chất kết dính polyme vô cơ

1 PHẦN I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU POLYME VÔ CƠ. Trong các ngành khoa học và công nghệ hiện nay đòi hỏi ngày càng nhiều loại vật liệu với các tính chất khác nhau phục vụ cho các yêu cầu đa dạng của vật liệu. Trong các loại vật liệu đó có vật liệu polyme vô cơ là loại vật liệu có nhiều tính chất đặc trưng cho nhu cầu của vật liệu bền nhiệt và bền hóa. Với hi vọng trong những năm tới đây của thế kỷ 21 sẽ có nhiều loại vật liệu polyme vô cơ đáp ứng được nhu cầu đa dạng của vật liệu. 1.1 Khái niệm về vật liệu polyme vô cơ. Với vật liệu polyme vô cơ thuộc loại hợp chất có khối lượng phân tử lớn hay gọi là hợp chất cao phân tử và thuộc hệ polyme nói chung nhưng được hợp thành từ các hợp chất hay đơn chất có phân tử bé và gọi là monome để đa tụ hay ngưng tụ thành hợp chất phân tử lớn gọi là polyme. Polyme vô cơ được chia làm 3 nhóm: - Polyme rắn với liên kết dạng ion. - Các hợp chất kim loại, bán kim loại và kim loại trơ. - Hợp chất có tính chất keo liên kết theo kiểu cộng hóa trị của các nguyên tử. Dạng này tồn tại phổ biến ở dạng lỏng. Cũng có 1 số tác giả quan niệm rằng polyme vô cơ chỉ nên chia làm 2 nhóm: - Polyme đồng nhất được hình thành từ một nguyên tử do liên kết cộng hóa trị của các nguyên tử thành nhiều nguyên tử có phân tử lượng cao gọi là polyme vô cơ dù nguồn gốc của nguyên tử có thể là nguyên tố vô cơ hay kim loại hay phi kim loại. - Polyme không đồng nhất chúng được tạo thành từ các hợp chất phân tử luợng nhỏ thành hợp chất phân tử lượng lớn ( từ monome thành polyme). Loại này có thể tồn tại ở dạng các muối rắn như các muối poly sunphat, poly photphat hay dạng lỏng dưới dạng dung dịch keo của các hydroxit kim loại, photphat kim loại hóa trị cao hay silicat kim loại hóa trị thấp và cao. 2 Như vậy vật liệu polyme vô cơ có thể được hình thành từ nhiều nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev. Các nguyên tố ở vị trí gần nguyên tố Cácbon trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev như: B, H, Si, S, P, Ge, As, Se, Sr, Sb, Te,Bi… Năng lượng liên kết của polyme đồng nhất có năng lượng liên kết có giá trị khoảng 80 kcal/mol so với năng lượng liên kết C-C trong polyme hữu cơ. Còn polyme vô cơ không đồng nhất có năng lượng liên kết khá cao hơn năng lượng liên kết C-C. Ví dụ như polyme không đồng nhất chứa Bo và Nitơ có liên kết B-N với năng lượng 104,3kcal/mol. 1.2 Tính chất của polyme vô cơ. Trong polyme vô cơ tùy thuộc từng loại polyme đồng nhất hay không đồng nhất, dạng rắn hay dạng lỏng mà cấu trúc polyme có thể tồn tại dưới các dạng sau: 1.2.1 Sự liên kết trong vật liệu polyme vô cơ. Các nguyên tố trong monome liên kết theo kiểu liên kết cộng hóa trị để tạo polyme hình thành mạch nối các monome với nhau để tạo mạch thẳng hay mạch nhánh. Ví dụ Lưu hùynh dẻo được tạo thành từ các nguyên tố S với mức độ polyme hóa đạt 25.000 nguyên tử S tạo thành mạch của polyme S mềm, còn lưu huỳnh cứng chỉ có mức độ polyme hóa bằng 8 nguyên tử lưu huỳnh Hiđro polysunfua cũng tạo cấu trúc mạch thẳng (H-S-S…) Với Oxi thì nguyên tố lưu huỳnh có thể tạo polyme không đồng nhất chứa oxi ở mạng cơ bản và được lặp lại bởi các nhóm S 2 O 3 2- hay S 2 O 7 2- để tạo polyme không đồng nhất có cấu trúc mạng. Trong polyme vô cơ có thể tạo liên kết phối trí và liên kết cộng hóa trị do đó một số polyme vô cơ có thể tồn tại ở dạng hợp chất phức dưới dạng các tinh thể, chúng hợp thành mạch có giới hạn hoặc không giới hạn. Do vậy polyme vô cơ cũng có tính dẻo và đàn hồi như S dạng dẻo, trong đó tạo phân tử lớn với mức polyme hóa 25000 nguyên tử S để tạo mạch dài có giới hạn, do đó Polyme của S có dạng (S) n và có tính dẻo , n càng lớn tính dẻo càng cao. Kết luận này do 3 Spekkler đưa ra khi nghiên cứu Polyme của S . Khi n càng bé tức mức độ polyme hóa thấp, tính dẻo của Polyme kém .Vì vậy muốn tăng mức độ deỏ của Polyme vô cơ cần tăng mức độ Polyme hóa tức tăng khối lượng phân tử của Polyme . Hai kim loại Selen và Tanlua và đồng trùng hợp 2 nguyên tố đó cũng tạo hợp chất cao phân tử, ngay cả oxit của chúng cũng tạo hợp chất cao phân tử dạng (SeO 2 ) n và (TeO 2 ) n . Đối với polyme vô cơ thì hợp chất cao phân tử có thể tồn tại ở dạng cation hay anion ở dạng mạch thẳng hay mạch vòng. Ví dụ S có thể kết hợp với Nitơ tạo polyme mạch vòng hay mạch thẳng , tương tự như vậy S có thể tác dụng với kim loại Se hoặc Te tạo polyme sunfua kim loại . Các hợp chất cao phân tử của anion có khối lượng phân tử thay đổi rất rộng, tùy thuộc vào độ axit của môi trường mạng dao động từ 1500-14000 monome , cao nhất có thể đạt 120000 monome. Với dung dịch vonframmat natri khi polyme hóa ở môi trường axit có thể tạo phân tử lượng của các ion dưới dạng [H 3 O…(KO 4 …)(HKO 4 .H 3 O) 2 (H 2 O) 3 ] 6- hay có thể viết [ (HK 6 O 11 ) 5- .x H 2 O] n hay [(HW 4 O 22 ). xH 2 O] 5- .yH 2 WO 4 (y = n-1). Tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường. y có thể có giá trị từ 3-70. Khi phân hủy thủy phân photphat vonframmat axit bằng kiềm sẽ thu được hợp chất cao phân tử, hợp chất này hòa tan trong axeton cho sản phẩm dạng lỏng và keo, trong dung dịch nước sẽ tách ra và kết tinh ở dạng thủy tinh có thành phần hóa học như sau (6-7)Na 2 O.P 2 O 5���� (22-24)WO 4 (45-60)H 2 O. Tất cả các nguyên tố hóa trị 5 đều có khả năng tạo polyme. Đối với photpho và các nguyên tố hóa trị 5 đều tạo hợp chất cao phân tử tương tự ở dạng mạch thẳng. Tuy nhiên cũng có 1 số nguyên tố hóa trị 5 tạo được cả mạch thẳng và mạch vòng như các muối poly photphat, poly acxemat,poly cloacxemat, đặc biệt photpho nitril clorit có thể tạo mạch dài và dẻo như cao su lưu hóa thấp. Với nguyên tố hóa trị 4 có thể tạo polyme vô cơ như hợp chất Silic poly silosan, hợp chất hữu cơ silic. Ngoài ra còn hợp chất của poly octo titanic axit cũng thuộc hợp chất cao phân tử chịu nhiệt có tính cơ và bán dẫn khi tạo polyme từ hợp chất này . Đặc trưng liên kết của hợp chất Titan là qua cầu Oxi chứ không liên kết trực tiếp với nguyên tố Titan trong hợp chất polyme. Ví dụ khi nghiên cứu quá trình Polyme hóa trong dung dịch Garmenat Titan tạo được hợp chất cao phân tử của Titan . Như vậy thấy rõ các 4 polyme vô cơ có thể thực hiện được sự liên kết giữa kim loại – kim loại , á kim-á kim, hoặc á kim – kim loại tạo các monome Se-Se, B-As, B-N, S-S… với các nguyên tố của nhóm 2 bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev cũng có thể tạo các polyme khác nhau : xi măng soren MgCl 2 .nMgO.mH 2 O. Đối với các nguyên tố nhóm 1 bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev và phân nhóm thứ nhất bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev cũng tạo được hợp chất cao phân tử theo kiểu liên kết phối trí dạng cation hoặc amit. Như vậy có thể khẳng định đa số các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev từ nhóm 1 đến 7 đều có thể tạo được hợp chất cao phân tử dưới dạng hợp chất liên kết phối trí hoặc liên kết cộng hóa trị có mức độ polyme hóa khác nhau tạo ra sản phẩm polyme hóa ở dạng rắn, lỏng, hay dung dịch . 1.2.2. Tính chất dẻo của vật liệu polyme vô cơ . Một trong những đặc tính khác biệt của polyme vô cơ và hữu cơ là tính chất dẻo . Với polyme hữu cơ có tính dẻo cao hơn do đó dễ chế tạo màng mỏng, còn polyme vô cơ tính chất dẻo thường kém và phụ thuộc vào cấu trúc , mạch cấu trúc và bản chất của polyme. Dưới đây trình bày 1 trong các polyme vô cơ có tính dẻo là hợp chất cao phân tử của 1 số vật liệu polyme vô cơ. Tính biến dạng dẻo của polyme vô cơ tùy thuộc vào bản chất của các chất và sự liên kết của các nguyên tử trong tổ chức cấu trúc. Một trong những polyme vô cơ có tính dẻo gần như cao su là S dẻo, dạng thủy tinh của Selen, photpho nitril clorit thường gặp trong quá trình chế tạo polyme, hợp chất cao phân tử của polyphotphat nitril clorit được gọi là cao su vô cơ. Về cơ sở lý thuyết dẻo trong polyme vô cơ: Khi nghiên cứu cấu trúc polyme vô cơ cho thấy tính chất dẻo cao của polyme vô cơ phụ thuộc bản chất các chất tạo polyme và cấu tạo mạch liên kết giữa các nguyên tử dài và mức độ chuyển động nội tại các nguyên tử có trong mạch cấu trúc. Để nghiên cứu các chất có độ dẻo khác nhau thường dùng phương pháp tĩnh dựa trên lý thuyết động học phân tử do Vonlise đưa ra đầu tiên. Chúng ta quan sát sợi cao su ban đầu có độ dài l o khi kéo dãn ra có thể có độ dài l, trước khi bị đứt có 5 độ dài l max . Khi kéo các phân tử bị tách riêng biệt khỏi nhau của các phân tử có cấu trúc dạng hợp được biến đổi từ trạng thái tồn tại xác suất thấp sang trạng thái tồn tại xác suất cao. Sự khác biệt bởi cao su là khi kéo sợi dây thép sẽ gây ra biến đổi nội năng của các hạt, biến đổi này không làm thay đổi vị trí các hạt trong cấu trúc mà chỉ làm trượt khỏi hố thế năng cực tiểu so với vị trí tương đối các hạt ở trong mạng tinh thể. Đối với các hợp chất có sự quay tương đối của các phân tử để tạo ra mạch tương tự như cao su thì chúng đều có độ dẻo nhất định thì khi dùng lý thuyết của Kun có thể xác định, đánh giá định lượng được bằng biểu thức phản ánh sự thay đổi của Entropi khi kéo dãn ở mức độ xác đinh. Đối với chất có cấu tạo cao su lý tưởng thì có thể dùng quan hệ lực tác dụng vào vật liệu gây ra biến dạng dẻo với khối lượng phân tử các hạt tạo ra mạch ( các nguyên tử tạo ra mạch). Quan hệ này chỉ phù hợp với trường hợp khi xem xét từng phân tử lý tưởng có cấu trúc dạng khối( hộp). Khi này không xem xét tới sự tương tác của phân tử. Sự phụ thuộc giữa Mođun dẻo của polyme cao su lý tưởng vào khối lượng phân tử được biểu diễn bằng công thức sau: E =   RTa. (1) Trong đó: µ- Khối lượng phân tử chất khảo sát. ρ- Khối lượng riêng của chất thử nghiệm a- Hệ số thực nghiệm khó xác định chính xác. Theo Kun thì coi a= 3 đối với polyme cấu trúc dạng lưới như polystyrene ( thực nghiệm a=1,3). R –Hằng số khí. T –Nhiệt độ thử. Trong đó có sự khác biệt về số a giữa các số liệu thực nghiệm, nhưng đa số các nhà nghiên cứu cho rằng nếu poyme có cấu trúc dạng lưới thì hệ số a bằng 3 cho nhiều chất polyme dạng lưới. Có thể sử dụng công thức (1) để xác định khối lượng phân tử của các polyme đảm bảo độ tin cậy. Đối với S dẻo thì khi đốt nóng khoảng 160 0 C quan sát thấy độ 6 nhớt tăng đột ngột, điều đó giải thích do sự chuyển đổi của mạch S 8 trong phân tử ở trạng thái rất dài. Điều này được thực nghiệm xác định bằng các yếu tố: - Độ nhớt rất cao của S lỏng đặc trưng cho cấu trúc polyme vì phân tử của nó gồm có mạch rất dài và phân tử lượng rất cao. - Lưu huỳnh lỏng có cấu trúc nhớt. - Hỗn hợp sau làm lạnh nhanh S chảy lỏng có thể kéo thành sợi dẻo có độ dãn gấp 6-8 lần độ dài ban đầu. Khi phân tích Rơnghen tìm thấy có cấu trúc sợi. Tuy vậy hiện tại chưa thể xác định có hay không có các đuôi tự do trong mạch của phân tử khi kéo về một phương bất kỳ. Vấn đề đặt ra đối với S dẻo bao gồm: - Có bao nhiêu phần trăm S ở dạng cao phân tử khi chảy lỏng. - Chiều dài mạch polyme của S như thế nào và trọng lượng phân tử bằng bao nhiêu. Theo một số thực nghiệm gần đây cho rằng khoảg 80% động lượng S không hòa tan trong Sunphua Cacbon, chứng tỏ 80% S đã tạo thành polyme, còn 20% S hoà tan trong Sunphua Cacbon là S không tạo polyme. Paoem dùng phương trình trạng thái cân bằng và phương trình Phlori có liên quan giữa độ nhớt và khối lượng phân tử đã tính được khối lượng phân tử của S dẻo ở dạng polyme . Tính tóan cho thấy rằng phân tử mạch thẳng của S dẻo chứa từ 1,000- 10.000 nguyên tử S. Tuy nhiên xuất hiện vấn đề có thể hay không xác định khối lượng phân tử khi độ nhớt thay đổi phức tạp khi nấu chảy. Để giải thích hiện tượng này đã tiến hành thí nghiệm giải thích dựa trên cơ sở độ dẻo của S polyme sau khi được làm lạnh nhanh S chảy lỏng. Một số tác giả đã nghiên cứu tính chất dẻo của S polyme đều cho rằng giữa S dẻo và cao su chưa lưu hóa có tính tương tự ( so sánh trạng thái kéo và trạng thái biến dạng). Modun dẻo trường hợp tổng quát theo Kun có thể viết: E = E 01 .e -t/ 1  1  + E 02 .e -t/ 2  + … Trong đó: 7 - E 01 , E 02 là giá trị cơ bản của Modun dẻo thành phần do cơ chế dính kết của phân tử chất khảo sát. - 1  và 2  thời gian lay động của phân tử là đại lượng nói lên tốc độ do sự thay đổi và phụ thuộc nhiệt độ. Trong khi đó Modun dẻo của các hợp phần phụ thuộc nhiệt độ rất ít. Vì vậy giá trị quyết định của cao phân tử là λhay phân bố E 0 theo λ. Nếu 2  >> λ 1 và E 01 >> E 02 thì độ dẻo tương ứng với trường hợp khi mà giá trị đo tiến hành trong khoảng thời gian 2  >> t >>λ 1 . Nếu 2  và λ 1 khác nhau càng nhiều và phụ thuộc nhiệt độ thì khoảng nhiệt độ đo càng rộng vẫn có thể quan sát được độ dẻo của chất khảo sát. Nói chung giá trị của λ liên quan đến độ dẻo các hợp phần E 01 của cao su và tương tự như của cao su không lớn. Ví dụ của cao su thì E 01 = 1.10 11 . E 01 = 2.10 6 đm/cm 2 thì λ 1 = 10 -5 � sec, λ 2 = ∞. Theo thuyết dộng học phân tử của kun thì khi biến dạng các chất cao phân tử thì một mặt biến đổi vị trí của từng nguyên tử so với các nguyên tử cạnh nó, do vậy biết được vị trí có ứng suất dẻo, mặt khác sự biến đổi vị trí từng mạch của khối lứon trong phân tử và theo lý thuyết thống kê sẽ gây ra ứng suất loại 1 dễ cân bằng và cần phát triển thế trương nở nhỏ của polyme. Để phục hồi trạng thái cân bằng tĩnh giữa các khối đòi hỏi phải có thời gian tương đối lâu, do quá trình diễn biến cần có vị trí rộng ( khoảng diện tích) để khôi phục. kun cho rằng đó là sự chuyển động Brao ở trạng thái vĩ mô và vi mô. Do vậy cần có 2 loại ứng suất để thể hiện là 0  và  Biến dạng dẻo được xác định bằng tỉ lệ  / 0  và là hàm của nhiệt độ với 1 loạt các hợp chất của S với ρ. Khi cố định hàm lượng photpho (P) thì khi nhiệt độ tăng sẽ tăng tính biến dạng dẻo ( tức tăng  / 0  ). Theo Kun tại vùng tăng nhiệt độ do thời gian chuyển động lay động giảm (λ) sự chuyển động Brao cũng có hiên tượng tương tự đối với vi chuyển động. Tại vùng nhiệt độ trung bình, khi hàm lượng P nhỏ thì sự biến dạng rất ít được giải thích do ứng suất loại 1 trở nên rất yếu, còn chuyển động Brao vĩ mô cũng chưa đóng vai trò chính. Khi tiếp tục tăng nhiệt độ do chuyển động Brao vĩ 8 mô nhận thấy thời gian lay động λ 2 bị giảm mạnh. Khi tăng hàm lượng P trong S thì khu vực chảy mềm của S chuyển dịch về phía nhiệt độ cao. Điều này giải thích do cơ chế động mạch (khâu mạch trong polyme) loại 1 ( ứng với thời gian lay động λ 1 ) xảy ra rất mạnh và tăng khi tăng thêm hàm lượng P trong S. Khi này độ dẻo kém ở khu vực chảy mềm. Cả khi thời gian lay động λ 1 và λ 2 ngày càng gần nhau. Sự phụ thuộc đại lượng biến dạng của hợp chất S lỏng chứa P và hàm lượng P khi tải trọng đặt vào. Polyme vô cơ phân tử lớn. ( Cao phân tử vô cơ). Thông thường các hợp chất phân tử lớn thuộc về nhóm hóa hữu cơ, tuy nhiên hiện nay khái niệm đó không đúng bởi vì các hợp chất vô cơ cũng có thể tạo hợp chất phân tử lớn như các hợp chất hữu cơ. Các hợp chất vô cơ phân tử lớn cũng thuộc nhóm polyme vô cơ, polyme vô cơ ngày nay có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật như trong thủy tinh silicat. Các hợp chất vô cơ nói chung và hợp chất vô cơ phân tử lớn có tính chất điển hình nhưng ít được chú ý ngay cả trong các giáo trình về hóa ở bậc đại học. Về mặt cấu trúc các hợp chất cao phân tử hữu cơ thường có cấu trúc mạch dạng lưới, còn các cấu trúc cao phân tử vô cơ có cấu trúc đa dạng: dạng lưới, dạng ô mạng, dạng phẳng, dạng không gian và có liên kết các nguyên tử cũng đa dạng: liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí tạo cấu trúc không gian rất rộng. Ngòai ra các hợp chất vô cơ còn có đặc tính là các ion hóa trị khác nhau ngoài các điện tử lớp s và p còn có các điện tử ở lớp d và f. Do vậy tính chất phức tạp của các hợp chất cao phân tử vô cơ tăng nhiều so với các hợp chất hữu cơ, do đó liên kết hóa học trong các hợp chất vô cơ rất phức tạp khó có thể viết hoàn thiện cho tất cả các dạng hợp chất. Căc cứ vào nhiều hiện tượng cụ thể trong hóa học các nhà nghiên cứu đưa ra 4 loại mối liên kết trong hóa học: - liên kết phân cực đồng hình. - Liên kết phân cực dị hình ( hay liên kết dạng muối). - Liên kết kiểu kim loại. - Liên kết vandecvan (tĩnh điện). Ngoài ra còn có liên kết ion. 9 Nói chung các hợp chất cao phân tử vô cơ có các dạng liên kết khác nhau tùy thuộc vào bản chất tham gia tạo hợp chất ở dạng kết tinh hay vô định hình. Ví dụ các hợp chất kết tinh thì sự liên kết của các nguyên tử trong đó là liên kết phân cực đồng hình của kim loại hay bán kim loại. 1.3 Các dạng polyme vô cơ. 1.3.1 Polyme vô cơ dạng rắn: Chúng ta biết nguyên tử Nitơ và oxy so với nguyên tử Cácbon đều có khả năng tạo cấu hình tứ diện bởi vì trong các nguyên tố đó có điện tử lớp p có khả năng tham gia tạo mối liên kết ở cả 2 đầu của 1 nguyên tử. Trong hợp chất polyme vô cơ kết tinh ở dạng bán kim loại cùng với các liên kết chính bên phân tử lớn còn tồn tại các mối liên kết khác hướng về phía ngược chiều với liên kết chính. Như vậy xuất hiện hệ liên kết cộng hưởng làm tăng khả năng phản ứng của các phân tử làm cho trạng thái giả ổn định kém bền có thể tạo pha vô định hình. Vì vậy polyme vô cơ dạng rắn có thể có cấu trúc tinh thể và cấu trúc vô định hình của kim loại hoặc bán kim loại. 1.3.2 polyme vô cơ dạng bán kim loại. Polyme vô cơ dạng bán kim loại cũng tương tự như các polyme hữu cơ đều được tạo thành do phản ứng polyme hóa. Hơi của nguyên tố Se bao gồm các vòng (Se) 6 , khi làm lạnh hơi Selen trên bề mặt lạnh sẽ tạo ra dạng Selen thủy tinh ( có cấu trúc vô định hình), khi này các vòng Selen bị phá và xảy ra quá trình polyme hóa mạch thẳng tuy không phải là tạo mạch mà là có sự polyme hóa để tạo polyme vô cơ dạng mạch vòng. Khả năng tạo mạch vòng có thể xảy ra khi Selen vô định hình tồn tại ở dạng chảy lỏng và đóng rắn của Selen. Quá trình tạo mạch của Selen do sự phân ly nhiệt và khuyếch tán của các vòng. Các nhà hữu cơ giải thích rằng mạch tạo thành điều kiện không có dạng khối mà ở dạng cấu trúc song song nhiều hay ít, do vậy bước tiếp theo có thể là tạo vòng lớn Selen vô định hình có tính chất chuẩn mực của các polyme dạng rắn. Do năng lượng liên kết giữa 2 nguyên tử một vô định hình rất nhỏ, chúng bị polyme hóa và chuyển đổi nhóm để tạo polyme kết tinh. Chuyển từ polyme vô định hình về dạng tinh thể bắt đầu ở 70 0 C. Ban đầu có thể còn tồn tại đa số polyme vô định hình, sau đó mới chuyển 10 Cr NH 2 NH 2 NH NH Cr NH 2 NH 2 NH NH Cr NH 2 NH 2 N P Cl Cl N P Cl Cl N P Cl Cl N Be F Be F F F Be F F F n- Na + n P O O O P O O O P O O ( ) ( ) ( ) 2n- Na + n thành polyme tinh thể trong polyme. Phát triển theo chiều dài nằm song song mới mạng hình xoắn ốc. Đầu tự do của mạch trên bề mặt tinh thể trở thành kém bão hòa nếu như tạp chất không làm đứt mạch. Như vậy trong Se có cấu trúc mạng cơ sở tồn tại không phải trong mạch mà kéo dài theo các mạch của mạch cấu trúc. Polyme vô cơ dạng lỏng. 1.3.1 Giới thiệu chung. Polyme vô cơ dạng lỏng thường là polyme không đồng nhất được hình thành từ các nguyên tố khác nhau tạo monome sau đó tổng hợp thành polyme. Do vậy polyme vô cơ có thể bao gồm các hợp chất sau: - Poly sunphua: X- S-S-S-…-S-S-X Trong đó X là nguyên tố halogen. - Hợp chất cao phân tử một số Crom amit - Photpho nitril clorit: - Flo bezylat: - Poly photphat: [...]... hợp chất cao phân tử vô cơ rất đa dạng và được hợp thành từ các chất khác nhau tạo ra các polyme rất đa dạng không chỉ loại mạch thẳng mà còn có cả loại mạch nhánh, mạch vòng, cấu tạo phẳng, cấu tạo không gian do sự liên kết của các nguyên tử trong hợp chất cao phân tử vô cơ ( hay gọi là polyme vô cơ) , tồn tại các polyme có thể ở trạng thái kết tinh, trạng thái thủy tinh (vô định hình) Do đó polyme vô. .. anion rất gần nhau 24 CHƯƠNG 2 :CƠ SỞ HÓA LÝ CHẾ TẠO POLYME 2.1 Bản chất của các polyme vô cơ - Chất keo vô cơ: Keo vô cơ chiếm vị trí trung gian giữa dung dịch thực mà dung dịch keo Keo là chất kết dính có cấu trúc đặc biệt vì trong cấu trúc dung dịch có dung môi (nước) tham gia tạo dung dịch với chất hòa tan gồm những phân tử nhỏ có phân tử từ monome đến phân tử lớn polyme và chúng tồn tại một số... vào nước Rất ít trường hợp thu được dạng tinh thể khi hòa tan polyme vô cơ vào nước và đem kết tinh lại, bởi vì ngoài hiệu ứng phân cực khi hòa tan còn có sự tương tác của polyme anion với nước để tạo liên kết  Bản chất sự trao đổi ion Đặc trưng thứ 2 của polyme vô cơ là khả năng trao đổi ion- Tính chất này không phải tất cả các polyme vô cơ mà chỉ có muối axit hay kiềm tính oxit nhôm ngậm nước Silicagel... tượng này có thể thấy được đối với tất cả các hợp chất polyme vô cơ khi chọn được dung môi thích hợp cho quá trình polyme hóa Đối với hợp chất cao phân tử của Silicat để chọn được dung môi không phá hủy mối liên kết Si-O-Si thì Silicat không phải hợp chất cao phân tử? Như vậy giữa hợp chất cao phân tử và hợp chất không phải cao phân tử của các hợp chất vô cơ có sự khác nhau về “thế cao phân tử” Ví dụ NaCl... trong polyme vô cơ do điện tử hóa trị ở xa nhân hơn trong hợp chất bán kim Hệ cộng hưởng có khả năng phản ứng cao hơn hệ không cộng hưởng tương tự như các hệ có nối đôi hữu cơ Như vậy polyme bán kim có 2 hiệu ứng: - Độ bền mối liên kết thấp - Khả năng phản ứng cao Do 2 hiệu ứng này có thể chuyển đổi từ polyme vô định hình sang polyme kết tinh Sự chuyển đổi cấu trúc vô định hình sang tinh thể trong các polyme. .. liên kết keo Thời gian keo hóa càng dài chất keo có thể được hình thành không chỉ là hợp chất polyme vô cơ hay bị polyme hóa khi hòa tan Axit poly photphat chứa các mạc phân tử lớn Mạch tứ diện photphat có kết hợp với mạch vòng phân tử thấp của 3 đến 8 meta photphat Dung dịch nhớt polyme vô cơ có thể được hình thành và chế tạo bằng cách hòa tan: - Hòa tan polyme rắn hay thủy tinh ít bền hóa ( Hòa tan polyme. .. vững – pha kết tinh Trong các hợp chất keo có thể có quá trình polyme hóa theo cation hay anion 2.2.1 polyme hóa theo cation Khi polyme hóa phức hydroxo sẽ dẫn đến sự hình thành một phần mới của hóa chất phức gọi là hydroxo polyme vô cơ, hiện tượng này đặc trưng cho hầu hết các ion bị hydrat hóa của các kim loại không phải họ kiềm Vấn đề này mở ra hướng mới tạo ra các keo vô cơ Hydroxo polyme của các... vậy đóng rắn của hệ keo sẽ kết thúc được đáng giá qua độ lưu biến của hệ 25 Hiện tượng này quan sát thấy trong dung dịch Silicat và Aluminat của kim loại kiềm Trong dung dịch đặc sẽ tồn tại hỗn hợp anion có mức độ ngưng tụ và polyme hóa khác nhau ở trạng thái cân bằng trong dung dịch với các monome 2.2 Cơ sở hóa lý chế tạo polyme vô cơ Polyme vô cơ có thể chế tạo nhờ phản ứng polyme hóa trong dung môi... tổng hợp polyme có sự tách ra sản phẩm phản ứng hợp chất phân tử bé - Quá trình polyme hóa: liên kết các monome thành polyme không tách ra hợp chất phân tử nhỏ của phản ứng - Đa phối trí: khi này phân tử tạo ra nhờ sự phối trí của ion kim loại của 2 phân tử chức năng Polyme vô cơ có thể có thể có cấu tạo mạch thẳng hoặc mạch nhánh theo 2 chiều hoặc theo không gian 3 chiều tùy thuộc sự liên kết của dung... vô định hình của vật liệu vô cơ bán kim có cấu trúc không trật tự và nói chung không có liên kết kiểu kim loại mà chỉ có liên kết cộng hưởng của mạch hoặc liên kết hình học với liên kết kim loại Tuy nhiên đa số các nhà nghiên cứu cho rằng khi có liên kết cộng hưởng mạch vật liệu ở dạng vô định hình hay trạng thái thủy tinh Các hợp chất cao phân tử của 18 bán kim và các hợp chất của nó khi tăng trọng . gọi là cao su vô cơ. Về cơ sở lý thuyết dẻo trong polyme vô cơ: Khi nghiên cứu cấu trúc polyme vô cơ cho thấy tính chất dẻo cao của polyme vô cơ phụ thuộc bản chất các chất tạo polyme và cấu. hợp chất hữu cơ. Các hợp chất vô cơ phân tử lớn cũng thuộc nhóm polyme vô cơ, polyme vô cơ ngày nay có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật như trong thủy tinh silicat. Các hợp chất vô cơ nói chung. tạo pha vô định hình. Vì vậy polyme vô cơ dạng rắn có thể có cấu trúc tinh thể và cấu trúc vô định hình của kim loại hoặc bán kim loại. 1.3.2 polyme vô cơ dạng bán kim loại. Polyme vô cơ dạng