Bài giảng Hóa học Polymer: Chương 2 - Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn

Hóa học Polymer là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật liệu, và quá trình trùng hợp đóng vai trò cốt lõi trong việc tổng hợp các vật liệu polymer đa dạng. Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về phản ứng trùng hợp, một phương pháp thiết yếu để chuyển đổi các monome thành chuỗi polymer dài. Việc nắm vững các khái niệm cơ bản về trùng hợp, cơ chế, động học và phân loại là nền tảng để hiểu cách thiết kế và tổng hợp các vật liệu với tính chất mong muốn, từ đó mở ra nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống.

Sinh viên ngành Hóa học, Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Hóa học, Công nghệ Thực phẩm, và các chuyên ngành liên quan đang theo học môn Hóa học Polymer.

Quá trình trùng hợp là một phản ứng chuỗi cơ bản trong hóa học polymer, cho phép tổng hợp các vật liệu polymer từ các đơn vị monome. Khái niệm cốt lõi là các monome kết hợp với nhau tạo thành polymer mà không làm thay đổi thành phần hóa học của mắt xích cơ sở. Đây là một phương pháp tổng hợp polymer quan trọng, diễn ra nhanh chóng qua ba giai đoạn chính: khơi mào, phát triển mạch và ngắt mạch. Giai đoạn khơi mào tạo ra các trung tâm hoạt động, có thể là gốc tự do hoặc ion, từ các chất khơi mào. Các phương pháp khơi mào đa dạng bao gồm khơi mào hóa học (sử dụng các hợp chất azo như AIBN, peroxyt như BPO, hoặc persulfat như APS, KPS), khơi mào bằng ánh sáng (UV), bức xạ (tia α, β, γ, X) và nhiệt độ. Đặc biệt, trùng hợp gốc tự do được làm rõ là quá trình tổng hợp polymer từ monome chứa liên kết đôi, với trung tâm hoạt động là các gốc tự do. Giai đoạn phát triển mạch chứng kiến sự bổ sung nhanh chóng của các monome vào trung tâm hoạt động, làm kéo dài chuỗi polymer. Tốc độ phát triển mạch rất lớn và ít phụ thuộc vào nhiệt độ, mặc dù độ nhớt tăng có thể làm giảm tốc độ này. Cuối cùng, giai đoạn ngắt mạch sẽ làm mất hoạt tính của trung tâm đang phát triển, kết thúc quá trình tổng hợp chuỗi. Phân loại trùng hợp cũng được trình bày, bao gồm trùng hợp gốc tự do và trùng hợp ion (trùng hợp Anion và Cation). Việc nắm vững các cơ chế, động học và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp là rất quan trọng để kiểm soát cấu trúc và tính chất của polymer, từ đó tối ưu hóa ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu.