Bài giảng Vật liệu học - Chương 3: Vật liệu hữu cơ - Nguyễn Văn Dũng

1 Chương 2 VL hữu cơ 1. Khái niệm • VL hữu cơ chứa hợp chất cao phân tử (polymer) và phụ gia. • Polymer hình thành từ nhiều đơn vị cơ sở lặp lại, có KLPT từ 10000 đến hơn 1 triệu g/mol. • Polymer: tự nhiên, tổng hợp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2 Đơn vị cơ sở (Repeat unit) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6 2. Phân loại: theo cấu trúc mạch, thành phần hóa học, tính chất, ứng dụng  Theo cấu trúc mạch: mạch thẳng, mạch nhánh, mạch không gian  Theo thành phần hóa học: polymer mạch carbon (mạch chính gồm C), polymer dị mạch (mạch chính ngoài C còn có các nguyên tố khác)  Theo tính chất: nhiệt dẻo (thermoplastic, gia nhiệt sẽ hóa dẻo), nhiệt rắn (thermosetting, hóa cứng trong quá trình hình thành, không dẻo dù gia nhiệt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7  Theo ứng dụng: 1. Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,... 2. Nhựa kỹ thuật : Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như : PC, PA, ...... 3. Nhựa chuyên dụng : Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8 Sự polymer hóa: các phân tử nhỏ chứa 1 nhóm đơn vị cơ sở (monomer) hay vài nhóm đơn vị cơ sở (oligomer) kết nối hóa học với nhau để tạo ra hợp chất cao phân tử. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 9 3. PP tổng hợp (polymer hóa): trùng hợp, trùng ngưng  Trùng hợp: dựa trên nối đôi  Trùng ngưng: dựa trên hai loại monomer khác nhau phản ứng với nhau. Mỗi monomer có ít nhất 2 nhóm chức CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 Addition Polymerization Addition polymers form: •when unsaturated carbon (organic) molecules react to form a long chain polymer molecule •and no small molecules or atoms are eliminated during the reaction The general reaction can be represented as: where R and R' can represent hydrogen atoms, halogen atoms, alkyl or other carbon-containing side chains. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 Condensation Polymerization Condensation polymers form: • when bifunctional monomers react to form a long chain polymer molecule • small molecules, such as water, are eliminated during the reaction Polyesters, polyamides, proteins and polysaccharides such as cellulose, are all examples of condensation polymers. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 Polyesters form when the -OH functional group of one monomer reacts with the -COOH functional group of another monomer. An ester link (-COO-) is formed between monomers during the reaction. H2O is eliminated in the reaction. General reaction between a dicarboxylic acid and a diol: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13 4. Phụ gia  Chất hóa dẻo (plasticiser): VD: cho PVC  Chất chống oxy hóa (antioxidant)  Chất ổn định (ultraviolet, heat stabiliser)  Chất chống cháy (flame retardant)  Chất tạo màu, tạo mùi (colorant, pigment, fragrance)  Chất gia cường (fiber)  Chất độn  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 14 5. Cấu trúc và liên kết trong VL polymer a) Mạch thẳng Góc  giữa các C: 109.5-120o Polyethylene CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 15 b) Mạch không gian CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 c) Cấu trúc tinh thể CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 20 d) Liên kết trong polymer  Liên kết trong mạch polymer: cộng hóa trị: ,   Liên kết giữa các mạch polymer: Van der Waals, tĩnh điện (hydro), cầu nối lưu huỳnh (cao su lưu hóa) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 21 e) Khối lượng phân tử  Polymer không có 1 KLPT nhất định. VD: PE có KLPT từ 25000 tới 6 triệu.  KLPT trung bình khối lượng: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 22  KLPT trung bình số CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23  Mức độ polymer hóa (degree of polymerization)  Ví dụ: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 24 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt