Bài 14 Vật liệu polime

a. Khái niệm

- Chất dẻo là những vật liệu Polime có tính dẻo

- Vật liệu Compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau. Thành phần gồm chất nền (polime và chất phụ gia (chất độn, chất màu,...)

b. Một số Polime dùng làm chất dẻo

- Polietilen (PE):

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp CH₂=CH₂

+ Tính chất: mềm dẻo, t^onc>110^oC, tương đối trơ

+ Ứng dụng: làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng

- Poli(vinyl clorua)(PVC)

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp CH₂=CHCl

+ Tính chất: chất vô định hình, cách điện tốt, bền với axit

+ Ứng dụng: làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả

- Poli(metyl metacrylat) (PMM)

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp CH₂=C(CH₃)COOCH₃

+ Tính chất: trong suốt, cho ánh sáng truyền qua tốt

+ Ứng dụng: chế tạo thủy tinh plexiglas

- Poli(phenol-fomanđehit) PPF

Nhựa novolac (mạch không phân nhánh)

+ Phương pháp tổng hợp: đun nóng hỗn hợp fomanđehit và phenol lấy dư với xt axit

+ Tính chất: Rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ

+ Ứng dụng: sản xuất sơn, vecni, …

Nhựa rezol (mạch không phân nhánh có một số nhóm -CH₂OH còn tự do ở vị trí số 2 hoặc 4)

+ Phương pháp tổng hợp: đun nóng hỗn hợp phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1:1,2 với xúc tác kiềm

+ Tính chất: rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ

+ Ứng dụng: sản xuất sơn, keo và nhựa rezit

Nhựa rezit (cấu trúc mạng không gian)

+ Phương pháp tổng hợp: đun nóng nhựa rezol ở 150oC

+ Tính chất: không nóng chảy, không tan trong nhiều dm hữu cơ

+ Ứng dụng: chế tạo vỏ máy, các dụng cụ cách điện, …

2. Tơ

a. Khái niệm

- Tơ là vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.

b. Phân loại

- Tơ thiên nhiên: bông, len, tơ tằm

- Tơ hóa học:

+ Tơ tổng hợp (tơ poliamit, vinylic)

+ Tơ nhân tạo (tơ visco, tơ xenlulozơ axetat) 

c. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp

- Tơ nilon-6,6:

+ Phương pháp tổng hợp: trùng ngưng hexametylenđiamin và axit ađipic

+ Tính chất: dai, mềm mại óng mượt, ít thấm nước, kém bền nhiệt axit và kiềm

+ Ứng dụng: dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, bện là dây cáp, dây dù, đan lưới

- Tơ lapsan

+ Phương pháp tổng hợp: tổng hợp từ axit terephtalic và etylen glicol

+ Tính chất: bền về mặt cơ học, bền với nhiệt, axit, kiềm

+ Ứng dụng: dệt vải may mặc

- Tơ nitron (olon)

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp từ vinyl xianua

+ Tính chất: dai, bền với nhiệt, giữ nhiệt tốt

+ Ứng dụng: dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi đan áo rét

- Tơ clorin

+ Phương pháp tổng hợp: clo hóa PVC

+ Tính chất: bền vững về mặt hóa học và đặc biệt không cháy

+ Ứng dụng: chế tạo vải bọc và quần áo bảo hiểm

3. Cao su

a. Khái niệm

Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi.

Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

b. Cao su thiên nhiên

Cấu trúc:

+ Thuộc loại polime thiên nhiên

+ Mắt xích cơ sở: isopren có cấu hình sis

Tính chất và ứng dụng

+ Tính chất vật lí: đàn hồi, không dẫn nhiệt, điện, không thấm nước, khí, không tan trong nước, etanol

+ Tính chất hóa học: có thể tham gia phản ứng ứng cộng dặc biệt tác dụng với S tạo cao su lưu hóa

+ Cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dm hơn cao su không lưu hóa

+ Tạo cầu nối -S-S- giữa các mạch phân tử cao su tạo mạng không gian

c. Cao su tổng hợp

Vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ các ankađien bằng pư trùng hợp

​- Cao su buna: Trùng hợp buta-1,3-đien với xt Na → cao su buna. Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.

+ Cao su buna-S: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren

+ Cao su buna-N: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với nitrinacrilo

- Cao su isopren trùng hợp isopren

- Cao su cloropren và floropren bền với dầu mỡ hơn cao su thiên nhiên.

a. Khái niệm

- Vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

b. Phân loại

- Theo bản chất hóa học

​+ Keo dán hữu cơ

+ Keo dán vô cơ

- ​Theo dạng keo

​+ keo lỏng

+ keo nhựa dẻo

+ keo bạng bột hay bản mỏng

c. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng

- Keo epoxi

- Keo ure-fomanđehit

​d. Một số loại keo dán tự nhiên

- Nhựa vá xăm

- Keo hồ tinh bột

Bài 1:

Cho các loại vật liệu polime sau: tơ nilon -6,6; tơ axetat; tơ visco; tơ olon; tơ lapsan; tơ tằm; bông; nhưạ novolac; keo ure -fomanđehit. Tổng số loại vật liệu polime có chứa N trong thành phần phân tử là:

Hướng dẫn:

Các polime có chứa N trong thành phần gồm: nilon-6,6; tơ olon; tơ tằm; keo ure - fomanđehit.

⇒ có 4 polime thỏa mãn.

Bài 2: 

Cho các câu sau:

(1) PVC là chất vô định hình.

(2) Keo hồ tinh bột được tạo ra bằng cách hòa tan tinh bột trong nước.

(3) Poli(metyl metacrylat ) có đặc tính trong suốt, cho ánh sáng truyền qua.

(4) Tơ lapsan được tạo ra do phương pháp trùng hợp.

(5) Vật liệu compozit có độ bền, độ nhịu nhiệt tốt hơn polime thành phần.

(6) Cao su thiên nhiên không dẫn điện, có thể tan trong xăng, benzen và có tính dẻo.

(7) Tơ nitron bền và giữ nhiệt tốt nên thường được dùng để dệt vải may áo ấm.

Số nhận định trên Đúng hay Sai?

Hướng dẫn:

Có 3 nhận định không đúng: (2), (4), (6).

(2) Keo hồ tinh bột được tạo ra bằng cách hòa tan tinh bột trong nước.

→  Khi nấu tinh bột thì mới thành hồ tinh bột được (cần phải có nhiệt độ)

(4) Tơ lapsan được tạo ta từ phản ứng trùng ngưng.

(6) Cao su thiên nhiên không dẫn điện, có thể tan trong benzen, trong xăng và có tính dẻo.

→ Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi.

Bài 3:

Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là tơ nào trong 4 loại tơ sau: to tằm, tơ capron, tơ nilon-6,6, tơ visco

Hướng dẫn:

- Các loại tơ được sản xuất từ xenlulozơ:

+ Tơ visco: hòa tan xenlulozơ trong NaOH loãng và CS2 thu được dung dịch keo rất nhớt là tơ visco. 

+ Tơ axetat: hòa tan xenlulozơ với anhiđrit axetic (có H2SO4 đặc) thu được xenlulozơ điaxetat và xenlulozơ triaxetat. 

Bài 4:

Trùng hợp 1,50 tấn etilen thu được m tấn polietilen (PE) với hiệu suất phản ứng bằng 80%.Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

\(nC{H_2} = C{H_2} \to {( - C{H_2} - C{H_2} - )_n}\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: metilen p/ứ = mPE

Với hiệu suất là 80%

\(\Rightarrow {m_{PE}} = 80\% .{m_{etilen}} = 0,8.1,5 = 1,2\) (tấn)

Bài 1:

Cứ 2,844 g cao su Buna S phản ứng hết với 1,731g Br₂ trong CCl₄.Tỉ lệ mắt xích buta-1,3-đien và Stiren trong loại cao su đã cho là:

Hướng dẫn:

Buta-1,3-đien khi trùng hợp vẫn còn một nối đôi, nên có tham gia phản ứng cộng:

-CH₂-CH=CH-CH₂ : Mắt xích buta-1,3-đien

C₆H₅-CH=CH₂: Mắt xích stiren

Coi như cao su Buna S đã cho là hỗn hợp gồm có: 

\(\left\{ \begin{array}{l}
{n_{ - {C_4}{H_6} - }} = nB{r_2} = \frac{{1,731}}{{160}} = 0,0108\\
{n_{ - {C_8}{H_8} - }} = \frac{{2,844 - 54.0,0108}}{{104}} = 0,0216
\end{array} \right.\)

\(\frac{{{n_{ - {C_4}{H_6} - }}}}{{{n_{ - {C_8}{H_8} - }}}} = \frac{1}{2}\)

a. Khái niệm

- Chất dẻo là những vật liệu Polime có tính dẻo

- Vật liệu Compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau. Thành phần gồm chất nền (polime và chất phụ gia (chất độn, chất màu,...)

b. Một số Polime dùng làm chất dẻo

- Polietilen (PE):

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp CH₂=CH₂

+ Tính chất: mềm dẻo, t^onc>110^oC, tương đối trơ

+ Ứng dụng: làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng

- Poli(vinyl clorua)(PVC)

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp CH₂=CHCl

+ Tính chất: chất vô định hình, cách điện tốt, bền với axit

+ Ứng dụng: làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả

- Poli(metyl metacrylat) (PMM)

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp CH₂=C(CH₃)COOCH₃

+ Tính chất: trong suốt, cho ánh sáng truyền qua tốt

+ Ứng dụng: chế tạo thủy tinh plexiglas

- Poli(phenol-fomanđehit) PPF

Nhựa novolac (mạch không phân nhánh)

+ Phương pháp tổng hợp: đun nóng hỗn hợp fomanđehit và phenol lấy dư với xt axit

+ Tính chất: Rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ

+ Ứng dụng: sản xuất sơn, vecni, …

Nhựa rezol (mạch không phân nhánh có một số nhóm -CH₂OH còn tự do ở vị trí số 2 hoặc 4)

+ Phương pháp tổng hợp: đun nóng hỗn hợp phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1:1,2 với xúc tác kiềm

+ Tính chất: rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ

+ Ứng dụng: sản xuất sơn, keo và nhựa rezit

Nhựa rezit (cấu trúc mạng không gian)

+ Phương pháp tổng hợp: đun nóng nhựa rezol ở 150oC

+ Tính chất: không nóng chảy, không tan trong nhiều dm hữu cơ

+ Ứng dụng: chế tạo vỏ máy, các dụng cụ cách điện, …

2. Tơ

a. Khái niệm

- Tơ là vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.

b. Phân loại

- Tơ thiên nhiên: bông, len, tơ tằm

- Tơ hóa học:

+ Tơ tổng hợp (tơ poliamit, vinylic)

+ Tơ nhân tạo (tơ visco, tơ xenlulozơ axetat) 

c. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp

- Tơ nilon-6,6:

+ Phương pháp tổng hợp: trùng ngưng hexametylenđiamin và axit ađipic

+ Tính chất: dai, mềm mại óng mượt, ít thấm nước, kém bền nhiệt axit và kiềm

+ Ứng dụng: dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, bện là dây cáp, dây dù, đan lưới

- Tơ lapsan

+ Phương pháp tổng hợp: tổng hợp từ axit terephtalic và etylen glicol

+ Tính chất: bền về mặt cơ học, bền với nhiệt, axit, kiềm

+ Ứng dụng: dệt vải may mặc

- Tơ nitron (olon)

+ Phương pháp tổng hợp: trùng hợp từ vinyl xianua

+ Tính chất: dai, bền với nhiệt, giữ nhiệt tốt

+ Ứng dụng: dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi đan áo rét

- Tơ clorin

+ Phương pháp tổng hợp: clo hóa PVC

+ Tính chất: bền vững về mặt hóa học và đặc biệt không cháy

+ Ứng dụng: chế tạo vải bọc và quần áo bảo hiểm

3. Cao su

a. Khái niệm

Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi.

Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

b. Cao su thiên nhiên

Cấu trúc:

+ Thuộc loại polime thiên nhiên

+ Mắt xích cơ sở: isopren có cấu hình sis

Tính chất và ứng dụng

+ Tính chất vật lí: đàn hồi, không dẫn nhiệt, điện, không thấm nước, khí, không tan trong nước, etanol

+ Tính chất hóa học: có thể tham gia phản ứng ứng cộng dặc biệt tác dụng với S tạo cao su lưu hóa

+ Cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dm hơn cao su không lưu hóa

+ Tạo cầu nối -S-S- giữa các mạch phân tử cao su tạo mạng không gian

c. Cao su tổng hợp

Vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ các ankađien bằng pư trùng hợp

​- Cao su buna: Trùng hợp buta-1,3-đien với xt Na → cao su buna. Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.

+ Cao su buna-S: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren

+ Cao su buna-N: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với nitrinacrilo

- Cao su isopren trùng hợp isopren

- Cao su cloropren và floropren bền với dầu mỡ hơn cao su thiên nhiên.

a. Khái niệm

- Vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

b. Phân loại

- Theo bản chất hóa học

​+ Keo dán hữu cơ

+ Keo dán vô cơ

- ​Theo dạng keo

​+ keo lỏng

+ keo nhựa dẻo

+ keo bạng bột hay bản mỏng

c. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng

- Keo epoxi

- Keo ure-fomanđehit

​d. Một số loại keo dán tự nhiên

- Nhựa vá xăm

- Keo hồ tinh bột

Bài 1:

Cho các loại vật liệu polime sau: tơ nilon -6,6; tơ axetat; tơ visco; tơ olon; tơ lapsan; tơ tằm; bông; nhưạ novolac; keo ure -fomanđehit. Tổng số loại vật liệu polime có chứa N trong thành phần phân tử là:

Hướng dẫn:

Các polime có chứa N trong thành phần gồm: nilon-6,6; tơ olon; tơ tằm; keo ure - fomanđehit.

⇒ có 4 polime thỏa mãn.

Bài 2: 

Cho các câu sau:

(1) PVC là chất vô định hình.

(2) Keo hồ tinh bột được tạo ra bằng cách hòa tan tinh bột trong nước.

(3) Poli(metyl metacrylat ) có đặc tính trong suốt, cho ánh sáng truyền qua.

(4) Tơ lapsan được tạo ra do phương pháp trùng hợp.

(5) Vật liệu compozit có độ bền, độ nhịu nhiệt tốt hơn polime thành phần.

(6) Cao su thiên nhiên không dẫn điện, có thể tan trong xăng, benzen và có tính dẻo.

(7) Tơ nitron bền và giữ nhiệt tốt nên thường được dùng để dệt vải may áo ấm.

Số nhận định trên Đúng hay Sai?

Hướng dẫn:

Có 3 nhận định không đúng: (2), (4), (6).

(2) Keo hồ tinh bột được tạo ra bằng cách hòa tan tinh bột trong nước.

→  Khi nấu tinh bột thì mới thành hồ tinh bột được (cần phải có nhiệt độ)

(4) Tơ lapsan được tạo ta từ phản ứng trùng ngưng.

(6) Cao su thiên nhiên không dẫn điện, có thể tan trong benzen, trong xăng và có tính dẻo.

→ Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi.

Bài 3:

Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là tơ nào trong 4 loại tơ sau: to tằm, tơ capron, tơ nilon-6,6, tơ visco

Hướng dẫn:

- Các loại tơ được sản xuất từ xenlulozơ:

+ Tơ visco: hòa tan xenlulozơ trong NaOH loãng và CS2 thu được dung dịch keo rất nhớt là tơ visco. 

+ Tơ axetat: hòa tan xenlulozơ với anhiđrit axetic (có H2SO4 đặc) thu được xenlulozơ điaxetat và xenlulozơ triaxetat. 

Bài 4:

Trùng hợp 1,50 tấn etilen thu được m tấn polietilen (PE) với hiệu suất phản ứng bằng 80%.Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

\(nC{H_2} = C{H_2} \to {( - C{H_2} - C{H_2} - )_n}\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: metilen p/ứ = mPE

Với hiệu suất là 80%

\(\Rightarrow {m_{PE}} = 80\% .{m_{etilen}} = 0,8.1,5 = 1,2\) (tấn)

Bài 1:

Cứ 2,844 g cao su Buna S phản ứng hết với 1,731g Br₂ trong CCl₄.Tỉ lệ mắt xích buta-1,3-đien và Stiren trong loại cao su đã cho là:

Hướng dẫn:

Buta-1,3-đien khi trùng hợp vẫn còn một nối đôi, nên có tham gia phản ứng cộng:

-CH₂-CH=CH-CH₂ : Mắt xích buta-1,3-đien

C₆H₅-CH=CH₂: Mắt xích stiren

Coi như cao su Buna S đã cho là hỗn hợp gồm có: 

\(\left\{ \begin{array}{l}
{n_{ - {C_4}{H_6} - }} = nB{r_2} = \frac{{1,731}}{{160}} = 0,0108\\
{n_{ - {C_8}{H_8} - }} = \frac{{2,844 - 54.0,0108}}{{104}} = 0,0216
\end{array} \right.\)

\(\frac{{{n_{ - {C_4}{H_6} - }}}}{{{n_{ - {C_8}{H_8} - }}}} = \frac{1}{2}\)