Bài 14 Vật liệu polime

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Chất dẻo

a. Khái niệm

Chất dẻo là những vật liệu Polime có tính dẻo
Vật liệu Compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau. Thành phần gồm chất nền (polime và chất phụ gia (chất độn, chất màu,...)

b. Một số Polime dùng làm chất dẻo

Polime	Phương pháp tổng hợp	Tính chất	Ứng dụng
Polietilen (PE)	trùng hợp CH₂=CH₂	mềm dẻo, t^o_nc>110^oC, tương đối trơ	làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng
Poli(vinyl clorua)(PVC)	trùng hợp CH₂=CHCl	chất vô định hình, cách điện tốt, bền với axit	làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả
Poli(metyl metacrylat) (PMM)	trùng hợp CH₂=C(CH₃)COOCH₃	trong suốt, cho ánh sáng truyền qua tốt	chế tạo thủy tinh plexiglas
Poli(phenol-fomanđehit) PPF + Nhựa novolac (mạch không phân nhánh) + Nhựa rezol (mạch không phân nhánh có một số nhóm -CH₂OH còn tự do ở vị trí số 2 hoặc 4) + Nhựa rezit (cấu trúc mạng không gian)	+ đun nóng hh fomanđehit và phenol lấy dư với xt axit + đun nóng hh phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1:1,2 với xúc tác kiềm + đun nóng nhựa rezol ở 150^oC	+ Rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ + rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ + không nóng chảy, không tan trong nhiều dm hữu cơ	+ sản xuất sơn, vecni, … + sản xuất sơn, keo và nhựa rezit + chế tạo vỏ máy, các dụng cụ cách điện, …

2.2. Tơ

a. Khái niệm

- Tơ là vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.

b. Phân loại

Tơ thiên nhiên: bông, len, tơ tằm
Tơ hóa học:
- Tơ tổng hợp (tơ poliamit, vinylic)
- Tơ nhân tạo (tơ visco, tơ xenlulozơ axetat)

c. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp

Tơ	Phương pháp tổng hợp	Tính chất	Ứng dụng
Tơ nilon-6,6	trùng ngưng hexametylenđiamin và axit ađipic	dai, mềm mại óng mượt, ít thấm nước, kém bền nhiệt axit và kiềm	dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, bện là dây cáp, dây dù, đan lưới
Tơ lapsan	tổng hợp từ axit terephtalic và etylen glicol	bền về mặt cơ học, bền với nhiệt, axit, kiềm	dệt vải may mặc
Tơ nitron (olon)	trùng hợp từ vinyl xianua	dai, bền với nhiệt, giữ nhiệt tốt	dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi đan áo rét
Tơ clorin	clo hóa PVC	bền vững về mặt hóa học và đặc biệt không cháy	chế tạo vải bọc và quần áo bảo hiểm

2.3. Cao su

a. Khái niệm

Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi.
Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

b. Cao su thiên nhiên

Cấu trúc:
- Thuộc loại polime thiên nhiên
- Mắt xích cơ sở: isopren có cấu hình sis
Tính chất và ứng dụng
- Tính chất vật lí: đàn hồi, không dẫn nhiệt, điện, không thấm nước, khí, không tan trong nước, etanol
- Tính chất hóa học: có thể tham gia phản ứng ứng cộng dặc biệt tác dụng với S tạo cao su lưu hóa
- Cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dm hơn cao su không lưu hóa
- Tạo cầu nối -S-S- giữa các mạch phân tử cao su tạo mạng không gian

c. Cao su tổng hợp

Vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ các ankađien bằng pư trùng hợp

Cao su buna: Trùng hợp buta-1,3-đien với xt Na → cao su buna. Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.
- Cao su buna-S: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren
- Cao su buna-N: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với nitrinacrilo
Cao su isopren trùng hợp isopren
- Cao su cloropren và floropren bền với dầu mỡ hơn cao su thiên nhiên.

2.4. Keo dán

a. Khái niệm

- Vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

b. Phân loại

Theo bản chất hóa học
- Keo dán hữu cơ
- Keo dán vô cơ
Theo dạng keo
- keo lỏng
- keo nhựa dẻo
- keo bạng bột hay bản mỏng

c. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng

Keo epoxi
Keo ure-fomanđehit

d. Một số loại keo dán tự nhiên

Nhựa vá xăm
Keo hồ tinh bột

Bài tập minh họa

3.1. Bài tập Vật liệu Polime - Cơ bản

Bài 1:

Cho các loại vật liệu polime sau: tơ nilon -6,6; tơ axetat; tơ visco; tơ olon; tơ lapsan; tơ tằm; bông; nhưạ novolac; keo ure -fomanđehit. Tổng số loại vật liệu polime có chứa N trong thành phần phân tử là:

Hướng dẫn:

Các polime có chứa N trong thành phần gồm: nilon-6,6; tơ olon; tơ tằm; keo ure - fomanđehit.
⇒ có 4 polime thỏa mãn.

Bài 2:

Cho các câu sau:
(1) PVC là chất vô định hình.
(2) Keo hồ tinh bột được tạo ra bằng cách hòa tan tinh bột trong nước.
(3) Poli(metyl metacrylat ) có đặc tính trong suốt, cho ánh sáng truyền qua.
(4) Tơ lapsan được tạo ra do phương pháp trùng hợp.
(5) Vật liệu compozit có độ bền, độ nhịu nhiệt tốt hơn polime thành phần.
(6) Cao su thiên nhiên không dẫn điện, có thể tan trong xăng, benzen và có tính dẻo.
(7) Tơ nitron bền và giữ nhiệt tốt nên thường được dùng để dệt vải may áo ấm.
Số nhận định trên Đúng hay Sai?

Hướng dẫn:

Có 3 nhận định không đúng: (2), (4), (6).
(2) Keo hồ tinh bột được tạo ra bằng cách hòa tan tinh bột trong nước.
→ Khi nấu tinh bột thì mới thành hồ tinh bột được (cần phải có nhiệt độ)
(4) Tơ lapsan được tạo ta từ phản ứng trùng ngưng.
(6) Cao su thiên nhiên không dẫn điện, có thể tan trong benzen, trong xăng và có tính dẻo.
→ Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi.

Bài 3:

Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là tơ nào trong 4 loại tơ sau: to tằm, tơ capron, tơ nilon-6,6, tơ visco

Hướng dẫn:

- Các loại tơ được sản xuất từ xenlulozơ:

· Tơ visco: hòa tan xenlulozơ trong NaOH loãng và CS₂ thu được dung dịch keo rất nhớt là tơ visco.

· Tơ axetat: hòa tan xenlulozơ với anhiđrit axetic (có H₂SO₄ đặc) thu được xenlulozơ điaxetat và xenlulozơ triaxetat.

Bài 4:

Trùng hợp 1,50 tấn etilen thu được m tấn polietilen (PE) với hiệu suất phản ứng bằng 80%.Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

\(nC{H_2} = C{H_2} \to {( - C{H_2} - C{H_2} - )_n}\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: metilen p/ứ = mPE

Với hiệu suất là 80% \(\Rightarrow {m_{PE}} = 80\% .{m_{etilen}} = 0,8.1,5 = 1,2\) (tấn)

3.2. Bài tập Vật liệu Polime - Nâng cao

Bài 1:

Cứ 2,844 g cao su Buna S phản ứng hết với 1,731g Br₂ trong CCl₄.Tỉ lệ mắt xích buta-1,3-đien và Stiren trong loại cao su đã cho là:

Hướng dẫn:

Buta-1,3-đien khi trùng hợp vẫn còn một nối đôi, nên có tham gia phản ứng cộng:

-CH₂-CH=CH-CH₂ : Mắt xích buta-1,3-đien

Coi như cao su Buna S đã cho là hỗn hợp gồm có:

\(\begin{align*} \begin{cases} n_{-C_{4}H_{6}-}=n_{Br_{2}} &= \frac{1.731}{160}=0,108 \\ n_{-C_{8}H_{8}-}&= \frac{2,844-54.0,108}{104}=0,0216 \end{cases} \end{align*}\)

\(\frac{n_{-C_{4}H_{8}-}}{n_{-C_{8}H_{8}-}}=\frac{1}{2}\)