Bài giảng Hoá học Polymer: Chương 2 - Nguyễn Văn Quý

Trùng hợp, một quá trình hóa học nền tảng, đóng vai trò then chốt trong việc tổng hợp các vật liệu polymer đa dạng, từ nhựa thông dụng đến sợi tổng hợp và vật liệu tiên tiến. Sự hiểu biết sâu sắc về các cơ chế và động học của trùng hợp là vô cùng cần thiết để kiểm soát cấu trúc và tính chất của polymer, từ đó mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống. Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về hóa học polymer, tập trung vào định nghĩa, đặc điểm, và phân loại các phản ứng trùng hợp, làm nền tảng cho việc nghiên cứu và phát triển vật liệu mới.

Sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Vật liệu, Công nghệ Hóa học và các chuyên ngành liên quan đến Polymer; các nhà nghiên cứu và kỹ sư trong lĩnh vực tổng hợp và ứng dụng vật liệu polymer.

Chương này trình bày chi tiết về phản ứng trùng hợp, khởi đầu với định nghĩa cơ bản là sự kết hợp của các monomer có liên kết đôi hoặc vòng kém bền để tạo thành polymer mà không giải phóng các phân tử phụ. Phản ứng này được đặc trưng bởi tốc độ nhanh và trải qua ba giai đoạn chính: khơi mào, phát triển mạch và ngắt mạch, tạo ra các chuỗi polymer. Tài liệu cũng phân loại trùng hợp thành hai nhóm chính: trùng hợp gốc tự do và trùng hợp ion, bao gồm cả trùng hợp anion và cation, mỗi loại có trung tâm hoạt động khác nhau. Trong trùng hợp gốc tự do, trung tâm hoạt động là các gốc tự do được tạo ra từ các chất khơi mào như hợp chất azo (ví dụ AIBN), peroxyt (ví dụ BPO) hoặc các persulfat. Các phương pháp khơi mào đa dạng bao gồm hóa học, quang hóa, bức xạ và nhiệt độ, mỗi loại có những điều kiện ứng dụng và ưu điểm riêng. Giai đoạn phát triển mạch mô tả sự gắn kết nhanh chóng của monomer vào gốc tự do đang phát triển, thường theo kiểu đầu-đuôi do ưu tiên về năng lượng và không gian. Việc nắm vững cơ chế phản ứng và động học trùng hợp là rất quan trọng, cho phép các nhà khoa học và kỹ sư tối ưu hóa quy trình tổng hợp, kiểm soát khối lượng phân tử và cấu trúc lập thể của polymer, từ đó tạo ra vật liệu với các đặc tính mong muốn, phục vụ các ứng dụng từ bao bì, dệt may đến y sinh và công nghệ cao.