BÀI GIẢNG hóa polime biến tính polime

CHƯƠNG V: BIẾN TÍNH POLYME (POLYMER MODIFICATION) V.1 Định nghĩa phân loại:  Biến tính bao gồm phương pháp khác thực với phân tử polyme cuối nhằm làm thay đổi số tính chất sử dụng chúng Biến tính có hai loại: Biến tính hóa học Biến tính vật lý V.2 Biến tính hóa học  Biến tính hóa học: Là biến tính cách thay đổi chất hóa học phân tử polyme cuối  Ví dụ: biến đổi nhóm hydroxyl (OH) thành nhóm este (COO), phản ứng lưu hóa, phản ứng gép…  Việc biến tính hóa học phân tử polyme nhằm nhiều mục đích khác a Ứng dụng tổng hợp polyme monome không ổn định Ví dụ: Polyvinyl alcol (PVA) không tổng hợp trực tiếp từ monome hydroxyl vinylic (CH2=CHOH) monome không ổn định dễ tạo thành andehyt axetic theo phản ứng CH2 CH OH CH3CHO  Để tổng hợp PVA trước tiên tạo polyvinylacetat từ vinylacetat sau tiến hành thủy phân PVAc môi trường bazơ để nhận PVA sau n CH2 O CH CH2 CH O O C C CH3 O n H2O n CH3 OH CH2 CH OH n n CH3COOH b Thay đổi tính chất polyme sẵn có Ví dụ: Biến tính hóa học làm tăng khả kị nước xenlulô  Xenlulô polyme phổ biến biến trái đất chúng có mặt hầu hết loài thực vật sống Với cấu tạo gồm nhiều nhóm OH nên chúng có khả ưa nước cao  Để làm giảm tính ưu nước tiến hành biến tính nhằm làm biến nhóm OH ưa nước bề mặt xenlulô  Có nhiều cách khác như: Cách 1: Sử dụng hợp chất silan  Silan hợp chất silic tiêu biểu với công thức cấu tạo chung là: R-(CH2)n-Si-X3 Trong X nhóm có khả thủy phân thành silanol (SiOH) alkoxy (R-O), halogen (Cl, F)… R hydrocacbon Ví dụ: Thủy phân alkoxy silan OH R Si(OR')3 + H2O R Si OH OH + R'OH Ví dụ: tetrabromobisphenol A D Phụ gia hóa dẻo cho nhựa PVC: PVC  Sự xếp phân tử PVC chất hóa dẻo  Ở trạng thái bình thường chưa có chất hóa dẻo phân tử PVC xếp gần tương tác lưỡng cực (PVC chứa nguyên tử Cl phân cực) lực vanderwaal phân tử lớn nên vật liệu polyme trạng thái cứng, bền  Do để tách phân tử PVC khỏi cần lượng nhiệt lớn (bằng tổng cộng lượng liên kết lưỡng cực liên kết Vanderwaal) Làm để PVC mềm dẻo hơn? Hay làm mà cần cung cấp lượng nhiệt tối thiếu làm mềm PVC? Tăng khoảng cách phân tử PVC làm cho chúng không xếp gần Sử dụng phụ gia hóa dẻo Phụ gia hóa dẻo gì?  Là hợp chất hóa học thêm vào vật liệu polyme nhằm cải thiện tính mềm dẻo vật liệu làm cho vật liệu dễ dàng gia công Thêm phụ gia hóa dẻo vào PVC thời điểm nào?  Không thể thêm chất hóa dẻo vào PVC trạng thái cứng  Do thêm chất hóa dẻo vào PVC trạng thái mềm dẻo (bằng cách gia nhiệt)  Ở nhiệt độ cao với lượng nhiệt đủ để thắng lực tương tác phân tử PVC làm phân tử tách khỏi PVC chuyển sang trạng thái nóng chảy ( lúc phân tử trượt lên nhau)  Ở trạng thái ta thêm vào phụ gia hóa dẻo chúng len lỏi vào phân tử PVC giữ cho phân tử PVC không tiến lại gần (do phân tử chất hóa dẻo phân cực)  Các phân tử chất hóa dẻo tiếp tục giữ trạng thái làm nguội làm tăng khả trượt lên phân tử polyme làm cho phân tử PVC mềm dẻo hơn, vật liệu dễ dàng gia công (nhiệt độ cần để polyme chuyển sang trạng thái nóng chảy thấp hơn)  Ví dụ: Dioctyl terephthalat  (C6H4-1,4[CO2CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3]2) [...]... cũng như cải thiện tính chất của chúng  Định nghĩa: Là biến tính không làm thay đổi bản chất hóa học của phân tử polyme cuối cùng tuy nhiên làm thay đổi tính chất sử dụng của sản phẩm polyme cuối cùng bằng việc thêm các phụ gia khác nhau  Ví dụ: biến tính polyme bằng cách thêm phụ gia tăng khả năng gia công, phụ gia tăng khả năng chịu oxy, thời tiết…  Phụ gia là các hợp chất hóa học (hữu cơ, vô... Cenlulose OH  Ở nhiệt độ 1000C xảy ra quá trình tách nước tạo liên kết cộng hóa trị làm biến mất nhóm OH ưa nước của phân tử cellulose R R R HO Si O Si n O O Si O Si O H O Cenlulose n H2O HO O H O OH - H H R Cenlulose n OH Cách 2: Phản ứng este hóa nhóm OH của cellulose O OH OH R C OH Cenlulose 120 180 0 C 6h OOCR RCOO Cenlulose V.3 Biến tính vật lý  Hầu hết các phân tử polyme không được sử dụng để gia công... vật liệu polyme nhằm làm thay đổi các tính chất đặc trưng của polyme mà trước đó nó không có  Tùy theo đặc tính chất đặc trưng phụ gia có thể chia thành các loại như sau:  A Phụ gia ổn định nhiệt: chống lại quá trình phân hủy nhiệt trong quá trình gia công ở dạng nóng chảy  B Chất chống oxy hóa và ổn định ánh sáng: gồm các chất phụ gia bảo vệ và chống lại sự lão hóa gây ra do oxy hoặc ánh sáng trong... triệt tiêu các gốc tự do hoạt tính  Các hợp chất halogen  Trong quá trình cháy các hợp chất chống cháy halogen, ở nhiệt độ cao phân hủy theo phản ứng: RX R X  Gốc halogen tiếp tục phản ứng với polyme tạo thành hợp chất HX X R1 H R1 HX  Hợp chất HX tạo thành phản ứng với các gốc tự do OH và H cản trở quá trình phản triển mạch H HO HX HX H2 X H2O X • Các gốc tự do hoạt tính cao H và OH được loại bỏ... thành phản ứng với các gốc tự do OH và H cản trở quá trình phản triển mạch H HO HX HX H2 X H2O X • Các gốc tự do hoạt tính cao H và OH được loại bỏ bằng phản ứng với HX và thay thế bởi gốc tự do hoạt tính thấp X • HX được phục hồi bằng phản ứng sau: X R1H R1 • HX hoạt động như chất xúc tác HX  Gốc tự do R1 kết hợp với gốc tự do X tạo thành hợp chất R1X không có khả năng bắt cháy R1 X R 1X