Bài giảng Vật liệu học - Chương 2: Vật liệu hữu cơ

Chương 2 VL hữu cơ
1. Khái niệm

• VL hữu cơ chứa hợp chất cao phân tử (polymer) và phụ
gia.
• Polymer hình thành từ nhiều đơn vị cơ sở lặp lại, có
KLPT từ 10000 đến hơn 1 triệu g/mol.
• Polymer: tự nhiên, tổng hợp

1

CuuDuongThanCong.com

/>

Đơn vị cơ sở (Repeat unit)

2

CuuDuongThanCong.com

/>

3

CuuDuongThanCong.com

/>

4

CuuDuongThanCong.com

/>

5

CuuDuongThanCong.com

/>

2. Phân loại: theo cấu trúc mạch, thành phần hóa học,

tính chất, ứng dụng
 Theo cấu trúc mạch: mạch thẳng, mạch nhánh, mạch
không gian
 Theo thành phần hóa học: polymer mạch carbon (mạch
chính gồm C), polymer dị mạch (mạch chính ngoài C còn
có các nguyên tố khác)
 Theo tính chất: nhiệt dẻo (thermoplastic, gia nhiệt sẽ

hóa dẻo), nhiệt rắn (thermosetting, hóa cứng trong quá
trình hình thành, không dẻo dù gia nhiệt)
CuuDuongThanCong.com

/>
6


 Theo ứng dụng:
1. Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng số lượng

lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như :

PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,...
2. Nhựa kỹ thuật : Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn
so với các loại nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng

công nghiệp, như : PC, PA, ......
3. Nhựa chuyên dụng : Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử7
dụng riêng biệt cho từng trường hợp.
CuuDuongThanCong.com

/>

Sự polymer hóa: các phân tử nhỏ chứa 1 nhóm đơn
vị cơ sở (monomer) hay vài nhóm đơn vị cơ sở
(oligomer) kết nối hóa học với nhau để tạo ra hợp
chất cao phân tử.

8

CuuDuongThanCong.com

/>

3. PP tổng hợp (polymer hóa): trùng hợp, trùng
ngưng
 Trùng hợp: dựa trên nối đôi

 Trùng ngưng: dựa trên hai loại monomer khác
nhau phản ứng với nhau. Mỗi monomer có ít

nhất 2 nhóm chức

9

CuuDuongThanCong.com

/>

Addition Polymerization
Addition polymers form:
•when unsaturated carbon (organic) molecules
react to form a long chain polymer molecule
•and no small molecules or atoms are eliminated
during the reaction
The general reaction can be represented as:

where R and R' can represent hydrogen atoms,
halogen atoms, alkyl or other carbon-containing
side chains.
CuuDuongThanCong.com

/>
10


Condensation Polymerization
Condensation polymers form:
• when bifunctional monomers react to form a long

chain polymer molecule

• small molecules, such as water, are eliminated
during the reaction

Polyesters, polyamides, proteins and polysaccharides
such as cellulose, are all examples of condensation
polymers.
11

CuuDuongThanCong.com

/>

Polyesters form when the -OH functional group of one

monomer reacts with the -COOH functional group of another
monomer.
An ester link (-COO-) is formed between monomers during

the reaction.
H2O is eliminated in the reaction.
General reaction between a dicarboxylic acid and a diol:

12

CuuDuongThanCong.com

/>

4. Phụ gia
 Chất hóa dẻo (plasticiser): VD: cho PVC

 Chất chống oxy hóa (antioxidant)
 Chất ổn định (ultraviolet, heat stabiliser)
 Chất chống cháy (flame retardant)
 Chất tạo màu, tạo mùi (colorant, pigment, fragrance)
 Chất gia cường (fiber)
 Chất độn
…
13

CuuDuongThanCong.com

/>

5. Cấu trúc và liên kết trong VL polymer

a) Mạch thẳng

Polyethylene

Góc  giữa các C:
109.5-120o

14

CuuDuongThanCong.com

/>

b) Mạch không gian

15

CuuDuongThanCong.com

/>

16

CuuDuongThanCong.com

/>

17

CuuDuongThanCong.com

/>

18

CuuDuongThanCong.com

/>

c) Cấu trúc tinh thể

19

CuuDuongThanCong.com

/>

d) Liên kết trong polymer
 Liên kết trong mạch polymer: cộng hóa trị: , 
 Liên kết giữa các mạch polymer: Van der
Waals, tĩnh điện (hydro), cầu nối lưu huỳnh (cao
su lưu hóa)

20

CuuDuongThanCong.com

/>

e) Khối lượng phân tử
 Polymer không có 1 KLPT nhất định. VD: PE
có KLPT từ 25000 tới 6 triệu.
 KLPT trung bình khối lượng:

21

CuuDuongThanCong.com

/>

 KLPT trung bình số

22

CuuDuongThanCong.com

/>

 Mức độ polymer hóa (degree of polymerization)

 Ví dụ:

23

CuuDuongThanCong.com

/>

24

CuuDuongThanCong.com

/>