Khóa học LTðH KIT-1: Mơn Hóa học ( Thầy Phạm Ngọc Sơn) Polime vật liệu polime POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: PHẠM NGỌC SƠN ðây tài liệu tóm lược kiến thức ñi kèm với giảng “Polime vật liệu polime” thuộc Khóa học LTðH KIT–1: Mơn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) website Hocmai.vn ðể nắm vững kiến thức phần “Polime vật liệu polime”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu với giảng I KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP Khái niệm Polime hợp chất có phân tử khối lớn nhiều ñơn vị nhỏ (gọi mắt xích) liên kết với tạo nên Ví dụ : Nilon-6 ( NH[CH2 ]6 CO ) n mắt xích -NH[CH ]6 CO - tạo nên, n gọi hệ số polime hố hay độ polime hố Phân loại Theo nguồn gốc: + polime thiên nhiên (có nguồn gốc từ thiên nhiên) cao su, xenlulozơ, ; + polime tổng hợp (do người tổng hợp nên) polietilen, nhựa phenol-fomanñehit, + polime nhân tạo hay bán tổng hợp (do chế biến phần polime thiên nhiên) xenlulozơ trinitrat, tơ visco, Theo cách tổng hợp, + polime trùng hợp (tổng hợp phản ứng trùng hợp) + polime trùng ngưng (tổng hợp phản ứng trùng ngưng) Danh pháp ( CH CH = CH − CH − CH ) n ( CH -CHCl ) n ; | C H5 poli(vinyl clorua) poli(butañien stiren) Từ vinyl clorua tổng hợp ñược poli(vinyl clorua), poli(metyl metacrylat), Một số polime có tên riêng (tên thơng thường) Thí dụ : Teflon: ( CF2 -CF2 ) n ; nilon-6 : ( NH- [CH ]5 -CO ) n xenlulozơ: (C6H10O5)n; II TÍNH CHẤT Tính chất vật lí - Chất rắn, khơng bay hơi, khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định mà nóng chảy khoảng nhiệt ñộ rộng Khi nóng chảy, ña số polime cho chất lỏng nhớt, ñể nguội rắn lại gọi chất nhiệt dẻo Một số polime khơng nóng chảy mà bị phân huỷ đun nóng, gọi chất nhiệt rắn - ða số polime không tan dung mơi thơng thường, số tan dung mơi thích hợp cho dung dịch nhớt, thí dụ : cao su tan benzen, toluen, - Nhiều polime có tính dẻo (polietilen, polipropilen, ), số khác có tính ñàn hồi (cao su), số khác kéo ñược thành sợi dai bền (nilon-6, nilon-6,6, ) Có polime suốt mà khơng giịn poli(metyl metacrylat) Nhiều polime có tính cách điện, cách nhiệt (polietilen, poli(vinyl clorua), ) có tính bán dẫn (poliaxetilen, polithiophen) Tính chất hố học Polime tham gia phản ứng phân cắt mạch, giữ nguyên mạch phát triển mạch polime a) Phản ứng giữ nguyên mạch polime Các nhóm đính vào mạch polime tham gia phản ứng mà khơng làm thay đổi mạch polime Thí dụ : Poli(vinyl axetat) bị thuỷ phân cho poli(vinyl ancol) o t ( CH − CH ) n + nNaOH → ( CH − CH ) n + CH 3COONa | | OCOCH OH Những polime có liên kết đơi mạch tham gia phản ứng cộng vào liên kết đơi mà khơng làm thay đổi mạch cacbon Thí dụ : cao su tác dụng với HCl cho cao su hiđroclo hố : Hocmai.vn – Ngơi trường chung học trị Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTðH KIT-1: Mơn Hóa học ( Thầy Phạm Ngọc Sơn) CH2 CH2 C=C CH3 n + Polime vật liệu polime CH2 Cl CH2 n C C CH3 H H nHCl H b) Phản ứng phân cắt mạch polime Tinh bột, xenlulozơ, protein, nilon, bị thuỷ phân cắt mạch môi trường axit, polistiren bị nhiệt phân cho stiren, cao su bị nhiệt phân cho isopren, Thí dụ: ( NH[CH2]5CO )n + nH2O o ,xt t → n H2N[CH2]5COOH Polime trùng hợp bị nhiệt phân hay quang phân thành ñoạn nhỏ cuối monome ban ñầu, gọi p.ứng giải trùng hợp hay đepolime hố c) Phản ứng khâu mạch polime Khi hấp nóng cao su thơ với lưu huỳnh thu cao su lưu hố Ở cao su lưu hố, mạch polime nối với cầu –S-S- Khi đun nóng nhựa rezol thu nhựa rezit, mạch polime ñược khâu với nhóm –CH2– : III ðIỀU CHẾ POLIME Phản ứng trùng hợp Trùng hợp trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome), giống hay tương tự thành phân tử lớn (polime) ðiều kiện cần cấu tạo monome tham gia phản ứng trùng hợp: Phân tử phải có liên kết bội (như CH2=CH2, CH2=CHC6H5 , CH2= CH-CH=CH2) vịng bền : Thí dụ : o xt,t ,p nCH = CH → ( CH − CH ) n | | Cl vinyl clorua (VC) Cl poli(vinyl clorua) (PVC) caprolactam capron Người ta phân biệt phản ứng trùng hợp thường loại monome (như trên) phản ứng ñồng trùng hợp hỗn hợp monome Thí dụ : o Na,t ) nCH = CH − CH = CH + nCH = CH → ( CH − CH = CH − CH − CH −CH n | | C6H5 C H5 Poli(butañien-stiren) Phản ứng trùng ngưng Khi đun nóng, phân tử axit ε -aminocaproic kết hợp với tạo policaproamit giải phóng phân tử nước: to (1) nH N[CH ]5 COOH → ( NH[CH ]5 CO ) n + nH O axit ε -aminocaproic policaproamit (nilon-6) Khi đun nóng hỗn hợp axit terephtalic etylen glicol, ta thu ñược poli(etylen terephtalat) ñồng thời giải phóng phân tử nước : o t nHOOC − C H − COOH + nHO − CH − CH − OH → ( CO − C H − CO − O − CH − CH − O ) n + 2nH O axit terephtalic etylen glicol poli(etylen terephtalat) Trùng ngưng trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng phân tử nhỏ khác (như H2O) Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trị Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTðH KIT-1: Mơn Hóa học ( Thầy Phạm Ngọc Sơn) Polime vật liệu polime ðiều kiện cần để có phản ứng trùng ngưng : Các monome tham gia phản ứng trùng ngưng phải có hai nhóm chức có khả phản ứng ñể tạo ñược liên kết với Thí dụ : HOCH2CH2OH HOOCC6H4COOH ; H2N[CH2]6NH2 HOOC[CH2]5COOH ; H2N[CH2]COOH ;… IV VẬT LIỆU POLIME Một số polime dùng làm chất dẻo a) Polietilen (PE) o t ,p nCH = CH → ( CH − CH ) n xt b) Poli(vinyl clorua), (PVC) o t ,xt,p nCH = CH → − CH − CH− | | Cl Cl n c) Poli(metyl metacrylat) CH3 | xt,t nCH = C − COOCH3 → ( CH − C ) n | | CH COOCH o d) Poli(phenol-fomanđehit) (PPF) PPF có dạng : nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit Nhựa novolac : ðem đun nóng hỗn hợp fomanñehit phenol lấy dư, xúc tác axit ñược nhựa novolac (mạch không phân nhánh) Nhựa rezol : ðun nóng hỗn hợp phenol fomanđehit theo tỉ lệ mol 1: 1,2 có xúc tác kiềm ta nhựa rezol (mạch không phân nhánh) Nhựa rezit : Khi ñun nóng nhựa rezol nhiệt ñộ 1500C thu ñược nhựa có cấu trúc mạng lưới khơng gian gọi nhựa rezit hay gọi bakelit Một số loại tơ tổng hợp thường gặp a) Tơ nilon-6,6 to nNH2[CH2]6NH2 + nHOOC[CH2]4COOH → ( NH[CH ]6 NHCO[CH ]4 CO ) n + 2nH2O poli(hexametylen añipamit) (nilon-6,6) b) Tơ nitron (hay olon) Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic ñược tổng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) nên ñược gọi poliacrilonitrin : o xt,t nCH2= CH → CN acrilonitrin c) Tơ lapsan nHOOC - CH2 - CH n CN poliacrilonitrin - COOH + nHOCH2-CH2OH →( OC - - COO-CH2-CH2O ) n + 2nH2O Tơ lapsan thuộc loại tơ polieste ñược tổng hợp từ axit terephtalic etylen glicol Tơ lapsan bền mặt học, bền ñối với nhiệt nilon, bền với axit, với kiềm, ñược dùng ñể dệt vải may mặc Cao su a) Cao su thiên nhiên CH2 - C =CH-CH2 CH3 b) Cao su tổng hợp - Cao su buna n n = 1500 – 15000 o Na,t nCH = CH − CH = CH → ( CH − CH = CH − CH )n Hocmai.vn – Ngơi trường chung học trị Việt Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTðH KIT-1: Mơn Hóa học ( Thầy Phạm Ngọc Sơn) Polime vật liệu polime - Cao su isopren CH2 - C =CH-CH2 CH3 n + Policloropren ( CH2 - CCl = CH - CH2 ) n + Polifloropren ( CH2 - CF = CH-CH2 ) n Keo dán Keo dán (keo dán tổng hợp keo dán tự nhiên) loại vật liệu có khả kết dính hai mảnh vật liệu giống khác mà khơng làm biến đổi chất vật liệu kết dính a) Keo dán epoxi b) Keo dán ure-fomanñehit Keo dán ure-fomanñehit ñược sản xuất từ poli(ure-fomanñehit) Poli(ure-fomanđehit) điều chế từ ure fomanđehit mơi trường axit : + o H ,t nNH2 - CO- NH2 + nCH2O → nNH2 - CO - NH-CH2OH ure fomanñehit monometylolure + o H ,t → ( NH − CO − NH − CH ) n + nH O poli(ure-fomanñehit) c) Nhựa vá săm d) Keo hồ tinh bột Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn – Ngơi trường chung học trị Việt Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12 Hocmai.vn - Trang | -