NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ POLYMER

2/26/2018

HÓA HỌC POLYMER
GV: TS. Cao Xuân Thắng
E-mail:

NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Những khái niệm cơ bản về polymer
Chương 2: Phản ứng trùng hợp polymer

Chương 3: Phản ứng đồng trùng hợp
Chương 4: Phản ứng trùng ngưng (trùng hợp bậc)
Chương 5: Phản ứng chuyển hóa hóa học polymer
Chương 6: Dung dịch polymer và tính chất cơ lý của polymer

1


2/26/2018

Chương 3

Phản ứng đồng
trùng hợp
(copolymerization)

3.1
3.2
Chapter
3

3.3

Khái niệm về đồng trùng hợp

Động học phản ứng
đồng trùng hợp
Phân tử lượng của polymer

3.4

Copolymer

3.5

Phân loại copolymer

2


2/26/2018

3.1

Khái niệm

“Đồng trùng hợp (copolymerization)
là quá trình trùng hợp đồng thời hai hay
nhiều loại monomer với nhau”
nA + nB →…-AABABBABABAAAB-…
Đồng trùng hợp được ứng dụng nhiều trong thực tế vì

làm thay đổi, cải thiện tính chất của polymer theo mục
đích sử dụng

Copolymerization

3


2/26/2018

Ví dụ:
 PS chịu được nhiệt độ cao, giá rẻ.
 Tuy nhiên, PS có tính dòn và khó nhuộm màu.
 Để cải thiện tính dòn của PS ta tiến hành đồng trùng
hợp Styrene với Butadien ta có được cao su SBR:

+
styrene

butadiene

Styrene-butadiene rubber

Ví dụ:
 Tăng khả năng nhuộm màu, đồng trùng hợp Styrene và
vinyl pyridine

+
styrene

vinyl pyridine

4


2/26/2018

 Cao su Butadien – nitrile (NBR) chịu được dung môi
không phân cực: xăng, dầu

 Cao su Butyl (IIR) được trùng hợp từ isobutylene và
một lượng nhỏ isoprene có khả năng chấm thấm khí cao

3.2

Động học phản ứng đồng
trùng hợp
.

Động học của phản ứng đồng trùng hợp theo
thống kê cơ chế gốc
Trong hỗn hợp phản ứng có hai loại monomer M1
và M2, tiến hành đồng trùng hợp gốc có thể có 4
khả năng phát triển mạch:

5


2/26/2018

,

K11
R1  M1 
 R 1
K 12
R 1  M2 
 R 2

`

 
R M 

V1  K11 R1 M 1 
V2  K12


1

2

 

K 21
R 2  M1 
 R1

V3  K 21 R2 M 1 

22
R2  M 2 K
R2

V4  K 22 R2 M 2 

 

M1, M2: phân tử monomer
R1•, R2• gốc tự do polymer với mắt xích cuối cùng
là M1 và M2
K11, K12, K22, K21 là hằng số tốc độ phản ứng
11

,

Trường hợp lý tưởng:
-Độ hoạt động của M1, M2 và R1•, R2• là như nhau
` -Khi đó K11 ≈ K12 và K22 ≈ K21
→ Thành phần copolymer gần với thành phần hai
monomer
Thực tế: độ hoạt động của các monomer khác nhau
→ Sử dụng r gọi là hằng số đồng trùng hợp

r1 

K 11
K 12

r2 

K 22
K 21
12

6


2/26/2018

Khi đồng trùng hợp có các trường hợp sau có
thể xảy ra
r1 < 1; r2 < 1 : hai cấu tử có khuynh hướng
đồng trùng hợp đẳng phí
r1 > 1; r2 < 1 : copolymer giàu cấu tử M1
r2 > 1; r1 < 1 : copolymer giàu cấu tử M2
r1 > 1; r2 > 1 : hỗn hợp hai polymer riêng lẽ,
hoặc khó tạo thành copolymer
r1 = r2 = 0: trùng hợp trật tự
r1 = r2 = 1: hỗn hợp đồng đều, hiếm có
13

7


2/26/2018

3.3

Phân tử lượng của polymer

Phân tử lượng trung bình số (Number average molecular
weight): tỉ lệ giữa tổng khối lượng các phân tử trong một mẫu
polymer và tổng số mol các phân tử có trong mẫu

Trong đó: Ni là số mol có phân tử lượng Mi
:Tổng số khối lượng của polymer
:Tổng số mol của polymer

Phân tử lượng trung bình khối (Weight average molecular
weight): tổng khối lượng các thành phần tính trung bình theo phần
khối lượng của từng loại mạch có độ trùng hợp khác nhau

Trong đó: Ni là số mol có phân tử lượng Mi

Ví dụ: Một hỗn hợp polymer chứa 95% về khối lượng các
polymer có phân tử lượng 10.000 và 5% khối lượng có phân
tử lượng 100. Tính
và

8


2/26/2018

Chỉ số đa phân tán (Polydispersity index):

3.4

Copolymer

“Là một đại mạch phân tử mà trong cấu trúc của
nó có hai hay nhiều nhóm phân tử (monomer,
olygomer, polymer khối lượng phân tử thấp)
khác nhau”.

18

9


2/26/2018

 Tổng hợp copolymer có thể bằng phương pháp
trùng hợp hay trùng ngưng
 Sản phẩm của tổng hai loại monomer M1 và M2
không phải là hỗn hợp hay là sự trộn lẫn giữa
n1[M1] + n2[M2]

3.5

Phân loại copolymer

 Copolymer mạch thẳng ( Linear copolymer)
Linear copolymer là loại polymer mà trong phân tử của
chúng chứa các monomer hoặc mắt xích luân phiên nhau

10

2/26/2018

Phản ứng tạo Linear copolymer

Copolymer ghép ( graft copolymer)

Graft coplymer được tổng hợp từ các đại mạch
phân tử còn nhiều nhóm hoạt động nằm vị trí
nhánh trong phân tử

22

11


2/26/2018

graft copolymer

12