polyme

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (295.72 KB, 47 trang )

(1)POLYME -. Định nghĩa Cấu tạo của polyme Phân loại polyme Điều chế polyme Tính chất cơ lý của polyme Tính chất hóa học của polyme Giới thiệu một số polyme.

(2) I. POLYME Polyme là những hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn (hợp chất cao phân tử) do nhiều mắt xích liên kết lại với nhau. Oligome là những đồng đẳng của polime nhưng có khối lượng phân tử thấp.

(3) • Những hợp chất mà phân tử của chúng có khả năng tổng hợp thành polyme được gọi là caùc monome hay ñôn phaân. • Số lượng các đơn vị cấu tạo có trong một phân tử polyme được gọi là hệ số • Hệ số trùng hợp càng lớn thì polyme có khối lượng phân tử càng cao. Tuy nhiên, số lượng các đơn vị cấu tạo thường thay đổi, do đó mỗi mẫu polyme thường bao gồm một hỗn hợp các phân tử có khối lượng khác nhau..

(4) II. Caùc daïng caáu taïo cuûa polyme • Caáu taïo maïch thaúng Caáu taïo phaân nhaùnh. • Cấu tạo mạng lưới không gian.

(5) Caáu taïo laäp theå cuûa polyme maïch thaúng • Daïng laäp theå atactic: caùc nhoùm theá trong maïch saép xếp hỗn độn, vô trật tự. H R R H H R H R R H H R. atactic.

(6) • Daïng laäp theå ñieàu hoøa isotactic: caùc nhoùm theá luoân ở về một phía của mạch polyme.. H R H R H R H R H R H R. • Daïng laäp theå syndiotactic: nhoùm theá saép xeáp ñieàu hoøa luaân phieân. H R R H H R R H H R R H.

(7) • Khi trong mạch polyme có chứa liên kết đôi thì có thể xuất hiện hiện tượng tương tự đồng phân hình hoïc (cis – trans) H CH2. C. C. H CH2. C. H CH2. C. CH2 H. C. CH2 CH2 H. H. C. C. CH2 H. C. H. H. C C CH 2 CH2. H. H. CH2 CH2. C C. CH2 H.

(8) III. PHÂN LOẠI POLYME • Phân loại theo thành phần hóa học  Polyme hữu cơ: đó là các polyme chứa cacbon. Ví duï PP, PE, PS …  Polyme vô cơ: Là các polyme chứa Si, Te, Sn, Al … và không có hay có với tỷ lệ rất ít cacbon. Ví duï nhö amiang, silicon, thaïch anh, than chì …  Polyme maïch cacbon: Laø polyme maø maïch chính chỉ gồm các nguyên tử cacbon.  Polyme dị mạch: Mạch chính của phân tử chứa dò toá nhö Si, N, O, ….

(9) Phân loại theo nguồn gốc xuất phát  Polyme tự nhiên: là các polyme có sẵn trong tự nhiên như tinh bột, caosu  Polime nhaân taïo: laø caùc polime nhaän được khi biến tính hóa học các polyme tự nhieân. Ví duï tô visco, axetat xenlulo …  Polyme tổng hợp: là các polyme nhận được bằng phương pháp tổng hợp từ các chất ban đầu (Ví dụ PE, PVC ,…)..

(10) Phân loại theo thành phần cấu tạo Homopolyme: là polyme mà phân tử được tạo thành chỉ từ một loại monome.  Copolyme: là polyme mà phân tử do 2 hay nhiều loại monome khác nhau tạo thành. Có thể có các loại copolyme: • Copolyme luaân phieân ñieàu hoøa – A – B – A – B–A–B–A–B– .

(11) Phân loại polyme • Copolyme sắp xếp hỗn độn: - A – A – B – B - A – A- A - B - A – B – B – • Copolyme khoái: - AAAAAAA – BBBB – AAAAAAA – BBBB – • Copolyme gheùp A A A A A A A A A B. B. B. B. B. B.

(12) Phân loại polyme.

(13) Phân loại theo quy ước chung  Cao su: Đó là các vật liệu polyme có tính đàn hồi cao, nghĩa là tính dễ bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực (nhiệt độ, áp suất, kéo giãn …) nhưng khi lực thôi tác dụng thì lại trở về hình dạng ban đầu. Cao su có lực tương tác giữa các phân tử yếu.  Chất dẻo (Plastic): là những vật liệu polime có tính dẻo, nghĩa là dễ bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực (nhiệt độ, áp suất ….) và khi lực thôi tác dụng thì vẫn giữ nguyên hình dạng đó. Các phân tử polyme loại chất dẻo có lực tương tác lớn hơn so với cao su.  Tơ, sợi: là loại polyme có khả năng kéo thành sợi được. Lực tương tác giữa các phân tử của loại polime này rất lớn..

(14) Phân loại theo tính chất nhiệt  Polyme nhieät deûo : laø caùc polime khi ñun noùng seõ mềm hoặc chảy nhão nhưng khi làm nguội lại trở lên raén nhö cuõ. Quy trình naøy coù theå laëp ñi laëp laïi mieãn laø nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ phân hủy của polyme.  Polyme nhieät raén: laø caùc polyme maø khi gia coâng, sau traïng thaùi meàm nhaõo noù hoùa raén baát thuaän nghòch, tức là vẫn duy trì ở trạng thái rắn, không đun chảy mềm lại được nữa. Hiện tượng hóa rắn này xảy ra là do có sự hình thaønh caáu truùc maïng 3 chieàu.  Polyme nhiệt dẻo đàn hồi (Elastome): là các polyme có tính chất gần như polyme nhiệt dẻo song lực hấp dẫn giữa các mạch polyme lớn hơn và thể hiện tính đàn hồi..

(15) IV. ÑIEÀU CHEÁ POLYME.

(16) Trùng hợp gốc • Giai đoạn khơi mào: RO – OR  2RO* • Giai đoạn phát triển mạch: * + CH RO 2 RO CH2. CH. RO CH2. * CH R. R * CH + n CH2. CH. R. R. * RO CH2 CH CH2 CH n R R. • Giai đoạn tắt mạch: Xảy ra theo nhiều cách, làm mất đi gốc tự do hoạt động.

(17) • Tương tác với chất lạ trong hỗn hợp phản ứng: * RO CH2 CH CH2 CH + BH n R R. RO CH2 CH CH2 CH2 + B* n R R. • Sự chuyển mạch: 2 RO CH2. * CH CH2 CH n R R. RO CH2. CH CH2 CH2 + RO CH2 n R R. CH CH CH n R R. • Sự kết hợp của hai gốc tự do: * 2 RO CH2 CH CH2 CH n R R. RO CH2 CH CH2 CH n R R 2.

(18) Moät soá chaát khôi maøo • Ñimetylpeoxiñicacbamat: O. O. CH3OC. O O C. O. 30-40 C. OCH3. Persunfat kali: KO3S O O SO3K. +. 2K +. + 2 CO2. 2 CH3O O. O3S O O SO3. 40-50 C. 2 O3SO. 2,2’-Azo-bis isobutyronitrile: CH3. CH3. NC C N N C CN CH3. CH3. O. 90-100 C. CH3 2 NC C CH3. + N2.

(19) Trùng hợp cation • • • • • • • • • • • •. Giai đoạn khơi mào: BF3 + HX  H+[BF3X] – CH2 = C(CH3)2 + H+ → (CH3)3C+ Giai đoạn phát triển mạch: (CH3)3C+ + CH2=C(CH3)2  (CH3)3C–CH2–C+(CH3)2 (CH3)3C–CH2–C+(CH3)2 + nCH2=C(CH3)2  (CH3)3C–[ CH2–C(CH3)2-]n-CH2-C+(CH3)2 Giai đoạn tắt mạch: Do kết hợp với anion phức: (CH3)3C–[ CH2–C(CH3)2-]n-CH2-C+(CH3)2 + [BF3X] -  (CH3)3C–[ CH2–C(CH3)2-]n-CH2 - CX(CH3)2 + BF3 Do tách H+ tạo đầu mạch chưa no.

(20) • Trong trùng hợp cation, các monome chứa các nhóm thế cho electron có khả năng phản ứng cao. Ngoài anken, một số monome khác cũng cho phản ứng trùng hợp cation: RR’C=O, etylenoxit, lactam, ….

(21) • Trùng hợp cation rất nhạy với sự thay đổi của điều kiện phản ứng như cấu tạo monome, môi trường phản ứng, ảnh hưởng của tạp chất, nhiệt độ, … đặc biệt môi trường phân cực có ảnh hưởng lớn đến cơ chế và tốc độ phản ứng..

(22) Trùng hợp anion.

(23) Trùng hợp anion Bu - CH 2CH - CH2CH - CH2 - CH CN. CN. n. CN. BH. Bu - CH2CH - CH2CH - CH2 - CH2 CN. CN. n. CN.

(24) • Hoạt tính của monome giảm theo dãy: COOCH3 CH2. CH2. CH. C. CH2. CH3. CN. CH C6H5. CH3 CH2. CH C6H5. CH2. CH CH CH2. CH2. C CH CH2.

(25) XUÙC TAÙC Trong trùng hợp anion, các xúc tác có thể laø: • Các kim loại kiềm • Các amiđua kim loại kiềm và kiềm thổ trong NH3 loûng: LiNH2, NaNH2, KNH2, Ca(NH2)2 • Các hợp chất cơ kim: LiR, NaR, CaR2, MgR2 (R là gốc C2H5 hoặc iso-C4H9)..

(26) XÚC TÁC KIM LOẠI KIỀM • Khởi đầu có sự hình thành ion gốc: Na + CH2. CH. _. CH CH2 Na. +. Sau đó: _. +. CH CH2 Na CH2 CH. CH CH2. CH2. _. CH Na. +.

(27) • Vaø: CH CH2. CH2. _ + CH Na. _ Na+ CH CH2. CH2. CH. CH CH2. CH2. _ + CH Na. 2. • Các nhóm cuối của mạch phát triển rất hoạt động và bền vững, nếu không có tạp chất đóng vai trò ngaét maïch thì quaù trình ngaét maïch khoâng xaûy ra..

(28) Trùng hợp đặc thù lập thể Cl 2 TiCl4 + 2 Al(C2H5) 4. Cl. Ti. Cl. Cl Cl. Cl. Ti Cl CH2. Al. C2H5 C2H5. Al. C2H5 Cl. CH3 Dạng xúc tác hoạt động. CHR CH2 +. Cl Cl. Ti. Cl CH2 CH3. Al. C2H5 Cl. + C2H4 + C2H6. TiCl 3 + Al(C2H5) 2Cl Dạng xúc tác không hoạt động (keát tuûa). CHR CH2. Cl Cl. Ti. Cl CH2 CH3. Al. C2H5 Cl.

(29) Cl Cl. Cl. Al. Ti CH2. Cl Cl. Ti. C2H5. Cl. Cl. Cl. CHR CH2 CH3. Cl. Al. CH2. Ti CH2. Al. C2H5. Cl. Cl. Cl. Ti. Cl. Al. CH2. C2H5 Cl. CHR. CHR CH2 CH3. CH2. CH3. C2H5 Cl. CHR CH2. Cl. CH2. CHR CH2. + TiCl3 + CH3. CHR Cl H Al C2H5.

(30) Phản ứng trùng ngưng O n HO. (CH2) 10. HOOC. (CH2) 4. COOH. O. COOH + n H2N. (CH2) 10. n. +. n H2O. (CH2) 6 NH2. O C. C. O (CH2)4. C NH. (CH2) 6. + n H2O. NH. n.

(31) Trùng hợp. Truøng ngöng. Các monome kết hợp với nhau theo phản ứng dây chuyền, nhanh;. Các monome phản ứng với nhau từng bước chậm chạp tạo dime, tetrame, octame, …. Không có phân tử nhỏ được loại ra trong quá trình phản ứng. Thành phần nguyên tố của polyme giống với monome. Nồng độ monome giảm dần trong quá trình phản ứng.. Có những phân tử nhỏ được loại ra trong quá trình phản ứng. Thành phần nguyên tố của polyme khác với monome Caùc monome bieán maát ngay trong giai đoạn đầu của phản ứng..

(32) Trùng hợp. Truøng ngöng. Polyme taïo thaønh raát nhanh, hầu như tức thời, khối lượng phân tử polyme thay đổi ít trong quá trình phản ứng.. Polyme taïo thaønh chaäm, khối lượng phân tử polyme taêng leân daàn daàn trong qúa trình phản ứng.. Kéo dài thời gian phản ứng thì hiệu suất tăng nhưng ít ảnh hưởng đến klối lượng phân tử.. Kéo dài thời gian phản ứng thì hiệu suất tăng và klối lượng phân tử. Của polyme cuõng taêng..

(33) V. TÍNH CHAÁT CÔ LYÙ CUÛA POLYME • Polyme khoâng bay hôi • Ña soá caùc polyme khoù tan trong caùc dung moâi • Ña soá polyme laø chaát caùch ñieän, caùch nhieät; Nhiều loại polyme có tính bán dẫn • Polyme không có nhiệt độ nóng chảy cố định do nó là hỗn hợp của nhiều phân tử có khối lượng khác nhau..

(34) _. Mn. • Khối lượng phân tử "trung bình số“ Mn. • Khối lượng phân tử "trung bình khối" MW.. Mi: khối lượng polyme ni: số lượng polyme có khối lượng Mi.

(35) Nhiệt độ thủy tinh hóa Tg Đa số polyme tồn tại một nhiệt độ phân biệt hai traïng thaùi cô baûn sau: • Trạng thái cao su: mềm, chảy nhớt (ở nhiệt độ cao). • Trạng thái thủy tinh: cứng và giòn (ở nhiệt độ thaáp). Nhiệt độ mà polime chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái mềm dẻo gọi là nhiệt độ thủy tinh hóa Tg..

(36) • Tại nhiệt độ thủy tinh hóa, polyme thay đổi đột ngột các tính chất vật lý: tính chất cơ, quang, ñieän, nhieät, … • Trong công nghiệp Tg cho ta biết nhiệt độ chaûy meàm, gia coâng cuûa polyme. • Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thủy tinh hóa: Độ mềm dẻo của mạch, Kích thước nhóm thế, Độ phân cực của nhóm thế, Khối lượng phân tử trung bình, ….

(37) CH2. CH2. o. Tg = 190 K. n. CH2. CH2. o. n. Tg = 353 K. CH3 CH2. CH C6H5. CH2. • • •. CH. Polypropylen PVC Polyacrylonitril. o. n. Tg = 253 K o. n. Tg = 370 K. Tg = 253OK; Tg = 354OK, Tg = 378OK..

(38) VI. Tính chất hoùa hoïc cuûa Polyme. • Phản ứng biến đổi tương tự CH2. CH. + n NaOH. O. O C. CH3. CH2. CH OH. n. +. n CH3COONa. n. • Phản ứng khâu mạch CH2. OH OH CH2. CH2. CH n. H2SO4. O CH2. CH n. CH n. CH n. + n H2O.

(39) CH2. CH2. CH. CH. CH2. SO3. CH. KHCO3. SO3H. SO3K Nhựa trao đổi cation. CH2. CH CH2. CH. CH2 ClCH2. CH CH2. CH. OCH3. + CH3OH CH2. CH. CH2. CH2. CH CH2. CH2. CH R2NH. CH2. CH. CH2Cl. CH2Cl. CH. CH CH2. CH. HCl. _ + CH NHR Cl CH2 CH 2 2 Nhựa trao đổi anion.

(40) • Phản ứng tạo copolyme ghép và copolyme khối CH2. CH CH CH2. + CH2. CH C6H5 CH2. CH CH CH2 CH2. CH C6H5. • Phản ứng phân hủy CH2 CH CH CH2. CH2 CH CH CH2. + O2. O CH2. O. CH O O CH CH2. R –NH-CO- R' + H2O  R-NH2 + HOOC-R'.

(41) Một số polyme Polyamit: Nylon. O HO C. O. (CH2)4 C OH + H2N. (CH2) 6. NH2. O -. O C H3N. O (CH2) 4 C O (CH2) 6. NH3. Muoái nylon 0. t O C. O (CH2)4. C NH. O (CH2)6. NH C. O (CH2)4. C NH. (CH2)6 n. NH. -.

(42) Polyamit: Nylon n(NH2-CH2-COOH) O. (-NHCH2-CO-)n + H2O. H N. t 0, xt, p NH - [CH2]5CO n.

(43) Polyeste. O. O. CH3O C. C OCH3 + HO CH2CH2 O. O. C. C O CH2CH2. 0. OH O O C. t , CH3O. O. + 2n CH3OH. C O CH2CH2 n. O.

(44) Polycacbonat CO3 CH3. O Cl C Cl + HO photgen. OH. C. t. 0. 2nHCl +. CH3 bisphenol A O. CH3. C O. C CH3. O. CH3. O C O n. C CH3. Polycacbonat bền, giống như thủy tinh hữu cơ nhưng đắt hơn, dùng làm kính, bình đựng, đồ chơi. O.

(45) Polyuretan NH-COO. Làm mút mềm và mút cứng.

(46) Polyme có hệ thống liên kết liên hợp • Polyme này có những tính chất cơ lý rất lý thú: bền nhiệt, nhạy cảm từ tính và có tính bán dẫn. Một số công trình nghiên cứu còn cho thấy polyme có hệ thống liên kết liên hợp có hoạt tính xúc tác đối với các quá trình oxi hóa-khử.. H. H C. C. H C C H. H C C H. C. C. H. Polyvinylen. H.

(47) • PE, PP, PVC, PS, PVA, phenolfomandehit, thủy tinh hữu cơ • Cao su buna, isopren, buna–N, buna-S • Nilon 6, nilon 6,6, enang (nilon 7).

(48)

polyme

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về