Hợp chất cao phân tử và vật liệu
polymer
Định nghĩa:
Những hợp chất có khối lượng phân tử rất lớn (thường hàng ngàn, hàng triệu đ.v.C)
do nhiều mắt xích liên kết với nhau được gọi là hợp chất cao phân tử hay polime.
Ví dụ: Cao su thiên nhiên, tinh bột, xenlulozơ là những polime thiên nhiên.
Cao su Buna, polietilen, P.V.C là những polime tổng hợp.
Cấu trúc và phân loại
1. Thành phần hoá học của mạch polime
a) Polime mạch cacbon:
- Mạch C bão hoà. Ví dụ polietilen.
- Mạch C chưa bão hoà. Ví dụ cao su Buna:
- Polime chứa nguyên tử halogen thế. Ví dụ P.V.C:
- Rượu polime. Ví dụ rượu polivinylic:
- Polime dẫn xuất của rượu. Ví dụ polivinyl axetat:
- Các polime anđehit và xeton. Ví dụ poli acrolein.
- Polime của axit cacboxylic. Ví dụ poliacrilic:
- Polime nitril (có nhóm - C º N). Ví dụ poliacrilonitril:
- Polime của hiđrocacbon thơm. Ví dụ polistiren:
b) Polime dị mạch: Trên mạch polime có nhiều loại nguyên tố.
- Mạch chính có C và O. Ví dụ poliete (poliglicol):
polieste (polietylenglicol terephtalat)
- Mạch chính có C, N. Ví dụ polietylenđiamin :
- Mạch chính có C, N, O. Ví dụ poliuretan :
2. Cấu tạo hình học của mạch polime.
Các phân tử polime thiên nhiên và tổng hợp có thể có ba dạng sau.
a) Dạng mạch thẳng dài: Mỗi phân tử polime là một chuỗi mạch thẳng dài, do các mắt
xich polime kết hợp đều đặn tạo ra.
b) Dạng mạch nhánh: Ngoài mạch thẳng dài là mạch chính, còn có các mạch nhánh do
các monome kết hợp tạo thành.
c) Dạng mạch lưới không gian: Nhiều mạch polime liên kết với nhau theo nhiều
hướng khác nhau. Ví dụ trong cao su đã lưu hóa, trong chất dẻo phenolfomanđehit.
Tính chất của polime.
1. Tính chất vật lý:
- Là những chất rắn tinh thể hoặc vô định hình tuỳ thuộc vào trật tự sắp xếp các phân
tử polime. Khi các phân tử polime sắp xếp hỗn độn tạo thành trạng thái vô định hình.
- Hợp chất polime không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Phần lớn các polime khi đun
nóng thì đều ra rồi chảy nhớt. Một số polime bị phân huỷ khi đun nóng.
- Phần nhiều polime khó tan trong các dung môi. Có loại polime hoàn toàn không tan
trong các dung môi.
2. Tính chất hoá học:
Phụ thuộc thành phần và cấu tạo của polime.
- Phần lớn các polime bền vững hoá học (đối với axit, kiềm, chất oxi hoá). Có chất rất
bền với nhiệt và hoá chất, ví dụ như teflon ( - CF2 - CF2 - )n.
- Một số polime kém bền với tác dụng của axit và bazơ. Ví dụ: Len, tơ tằm, tơ nilon bị
thuỷ phân bởi dung dịch axit hoặc kiềm do có nhóm peptit.
- Những polime có liên kết đôi trong phân tử có thể tham gia phản ứng cộng. Ví dụ
phản ứng lưu hoá cao su.
Điều chế polime:
a) Phản ứng trùng hợp: Là quá trình kết hợp nhiều phân tử đơn giản giống nhau
(monome) thành phân tử polime, khi đó không có sự tách bớt các phân tử nhỏ nên thành
phần nguyên tử của polime và monome giống nhau.
Phân tử monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết kép hoặc có vòng
không bền.
Ví dụ:
- Phản ứng trùng hợp có thể xảy ra giữa 2 loại monome khác nhau, khi đó gọi là đồng
trùng hợp.
b) Phản ứng trùng ngưng: là phản ứng tạo thành polime từ các monome, đồng thời
tạo ra nhiều phân tử nhỏ, đơn giản như H2O, NH3, HCl,…
Để có thể tham gia phản ứng trùng ngưng, các phân tử monome phải có ít nhất 2 nhóm
chức có khả năng phản ứng hoặc 2 nguyên tử linh động có thể tách khỏi phân tử
monome.
- Trùng ngưng những monome cùng loại:
Ví dụ:
- Trùng ngưng giữa các monome khác nhau:
Giữa điamin và điaxit:
Giữa điaxit và rượu 2 lần rượu:
(tơ lapxan)
Ứng dụng của polime