PHẢN ỨNG TRÙNG NGƯNG, ĐỒNG TRÙNG HỢP

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 6: Du

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 6: Dung dịch polymer và tính chất cơ lý của polymer

Chương 5: Phản ứng chuyển hóa hóa học polymer

Chương 4: Phản ứng trùng ngưng (trùng

hợp bậc)

Chương 4

Phản ứng trùng ngưng

(condensation polymerization)

Khái niệm về trùng ngưng

Chapter

4

4.1

4.3

4.2

Phân loại phản ứng trùng

ngưng Đặc điểm phản ứng trùng

ngưng

Phản ứng trùng ngưng là phản ứng tổng hợp

polymer mà cơ sở phát triển mạch là các phản

ứng hóa học giữa các nhóm chức mang ở hai

đầu mạch

Có thể có hoặc không có sản phẩm phụ (hợp

chất thấp phân tử)

5

Khái niệm về trùng ngưng 4.1

Chất ban đầu có nhóm chức gọi là monomer và cần phải có

ít nhất hai nhóm chức khác nhau mới có khả năng phản ứng.

- Phản ứng tạo polyester

byproduct

- Phản ứng tạo polyamide

9

byproduct

qPhản ứng không sinh ra sản phẩm phụ

Phản ứng giữa Rượu và Isocyanate → polyurethane

qPhản ứng tổng hợp từ sự kết hợp các gốc tự do

CH HC

CH 3

CH3 CH3

CH 3

CH3

CH3 CH3

CH3 + RH

C HC

CH 3

CH3 CH3

CH 3

CH C

CH 3

CH3 CH3

CH 3

C C

CH 3

CH3 CH3

CH 3

n

Truyền mạch

Tái hợp

Phản ứng trùng ngưng lớn mạch do sự tương tác

của monomer với polymer hoặc giữa các đại mạch

phân tử với nhau

→ polymer thu được có độ đa phân tán cao

Nếu các monomer có nhiều hơn hai chức và điều

kiện phản ứng mà sản phẩm có thể sẽ thu được

polymer phân nhánh hoặc khâu mạch

Phản ứng trùng ngưng dừng khi các nhóm chức phản

ứng hết

4.2 Đặc điểm phản ứng trùng ngưng

Trùng ngưng hai chiều (các monomer tham

gia phản ứng có hai nhóm chức cùng hoặc

khác nhau)

Trùng ngưng 3 chiều (các monomer chứa ít

nhất ba nhóm chức)

Trùng ngưng đồng thể hoặc trùng ngưng dị

thể (hai loại monomer không hòa tan vào

nhau

15

4.3 Phân loại phản ứng trùng

ngưng

Phản ứng gel hóa

vKhi polymer có độ chức lớn hơn 2 phản ứng sẽ xảy

ra theo 3 chiều gọi là phản ứng gel hóa

vPhản ứng gel hóa làm tăng độ nhớt của polymer rất

nhanh đồng thời lượng nhiệt sinh ra lớn

vThực nghiệm thường xác định được thời gian gel

hóa của phản ứng có thể thông qua độ nhớt của

Phản ứng khâu mạch

vPhản ứng tạo thành các liên kết cầu hóa học hay

còn gọi là liên kết ngang giữa các mạch phân tử

polymer là phản ứng khâu mạch

v Phản ứng cho polymer có mạng lưới không gian

vCác phản ứng có thể xảy ra trong quá trình

trùng hợp hay trùng ngưng cũng như khi gia

công sản phẩm

vPhản ứng khâu mạch trong công nghệ cao su

gọi là phản ứng lưu hoá, còn trong công nghệ

chất dẻo gọi là phản ứng đóng rắn chất dẻo

=> 2 quá trình này đều là phản ứng khâu mạch

hay phản ứng tạo thành polymer ba chiều

Tính độ chức trung bình polymer

“Độ chức trung bình của của một hệ phản ứng (gồm

một hay nhiều loại polymer) là số lượng trung bình

các nhóm chức hoạt động trên một đơn vị monomer”.







i

i i

n

f n f

ni : số monomer có trong hệ phản ứng

fi: số chức của mỗi monomer

Ví dụ: hỗn hợp phản ứng gồm 8 monomer 3 chức

và 12 monomer 2 chức

4 , 2 12

8

12)

x (2 8)

x 3 (







Độ chuyển hóa

Độ chuyển hóa hóa học là tỷ lệ lượng nhóm chức

đã phản ứng trên tổng số nhóm chức có trong hệ tại

thời điểm bất kỳ Ký hiệu: p

Xét hệ phản ứng có độ chức trung bình > 2

2



f

no: số phân tử ban đầu trước khi phản ứng (số

lượng monomer)

n: số phân tử ở thời điểm t (bao gồm monomer và

polymer)

Ở thời điểm t = 0 số chức có trong hệ là:

no.f = No

f n

n n

p

0

0 ]

[

















o

n

n 1 f

2 p

21

 Thời điểm đầu phản ứng t = 0

Thời điểm cuối phản ứng t = ∞

n << no 

f

p  2

 Mạch thẳng: f = 2

0

0

n

] n n

[

p  





























1 p t

0 p 0 t

Độ trùng hợp trung bình số:

n

DP

n

n m

M N

DP N

i

i i





M: tổng số mắt xích cơ sở có trong hệ (số mắt xích

cơ sở tương đương số monomer ban đầu)

m: số phân tử polymer có trong hệ





















n

DP

1 1

f

2 p

23

Trùng ngưng khối

Tiến hành khoảng 120-280 o C

Ưu điểm: phản ứng nhanh, sản phẩm tinh khiết

Trùng ngưng dung dịch

Sử dụng cho polymer có độ nhớt cao

Ưu: tiến hành nhiệt độ thấp cho các monomer và polymer

không bền nhiệt

Các phương pháp trùng ngưng 4.4

Trùng ngưng huyền phù

•Polymer tạo dạng giọt trong môi trường dung môi hữu cơ

•Dung môi thường phân tán monomer và không làm trương

polymer

Trùng ngưng trên bề mặt phân chia pha (Interfacial

polycondensation)

•Sử dụng khi hai monomer không phân tán vào nhau

•Polymer tạo thành lấy trực tiếp ra từ môi trường phản ứng

•Phản ứng nhanh, nhiệt độ phòng, khối lượng phân tử lớn