- Định nghĩa: là hợp chất gồm các phân tử đ−ợc hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một hay nhiều loại nguyên tử hay một nhóm nguyên tử (đơn vị cấu tạo = monome) liên kết với nhau với số l−ợng khá lớn để tạo nên một loạt tính chất mà những tính chất này thay đổi không đáng kể khi lấy đi hoặc thêm vào một vài đơn vị cấu tạo.. - Polyme tổng hợp: Phản ứng trùng hợp, trùng ng−ng: Polyolefin, Polyamit, nhựa phênol fomadehit.. - Theo cấu trúc:. - Polyme mạch nhánh các nhánh xem nh− mộ phần của phân tử tạo bằng từ các phảnứng phụ trong quá trình tổng hợp polyme có mạch nhánh sự sắp xếp ít chặt chẽ dẫn đến tỷ trọng của polyme giảm. - Polyme mạch l−ới các mạch cạnh nhau đ−ợc nối vớp nhau bằng các liên kết cộng hoá trị các l−ới naỳ th−ờng đ−ợc hình thành nhờ cho thêm vào các nguyên tử, phân tử tạo liên kết đồng hoá trị với mạch chính. - Thực tế các polyme mạng l−ới dày đặc có thể coi là polyme không gian: Nhựa epoxy, nhựa phenolfomadehyt.. - Chú ý: một polyme không thể thuần nhất một loại cấu trúc. - ví dụ polyme mạch thẳng có thể vẫn gồm có cấu trúc mạch nhánh và mạch l−ới nh−ng mạch thẳng chiếm đa số. - Polyme nhiệt dẻo (thermoplastic): th−ờng là các polyme mạch thẳng, ở nhiệt độ nhất định d−ới tác dụng của lực các phần tử có thể tr−ợt lên nhau có nghĩa là vật liêụ có thể dẻo, chảy, nh−ng ở nhiệt độ thấp hơn nó lại rắn trở lại. - Gọi là polyme nhiệt dẻo vì nhiệt độ càng tăng thì tính dẻo càng tăng. - Polyme nhiệt dẻo là loại polyme có giá trị th−ơng mại quan trọng nhất. - Polyme nhiệt rắn (thermoset): là các polyme hay oligome (polyme có khối l−ợg phân tử không cao lắm) chúng th−ờng có cấu trúc không gian. - R + CH 2 =CH X. - R - CH 2 - CH X. - Khác polyme nhiệt dẻo, polyme nhiệt rắn ở nhiệt độ cao không bị chảy mềm và không hoà tan vào dung môi thành polyme nhiệt rắn, không có khả năng tái sinh Phân loại theo lĩnh vực áp dụng: chất dẻo, sợi, cao su, sơn, keo tính chất và áp dụng sẽ đ−ợc trình bày sau.. - Các ph−ơng pháp tổng hợp polyme. - Ph−ơng pháp trùng hợp: Các monome dùng để trùng hợp là các hợp chất đơn giản có khối l−ợng phân tử thầp, có chứa các nối đôi ví dụ n(CH 2 =CH 2. - CH 2 =CH 2 → -CH 2 -CH 2. - Đa số polyme nhiệt dẻo trùng hợp theo ph−ơng pháp này. - Các gốc tự do hình thành ở giai đoạn mở đầu tiếp tục phản ứng với các monome tạo ra các gốc tự do mới có mạch dài hơn và độ hoạt động hoá học t−ơng tự phản ứng lặp lại hàng ngàn lần trong vài giây do đó số monome tham gia vào một gốc cao phân tử phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và yêu cầu đối với sản phẩm.. - Ví dụ: kết hợp hai gốc tự do đang phát triển thành một phân tử polyme H H. - R - CH 2 - CH. - -CH- CH 2 -R X. - Phản ứng chuyển mạch với một chất biến đổi có thể là dung môi, chất ổn định, hoặc chất điều hoà khối l−ợng phân tử:. - Trong phản ứng này mạch cao phân tử ngừng phát triển (điều hoà mạch) nh−ng không làm giảm nồng độ của gốc tự do do đó vận tốc trùng hợp không giảm. - Phản ứng trùng ng−ng. - Khác phản ứng trùng hợp xảy ra ở nối đôi của monome (tách các liên kết đôi), phản ứng trùng ng−ng xảy ra giữa các nhóm chức khác nhau của monome. - HOOCR 1 COOR 2 OH + HOOCR 1 COOH → HOOCR 1 COOR 2 OOCR 1 COOH+H 2 O nh− vậy một nhóm axit phản ứng với một nhóm hydroxyl tạo liên kết este với sản phẩm phụ là n−ớc. - Phân tử tạo thành vẫn có hai nhóm chức -OH và -H ở cuối mạch. - Chúng lại phản ứng tiếp cho đến khi đạt khối l−ợng phân tử cần thiết [-OC- R 1 -CO-O-R 2 -O] n Polyeste mạch thẳng Polyamit (nylon) đ−ợc sản xuất bằng ph−ơng pháp trùng ng−ng diamin và diaxit. - Dùng chất xúc tác (kiềm hoặc axit) cuối phản ứng dùng chân không để tách n−ớc và các sản phẩm phụ có khối l−ợng phân tử thấp.. - Khác phản ứng trùng hợp xảy ra nhanh (vài giây) phản ứng trùng ng−ng xảy ra từng bậc thời gian dài.. - Phân tử Polyme. - Phân tử Polyme là khổng lồ còn gọi là cao phân tử. - Nói chung gồm có mạch chính gồm các nguyên tử cacbon hai hoá trị liên kết với hai nguyên tử cacbon bên cạnh, còn hai hoá trị còn lại có thể liên kết với nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử tạo thành các nhánh bên của mạch. - đơn vị cấu trúc bằng mắt xích = một đơn vị cấu trúc C 2 H 4 thực tế góc liên kết giữa các nguyên tử cacbon không phải là 180 o mà là 109 o do đó khoảng cách hai nguyên tử cacbon là 0,154nm. - đơn giản từ đây chỉ vẽ thẳng một nguyên tử H đ−ợc thay bằng nguyên tử Cl Polyvinylclorit =PVC. - Thay một nguyên tử H bằng nhóm metyl (CH 3 ) Polypropylen= PP. - Thực tế để thay đổi tính chất của polyme ng−ời ta có thể trùng hợp hai hay nhiều monome sản phẩm đ−ợc gọi là copolyme (polyme đồng trùng hợp).. - H H -C - C- H H R - CH 2 - CH X. - Các monome đề cập trên có hai khả năng phản ứng ở hai đầu gọi là monome hai chức chúng có thể nối với hai monome thành polyme mạch dài. - Còn có loại monome đa chức (hơn hai chức) chúng có thể nối với ba monome khác tạo polyme không gian.. - Khối l−ợng phân tử và sự phân bố khối l−ợng phân tử. - Khối l−ợng phân tử càng lớn thì độ chảy của polyme càng giảm và độ bền độ nhớt càng tăng. - Khối l−ợng phân tử của một polyme rất khác nhau để đặc tr−ng cho sự. - phân tán khối l−ợng phân tử ng−ời ta đ−a ra sự phân bố khối l−ợng phân tử K:. - M W i i i i , W i là tỷ lệ khối l−ợng của các phân tử có cùng khối l−ợng M i. - G là tổng khối l−ợng khảo sát, g i là khối l−ợng của polyme có cùng phân tử l−ợng M i. - M w= Σ (tổng khối l−ợng phân tử cùng kích th−ớc).(khối l−ợng một phân tử) khối l−ợng tổng cộng. - là tỷ lệ số phân tử có cùng khối l−ợng M i M n khối l−ợng trung bình mol theo phân tử M n = khối l−ợng tổng cộng. - tổng số phân tử. - K=1 khối l−ợng phân tử đồng nhất lý t−ởng hiếm gặp K≤5 Sự phân bố khối l−ợng phân tử hẹp. - 5<K<20 Sự phân bố khối l−ợng phân tử trung bình K>20 Sự phân bố khối l−ợng phân tử rộng.. - polyme có sự phân bố khối l−ợng phân tử hẹp dễ gia công và cơ lý tính tốt hơn.. - Ví dụ hai mẫu polyme P 1 có 500 phân tử khối l−ợng 1g và 2 phân tử 250g P 2 có 400 phân tử khối l−ợng 1g và 100 phân tử 6g. - Đ/n: Polyme tinh thể là loại polyme mà các mạch phân tử sắp xếp có trật tự (th−ờng là song song với nhau).. - Phân tử polyme cồng kềnh nên chỉ có thể kết tinh một phần. - Trong đó ρ S , ρ C , ρ a lần l−ợt là khối l−ợng riêng của polyme khảo sát, polyme tinh thể hoàn toàn và polyme vô định hình hoàn toàn. - Polyme tinh thể có khối l−ợng riêng lớn nhất ρ C >. - K phụ thuộc vào tốc độ nguội, cấu tạo phân tử : nguội nhanh, phân tử cồng kềnh phức tạp nhiều mạch nhánh → khó kết tinh. - Polyme cấu trúc mạch không gian, copolyme xen kẽ là loại vô định hình.. - Polyme tinh thể cấu trúc gồm các hạt gọi là các tiểu cầu trong mỗi hạt lại có các lớp tinh thể và vô định hình xen kẽ nhau. - Các polyme vô định hình có mạch phân tử cuộn uốn khúc nhiều khi có lực tác. - động các phân tử duỗi ra, bỏ lực tác dụng các phân tử lại co lại đàn hồi nh− cao su. - ở nhiệt độ cao polyme thuỷ tinh hoá có cấu trúc vô định hình nên tính dẻo tăng và tính bền giảm. - Định nghĩa: là vật liệu có thể biến dạng mà không bị phá huỷ và có thể định hình với áp lực thấp. - Polyme nhiệt dẻo: gia công tạo hình ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thuỷ tinh hoá áp lực phải duy trì (ép khuôn) đến khi làm lạnh sản phẩm đến bảo tồn hình dạng. - Nhóm polyme nhiệt rắn: sản xuất hai giai đoạn: Giai đoạn 1 là tổng hợp polyme mạch thẳng, lỏng, có khối l−ợng phân tử thấp (trùng hợp sơ bộ polyme). - D−ới tác dụng của chất đóng rắn hoặc tác dụng nhiệt và lực ép polyme trở nên cấu trúc không gian, đóng rắn và có thể rỡ khuôn ngay. - Polyme nhiệt rắn chịu nhiệt độ cao, không nóng chảy lại, không có khả năng tái sinh.. - Có hai ph−ơng pháp đúc th−ờng dùng hiện nay: ép đùn, cho polyme nhiệt dẻo, buồng ép gia nhiệt. - Cao su (Elastome). - L−u hoá cao su: đàn hồi ↔ cấu trúc mạng l−ới th−a. - L−u hoá là phản ứng của cao su với l−u huỳnh ở nhiệt độ đủ cao và không thuận nghịch để tạo cấu trúc l−ới th−a. - Sau khi l−u hoá độ bền, tính đàn hồi, tính bền hoá học tăng lên trở thành polyme nhiệt rắn. - mềm dính S= 1-5% khối l−ợng cao su có đặc điểm polyme nhiệt rắn. - Thay thế mạch chính C=Si và O cao su silicon có thể l−u hoá bền nhiệt và bền trong dầu. - khối l−ợng riêng nhỏ, độ mềm dẻo, độ bền kéo, xé rách cao, bền với n−ớc, độ thấm các loại khí nhất là hơi n−ớc phải thấp.. - Có thể dùng cách khác: phun khí trơ (Ar) vào vật liệu ở trạng thái nóng chảy nh−. - H CH 3 H H -C - C = C - C- H H H H -C - C = C - C- H CH 3 H H. - H CH 3 H H -C - C - C - C- H H H H -C - C - C - C- H CH 3 H H
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt