Vật liệu polime

  •   
Bài viết giới thiệu lí thuyết và tính chất của vật liệu polime bao gồm chất dẻo, tơ, cao su và keo dán.

I. CHẤT DẺO

1. Khái niệm

      Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo.

      Thành phần cơ bản của chất dẻo là polime. 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 polime dùng làm chất dẻo

a) Polietilen (PE)

Vật liệu polime - ảnh 1

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

b) Poli(vinyl clorua) (PVC)

Vật liệu polime - ảnh 2

      PVC là chất vô định hình, cách điện tốt, bền với axit, dùng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả,..

c) Poli(metyl metacrylat)

      Poli(metyl metacrylat) được điều chế từ metyl metacrylat bằng phản ứng trùng hợp :

Vật liệu polime - ảnh 3

Poli(metyl metacrylat) có đặc tính trong suốt cho ánh sáng truyền qua tốt (trên 90%) nên được dùng để chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas

II.

1. Khái niệm

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

      Trong tơ, những phân tử polime có mạch không phân nhánh xếp song song với nhau. Polime 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

a) Tơ thiên nhiên : bông, len, tơ tằm.

b) Tơ hóa học :

      - Tơ tổng hợp (chế tạo từ các polime tổng hợp) như các tơ poliamit (nilon, capron), tơ vinylic (vinilon).

      - Tơ bán tổng hợp (hay tơ nhân tạo) được sản xuất từ polime thiên nhiên nhưng được chế biến thêm bằng con đường hóa học như tơ visco, tơ xenlulozơ axetat,...

3. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp

a) Tơ nilon-6,6

   nNH2[CH2]6NH2  +  nHOOC[CH2]4COOHxt,to,pNH [ CH2 ] 6NHCO[CH2 ] 4COn+2nH2O

hexametylenđiamin                                     axit hexanđioic                                                          nilon-6,6

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

b) Tơ lapsan

nHOOCC6H4COOH + nHOCH2CH2OHxt,to,pCOC6H4COOCH2CH2On+2nH2O

axit terephtalic                                                                etylen glicol                                              poli(etylen terephtalat)   (tơ lapsan)   

c) Tơ nitron (hay olon) 

      Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic được tổng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) nên được gọi poliacrilonitrin :

                                nCH2=CH–CN    to,p,xt (–CH2–CH(CN)–)n                            

      Tơ nitron dai, bền với nhiệt và giữ nhiệt tốt nên thường được dùng để dệt vải may quần áo hoặc bện thành sợi “len” đan áo rét.

III. CAO SU

1. 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.

2. Cao su thiên nhiên

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

Vật liệu polime - ảnh 4

3. Cao su tổng hợp

a) Cao su buna

- trùng hợp buta-1,3-đien

Vật liệu polime - ảnh 5

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

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

- Đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin 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 poliisopren gọi là cao su isopren (gần giống cao su thiên nhiên ):

Vật liệu polime - ảnh 6
Câu hỏi trong bài
Câu 4:

 

Polime là 1 trong những vật liệu quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp, chế tạo, trong đó cao su là 1 trong những nguyên liệu phổ biến được áp dụng rộng rãi trong ngày nay.

Cao su có 2 loại là cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp. Cao su thiên nhiên lấy từ mủ cây cao su, được trồng nhiều trên thế giới và nhiều tỉnh ở nước ta. Cao su tổng hợp là loại vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ các loại ankađien bằng phản ứng trùng hợp.

Do cao su thiên nhiên thu được ở dạng chảy nhớt nên khó có thể sử dụng. Vào năm 1837, nhà khoa học Chales Geodyear (Mỹ) đã tiến hành các thí nghiệm để thay đổi hình dạng nguyên thủy của cao su thiên nhiên và đến năm 1839, ông tìm ra phương pháp trộn cao su với lưu huỳnh rồi nung nóng ở nhiệt độ cao để cho ra thành phẩm chịu nhiệt, có tính chất cơ lí vượt trội hơn hẳn cao su thô. Quá trình này gọi là lưu hóa cao su.

Ngày nay, phương pháp sản xuất cao su lưu hóa vẫn tiếp tục được duy trì, để tạo ra cao su lưu hóa, người ta làm như sau:

• Sau khi trộn đều, hỗn hợp được đổ vào khuôn và nung nóng ở 150°C với tỉ lệ hỗn hợp cao su với lưu huỳnh 97:3 về khối lượng.

• Ở nhiệt độ 120°C, lưu huỳnh bắt đầu nóng chảy rồi tan vào cao su.

• Lượng lưu huỳnh khi được thêm vào ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng cao su thiên nhiên. Với các sản phẩm có lưu huỳnh hóa hợp từ 10-25% sẽ tạo ra hỗn hợp cao su có độ bền thấp ít đàn hồi, khó ứng dụng hơn.

• Với lượng lưu huỳnh đạt từ 25-32%, cao su khi này sẽ rất cứng, cực kì bền chắc và mất tính đàn hồi.

Cho những đặc điểm sau:

(1) Tính đàn hồi thấp;

(2) Bền với nhiệt;

(3) Dễ mòn;

(4) Khó tan trong dung môi hữu cơ;

(5) Chống thấm khí cao.

Số tính chất ưu việt của cao su lưu hóa so với cao su thô là