Hoá học hợp chất cao phân tử

HOÁ
HOÁ HỌC CAO PHÂN TỬ
TỬ
TS. Đoàn Thị Thu Loan
Khoa Hoá - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

1


Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. Giới thiệu chung
-Người dân Nam Mỹ ở thời kỳ tiền sử đã biết dùng cao su thiên nhiên để tạo
các sản phẩm (1492)
-Biến tính polyme tự nhiên (giữa thế kỷ 19)
-Tổng hợp polyme (đầu thế kỷ 20)
-Khoa học polyme bắt đầu từ 1920
-Khoa học và công nghệ các hợp chất Cao phân tử phát triển mạnh vào những
năm 60-70
2


1.2. Khái niệm cơ bản
• Monomer = Mono

+

mer

• Polymer = Poly

+

mer

• Oligomer = Oligos +

mer

3


Polymer
Monomers

M
M

M

M

M
M

M

M
M

M

M
M

M

Covalent
Bonds

M

M

Polymer

M
M

4


Polymer

H

H

H

H

C

H

C

H

C

C

H

C
H

H

C

C

H

H

H

C

H

H
H

Mo nome r

H
Polym er
5


• Mắc xích cơ sở
Mắc xích cơ sở
Ex: Polystyren
( CH2 CH )n

• Độ trùng hợp
( CH2 CH

)n

M=n*m

n: độ trùng hợp

M: Khối lượng phân tử polymer
m: Khối lượng một mắc xích cơ sở
6

Descriptions of polymer size:
degree of polymerization (DP) - the number of monomer units incorporated into
a polymer chain
monodisperse - describing a polymer sample consisting of molecules, all of
which have the same chain length
(an ideal, hypothetical situation, except in natural macromolecules)
polydisperse - describing a polymer consisting of molecules with a variety of
chain lengths (and hence molecular weights) - the real life situation for synthetic
polymers
7


Polydispersity/Molecular Weight Distribution:
Types of Molecular Weight

8


Khối lượng phân tử trung bình (KLPTTB)
KLPTTB số

KLPTTB trọng

Mi: KLPT của phân tử thứ i
Ni: Số phân tử có KLPT Mi

KLPTTB nhớt

9

Phân bố khối lượng phân tử

10


Example: Polydispersity of a sample
Ni

Mi

(mol or # fxn)

(mol wt)

0.10

50,000

5,000

2.5 x 108

0.22

70,000

15,400

1.078 x109

0.51

82,000

41,820

3.42924x109 Mw = ? g/mol

0.10

93,000

9,300

8.6490 x 109 PDI = Mw/Mn = ?

0.07

102,000

7,140

7.2828 x108

Ni Mi

Ni Mi2

Mn = ? g/mol

Mi: KLPT của phân tử thứ i
Ni: Số phân tử có KLPT Mi

11


Rheological Properties
-Various types of rheometers and viscometers is vital for processing.
-Flow under conditions of temperature, pressure or shear.

12


-Theo nguồn gốc:

1.3. Phân loại

+Polymer thiên nhiên
+Polymer tổng hợp
-Theo thành phần hoá học của mạch chính:
+Polymer mạch cacbon
+Polymer dị mạch
+Polymer vô cơ
-Polydimetylsiloxan, Polyphotphat, thuỷ tinh, …
-Grafit
13

+Polymer mạch cacbon
Ví dụ:

14


+Polymer dị mạch

+Polymer vô cơ

-Kim cương
-Sợi Thuỷ tinh, Amiăng, Bo,…
15


-Theo cấu trúc mạch:
•Polymer mạch thẳng
•Polymer mạch nhánh
Branch

Crosslink

•Polymer mạch không gian ba
chiều

16


-Theo thành phần monome:
•Homopolymers

•Copolymers (heteropolymers)

17


18


-Theo cách sắp xếp nhóm chức trong không gian:
Isotactic

Syndiotactic

Atactic

19


20


-Theo phạm vi sử dụng:
•Chất dẻo (Plastic)
•Cao su (Rubber)
•Keo dán (Adhesion)
•Sơn, mực in (Paint, ink)
•Sợi (Fibre)
•Compozit (Composite)

21


-Theo tính chất cơ lý:
Dựa vào hiệu ứng của polymer với nhiệt độ

-Nhựa nhiệt dẻo
-Nhựa nhiệt rắn
-Vật lệu đàn hồi

22


1.4. Nomenclature (danh pháp)
Poly + (monomer/repetitive unit)
•Ex 1: poly(vinyl clorua) = poly + vinyl clorua

n CH2 CH
Cl

( CH2 CH )n
Cl

•Ex 2:

•Ex 3:
Poly(hexamethylene adipamide)
23

α-………..ω
ω-……….-poly(………)
Tên của các nhóm thế
cuối mạch

Đơn vị lặp lại nhỏ nhất

24


•Dựa vào tên nhóm chức:

•Trivial names (frequently for natural polymers)
-Source: cellulose
-Source and chemical property: nucleic acid
-Main use: starch
•Trade name: nylon 6, nylon 6,6,…
25