Polymer là một thuật ngữ được sử dụng phổ biến trong công nghiệp nhựa và composit. Chúng được tìm thấy trong nhiều mặt hàng gia dụng, đồ chơi, vật liệu xây dựng,…Vậy polymer là gì? Cấu tạo phân tử như thế nào? Tính chất và ứng dụng ra sao? Tất cả sẽ được giải đáp trong nội dung bài viết dưới đây.
Polymer là gì?
Polymer là gì?
Polymer là gì? Nguồn gốc xuất hiện của polymer
Polymer là gì?
Polymer là một hợp chất được tạo thành từ nhiều đơn vị lặp lại – hợp chất cao phân tử. Mỗi một polymer có thể là một mạng 1, 2 hoặc 3 chiều. Mỗi đơn vị lặp lại là “-mer” hoặc đơn vị cơ bản với “poly-mer”, tức là nhiều đơn vị lặp lại. Lặp đi lặp lại các đơn vị thường được làm bằng carbon, hydro và thi thoảng là oxy, nitơ, lưu huỳnh, clo, flo, photpho và silicon. Một dây truyền sẽ bao gồm nhiều liên kết hoặc “-mers” được ghép nối hóa học hoặc trùng hợp với nhau để tạo thành chuỗi hoặc hạt chuỗi giúp hình dung các polymer.
Polymer là gì?
Polymer là một hợp chất được tạo thành từ nhiều đơn vị lặp lại
Nguồn gốc của polymer
Polymer xuất hiện trong tự nhiên như: Tơ nhện, tóc và sừng (polyme protein), một phần của xương, cellulose (thành phần chính trong gỗ và giấy), cao su….
Các polyme tự nhiên cuối cùng là axit deoxyribonucleic (ADN) và axit ribonucleic (ARN) xác định sự sống.
Cấu trúc phân tử của polymer
– Polymeer có cấu trúc liên kết mắt xích nếu liên kết một mo-no-me với 2 phân tử khác nhau và có cấu trúc liên kết chữ thập nếu một mo-no-me liên kết từ ba hay nhiều hơn ba phân tử.
Polymer là gì?
Cấu trúc mạch của polymer
Tính chất đặc trưng của polymer
– Polymer tồn tại ở thể rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy cụ thể mà nó nóng chảy trong một khoảng nhiệt độ rộng. Khi nóng chảy, đa số polymer chuyển thành chất lỏng nhớt, để nguội sẽ thành chất nhiệt dẻo.
– Những polymer không nóng chảy mà bị phân hủy được gọi là chất nhiệt rắn.
– Đa phần các polymer không tan trong nước và các dung môi thông thường. Do đó, polymer kháng hóa chất tốt.
– Cách điện và cách nhiệt.
– Khối lượng nhẹ
– Các phản ứng đặc trưng của Polymer
+ Phản ứng phân cắt mạch polymer
Ở nhiệt độ phù hợp, Polymer trùng hợp bị nhiệt phân để tạo thành các đoạn ngắn và cuối cùng thành monome ban đầu vì polymer có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân hoặc một số polymer khác thì bị oxy hóa cắt mạch.
+ Phản ứng giữ nguyên mạch polymer
Những polymer có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoại mạch đều có thể tham gia các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi hoặc của nhóm chức đó.
– Phản ứng tăng mạch polymer
Ở điều kiện nhiệt độ, chất xúc tác,…thích hợp, các mạch polymer có thể nối với nhau thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới và tăng mạch polymer.
Điều chế polymer bằng cách nào?
Polymer có thể được điều chế bằng một số phương pháp sau:
1. Phản ứng trùng hợp
Là phản ứng kết hợp nhiều monome của cùng một chất để tạo thành polyme.
nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n
2. Phản ứng trùng hợp Butađien1,3
Là phản ứng kết hợp nhiều monome tạo thành polyme và một sản phẩm phụ, phần lớn là nước.
n H-NH-(CH2)5-CO-OH → (-NH-(CH2)5-CO-)n + nH2O
n p-HO-CO-C6H4-CO-OH + n H-OCH2-CH2O-H → (-CO-C6H4-CO-OCH2-CH2O-)n + 2nH2O
Để phản ứng xảy ra, các monome phải có hai nhóm chức có khả năng tách nước.
3. Phản ứng trùng – cộng hợp
Là phản ứng kết hợp nhiều monome của 2 hay nhiều chất để tạo thành polymer với 2 khâu:
– Các monome kết hợp lại để thành một monome chính trong điều kiện có ít nhất một trong hai chất phải có liên kết đôi.
– Các monome tiếp tục kết hợp với nhau và tạo ra polyme hoàn chỉnh.
Phân loại polymer
Dựa vào nguồn gốc, polymer gồm 2 loại bao gồm polymer tự nhiên (tinh bột, cao su,…) hoặc polymer nhân tạo (tơ nilon, polyetile,…).
Một số polymer tiêu biểu gồm có:
– Cenlluloid: Được tạo ra từ nitrocellulose, cồn và long não. Tuy nhiên, loại polymer này không an toàn nên ít được sử dụng.
Polymer là gì?
Hình ảnh Cenlluloid
– Cao su: Gồm cao su tự nhiên lấy từ nhựa cây cao su và cao su tổng hợp.
– Tơ: Gồm tơ tự nhiên (bông, tơ tằm) và tơ nhân tạo (tơ tổng hợp và tơ bán tổng hợp)
Một số polymer quan trọng được sử dụng làm chất dẻo
1. Polietilen (PE)
nCH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n
2. Polipropilen (PP)
nCH2=CH-CH3 → (-CH2-CH(CH3)-)n
3. Polimetylmetacrylat (PMM)
nCH2=C(CH3)-COOCH3 → (-CH2-C(CH3)(COOCH3)-)n
4. Polivinyl clorua (PVC)
nCH2=CHCl → (-CH2-CHCl-)n
5. Polistiren (PS)
nC6H5-CH=CH2 → (-CH2-CH(C6H5)-)n
6. Nhựa phenolfomanđehit (nhựa bakelit) PPF
Nhựa phenolfomanđehit gồm ba loại là novolac, rezol và rezit.
– Nhựa novolac được tạo ra bằng cách đun nóng hỗn hợp andehit fomic và phenol (dư), thêm chất xúc tác là axit.
– Nhựa rezol được thành khi đun nóng hỗn hợp phenol và anđehit fomic theo tỉ lệ mol 1 : 1,2 với chất xúc tác là kiềm.
– Nhựa rezit được tạo thành khi đun nóng nhựa rezol ở 150 độ C.
Ứng dụng của polime
Polymer là gì?
Polymer có những ứng dụng gì?
– Polyme cao su được sử dụng làm săm lốp xe, sản phẩm chống mài mòn, sản phẩm đúc, sản phẩm kỹ thuật trong xe hơi, dây điện,….
– Dùng làm dây bọc điện, bao gói, chế tạo bóng thám không, làm thiết bị trong ngành sản xuất hóa học, sơn tàu thủy,…
– Nhựa thông dụng dùng với số lượng lớn, giá rẻ như PP, PE, PVC,….
– Polivinyl axetat được dùng để chế sơn, keo dán, da nhân tạo,…
– Polimetyl acrilat và polymetyl metacrilat được điều chế bằng cách trùng hợp các este tương ứng. Đây là những polime rắn, không màu, trong suốt và dùng để sản xuất các màng, tấm, làm keo dán, da nhân tạo,….
– Polimetyl metacrilat được dùng làm thủy tinh hữu cơ.
Polymer là gì?
Polimetyl metacrilat được dùng làm thủy tinh hữu cơ
– Polistiren được dùng làm vật liệu cách điện và các đồ dân dụng như cúc áo, lược,…
– Nhựa bakelit với thành phần chính là phenolfomandehit được sử dụng làm vật liệu cách điện, chi tiết máy và đồ dùng gia đình.
Polymer là gì?
Tấm nhựa bakelit
Chắc hẳn xong khi theo dõi hết bài viết trên, các bạn đã biết được polymer là gì? Cấu tạo phân tử như thế nào? Tính chất và ứng dụng ra sao? Hy vọng các bạn đã có thêm những kiến thức hữu ích về polymer.
