Chương 4 POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME

ĐẠI CƯƠNG VỀ POLIME
I- KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP
1. Khái niệm
Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vò nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.
Thí dụ :
Polietilen ( CH
2
- CH
2
)
n
do các mắt xích – CH
2
– CH
2
– liên kết với nhau.
Nilon – 6 ( NH - [CH
2
]
5
- CO )
n
do các mắt xích - NH - [CH
2
]
5
- CO - tạo nên.
n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa. Polime thường là hỗn hợp của các phân tử có hệ số polime hóa
khácnhau, vì vậy đôi khi người ta còn dùng khái niệm hóa trung bình, n càng lớn, phân tử khối của polime càng cao. Các

]
4
- CO )
n
là các polime trùng ngưng.
Theo cấu trúc
3 . Danh pháp
Tên của các polime được cấu tạo bằng cách ghép từ poli trước tên monome.
Thí dụ : ( CH
2
- CH
2
)
n
là polietilen và ( C
6
H
10
O
5
)
n
là polisaccarit,...
Nếu tên monome gồm 2 từ trở lên hoặc từ hai monome tạo nên polime thì tên monome phải để trong ngoặc đơn.
Thí dụ :
( CH
2
- CHCl )
n
; ( CH

H
10
O
5
)
n
: xenlulozơ ;...
II- CẤU TRÚC
1. Các dạng cấu trúc polime
Các mắc xích của polime có thể nối với nhau thành mạch không nhánh như amilozơ (hình 4.1a),...mạch phân nhánh
như amilopectin, glicogen (hình 4.1b),... và mạng không gian như nhựa bakelit, cao su lưu hóa (hình 4.1c),...

a)
b)
c)

Hình 4.1. Các kiểu mạch polime
Bài 16
(mỗi hình tròn đỏ tương tự một mắt xích monome,
mỗi hình tròn xanh tượng trưng cho nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử làm cầu nối)
2. Cấu tạo điều hòa và không điều hòa
- Nếu các mắc xích trong mạch polime nối với nhau theo một trất tự nhất đònh, chẳng hạn theo kiểu “đầøu nối với
đuôi”, người ta nói polime có cấu tạo điều hòa.
Thí dụ :

-CH
2
-CH-CH
2
-CH-CH

khoảng nhiệt độ khá rộng. Đa số polime khi nóng chảy, cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại chúng được gọi là chất
nhiệt dẻo. Một số polime không nóng chảy mà bò phân hủy khi đun nóng, gọi là chất nhiệt rắn.
Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung môi thích hợp tạo ra dung dòch
nhớt, thí dụ : cao su tan trong benzen, toluen,...
Nhiều polime có tính dẻo (polietilen, polipropilen,...), một số khác có tính đàn hồi (cao su),số khác nữa có thể kéo
được thành sợi dai bền (nilon-6, nilon-6,6,..).Có polime trong suốt mà không giòn như poli(metyl metacrylat).Nhiều
polime có tính cách điện, cách nhiệt (polietilen, poli(vinyl clorua),...) hoặc có tính bán dẫn (poliaxetilen, polithiophen).
2. Tính chát hóa học
Polime có thể tham gia phản ứng giữ nguyên mạch, phân cắt mạch và khâu mạch.
a) Phản ứng giữ nguyên mạch
Các nhóm thế đính vào mạch polime có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polime .
Thí dụ Poli( vinyl axetat ) bò thủy phân cho poli( vinyl ancol)
( CH
2
- CH )
n
+ nNaOH
 →
0
t
( CH
2
- CH )
n
+ nCH
3
COONa
OCOCH
3
OH

2
]
5
- CO )
n
+ nH
2
O
 →
xtt ,
0
nH
2
N - [CH
2
]
5
- COOH
Polime trùng hợp bò nhiệt phân hay quang phân thành các đọan nhỏ và cuối cùng là monome ban đầu, gọi là phản
ứng giải trùng hợp hay đepolime hóa.
c) Phản ứng khâu mạch polime
Khi hấp nóng cao su thô với lưu huỳnh thì thu được cao su lưu hóa. Ở cao su lưu hóa, các mạch polime được nối với
nhau bởi các cầu nối - S-S -.Khi đun nóng nhựa rezol thu được nhựa rezit, trong đó các mạch polime được khâu với nhau
bởi các nhóm - CH
2
- :

OH
CH
2

2
=
CH
2
, CH
2
= CHC
6
H
5
, CH
2
= CH – CH = CH
2
) hoặc là vòng kém bền như :

CH
2
- CH
2
O
CH
2
- CHCH
2
Cl
O

CH
2

- C = O
CH
2
- CH
2
- NH
H
2
C
xt,t
0
NH[CO
2
]
5
CO

( )
n
n
caprolactam capron
Người ta phân biệt phản ứng trùng hợp tthường (chỉ của một loại monome như trên) và phản ứng đồng trùng hợp
của một hỗn hợp monome.
Thí dụ :
nCH
2
= CH – CH = CH
2
+ nCH
2

5
- COOH
 →
0
t
( NH - [CH
2
]
5
- CO )
n
+ nH
2
O
axit ε - aminocaproic policaproamit(nilon -6)
Khi đun nóng hỗn hợp axit terephtaric và etylen glycol, ta thu được một poli este gọi là poli(etylen – terephtarat)
đồng thời giải phóng những phân tử nước :
n(p - HOOC- C
6
H
4
- COOH) + nHO - CH
2
- CH
2
- OH
 →
0
t
axit terephtaric etylen glycol

COOH ; H
2
N[CH
2
]
6
NH
2
và HOOC[CH
2
]
5
COOH ; H
2
N[CH
2
]
5
COOH ;….
Bài
16
VẬT LIỆU POLIME
I- CHẤT DẺO
1. Khái niệm
Nếu hơ nóng một số đồ dùng bằng nhựa như thước, vỏ bút bi,... và uốn cong đi, rồi để nguội thì chúng vẫn giữ
nguyên dạng uốn cong đó. Nếu uốn cong một thanh kim loại, tự nó khônn thẳng lại được. Tính chất đó được gọi là tíng
dẻo.
Vậy : Tính dẻo là tính khi bò biến dạng khi chòu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và vẫn giữ nguyên được sự
biến dạng đ1o khi thôi tác dụng.
Chất dẻo là những vật liệu polime có túnh dẻo.

( CH
2
- CHCl )
n

PVC là chất vô đònh hình, cách điện tốt, bền với axit, dùng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả,.. ng dẫn được làm từ PVC
c) Poli(metyl metacrylat)
Poli(metyl metacrylat) được điều ché từ metyl metacrylat bằng phản ứng trùng hợp :

nCH = C - COOCH
3
CH
3
CH -C
COOCH
3
CH
3
n
xt,t
0
-
Poli(metyl metacrylat) có đặc tính trong suốt cho ánh sáng truyền qua tốt (trên 90%) nên được dùng để chế tạo
thủy tinh hữu cơ plexiglas
d) Poli(phenol - fomanđehit) (PPF)
PPF có 3 dạng : nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit.
Nhựa novolac : Đun nóng hỗn hợp fomanđehit và phenol lấy dư với xúc tác axit được nhựa novolac (mạch không

2
CH
2
OH OH
...
CH
2
OH
CH
2
OH
HOCH
2
HO Nhựa rezol là chất rắn, dễ nóng chảy, dễ trong nhiều dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất sơn, keo và nhựa rezit,..
Nhựa rezit : Khi đun nóng nhựa rezol ở nhiệt độ 150
0
C thu được nhựa có cấu trúc mạng lưới không giangọi là nhựa
rezit hay còn gọi là bakelit. Nhựa rezit không nóng chảy, không tan trong nhiều dung môi hữu cơ. Để chế tọa đồ vật, người
ta trộn với phụ gia ngay trong khuôn rồi đun nóng đến 150
0
C. Khi nguội sẽ thu được đồ vật với hình dạng đònh sẵn. Bằng
cách đó người ta chế tạo ra được các vỏ máy, các dụng cụ cách điện,...
3. Khái niệm về vật liệu compozit
Khi tổ hợp polime với cấht độn thích hợp có thể thu được một vật liệu mới có tính chất của polime và của chất độn,
nhưng độ bền, độ chòu nhiệt,... của vật liệu tăng lên rất nhiều so với polime thành phần. Vật liệu đó gọi là vật liệu
compozit.
Vật liệu compozit là vật liệu gồm polime làm nhựa nền tổ hợp với các vật liệu vô cớ và hữu cơ khác.

]
6
NH
2
và axit ipit (axit hexanđioc) :
n H
2
N[CH
2
]
6
NH
2
+ nHOOC[CH
2
]
4
COOH
 →
0
t
( HN[CH
2
]
6
NHOC[CH
2
]
4
CO )