www.thmemgallery.com

CHƯƠNG 1:

NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ

HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ

TP.HCM, tháng 10 năm 2013

GVHD: TS. Phạm Quốc Thái

Môn: Hóa Học, Hóa Lý Polyme

GROUP LIST

1. PHAN THI THAO HIEN

2. PHAM MY LINH

3. NGO HOANG NHAT

4. NGUYEN THI THU THAO

CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI VẬT LÝ

SỰ KHÁC BIỆT GIỮA H/C CAO PHÂN TỬ & PHÂN TỬ NHỎ

ĐỊNH NGHĨA

MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

NỘI

DUNG

1

2

4

3

NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ

CÁC POLYME TIÊU BIỂU

ỨNG DỤNG CỦA POLYME6

7

CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYME55

Các hợp chất cao phân tử thường gặp trong tự nhiên

Cao su thiên nhiên

Tinh bộtCellulose

1. MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Protit

Staudinger

Vào đầu những năm 20 thế kỷ XX

1. MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Staudinger

Các giai đoạn phát triển của xơ sợi hh

4. Từ cuối TK 20 đến nay

3. Từ năm1985 đến cuối TK 20

2. Từ năm 1950 đến 1985

1. Từ cuối TK 19 đến năm 1950

4 GIAI ĐOẠN

Sợi viscose, nylon, polyester, polyacrylonitril

Sợi hh được nâng cao về độ mảnh, độ đàn hồi, cường lực.

Sợi có đặc tính siêu nhẹ,siêu bền, tính năng KT cao.

Sợi có cường lực & modun đàn hồi cao, chống cháy, vi khuẩn.

2. ĐỊNH NGHĨA

Cao phân tử (polyme) là hợp chất có phân tử khối lớn được kết hợp từ

các phân tử nhỏ nhờ liên kết hóa học, một phân tử polyme có thể kết hợp

hàng trăm, hàng nghìn, hay hàng chục nghìn phân tử nhỏ (đơn phân).

Nhưng trong thực tế polyme là hợp chất có phân tử khối khoảng 5000 –

200000. Hợp chất có phân tử khối nhỏ hơn được gọi là oligome. Oligome

không biểu diễn những tính năng cơ lí như polyme.

2. ĐỊNH NGHĨA

Ví dụ:n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n

CH2=CH2 : làphântửetylenđượcgọilàđơnphântử hay monone.

(-CH2-CH2-)n : làphântửpolymepolyetylen.

- Nhóm-CH2=CH2- : gọilàmắtxích;

- n hay p làsốmắtxích hay độtrùnghợp, trùngngưng. Độtrùnghợp,

trùngngưngliênquanvớiphântửkhốipolymebằngphươngtrình;

P=

Trongđó: M – phântửkhốipolyme; m – phântửkhốimắtxích

2. ĐỊNH NGHĨA

Tên gọi

Tên gọi monome

Thành phần hóa học

Tên thương mại và các cách gọi khác

DỰA THEO

2. ĐỊNH NGHĨA

Tên gọi

Dựa vào tên gọi monome

Tên gọi polyme = “Poly” + tên gọi monome

Ví dụ: Etylen PE: Polyetylen

Propylen PP: Polypropylen

Những polyme được tổng hợp bằng phương pháp trùng ngưng từ một

loại monome cũng được gọi theo cách này.Vd: polyamit là sản phẩm

trùng ngưng từ amino axit 6-amino hexanoic.

nH2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH –(-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

CO-)n- + H2O

Số 6 chỉ trong mỗi mắt xích có 6 cacbon

2. ĐỊNH NGHĨA

Tên gọi

Dựa theo thành phần hóa học

Poiliamit:

nH2N-(CH2)6NH2 + NHOOC(CH2)4COOH + (2n-1)H20 H[-NH-

(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n-OH.

Polyhexanmetilen adipic axit, nilon 6,6; hai số 6 chỉ rằng mỗi một mắt

xích có hai nhóm 6 cacbon

Polieste

Poliuretan

2. ĐỊNH NGHĨA

Tên gọi

Tên thương mại và các cách gọi khác

Poly - 4,4’- isopropilidendiphanylen cacbonat được gọi là policacbonat bí-phenol A.

2. ĐỊNH NGHĨA

Phân loại

THEO THÀNH PHẦN

CẤU TẠO

Dựa vào các cách sắp xếp các nhóm chức trong không gianD

Dựa vào cấu trúcB

Dựa vào thành phần của monome

C

Dựa vào thành phần hóa học mạch chínhA

Dựa vào nguồn gốc hoặc dựa trên tính chất cơ lýE

Có rất nhiều phương pháp:

2. ĐỊNH NGHĨA

Phân loại

THEO THÀNH PHẦN

CẤU TẠO

Polyetylen

Polypropylen

Polyvinylclorua

Polyme hữu cơ

Kim cương

Sợi thủy tinh

Polyphotphat

Polyme vô cơ

Polyxyloxan

Polytitanxan

Polyme cơ thiếc

Polyme cơ kim

3. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ VÀ PHÂN TỬ NHỎ

THEO THÀNH PHẦN

CẤU TẠO

Sự khác biệt

Phân tử khối

Hình dạng phân tử

Polyme mạch thẳng

Polymemạch nhánh

Polyme mạng lưới

Company Logo

Do giá trị phân tử khối lớn nên hợp chất cao phân tử biểu hiện một số tính chất đặc trưng không có ở các phân tử nhỏ. Những tính chất này không tuân theo những qui luật kinh điển đối với hệ các phân tử nhỏ, đó là: giá trị phân tử khối và hình dạng phân tử

www.thmemgallery.com

3. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ VÀ PHÂN TỬ NHỎ

THEO THÀNH PHẦN

CẤU TẠO

Phân tử khối(M) Một trong những đặc tính của các hợp chất cao phân tử là

giá trị phân tử khối rất lớn trong khoảng 104 - 106 và không

đồng đều. Để mô tả đầy đủ sự phân bố của các mạch

polyme người ta dùng thêm khái niệm: Độ đa

phân tán.

Kết luận: - Độ đa phân tán càng thấp thì giá

trị polyme càng cao

- Trọng lượng phân tử càng cao thì cơ tính

càng cao, áp suất hơi càng giảm, độ bay hơi nhỏ

Cách tính trọng lượng phân tử polyme:

Mn = n * M

trong đó: n là độ trùng hợp; M là trọng lượng của 1 monome

Company Logo

Đối với các chất phân tử khối nhỏ, đại lượng phân tử khối là một hằng số đặc trưng cho tính chất riêng của hợp chất. Sự thay đổi phân tử khối luôn là bằng chứng về sự chuyển hóa phân tử khối của các phân tử trong một dãy đồng đẳng làm thay đổi các tính chất vật lí của chúng

Đối với polime, do giá trị phân tử khối không đồng đều nên phân tử khối xác định được là giá trị trung bình, kí hiệu M, phân tử khối polime không phải là hằng số liên quan đến các tính chất nhiệt động của hệ, tuy nhiên giá trị phân tử khối có ảnh hưởng quyết định đến tính chất cơ lí của polime

www.thmemgallery.com

Company Logo

Độ đa phân tán của polyme được xác định bằng giá trị giới hạn của KLPT trung bình của các phân đoạn và được biểu diễn thành đường cong phân bố của polyme theo KLPT.

- Đường biểu diễn (1) : hẹp và cao. Polyme gần đơn phân tán, nghĩa là chứa phần lớn các đoạn mạch có KLPT như nhau.

- Đường biểu diễn (2) : rộng và thấp. Polyme đa phân tán, có chứa nhiều loại đoạn mạch có KLPT khác nhau.

www.thmemgallery.com

3. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ VÀ PHÂN TỬ NHỎ

THEO THÀNH PHẦN

CẤU TẠO

Hình dạng phân tử

Polyme mạch thẳng: khi chiều dài của mạch chính dài gấp trăm ngàn lần chiều ngang; còn chiều ngang của chúng ở trạng thái duỗi thẳng thì bằng kích thước của phân tử monome. Polime mạch thẳng biểu diễn tốt nhất các tính chất cơ lí của polime như tính co dãn, độ bền kéo đứt lớn, dễ tan

Polyme mạch nhánh: Đại phân tử của polyme mạch nhánh có các mạch ngắn hơn gắn dọc theo sườn của mạch dài. Số mạch nhánh và tỷ số giữa chiều dài mạch chính và mạch nhánh có thể thay đổi trong một giới hạn rộng và có ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của polyme.nhìn chung thì polime kết tinh kém, độ bền cơ học giảm, độ nhớt không cao

Polyme mạng lưới: Giữa những mạch chính được liên kết với nhau bằng những mạch rất ngắn, nó giống như những chiếc "cầu nối" giữa các mạch chính lại với nhau. Polyme mạng lưới có thể có cấu trúc không gian 2 chiều phẳng hoặc cấu trúc không gian 3 chiều. Tính chất Polime mạng lưới hoàn toàn khác polime mạch thẳng và mạnh nhánh, chúng không hòa tan và không nóng chảy.

4. CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI VẬT LÝ Cấu trúc phân

tử polyme

Cấu trúc nematicCấu trúc vô định hình

Cấu trúc kết tinh

Vật rắn

Cấu trúc smectic

1

4 3

2

(Hoàn toàn không có

trật tự và đồng chất)

(Trật tự theo một chiều)

(Trật tự theo không

gian ba chiều)

(Vật liệu trật tự theo

mặt phẳng, hai chiều)

Company Logo

Phần lớn polime biểu hiện tính chất của những chất tinh thể và chất vô định hình

Cấu trúc kết tinh:mặc dù mạch phân tử rất dài và cấu trúc phức tạp, ta vẫn có những polime mà cấu trúc được sắp xếp đều đặn trong không gian 3 chiều mà ta gọi là polime kết tinh. Polime kết tinh là kết quả của việc sắp xếp đều đặn của phân tử chứ không phải sự cố đinh nguyên tử như trong kim loại.

Cấu trúc vô định hình: khi các mạch phân tử không thể sắp xếp trật tự thì ta có cấu trúc vô định hình, cấu trúc vô định hình liên hệ trực tiếp đến độ mềm dẻo của mạch polime

www.thmemgallery.com

4. CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI VẬT LÝ Trạng thái vật

lý của polyme

Company Name

Trạng thái chảy nhớt

Trạng thái đàn hồi cao

Trạng thái rắn (trạng thái thủy tinh)

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYME

Trùng hợp

Trùng ngưng

Là phản ứng kết hợp các

monome để tạo thành

polyme, thành phần hh

của mắc xích cơ sở

không khác thành phần

monome ban đầu.

Đặc trưng cho những

hợp chất chứa liên kết

không no cacbon-

cacbon.

Là phản ứng kết hợp

của các phân tử kèm

theo sụ tách ra các

chất đơn giản hơn

như nước, rượu,

amoniac, HCl…

Đặc trưng cho các

hợp chất trong thành

phần chứa các nhóm

chức

CÓ 2 PHƯƠNG

PHÁP

Ví dụ:

- Những chất có liên kết 3 cacbon-cacbon:

- Những chất chứa liên kết đôi cacbon-oxi:

- Những chất vòng không bền:

Polivinylclorua

Peoxit benzoic (Trùng hợp gốc)

… … nCH2=CHCl - CH2 – CHCl –

Ti(OC4H9)3 + Al(C2H5)3

Xúc tác

Polivinylen

… … nCH – CH - CH2 ൌ�� CHؠ

nCH2=O amin …

Polifomandehit

- CH2 – O – …

SrCO3 nCH2 – CH2

Xúc tác O

- CH2 – CH2 – O – …

Polietilen oxit

…

nCH2=CH

Polipropilen

CH3

TiCl3 + Al(C2H5)3

Xúc tác ion – phối … …

CH3

- CH2 – CH –

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYME

Trùng hợp

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYMETrùng

hợp

Khởi đầu: 

Phát triển mạch:

Ngắt mạch:

………………………………

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYMETrùng

ngưng

Ví dụ: phản ứng điều chế các polyester hay các polyamit là trùng ngưng

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYMETrùng

ngưng

Trùng ngưng bậc:

Trùng ngưng kết hợp:

6. ỨNG DỤNG CỦA POLYME

Chủyếu

Xơ sợi

Chất dẻo

Cao su

- Phân loại theo hiệu ứng với nhiệt:

nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn và vật

liệu đàn hồi.

- Phân loại theo ứng dụng: nhựa

thông dụng, nhựa kỹ thuật và nhựa

chuyên dụng

- Phân loại theo thành phần hòa học

mạch chính: polyme cacbon, polyme

dị mạch và polyme vô cơ

- Cao su thiên nhiên

- Cao su tổng hợp

- Tơ thiên nhiên

- Tơ hóa học

- Tơ nhân tạo

- Tơ tổng hợp

6. ỨNG DỤNG CỦA POLYME

Sản phẩm Polyme

6. NHỮNG POLYME TIÊU BIỂU

Polyme liên hợp

Polyme hydrocacbon

Đặc điểm:

Tính chất polyme

hidrocacbon no và những

dẫn xuất của chúng phụ

thuộc vào số lượng và bản

chất nhóm thế

Ví dụ: PE, PP, PVC, PS,

Polyvinylacetat,…

Polyme mạch dị tố

Đặc điểm:

Là loại polyme có chứa

các nguyên tố như: O, N,

S, polyeste, polyamit,…

Ví dụ: Polyetylenoxit,

nhựa epoxo,

polyetylenterephtalat…

Đặc điểm:

- Bền nhiệt, nhạy cảm từ

tính và có tính bán dẫn

- Có thể trùng hợp và

trùng ngưng từ monome

hoặc bằng pp chuyển

hóa hóa học

Ví dụ: Polyvinylen,

polyphenylen,…

6. NHỮNG POLYME TIÊU BIỂU

Polyme hydrocacbon

CH2 CH2

Cl

nPVC:

Đặc điểm

- Có phân tử khối M = 18.000 - 30.000, d = 1.35 -1.46 g/cm3

- Có cấu vô định hình

- PVC dễ dàng bị phân hủy ở 130oC, hòa tan trong xeton, dẫn xuất clo của

hidrocacbon, este dễ dàng hòa tan trong hỗn hợp dung môi phân cực và dung môi

không phân cực, PVC bền với axit và kiềm.

Ứng dụng

- Được sử dụng làm ống dẫn nước, làm vật liệu cách điện

- Làm màng mỏng (sau khi dẻo hóa).

LOGO

6. NHỮNG POLYME TIÊU BIỂU

Polyme mạch dị tố

Polyetylenoxit

... CH2 CH2 O ...

Nhựa epoxy

Polyetylenoxit

LOGO

Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy, các anh chị và

các bạn đã theo dõi bài báo cáo của nhóm!

Chúc thầy, các anh chị và các bạn sẽ gặt hái được

nhiều niềm vui và thành công trong cuộc sống!...

THE END