Tải bản đầy đủ

CHƯƠNG 3 TÍNH CHẤT HÓA HỌC POLYMER

MÔN: HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ POLYME
CHƯƠNG 3

TÍNH CHẤT HÓA HỌC POLYMER

GVHD: Vy Thị Hồng Giang
SVTH: Trần Quốc Khánh
Trần Xuân Khánh
Lê Văn Khánh


NỘI DUNG

I.

Tổng quan.

II. Đặc điểm và phân loại phản ứng của polyme.

III. Sự phân hủy polyme
IV. Sự lão hóa và ổn định polyme



CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
I. Nhiệm vụ của hợp chất cao phân tử:

 Tổng hợp các hợp chất cao phân tử.
 Biến tính các cao phân tử đã có thể đưa ra một loại cao phân tử mới, cải thiện một số tính
chất của polyme chưa đáp ứng yêu cầu.

II. Các phương pháp biến tính chính



Phương pháp hóa lý: cải tiến cấu trúc.



Phương pháp hóa học: thay đổi thành phần hóa học.


Định nghĩa Polymer.

Polymer là các hổn hợp mà các phân tử được tạo thành từ một số lượng lớn các nhóm nguyên tử
nối với nhau bằng các liên kết hóa học tạo thành một dãy dài.

Có thể định nghĩa Polymer theo một cách rộng hơn như sau: Polymer là những hợp chất mà các tính
chất vật lý của nó chỉ thay đổi chút ít trong khi đại phân tử tiếp tục tăng.
 


Chương II. Đặc điểm và phân loại
phản ứng của polyme

2.1 Đặc điểm phản ứng của polyme

 Về bản chất hóa học không có sự khác biệt giữa chất thấp phân tử và chất cao phân tử. Sự khác
biệt đi đến chủ yếu từ các tính chất vật lý.

 Hầu như hoạt tính các nhóm chức không phụ thuộc chiều dài mạch phân tử.
 Đặc điểm nổi bật: khối lượng phân tử rất lớn, chiều dài mạch rất dài, chính đều này tạo nên sự


khác biệt, tính chất riêng.

 Về phương diện động học, phản ứng xảy ra chậm, không hoàn toàn.


Từ đó để đảm bảo vận tốc phản ứng,
yêu cầu:

Phản ứng phải tiến hành

Tác nhân phản ứng phải

đồng thể. Polyme thường

có kích thước nhỏ, độ

trương trong dung môi,

linh động cao và về cấu

độ nhớt cao hoặc nồng

tạo hóa học không có trở

độ thấp.

ngại không gian.


Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình biến tính hóa học.


2.2 Phân loại phản ứng của polyme
Có nhiều cách phân loại khác nhau. Nếu dựa vào cấu trúc mạng lưới ta có thể chia thành:


I. Phản ứng biến đổi tương tự (duy trì mạch cacbon)

Tạo một polyme mới trên cơ sở một polyme cũ chỉ có thay đổi về nhóm chức. Không làm thay đổi
cấu tạo của mạch chính nhưng lại làm thay đổi tính chất của polyme. Điều kiện để tiến hành phản
ứng biến tính là phải có những nhóm chức hoạt động có hoạt tính đủ lớn.

Phản ứng của những mắc xích làm thay đổi thành phần hóa học của polyme mà không làm thay
đổi thực chất độ trùng hợp.

Đây là sự chuyển hóa hóa học nội phân tử và phản ứng ở những nhóm chức hay những nguyên tử
polyme với hợp chất thấp phân tử.

Độ chuyển hóa của phản ứng được đánh giá bằng phần trăm nhóm chức có trong mạch tham gia
vào phản ứng biến đổi.


1.1 Polyme mạch cacbon no.
Polyme cacbua hydro no như PE, PP giống như các parafin thấp phân tử, trơ về mặt hóa
học, chỉ ở nhiệt độ cao mới tham gian phản ứng và khi biến đổi thường kèm theo phản ứng
đứt mạch.

a)

Polyetilen.

Khi clo hóa polyetilen dưới tác dụng của ánh sáng và có mặt xúc tác sẽ thu được:

...-CH2-CH2-... + Cl2 ----- > ...-CH2-CHCl-... + HCl


 Nhựa trao đổi ion:


Sunfo hóa copolyme bằng axit H2SO4 (xúc tác sunfat Ag) ta sẽ có nhựa cationit (ionH
linh động).
Tổng hợp:

+


Sunfohóa:

Trao đổi cation


Tái sinh nhựa trao đổi ion.



Nếu clometyl hóa copolyme PS và divinyl benzen rồi amin hóa tiếp tục bằng amin bậc hai,ta sẽ
có nhựa trao đổi ion anionit.


b) Polyme dẫn xuất halogen.
Khi clo hóa PVC,ta thu được sản phẩm có chứa 62 –65% clo,tương ứng 1 clo cho 3 mắc
xích cơ sở.
 

Dưới tác dụng của axêtat bạc (AgOCOCH3), clo bị thay thế bằng nhóm axêtyl và tạo thành
polyvinylaxêtat.


c) Polyvinyl Alcool và dẫn xuất.

Polyvinyl alcool tham gia được các phản ứng rượu. Các polyme có nhóm chức andehit, xêton,
cacboxyl, amin thì tham gia các phản ứng đặc trưng của nhóm chức tương ứng như trong hóa học
hữu cơ cơ bản.

d) Phản ứng polymer dị mạch.


1.2. Polyme mạch cacbon chưa no.

Hóa tính nói chung như trong hóa hữu cơ:






Liên kết π không bền bằng liên kết σ.
Cộng vào nối đôi, đứt nối đôi. Sản phẩm không đối xứng theo luật Markovnhikov.
Dễ bị oxy hóa.
Hydro ở vị trí Alyl thì linh động nhất.


Khi hidro hóa cao su thiên nhiên có mặt xúc tác sẽ thu được polime no có
tính chất cơ lí gần với polime ban đầu.


II. Phản ứng đại phân tử

A. Phản ứng tạo cầu nối



Phản ứng tạo liên kết ngang giữa các phân tử với nhau, làm thay đổi cấu trúc phân tử và gia tăng
độ trùng hợp trung bình. Tùy theo mật độ nối ngang mà tính chất vật lý của polyme thay đổi rất
nhanh: độ nóng chảy, hòa tan, trương, . . .




Nhựa: phản ứng đóng rắn.
Cao su: phản ứng lưu hóa.


1. Phản ứng đóng rắn.
1.1 Trùng hợp



Trong mạch phân tử polyme có chứa nối đôi, với sự hiện diện của xúc tác, oxy không khí
tác kích tạo thành các peroxyt, hydroperoxyt,...

 Phản ứng này được ứng dụng dùng đóng rắn màng sơn, vecni, . . .
 

1.2 Trùng ngưng



 

Đóng rắn nhựa Bakelite.
Đóng rắn nhựa epoxy: hợp chất amin, anhydric axit.


Khi đun nóng nhựa rezol thu được nhựa rezit, trong đó các mạch polime được khâu với nhau bởi các nhóm –CH 2–
(nhóm metylen) 


2. Phản ứng lưu hóa.



Do ban đầu dùng lưu huỳnh nối mạng NR nên gọi là phản ứng lưu hóa, thật ra có những phản
ứng nối mạng cao su không cần lưu huỳnh. Các điều kiện cần thiết để có phản ứng lưu hóa




Có “mầm lưu hóa”: thường là nối đôi, hydro linh động hoặc các nhóm phân cực.
Tác nhân lưu hóa: có thể gắn hoặc không gắn trên mạch cao su. Thường là S, có khi là peroxyt
hoặc đặc biệt nhưoxyt kim loại, amin, nhựa, . . .



Cung cấp năng lượng: thông thường là nhiệt (điện, hơi nước, . . .) cũng có thể lưu hóa bằng dao
động tần số cao (UHF) hoặc tia năng lượng.


Khi hấp nóng cao su thô với lưu huỳnh thì thu được cao su lưu hóa. Ở cao su lưu hóa, các mạch polime được
nối với nhau bởi các cầu –S–S– (cầu đisunfua)


B. Phản ứng phân hủy
Sự phân hủy polymer là phản ứng hóa học bẻ gãy những liên kết hóa học mạch chính phân tử
polymer, dẫn đến sự giảm phân tử khối, về cơ bản không làm thay đổi thành phần hóa học của
phân tử nhưng làm thay đổi tính chất cơ lý của sản phẩm

Nhờ vào quá trình phân hủy mà người ta điều chế rượu từ đường, từ tinh bột.


1. Cơ chế của sự lão hóa.
A. Phản ứng oxy hóa
+ giai đoạn 1: tạo gốc tự do.

+ giai đoạn 2: tạo gốc peroxyt.


+ giai đoạn 3: có 3 khả năng.



Nối liên phân tử: sản phẩm cứng lên

 Tạo cầu nối oxy liên phân tử.
 Đứt mạch và giải phóng oxy: sản phẩm chảy nhão do trở thành thấp phân tử.

B. Phản ứng ôzôn hóa.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×