- Sự khác nhau giữa hợp chất cao phân tử và hợp chất thấp phân tử……...…...9. - Phân tử hydrocacbon. - Khái niệm hiện đại về cấu trúc ngoại vi phân tử polymer...27. - 3.3.1 Cấu trúc ngoại vi phân tử của polymer vô định hình...28. - Cấu trúc ngoại vi phân tử của polymer tinh thể...29. - Người ái cập cổ xưa biết sử dụng giấy polymer để viết thư cho đến khi tìm ra được phương pháp điều chế hợp chất cao phân tử khác là giấy. - Các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn gọi là hợp chất cao phân tử hay polymer, đã được hình thành trong thiên nhiên từ những ngày đầu tồn tại của trái đất.. - Hợp chất polymer là tổ hợp của các phân tử có độ lớn khác nhau về cấu trúc và thành phần đơn vị cấu trúc monomer trong mạch phân tử.. - Các nguyên tử hình thành mạch chính của phân tử lớn có thể tồn tại ở dạng sợi và có thể dao động xung quanh liên kết hoá trị, làm thay đổi cấu dạng của đại phân tử.. - Tính chất của polymer phụ thuộc vào khối lượng phân tử, cấu trúc thành phần hoá học của phân tử, cũng như sự tương tác của các phân tử.. - Polymer: là hợp chất cao phân tử chứa nhiều nhóm nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hoá.. - Olygomer: polymer khối lượng phân tử thấp (hợp chất trung gian), chưa mang những đặc trưng tính chất như polymer. - Độ trùng hợp (n): biểu thị số mác xích cơ sở có trong đại phân tử của polymer. - M: khối lượng phân tử trung bình của Polymer m : khối lượng phân tử của mắc xích. - Khối lượng phân tử của polymer.. - Khối lượng phân tử trung bình số M n. - M i : khối lượng phân tử của mạch i. - N i : số phân tử có khối lượng Mi có trong hệ. - Khối lượng phân tử trung bình số thể hiện phần số học các mạch hiện diện trong hổn hợp.. - Khối lượng phân tử trung bình khối Mw. - W i Phần khối lượng của mạch phân tử có độ trùng hợp i. - Polymer mạch carbon: mạch phân tử được cấu thành từ nguyên tử carbon. - Phân loại theo cấu trúc mạch phân tử.. - Phân loại theo đặc điểm liên kết giữa các phân tử thẳng (hay theo tính chịu nhiệt) người ta chia các polymer thành polymer nhiệt dẻo và polymer nhiệt rắn.. - Sự khác nhau giữa hợp chất cao phân tử và hợp chất thấp phân tử.. - Về quan điểm hoá học: hợp chất cao phân tử không khác gì so với hợp chất thấp phân tử. - nhưng các hợp chất cao phân tử có kích lớn, cồng kềnh khó dịch chuyển chính vì thế khả năng phản ứng của các nhóm chức là chậm so với nhóm chức của hợp chất thấp phân tử.. - Sự khác nhau cơ bản giữa hợp chất cao phân tử và thấp phân tử là tính chất vật lý.. - Các polymer có khối lượng phân tử lớn, lực tương tác giữa các phân tử lớn cho nên nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, tỷ khối cao hơn hợp chất thấp phân tử nhất là đối với polymer có tính phân cực lớn.. - Dung dịch polymer có độ nhớt cao, ngay cả trong dung dịch loãng của polymer độ nhớt cũng cao hơn độ nhớt của dung dịch đặc của hợp chất thấp phân tử. - Các sợi, màng polymer có độ bền cơ học khác nhau, khác với hợp chất thấp phân tử, đặc biệt phụ thuộc vào hình dạng, cấu trúc và bản chất phân bố tương hổ của các phân tử và nhiệt độ. - Khi có ngoại lực tác dụng thì các hợp chất cao phân tử không biến dạng hoàn toàn ngay như hợp chất thấp phân tử mà phải trải qua thời gian nhất định. - ở một số polymer như cao su sự biến dạng thuận nghịch gấp hàng nghìn lần so với hợp chất thấp phân tử.. - Polymer là những phân tử mạch lớn, cấu tạo từ nhiều nhóm hoá học có thành phần giống nhau hoặc khác nhau. - Phân tử mạch dài có mức độ đối xứng lớn. - Sở dĩ có tính chất đó là do các phân tử định hướng, sắp xếp theo chiều của ngoại lực tác dụng. - Như vậy có nghĩa là độ bền theo chiều dọc phân tử khá lớn.. - Muốn làm biến dạng theo chiều ngang các phân tử chỉ cần dùng một lực thắng được lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử. - Những polymer mà phân tử có các mối nối có cực không đối xứng với nhau, là những polymer có cực ( lưỡng cực). - Các phân tử không có mối nối có cực hoặc có những sắp xếp đối xứng và cân bằng với nhau gọi là các polyme không cực.. - Ví dụ trong phân tử HF, mật độ đám mây điện tử ở nguyên tử F lớn hơn nguyên tử H.. - Khoảng cách giữa các điện tích càng lớn, thì momen lưỡng cực càng lớn và phân tử càng có cực. - Sự dịch chuyển của điện tử từ không thể vượt khỏi kích thước phân tử và vào khoảng 10 -8 cm... - Tuy nhiên, sự có mặt các nhóm có cực trong phân tử không phải luôn luôn thể hiện được mức độ có cực của phân tử. - Hình thái sắp xếp : là sự thay đổi vị trí các nguyên tử trong không gian và năng lượng của phân tử do chuyển động nhiệt làm xuất hiện sự quay nội tại trong phân tử.. - Còn hình thái sắp xếp là do chuyển động nhiệt làm cho các nhóm nguyên tử hoặc mắt xích trong phân tử luôn luôn thay đổi vị trí trong không gian.. - Các tính chất vật lý của hợp chất cao phân tử thường phụ thuộc vào cấu tạo hoá học của chúng. - Muốn hiểu được quan hệ này, trước tiên chúng ta cần xét đến độ mềm dẻo của mạch cao phân tử.. - Nguyên nhân chính làm cho mạch polyme mềm dẻo là từ sự quay nội tại của các phần tử riêng lẻ trong phân tử. - Sự quay nội tại trong phân tử là hiện tượng quay của một phần tử tương ứng với phần tử khác trong phân tử.. - Xét sự quay nội tại trong phân tử polyme đơn giản, độc lập, các nguyên tử cacbon chỉ kết hợp với nhau bằng liên kết δ.. - Hình 1.5 : hiện tượng quay nội tại của phân tử polyme. - Như vậy thực tế polyme không thể quay hoàn toàn tự do, như thế mạch phân tử ít thay đổi hình thái sắp xếp hơn, nhưng vẫn có khả năng uốn khúc.. - Nhưng trong thực tế, polymer là một hệ thống gồm nhiều đại phân tử, trong đó sự quay nội tại của phân tử bị cản trở do lực tác dụng tương hỗ giữa các nguyên tử không có liên kết hoá học với nhau. - Lực tác dụng giữa các phân tử trong polyme có thể là lực liên kết hydrô, lực Vanderwal (tĩnh điện), lực phân tán, lực định hướng, lực biến dạng. - Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ quan tấm đến lực tương hỗ nội phân tử.. - Trong quá trình quay của một phần tử tương ứng với phần tủ khác trong mạch, lực nội phân tử sẽ làm thay đổi thế năng của mạch polyme.. - Khái niệm hiện đại về cấu trúc ngoại vi phân tử polymer. - Như chúng ta đã biết, tính chất các hợp chất thấp phân tử ở trạng thái ngưng tụ không những chỉ phụ thuộc vào thành phần và cấu tạo, mà còn phụ thuộc vào sự sắp xếp tương hỗ giữa chúng với nhau, có nghĩa là cấu trúc của vật thể. - Ở các chất lỏng, các phân tử luôn sắp xếp theo thứ tự gần và khi kết tinh xuất hiện thứ tự xa. - Trong nhiều năm, việc nghiên cứu trật tự sắp xếp của các đại phân tử đã giải thích được khả năng tổng hợp polyme ở trạng thái tinh thể hoặc vô định hình và nghiên cứu dạng mạng lưới tinh thể.. - thì mỗi mixel là một tập hợp các đại phân tử mạch cứng dưới dạng bó. - Theo mô hình này, ở các vùng vô định hình các mạch phân tử có thể nằm cuộn rối lại với nhau.. - 3.3.1 Cấu trúc ngoại vi phân tử của polyme vô định hình. - Nếu như các đại phân tử đủ mềm dẻo, thì chúng sẽ cuộn lại thành những hạt hình cầu và đượi gọi là cấu trúc dạng cầu. - Sự sắp xếp tương hỗ các phần của đại mạch phân tử bên trong cấu trúc này không theo thứ tự nào cả. - Trong những dung dịch loãng, phần lớn các đại phân tử có dạng hình cầu, cho nên phương pháp chung để đưa polyme về cấu trúc có dạng hình cầu là làm bay hơi dung môi khỏi dung dịch ở nhiệt độ tương đối thấp.. - Có sự hình thành hình cầu là do nội lực phân tử lớn hơn nhiều so với lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử. - Nhưng để chuyển từ dạng thẳng về dạng cầu, mạch phân tử cần có độ mềm dẻo lớn hơn để có thể cuộn tròn lại. - Cho nên đôi khi những mạch phân tử rất cứng nhưng có nội lực phân tử lớn nên vẫn có thể ở dạng cầu. - Trong khi đó những đại phân tử không cực, mạch mềm vẫn có cấu trúc dạng thẳng.. - Mạch phân tử có dạng cầu sẽ tạo thuận lợi trong quá trình hoà tan polyme.. - Ngoài ra những polyme mạch cứng thì đại phân tử không thể cuộn tròn lại mà nó ở dạng thẳng ( trạng thái bất đối xứng) hay còn gọi là dưới dạng bó. - Nếu như polyme ở trạng thái mềm cao : Đối với những mạch đại phân tử rất mềm dẻo và linh động thì các hạt hình cầu có thể liên kết lại với nhau thành hạt có kích thước lớn hơn. - Đối với những mạch không cứng lắm, hoặc nếu lực tác dụng nội phân tử đủ lớn, thì hạt dạng cầu đơn phân tử có thể tồn tại ở nồng độ khá lớn, thậm chí ở cả. - Như vậy thấy rằng điều kiện để xuất hiện cấu trúc dạng cầu có thể do mạch đại phân tử riêng biệt cuộn tròn lại hoặc có thể được tạo thành trực tiếp trong quá trình trùng hợp.. - Cấu trúc ngoại vi phân tử của polyme tinh thể. - Vì vậy, chúng ta đặc biệt chú ý đến cấu trúc ngoại vi phân tử ở dạng bó. - Như vậy trong quá trình kết tinh polyme sẽ hình thành nên nhiều dạng cấu trúc ngoại vi phân tử phức tạp.. - Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall). - Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó. - Cao Su. - Trong quá trình này nguyên tử lưu huỳnh là vòng tròn đen tạo thành những đoạn bắc cầu làm cho các phân tử cao su tự nhiên có cấu tạo lưới.. - Tính đàn hồi của cao su có liên quan đến cấu trúc dicdac của các phân tử như trình bày trên hình 10.6, còn bình thường phân tử cao su xoắn rối như một tập hợp các sợi chỉ như trình bày trên hình 10.7.. - Hình 10.6 Mô hình cấu tạo phân tử cao su. - Hình 10.7 Mô hình biến dạng phân tử cao su. - Khi chịu tác dụng của lực kéo F nó bị kéo căng ra, phân tử trở nên gần như mạch thẳng. - Cấu tạo: Khối lượng phân tử : cao. - Còn Tơ poliamit kém bền với nhiệt và kém bền về mặt hóa học (do nhóm – C – NH–) trong phân tử. - Trong quá trình tạo sợi, trên các ống sợi người ta còn kéo căng để các phân tử polime dạng chuỗi trong sợi có một trật tự sắp xếp chặt chẽ hơn (sắp xếp song song nhau). - Khi đó, lực tương tác giữa các phân tử tăng lên làm độ bền cơ học của sợi cũng tăng lên. - Chúng có thể là các đơn phân (monomer ) hoặc oligome hay có khi là dung dịch các cao phân tử trong dung môi hữu cơ hoặc trong các đơn phân tử.. - Việc chọn đúng tỉ lệ phân tử giữa phenol và. - Điều này có nghĩa là keo tạo ra từ loại có phân tử lượng càng lớn thì có độ bám dính càng cao, độ bền càng lớn.. - Cácdẫn xuất này dễ dàng tác dụng để taọ ra các mạch phân tử co khả năng hòa tan hoặc mạng không gian không có khả năng hòa tan.Trong thực tế sản xuất, người ta đưa môi trường có độ pH thích hợp (thường dùng xúc tác kiềm) và nhiệt độ phản ứng vừa phải để tạo ra sản phẩm tan được trong nước.Các sản phẩm này có thể dùng làm keo dán,chất kết dính và xa hơn nữa làm chất tạo màng. - Manh cao phân tử nhựa epoxy có dạng:. - Thông người ta điều chế nhựa epoxy có phân tử lớn từ vài trăm đến vài nghìn đ.v.C. - Trộn 34g nhựa epoxy (loại có phân tử lượng 350 – 400 đ.v.C.) 5 ml axetonytril và 7g trietylamin. - Nếu trộn 10g nhựa epoxy (phân tử lượng 350 – 400 đ.v.C.) vớ 1g benzyl dimetylamin trong hỗn hợp dung môi. - Hòa tan 100g nhựa epoxy trong 12 ml axeton rồi cho thêm hỗn hợp 1g axit oxalic ngậm 2 phân tử nước
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt