Kiến thức Tổng Quát chương 4 - Vật liệu Polime

I – KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP POLIME

1. Khái niệm

Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.Ví dụ:
[-NH-(CH₂)₅-CO-]_n­ Tơ nilon-6 do các mắt xích –NH –[CH₂]₆ –CO– liên kết với nhau tạo nên. Hệ số n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa. Các phân tử tạo nên từng mắt xích của polime được gọi là monome

2. Danh pháp

- Poli + tên của monone (nếu tên monome gồm 2 từ trở lên hoặc từ hai monome tạo nên polime thì tên của monome phải để ở trong ngoặc đơn)
- Một số polime có tên riêng (tên thông thường). Ví dụ: … 

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

1. Phản ứng trùng hợp

a) Khái niệm:
- Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome), giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử rất lớn (polime)
- Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có là:
+ Liên kết bội. Ví dụ: CH₂ = CH₂, CH₂ = CH–C₆H₅

+ Hoặc vòng kém bền: 

2. Phản ứng trùng ngưng

a) Khái niệm:
- 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 khác (như H₂O)
- Điều kiện cần để có phản ứng trùng ngưng là: các monome tham gia phản ứng trùng ngưng phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo được liên kết với nhau

I – CHẤT DẺO

1. Khái niệm

- Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo
- Tính dẻo là tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và vẫn giữ nguyên được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng
- Có một số chất dẻo chỉ chứa polime song đa số chất dẻo có chứa thành phần khác ngoài polime bao gồm chất độn (như muội than, cao lanh, mùn cưa, bột amiăng, sợi thủy tinh…làm tăng một số tính năng cần thiết của chất dẻo và hạ giá thành sản phẩm) và chất dẻo hóa (làm tăng tính dẻo và dễ gia công hơn)

2. Một số polime dùng làm chất dẻo

Poli (metyl metacrylat) là chất dẻo cứng, trong suốt, không vỡ…nên được gọi là thủy tinh hữu cơ. Dùng để chế tạo kính máy bay, ô tô, kính bảo hiểm, dùng làm răng giả…
d) Poli(phenol – fomanđehit) (PPF) (xem thêm bài đại cương về polime) : PPF có ba 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 phân nhánh (cầu nối metylen –CH₂– có thể ở vị trí ortho hoặc para)
- Nhựa nhiệt dẻo, dễ nóng chảy, tan trong một số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất vecni, sơn…
Nhựa rezol:
- Đun nóng hỗn hợp phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1 : 1,2 có xúc tác kiềm. Nhựa rezol không phân nhánh, một số nhân phenol có gắn nhóm –CH₂OH ở vị trí số 4 hoặc 2
- Nhựa nhiệt rắn, dễ nóng chảy, tan trong nhiều dung môi hữu cơ dùng để sản xuất sơn, keo, nhựa rezit
Nhựa rezit (còn gọi là nhựa bakelit):
- Đun nóng nhựa rezol ở 150^oC được nhựa rezit (hay nhựa bakelit) có cấu trúc mạng lưới không gian
- Không nóng chảy, không tan trong nhiều dung môi hữu cơ, dùng sản xuất đồ điện, vỏ máy…

3. Khái niệm về vật liệu compozit

Khi trộn polime với chất độn thích hợp thu được vật liệu mới có độ bền, độ chịu nhiệt…tăng lên so với polime thành phẩm. Đó là vật liệu compozit
- Chất nền (polime): có thể dùng nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn
- Chất độn: phân tán (nhưng không tan) vào polime. Chất độn có thể là: sợi (bông, đay, amiăng, sợi thủy tinh…) hoặc chất bột (silicat, bột nhẹ (CaCO₃), bột tan (3MgO.4SiO₂.2H₂O))…

II – TƠ

1. Khái niệm

Tơ là những vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định

III – CAO SU

1. Khái niệm

- Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi, không dẫn nhiệt và không dẫn điện, không thấm khí và không tan trong nước, etanol … nhưng tan trong xăng và benzen.
- Tính đàn hồi là tính biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng

- Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

IV – KEO DÁN

1. Khái niệm

Keo dán là vật liệu polime có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính

2. Phân loại

a) Theo bản chất hóa hoc:
- Keo vô cơ (thủy tinh lỏng, mati vô cơ..)
- Keo hữu cơ (hồ tinh bột, keo epoxi)
b) Dạng keo:
- Keo lỏng (hồ tinh bột)
- Keo nhựa dẻo (matit)
- Keo dán dạng bột hay bản mỏng

3. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng

a) Keo dán epoxi: gồm 2 hợp phần:
- Polime làm keo có chứa hai nhóm epoxi ở hai đầu
- Chất đóng rắn thường là các triamin như H₂NCH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂

4. Một số loại keo dán tự nhiên

a) Nhựa vá săm: là dung dịch dạng keo của cao su thiên nhiên trong dung môi hữu cơ như toluen…

b) Keo hồ tinh bột: là dung dịch hồ tinh bột trong nước nóng, dùng làm keo dán giấy

MỐT SỐ VẤN ĐỀ CẦN CHÚ Ý:

1. Polivinyl clorua có công thức là:  (-CH₂-CHCl-)_n.  

2. Chất không có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là: A. stiren.  B. isopren. C. propen.  D. toluen.

3. Chất có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là:     A. propan.          B. propen.  C. etan.       D. toluen.

4. Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nước gọi là phản ứng: trùng ngưng.

5. Tên gọi của polime có công thức (-CH₂-CH₂-)_nlà: polietilen                      

6. Monome được dùng để điều chế polipropilen là:  CH₂=CH-CH₃.

7. Poli(vinyl axetat)) là polime được điều chế bằng phản ứng trùng hợp: CH₃COO-CH=CH₂.

8. Chất tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polime là:

A. CH₃-CH₂-Cl            B. CH₃-CH₃.   C. CH₂=CH-CH₃.  D. CH₃-CH₂-CH₃.

9. Monome được dùng để điều chế polietilen (PE) là: CH₂=CH₂.                  

10. Dãy gồm các chất được dùng để tổng hợp cao su Buna-S là:  CH₂=CH-CH=CH₂, C₆H₅CH=CH₂.

11. Cho các polime sau: (-CH₂–CH₂-)_n ; (-CH₂-CH=CH-CH₂-)_n ; (- NH-CH₂ -CO-)_n

Công thức của các monome để khi trùng hợp hoặc trùng ngưng tạo ra các polime trên lần lượt là:

CH₂=CH₂, CH₂=CH-CH= CH₂, NH₂- CH₂- COOH.

12. Trong số các loại tơ sau:   

(1) [-NH-(CH₂)₆-NH-OC-(CH₂)₄-CO-]_n  Tơ nilon-6,6                  

(2) [-NH-(CH₂)₅-CO-]_n                                 Tơ nilon-6                        

(3) [C₆H₇O₂(OOC-CH₃)₃]_n ^.                  Tơ xenlulozơ axetat

13. Nhựa phenolfomandehit được điều chế bằng cách đun nóng phenol (dư) với:  HCHO trong môi trường axit.

14. Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là: tơ visco.

15. Tơ lapsan thuộc loại: tơ polieste.             

16. Tơ capron thuộc loại: tơ poliamit.            

17. Nilon–6,6 là một loại: tơ poliamit.          

18. Tơ nilon - 6,6 được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng: HOOC-(CH₂)₄-COOH và H₂N-(CH₂)₆-NH₂.

19. Tơ nilon-6,6 được tổng hợp từ phản ứng: trùng ngưng giữa axit ađipic và hexametylenđiamin 

20. Polime dùng để chế tạo thuỷ tinh hữu cơ được điều chế bằng phản ứng trùng hợp: CH₂=C(CH₃)COOCH₃        

21. Polivinyl clorua (PVC) điều chế từ vinyl clorua bằng phản ứng: trùng hợp.                     

22. Công thức cấu tạo của polibutađien là: (-CH₂-CH=CH-CH₂-)n.

23. Cho sơ đồ chuyển hoá: Glucozơ ® X ® Y ® Cao su Buna. Hai chất X, Y lần lượt là:

CH₃CH₂OH và CH₂=CH-CH=CH₂.

24. Cao su buna được tạo thành từ  buta-1,3-đien bằng phản ứng: trùng hợp              

25. Công thức phân tử của cao su thiên nhiên: ( C₅H₈)_n                            

26. Tơ nilon -6,6 thuộc loại:  tơ tổng hợp.

27. Tơ visco khôngthuộc loại: tơ tổng hợp.                     

28. Trong các loại tơ dưới đây, tơ nhân tạo là:  tơ visco.  

29. Teflon là tên của một polime được dùng làm: chất dẻo.                                       

30. Polime có cấu trúc mạng không gian (mạng lưới) là: nhựa bakelit, cao su lưu hóa          

31. Phân tử khối trung bình của polietilen X là 420000. Hệ số polime hoá của PE là: 15.000           

32. Từ 4 tấn C₂H₄  có chứa 30% tạp chất có thể điều chế bao nhiêu tấn PE ? (Biết hiệu suất phản ứng là 90%)         

A. 2,55             B. 2,8     C. 2,52            D.3,6

33. Phân tử khối trung bình của PVC là 750000. Hệ số polime hoá của PVC là

A. 12.000         B. 15.000      C. 24.000  D. 25.000 

Hình ảnh:

Xem thêm