Chương 2 phản ứng đồng trùng hợp

1
Hoá học polime
Chương 3: Đồng trùng hợp
Định nghĩa: Đồng trùng hợp là quá trình trùng hợp đồng thời 2 hay nhiều monome với nhau. Sản phẩm của quá trình trùng hợp là copolime



Động học đồng trùng hợp
Xét quá trình đồng trùng hợp 2 monome M1 và M2 và các gốc tự do tương ứng. Ta có các phương trình động học như sau:
Sản phẩm không mong muốn sinh ra từ quá trình 1 và 4
Sản phẩm mong muốn sinh ra từ quá trình 2 và 3
Trường hợp lý tưởng khi k11 = k12 và k21 = k22. khi đó M1 và M2 dễ kết hợp với các gốc tự do.
Trên thực tế thì cấu tạo hoá học khác nhau thì hoạt độ của các monome cũng khác nhau.
Điều kiện để tổng hợp copolime
Nếu monome M1 và M2 tiến hành phản ứng đồng trùng hợp thì tuỳ thuộc vào độ hoạt động của monome thành phần của monome tạo thành copolime.
Thành phần trong copolime chứa các cấu tử tạo nên chúng sẽ phụ thuộc vào hằng số đồng trùng hợp (r).
Nhận xét:
Khi r1 < 1 và r2 < 1 thì khả năng đồng trùng hợp sẽ xảy ra dễ dàng tức là 2 cấu tử có khuynh hướng đồng trùng hợp tạo copolime dễ dàng.
Khi r1 > 1 và r2 < 1 thì khả năng đồng trùng hợp tạo copolime giàu cấu tử M1 hơn cấu tử M2
Khi r1 < 1 và r2 > 1 thì khả năng đồng trùng hợp tạo copolime giàu cấu tử M2 hơn cấu tử M1
Khi r1 > 1 và r2 > 1 thì khả năng đồng trùng hợp tạo hai polime riêng rẽ không tạo copolime (trường hợp này tạo sản phẩm không mong muốn)
Ví dụ:
Trùng hợp styren và butadien 1,3 ở nhiệt độ 60oC có hằng số đồng trùng hợp như sau: r1 = 0,78 và r2 = 1,39. Sản phẩm copolime giàu cấu tử butadien hơn styren (sản phẩn này có tính chất cơ lý gần với cao su thiên nhiên)
Trùng hợp từng bậc
Trùng hợp từng bậc là sự kết hợp các monome tạo thành polime do sự chuyển vị các nguyên tử hay nhóm nguyên tử ban đầu
Đặc điểm: Thành phần các mắt xích cơ sở và monome thì giống nhau, không thoát ra sản phẩm phụ, các chất trung gian bền có thể tách ra được, phản ứng xảy ra được là do nguyên tử hyđro hoạt động.
Các phương pháp tiến hành đồng trùng hợp
Đồng trùng hợp khối, (chỉ tiến hành trong PTN)
Đồng trùng hợp dung dịch được áp dụng sản xuất tơ sợi,…
Đồng trùng hợp nhũ tương được áp dụng trong các sản phẩm latex, có khối lượng đồng đều
Đồng trùng hợp huyền phù được ứng dụng trong các sản phẩm nhúng cao su latex hoặc cao su tổng hợp
Các yếu tố ảnh hưởng
tới quá trình đồng trùng hợp
1. Ảnh hưởng của hiệu ứng cảm ứng và hiệu ứng liên hợp
Khi nhóm thế có hiệu ứng cảm ứng hoặc hiệu ứng liên hợp sẽ làm tăng khả năng phản ứng của monome nhưng lại làm giảm khả năng phản ứng của gốc tự do. Bởi vì chúng làm giảm tính ổn định điện tử trên gốc tự do
2. Ảnh hưởng của hiệu ứng không gian
Các nhóm thế trong không gian ảnh hưởng lớn đến phản ứng trùng hợp.
- Khi nhóm thế được gắn trên một trong 2 nguyên tử cacbon của liên kết đôi thì sẽ làm tăng khả năng phản ứng của monome đó.
- Nếu gắn thêm 1 nhóm thế nữa vào cùng nguyên tử cacbon trên sẽ càng làm tăng khả năng phản ứng của nó.
- Nếu gắn vào nguyên tử cacbon còn lại của liên kết đôi thì sẽ làm cho monome mất dần đi khả năng phản ứng (do các nhóm này có kích thước lớn làm cản trở không gian)
3. Ảnh hưởng của độ phân cực
- Độ phân cực càng cao thì tính luân phiên của monome càng lớn
Kiểm tra
1. Hãy viết phương trình điều chế CH3-CH=CH-C6H5 từ CH4, viết cơ chế trùng hợp gốc đối với hợp chất vừa điều chế với chất khơi mào là (C6H5COO)2 . Tính khối lượng trung bình polime tạo thành khi n = 10000
2. Từ CaCO3 và các hoá chất cần thiết hãy viết phương trình điều chế vinylancol. Viết cơ chế trùng hợp anion đối với vinylancol với chất xúc tác là NaNH2. Tính khối lượng trung bình polime tạo thành khi n = 10000
3. Viết cơ chế đồng trùng hợp gốc đối với 2 monome sau (chất xúc tác là (C6H5COO)2 .