hóa học cao phân tử( polime)

• • • • VẬT LIỆU POLYME LÀ GÌ? CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP? TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU? ỨNG DỤNG HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ TS Vũ Mạnh Cường BM Phòng Hóa, K11, HVKTQS • • • • • ĐVHT: TC: Buổi học: 15 buổi Bài tập lớn: bạn Hình thức thi: vấn đáp Chương I: MỞ ĐẦU I.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 19th Century • Đặt k11 = r1 k12 • k 22 = r2 k 21 Thay r1 r2 vào biểu thức (5) nhận phương trình vi phân Alfrey, Mayo Lewis: d [ A] [ A] r1 [ A] + [ B ] = [ B ] r2 [ B ] + [ A] d [ B] (6) • r1 r2 tỷ số số tốc độ phản ứng trung tâm hoạt động với monome loại khác loại gọi số đồng trùng hợp • Trong trình đồng trùng hợp hai monome số đồng trùng hợp r1 r2 có giá trị sau: r11 hay k12 > k11 k22 > k21 Gốc ; dễ dàng tham gia phản ứng với monome B Kết copolyme giàu mắt xích b mắt xích a • • r1 > 1Avà r2 k12 k21 > k22 có nghĩa hai gốc tương tác với monome A nhanh với monome B A• B• • r1 < r2 < gốc phản ứng với monome A dễ dàng tham A •gia phản ứng với monome B, gốc dễ dàng B• • r1 ≈ r2 < tương tự trường hợp • r1 ≅ r2= trung tâm hoạt động monome • r1 > r2 > tức k11 > k12 k22 > k21 có nghĩa là• trung tâm• hoạt động dễ dàng A B tham gia phản ứng với monome với monome khác Kết tạo thành hỗn hợp polyme riêng rẽ có hoạt tính tương tác với hai • III.3.5 Tính chất copolyme  Khi đưa vào mạch polyme mắt xích có thành phần cấu tạo khác, tính chất polyme thay đổi  Nếu mắt xích chứa nhóm không phân cực cồng kềnh, thường dẫn đến giảm nhiệt độ thuỷ tinh hoá, độ chảy độ bền kéo đứt thường làm tăng độ bền va đập polyme  Vd: copolyme styren với metylmetacrylat CH3 CH2 CH2 C6H5 CH2 C COOCH3 • Khi đưa mắt xích có đặc tính kiềm hay axít làm tăng lực polyme với thuốc nhuộm mang tính kiềm tính axít • Khi đưa vào mạch polyme mắt xích chứa nhóm chức phân cực mạnh (thí dụ mắt xích acrylonitril butadien) giảm khả trương polyme dung môi không phân cực Các nhóm có cực sử dụng để nâng cao khả bám dính polyme với bề mặt phủ • Trong trường hợp polyme tinh thể, đưa thêm mắt xích có kích thước hình học khác biệt đáng kể phá vỡ trật tự xếp polyme • • III.3.6 Đồng trùng hợp dịch chuyển Đồng trùng hợp dịch chuyển xảy trường hợp hai chất khả trùng hợp riêng rẽ tương tác với tạo nên polyme có thành phần hỗn hợp chất ban đầu • Thí dụ, đồng trùng hợp glycol hay diamin với diizoxyanat • Polyuretan tạo thành nhờ phản ứng glycol với diizoxyanat: n O C N R N C O + (n+1) HO R' OH O H H O HO R'O C N RN C OR'O H n • Phản ứng xảy theo chế bậc với dịch chuyển nguyên tử hydro nhóm -OH đến nguyên tử nitơ nhóm –NCO OCN RNCO + HO R' OH OCN R NH COO R'OH OCN R NH COO R' OH + OCN RNCO OCN R NH COO R' COO NH R NCO • Còn trường hợp phản ứng diizoxyanat với diamin, nguyên tử hydro nhóm NH2 dịch chuyển đến nguyên tử nitơ nhóm OCNRNCO + NH2 R' NH –NCO OCN RNHCO NH R' NH OCN RNHCO NH R' NH + OCNRNCO • OCN RNHCONH R' NHCO NH R NCO Trong hai trường hợp trên, mạch polyme phát triển từ hai phía kết thúc nhóm chức hai chất lấy dư hỗn hợp ban đầu • Ở giai đoạn đầu phản ứng trên, tương tác mạch phát triển với monome chiếm ưu đến giai đoạn cuối phản ứng nhóm chức đại phân tử tương tác với dẫn đến tăng khối lượng phân tử polyme cách đột ngột R NH COO R'OH + OCN R NH COO R NH COO R' OOCNHRNHCOO R'NHCONHRNCO + H2NR'NHCONHRNH R'NHCONHRNHCONHR'NHCONHRNH • Cơ chế phản ứng diizoxyanat với glycol:ban đầu diizoxyanat tương tác với glycol tạo hợp chất trung gian ổn định với tạo thành nhóm este axit cacbamic R N C O H O R' R N C O H O R' R N C O H O R' • Trong phản ứng diizoxyanat với diamin hợp chất trung gian ổn định với tạo thành nhóm ure: R N C O R N C O H N R' H H N R' H R N C O H N R' H Đề chẵn Đề lẻ Câu 1: Phân biệt đồng phân isotactic, syndiotactic, atactic Câu 1: Viết công thức cấu tạo guttapecha Câu 2: Phân biệt nhựa nhiệt rắn, nhựa nhiệt dẻo, elastome Câu 2: Cho biết giai đoạn trùng hợp tạo polyvinylacetat từ vinylacetat sử dụng chất khởi đầu hydro peroxit muối sắt Câu 3: Cho biết giai đoạn trùng hợp tạo polystyren từ Câu 3: Vai trò chất hãm chất làm chậm trọng styren sử dụng chất khởi đầu azo diizobutyronitril trình bảo quản monome Câu 4: Trùng hợp nhũ tương ưu nhược điểm Câu 4: Xây dựng phương trình động học trùng hợp gốc [...]... được gọi là hợp chất cao phân tử Kích thước lớn của phân tử polyme đã tạo cho polyme có những tính chất đặc biệt, khác hẳn các hợp chất phân tử thấp Trên quan điểm phân loại các hợp chất hoá học  Trong polyme cũng có hydrocacbon cao phân tử (cao su)  VD: Butadien  Cao su tự nhiên  Hydrat cacbon (xenlulo, tinh bột)  VD: Lactose  Xenlulose  Rượu (polyvinylancol)  Vd: rượu etylic  Polyvinyl alcol... chất polyme Dựa theo khối lượng phân tử  Khi khối lượng phân tử lớn hơn 5000 hợp chất đó là polyme  Từ 500 đến 5000 là oligome  Còn nhỏ hơn 500 là hợp chất phân tử thấp  Dung dịch loãng của các hợp chất polyme có độ nhớt cao hơn rất nhiều so với dung dịch đậm đặc của hợp chất phân tử thấp  Quá trình hoà tan của hợp chất polyme xảy ra chậm hơn so với hợp chất phân tử thấp và qua giai đoạn "trương"... NHAU GIỮA POLYME VÀ HỢP CHẤT PHÂN TỬ THẤP  Theo tiếng Hy lạp "polyme" có nguồn gốc từ "poly" có nghĩa là nhiều và "meros" có nghĩa là phần  Polyme là hợp chất có khối lượng phân tử lớn được cấu tạo bởi những phần giống nhau, lặp đi lặp lại như một chuỗi dây xích và nối với nhau bằng liên kết cộng hoá trị  Polyme còn được gọi là hợp chất cao phân tử Kích thước lớn của phân tử polyme đã tạo cho polyme... màng chứ không phải tinh thể như hợp chất phân tử thấp  Từ dung dịch polyme có độ nhớt cao có thể nhận được sợi  Dưới tác dụng của tải trọng, biến dạng hoàn toàn của vật thể từ polyme không xảy ra ngay lập tức mà trong khoảng thời gian nào đó Khoảng thời gian này càng ngắn khi nhiệt độ càng cao Một số polyme (cao su và các elastome) có biến dạng đàn hồi cao  Tính chất đặc biệt quan trọng của polyme... ra một số giả thuyết và những khái niệm quan trọng về polyme  “polyme được cấu tạo bởi những phân tử rất lớn từ những phần tử hoá học nhỏ được nối với nhau bằng liên kết đồng hoá trị”  Đầu thập kỷ 1930 hầu hết các nhà khoa học bị thuyết phục bởi giả thiết cấu trúc đại phân tử của polyme • Trong thập niên 1930 -1940 đã sản xuất các loại polyme đi từ phản ứng trùng hợp như polyvinylclorit, polystyren,... trưng cho từng loại hợp chất giống như đối với hợp chất phân tử thấp Phương pháp tách loại  Các hợp chất polyme khác nhau rất ít về tính chất vật lý nên rất khó tách chúng ra riêng biệt  Đối với hợp chất phân tử thấp  Ở trạng thái lỏng được tinh chế bằng phương pháp chưng cất  Còn chất rắn - bằng phương pháp kết tinh lại  Hợp chất polyme thường phân huỷ trong khi chưng, do vậy không thể sử dụng phương... áp suất cao (tỷ trọng thấp) được sản xuất vào năm 1942  Năm 1956 bắt đầu sản xuất polyetylen áp suất thấp với xúc tác của K.Ziegler - phức của trietyl nhôm với tetraclorua titan Sau đó nhà bác học người Ý G Natta đã xây dựng qui trình công nghệ tổng hợp polypropylen điều hoà lập thể Chính vì phát minh này mà Ziegler và Natta cùng được trao giải thưởng Noben vào năm 1963  Năm 1974 nhà bác học Flory... vài năm sau, Charles Goodyear cải thiện được tính chất co giãn của cao su tự nhiên và hạn chế được tính dính lép nhép khi trời nóng bằng cách đun nóng với lưu huỳnh  Năm 1944 phát hiện trên được Nelson Goodyear đăng ký sáng chế, Hancock làm sáng tỏ và đặt tên cho quá trình đó là lưu hoá cao su  Năm 1856 Nelson Goodyear đã phối hợp cao su tự nhiên với một lượng lớn lưu huỳnh để tạo ra ebonit  Năm... chức lớn hơn hoặc bằng 2) Những nhóm chức chủ yếu tham gia vào phản ứng tạo hợp chất cao phân tử Tên nhóm Cấu tạo Vinyl C=C Hydroxyl C OH Cacbonyl C=O Oxyran C C O Amin − NH2 Silanol Si OH  Số chức của monome là số trung tâm hoạt động - một đặc trưng quan trọng của monome  Mối liên quan của số chức monome và cấu trúc phân tử polyme được trình bày ... là dưới tác dụng một lượng rất nhỏ các tác nhân hoá học có thể làm thay đổi đáng kể tính chất của chúng Tính chất này được sử dụng để biến tính polyme Chương II: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG II.1 MONOME - NGUYÊN LIỆU BAN ĐẦU ĐỂ TỔNG HỢP POLYME • Quá trình tổng hợp polyme gồm 2 giai đoạn:  Điều chế monome  Chuyển hoá chúng thành polyme • Monome là hợp chất phân tử thấp có thể tương tác với nhau để tạo thành