bài tiểu luận môn công nghệ vật liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

MÔN: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG
TIỂU LUẬN: SẢN XUẤT VẬT LIỆU POLYME
GVHD: Hồ Thị Mỹ Nữ


Nhóm 4



Bùi Thị Thư Thảo

3016130040

Nguyễn Thị Ánh Tuyết

3016130064

Nguyễn Thị Nhật Linh

3016130017

Nguyễn Thị Kim Quý

3016130009


 NỘI DUNG CHÍNH

I. GIỚI THIỆU
II. KHÁI NIỆM+DANH PHÁP
III. PHÂN LỌAI+ TÍNH CHẤT
IV. SẢN XUẤT VẬT LIỆU POLYME


I.

GIỚI THIỆU
Vật liệu polyme có nguồn tự nhiên đã được loài người biết đến từ nhiều thế kỉ. Các vật
liệu này bao gồm gỗ, cao su, bông, da, tơ…đặc biệt thế kỉ 20 nhờ các công cụ khoa học
đã xác định được rằng các phân tử polyme được cấu tạo từ những phần tử hữu cơ nhỏ
nhờ đó tạo ra những cấu trúc đặc biệt của phân tử polyme. Sau chiến tranh thế giới thứ 2
đã có một cuộc cách mạng trong lĩnh vực vật liệu với sự xuất hiện của vật liệu polyme
tổng hợp ở quy mô công nghiệp. Các polyme tổng hợp có nhiều tính năng vượt trội so
với sản phẩm tự nhiên và trong nhiều trường hợp chúng có thể thay thế vật liệu truyền
thống như bê tông, thép,gỗ,…


II.

Khái niệm
1. khái niệm
Polyme là một hợp chất gồm các phần tử đựơc hình thành do sự lặp lại
nhiều lần của một hay nhiều nguyên tử hay nhóm phân tử liên kết với nhau
với số lượng khá lớn để tạo nên một loạt tính chất mà chúng thay đổi không
đáng kể khi lấy đi hoăc thêm vào một đơn vị cấu tạo.


2. Danh pháp

-Poly+ tên của monome (nếu monome gồm hai từ trở lên hoặc từ hai
monome tạo thành thì tên của monome phải đặt trong ngoặc)
-Một số polyme có tên riêng (tên thường)
-Ví dụ : teflon


III.PHÂN LOẠI
1. Phân loai theo thành phần hóa học
2.Phân loại theo cấu trúc của mạch polyme
3. Phân loại theo thành phần monome
4. Phân loại theo nguồn gốc
5.Phân loại theo tính năng sử dụng


1. Phân loại theo thành phần hóa học

Polime mạch cacbon: mạch chỉ có C
ví dụ: [-CH2-CH2-]n
Polyme dị mạch: ngoài cacbon ra trong mạch chính còn có các nguyên tố khác.
Polyme cơ nguyên tố: polyme chứa các nguyên tố khác cacbon đính với gốc hữu cơ.
Polyme vô cơ: mạch chính và mạch nhánh đều chỉ có các nguyên tố khác cacbon.


1.

Phân loại theo cấu trúc của mạch polyme
Mạch thẳng: là những mạch phân tử polyme có cấu trúc không gian như
nhau.
Mạch nhánh: có các nhánh nối vào mạch chính.
Mạch mạng không gian 3 chiều: các mạch polyme được nối với nhau

bằng các “cầu”



2.

Phân loại theo thành phần monome
Homopolyme: polyme chỉ tạo bởi 1 loại monome
Copolyme: polyme có 2 hay nhiều loại monome


3.

phân loại theo nguồn gốc

polyme

Polyme tự nhiên

Polyme tổng hợp

Chỉ có qua con

Xảy ra tự nhiên nhưng có thể

Polyme tự nhiên

đường tổng hợp

tác động tác nhân tạo

biến tính


4. Phân loại theo tính năng sử dụng.
+ Cao su;
+ Chất dẻo;
+ Tơ sợi.


5. Tính chất
5.1. Tính chất vật lí

Hầu hết polyme là chất rắn ,không bay hơi ,không có nhiệt độ nóng chảy
xác định ,một số tan trong dung môi hữu cơ.
Đa số polyme có tính dẻo, một số polyme có tính đàn hồi , một số có
tính dai, bền ,có thể kéo sợi.


5.2. Tính chất hóa học.
5.2.1. Phản ứng giữ nguyên mạch polyme

a. Poli (vinyl axetat ) (PVA) tác dụng với NaOH
b.Cao su thiên nhiên tác dụng với HCL
c.Poli (vinyl clora ) (PVC) tác dụng với Cl2
5.2.2 Phản ứng khâu mạch polime

a. Sự lưu hóa cao su
b.Nhựa rezit (nhựa bakelit)

5.2.3 Phản ứng phân cắt mạch polyme

a. Phản ứng thủy phân polieste
b.Phản ứng thủy phân polipeptit hoặc poliamit
c. Phản ứng thủy phân tinh bột , xenlulozơ
d.Phản ứng nhiệt phân polistiren


IV. Sản xuất polyme

Nguyên vật
liệu

Gỗ
Dầu mỏ
Than đá

Khí thiên nhiên

Nguyên vật liệu có nguồn gốc từ
động thực vật


2. Các phương pháp tổng hợp polyme

Từ một loại monome có thể tổng hợp được các polyme khác nhau khi thay đổi điều
kiện phản ứng.

Hai loại phản ứng chính: phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng

Phản ứng trùng hợp

a. Monome của phản ứng trùng hợp là các hợp chất phân tử có chứa liên kết
bội (liên kết hai hoặc ba)
Ví dụ:

etylen

CH2=CH2

propylen

CH3-CH=CH2


2.1 Phản ứng trùng hợp

Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp các monome thành polyme mà không thoát ra sản
phẩm phụ nào

Phản ứng trùng hợp mang tính chất của phản ứng chuỗi nên còn gọi là phản ứng chuỗi.


Quá trình trải qua 3 giai đoạn

*

. Khơi mào (tạo ra trung tâm hoạt động):

AA* A*-Trung tâm hoạt động
+phát triển mạch

+A

A* + A  A-A*  A – A – A*
+đứt mạch

~ A – A*  A – A

Trung tâm hoạt động co thể là:

Gốc tự do:C*

cacbanion: C

⊖

cacbocation: C

⊕


a, Giai đoạn khơi mào

Xảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ hay ánh sáng các chất khởi đầu phân hủy tạo ra các gốc
tự do. Kí hiệu: R˙
các gốc tự do tương tác với monome để tạo gốc tự do mới.
b. Giai đoạn phát triển mạch
Gốc tự do tiếp tục phản ứng với các phân tử monome tạo thành những gốc đang phát triển

có mạch dài hơn và có độ hoạt động không thay đổi.


c, Giai đoạn kết thúc
Có thể xảy ra theo hai cách
kết hợp hai gốc đang phất triển, tạo thành phân tử có mạch dài hơn
phân ly hai gốc đang phát triển thành hai phân tử polyme trong đó có phân tử chứa
nối đôi ở cuối mạch.


2.3. Các phương pháp tiến hành trùng hợp
1. Trùng hợp khối
2. Trùng hợp dung dịch
3. Trùng hợp huyền phù
4. Trùng hợp nhũ tương


1. Trùng hợp khối
-Trùng hợp khối là một trong những phương pháp phổ biến trong công nghiệp tổng hợp
Polyme(cần một lượng tối thiểu cấu tử monome và chất khởi đầu ).

- Ưu điểm:
Polyme nhận được có độ tinh khiết cao không bị nhiễm bẩn
Dây chuyền công nghệ đơn giản

- Nhược điểm
Khó thoát nhiệt phản ứngkhó điều chỉnh vận tốc của quá trình và sự phân bố khối lượng phân tử
của polyme
Khi mức độ chuyển hóa cao độ nhớt của hỗn hợp phản ứng rất lớnsự thoát nhiệt cực kì khó khăn
nên gây ra sự hóa nhiệt cục bộ phân hủy và thay đổi tính chất của polyme.