BIẾN TÍNH POLYME TRUYỀN THỐNG để TĂNG KHẢ NĂNG PHSH tiếp theo


BIẾN TÍNH POLYME TRUYỀN THỐNG
BIẾN TÍNH POLYME TRUYỀN THỐNG
ĐỂ TĂNG KHẢ NĂNG PHSH
ĐỂ TĂNG KHẢ NĂNG PHSH
Tiếp theo
Tiếp theo

Do olygome và polyme với mạch chính chỉ chứa liên
Do olygome và polyme với mạch chính chỉ chứa liên
kết cacbon –cacbon (loại trừ loại có nhóm cực tính
kết cacbon –cacbon (loại trừ loại có nhóm cực tính
cồng kềnh ở mạch chính như PVA) cho thấy ít có
cồng kềnh ở mạch chính như PVA) cho thấy ít có
phản ứng xúc tác phân hủy bằng enzym, đặc biệt
phản ứng xúc tác phân hủy bằng enzym, đặc biệt
khi KLPT của chúng lớn.
khi KLPT của chúng lớn.

Có nhiều cách để đưa “liên kết yếu” vào mạch chính của
Có nhiều cách để đưa “liên kết yếu” vào mạch chính của
những polyme này. Những “liên kết yếu” được thiết kế
những polyme này. Những “liên kết yếu” được thiết kế
cho phép kiểm soát sự phân hủy của polyme kỵ nước
cho phép kiểm soát sự phân hủy của polyme kỵ nước
KLPT lớn thành polyme KLPT thấp hơn, để sau đó vi sinh
KLPT lớn thành polyme KLPT thấp hơn, để sau đó vi sinh
tiêu hoá thông qua quá trình phân hủy sinh học. Trong
tiêu hoá thông qua quá trình phân hủy sinh học. Trong
cách này đặc biệt nhấn mạnh đến chế tạo polyme phân
cách này đặc biệt nhấn mạnh đến chế tạo polyme phân

hủy sinh học bằng 2 phương pháp biến tính. Đó là đưa
hủy sinh học bằng 2 phương pháp biến tính. Đó là đưa
nhóm chức vào mạch chính, đặc biệt là nhóm
nhóm chức vào mạch chính, đặc biệt là nhóm
este
este
dễ bị
dễ bị
phá vỡ bằng thủy phân hoá học và đưa nhóm chức vào
phá vỡ bằng thủy phân hoá học và đưa nhóm chức vào
mạch chính để có thể xảy ra phản ứng cắt mạch quang
mạch chính để có thể xảy ra phản ứng cắt mạch quang
hoá, đặc trưng là nhóm
hoá, đặc trưng là nhóm
cacbonyl.
cacbonyl.

Một phương pháp đặc biệt thông minh đưa nhóm este vào
Một phương pháp đặc biệt thông minh đưa nhóm este vào
vinyl polyme bao gồm cả polystren và polyetylen là tiến
vinyl polyme bao gồm cả polystren và polyetylen là tiến
hành phản ứng đồng trùng hợp các monome vinyl tương
hành phản ứng đồng trùng hợp các monome vinyl tương
ứng (ví dụ : stiren) với một monome đặc biệt theo cơ chế
ứng (ví dụ : stiren) với một monome đặc biệt theo cơ chế
gốc tự do hay mở vòng để tạo ra nhóm este trong mạch
gốc tự do hay mở vòng để tạo ra nhóm este trong mạch
chính.
chính.


Các monome exetal vòng thế bằng metylen và octo este có
Các monome exetal vòng thế bằng metylen và octo este có
thể tham gia vào phản ứng đồng trùng hợp gốc tự do như
thể tham gia vào phản ứng đồng trùng hợp gốc tự do như
vậy.
vậy.

Một hướng khác, tổng hợp copolyme phân hủy quang
Một hướng khác, tổng hợp copolyme phân hủy quang
cũng sử dụng phản ứng đồng trùng hợp gốc tự do. Nhưng
cũng sử dụng phản ứng đồng trùng hợp gốc tự do. Nhưng
trong trường hợp này comonome tạo ra nhóm keton hoặc
trong trường hợp này comonome tạo ra nhóm keton hoặc
có sẵn trong mạch chính hoặc là ta tự gắn nó vào mạch
có sẵn trong mạch chính hoặc là ta tự gắn nó vào mạch
chính.Cả hai cacbon monooxit và vinyl keton sẽ tạo ra
chính.Cả hai cacbon monooxit và vinyl keton sẽ tạo ra
“liên kết yếu” và cả hai comonme này đã được dùng hiệu
“liên kết yếu” và cả hai comonme này đã được dùng hiệu
quả ở lượng nhỏ để điều chế copolyme hữu ích với các
quả ở lượng nhỏ để điều chế copolyme hữu ích với các
monome dạng vinyl khác nhau (đặc biệt đối với
monome dạng vinyl khác nhau (đặc biệt đối với
polystryren R = C6H5 và polyetylen R = H).
polystryren R = C6H5 và polyetylen R = H).

Trong tất cả các lọai polyme đi từ dầu mỏ, những
Trong tất cả các lọai polyme đi từ dầu mỏ, những
polyme như PVA, PVC được xem là có nhiều khả

polyme như PVA, PVC được xem là có nhiều khả
năng nhất trong việc biến tính để tạo ra hệ polyme
năng nhất trong việc biến tính để tạo ra hệ polyme
có thể PHSH.
có thể PHSH.

Chúng ta đã xem xét việc sử dụng PVA với một số
Chúng ta đã xem xét việc sử dụng PVA với một số
chất khác như tinh bột, xenlulozo…để tạo nên
chất khác như tinh bột, xenlulozo…để tạo nên
những hệ polyme composite có chất lượng
những hệ polyme composite có chất lượng
tốt(chương X).
tốt(chương X).



Nếu xét trên khía cạnh độ bền vật liệu thì sự kết
Nếu xét trên khía cạnh độ bền vật liệu thì sự kết
hợp giữa polyme PHSH với một số sợi gia cương ,
hợp giữa polyme PHSH với một số sợi gia cương ,
như sợi thủy tinh chẳng hạn, sẽ cho ta một vật liệu
như sợi thủy tinh chẳng hạn, sẽ cho ta một vật liệu
mới có độ bền cao hơn.Ví dụ sau đây chứng minh
mới có độ bền cao hơn.Ví dụ sau đây chứng minh
điều đó:
điều đó:
□-Độ bền uốn. ■-ứng suất đàn hồi.
Polyme


Đối với các polyme riêng rẽ như tinh bột hay
Đối với các polyme riêng rẽ như tinh bột hay
polylactide, độ bền uốn và ứng suất đàn hồi thường
polylactide, độ bền uốn và ứng suất đàn hồi thường
không bằng nhau và có độ chênh lệch từ vài phần
không bằng nhau và có độ chênh lệch từ vài phần
trăm đến gần 50%. Nhưng khi có sự kết hợp với sợi
trăm đến gần 50%. Nhưng khi có sự kết hợp với sợi
thủy tinh gia cường để tạo thành dạng polyme mới
thủy tinh gia cường để tạo thành dạng polyme mới
GFRP (Glass-Fibre-Reinforced-Polyme) thì độ bền
GFRP (Glass-Fibre-Reinforced-Polyme) thì độ bền
uốn và ứng suất đàn hồi của các polyme PHSH nói
uốn và ứng suất đàn hồi của các polyme PHSH nói
trên đạt cực đại (100%).
trên đạt cực đại (100%).
Biến tính PVC:
Biến tính PVC:

Đối với PVC, là một polyme truyền thống không
Đối với PVC, là một polyme truyền thống không
PHSH ngay, có thể biến tính nó để tạo ra những hệ
PHSH ngay, có thể biến tính nó để tạo ra những hệ
polyme mới mà vẫn đảm bảo tính chất của vật liệu
polyme mới mà vẫn đảm bảo tính chất của vật liệu
nhưng dễ phân hủy để chuyển sang giai đọan phân
nhưng dễ phân hủy để chuyển sang giai đọan phân
hủy sinh học với thời gian nhanh hơn khi chưa biến
hủy sinh học với thời gian nhanh hơn khi chưa biến
tính. Một số ví dụ về biến tính PVC được giới thiệu

tính. Một số ví dụ về biến tính PVC được giới thiệu
sau đây:
sau đây:
PVC–n-propyl xanthate (PVC–n PX) khởi đầu với 3–14
nhóm xanthate trên một phân tử được tổng hợp từ PVC
và potassium n-propyl xanthate. Phản ứng xẩy ra ở vùng
nhiệt độ 30 đến 45 oC. Polyme PVC–nPX tạo thành chứa
trong nó chỉ 0,01% phần có liên kết C-O-C và C=O, nhưng
đó là điểm khởi đầu cho quá trình bẻ gãy sinh học hoặc
hóa học.
PVC – SR (N,N-diethyldithiocarbamate) cũng được
tạo thành từ việc cho PVC tác dụng với sodium N,N-
diethyldithiocarbamate (NaSR) trong dung môi
butanol
Hoặc với santhate:
Có thể tạo thành block copolyme
Có thể tạo thành block copolyme


bao gồm PVC và
bao gồm PVC và
PEG(polyethyleneglycol) bằng cách sử dụng nhóm azo
PEG(polyethyleneglycol) bằng cách sử dụng nhóm azo
(ACVC) kết hợp với PEG. Nhóm ACVC được tổng hợp từ
(ACVC) kết hợp với PEG. Nhóm ACVC được tổng hợp từ
4,40-azobis-4-cyanovaleric acid chloride với PEG để tạo thành
4,40-azobis-4-cyanovaleric acid chloride với PEG để tạo thành
nhóm MACV. Tiến hành copolyme hóa nhóm ACVC với VC
nhóm MACV. Tiến hành copolyme hóa nhóm ACVC với VC
để tạo thành blok polyme PVC-PEG có nhóm chức C-O-C và

để tạo thành blok polyme PVC-PEG có nhóm chức C-O-C và
C=O trong mạch
C=O trong mạch



Một số ý tưởng mới trong việc sử dụng các phức hệ của
Một số ý tưởng mới trong việc sử dụng các phức hệ của
kim lọai chuyển tiếp để kết hợp với VC:
kim lọai chuyển tiếp để kết hợp với VC:
Trong phản ứng này, monome VC được gắn với phức hệ và hình
thành mối liên hệ Zr–Cl và propylene. Kết quả là atactic
poly(propylene) với khối lượng phân tử thấp (khỏang 500) được
hình thành.
Các phương pháp phân tích
Các phương pháp phân tích
và tiêu chuẩn thử nghiệm polyme PHSH
và tiêu chuẩn thử nghiệm polyme PHSH
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH POLYME
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH POLYME

Phương pháp xác định trọng lượng phân tử
Phương pháp xác định trọng lượng phân tử
.
.

Phương pháp phân tích khả năng tự phân hủy
Phương pháp phân tích khả năng tự phân hủy

Phương pháp phân tích bằng phổ hồng ngoại

Phương pháp phân tích bằng phổ hồng ngoại

Phương pháp phân tích bằng NMR
Phương pháp phân tích bằng NMR

Phương pháp phân tích SEM
Phương pháp phân tích SEM

Differential scanning calorimetric (DSC)
Differential scanning calorimetric (DSC)

Wide angle X-ray diffraction (WAXD)
Wide angle X-ray diffraction (WAXD)

Thermo gravimetric analysis
Thermo gravimetric analysis

Phương pháp phân tích độ bền vật liệu
Phương pháp phân tích độ bền vật liệu
Phương pháp xác định trọng lượng
Phương pháp xác định trọng lượng
phân tử
phân tử
.
.

+Xác định độ nhớt:
+Xác định độ nhớt:

Có nhiều phương pháp xác định trọng lượng phân tử

Có nhiều phương pháp xác định trọng lượng phân tử
trung bình của polyme. ở đây, chúng ta sử dụng phương
trung bình của polyme. ở đây, chúng ta sử dụng phương
pháp nhớt kế.
pháp nhớt kế.

Để xác định phân tử lượng trung bình nhớt Mv, người ta
Để xác định phân tử lượng trung bình nhớt Mv, người ta
dựa vào sự phụ thuộc giữa độ nhớt đặc trưng [η] của hệ và
dựa vào sự phụ thuộc giữa độ nhớt đặc trưng [η] của hệ và
Mv theo hệ thức Mark – Houwink:
Mv theo hệ thức Mark – Houwink:

Trong đó: K và a là những hằng số phụ thuộc vào bản chất
Trong đó: K và a là những hằng số phụ thuộc vào bản chất
polyme và dung môi.
polyme và dung môi.
a
v
MK ).(][ =
η

Độ nhớt tuyệt đối (η)
Độ nhớt tuyệt đối (η)

Xét một chất lỏng chảy qua mao quản chiều dài l (cm),
Xét một chất lỏng chảy qua mao quản chiều dài l (cm),
bán kính r (cm) dưới áp suất p (din/cm2). Sau một thời
bán kính r (cm) dưới áp suất p (din/cm2). Sau một thời
gian t chảy qua được một thể tích V thì độ nhớt tuyệt đối

gian t chảy qua được một thể tích V thì độ nhớt tuyệt đối
được tính theo công thức:
được tính theo công thức:

Độ nhớt tuyệt đối của chất lỏng được tính theo biểu thức:
Độ nhớt tuyệt đối của chất lỏng được tính theo biểu thức:

Trong đó:
Trong đó:

K – hằng số nhớt kế.
K – hằng số nhớt kế.

d – tỷ trọng của dung dịch ở nhiệt độ đã cho.
d – tỷ trọng của dung dịch ở nhiệt độ đã cho.

t – thời gian chảy trung bình của dung dịch.
t – thời gian chảy trung bình của dung dịch.
Vl
trP
8

4
π
η
=
tdK =
η

Độ nhớt tương đối (ηtd):

Độ nhớt tương đối (ηtd):

Để xác định khối lượng phân tử Mv, người ta không cần
Để xác định khối lượng phân tử Mv, người ta không cần
biết giá trị độ nhớt tuyệt đối mà chỉ cần biết độ nhớt tương
biết giá trị độ nhớt tuyệt đối mà chỉ cần biết độ nhớt tương
đối của dung dịch.
đối của dung dịch.

Độ nhớt tương đối được xác định như sau:
Độ nhớt tương đối được xác định như sau:

η dd – độ nhớt dung dịch
η dd – độ nhớt dung dịch

η dm – độ nhớt của dung môi
η dm – độ nhớt của dung môi

Vì vậy, muốn xác định độ nhớt tương đối, ta chỉ cần biết
Vì vậy, muốn xác định độ nhớt tương đối, ta chỉ cần biết
thời gian chảy qua mao quản của nhớt kế ở nhiệt độ xác
thời gian chảy qua mao quản của nhớt kế ở nhiệt độ xác
định của cùng một lượng dung dịch (t) và dung môi (to).
định của cùng một lượng dung dịch (t) và dung môi (to).
dm
dd
η
η
η
=][


Nếu xem tỷ trọng của dung dịch và dung môi bằng
Nếu xem tỷ trọng của dung dịch và dung môi bằng
nhau (khi dung dịch tương đối loãng) thì ta có:
nhau (khi dung dịch tương đối loãng) thì ta có:
0
t
t
td
=
η

Độ nhớt riêng (
Độ nhớt riêng (
η
η
r):
r):

Độ nhớt riêng là tỷ số của hiệu số độ nhớt dung
Độ nhớt riêng là tỷ số của hiệu số độ nhớt dung
dịch trừ đi độ nhớt của dung môi, chia cho độ nhớt
dịch trừ đi độ nhớt của dung môi, chia cho độ nhớt
của dung môi.
của dung môi.
1
0
0
−=
−

=
−
=
td
dm
dmdd
r
t
tt
η
η
ηη
η

Độ nhớt rút gọn (η rg):
Độ nhớt rút gọn (η rg):

Độ nhớt rút gọn là tỷ số của độ nhớt riêng của dung
Độ nhớt rút gọn là tỷ số của độ nhớt riêng của dung
dịch chia cho nồng độ của nó (nồng độ của dung
dịch chia cho nồng độ của nó (nồng độ của dung
dịch polyme thường được biểu diễn bằng gam
dịch polyme thường được biểu diễn bằng gam
polyme trong 100ml dung môi, g/dl). Vậy:
polyme trong 100ml dung môi, g/dl). Vậy:
C
r
rg
η
η

=

Độ nhớt đặc trưng [η]
Độ nhớt đặc trưng [η]

Độ nhớt đặc trưng là giới hạn của độ nhớt rút
Độ nhớt đặc trưng là giới hạn của độ nhớt rút
gọn khi nồng độ của dung dịch tiến tới 0.
gọn khi nồng độ của dung dịch tiến tới 0.
C
r
oc
η
η
→
= lim][

Độ nhớt đặc trưng [η] được xác định bằng thực nghiệm
Độ nhớt đặc trưng [η] được xác định bằng thực nghiệm
như sau:
như sau:

Pha một loạt dung dịch của một polyme có nồng độ phần
Pha một loạt dung dịch của một polyme có nồng độ phần
trăm từ rất nhỏ đến lớn dần (cần chú ý nồng độ lớn nhất
trăm từ rất nhỏ đến lớn dần (cần chú ý nồng độ lớn nhất
không được quá 1g/100ml dung môi).
không được quá 1g/100ml dung môi).

Sau khi xác định độ nhớt tương đối của mỗi dung dịch ta

Sau khi xác định độ nhớt tương đối của mỗi dung dịch ta
tính độ nhớt rút gọn cho mỗi thành phần dung dịch. Các
tính độ nhớt rút gọn cho mỗi thành phần dung dịch. Các
số liệu thu được đưa lên đồ thị .
số liệu thu được đưa lên đồ thị .
)(/ CfC
r
=
η