NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ POLYMER

Cao Xuân Thắng E-mail: xtcao112@gmail.com NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Những khái niệm cơ bản về polymer Chương 2: Phản ứng trùng hợp polymer Chương 3: Phản ứng đồng trùng hợp Chương 5: Ph

HÓA HỌC POLYMER

GV: TS Cao Xuân Thắng E-mail: xtcao112@gmail.com

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Những khái niệm cơ bản về polymer

Chương 2: Phản ứng trùng hợp polymer

Chương 3: Phản ứng đồng trùng hợp

Chương 5: Phản ứng chuyển hóa hóa học polymer

Chương 4: Phản ứng trùng ngưng (trùng hợp bậc)

Chương 3

Phản ứng đồng

trùng hợp (copolymerization)

Khái niệm về đồng trùng hợp

Copolymer

Chapter

3

3.1

Phân loại copolymer

3.3

3.5 3.4

3.2

Phân tử lượng của polymer

Động học phản ứng đồng trùng hợp

Khái niệm 3.1

“Đồng trùng hợp (copolymerization)

là quá trình trùng hợp đồng thời hai hay

nhiều loại monomer với nhau”

nA + nB →…-AABABBABABAAAB-…

Đồng trùng hợp được ứng dụng nhiều trong thực tế vì

làm thay đổi, cải thiện tính chất của polymer theo mục

đích sử dụng

Copolymerization

Ví dụ:

 PS chịu được nhiệt độ cao, giá rẻ.

 Tuy nhiên, PS có tính dòn và khó nhuộm màu.

 Để cải thiện tính dòn của PS ta tiến hành đồng trùng

hợp Styrene với Butadien ta có được cao su SBR:

styrene butadiene Styrene-butadiene rubber

+

Ví dụ:

 Tăng khả năng nhuộm màu, đồng trùng hợp Styrene và

vinyl pyridine

styrene

+

vinyl pyridine

 Cao su Butadien – nitrile (NBR) chịu được dung môi

không phân cực: xăng, dầu

 Cao su Butyl (IIR) được trùng hợp từ isobutylene và

một lượng nhỏ isoprene có khả năng chấm thấm khí cao

Động học của phản ứng đồng trùng hợp theo

thống kê cơ chế gốc

Trong hỗn hợp phản ứng có hai loại monomer M1

và M2, tiến hành đồng trùng hợp gốc có thể có 4

khả năng phát triển mạch:

trùng hợp

.









11 R M

R1 1 K V1 K11 R1  M1







 



R 12 V2 K12 R1M2







 



R 21 V3  K21 R2  M1









2

22 R M

R K V4 K22 R2 M2

`

M1, M2: phân tử monomer

,

R1•, R2• gốc tự do polymer với mắt xích cuối cùng

là M1 và M2

K11, K12, K22, K21 là hằng số tốc độ phản ứng

11

`

Trường hợp lý tưởng:

-Độ hoạt động của M1, M2 và R1•, R2• là như nhau

-Khi đó K11 ≈ K12 và K22 ≈ K21

→ Thành phần copolymer gần với thành phần hai

monomer

→ Sử dụng r gọi là hằng số đồng trùng hợp

,

12

11 1

K

K

r 

21

22 2

K K

r 

Khi đồng trùng hợp có các trường hợp sau có

thể xảy ra

r1< 1; r2 < 1 : hai cấu tử có khuynh hướng

đồng trùng hợp đẳng phí

r1> 1; r2 < 1 : copolymer giàu cấu tử M1

r2> 1; r1 < 1 : copolymer giàu cấu tử M2

r1> 1; r2 > 1 : hỗn hợp hai polymer riêng lẽ,

hoặc khó tạo thành copolymer

r1= r2= 0: trùng hợp trật tự

13

Phân tử lượng của polymer 3.3

Phân tử lượng trung bình số (Number average molecular

weight): tỉ lệ giữa tổng khối lượng các phân tử trong một mẫu

polymer và tổng số mol các phân tử có trong mẫu

Trong đó: Ni là số mol có phân tử lượng Mi

:Tổng số khối lượng của polymer :Tổng số mol của polymer

Phân tử lượng trung bình khối (Weight average molecular

weight): tổng khối lượng các thành phần tính trung bình theo phần

khối lượng của từng loại mạch có độ trùng hợp khác nhau

Trong đó: Nilà số mol có phân tử lượng Mi

Ví dụ: Một hỗn hợp polymer chứa 95% về khối lượng các

polymer có phân tử lượng 10.000 và 5% khối lượng có phân

tử lượng 100 Tính và

Chỉ số đa phân tán (Polydispersity index):

“Là một đại mạch phân tử mà trong cấu trúc của

nó có hai hay nhiều nhóm phân tử (monomer,

olygomer, polymer khối lượng phân tử thấp)

khác nhau”.

Copolymer 3.4

 Tổng hợp copolymer có thể bằng phương pháp

trùng hợp hay trùng ngưng

 Sản phẩm của tổng hai loại monomer M1 và M2

không phải là hỗn hợp hay là sự trộn lẫn giữa

n1[M1] + n2[M2]

Copolymer Copolymer mạch mạch thẳng thẳng ( Linear copolymer) ( Linear copolymer)

Linear copolymer là loại polymer mà trong phân tử của

chúng chứa các monomer hoặc mắt xích luân phiên nhau

Phân loại copolymer 3.5

Phản ứng tạo Linear copolymer

Copolymer Copolymer ghép ghép ( graft copolymer) ( graft copolymer)

Graft coplymer được tổng hợp từ các đại mạch

phân tử còn nhiều nhóm hoạt động nằm vị trí

nhánh trong phân tử

graft copolymer