Chương 4: POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME

§1. ĐẠI CƯƠNG VỀ POLIME

I. ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP

1. Định nghĩa

Polime (hợp chất cao phân tử) là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ gọi là mắt xích liên kết với nhau tạo nên.

Ví dụ: Nilon-6 do mắt xích liên kết với nhau tạo nên.

Hệ số n được gọi là hệ số polime hoá hay hệ số trùng hợp hay độ trùng hợp. Các phân tử tham gia phản ứng được gọi là monome.

2. Phân loại

Người ta có thể phân loại polime theo ba cách sau đây:

- Theo nguồn gốc, ta phân biệt được polime thiên nhiên, polime tổng hợp và polime nhân tạo (hay bán tổng hợp).

- Theo cách tổng hợp, ta phân biệt được polime trùng hợp và polime trùng ngưng.

- Theo cấu trúc.

3. Cấu trúc

- Phân tử polime có thể tồn tại ở dạng mạch không phân nhánh, dạng mạch phân nhánh và dạng mạng lưới.

- Phân tử polime có thể có cấu tạo điều hoà và không điều hoà nếu các mắt xích nối với nhau theo kiểu đầu nối với đuôi và đầu nối với đầu, đuôi nối với đuôi.

II. TÍNH CHẤT

1. Tính chất vật lí

Hầu hết polime là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định, một số tan trong các dung môi hữu cơ. Đa số polime có tính dẻo, một số polime có tính đàn hồi, một số có tính dai, bền, có thể kéo thành sợi.

2. Tính chất hoá học: có 3 loại phản ứng

a) Phản ứng giữ nguyên mạch polime

Phản ứng cộng vào liên kết đôi hoặc thay thế các nhóm chức ngoại mạch. Thí dụ:

b) Phản ứng phân cắt mạch polime

Tinh bột, xenlulozơ, protein, nilon, ... bị thủy phân trong môi trường axit. Polistiren bị nhiệt phân cho stiren, cao su bị nhiệt phân cho isopren...

Polime có nhóm chức trong mạch như -CO-NH-, dễ bị thủy phân khi có mặt axit hay bazơ.

Ví dụ:

c) Phản ứng tăng mạch cacbon

Khi hấp nóng cao su với lưu huỳnh được cao su lưu hoá. Khi đun nóng nhựa rezol được nhựa rezit. Phản ứng tạo cầu nối giữa các mạch (cầu -S-S hay cầu ) tạo thành polime mạng lưới hoặc phản ứng kéo dài thêm mạch polime.

III. ĐIỀU CHẾ POLIME

1. Phản ứng trùng hợp

Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ, giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử rất lớn (polime).

- Phản ứng trùng hợp chỉ một loại monome.

Ví dụ:

- Phản ứng đồng trùng hợp của một hỗn hợp monome thu được copolime.

Ví dụ:

Lưu ý: Phản ứng trùng hợp chỉ tạo thành một sản phẩm. Điều kiện để monome tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có nối đôi hoặc vòng kém bền.

2. Phản ứng trùng ngưng

Phản ứng trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ (như ...)

- Phản ứng trùng ngưng chỉ một loại monome.

Ví dụ:

- Phản ứng trùng ngưng của một hỗn hợp monome.

Ví dụ:

Lưu ý: Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng ngưng là trong phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng tham gia phản ứng.