tư vấn lựa chọn và sử dụng hợp lý các loại polyme

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA HỌC
@&?
TIỂU LUẬN
KHÓA K35 (2011 - 2015)
ĐỀ TÀI:
TƯ VẤN LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC
LOẠI POLYME
Giảng viên
ThS.ĐỖ DIÊN
Sinh viên thực hiện:
ĐỖ THỊ TỊCH



Huế, tháng 12/2014
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1. PHÂN TỬ POLYME 4
CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT 6
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG CỦA POLYME 8
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN 21
2
LỜI MỞ ĐẦU
Suốt quá trình lịch sử phát triển của xã hội loài Người từ hoang dã đến văn
minh hiện đại chỉ chiếm một thời gian vô cùng ngắn ngủi so với toàn bộ lịch sử phát
triển của tự nhiên. Nhưng với đôi tay khéo léo và óc thông minh phát triển vô tận
nên xã hội loài người tiến triển rất nhanh với tốc độ ngày càng lớn. Sự ham muốn
khám phá, tìm hiểu và nghiên cứu thế giới xung quanh đã giúp cho loài Người có

những thành tựu vượt bậc mà không một loài nào trong tự nhiên có thể làm được.
Ngày nay cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kĩ thuật nói chung, khoa
học và công nghệ vật liệu cũng đang trên đà chiếm lĩnh đỉnh cao của trí tuệ loài
người. Những thành tựu của khoa học và công nghệ vật liệu đã làm thay đổi về cơ
bản cấu trúc. Trong những vật liệu đang sử dụng, vật liệu polymer có nguồn gốc tự
nhiên đã được loài người biết đến từ nhiều thế kỉ. Đặc biệt trong thể kỉ 21 với sự
tiến bộ của khoa học kĩ thuật với sự ra đời của polymer tổng hơp vật liệu polymer
ngày càng đa dạng và phong phú hơn có những tính năng ưu việt có thể thay thế các
vật liệu truyền thống như betong, thép, gỗ .
Vật liệu polymer với các ưu điểm như độ bền riêng cao, tính dẻo cao, tính ổn
định hoá học cao trong nhiều môi trường cùng với khả năng dễ tạo hình và gia
công, giá thành rẻ đã làm cho phạm vi sử dụng của polymer ngày càng rộng rãi. Với
khả năng ứng dụng trong hầu hết các ngành phục vụ dời sống như: công nghệ cao
su, chất dẻo, tơ sợi, thực phẩm, xây dựng, cơ khí, điện-điện tử, hàng không, dược
liệu, màu sắc và lĩnh vực quốc phòng như: tên lửa, tàu du hành vũ tru, máy bay siêu
âm…
Chính vì lẽ đó, trong bài tiểu luận này em xin đề cập về cấu trúc vật liệu
polyme, qua đó ta có thể nghiên cứu và ứng dụng nó tốt hơn trong thực tế.
3
CHƯƠNG 1. PHÂN TỬ POLYME.
1.1. Khái niệm
Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là
mắt xích) liên kết với nhau.
Ví dụ: Thí dụ: Polietilen (−CH2−CH2−)
n
do các mắt xích −CH2−CH2− liên
kết với nhau; Nilon −6(−NH[CH2]5CO−)n do các mắt xích −NH[CH2]5CO tạo
nên, n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa; Polime thường là hỗn hợp
của các phân tử có hệ số polime hóa khác nhau, vì vậy đôi khi người ta còn dùng
khái niệm hệ số polime hóa trung bình; n càng lớn, phân tử khối lượng polime càng

cao. Các phân tử tạo nên từng mắt xích của polime (ví dụ: CH2=CH2) được gọi là
monome.
1.2. Phân loại.
1.2.1. Phân loại theo nguồn gốc
Thiên nhiên Nhân tạo Tổng hợp
- Có nguồn gốc từ thiên
nhiên.
Vd: Xenlulozo, tinh bột,
…
- Lấy Polyme thiên nhiên
và chế hóa thành Polyme
mới.
Vd: Tơ axetat, tơ visco,…
- Do con người tổng hợp
nên.
Vd: Polyetylen,
Polyvinylclorua,…
1.2.2. Phân loại theo mạch.
Polyme mạch thẳng.
- Là loại polyme trong đó các monome liên kết với nhau thành một mạch duy
nhất. Những mạch này rất mềm dẻo, có thể hình dung như những sợi dài.
- Các polyme thông dụng có cấu trúc mạch thẳng là PE, PVC, PS, PMMA,
chúng thường là nguyên liệu chính để chế tạo polyme với các kiểu mạch khác.
Polyme mạch nhánh
- Là loại có những mạch ngắn hơn (gọi là mạch nhánh) nối vào mạch chính.
4
- Số mạch nhánh và tỉ số giữa chiều dài mạch chính và mạch nhánh có thể
thay đổi trong một giới hạn rộng, có ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của polyme.
 Polyme mạch lưới.
- Giữa những mạch chính được liên kết với nhau bằng những mạch rất ngắn,

nó giống như những chiếc “cầu nối” giữa các mạch chính lại với nhau.
- Có cấu trúc không gian 2 chiều phẳng hoặc cấu trúc không gian 3 chiều.
5
CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT.
2.1. Tính chất vật lý
Hầu hết các Polyme là những chất rắn không bay hơi, không có nhiệt độ
nóng chảy xác định mà nóng chảy ở nhiệt độ khá rộng. Đa số Polyme khi nóng chảy
cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại chúng được gọi là chất nhiệt dẻo. Một số
polyme không nóng chảy mà bị phân hủy khi đun nóng, gọi là chất nhiệt rắn. Đa số
polyme không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung
môi thích hợp tạo ra dung dịch nhớt, Ví dụ: cao su tan trong benzene, toluen,… Một
số khác có tính đàn hồi (cao su), số khác nữa có thể kéo thành sợi dai bền ( nilon-6,
nilon 6-6,…). Có polyme trong suốt mà không giòn: poly metyl metacrylat, nhiều
polymer có tính cách điện: polyetylen, polyvinylclorua,… Hoặc có tính bán dẫn:
polyaxetilen, polythiophen,…
2.2. Tính chất hóa học.
Polyme có thể tham gia phản ứng giữ nguyên mạch, phân cắt mạch và khâu mạch.
2.2.1. Phản ứng giữ nguyên mạch Polyme.
Các nhóm thay thế đính vào mạch polymer có thể tham gia phản ứng mà
không làm thay đổi mạch polyme
Ví dụ: Polyvinylaxetat vị thủy phân cho polyvinylclorua.
Những polyme có liên kết đôi trong mạch có thể tham giá phản ứng cộng vào
liên kết đôi mà không làm thay đổi mạch polime. Ví dụ: cao su tác dụng
với HCl cho cao su hidroclo hóa:
6
2.2.2. Phản ứng phân cắt mạch polyme
Tinh bột, xenlulozơ, protein, nilon, bị thủy phân cắt mạch trong môi trường
axit, polistiren bị nhiệt phân cho stiren, cao su thiên nhiên bị nhiệt phân cho
isopren,
Ví dụ:

(−NH[CH
2
]
5
CO−)
n
+ nH2O → nH
2
N[CH
2
]
5
COOH
Polime trùng hợp bị nhiệt phân hay quang phân thành các đoạn nhỏ và cuối
cùng là monome ban đầu, gọi là phản ứng giải trùng hợp hay depolyme hóa.
2.2.3. Phản ứng khâu mạch polyme.
Khi hấp nóng cao su thô với lưu huỳnh thì thu được cao su lưu hóa. Ở cao su
lưu hóa, các mạch polime được nối với nhau bởi các cầu −S−S−. Khi đun nóng
nhựa rezol thu được nhựa rezit, trong đó các mạch polime được khâu với nhau bởi
các nhóm −CH2−:
Polime khâu mạch có cấu trúc mạng không gian do đó trở nên khó nóng
chảy, khó tan và bền hơn so với polime chưa khâu mạch.
7
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG CỦA POLYME.
3.1. Chất dẻo.
3.1.1. Khái niệm.
- Chất dẻo là những vật liệu polyme có tính dẻo.
- Tính dẻo là tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoiaf
và vẫn giữ nguyên được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.
- Có một số chất dẻo chỉ chứa polime song đa số chất dẻo có chứa thành

phần khác ngoài polime bao gồm chất độn (như muội than, cao lanh, mùn cưa, bột
amiăng, sợi thủy tinh…làm tăng một số tính năng cần thiết của chất dẻo và hạ giá
thành sản phẩm) và chất dẻo hóa (làm tăng tính dẻo và dễ gia công hơn)
3.1.2. Ứng dụng.
a) Polietilen (PE)

PE là chất dẻo mềm, được dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng…
b) Poli(vinyl clorua) (PVC)
PVC là chất dẻo cứng, cách điện tốt, bền với axit, được dùng làm vật liệu
điện, ống dẫn nước, da giả…
c) Poli(metyl metacrylat) (thủy tinh hữu cơ PEXIGLAS)
8
Poli(metyl metacrylat) là chất dẻo cứng, trong suốt, không vỡ…nên được gọi là
thủy tinh hữu cơ. Dùng để chế tạo kính máy bay, ô tô, kính bảo hiểm, dùng làm
răng giả…
d) Poli(phenol – fomanđehit) (PPF)
PPF có ba dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit
Nhựa novolac:
- Đun nóng hỗn hợp fomanđehit và phenol lấy dư với xúc tác axit được nhựa
novolac mạch không phân nhánh (cầu nối metylen –CH
2
– có thể ở vị
trí ortho hoặc para)
- Nhựa nhiệt dẻo, dễ nóng chảy, tan trong một số dung môi hữu cơ, dùng để
sản xuất vecni, sơn…
Nhựa rezol:
- Đun nóng hỗn hợp phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1 : 1,2 có xúc tác
kiềm. Nhựa rezol không phân nhánh, một số nhân phenol có gắn nhóm –CH
2
OH ở

vị trí số 4 hoặc 2
- Nhựa nhiệt rắn, dễ nóng chảy, tan trong nhiều dung môi hữu cơ dùng để
sản xuất sơn, keo, nhựa rezit
Nhựa rezit (nhựa bakelit):
- Đun nóng nhựa rezol ở 150
o
C được nhựa rezit (hay nhựa bakelit) có cấu
trúc mạng lưới không gian
- Không nóng chảy, không tan trong nhiều dung môi hữu cơ, dùng sản xuất
đồ điện, vỏ máy…
3.1.3. Ưu và nhược điểm.
Ưu điểm
• Nhẹ
• Bền cơ, bền axit, muối và kiềm đặc;
• Ít bị mài mòn;
9
• Có thể nhuộm thành các màu sắc bất kì, và giữ được màu sắt lâu;
• Có thể gia công thành những hình dạng phong phú;
• Nguồn nguyên liệu là vô tận, và rẻ;
10
Nhược điểm
- Đa số chât dẻo có tính bền nhiệt không cao, có độ cứng không lớn, bị già
hóa theo thời gian;
- Khi đốt cháy gây ô nhiễm môi trường;
- Do sử dụng các chât hóa dẻo chất độn để làm tăng thêm một số đặc tính
cho chất dẻo gây ảnh hưởn tới người tiêu dùng;
Vì vậy, ta nên hạn chế sử dụng các bao bì nilon, hộp nhựa khi đựng thực
phẩm còn nóng;
Cách phân biệt đồ nhựa an toàn, tránh mang bệnh ung thư:
Đồ dùng bằng nhựa kém chất lượng thường chứa chất độc BPA, đây là

những chất có thể gây ra một số bệnh nguy hiểm như: vô sinh, béo phì, ung thư,…
Thay vì chỉ nhìn vào hình dáng, màu sắc, hãy đọc các thông số trên nhãn
mác sản phẩm, chọn đồ không chất BPA để đảm bảo sức khỏe của bạn.
11
Chú ý dưới đáy các chai nhựa, biểu tượng “Recyle” có các số từ 1-7 biểu thị
dấu hiệu phân loại nhựa PETE, HDPE, V, PP,… cho biết loại nào ít độc, dễ tái chế,
một số khác thì không.
Loại nhựa có số 1 này khá an toàn, tuy nhiên chỉ nên sử dụng một lần vì mùi
vị và vi khuẩn dễ bám lại bề mặt xốp của loại đồ này (chai coca, nước khoáng…)
Khi chọn mua bình sữa trẻ em, chai đựng nước… chú ý chọn loại có biểu
tượng số 2, nguồn gốc nhựa HDPE ở các loại bình này ít có khả năng tích tụ vi
khuẩn, an toàn cho trẻ nhỏ hoặc đựng thực phẩm.
12
Đặc biệt nhựa PVC (số 3) chứa phthalates (cản trở sự phát triển của hormone
và khả năng sinh sản), không an toàn khi gặp nhiệt độ cao, nước nóng… Vì thế bạn
nên hạn chế việc dùng đồ nhựa này đựng đồ ăn, sữa, nước uống hoặc cho vào lò vi
sóng rã đông thực phẩm. Nhựa PVC là một loại nhựa có tính độc, không thể dùng
sản xuất túi hay hộp đựng.
Bên cạnh việc “soi” kỹ nhãn mác đồ nhựa, bạn có thể dựa vào một số dấu
hiệu khác để lựa chọn đồ dùng an toàn. Nhựa dẻo, có màu sắc sặc sỡ thường phủ
các lớp phẩm màu có khả năng gây hại hẹ tiêu hóa.
13
Nên chọn đồ nhựa trong bóng và có độ cứng cao. Một mẹo nhỏ, bạn có thể
soi đồ dưới ánh nắng, nếu vẫn có thể nhìn qua thì đó là nhựa hữu cơ không tốt cho
sức khỏe, bạn nên tránh xa các đồ có mùi nhựa, khi dùng sản phẩm này các độc tố
polyme mạch thơm sẽ hòa tan vào thức ăn dạng nước.
Đối với nhựa có sử dụng chất độn sẽ không có độ bóng, bề mặt dễ trầy xước,
bị nhám, có các hạt nhỏ li ti khi chạm vào bề mặt.
14
Một dấu hiệu khác dễ nhận biết độc tính của nhựa, là có thể cho vào lửa, nếu

có tính độc sẽ dễ cháy hơn loại nhựa không có, khi cháy nhựa độc có mùi khét lạ
bốc khói.
Trọng lượng nhựa có tính độc thường lớn hơn, thả vào nước dễ chìm xuống
còn loại không độc thì nhẹ và nổi trong nước.
Đối với các loại nhựa dùng lâu, có vết trầy xước, phai màu, thường tích tụ vi
khuẩn, gây bệnh đường ruột nên cần vệ sinh sạch sẽ đồ dùng hoặc thay mới.
Thói quen tái sử dụng đồ nhựa dùng một lần (cốc bát) hoàn toàn có hại, khi
sử dụng ở nhiệt độ khác nhau đồ nhựa sẽ sản sinh độc tố.
Để đảm bảo an toàn, bạn nên mua đồ nhựa ở những đơn vị sản xuất, cung
cấp có uy tín, đồng thời bỏ những thói quen không tốt khi sử dụng vật này.
3.2. Tơ
3.2.1. Khái niệm
Tơ là những vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định, là
những phân tử polyme không phân nhánh, xếp song song với nhau tạo thành sợi.
3.2.2. Phân loại
15
3.2.3. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp
a) Tơ poliamit (có nhiều nhóm amit –CO–NH–)
b) Tơ polieste (có nhiều nhóm este)
c) Tơ vinylic (có nhiều nhóm polivinyl)
3.2.4 Ứng dụng.
• Tơ clorin: dùng để dệt thảm, vải dùng trong y học, kĩ thuật,
• Tơ poliamit: dùng để dệt vải, làm lưới đánh cá, làm chỉ khâu,
• Tơ polieste: dùng trong may mặc như áo mặc ấm ,áo quần mùa hè, dây
neo tàu ,
3.2.5 Thực tế.
Tơ poliamit:
- Tính co dãn cao, khả năng giữ nếp cao nên nó được sử dụng dệt tất, găng
tay, vải dệt kim và các loại vải may khác nhau.
- Là nhựa nhiệt dẻo nên bị biến dạng ở nhiệt độ cao => Khi là quần áo nên

chú ý tránh quá nhiệt.
Tơ polieste:
- Có cấu trúc chặt chẽ vì thế nó có thể pha với sợi dễ bị nhàu(sợi bông,
visco) để tăng khả năng chống biến dạng.
16
- Vải đi từ polieste rất bền, đẹp, không bị nhàu.
Sợi thiên nhiên thích hợp cho mùa hè hơn các loại vải sợi tổng hợp, các loại
sợi thiên nhiên có tính thoáng khí và hút ẩm cao, có khả năng hút mồ hôi nhanh,
làm giảm nhiệt lượng ngoài da. Mặc trang phục với loại vải này, bạn sẽ luôn có cảm
giác mát mẻ.
\
3.3. Cao su.
3.3.1. Khái niệm
- Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi
- Tính đàn hồi là tính biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại
dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng
- Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp
3.3.2. Cao su thiên nhiên
a) Cấu trúc:
- Công thức cấu tạo: n = 1500 – 15000
- Tất cả các mắt xích isopren đều có cấu hình cis như sau:
17

b) Tính chất và ứng dụng:
- Cao su thiên nhiên lấy từ mủ cây cao su, đàn hồi tốt (nhờ cấu trúc cis điều
hòa), không dẫn nhiệt và điện, không thấm khí và nước, không tan trong nước,
etanol…nhưng tan trong xăng và benzen
- Cao su thiên nhiên cho phản ứng cộng H
2
, Cl

2
, HCl,… đặc biệt là cộng lưu
huỳnh tạo cao su lưu hoá có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dung
môi hơn cao su không lưu hóa.
3.3.3. Cao su tổng hợp
a) Cao su buna, cao su buna –S và cao su buna –N :
- Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên. Khi dùng
buta-1,3-đien ở 10
o
C, polime sinh ra chứa 77% đơn vị trans-1,4 và 7% đơn vị cis-
1,4 (còn lại là sản phẩm trùng hợp 1,2). Còn ở 100
o
C sinh ra polime chứa 56% đơn
vị trans-1,4 và 25% đơn vị cis-1,4 (còn lại là sản phẩm trùng hợp 1,2)
Cao su buna – S
- Cao su buna –S có tính đàn hồi cao
Cao su buna –N
- Cao su buna – N có tính chống dầu tốt
b) Cao su isopren
- Trùng hợp isopren có hệ xúc tác đặc biệt, ta được poliisopren gọi là cao su
isopren, cấu hình cis chiếm ≈ 94 %, gần giống cao su thiên nhiên
18
- Ngoài ra người ta còn sản xuất policloropren và polifloropren. Các polime
này đều có đặc tính đàn hồi nên được gọi là cao su cloropren và cao su floropren.
Chúng bền với dầu mỡ hơn cao su isopren
3.4. Sơn, Keo dán.
3.4.1. Khái niệm
Keo dán là vật liệu polime có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống
nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính
3.4.2. Phân loại

a) Theo bản chất hóa hoc:
- Keo vô cơ (thủy tinh lỏng)
- Keo hữu cơ (hồ tinh bột, keo epoxi)
b) Dạng keo:
- Keo lỏng (hồ tinh bột)
- Keo nhựa dẻo (matit)
- Keo dán dạng bột hay bản mỏng
3.4.3. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng
a) Keo dán epoxi: gồm 2 hợp phần:
- Polime làm keo có chứa hai nhóm epoxi ở hai đầu
- Chất đóng rắn thường là các triamin như H
2
NCH
2
CH
2
NHCH
2
CH
2
NH
2
b) Keo dán ure – fomanđehit
Poli(ure – fomanđehit)
19
3.4.4. Một số loại keo dán tự nhiên
a) Nhựa vá săm: là dung dịch dạng keo của cao su thiên nhiên trong dung
môi hữu cơ như toluen…
b) Keo hồ tinh bột: là dung dịch hồ tinh bột trong nước nóng, dùng làm keo
dán giấy.

3.4.5 . Ưu và nhược điểm.
a) Ưu điểm
- Độ bám dính tốt, giá thành rẻ, dễ sử dụng.
b) Nhược điểm
- Kém bền nước
20
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN.
Polyme là vật liệu không thể thiếu trong ngành công nghiệp hiện đại. Cuộc sống
phát triển và kèm theo đó là sự ứng dụng rộng rãi của Polyme trong rất nhiều
ngành. Vì vậy Polyme dần chứng tỏ cho mọi người thấy được chỗ đứng của nó
trong xã hội hiện nay.
Tuy nhiên bên cạnh đó, người tiêu dùng cần tìm hiểu và sử dụng một cách
hợp lý để có được hiệu quả cao trong việc ứng dụng polymer trong công nghiệp
cũng như dân dụng, tránh các sự cố và kết quả không mong muốn có thể xảy ra khi
sử dụng chúng.
21