TIỂU LUẬNCHƯƠNG 6 ĐẶC ĐIỂM PHẢN ỨNG VÀ CHUYỂN HÓA HỌC CỦA POLYME

MÔN: HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ POLYME
CHƯƠNG 6
ĐẶC ĐIỂM PHẢN ỨNG VÀ CHUYỂN HÓA HỌC CỦA POLYME
 
GVHD: Vi Thị Hồng Giang
SVTH: Trần Quốc Khánh
Trần Xuân Khánh
Lê Văn Khánh


NỘI DUNG

I.

Tổng quan.

II. Đặc điểm phản ứng của polyme.
III. Phân loại các phản ứng polyme.

IV. Các nhóm chính về biến tính cao phân tử.


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
I. Nhiệm vụ của hợp chất cao phân tử:

 Tổng hợp các hợp chất cao phân tử.
 Biến tính các cao phân tử đã có thể đưa ra một loại cao phân tử mới, cải thiện một số tính
chất của polyme chưa đáp ứng yêu cầu.

II. Các phương pháp biến tính chính



Phương pháp hóa lý: cải tiến cấu trúc.



Phương pháp hóa học: thay đổi thành phần hóa học.


Định nghĩa Polymer.

Polymer là các hổn hợp mà các phân tử được tạo thành từ một số lượng lớn các nhóm nguyên tử
nối với nhau bằng các liên kết hóa học tạo thành một dãy dài.

Có thể định nghĩa Polymer theo một cách rộng hơn như sau: Polymer là những hợp chất mà các tính
chất vật lý của nó chỉ thay đổi chút ít trong khi đại phân tử tiếp tục tăng.
 


Chương II. Đặc điểm phản ứng của polyme

 Về bản chất hóa học không có sự khác biệt giữa chất thấp phân tử và chất cao phân tử. Sự khác
biệt đi đến chủ yếu từ các tính chất vật lý.

 Hầu như hoạt tính các nhóm chức không phụ thuộc chiều dài mạch phân tử.
 Đặc điểm nổi bật: khối lượng phân tử rất lớn, chiều dài mạch rất dài, chính đều này tạo nên sự
khác biệt, tính chất riêng.

 Về phương diện động học, phản ứng xảy ra chậm, không hoàn toàn.

Từ đó để đảm bảo vận tốc phản ứng,
yêu cầu:

Phản ứng phải tiến hành

Tác nhân phản ứng phải

đồng thể. Polyme thường

có kích thước nhỏ, độ

trương trong dung môi,

linh động cao và về cấu

độ nhớt cao hoặc nồng

tạo hóa học không có trở

độ thấp.

ngại không gian.


Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình biến tính hóa học.


CHƯƠNG III. Phân loại các phản ứng polyme

Có nhiều cách phân loại khác nhau. Nếu dựa vào cấu trúc mạng lưới ta có thể chia thành:


I. Phản ứng biến đổi tương tự (biến tính hóa học)

Tạo một polyme mới trên cơ sở một polyme cũ chỉ có thay đổi về nhóm chức. Không làm thay đổi
cấu tạo của mạch chính nhưng lại làm thay đổi tính chất của polyme. Điều kiện để tiến hành phản
ứng biến tính là phải có những nhóm chức hoạt động có hoạt tính đủ lớn.

Phản ứng của những mắc xích làm thay đổi thành phần hóa học của polyme mà không làm thay
đổi thực chất độ trùng hợp.

Đây là sự chuyển hóa hóa học nội phân tử và phản ứng ở những nhóm chức hay những nguyên tử
polyme với hợp chất thấp phân tử.

Độ chuyển hóa của phản ứng được đánh giá bằng phần trăm nhóm chức có trong mạch tham gia
vào phản ứng biến đổi.


1.1 Polyme mạch cacbon no.
Polyme cacbua hydro no như PE, PP giống như các parafin thấp phân tử, trơ về mặt hóa
học, chỉ ở nhiệt độ cao mới tham gian phản ứng và khi biến đổi thường kèm theo phản ứng
đứt mạch.

a)

Polystyren ( polyvinyl benzen).

Các phản ứng đối với nhân thơm đều có thể xảy ra với nhân benzen của PS.

 Nhựa trao đổi ion:


Sunfo hóa copolyme bằng axit H2SO4 (xúc tác sunfat Ag) ta sẽ có nhựa cationit (ionH
linh động).
Tổng hợp:

+


Sunfohóa:

Trao đổi cation


Tái sinh nhựa trao đổi ion.



Nếu clometyl hóa copolyme PS và divinyl benzen rồi amin hóa tiếp tục bằng amin bậc hai,ta sẽ
có nhựa trao đổi ion anionit.


b) Polyme dẫn xuất halogen.
Khi clo hóa PVC,ta thu được sản phẩm có chứa 62 –65% clo,tương ứng 1 clo cho 3 mắc
xích cơ sở.
 

Dưới tác dụng của axêtat bạc (AgOCOCH3), clo bị thay thế bằng nhóm axêtyl và tạo thành

polyvinylaxêtat.


c) Polyvinyl Alcool và dẫn xuất.

Polyvinyl alcool tham gia được các phản ứng rượu. Các polyme có nhóm chức andehit, xêton,
cacboxyl, amin thì tham gia các phản ứng đặc trưng của nhóm chức tương ứng như trong hóa học
hữu cơ cơ bản.

d) Phản ứng polymer dị mạch.


1.2. Polyme mạch cacbon chưa no.

Hóa tính nói chung như trong hóa hữu cơ:

•
•
•
•

Liên kết π không bền bằng liên kết σ.
Cộng vào nối đôi, đứt nối đôi. Sản phẩm không đối xứng theo luật Markovnhikov.
Dễ bị oxy hóa.
Hydro ở vị trí Alkyl thì linh động nhất.


II. Phản ứng đại phân tử

A. Phản ứng tạo cầu nối



Phản ứng tạo liên kết ngang giữa các phân tử với nhau, làm thay đổi cấu trúc phân tử và gia tăng
độ trùng hợp trung bình. Tùy theo mật độ nối ngang mà tính chất vật lý của polyme thay đổi rất
nhanh: độ nóng chảy, hòa tan, trương, . . .




Nhựa: phản ứng đóng rắn.
Cao su: phản ứng lưu hóa.


1. Phản ứng đóng rắn.
1.1 Trùng hợp



Trong mạch phân tử polyme có chứa nối đôi, với sự hiện diện của xúc tác, oxy không khí
tác kích tạo thành các peroxyt, hydroperoxyt,...

 Phản ứng này được ứng dụng dùng đóng rắn màng sơn, vecni, . . .
 

1.2 Trùng ngưng



 

Đóng rắn nhựa Bakelite.
Đóng rắn nhựa epoxy: hợp chất amin, anhydric axit.


2. Phản ứng lưu hóa.



Do ban đầu dùng lưu huỳnh nối mạng NR nên gọi là phản ứng lưu hóa, thật ra có những phản
ứng nối mạng cao su không cần lưu huỳnh. Các điều kiện cần thiết để có phản ứng lưu hóa




Có “mầm lưu hóa”: thường là nối đôi, hydro linh động hoặc các nhóm phân cực.
Tác nhân lưu hóa: có thể gắn hoặc không gắn trên mạch cao su. Thường là S, có khi là peroxyt
hoặc đặc biệt nhưoxyt kim loại, amin, nhựa, . . .



Cung cấp năng lượng: thông thường là nhiệt (điện, hơi nước, . . .) cũng có thể lưu hóa bằng dao
động tần số cao (UHF) hoặc tia năng lượng.


B. Phản ứng phân hủy

1. Cơ chế của sự lão hóa.
A. Phản ứng oxy hóa
+ giai đoạn 1: tạo gốc tự do.

+ giai đoạn 2: tạo gốc peroxyt.


+ giai đoạn 3: có 3 khả năng.



Nối liên phân tử: sản phẩm cứng lên

 Tạo cầu nối oxy liên phân tử.
 Đứt mạch và giải phóng oxy: sản phẩm chảy nhão do trở thành thấp phân tử.

B. Phản ứng ôzôn hóa.


2. Cơ chế của sự lão hóa.


C. Cơ chế phòng lão.

Phương pháp hóa học

.

Khơi mào:

Truyền mạch:

Kết mạch:

Phương pháp vật lý.
Chủ yếu là chống lại ôzôn vá ánh sáng tá kích trên bề mặt polyme. Thường dùng
những chất che phủ như là độn vô cơ, sáp (parafin) đưa vào công thức sản phẩm.
Trong quá trình sử dụng, các thành phần này che phủ (độn vô cơ) hoặc thoát ra ngoài
từ từ làm lớp vỏ bọc che chở cho sản phẩm.


CHƯƠNG IV. CÁC NHÓM CHÍNH VỀ BIẾN TÍNH CAO PHÂN TỬ

A.

Đồng phân hóa.

B. Cộng và tạo vòng
C. Phản ứng thế.
D. Phản ứng tách loại (khử).
E. Phản ứng oxy hóa chọn lọc
G. Phản ứng ngắt mạch.
H. Phản ứng quang hóa.
F. Phản ứng cơ hóa.