CHƢƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
2.1. Sơ lƣợc về lịch sử hình thành phát triển các loại nguyên liệu cao phân tử
Từ thời xƣa ngƣời ta đã sử dụng các vậtliệu polymer tự nhiên nhƣ bông, sợi,
tơ tằm, len làm quần áo, da động vật để làm giày, áo quần… Ngƣời Ai Cập còn sử dụng da để làm giấy viết thƣ báo cho tới khi họ tìm ra phƣơng pháp điều chế hợp chất cao phân tử mới là giấy. Công trình này đã mở đầu cho các quá trình gia công
chế tạo các hợp chất polymer thiên nhiên và đi vào nghiên cứu các polymer nhân tạo.
Đến năm 1933, Gay Lussac tổng hợp đƣợc polyeste và polylactic khi đun nóng với axit lactic. Braconnot điều chế trinitroxenlulozo bằng phƣơng pháp
chuyển hoá đồng dạng và J.Berzilius là ngƣời đƣa ra khái niệm về polymer. Từ đó
polymer chuyển sang thời kỳ tổng hợp bằng phƣơng pháp hóa học và đi sâu vào
nghiên cứu những tính chất hóahọc của polyme, nhất là polymer tự nhiên.
Những công việc này phát triển mạnh vào cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20. Trải qua 130 năm, đến năm 1925, Staudinger đã đƣa ra kết luận về cấu trúc về phân tử polymer, cho rằng polymer có dạng sợi và lần đầu tiên dùng cụm từ “cao phân tử”. Thuyết này còn có nhiều nhƣợc điểm nhƣng đã đƣợc thừa nhận và làm cơ sở đến ngày nay. Nhờ áp dụng các phƣơng pháp vật lý hiện đại để xác định cấu trúc
polymer.
Ngƣời ta rút ra kết luận chung về cấu trúc của hợp chất cao phân tử nhƣ sau:
- Hợp chất cao phân tử là tổ hợp của các cao phân tử có độ lớn khác nhau về cấu trúc phân tử và có thành phần đơn vị cấu trúc monome trong mạch phân tử.
- Các nguyên tử hình thành trong mạch chính của phân tử tồn tại ở dạng sợi và có thể thực hiện đƣợc chuyển động dao động xung quanh liên kết hóa trị, làm thay đổi cấu trúc đại phân tử.
- Tính chất của Polymer phụ thuộc vào khối lƣợng phân tử, cấu trúc đại phân tử, độ uốn dẻo, thành phần hóa học cũng nhƣ bản chất tƣơng tác
giữa cá phân tử.
- Dung dịch polymer là một hệ bền nhiệt động học và cũng không khác với dung dịch thật của các hợp chất thấp phân tử, nhƣng lực tổng hợp solvat hóa lớn hơn ngay cả trong dung dịch loãng (rất ít dung dịch polymer tồn tại ở dạng keo).
Sau khi thiết lập các nguyên tắc hình thành polymer, polymer hóa học phát triển nhanh, chuyển từ biến tính polymer sang tổng hợp polymer từ những sản phẩm chế biến từ dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên. Điển hình của sự phát triển là sự nghiên cứu tổng hợp polymer điều hòa lập thể từ Ziegler (1954) và Natta (1955) có
cấu trúc gần với cấu trúc điều hòa lập thể của polymer tự nhiên.
Đồng thời với sự tìm ra những polymer mới, các phƣơng pháp mới cũng đƣợc cải tiến rất nhiều nhƣ phƣơng pháp ngƣng tụ cân bằng, cao su lƣu hóa, trùng hợp
quang hoá, trùng hợp gốc, trùng hợp anion, trùng hợp ghép, trùng ngƣng giữa các pha, đồng trùng hợp.
Từ đó trùng hợp đƣợc các polymer ở trạng thái rắn có tính bền nhiệt cao, có tính dẫn điện, là cơ sở hình thành nên công nghiệp sản xuất polymer bền nhiệt cao nhƣ composite hay các vật liệu polymer điện tử (ứng dụng sản xuất các linh kiện điện tử, chip, màn hình LCD, màn hình LED…). Ngoài ra tổng hợp đƣợc các
polymer có hoạt tính sinh học để giải thích các quá trình sống, quá trình lên men, quá trình trao đổi chất trong tế bào cơ thể sống, ngƣời ta gọi đó là các polymer sinh
học (biopolimer).
Ngày nay công nghiệp sản xuất polymer đƣợc ứng dụng trong các lĩnh vực phục vụ công nghiệp và đời sống: công nghiệp cao su, chất dẻo, tơ sợi, thực phẩm, xây dựng, cơ khí, điện tử, hàng không, dƣợc phẩm và các lĩnh vực công nghệ cao