Tài liệu Chất dẻo - tơ sợi ppt

www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng
_____________________________________________________________

G.V Lờ Kim Long - HKHTN
Bài số 20: Chất dẻo và tơ sợi
I. Chất dẻo.
1) Định nghĩa:
+ Chất dẻo là những vật liệu làm từ các hợp chất cao phân tử (polime) có thể bị
biến dạng dới tác dụng của lực ngoài hoặc nhiệt và giữ nguyên dạng đó khi
ngừng tác dụng (không tự phục hồi). Thí dụ khi vô ý để thớc nhựa gần nguồn
nhiệt nh đèn, bếp lửa, thớc nhựa bị biến dạng và ta không thể làm cho thớc
trở về trạng thái ban đầu đợc nữa.
+ Trong thành phần cơ bản của chất dẻo là polime với mạch chính thờng
không có liên kết bội mà chỉ có liên kết đơn. Thí dụ PE (Polietilen), PVC
(polivinylclorua) có công thức cấu tạo : (- CH
2
- CH
2
- )
n
, (- CH
2
- CHCl -)
n

Đây là dấu hiệu dễ nhận và phân loại nhất về mặt hoá học.
2) Thành phần cơ bản của chất dẻo là polime. Ngoài ra ngời ta còn cho thêm các
chất dẻo hoá nh Dietylphtalat (DEP), Dibutylphtalat (DBP), dầu thầu dầu để
làm tăng tính dẻo.
+ Thêm chất độn để tiết kiệm polime hay tăng cờng một số tính chất nào đó
nh tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, độ cứng, dễ gia công

+ Các chất độn thờng đợc thêm vào chất dẻo là bột gỗ, thạch cao, cao lanh,
muội than, bột nhẹ graphit, amiăng, sợi thuỷ tinh
+ Ưu điểm của chất dẻo là nhẹ, bền, cách điện, cách nhiệt, dễ gia công. Ngời
ta đã chế ra một số chất dẻo có độ cứng cao (thuỷ tinh hữu cơ), độ bền
hoá học
cao (Teflon). Chất dẻo có mặt ở khắp nơi xung quanh ta.
3) Một số chất dẻo thông dụng:
a) Polietilen (PE):
+ PE là sản phẩm thu đợc khi trùnghợp etylen ở áp suất từ 2 đến 3 atm, xúc
tác là các hợp chất của Ti, Al, Cr.
+ PE là chất rắn, cứng, có nhiệt chảy mềm > 141
o
C. Khi trùng hợp ở P cao
1000 atm, xúc tác là peoxit PE có nhiệt độ chảy mềm có 110 ữ 125
o
C.
+ PE có tính chất của hữu cơ no, không tác dụng với axit, kiềm ở nhiệt độ
thờng. PE đợc sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày để làm bao gói (túi
nilon). PE chỉ tan trong decalin nên có thể hoà tan chất màu trong đecalin để in
trên PE.
b) Polistiren (PS):
+ Polistiren đợc điều chế bằng cách trùng hợp stiren với xúc tác là peoxit
(phản ứng nhanh) hay hợp chất của Ti (phản ứng chậm) tạo ra các loại sản
phẩm có cấu tạo khác nhau và vì thế có nhiệt độ chảy mềm và độ bền cơ học
khác nhau.
+ PS là một loại nhựa rắn, cách điện tốt, bền với axit, bazơ. PS có thể tham
gia phản ứng nitro hoá và halogen hoá.
www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng
_____________________________________________________________

G.V Lờ Kim Long - HKHTN
+ PS thờng đợc sử dụng để sản xuất các dụng cụ quang học, vật cách điện,
dụng cụ học tập.
c) Polivinylaxetat (PVC):
+ PVC là loại nhựa rất thông dụng để cách điện (làm vỏ bọc dây điện), làm
da giả, áo ma, ống dẫn nớc hay các dụng cụ khác.
+ PVC thờng đợc điều chế bằng cách trùng hợp ở nhiệt độ khá thấp từ 35
đến 70
o
C; áp suất khoảng 5 ữ 8 atm, thờng dùng xúc tác là benzoyl peaxit.
+ Để biến tính PVC ngời ta có thể clo hoá và thu đợc sản phẩm là tơ
clorin.
d) Polimetylmetacrylat: là một loại nhựa rất rắn, cứng và trong suốt.
+ Polimetylmetacrilat thu đợc do trùng hợp CH
2
= C(CH
3
)-COOCH
3

(metyl-metacrilat)
+ Polimetyl-metacrilat đợc sử dụng thay cho kính thờng, dùng thay thuỷ
tinh nên đợc gọi là thuỷ tinh hữu cơ (Plexiglass).
+ Nhựa này đợc sử dụng làm kính máy bay, xe hơi, nhà kính, thấu kính, đồ
nữ trang. Khi bị vỡ Polimetylmetacrilat tạo ra những mảnh tròn không sắc cạnh
nh kính thờng nên còn đợc gọi là kính an toàn.
e) Nhựa phenol focmandehit: Nhựa phênolfomanđehit là sản phẩm trùng ngng
của phênol và fomandehit. Tuỳ theo môi trờng mà sản phẩm có cấu tạo khác
nhau và tính chất cũng khác nhau:

+ Nếu phản ứng với lợng phenol d, xúc tác axit thu đợc nhựa có tên là
novolac. Nhựa Novolac có mạch polime không phân nhánh, dễ nóng chảy,
dễ tan trong dung môi hữu cơ (Các mạch trên và dới không đợc khâu lại).
Nhựa Novolac thờng đợc sử dụng làm sơn và vecni, và quét lên vải tạo
quần áo chịu nhiệt.
+ Nếu phản ứng với lợng d focmandehit, xúc tác là bazơ thu đợc nhựa có
tên gọi là rezol. Do có nhóm CH
2
OH tự do nên xảy ra phản ứng khâu mạch
thành nhựa rezol có cấu tạo mạng không gian. Cấu tạo mạch nhựa rezol
khâu mạch không gian có thể đợc biểu diễn ở hình trên. Trong phân tử
nhựa Rezol có nhóm CH
2
OH tự do dễ tan, khi đun nóng, rezol có thể chảy
lỏng đợc. Rezol đợc dùng trong sản xuất đui đèn, ổ cắm điện, đồ cơ khí
(bánh răng, vỏ máy). Khi sử dụng ngời ta trộn rezol với các phụ gia cần
. . .
OH
CH
2
CH
2
CH
2

OH
. . .
CH
2
OH
CH
2
. . .
OH
CH
2
CH
2
OH
. . .
CH
2
CH
2
OH
www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng
_____________________________________________________________

G.V Lờ Kim Long - HKHTN
thiết rồi ép khuôn, nung ở 150
o
C. Trong trạng thái này nhựa không phân
cực, không tan trong dung môi.
2. Tơ sợi:
+ Định nghĩa: Tơ sợi là các polime thiên nhiên hay tổng hợp có thể kéo dài

thành sợi dài và mảnh.
+ Điều kiện để chế tạo tơ và sợi là mạch polime không phân nhánh xếp song
song với nhau. Các polime này tơng đối rắn, tơng đối bền nhiệt, có thể tan trong
dung môi,, mềm, dai, nhuộm màu đợc
+ Ngời ta thờng chia tơ sợi thành 2 loại: tơ thiên nhiên (tơ tằm, len, bông)
và tơ
hoá học (chế biến hay điều chế bằng phơng pháp hoá học).
+ Tơ
hoá học lại đợc chia thành 2 nhóm:
Tơ nhân tạo: thờng loại tơ này đợc sản xuất từ polime thiên nhiên nhng
đợc chế biến thêm bằng phơng pháp
hoá học. Thí dụ từ Xenlulozơ ngời
ta có thể chế ra tơ visco hoặc tơ axetat.
Tơ tổng hợp: là các loại tơ sợi đợc sản xuất từ các polime tổng hợp nh
poliamit (nilon, capron), polieste (lapsan)
a) Poliamit: Poliamit là các tơ sợi chứa nhóm chức amit hay
b) còn gọi là các mạch peptit. Từ poliamit ngời ta sản xuất ra tơ poliamit.
* Nilon-66: Đợc điều chế bằng phản ứng trùng ngng hexametylendiamin và
axit p-adipic
H
2
N-(CH
2
)
6
-NH
2
+ HOOC-(C
6
H

2
)
4
-COOH

= Ct
oo
280

hexametilendiamin

* Nilon-6 (Tơ capron): điều chế bằng cách trùng hợp mở vòng caprolactam.


Các loại tơ Nilon có nhiều u điểm nh bền cơ học, mềm, ít thấm nớc, giặt
mau khô nên thờng đợc dùng làm vải lót lốp xe, vải mặc, dây dù, làm lới
đánh bắt cá, chỉ khâu vết mổ, bộ phận máy chạy êm, không rít hay làm chân vịt
tàu thuỷ. Tuy nhiên cần chú ý rằng trong tơ amit có nhóm amit dễ tham gia
phản ứng nên tơ này kém bền nhiệt, axit, kiềm.
c) Polieste: là các polime trong mạch chứa các nhóm chức este.Tơ polieste
tiêu biểu là tơ Lapsan: polietylenterephtalat:
n p-HOOC-C
6
H
4
COOH + n HO-CH
2
-CH
2
-OH

axit terephtalic Etilenglicol
+ 2n H
2
O
C
O
NH
n
NH(CH
2
)
6
NH CO (CH
2
)
4
C
O
+ 2n
H
2
O
CH
2
CH
2
CH
2
NHCH
2

CH
2
OC
t, p
o
C
O
(CH
2
)
5
NH
n
n
C
O
C
6
H
4
C
O
OCH
2
CH
2
O
www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng
_____________________________________________________________

G.V Lờ Kim Long - HKHTN
3. Keo dán
Keo dán là vật liệu có
khả năng tạo màng mỏng, bền chắc giữa bề mặt cần
ghép. Màng này có độ bền cao (độ kết dính nội), bám chắc (kết dính ngoại).
Tính kết dính ngoại của keo do
liên kết hoá học giữa phân tử keo và vật liệu
dán hay lực hút phân tử, lực hút tĩnh điện. Ngời ta thờng chia các keo dán
làm hai loại: Keo tự nhiên (nhựa mít, cao su), keo tổng hợp: epoxi,
urefomandehit, phenolfocmandehit, cao su butadien stiren (BuNa S).
1. Keo dán epoxi đợc làm từ nhựa epoxi - là chất cao phân tử tổng hợp mạch
không phân nhánh có vòng epoxi (etylen oxit):
trong phân tử.
Đem trùngngng epiclohidin với các hợp chất
phenol đa chức hay rợu đa chức thu đợc keo.
Thí dụ:

dihiđronidiphenylpropan
(dian)


Dipeoxit
Keo epoxi đợc dùnglàm keo dán nếu dùng thêm chất hoá rắn nh polietylen
poliamin, anhiđrit maleic để trùng ngng tạo mạng lới không gian có độ bền cơ
học và
hoá học cao.
2. Keo dán urefocmandehit:
Khi trùng ngng andehitfocmic với ure trong môi trờng axit thu đợc keo dán
ở dạng
dung dịch trắng sữa. Khi dán chỉ cần trộn với chất hoá rắn nh axit

oxalic, axit lactic sẽ tạo ra nhựa có cấu tạo mạng lới không gian, bền với tác
dụng dầu mỡ và các dung môi hữu cơ.
n CH
2
=O + nCO(NH
2
)
2


+ o
t,H
+ n H
2
O

Câu hỏi và bài tập
1) Thế nào là chất dẻo và chất dẻo hoá?
2) PVC điều chế từ khí thiên nhiên theo sơ đồ với hiệu suất nh sau:
Metan

%15
axetilen

%95
Vinylclorua

%90
PVC
Hỏi cần bao nhiêu m

3
khí thiên nhiên chứa 9%% metan để điều chế 1 tấn PVC.
C C
O
CH
2
CH CH
2
Cl
O
CH
2
CH CH
2
Cl
O
2
+
OHCHO
CH
3
CH
3
+ 2 NaOH
di
p
eoxi
t
O
OCO

CH
3
CH
3
CH
2
CHCH
2
CH
2
CH
2
CH
2
O
NH C
O
NH CH
2
n
www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng
_____________________________________________________________

G.V Lờ Kim Long - HKHTN
3) Từ CH
4
hãy điều chế polimetylacrylat
4) Cao su Buna S đợc điều chế bằng phản ứng đồng trùng hợp của butadien - 1,3
và stiren. Cho rằng cao su có thành phần đồng nhất ở tất cả các loại mạch, hãy xác
định tỉ số mắt xích butadien và stiren trong cao su Buna S cho biết 5,668 gam

polime tác dụng vừa đủ với 3,462g brom.
5) Đốt cháy 0,1 mol rợu X cần 0,25 mol O
2
0,2 mol CO
2
và 0,3 mol H
2
O.
a) Xác định X
b) Viết phơng trình phản ứng điều chế tơ lapsan từ rợu X và axit thích hợp.
6) Tiến hành clo hoá vinylclorua thu đợc polime B dùng để chế tơ clorin B chứa
67,18% Cl theo khối lợng. Tính xem trung bình 1 phân tử clo phản ứng với
bao nhiêu mắt xích (-CH
2
-CH-Cl) viết công thức cấu tạo của một mắt xích của
tơ B.
7) Tiến hành trùng hợp 5,2 g stiren. Sau khi phản ứng kết thúc thêm 400 ml dung
dịch Br
2
0,125 M vào hỗn hợp. Kết thúc phản ứng thêm 1 lợng d dung dịch
KI thì thu đợc một lợng I
2
đủ phản ứng hết với 92 ml dung dịch Na
2
S
2
O
3
1M.
Tính số gam polime tạo thành.

8) Tơ enang cũng thuộc loại tơ poliamit nh tơ capron đợc điều chế bằng cách
trùng ngng axit aminoenantoic H
2
N-(CH
2
)
6
-COOH. Viết phơng trình phản
ứng và công thức cấu tạo của phân tử thu đợc.
9) A là đồng đẳng của benzen có 9,43 % hiđro về khối lợng.
a) Viết CTPT và CTCT của A
b) Hoàn thành phơng trình theo sơ đồ:


10) Một chất hữu cơ A có CTPT làC
4
H
6
O
2
, chỉ chứa loại nhóm chức. Từ A và các
chất vô cơ khác bằng 3 phản ứng liên tiếp có thể điều chế đợc cao su Buna.
Xác định CTCT có thể có của A và viết phơng trình phản ứng.
11) Dẫn suất nào của benzen có công thức C
6
H
10
O không tác dụng với NaOH và
thoả mãn sơ đồ:
A

OH
2
B

Trùngngng
Polime
12) Từ xenlulozơ, NaCl, H
2
O, bột sắt, không khí hãy viết các phơng trình phản
ứng điều chế axit axetic, cao su buna, anilin, este propionat butyl. Cho đủ điều
kiện kỹ thuật, thiết bị thí nghiệm và chất xúc tác cần thiết.

C
4
H
6
A
Cl
2
+
askt (1)
+
B
+NaOH
(2)
C
+ ?
(3)
D

+ ?
(4)
(5)
F (polime)
E (polime)