Hoa hoc cao phan tu

HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ
Nội dung
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
Chương 2. Các phản ứng tổng hợp chất Polyme
Chương 3: Những tính chất vật lý đặc trưng của Polyme
Chương 4. Độ bền của vật liệu Polyme
Chương 5. Dung dịch Polyme
Chương 6: Tổng quan và phân loại công nghệ gia công polyme

Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
Bài 1: Lịch sử phát triển ngành polyme và xu thế phát triển ngành polyme ở Việt Nam
1.1. Lịch sử phát triển ngành polyme.
*) Hợp chất cao phân tử
Tự nhiên
Tổng hợp
*) Lịch sử
Đầu những năm 20 thế kỷ XX
Nhà hóa học người Đức Staudinger
*) Xu hướng phát triển
Ở thời kì đầu, chủ yếu là các nghiên cứu về cấu tạo, tính chất và khả năng ứng dụng của polyme thiên nhiên
Giai đoạn từ năm 1838
1.2. Xu hướng phát triển ngành polyme ở Việt Nam
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
Bài 2: Khái niệm và tên gọi nhiệm vụ ngành cao phân tử.
2.1. Khái niệm:
- Hợp chất cao phân tử (polyme) là hợp chất có khối lượng phân tử lớn được cấu tạo từ rất nhiều nhóm có cấu tạo hóa học giống nhau lặp đi lặp lại nhiều lần liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.
Ví dụ: polyetylen PE: (-CH2-CH2-)n
Oligome: khối lượng phân tử thấp, chưa mang các đặc trưng tính chất của polyme.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
- Monome: là những phân tử hữu cơ đơn giản, có chứa liên kết đôi hoặc ba hoặc có ít nhất hai nhóm chức hoạt động có khả năng phản ứng với nhau để tạo thành phân tử polyme.
- Mắt xích cơ bản: là những nhóm nguyên tử lặp đi lặp lại trong phân tử polyme.
Đoạn mạch: là một giá trị trọng lượng của các mắt xích liền nhau sao cho sự dịch chuyển của mắt xích liền sau đó không phụ thuộc vào mắt xích ban đầu.
Độ trùng hợp: biểu thị số mắt xích cơ sở có trong đại phân tử của polyme

Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
2.2. Tên gọi:
- Tên gọi dựa theo tên gọi monome:
Ví dụ: polyetylen, polypropylen, polyvinylclorua, poly(6-amino hexanoic axit)
- Tên gọi dựa theo thành phần hóa học: polyme được tổng hợp theo phương pháp trùng ngưng từ hai loại monome:
Ví dụ: polyamit, polyeste, polyurethan
- Tên gọi thương mại và các cách gọi tên khác
Ví dụ: nilon, cao su thiên nhiên, nhựa phenol, polyme phenolformandehit…
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
2.3. Nhiệm vụ của ngành
- Nghiên cứu các tính chất hóa lý của vật liệu polyme
- Tìm hiểu các phương pháp, công nghệ tổng hợp vật liệu polyme
- Tìm hiểu các phương pháp gia công chế tạo vật liệu từ polyme
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
Bài 3: ĐẶC ĐIỂM CỦA HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ
3.1. Đặc điểm
- Giá trị phân tử khối rất lớn, trong khoảng 104 ÷ 106 và không đồng đều. Lực tương tác giữa các mạch phân tử lớn nên độ nhớt, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, tỷ khối cao hơn hợp chất thấp phân tử, nhất là đối với các polyme có tính phân cực lớn.
- Không thể dùng các phương pháp như thăng hoa, kết tinh lại, chưng cất để tinh chế hợp chất cao phân tử.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.1. Đặc điểm
- Khi loại dung môi khỏi dung dịch polyme hay polyme nóng chẩy có thể gia công tạo màng hoặc sợi polyme.
- Tính chất của polyme còn phụ thuộc vào sự sắp xếp các mạch phân tử. Sự sắp xếp này tạo ra các vùng vô định hình (vùng trật tự thấp) và vùng tinh thể (vùng trật tự cao)
- Khả năng polyme trương lên khi hòa tan trong dung môi
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.1. Đặc điểm
-Polyme được chia ra làm 2 loại:nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.1. Đặc điểm
-Polyme được chia ra làm 2 loại:nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.2. Các dạng mạch của polyme
-Mạch của phân tử polyme có nhiều dạng: mạch thẳng, mạch nhánh và mạng lưới
Mạch thẳng:


Polyme mạch thẳng hình thành khi các đơn phân tử kết hợp với nhau thành mạch chính. Polyme loại này thể hiện tốt nhất các tính chất cơ lý của polyme như tính co dãn, độ bền kéo đứt lớn, dễ tan
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.2. Các dạng mạch của polyme
Mạch nhánh:
ngoài mạch chính còn có mạch phụ, có thể có các dạng mạch nhánh dài,


mạch nhánh ngắn,

mạch nhánh tiếp tục phân nhánh.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.2. Các dạng mạch của polyme
-Mạch nhánh: Số lượng, chiều dài nhánh có ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ lí của polyme. Nhìn chung, làm giảm độ kết tinh, độ bền cơ học, độ nhớt.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.2. Các dạng mạch của polyme
Mạch khâu





Polyme mạng lưới: giữa các mạch chính có các mạch nhánh làm cầu nối bằng liên kết hóa học tạo thành mạng lưới. Tính chất hoàn toàn khác với polyme mạch nhánh và mạch thẳng: không hòa tan, không nóng chẩy.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.2. Các dạng mạch của polyme
Mạch răng lược





Mạch hình thang




Mạch hình cây








Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.3. Cấu tạo điều hòa của polyme
-Cấu tạo điều hòa: Nếu các mắt xích trong mạch polymer nối với nhau theo một trật tự nhất định, chẳng hạn theo kiểu ‘’đầu nối với đuôi”.
- Cấu tạo không điều hòa: Nếu các mắt xích trong mạch polymer nối với nhau không theo một trật tự nhất định, chẳng hạn chỗ thì theo kiểu ‘’đầu nối với đầu”, chỗ thì “đầu nối với đuôi”.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
3.3. Cấu tạo điều hòa của polyme
-Nếu xét về mặt nhiệt động học và cấu trúc không gian thì cấu trúc đầu nối đuôi chiếm đa số, mặc dù đa sô polyme chứa một lượng nhỏ cấu trúc đầu nối đầu. Tính chất của hai dạng cấu trúc này khác nhau rất lớn.
Ví dụ: polyisobutylen với cấu trúc đầu nối đầu có Tm = 187 0C và cấu trúc đầu nối đuôi có Tm = 50 0C.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
Bài 4: ĐẶC ĐIỂM VỀ TRỌNG LƯỢNG CAO PHÂN TỬ
4.1. Đặc điểm trọng lượng phân tử polyme
- Khối lượng phân tử của polyme là lớn và không đồng đều, do đó khối lượng phân tử xác định được là giá trị trung bình, kí hiệu M.
- Khối lượng phân tử polyme không phải là hằng số liên quan đến các tính chất nhiệt động của hệ, nhưng nó có ảnh hưởng quyết định đến tính chất cơ lí của polyme.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
 
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
 
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
4.2. Khối lượng phân tử trung bình hợp chất polyme, chỉ số đa phân tán
- Giá trị trung bình số được đánh giá dựa vào số phân tử trong hệ, đó là các phương pháp nghiệm lạnh và nghiệm sôi, áp suất thẩm thấu, là các phương pháp mà giá trị phân tử khối phụ thuộc vào số phân tử có trong hệ.
- Giá trị trung bình khối được đánh giá dựa vào kịch thước hay trọng lượng của phân tử, gồm các phương pháp như đo tốc độ khuếch tán của phân tử, siêu li tâm, tán xạ ánh sang, là các phương pháp mà giá trị phân tử khối trung bình phụ thuộc vào kích thước mỗi một phân tử.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
 
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
4.2. Khối lượng phân tử trung bình hợp chất polyme, chỉ số đa phân tán
- Đường cong biểu diễn phân bố khối lượng phân tử của hai polyme có cùng giá trị khối lượng phân tử trung bình nhưng khác nhau về độ phân tán.
Đường cong 1: Khối lượng phân tử tương đối đơn phân tán
Đường cong 2: Khối lượng phân tử đa phân tán hơn.
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hợp chất Polyme
4.2. Các phương pháp xác định khối lượng phân tử trung bình hợp chất polyme
Phương pháp nghiệm lạnh
Phương pháp đo độ nhớt
Phương pháp áp suất thẩm thấu
Chương 2: Các phản ứng tổng hợp chất polyme
BÀI 1: KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG CỦA MONOME
1.1. Độ chức của monome
- Monome là những hợp chất thấp phân tử. Các monome muốn tham gia vào phản ứng tạo polyme thì phải là hợp chất đa chức (ít nhất là hai chức). Chức của monome có thể là hợp chất chứa nối đôi, nối ba hoặc các nhóm chức như –OH, -COOH, -CHO, -NH2, -SO3H, CH2=CH2….

Chương 2: Các phản ứng tổng hợp chất polyme
1.2. Điều kiện phản ứng
a) Tỉ lệ cấu tử
- Tỉ lệ cấu tử tham gia phản ứng quyết định số chức hoạt động
Ví dụ phản ứng tổng hợp nhựa phenolformadehyde
+) Nếu pH<7 và số mol phenol> số mol formadehyde, polymer tạo thành dạng mạch thẳng (nhựa Novolac)
+) Nếu pH>7 và số mol phenol < số mol formadehyde, polymer tạo thành có cấu trúc nhánh (resol) hoặc không gian (rezit)

Chương 2: Các phản ứng tổng hợp chất polyme
1.2. Điều kiện phản ứng
b) Nhiệt độ:
- Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong phản ứng tổng hợp các hợp chất cao phân tử. Nhiệt độ khác nhau có thể sẽ xẩy ra các phản ứng khác nhau nếu có nhiều phản ứng xẩy ra trong hỗn hợp….
c) Xúc tác:
- Hơn 90% các phản ứng hóa học đều sử dụng xúc tác. Xúc tác có thể làm giảm nhiệt độ phản ứng, làm tăng tốc độ phản ứng. Xúc tác sẽ định hướng tạo sản phẩm, hiệu suất chuyển hóa…

Chương 2: Các phản ứng tổng hợp chất polyme
1.3. Nguồn nguyên liệu
- Các monomer là nguồn nguyên liệu để tổng hợp polymer. Nguồn nguyên liệu này có thể thu được trực tiếp từ khí thiên nhiên hay quá trình chưng cất dầu mỏ như etylen, propylene…

Chương 2: Các phản ứng tổng hợp chất polyme
1.3. Nguồn nguyên liệu

Chương 2: Các phản ứng tổng hợp chất polyme
1.3. Nguồn nguyên liệu