Lý thuyết vật liệu polime khoa học tự nhiên, công nghệ và khoa học xã hội ĐGNL HN

I. Chất dẻo và ứng dụng

1. Khái niệm

– Chất dẻo là những vật liệu polymer có tính dẻo.

– Thành phần cơ bản của chất dẻo là polymer. Ngoài ra còn có các thành phần phụ thêm: chất hóa dẻo, chất độn để tăng khối lượng của chất dẻo, chất màu, chất ổn định,…

2. Một số polymer dùng làm chất dẻo

a. Polyetilen (PE)

PE là chất dẻo mềm, nóng chảy ở nhiệt độ lớn hơn 110^oC, có tính trơ tương đối của alkane mạch dài, dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng,…

b. Poly(vinyl clorua) (PVC)

Bài tập áp dụng: Polymer dùng làm ống dẫn nước, đồ giả da, vải che mưa là :

A. PVA.             B. PP.

C. PVC.             D. PE.

Lời giải

Polymer dùng làm ống dẫn nước, đồ giả da, vải che mưa là PVC.

Đáp án: C

c. Poly(methyl methacrylate)

Poly(methyl methacrylate) được điều chế từ methyl methacrylate bằng phản ứng trùng hợp :

d. Poly(phenol – formaldehyde) (PPF)

PPF có 3 dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit.

+ Nhựa novolac: formaldehyde + phenol lấy dư (xt: acid)

– mạch không phân nhánh

+ Nhựa rezol: tỉ lệ phenol: formaldehyde = 1 : 1,2 (xúc tác: kiềm)

– mạch không phân nhánh

+ Nhựa rezit (hay bakelit): đun nóng nhựa rezol ở nhiệt độ 150^oC. Nhựa rezit không nóng chảy, không tan trong nhiều dung môi hữu cơ.

Bài tập áp dụng:

Bài 1. Để tạo thành thuỷ tinh hữu cơ (plexiglass), người ta tiến hành trùng hợp

A. CH₂=CH–COO–CH₃. B. CH₃–COO–CH=CH₂.

C. CH₃–COO–C(CH₃)=CH₂. D. CH₂=C(CH₃)–COOCH₃.

Lời giải

Để tạo thành thủy tinh hữu cơ (plexiglass), người ta tiến hành trùng hợp CH₂=C(CH₃)–COOCH₃

Đáp án: D

Bài 2: Nhựa rezit là một loại nhựa không nóng chảy. Để tạo thành nhựa rezit, người ta đun nóng tới nhiệt độ khoảng 150^oC hỗn hợp thu được khi trộn các chất phụ gia cần thiết với

A. novolac        B. PVC

C. rezol            D. thuỷ tinh hữu cơ

Lời giải

Nhựa rezit là một loại nhựa không nóng chảy. Để tạo thành nhựa rezit, người ta đun nóng tới nhiệt độ khoảng 150^oC hỗn hợp thu được khi trộn các chất phụ gia cần thiết với rezol (xem lại lí thuyết vật liệu polime)

Đáp án: C

II. Tơ và ứng dụng

1. Khái niệm

– Tơ là những vật liệu polymer hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.

– Trong tơ, những phân tử polymer có mạch không phân nhánh xếp song song với nhau. Polymer đó phải rắn, tương đối bền với nhiệt, với các dung môi thông thường, mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu.

2. Phân loại

3. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp

a. Tơ nylon-6,6

Tơ nylon-6,6 có tính dai bền, mềm mại óng mượt, ít thấm nước, giặt mau khô nhưng kém bền với nhiệt, với acid và kiềm.

b. Tơ lapsan

c. Tơ nitron (hay olon)

Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic được tổng hợp từ vinyl cianide (hay acrylonitrile) nên được gọi polyacrylonitrile:

Bài tập áp dụng: Nhóm các vật liệu được chế tạo từ polymer (điều chế bằng phản ứng trùng ngưng) là:

A. Cao su; nylon -6,6; tơ nitron.

B. Tơ acetate; nylon-6,6.

C. Nylon-6,6; tơ lapsan; thuỷ tinh plexiglass.

D. Nylon-6,6; tơ lapsan; nylon-6.

Lời giải

Nhóm các vật liệu được chế tạo từ polymer (điều chế bằng phản ứng trùng ngưng) là Nylon-6,6; tơ lapsan; nylon-6.

Đáp án D

III. Cao su và ứng dụng

1. Khái niệm

– Cao su là vật liệu polymer có tính đàn hồi

– Có hai loại cao su : Cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.

2. Cao su thiên nhiên

Cao su thiên nhiên là polymer của isopren (đồng phân cis) :       

– Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi, không dẫn điện và nhiệt, không thấm khí và nước, không tan trong nước, ethanol, acetone,… nhưng tan trong xăng, benzene.

– Khi tác dụng với lưu huỳnh, cao su thiên nhiên chuyển thành cao su lưu hóa có tình đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong các dung môi hơn so với cao su thường.

3. Cao su tổng hợp

a. Cao su buna

– Trùng hợp buta-1,3-diene

Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.

– Đồng trùng hợp buta-1,3-diene với stiren C₆H₅CH=CH₂ ta được cao su buna-S có tính đàn hồi cao.

– Đồng trùng hợp buta-1,3-diene với acrylonitrine CNCH=CH₂ ta được cao su buna-N có tính chống dầu cao.

b. Cao su isopren

Trùng hợp isopren có hệ xúc tác đặc biệt, ta được polyisoprene gọi là cao su isoprene (gần giống cao su thiên nhiên ):

Bài tập áp dụng: Chất có khả năng trùng hợp thành cao su là

A. CH₂=C(CH₃)–CH=CH_2­.

B. CH₃–C(CH₃)=C=CH₂.

C. CH₃–CH₂–CºCH.

D. CH₂=CH–CH₂–CH₂–CH₃.

Lời giải

Chất có khả năng trùng hợp thành cao su là CH₂=C(CH₃)–CH=CH_2­.

nCH₂=C(CH₃)–CH=CH_2­ →  (CH₂ –C(CH₃) = CH – CH₂)_n   (cao su isoprene)

Đáp án: A

IV. Keo dán và ứng dụng

1. Khái niệm

Keo dán là loại vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

2. Một số loại keo dán tự nhiên

– Nhựa vá săm

– Keo hồ tinh bột

– Keo dán ure – formaldehyde