− Biết thành phần, tính chất, ứng dụng của một số vật liệu polime.. Khái niệm : – Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo.. Nhựa novolac : Fomanđehit + Phenol lấy dư, xt axit thu đ
Trang 1BÀI 17 : VẬT LIỆU POLIME
1) Mục đích yêu cầu :
– Biết khái niệm về: chất dẻo, vật liệu compozit, cao su, tơ sợi và keo dán
− Biết thành phần, tính chất, ứng dụng của một số vật liệu polime
2) Trọng tâm :
– Chất dẻo − Tơ − Cao su − Keo dán
3) Đồ dùng dạy học :
– Thí nghiệm, tranh ảnh, phim ảnh về vật liệu polime, …
4) Tiến trình :
I CHẤT DẺO :
1 Khái niệm :
– Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo
− Thành phần chính: Polime Thành Phần phụ: chất dẻo hóa, chất độn tăng khối lượng, chất màu, chất ổn định
2 Một số polime dùng làm chất dẻo :
° Polietilen (PE) :
o
t ,P
2 2 xt nCH CH ( CH2 CH )2 n
PE − chất dẻo mềm, tnco 110 Co , tính trơ tương đối của Ankan mạch dài Dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng, …
° Poli(vinyl clorua) (PVC) :
o
t ,xt,P 2
Cl
CH2 CH )n
Cl
PVC − chất vô định hình, cách điện tốt, làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả, …
° Poli(metyl metacrylat) :
Poli(metyl metacrylat) điều chế từ Metyl metacrylat :
o xt,t
3
CH
3
2 n
3
CH
COOCH
Poli(metyl metacrylat) : trong suốt thủy tinh hữu
cơ plexiglas
° Poli(phenol-formalđehit) (PPF) :
Nhựa PPF có 3 dạng: Nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit
Trang 2Nhựa novolac : Fomanđehit + Phenol lấy dư, xt axit
thu được nhựa Novolac không phân nhánh, là chất rắn, dể nóng chảy, tan trong dung môi hữu cơ dùng sản xuất vecni, sơn, …
OH
H2
H2C
OH H2
C
OH
C
Nhựa rezol :
Đun hh Phenol + Fomanđehit (tỉ lệ 1:1), xt kiềm Nhựa Rezol (mạch không phân nhánh, có một số nhóm CH OH2 còn tự do, vị trí số 4 hoặc 2 của nhân phenol
CH2OH
CH2OH
H2 C
OH
Nhựa Rezol − chất rắn, dể nóng chảy, tan nhiều trong dung môi hữu sản xuất sơn, keo, nhựa rezit,
…
Nhựa rezit : Khi đun nóng nhựa rezol ở nhiệt độ
150oC nhựa cấu trúc mạng lưới không gian Nhựa Rezit (hay Bakelit) dùng chế tạo vỏ máy, dụng cụ cách điện, …
3 Khái niệm về vật liệu compozit : – Vật liệu composit là vật liệu gồm polime làm nhựa nền tổ hợp với các vật liệu vô cơ và hữu cơ
OH
OH
OH
C
CH2OH
CH2OH
H2 C
OH
Trang 3
Chất độn: sợi (bông, đay, sợi amiăng, sợi thủy tinh,
…), chất bột (silicat, bột nhẹ CaCO3…), bột “tan” (3MgO.4SiO2.2H2O)), …
Độ bền, tính rắn, chịu nhiệt cao
II TƠ :
1 Khái niệm : – Tơ là những vật liệu polime hình sợi dài và
mảnh với độ bền nhất định.
Tơ − ph.tử polime, mạch không phân nhánh xếp song song, rắn, tương đối bền nhiệt, với dung môi thông thường, mềm dai, không độc, có khả năng nhuộm màu
2 Phân loại : 2 loại:
a)Tơ thiên nhiên: có sẵn trong tự nhiên (bông,
len, tơ tằm, …)
b) Tơ hóa học: chế tạo bằng pp hóa học, chia 2
nhóm:
Tơ tổng hợp: chế tạo từ các polime tổng hợp
(poliamit: nilon capron ; tơ vilylic: vinilon).
Tơ bán tổng hợp hay nhân tạo: xuất phát từ polime thiên nhiên, được chế biến thêm bằng phương pháp hóa học (tơ visco, tơ xenlulozơ axetat, …)
3 Một số loại tơ thường gặp :
a)Tơ nilon − 6,6 : thuộc lại tơ poliamit, các mắt
xích nối nhau bằng nhóm amit CO NH Nilon−6,6 điều chế từ hexametylen điamin
2 2 6 2
H N[CH ] NH và axit ađipic (axit hexanđioic):
o t
nH N[CH ] NH HOOC[CH ]COOH
(
2 6 2 4 n
Poli(hexametylen ađipamit) (Nilon 6,6) 2nH O
Nilon−6,6 có tính dai, bền, mềm óng mượt,
ít thấm nước, mau khô, kém bền nhiệt, axit, kiềm Dùng dệt vải, may mặc, vải lót săm lốp
xe, bít tất, dây cáp, dây dù, đan lưới, …
b) Tơ lapsan: Thuộc loại tơ polieste tổng hợp từ
Axit terephtalic và Etylen glicol Tơ lapsan bền
cơ học, nhiệt, axit, kiềm hơn nilon, dùng may mặc
c) Tơ nilon (hay olon): Thuộc
Trang 4o xt,t 2
Acrilonitrin
CN
CN
Poliacrilonitrin
Tơ nilon dai, bền nhiệt, giữ nhiệt tốt dệt, may quần áo ấm, bện thành sợi len
III CAO SU :
1 Khái niệm : Cao su là vật liệu có tính đàn hồi
Có 2 loại cao su: Cao su thiên nhiên & cao su
tổng hợp.
2 Cao su thiên nhiên : Tên khoa học Hevea brasiliensis, gốc Nam Mỹ, thế giới, nhiều nơi (Vietnam)
a) Cấu trúc: là polime của Isopren:
3
CH
Nghiên cứu nhiễu xạ tia X các mắt xích Isopren có cấu hình cis như sau :
CH2
H
H2C
b) Tính chất và ứng dụng:
Cao su tính đàn hồi, không dẫn nhiệt điện, không thấm khí và nước, không tan trong nước, etanol, … Tan được trong xăng và benzen
Do có LK đôi phản ứng cộng H2 , HCl, Cl2, … + S
cao su lưu hóa (tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dung môi hơn) Do sự hình thành cầu nối S S giữa các mạch ph.tử cao su mạng không gian
Có tính đàn hồi vì mạch phân tử có cấu hình cis
3 Cao su tổng hợp : vật liệu t/t cao su thien nhiên, đ/
c từ các Ankađien bằng p/ư trùng hợp
a) Cao su buna :
Do p/ư trùng hợp Buta−1,3−đien, xt Na :
o Na,t ,P
nCH CH CH CH (CH CH CH CH )2 2 n
Cao su buna có độ bền, tính đàn hồi kém cao su thiên nhiên
Trang 56 5 2
C H CH CH , xt Na cao su Buna−S (tính đàn
hồi cao).
Đồng trùng hợp Buna−1,3−đien & Acrilonitrin 2
CH CH CN , xt Na Cao su Buna−N (tính
chống dầu cao).
b) Cao su Isopren
Trùng hợp Isopren, xt đặc biệt Poliisopren (cao su Isopren) :
3
CH C CH CH )
CH
(Hiệu suất 70%, cấu hình cis 94%, t/t cao su thiên nhiên)
Ngta còn s/x Policloropren : (CH CCl CH CH )2 2 n và Polifloropren : ( CH2 CF CH CH ) 2 n
Cao su Cloropren và cao su Floropren tính đàn hồi cao, bền với dầu mỡ hơn cao su Isopren
IV KEO DÁN :
1 Khái niệm :
Keo dán (tổng hợp hay tự nhiên) là loại vật liệu có khả năng kết dính 2 mảng vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.
2 Phân loại : Theo 2 cách:
a) Theo bản chất hóa học:
Keo dán hữu cơ: Hồ tinh bột, keo epoxi, … Keo dán vô cơ: Thủy tinh lỏng, matit vô cơ (hh dẻo: thủy tinh lỏng, ZnO, MnO, Sb2O3, …)
b) Theo dạng keo:
Keo lỏng : dd hồ TB, cao su trong xăng, … Keo nhựa dẻo : matit vô cơ, hữu cơ, bitum, … Keo dán dạng bột hay bản mỏng : chảy ở to thích hợp, nguội kết dính
3 Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng :
a) Keo dán epoxi :
Hợp phần chính : h/c HC chứa 2 nhóm epoxi ở 2
đầu:
O
C
HO
H C
C O
O n
n = 5 - 12
Trang 6Hợp phần thứ 2 : chất đóng rắn (TD: triamin:
H NCH CH NHCH CH NH , …)
b) Keo dán Ure − formanđehit
Sản xuất từ poli(ure−fomandehit) được điều chế từ ure và fomandehit trong môi trường axit :
o
H ,t
o
H ,t (
NH CO NH CH ) 2 n 2
Poli(ure fomandehit) nH O
Dùng thêm chất đóng rắn: axit oxalic
HOOC COOH , axit latic CH CH(OH) COOH3 ,
… tạo mạng không gian, rắn lại, bền với dầu mỡ, dung môi thông dụng Keo ure−fomanđehit
dán các vật liệu gỗ, chất dẻo
4 Một số loại keo dán tự nhiên :
a) Nhựa vá săm :
Dung dịch dạng keo của cao su thiên nhiên trong dung môi hữu cơ như Toluen, Xilen, … Hiện nay có nhiều keo dán tổng hợp chất lượng cao
b) Keo hồ tinh bột:
TB sắn, gạo nấu (+ nước) keo hồ TB
Dể thiu, mốc khắc phục bằng keo dán tổng
hợp (TD: Poli(vinyl ancol).
Củng cố : GVPV lại :
Các tính chất lý hóa, điều chế, ứng dụng, … của Vật lệu Polime
Bài tập : 1 − 5 Trang 99 & 100 − SGK12NC