BÀI 8: ĐẠI CƯƠNG VỀ POLYMER

MỞ ĐẦU

a) Em hãy cho biết trong gia đình có những vật dụng nào được làm bằng vật liệu polymer.

b) Polyme là gì? Chúng có tính chất, ứng dụng gì và được điều chế như thế nào?

Giải nhanh:

a) Những vật dụng: lốp xe, tiền mặt, ống nhựa, áo mưa, găng tay cách điện...

b) - Polymer là hợp chất có phân tử khối lớn do nhiều đơn vị nhỏ liên kết với nhau tạo nên.

- Tính chất: chất rắn, không nóng chảy, không tan trong nước, một số tan được trong dung môi hữu cơ; có tính dẻo, tính đàn hồi, dai, bền và dễ kéo sợi, không dẫn điện, có thể tham gia phản ứng cắt, giữ nguyên và tăng mach.

- Điều chế từ phản ứng trùng ngưng. 

I. KHÁI NIỆM VÀ DANH PHÁP

Câu hỏi 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên các monomer tạo ra polymer trong Bảng 8.1.

Giải nhanh:

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Luyện tập 1: Hãy nêu tên của một số polymer:

a) Thuộc loại chất nhiệt dẻo và chất nhiệt rắn.

b) Có tính dẻo.

c) Có tính đàn hồi.

d) Kéo được thành sợi.

e) Cách điện.

Giải nhanh:

a) PE, PP, PVC, PPF.

b) PE, PVC.

c) Polyisoprene.

d) Capron, nylon-6,6.

e) PE, PVC, PPF.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Câu hỏi 2: Nhận xét sự biến đổi mạch polymer trong các Ví dụ 4, 5 và 6.

Giải nhanh:

- VD4: mạch polymer không đổi, nhóm –COOCH₃ bị thay thế bởi nhóm –OH.

- VD5: mạch polymer không đổi, nhóm –Cl được gắn thêm vào từng phần tử.

- VD6: mạch polymer thay đổi, polymer cắt thành từng monomer.

Luyện tập 2: Viết phương trình hóa học của các phản ứng:

a) Thủy phân poly(vinyl chloride) trong môi trường kiềm.

b) Phản ứng thủy phân capron trong môi trường kiềm.

Hãy cho biết phản ứng nào trong các phản ứng trên thuộc loại giữ nguyên mạch, phân cắt mạch và tăng mạch polymer.

Giải nhanh:

a) PTHH: (-H₂C-CH(Cl)-)_n + nNaOH nNaCl + (-H₂C-CH(OH)-)_n

Đây là phản ứng giữ nguyên mạch.

b) PTHH: (-NH[CH₂]₅CO-)_n + nNaOH nH₂O + nH₂N[CH₂]₅COONa.

Đây là phản ứng cắt mạch polymer.

Luyện tập 3: Vì sao polymer khâu mạch lại khó nóng chảy, khó hòa tan hơn polymer chưa khâu mạch?

Giải nhanh:

Vì polymer khâu mạch khiến cho mạch polymer tăng lên, dẫn đến tăng khối lượng của toàn mạch.

IV. ĐIỀU CHẾ

Câu hỏi 3: Monomer tham gia phản ứng trùng hợp và trùng ngưng có đặc điểm gì về cấu tạo phân tử?

Giải nhanh:

Ở phản ứng trùng hợp monomer phải có liên kết bội hoặc mạch vòng còn ở phản ứng trùng ngưng phải chứa ít nhất hai nhóm có khả năng phản ứng để tạo polymer

Câu hỏi 4: Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng hợp ethylene, methyl acetate, vinyl chloride và styrene. Gọi tên các polymer tạo thành.

Giải nhanh:

- Trùng hợp ethylene:

nCH₂=CH₂ (-CH₂-CH₂-)_n

Polyethylene. 

- Trùng hợp methyl acrylate:

Poly(methal acrylate).

- Trùng hợp vinyl chloride:

nCH₂=CH-Cl (-CH₂-CH(Cl)-)_n

Poly(vinyl chloride)

- Trùng hợp styrene:

nCH₂=CH-C₆H₅ (-CH₂-CH(C₆H₅)-)_n

Polystyrene

Luyện tập 4: Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng ngưng tổng hợp nylon-6,6 từ các monomer tương ứng.

Giải nhanh:

nNH₂[CH₂]₆NH₂ + nHOOC[CH₂]₄COOH (-NH[CH₂]₆NHCO[CH₂]₄CO-)n + 2nH₂O.

BÀI TẬP

Bài 1: Viết các phương trình hóa học của phản ứng polymer hóa các monomer sau:

a) CH₃CH=CH₂.

b) CH₂=CClCH=CH₂.

c) CH₂=C(CH₃)CH=CH₂.

Giải nhanh:

a) nCH₃-CH=CH₂ (-CH(CH₃)CH₂-)_n

b) nCH₂=CClCH=CH₂ (-CH₂-CCl=CH-CH₂-)_n

c) CH₂=C(CH₃)CH=CH₂ (-CH₂-C(CH₃)=CH-CH₂-)_n

Bài 2: Cho biết các monomer dùng để điều chế các polymer sau:

Viết phương trình hóa học của từng phản ứng tạo polymer.

Giải nhanh:

a) CH₂=CH–C₆H₅.

b) H₂N–[CH₂]₅–COOH.

Bài 3: Polymer A trong suốt, được dùng làm hộp đựng thực phẩm, đồ chơi trẻ em, vỏ đĩa CD, DVD,... Trong công nghiệp sản xuất chất dẻo, polymer A được điều chế theo sơ đồ:

Từ 100 kg benzene và 32 m³ ethylene (ở 25^oC, 1 bar), với hiệu suất mỗi quá trình (1), (2), (3) lần lượt là 60%, 55% và 60%, hãy tính khối lượng polymer A thu được.

Giải nhanh:

Ta có: ,

Hiệu suất của toàn bộ quá trình là:H = 19,8%.

Ta thấy nên được tính theo  

.