bai thuyet trinh hoa ly polyme
DESCRIPTION
thuyet trinh ve hóa ly polimeTRANSCRIPT
www.thmemgallery.com
CHƯƠNG 1:
NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ
HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ
TP.HCM, tháng 10 năm 2013
GVHD: TS. Phạm Quốc Thái
Môn: Hóa Học, Hóa Lý Polyme
CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI VẬT LÝ
SỰ KHÁC BIỆT GIỮA H/C CAO PHÂN TỬ & PHÂN TỬ NHỎ
ĐỊNH NGHĨA
MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
NỘI
DUNG
1
2
4
3
NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ
CÁC POLYME TIÊU BIỂU
ỨNG DỤNG CỦA POLYME6
7
CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYME55
Các hợp chất cao phân tử thường gặp trong tự nhiên
Cao su thiên nhiên
Tinh bộtCellulose
1. MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Protit
Staudinger
Vào đầu những năm 20 thế kỷ XX
1. MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Staudinger
Các giai đoạn phát triển của xơ sợi hh
4. Từ cuối TK 20 đến nay
3. Từ năm1985 đến cuối TK 20
2. Từ năm 1950 đến 1985
1. Từ cuối TK 19 đến năm 1950
4 GIAI ĐOẠN
Sợi viscose, nylon, polyester, polyacrylonitril
Sợi hh được nâng cao về độ mảnh, độ đàn hồi, cường lực.
Sợi có đặc tính siêu nhẹ,siêu bền, tính năng KT cao.
Sợi có cường lực & modun đàn hồi cao, chống cháy, vi khuẩn.
2. ĐỊNH NGHĨA
Cao phân tử (polyme) là hợp chất có phân tử khối lớn được kết hợp từ
các phân tử nhỏ nhờ liên kết hóa học, một phân tử polyme có thể kết hợp
hàng trăm, hàng nghìn, hay hàng chục nghìn phân tử nhỏ (đơn phân).
Nhưng trong thực tế polyme là hợp chất có phân tử khối khoảng 5000 –
200000. Hợp chất có phân tử khối nhỏ hơn được gọi là oligome. Oligome
không biểu diễn những tính năng cơ lí như polyme.
2. ĐỊNH NGHĨA
Ví dụ:n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n
CH2=CH2 : làphântửetylenđượcgọilàđơnphântử hay monone.
(-CH2-CH2-)n : làphântửpolymepolyetylen.
- Nhóm-CH2=CH2- : gọilàmắtxích;
- n hay p làsốmắtxích hay độtrùnghợp, trùngngưng. Độtrùnghợp,
trùngngưngliênquanvớiphântửkhốipolymebằngphươngtrình;
P=
Trongđó: M – phântửkhốipolyme; m – phântửkhốimắtxích
2. ĐỊNH NGHĨA
Tên gọi
Tên gọi monome
Thành phần hóa học
Tên thương mại và các cách gọi khác
DỰA THEO
2. ĐỊNH NGHĨA
Tên gọi
Dựa vào tên gọi monome
Tên gọi polyme = “Poly” + tên gọi monome
Ví dụ: Etylen PE: Polyetylen
Propylen PP: Polypropylen
Những polyme được tổng hợp bằng phương pháp trùng ngưng từ một
loại monome cũng được gọi theo cách này.Vd: polyamit là sản phẩm
trùng ngưng từ amino axit 6-amino hexanoic.
nH2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH –(-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
CO-)n- + H2O
Số 6 chỉ trong mỗi mắt xích có 6 cacbon
2. ĐỊNH NGHĨA
Tên gọi
Dựa theo thành phần hóa học
Poiliamit:
nH2N-(CH2)6NH2 + NHOOC(CH2)4COOH + (2n-1)H20 H[-NH-
(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n-OH.
Polyhexanmetilen adipic axit, nilon 6,6; hai số 6 chỉ rằng mỗi một mắt
xích có hai nhóm 6 cacbon
Polieste
Poliuretan
2. ĐỊNH NGHĨA
Tên gọi
Tên thương mại và các cách gọi khác
Poly - 4,4’- isopropilidendiphanylen cacbonat được gọi là policacbonat bí-phenol A.
2. ĐỊNH NGHĨA
Phân loại
THEO THÀNH PHẦN
CẤU TẠO
Dựa vào các cách sắp xếp các nhóm chức trong không gianD
Dựa vào cấu trúcB
Dựa vào thành phần của monome
C
Dựa vào thành phần hóa học mạch chínhA
Dựa vào nguồn gốc hoặc dựa trên tính chất cơ lýE
Có rất nhiều phương pháp:
2. ĐỊNH NGHĨA
Phân loại
THEO THÀNH PHẦN
CẤU TẠO
Polyetylen
Polypropylen
Polyvinylclorua
Polyme hữu cơ
Kim cương
Sợi thủy tinh
Polyphotphat
Polyme vô cơ
Polyxyloxan
Polytitanxan
Polyme cơ thiếc
Polyme cơ kim
3. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ VÀ PHÂN TỬ NHỎ
THEO THÀNH PHẦN
CẤU TẠO
Sự khác biệt
Phân tử khối
Hình dạng phân tử
Polyme mạch thẳng
Polymemạch nhánh
Polyme mạng lưới
Company Logo
Do giá trị phân tử khối lớn nên hợp chất cao phân tử biểu hiện một số tính chất đặc trưng không có ở các phân tử nhỏ. Những tính chất này không tuân theo những qui luật kinh điển đối với hệ các phân tử nhỏ, đó là: giá trị phân tử khối và hình dạng phân tử
www.thmemgallery.com
3. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ VÀ PHÂN TỬ NHỎ
THEO THÀNH PHẦN
CẤU TẠO
Phân tử khối(M) Một trong những đặc tính của các hợp chất cao phân tử là
giá trị phân tử khối rất lớn trong khoảng 104 - 106 và không
đồng đều. Để mô tả đầy đủ sự phân bố của các mạch
polyme người ta dùng thêm khái niệm: Độ đa
phân tán.
Kết luận: - Độ đa phân tán càng thấp thì giá
trị polyme càng cao
- Trọng lượng phân tử càng cao thì cơ tính
càng cao, áp suất hơi càng giảm, độ bay hơi nhỏ
Cách tính trọng lượng phân tử polyme:
Mn = n * M
trong đó: n là độ trùng hợp; M là trọng lượng của 1 monome
Company Logo
Đối với các chất phân tử khối nhỏ, đại lượng phân tử khối là một hằng số đặc trưng cho tính chất riêng của hợp chất. Sự thay đổi phân tử khối luôn là bằng chứng về sự chuyển hóa phân tử khối của các phân tử trong một dãy đồng đẳng làm thay đổi các tính chất vật lí của chúng
Đối với polime, do giá trị phân tử khối không đồng đều nên phân tử khối xác định được là giá trị trung bình, kí hiệu M, phân tử khối polime không phải là hằng số liên quan đến các tính chất nhiệt động của hệ, tuy nhiên giá trị phân tử khối có ảnh hưởng quyết định đến tính chất cơ lí của polime
www.thmemgallery.com
Company Logo
Độ đa phân tán của polyme được xác định bằng giá trị giới hạn của KLPT trung bình của các phân đoạn và được biểu diễn thành đường cong phân bố của polyme theo KLPT.
- Đường biểu diễn (1) : hẹp và cao. Polyme gần đơn phân tán, nghĩa là chứa phần lớn các đoạn mạch có KLPT như nhau.
- Đường biểu diễn (2) : rộng và thấp. Polyme đa phân tán, có chứa nhiều loại đoạn mạch có KLPT khác nhau.
www.thmemgallery.com
3. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ VÀ PHÂN TỬ NHỎ
THEO THÀNH PHẦN
CẤU TẠO
Hình dạng phân tử
Polyme mạch thẳng: khi chiều dài của mạch chính dài gấp trăm ngàn lần chiều ngang; còn chiều ngang của chúng ở trạng thái duỗi thẳng thì bằng kích thước của phân tử monome. Polime mạch thẳng biểu diễn tốt nhất các tính chất cơ lí của polime như tính co dãn, độ bền kéo đứt lớn, dễ tan
Polyme mạch nhánh: Đại phân tử của polyme mạch nhánh có các mạch ngắn hơn gắn dọc theo sườn của mạch dài. Số mạch nhánh và tỷ số giữa chiều dài mạch chính và mạch nhánh có thể thay đổi trong một giới hạn rộng và có ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của polyme.nhìn chung thì polime kết tinh kém, độ bền cơ học giảm, độ nhớt không cao
Polyme mạng lưới: Giữa những mạch chính được liên kết với nhau bằng những mạch rất ngắn, nó giống như những chiếc "cầu nối" giữa các mạch chính lại với nhau. Polyme mạng lưới có thể có cấu trúc không gian 2 chiều phẳng hoặc cấu trúc không gian 3 chiều. Tính chất Polime mạng lưới hoàn toàn khác polime mạch thẳng và mạnh nhánh, chúng không hòa tan và không nóng chảy.
4. CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI VẬT LÝ Cấu trúc phân
tử polyme
Cấu trúc nematicCấu trúc vô định hình
Cấu trúc kết tinh
Vật rắn
Cấu trúc smectic
1
4 3
2
(Hoàn toàn không có
trật tự và đồng chất)
(Trật tự theo một chiều)
(Trật tự theo không
gian ba chiều)
(Vật liệu trật tự theo
mặt phẳng, hai chiều)
Company Logo
Phần lớn polime biểu hiện tính chất của những chất tinh thể và chất vô định hình
Cấu trúc kết tinh:mặc dù mạch phân tử rất dài và cấu trúc phức tạp, ta vẫn có những polime mà cấu trúc được sắp xếp đều đặn trong không gian 3 chiều mà ta gọi là polime kết tinh. Polime kết tinh là kết quả của việc sắp xếp đều đặn của phân tử chứ không phải sự cố đinh nguyên tử như trong kim loại.
Cấu trúc vô định hình: khi các mạch phân tử không thể sắp xếp trật tự thì ta có cấu trúc vô định hình, cấu trúc vô định hình liên hệ trực tiếp đến độ mềm dẻo của mạch polime
www.thmemgallery.com
4. CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI VẬT LÝ Trạng thái vật
lý của polyme
Company Name
Trạng thái chảy nhớt
Trạng thái đàn hồi cao
Trạng thái rắn (trạng thái thủy tinh)
5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYME
Trùng hợp
Trùng ngưng
Là phản ứng kết hợp các
monome để tạo thành
polyme, thành phần hh
của mắc xích cơ sở
không khác thành phần
monome ban đầu.
Đặc trưng cho những
hợp chất chứa liên kết
không no cacbon-
cacbon.
Là phản ứng kết hợp
của các phân tử kèm
theo sụ tách ra các
chất đơn giản hơn
như nước, rượu,
amoniac, HCl…
Đặc trưng cho các
hợp chất trong thành
phần chứa các nhóm
chức
CÓ 2 PHƯƠNG
PHÁP
Ví dụ:
- Những chất có liên kết 3 cacbon-cacbon:
- Những chất chứa liên kết đôi cacbon-oxi:
- Những chất vòng không bền:
Polivinylclorua
Peoxit benzoic (Trùng hợp gốc)
… … nCH2=CHCl - CH2 – CHCl –
Ti(OC4H9)3 + Al(C2H5)3
Xúc tác
Polivinylen
… … nCH – CH - CH2 ൌ�� CHؠ
nCH2=O amin …
Polifomandehit
- CH2 – O – …
SrCO3 nCH2 – CH2
Xúc tác O
- CH2 – CH2 – O – …
Polietilen oxit
…
nCH2=CH
Polipropilen
CH3
TiCl3 + Al(C2H5)3
Xúc tác ion – phối … …
CH3
- CH2 – CH –
5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYME
Trùng hợp
5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYMETrùng
ngưng
Ví dụ: phản ứng điều chế các polyester hay các polyamit là trùng ngưng
6. ỨNG DỤNG CỦA POLYME
Chủyếu
Xơ sợi
Chất dẻo
Cao su
- Phân loại theo hiệu ứng với nhiệt:
nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn và vật
liệu đàn hồi.
- Phân loại theo ứng dụng: nhựa
thông dụng, nhựa kỹ thuật và nhựa
chuyên dụng
- Phân loại theo thành phần hòa học
mạch chính: polyme cacbon, polyme
dị mạch và polyme vô cơ
- Cao su thiên nhiên
- Cao su tổng hợp
- Tơ thiên nhiên
- Tơ hóa học
- Tơ nhân tạo
- Tơ tổng hợp
6. ỨNG DỤNG CỦA POLYME
Sản phẩm Polyme
6. NHỮNG POLYME TIÊU BIỂU
Polyme liên hợp
Polyme hydrocacbon
Đặc điểm:
Tính chất polyme
hidrocacbon no và những
dẫn xuất của chúng phụ
thuộc vào số lượng và bản
chất nhóm thế
Ví dụ: PE, PP, PVC, PS,
Polyvinylacetat,…
Polyme mạch dị tố
Đặc điểm:
Là loại polyme có chứa
các nguyên tố như: O, N,
S, polyeste, polyamit,…
Ví dụ: Polyetylenoxit,
nhựa epoxo,
polyetylenterephtalat…
Đặc điểm:
- Bền nhiệt, nhạy cảm từ
tính và có tính bán dẫn
- Có thể trùng hợp và
trùng ngưng từ monome
hoặc bằng pp chuyển
hóa hóa học
Ví dụ: Polyvinylen,
polyphenylen,…
6. NHỮNG POLYME TIÊU BIỂU
Polyme hydrocacbon
CH2 CH2
Cl
nPVC:
Đặc điểm
- Có phân tử khối M = 18.000 - 30.000, d = 1.35 -1.46 g/cm3
- Có cấu vô định hình
- PVC dễ dàng bị phân hủy ở 130oC, hòa tan trong xeton, dẫn xuất clo của
hidrocacbon, este dễ dàng hòa tan trong hỗn hợp dung môi phân cực và dung môi
không phân cực, PVC bền với axit và kiềm.
Ứng dụng
- Được sử dụng làm ống dẫn nước, làm vật liệu cách điện
- Làm màng mỏng (sau khi dẻo hóa).
6. NHỮNG POLYME TIÊU BIỂU
Polyme mạch dị tố
Polyetylenoxit
... CH2 CH2 O ...
Nhựa epoxy
Polyetylenoxit