Bài giảng Polyme - Võ Quốc Ánh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Polyme, được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp các bạn sinh viên có thể trình bày được khái niệm và phân loại polyme; Giải thích được các đặc tính của polyme và dung dịch polyme. Nêu được các yếu tố ảnh hưởng; Trình bày được một số tiêu chí chất lượng phổ biến và nêu được các phương pháp đánh giá các tá dược polyme;. Giải thích được một số ứng dụng của polyme trong khoa học dược.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Polyme - Võ Quốc Ánh

3/29/2020 POLYME Giảng viên: Võ Quốc Ánh Bộ môn: Vật lý – Hóa lý 1 Mục tiêu học tập 1. Trình bày được khái niệm và phân loại polyme 2. Giải thích được các đặc tính của polyme và dung dịch polyme. Nêu được các yếu tố ảnh hưởng. 3. Trình bày được một số tiêu chí chất lượng phổ biến và nêu được các phương pháp đánh giá các tá dược polyme. 4. Giải thích được một số ứng dụng của polyme trong khoa học dược. 2 Tài liệu học tập Giáo trình: Hóa lý Dược (Nhà xuất bản Y học 2014) Sách tham khảo: Physical pharmacy and pharmaceutical sciences (2011) Physicochemical principles of pharmacy (2006) 3 1
3/29/2020 1. Khái niệm polyme Polyme là gì? - Hợp chất có khối lượng phân tử lớn - Cấu trúc có sự lặp lại nhiều lần của các monomers - Tên khác: Hợp chất cao phân tử Kể tên và công dụng một số polymer? 4 2. Phân loại polyme 1. Theo nguồn gốc: thiên nhiên, tổng hợp, bán tổng hợp. 2. Theo dung môi hòa tan: Polyme tan trong nước, không tan trong nước, tính tan phụ thuộc pH… 3. Theo lực liên kết phân tử: cao su (elastmomers), chất dẻo (thermoplastic polymers), nhiệt rắn (thermosetting polymers), tơ sợi (fibres) 4. Theo liên đơn vị cấu tạo: homopolymers, copolymers, block copolymers. 5. Phân loại theo cấu trúc: mạch thẳng, mạch nhánh, liên kết chéo, phân nhánh hình cây. 5 3. Các đặc tính của polyme 3.1. Tính chất hóa học 3.2. Phân tử lượng trung bình. 3.3. Trạng thái tồn tại của polymer. 3.4. Sự trương nở hòa tan của polymer. 3.5. Sự hấp phụ của polymer và tính thấm qua màng polymer 6 2
3/29/2020 3.1. Tính chất hóa học  Thể hiện tính chất các nhóm chức tự do của monomer, hoặc các nhóm chức còn dư.  Phản ứng phân cắt mạch polime: các phản ứng thủy phân hoặc oxi hóa sẽ cắt mạch thành các phân tử nhỏ hơn.  Phản ứng đặc trưng của liên kết bội trong mạch chính nhưng giữ nguyên mạch polyme.  Phản ứng khâu mạch polyme: các polyme nối với nhau thành mạch dài hơn hoặc tạo mạng lưới. => Liên quan đến độ ổn định và một số lý tính của polymer 7 3.2. Phân tử lượng trung bình Đặc điểm cấu tạo: Gồm nhiều phân tử có mức độ polyme hoá khác nhau => nhiều phân tử lượng khác nhau Phân tử lượng polymer là giá trị trung bình: + Trung bình số lượng: + TB khối lượng: 8 3.2. Phân tử lượng trung bình Tỷ lệ khối lượng Phân tử lượng 9 3
3/29/2020 3.3. Trạng thái tồn tại của polyme  Lực liên kết phân tử rất lớn  Không bay hơi, không thăng hoa.  Khối lượng phân tử, cấu trúc mạch ảnh hưởng nhiều đến tính chất hóa lý và trạng thái tồn tại của polyme.  Tồn tại 3 trạng thái vật lý: Thuỷ tinh - Đàn hồi - Lỏng nhớt 10 3.3. Trạng thái tồn tại của polyme  Sự chuyển trạng thái tồn tại: Tg Tm Thuỷ tinh Đàn hồi Lỏng nhớt  Khối lượng phân tử ảnh hưởng đến Tg, Tm  Trạng thái ở điều kiện thường (Ta): - Thuỷ tinh (Tg > Ta) - Đàn hồi (Tm > Ta > Tg) - Lỏng (Tm < Ta). 11 3.3. Trạng thái tồn tại của polyme  Tg hỗn hợp, Flory-Fox equation:  Vai trò của chất hóa dẻo Làm giảm Tg của polyme 12 4
3/29/2020 3.4. Trương nở hòa tan polyme • Khi tiếp xúc với dung môi: - Polyme bị solvat hoá - Không bị solvat hoá • Polyme bị solvat hoá có khả năng xảy ra quá trình trương nở, hoà tan • Quá trình tự diễn biến tạo hệ đồng thể bền vững nhiệt động học 13 3.4. Trương nở hòa tan polyme 3 giai đoạn hoà tan cao phân tử:  GĐ1: - Trương nở nhờ sự solvat hoá. Ban đầu - Thể tích toàn hệ giảm, DM sắp xếp có trật tự trong lớp solvat  GĐ2: - DM Khuếch tán 1chiều vào polymer - Polymer trương nở mạnh Trương nở  GĐ3: - Phân tử polymer bị solvat khuếch tán ra ngoài tạo dung dịch polyme - Không xảy ra với mọi polyme Hòa tan 14 3.4. Trương nở hòa tan polyme  Loại polyme có liên kết cầu nối quá trình hoà tan dừng ở GĐ2 (polyme trương nở hữu hạn)  Loại polyme không có liên kết cầu nối hoà tan đến GĐ3 (polyme trương nở vô hạn)  Quá trình hoà tan tạo dung dịch polyme cân bằng rất chậm so với quá trình hoà tan phân tử nhỏ tạo dung dịch thật. 15 5
3/29/2020 3.5. Tính thấm và hấp phụ • Polyme có thể bị hấp phụ lên bề mặt phân cách pha (phân tử chứa hydrophilic và hydrophobic domains) • Màng polyme có thể cho các chất tan và chất bay hơi hấp thụ, thấm qua. Định luật Fick. 𝐷. 𝐾. ∆𝐶 𝐽= 𝑙 • D phụ thuộc vào bản chất, MW, số cầu nối, tỷ lệ kết tinh, tỷ, tính phân cực của, tính thân dầu thân nước của polymer. • D phụ thuộc tỷ lệ chất độn vô cơ và chất hóa dẻo. 16 4. Tính chất của dung dịch polyme 4.1. Độ nhớt của dung dich polyme 4.2. Sự chuyển thể sol-gel. 4.3. Áp suất thẩm thấu của dung dịch polyme. 4.4. Cân bằng màng Donnan. 4.5. Tính chất khác 17 4.1. Độ nhớt của dung dich polyme Dung dịch polyme là chất lỏng phi Newton, Độ nhớt phụ thuộc vào trạng thái chảy. Độ nhớt riêng: Độ nhớt đặc trưng: P. trình Standinger: K: hệ số dãy đồng đẳng : hệ số độ xoắn cuộn 18 6
3/29/2020 4.2. Sự chuyển thể sol-gel.  Thể sol: - Polyme chuyển động tự do trong DM - Trạng thái lỏng nhớt, có thể rót được  Thể gel: - Polyme liên kết tạo mạng lưới - Dung môi bị giam giữ trong mạng lưới - Hệ duy trì được hình dạng (gel) 19 4.2. Sự chuyển thể sol-gel. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo gel • Phân tử bất đối xứng, nhiều nhóm chức tăng khả năng tạo gel • Phân tử lượng, nồng độ polyme đủ lớn • Nhiệt độ: hệ đủ thấp • Sự có mặt của một số chất điện ly • Gel mềm hình thành từ polymers • Gel rắn tạo thành từ các hạt keo vô cơ 20 4.3. Áp suất thẩm thấu • Dung dich polymer tạo áp suất thẩm thấu b: hệ số hiệu chỉnh solvate hóa polymer C: nồng độ polymer M: Khối lượng phân tử trung bình • Hoạt độ dung môi giảm • ASTT phụ thuộc vào Mn của polymer • Cơ sở để xác đinh phân tử lượng polymer dựa trên thí nghiệm đo ASTT 21 7
3/29/2020 4.4. Cân bằng màng Donnan - Polymer phân ly không khuếch tán qua màng. - Ion và phân tử nhỏ khuếch tán và tạo cân bằng mới. 𝐶𝑙 𝑃𝑟𝑜 = 1+ 𝐶𝑙 𝐶𝑙 Bên trong Bên ngoài 22 4.5. Các tính chất khác (tự học) • Tán xạ ánh sáng • Độ bền nhiệt động học • Sự biến đổi cấu hình • Ổn định trạng thái tập hợp các hệ phân tán 23 5. Đánh giá chất lượng polyme Tiêu chí Phương tiện đánh giá Định tính Phổ UV-VIS, IR. Định lượng Sắc ký Định lượng nhóm chức chuẩn độ, điện hóa. Giới hạn tạp chất Sắc ký Giới hạn KL nặng AAS, ICP-MS, ICP-OES … Hình dạng* Kính hiển vi (TEM, ASM). Phân tử lượng* ASTT, tán xạ ánh sáng, độ nhớt, độ sa lắng, sắc ký gel, khối phổ, kết hợp PP. Tính chất cơ lý* Phân tích cơ lý (Texture analyzer, rheometer) 24 8
3/29/2020 5. Đánh giá chất lượng polyme Tiêu chí Phương tiện đánh giá pH Máy đo pH, chuẩn độ Mất KL do sấy Cân xác định độ ẩm Độ nhớt Nhớt kế quay Lưu biến* Lưu biến kế Tg, Tm, dạng kết tinh* Phân tích nhiệt Tồn dư dung môi Sắc ký khí Tro vô cơ Nung nhiệt * Tiêu chí ít/không gặp trong dược điển 25 5. Cơ sở của các ứng dụng Một số tính chất của polymer - Tăng độ nhớt mạnh - Bị hấp phụ mạnh, có thể tích điện - Trạng thái biến đổi theo nhiệt độ - Tạo gel khuếch tán Đặc điểm dd polymer khi bay hơi dung môi - Các phân tử không trở về trạng thái ban đầu - Lực liên kết giữa các phân tử lớn - Có thể giữ được tính dẻo, đàn hồi. 26 5. Một số ứng dụng - Bao bì: Ép vỉ, chai lọ, bao bì thứ cấp … - Bao màng mỏng: bảo vệ, tăng thẩm mỹ, kiểm soát giải phóng, … - Tá dược dính trong bào chế thuốc viên - Tá dược tạo gel, tạo cốt mang dược chất - Ổn định các hệ phân tán - Tác nhân bám dính da, niêm mạc - Làm chất mang, chất dẫn thuốc. - Hoạt chất có tác dụng dược lý 27 9
3/29/2020 Một số tá dược polyme Polyethylen glycol Polyethylen oxide Hydroxypropyl methyl cellulose Polymetacrylic acid (HPMC) Poloxamer Ethyl cellulose Polyvinylpyrrolidone 28 10