Trong thời đại chúng ta, vật liệu polymer đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi. Không thể nói đến sự phát triển của các lĩnh vực kỹ thuật hiện đại cũng như cuộc sống hằng ngày nên không liên tục tạo ra những polymer mới và biến tính những polymer sẵn có để cuối cùng những polymer đó có khả năng làm việc trong khoảng nhiệt rộng, có độ bền cơ học cao, cách nhiệt tốt, chịu được hóa chất và các điệu kiện môi trường khác. Tuy nhiên, việc tìm kiếm và tạo ra các polymer mới với tính chất nâng cao, cũng như tổ chức sản xuất lớn các đại diện quen thuộc của chúng như cao su, polyetylen, polyamit,... mới chỉ là một mặt của vấn đề sử dụng polymer. Mặt thứ hai là từ những polymer đã tổng hợp chế tạo ra các sản phẩm. Chính điều này xác định mục đích cuối cùng cũng như sự cần thiết của ngành công nghiệp polymer. Việc giải quyết các vấn đề liên quan đến gia công sản phẩm polymer cũng như tạo ra các quy trình tương ứng có hiệu quả cao đòi hỏi sự hiểu biết các đặc điểm phản ứng của cũng như chuyển hóa hóa học của polymer trong khoảng nhiệt độ rộng và các tác động môi trường khác nhau. Để tìm hiểu thêm về “đặc điểm phản ứng và chuyển hóa hóa học của polymer”, nhóm chúng em xin trình bày cơ bản qua bài tiểu luận này. Hy vọng bài tiểu luận của nhóm chúng em sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu học tập môn “hóa lý polymer”.
MƠN: HĨA HỌC VÀ HĨA LÝ POLYME CHƯƠNG TÍNH CHẤT HÓA HỌC POLYMER GVHD: Vy Thị Hồng Giang SVTH: Trần Quốc Khánh Trần Xuân Khánh Lê Văn Khánh NỘI DUNG I Tổng quan II Đặc điểm phân loại phản ứng polyme III Sự phân hủy polyme IV Sự lão hóa ổn định polyme CHƯƠNG I TỔNG QUAN I Nhiệm vụ hợp chất cao phân tử: Tổng hợp hợp chất cao phân tử Biến tính cao phân tử đưa loại cao phân tử mới, cải thiện số tính chất polyme chưa đáp ứng yêu cầu II Các phương pháp biến tính Phương pháp hóa lý: cải tiến cấu trúc Phương pháp hóa học: thay đổi thành phần hóa học Định nghĩa Polymer Polymer hổn hợp mà phân tử tạo thành từ số lượng lớn nhóm nguyên tử nối với liên kết hóa học tạo thành dãy dài Có thể định nghĩa Polymer theo cách rộng sau: Polymer hợp chất mà tính chất vật lý thay đổi chút đại phân tử tiếp tục tăng Chương II Đặc điểm phân loại phản ứng polyme 2.1 Đặc điểm phản ứng polyme Về chất hóa học khơng có khác biệt chất thấp phân tử chất cao phân tử Sự khác biệt đến chủ yếu từ tính chất vật lý Hầu hoạt tính nhóm chức khơng phụ thuộc chiều dài mạch phân tử Đặc điểm bật: khối lượng phân tử lớn, chiều dài mạch dài, tạo nên khác biệt, tính chất riêng Về phương diện động học, phản ứng xảy chậm, khơng hồn tồn Từ để đảm bảo vận tốc phản ứng, yêu cầu: Phản ứng phải tiến hành Tác nhân phản ứng phải đồng thể Polyme thường có kích thước nhỏ, độ trương dung mơi, linh động cao cấu độ nhớt cao nồng tạo hóa học khơng có trở độ thấp ngại khơng gian Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến trình biến tính hóa học 2.2 Phân loại phản ứng polyme Có nhiều cách phân loại khác Nếu dựa vào cấu trúc mạng lưới ta chia thành: I Phản ứng biến đổi tương tự (duy trì mạch cacbon) Tạo polyme sở polyme cũ có thay đổi nhóm chức Khơng làm thay đổi cấu tạo mạch lại làm thay đổi tính chất polyme Điều kiện để tiến hành phản ứng biến tính phải có nhóm chức hoạt động có hoạt tính đủ lớn Phản ứng mắc xích làm thay đổi thành phần hóa học polyme mà khơng làm thay đổi thực chất độ trùng hợp Đây chuyển hóa hóa học nội phân tử phản ứng nhóm chức hay nguyên tử polyme với hợp chất thấp phân tử Độ chuyển hóa phản ứng đánh giá phần trăm nhóm chức có mạch tham gia vào phản ứng biến đổi 1.1 Polyme mạch cacbon no Polyme cacbua hydro no PE, PP giống parafin thấp phân tử, trơ mặt hóa học, nhiệt độ cao tham gian phản ứng biến đổi thường kèm theo phản ứng đứt mạch a) Polyetilen Khi clo hóa polyetilen tác dụng ánh sáng có mặt xúc tác thu được: .-CH2-CH2- + Cl2 - > -CH2-CHCl- + HCl c) Polyvinyl Alcool dẫn xuất Polyvinyl alcool tham gia phản ứng rượu Các polyme có nhóm chức andehit, xêton, cacboxyl, amin tham gia phản ứng đặc trưng nhóm chức tương ứng hóa học hữu cơ d) Phản ứng polymer dị mạch 1.2 Polyme mạch cacbon chưa no Hóa tính nói chung hóa hữu cơ: • • • • Liên kết π khơng bền liên kết σ Cộng vào nối đôi, đứt nối đôi Sản phẩm không đối xứng theo luật Markovnhikov Dễ bị oxy hóa Hydro vị trí Alyl linh động Khi hidro hóa cao su thiên nhiên có mặt xúc tác thu polime no có tính chất lí gần với polime ban đầu II Phản ứng đại phân tử A Phản ứng tạo cầu nối Phản ứng tạo liên kết ngang phân tử với nhau, làm thay đổi cấu trúc phân tử gia tăng độ trùng hợp trung bình Tùy theo mật độ nối ngang mà tính chất vật lý polyme thay đổi nhanh: độ nóng chảy, hòa tan, trương, Nhựa: phản ứng đóng rắn Cao su: phản ứng lưu hóa Phản ứng đóng rắn 1.1 Trùng hợp Trong mạch phân tử polyme có chứa nối đơi, với diện xúc tác, oxy khơng khí tác kích tạo thành peroxyt, hydroperoxyt, Phản ứng ứng dụng dùng đóng rắn màng sơn, vecni, 1.2 Trùng ngưng Đóng rắn nhựa Bakelite Đóng rắn nhựa epoxy: hợp chất amin, anhydric axit Khi đun nóng nhựa rezol thu nhựa rezit, mạch polime khâu với nhóm –CH 2– (nhóm metylen) Phản ứng lưu hóa Do ban đầu dùng lưu huỳnh nối mạng NR nên gọi phản ứng lưu hóa, thật có phản ứng nối mạng cao su không cần lưu huỳnh Các điều kiện cần thiết để có phản ứng lưu hóa Có “mầm lưu hóa”: thường nối đơi, hydro linh động nhóm phân cực Tác nhân lưu hóa: gắn không gắn mạch cao su Thường S, có peroxyt đặc biệt nhưoxyt kim loại, amin, nhựa, Cung cấp lượng: thông thường nhiệt (điện, nước, ) lưu hóa dao động tần số cao (UHF) tia lượng Khi hấp nóng cao su thơ với lưu huỳnh thu cao su lưu hóa Ở cao su lưu hóa, mạch polime nối với cầu –S–S– (cầu đisunfua) B Phản ứng phân hủy Sự phân hủy polymer phản ứng hóa học bẻ gãy liên kết hóa học mạch phân tử polymer, dẫn đến giảm phân tử khối, không làm thay đổi thành phần hóa học phân tử làm thay đổi tính chất lý sản phẩm Nhờ vào trình phân hủy mà người ta điều chế rượu từ đường, từ tinh bột Cơ chế lão hóa A Phản ứng oxy hóa + giai đoạn 1: tạo gốc tự + giai đoạn 2: tạo gốc peroxyt + giai đoạn 3: có khả Nối liên phân tử: sản phẩm cứng lên Tạo cầu nối oxy liên phân tử Đứt mạch giải phóng oxy: sản phẩm chảy nhão trở thành thấp phân tử B Phản ứng ơzơn hóa Các dạng lão hóa điển hình C Cơ chế phòng lão Phương pháp hóa học Khơi mào: Truyền mạch: Kết mạch: Phương pháp vật lý Chủ yếu chống lại ôzôn vá ánh sáng tá kích bề mặt polyme Thường dùng chất che phủ độn vô cơ, sáp (parafin) đưa vào cơng thức sản phẩm Trong q trình sử dụng, thành phần che phủ (độn vô cơ) ngồi từ từ làm lớp vỏ bọc che chở cho sản phẩm KẾT LUẬN ... IV Sự lão hóa ổn định polyme CHƯƠNG I TỔNG QUAN I Nhiệm vụ hợp chất cao phân tử: Tổng hợp hợp chất cao phân tử Biến tính cao phân tử đưa loại cao phân tử mới, cải thiện số tính chất polyme... 2.1 Đặc điểm phản ứng polyme Về chất hóa học khơng có khác biệt chất thấp phân tử chất cao phân tử Sự khác biệt đến chủ yếu từ tính chất vật lý Hầu hoạt tính nhóm chức khơng phụ thuộc chiều... tử nối với liên kết hóa học tạo thành dãy dài Có thể định nghĩa Polymer theo cách rộng sau: Polymer hợp chất mà tính chất vật lý thay đổi chút đại phân tử tiếp tục tăng Chương II Đặc điểm phân