sẽ làm tăng tốc độ phản ứng Vì vậy trên các bước trung gian xác định của phản ứng trước thời điểm hệ thống đạt được sự cân bằng thì phân tử lượng của polymer sẽ cao hơn khi nhiệt độ cao hơn, nhưng khi đạt được sự cân bằng thì phân tử lượng sẽ cao hơn khi nhiệt độ thấp hơn

Biểu thị mối quan hệ giữa mức độ trùng ngưng của polymer với nhiệt độ thông qua đó có thể rút ngắn thời gian trùng ngưng nghĩa là tăng tốc độ trùng ngưng lúc đầu dừng ở nhiệt độ cao sau đó giảm nhiệt độ để đưa hệ thống đạt đến trạng thái cân bằng  đạt được phân tử lượng cao Tuy nhiên trong thực tế người ta ít sử dụng cách đó vì sự tăng độ nhớt của hệ thống và sự giảm tương ứng các tốc độ phản ứng phụ thuộc vào mức

độ xảy ra phản ứng trùng ngưng Ngoài ra cần phải tính rằng khi tiến hành phản ứng trùng ngưng ở nhiệt độ cao có thể phá vỡ tương quan các nhóm chức do các sự thay đổi hoá học của một phần nhóm chức

VD: Việc tách nhóm carboxyl của các axit có hai chức để biến đổi axit adipinic thành ra xiclopentan hay là tách nước ra khỏi rượu 2 chức sẽ dẫn đến sự giản phân tử lượng của polymer đồng thời làm thay đổi thành phần cấu trúc của phân tử lượng

Như vậy với việc hydrat hoá glicol có thể đưa liên kết ete vào phân tử este

Với sự có mặt của oxi trong không khí, đặc biệt khi nhiệt độ được nâng cao số các phản ứng tương tự có thể tăng lên một cách đáng kể Trước hết điều đó có liên quan đến các hợp chất không no vì vậy quá trình trùng ngưng được tiến hành trong môi trường khí trơ

Ảnh hưởng của chất xúc tác tới tốc độ trùng ngưng và phân tử lượng của polymer

Nếu quá trình trùng ngưng được kết thúc trong trạng thái đạt cân bằng thì việc đưa chất xúc tác không ảnh hưởng của phân tử lượng của sản phẩm cuối cùng Xúc tác thì làm tăng tốc độ phản ứng  tăng sự tiếp cận của hệ thống tới giá trị cân bằng Với giá trị cân bằng K thì phân tử lượng tương ứng với việc điều chỉnh cân bằng có thể lớn tới mức không cần đạt tới sự cân bằng Khi đó phân tử lượng của polymer sẽ phụ thuộc vào mức độ tiếp cận của hệ thống tới giá trị cân bằng Trong trường hợp này chất xúc tác sẽ làm tăng phản ứng, có khả năng làm tăng phân tử lượng của polymer

P−

Thời gian

Ảnh hưởng của tạp chất dạng đơn chức ( chất ổn định ) tới phân tử lượng của polymer

Trong phần lớn các trường hợp quá trình trùng ngưng là quá trình tác động tương

hỗ giữa hai nhóm khác nhau nếu ta cấp thêm vào trong hệ thống các hệ thống các hợp chất đơn chức có khả năng tham gia tác dụng tương hỗ với 1 trong 2 nhóm chức của quá trình trùng ngưng Phản ứng sẽ dừng lại khi các nhóm chức một dạng bị tiêu hao đi khi

đó các nhóm chức ở dạng khác sẽ ở trạng thái dư thừa hoặc ở trạng thái tương đương với khối lượng hợp chất đơn chức được đưa vào Mức độ trùng ngưng sẽ được xác định bởi

tỉ lệ mol của các hợp chất đơn chức và nhị chức trong đó số mol của nhị chức là n sẽ hợp

m mol của đơn chức

Để ổn định giá trị K đòi hỏi phải giảm tử số nghĩa là giảm mức độ trùng ngưng (

p) với việc cấp thêm hợp chất đơn chức trong quá trình trùng ngưng ta có thể điều chỉnh phân tử lượng của polymer Hợp chất có khả năng phong toả một trong những nhóm chức đứng ở hai đầu của polymer và được đưa vào môi trường phản ứng để điều chỉnh phân tử lượng của polymer người ta gọi là chất ổn định

Cấu trúc của các polymer trùng ngưng và tính chất của chúng

Như đã ghi nhận ở trên, tuỳ thuộc vào chức năng hoá học ban đầu và điều kiện phản ứng khi tiến hành trùng ngưng sẽ tạo ra hai loại phản ứng cơ bản:

Nguyên liệu ban đầu ( các hợp chất trung gian) có thể nóng chảy, hoà tan và sau khi khâu mạch ngang thành sản phẩm hoặc bán sản phẩm thì không nóng chảy,hoà tan thì người ta gọi là chất dẻo nhiệt rắn ( nhiệt phản ứng).

Mạch cơ bản của polymer trùng ngưng như sau:

n,m: số mắt xích mà các radical ban đầu kết hợp với nhau

Như vậy các polymer trùng ngưng có mạch cơ bản là theo chu kì xen kẽ (lần lượt) các nguyên tố của nó tham gia vào cấu trúc polymer trùng ngưng Đặc điểm vừa nêu của cấu trúc mạch cơ bản của các polymer trùng ngưng được ước định bởi cơ chế của quá trình trùng ngưng vì trong trường hợp này các polymer được hình thành nhờ tác dụng tương hỗ giữa các tâm phản ứng (các nhóm chức) các nhóm này thường ở đầu các phân

tử monomer và do vậy được chia cách bởi các đoạn mạch C khá dài, cấu trúc của polymer ở mức độ nào đó phụ thuộc vào độ dài của các phân tử mạch sợi tham gia vào phản ứng, chiều dài đó xác định khoảng cách giữa các nhóm lưỡng cực trong đại phân

tử Mạch của các phân tử tham gia phản ứng càng dài thì sự phân bố các các lưỡng cực càng thưa trong đại phân tử và ảnh hưởng của chúng tới các nhóm – CH2- của mạch càng

ít đồng thời cũng ít ảnh hưởng tới lực tương hỗ giữa các mạch phân tử

Kéo dài khoảng cách giữa các lưỡng cực sẽ làm tính linh động của các khâu [–

CH2– CH2-] Điều đó được phản ánh bởi tính mềm dẻo đàn hồi của polymer làm giảm nhiệt độ nóng chảy, đàn hồi của polymer Nếu trong quá trình trùng ngưng cùng với các mono theo cấu trúc của chúng chỉ có các khả năng hình thành các polymer mạch sợi tham gia phản ứng với các phân tử mạch sợi khác có chứ hơn hai nhóm chức thì sẽ cho

ta polymer mạch lưới phẳng Trong nhiều trường hợp các polymer khâu mạch được nhắc đến đó có thể thu nhận bằng phương pháp trùng hợp đối với chúng được đặc trưng bởi cấu trúc mạch sợi của đại phân tử nhưng có sự khâu mạch thưa hoặc dày giữa các đại phân tử

Tuy nhiên nếu các phân tử của hai thành phần phản ứng không có cấu trúc mạch sợi, chiều dài mạch lại ngắn và mỗi một thành phần lại chứa nhiều hơn hai nhóm chức thì khi đó ta thu nhận được polymer có cấu trúc mạch lưới không gian Polymer có cấu

trúc lưới phẳng thì có độ dẻo dài và độ giãn nở tốt hơn còn polymer có cấu trúc mạch lưới không gian thì cứng và giòn.

Các polymer trùng ngưng thường có độ bền hoá học kém hơn là polymer trùng hợp đều đó được giải thích do sự có mặt của các nguyên tử khác loại và các phần còn lại của tâm phản ứng trong các nhóm chức của mạch polymer)

PHỤ LỤC: Các polymer trùng hợp

A

- Các polyolejin: PE, PP, PIB (polyiso – butylen)

- Polyvinylchclorid; polyvinyl idenchoclorid

PHẦN 1: CÁC CHẤT DẺO NHIỆT DẺO THÔNG DỤNG

Bài1: Polyetylen( PE) (-CH 2 -CH 2 -) n

1 Thu nhận

Năm 1873 Butlerov A.M đã nghiên cứu cách trùng hợp PE

Năm1884 Gustavson thực hiện PE với chât xúc tác Promit nhôm Sản phẩm của PE ở dạng chất lỏng có phân tử lượng thấp

Năm 1938 PE được sản xuất trong công nghiệp tại Anh ở áp suất cao Sau đó ít lâu được đưa vào sản xuất ở Đức

Năm 1952 môt nhóm người bác học Đức đưa ra phương pháp trùng hợp PE ở áp suất thấp (35÷ 70atm) và được sản xuất ở Mĩ

Nguyên liệu gồm: Khí etylen CH2=CH2 được thu nhận bằng các phương pháp khác nhau đạt ở nồng độ 97%÷98%.

a Tinh cất (Restification) bằng cách làm lạnh sâu khí dầu mỏ ở (-100oC đến –118oC )

b. Dùng cách tinh cất hấp thụ (adsỏption) đầu tiên dùng dung môi để hấp thụ tất cả các khí dầu mỏ, sau đó tinh cất ở -20o ÷30oC

c Siêu hấp (hypesorption) phân tích hỗn hợp khí ở trong lớp nhân tố có chuyển động không ngừng

1.2 : PE áp thấp: áp suất p<10 atm ở nhiệt độ t ≈ 80O C

a Tổng hợp chất xúc tác dạng hữu cơ kim loại

Kết luận: Các sản phẩm PE của 3 phương pháp trên đều có giá trị kinh tế song thu nhận

từ các phương pháp khác nhau nên tính chất và công nghệ gia công cũng khác nhau trong một mức độ nhất định Điều đó có thể giải thích bởi cấu trúc của các mạch đại phân tử PE tuỳ điều kiện và cơ chế thu nhận khác nhau quyết định VD: vật liệu PE cao

áp có độ phân nhánh nhiều hơn cả nên độ tinh thể thấp và tỉ trọng lớn hơn hai loại kia Tuy nhiên do công nghệ ngày càng phát triển người ta có thể thu nhận các PE với tỉ trọng khác nhau không phụ thuộc áp suất cao hay thấp, vì vậy trong công nghiệp người

ta phân ra các loại PE gọi theo tỉ trọng và mạch phân tử

Loại1: 400÷600% PELD (lowdensity) tỉ trọng thấp ρ = 0.92÷0.93 g/cm3

Loại 2: 200÷400% HDPE ( hight density) ρ = 0.95÷ 0.96g/cm3

Nhánh chứa 10 C

Loại 3: PELLD (linear LD) có ρ= 0.92÷0.94g/cm3

Loại 4: 650÷750% PEVLD ( very low density) có ρ= 0.9÷0.91g/cm3 (tương đương

Ở nhiệt độ thường PE bền vững với H2 SO4 và HNO3 (ở nồng độ loãng) với

HCI ,H3 PO4, HCOOH và CH3 COOH đặc

PE còn bền vững với NH3 và các muối amoni, các dung dịch kiềm

PE không bền vững với môi trường HNO3, H2 SO4 đặc , không bền với axitcromic Ngâm PE trong HNO3 đặc 10% trong mười ngày đêm thì trọng lượng của nó tăng, đồng thời ứng suất kéo giảm xuống, độ giãn dài giảm rõ rệt Trong khi PE ở nhiệt độ thường thì không tan trong dung môi nào cả và hầu như không hút nước (ngâm trong nước 30 ngày đêm trọng lượng tăng 0.003% ) Trong môi trường hoạt hóa PE có thể chịu được kiềm đặc và các muối tới 600

PE thẩm thấu khí cao

2.2: Độ bền thời tiết

Dưới tác dụng của oxi trong không khí cùng với các tia cực tím làm cho tính chất

cơ lí của PE giảm xuống, tính cách điện giảm, vật liệu trở lên giòn, trên bề mặt có những vết nứt, độ giãn dài giảm, độ chịu lạnh giảm Hiện tượng đó người ta gọi là hiện tượng bị lão hóa Thực chất là quá trình phân hủy là do bị oxi hóa

Nếu ở điều kiện bình thường, tác dụng của oxi xảy ra yếu, nhiệt độ tăng quá trình oxi hóa tăng Khi đã xuất hiện quá trình oxi hóa thì việc hấp thụ oxi ở xung quanh quá trình lão hóa càng tăng

Điều này thể hiện để các sản phẩm PE dưới ánh sáng mặt trời quá trình lão hóa càng tăng nhiều so với quá trình oxi hóa khi gia công và khi sử dụng Để chống hiện tượng lão hóa do các tia bức xạ hay ánh sáng mặt trời người ta cho thêm muội công nghiệp có kích thước 30µ m khoảng 1÷2% Muốn cho màu sắc tươi sáng phải cho thêm

chất ổn định khác

VD: Cho 0.05÷0.2% fenyl-α naftilamin N, N` difenyl –n-fenilen diamin

Độ chịu lạnh của PE (tính chất nhiệt học) khá cao: –70oC PE mới bắt đầu giòn Tuy nhiên nhiệt độ nóng chảy thấp

Có 2-6 C

Trên 1000C có 4-10 nhánh

1000C thì có 10-35 nhánh ngắn mỗi nhánh có 2-3 C (nhánh ngắn có độ giãn dài lớn nhất)

khoảng nhiệt độ làm việc -40-60

PELD : 105÷115oC.

PEHD : 115÷130oC

Hệ số giãn nở nhiệt của PE tương đối cao

Theo chiều dài là 2,2.10− 4 ÷ 5,5.10-4 ( 1/ OC )

VD: Sợi thủy tinh nếu trộn 20÷30% tạo ra vật liệu compsite.

Tính chất cách điện: PE có mức độ hao tổn điên môi thấp nhất Người ta đo bằng tgδ

Độ hao tổn điện môi là sự thất thoát năng lượng điện trong môi trường điện môi vào việc tiêu hao nó khi nung nóng vật liệu

PE là lọai vật liệu có tính cách điện có chất lượng cao, dùng trong kĩ thuật điện tần số cao.Tuy nhiên tính cách điện của PE cũng thay đổi theo nhiệt độ

Chỉ số PE cao áp PE hạ áp PE trung ápĐiện trở suất (Ω.cm) 1017 1017 1017

VD: trộn PE với parafin phân tử lượng cao làm tăng tính cơ học, tăng độ cứng làm giảm

độ xâm nhập của hơi nuớc nhưng đồng thời độ giãn dài giảm.Có thể trộn PE với polyizobutylen nhằm tăng tính cách điện tăng độ bền hoá, song tính chất cơ học lại kém

đi một ít Có thể trộn với polystyren vàεtil xellulo hoặc trộn PELD và PEHD (cao áp+

có thể thay thế cho cao su vì nó mềm nhẹ Để tăng độ bền cháy cho thêm 30% hỗn hợp chloruaparafin và Sr2O5 Cho thêm 50% cao su butyl làm giảm nhiệt độ giòn xuống đồng thời làm tăng độ bền lão hóa do nhiệt

Sản xuất ống dẫn

Trong tất cả chất dẻo PE là một trong số vật liệu dùng để sản xuất ống dẫn bằng PE

vì nó có ưu điểm sau: nhẹ, độ bền mòn cao, hệ số ma sát nhỏ vì vậy độ cản dòng sẽ không cao, có độ bền lạnh cao, lắp ghép đơn giản thường ghép bằng các mối hàn

So sánh các vật liệu

1000 800

600 400 200 10

20 30 40

ngày

Để sản xuất PE ống sử dụng công nghệ đùn,do độ bền hỗn hợp cao và mềm dẻo nên ống PE dùng để vận chuyển nước, dung dịch muối, kiềm, axit và các loại chất lỏng khác Đôi khi cũng dùng để vận chuyển khi chúng được dùng trong công nghiệp hóa chất, công nghiệp dân dụng, trong các sân băng dân dụng , để nâng cao chất lượng ống Sau khi các ống đã được đùn ra tiến hành kéo định hướng với việc đó sẽ làm cho độ bền tăng lên gấp bội

Dùng PE để tạo màng mỏng và tấm: PELD sẽ tạo ra màng mỏng và dẻo hơn PEHD, tạo màng PEVD và PELLD màng căng, màng cơ Màng thu nhận bằng phương pháp đùn

PVC + 30% DOP ( chất hoá dẻo)

ống kẽm

PE

tải trọng 360 N/cm 2

%

Z

ε

dùng để đóng gói lớp phủ, bao: Bao, gói vận chuyển các chi tiết bằng kim loại, chống lại

sự ăn mòn của môi trường

Người tadùng màng PE làm khinh khí cầu phục vụ cho dự báo thời tiết

Màng PE dùng để bảo vệ cho các ống dẫn hơi đốt, ống dẫn dầu để chống lại sự han rỉ Màng PE để tạo mái vòm cho các vườn thực vật rau quả chống lại sương muối đồng thời khí vẫn qua lớp màng

Để tạo ra băng dính

Các tấm PE có độ dày khác nhau dùng làm phôi liệu cho các công nghệ dập nóng hút chân không, sản xuất ra các thiết bị, dụng cụ đo dân dụng, đôi khi làm các tấm ốp cho gạch men

PE được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm có dung tích như thùng, can Nhằm để chứa đựng các dung dịch hoạt hóa để có độ cứng vững chủ yếu dùng PEHD Người ta sản xuất ra bột PE (sơn bột) dùng để phủ lên kim loại lên gỗ bảo vệ dưới tác dụng của môi trường

Dùng PE để kéo sợi dùng làm dây buộc

Các chi tiết bằng PE có thể lắp ghép với nhau bằng phương pháp

hàn nhiệt hoặc cho tiếp xúc bề mặt nóng chảy hoặc dùng que hàn Còn dùng PE để tạo ra các sản phẩm bằng phương pháp đúc

PE cũng có thể gia công cơ: Khi gia công cơ độ ăn dao có thể lớn nhưng chuyển dịch nhỏ

PE có thể tạo ra xốp cách âm và cách điện.Cách điện từ xốp PE sẽ có tính xâm thực điện năng thấp hơn PE thường Xốp PE nhẹ có độ bền cơ học cao mức độ xâm thực độ

ẩm thấp độ bền hóa học cao nếu dùng xốp PE làm các tấm cách âm thì ít bị nấm mốc và

vi khuẩn Xốp PE có chứa 50% khí rất thuận tiện để cách điện cho các cáp thông tin

Phân tử lượng là 42,078

Nhiệt độ nóng chảy là –185,25oC

CH3

Nhiệt độ sôi là – 47,70oC

Nhiệt độ bốc cháy là 4050C, giới hạn nổ trong hỗn hợp không khí là 2,0÷11,1%

Trữ lượng của C3H6O trong dầu mỏ rất nhỏ chiếm 5÷18% tổng khí cracking

C3H6 có khả năng phản ứng và liên kết dễ dàng theo mạch đôi với các cách liên kết khác nhau Trong công nghiệp phương pháp thường được thu nhận bằng cách trùng hợp

C3H6 trong dung môi (C6H5X; pentan; hexan), áp suất để trùng hợp p=10÷40 g/cm3 Tùy thuộc vào loại dung môi được sử dụng điều chế trong khoảng 700C Chất xúc tác dùng trong hữu cơ nhôm AlR3 ( R:C2H5 )

TiCl3 theo tỉ lệ 3 : 2 Do hoạt tính của xúc tác Al(C2H5)n vì vậy môi trương gây ra phản ứng là môi trường nitơ

Trong quá trình trùng hợp thường thu nhận phương pháp có cấu trúc sau

Các cấu trúc lập thể của PP được tách biệt nhau một cách rõ ràng theo tính chất cơ lý hóa của vât liệu

(2) (1)

VD: PP có cấu trúc atactic là loại vật liệu có dạng cao su có tính chảy cao và nhiệt độ nóng chảy của nó gần bằng 800C, tỉ trọng =0,85g/cm3, dễ hòa tan và hòa tan tất trong etedietylen Trong khi đó izotactic PP cới tỉ trọng 0,91g/cm3 có môdun đàn hồi khá cao

t0

nc=165÷170oC rất bền vững với các chất hoạt hóa

Nhờ tia Rơnghen người ta có thể thấy rõ trong sterio block PP mức độ kết tinh không hoàn toàn như các phổ trong izotactic pp Bởi vì các phân đoạn atactic trong polymer gây ra sự phá vỡ cấu trúc trong lưới tinh thể của polymer

Vì thế tùy theo yêu cầu kĩ thuật của vật liệu PP khi trùng hợp ta có thể tạo ra các loại

PP được điều chỉnh theo ý muốn (mang ý nghĩa gần đúng) Phân tử lượng của PP di động trong một khoảng rộng

PP có ý nghĩa trong kĩ thuật khi có phân tử lượng từ 80000÷200000 đv

Nếu PP có phân tử lượng trung bình nhỏ hơn 35000 đv thì rất giòn

Độ kết tinh của PP có thể đạt tới 80÷90% tùy theo chế độ công nghệ

Tỉ trọng của PP trong kĩ thuật ρ=0,90÷0,91g/cm3

2.Tính chất

2.1: Tính chất về nhiệt

Nhiệt độ nóng chảy của PP t0

nc = 160÷1700C Nếu không có tác dụng của tải trọng từ bên ngoài thì các sản phẩm của PP có thể giữ nguyên hình dạng tới 1500 c

Người ta đã làm thử nghiệm các mẫu thử và thu nhận được biểu đồ

150 100

PVC PEHD

PP

Tải trọng đặt vào P = 150 N/cm3 Tại thời điểm t0 = 1400 với tải trọng đã cho người ta

có lưu giữ được mẫu thử PP từ 60÷80 ngày không bị phá hủy, còn ở nhiệt độ 1200 C có thể giữ được nửa năm

Tuy nhiên nếu trong vật liệu PP có lẫn vẩn Cu ; Mg hoặc tiếp xúc với các kim loại trên hay hợp kim của chúng thì độ bền nhiệt của chúng sẽ bị ảnh hưởng rất lớn vì vậy cần tránh tiếp xúc PP với chúng ở trong tình trạng nhiệt độ cao Và khi gia công vật liệu

PP ta cần phải tìm cách loại các vẩn bụi kim loại trên cho tới mức tối thiểu nhất Các loại sản phẩm PP rất bền vững với sự sôi và nhiều lần khử trùng ở nhệt độ trên 1200C mà không bị biến dạng