Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Chương 2: Trùng hợp mạch             TS. Nguyen Quang Khuyen               nqkhuyen@yahoo.com                 HP: 0908 ...
2.1 Khả năng phản ứng monomer• Monomer là những hợp chất thấp phân tử. Cácmonomer muốn tham gia vào phản ứng tạo polyme...
12/23/2010   MaMH 605002   Trùng hợp mạch   3
2.2 Điều kiện phản ứng2.2.1 Tỷ lệ cấu tử• Tỷ lệ cấu tử tham gia phản ứng quyệt định số chứchoạt động.• Tổng hợp nhựa phe...
2.2.1 Tỷ lệ cấu tử (tt) Nếu pH < 7 và tỷ lệ P:F < 1 polymer tạo thành có cấutrúc nhánh (resol) hoặc không gian (rezit).2.2...
2.2.3 Xúc tácHơn 90% các phản ứng hoá học đều sử dụng xúc tác.Xúc tác có thể sẽ làm giảm nhiệt độ, làm tăng tốc độphản ứ...
2.3 Phản ứng trùng hợp Trùng hợp là phản ứng kết hợp của các monomer đểtạo thành polymer mà thành phần hoá học của các ...
2.4 Phản ứng trùng hợp gốc• Phản ứng trùng hợp gốc là phản ứng tạo polymer từcác monomer chứa nối đôi (liên kết etylen...
• Khơi mào hoá học: các chất khơi mào : hợp chất azo(hoặc diazo), peroxide ( hoặc hydroperoxide). Benzoin (C6H5COO)2      ...
Các dạng khởi đầu•Nhiệt khởi đầu.• Quang khởi đầu.• Chất khởi đầu.• Khởi đầu phóng xạ.• Khởi đầu dung môi.2.4.2 Phát triê...
2.4.3 Ngắt mạch• Ngắt mạch nhị phân tử: do sự tái hợp của góc tự do: Tái hợp góc tự do của hai polymer. Tái hợp gốc tự ...
2.4.4 Động học phản ứng trùng hợp gốc• Nguyên lý Bodenstend : trạng thái dừng, ổn định ởthời điểm t có bao nhiêu gốc t...
Vận tốc trùng hợp gốc               Vận tốc phân hủy chất khơi mào vo                   Vận tốc tạo gốc tự do v1,       ...
Với f là tỷ lệ gốc tự do phản ứng trên tổng gốc tự dohình thành.               Vận tốc phát triển mạch v2                V...
Khi đạt trạng thái ổn định v1 = v3Vận tốc phản ứng trùng hợp được quyết định bởi vậntốc phát triển mạch                   ...
 Vận tốc trùng hợp gốc tỷ lệ thuận với nồng độmonomer và căn bậc 2 của nồng độ chất khơi mào.2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng...
Ảnh hưởng của nhiệt độ  Ảnh hưởng của nhiệt độ rất phức tạp. Song, bằng thựcnghiệm thấy được khi nhiệt độ tăng lên 10oC th...
2.5 Trùng hợp ion2.5.1 Đặc điểm• Phản ứng xảy ra dưới tác dụng của xúc tác, có tínhchọn lọc.• Vận tốc phản ứng trùng hợ...
2.5.2 Trùng hợp cation (tt)2.5.2 Trùng hợp anion•Trùng hợp anion với chất khơi mào là base hay mộtanion để tạo thành anion...
2.6 Các phương pháp trùng hợp polymer2.6.1 Trùng hợp khối• Không có trong môi trường dung môi, chỉ có monemer,chất khở...
2.6.2 Trùng hợp dung dịch• Sử dụng dung môi có khả năng hòa tan monomer vàhòa tan polymer sản phẩm cuối cùng polymer tron...
2.6.3 Trùng hợp nhũ tương• Có môi trường (dùng là nước). Monomer không tantrong nước mà là phần tử phân tán trong nước và...
• Chất điều chỉnh khối lượng phân tử của polymerdùng các muối captan với lượng rất nhỏ.• Bên trong là monomer, bên ngoài l...
Vận tốc và hàm lượng chất khởi đầu :                v                                                             [I]• Khố...
2.6.4 Trùng hợp huyền phù• Các monomer phân tán thành những giọt nhỏ (từ vàimicromet đến 0,1 mm) trong môi trường liên tụ...
2.7 Phản ứng đồng trùng hợp2.7.1 Định nghĩa• Đồng trùng hợp là quá trình trùng hợp đồng thời haihay nhiều loại monome...
M1, M2: phân tử monomer• R1• , R2•: gốc tự do của polymer với mắt xích cuối cùng là M1và M2• K11, K12, K22, K21 là hằng số...
• Thực tế thì độ hoạt động của các monomer bao giờcũng khác nhau, cấu tạo hóa học khác nhau, do đó đểđánh giá độ hoạt động...
• Khi đồng trùng hợp có các trường hợp sau có thể xảyra: r1 < 1; r2 < 1 : hai cấu tử có khuynh hướng đồngtrùng hợp đẳng p...
2.7.3 Copolymer Khái niệm Copolymer• Copolymer là một đại mạch phân tử mà trong cấutrúc của nó có hai hay nhiều nhóm phân...
• Thí dụ: PS chịu được nhiệt độ cao, giá rẻ. Tuy nhiên,PS có tính dòn và khó nhuộm màu. Để cải thiện tínhdòn của PS ta ti...
 Phân loại copolymer• Copolymer mạch thẳng (Block copolymer)• Block copolymer là loại polymer mà trong phân tửcủa chúng c...
 Phản ứng tạo block copolymer  12/23/2010         MaMH 605002   Trùng hợp mạch   33
 Copolymer ghép ( graft copolymer)• Graft coplymer được tổng hợp từ các đại mạch phântử còn nhiều nhóm hoạt động nằm vị t...
12/23/2010   MaMH 605002   Trùng hợp mạch   35
Question and answer!                       36
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Chuong 2

11,255 views

Published on

  • Sex in your area is here: ❶❶❶ http://bit.ly/2u6xbL5 ❶❶❶
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Follow the link, new dating source: ❶❶❶ http://bit.ly/2u6xbL5 ❶❶❶
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here

Chuong 2

  1. 1. Chương 2: Trùng hợp mạch TS. Nguyen Quang Khuyen nqkhuyen@yahoo.com HP: 0908 20702012/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 1
  2. 2. 2.1 Khả năng phản ứng monomer• Monomer là những hợp chất thấp phân tử. Cácmonomer muốn tham gia vào phản ứng tạo polymerthì phải là hợp chất đa chức (ít nhất là hai chức). chứccủa monomer có thể là hợp chất chứa nối đôi, nối bahoặc các nhóm chức ( –OH , –COOH , –CHO , – NH2,– SO3H, C2H4,…).• CH2 = CH2 : 2 chức ( có khả năng kết hợp với 2H).• CH ≡ CH : 4 chức ( có khả năng kết hợp với 4H ). 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 2
  3. 3. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 3
  4. 4. 2.2 Điều kiện phản ứng2.2.1 Tỷ lệ cấu tử• Tỷ lệ cấu tử tham gia phản ứng quyệt định số chứchoạt động.• Tổng hợp nhựa phenolformadehyde (PF)• Nếu pH < 7 và tỷ lệ P:F = 1 : 1 polymer tạo thành làmạch thẳng (Novolac) 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 4
  5. 5. 2.2.1 Tỷ lệ cấu tử (tt) Nếu pH < 7 và tỷ lệ P:F < 1 polymer tạo thành có cấutrúc nhánh (resol) hoặc không gian (rezit).2.2.2 Nhiệt độNhiệt độ là yếu tố quan trong trong phản ứng tổng hợpcác hợp chất cao phân tử. Nhiệt độ khác nhau có thể sẽxảy ra phản ứng khác nhau nếu có nhiều phản ứng xảyra trong hỗn hợp… 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 5
  6. 6. 2.2.3 Xúc tácHơn 90% các phản ứng hoá học đều sử dụng xúc tác.Xúc tác có thể sẽ làm giảm nhiệt độ, làm tăng tốc độphản ứng. Xúc tác sẽ định hướng tạo sản phẩm, hiệuxuất chuyển hóa…2.2.4 Nguyên liệuCác monomer là nguồn nguyên liệu để tổng hợppolymer. Nguồn nguyên liệu có thể thu được trực tiếptừ khí thiên nhiên hay quá trình chưng cất dầu mỏ nhưetylen, propylene, … Các monomer cũng được điềuchế từ các monomer khác… 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 6
  7. 7. 2.3 Phản ứng trùng hợp Trùng hợp là phản ứng kết hợp của các monomer đểtạo thành polymer mà thành phần hoá học của các mắcxích cơ sở không khác với thành phần của cácmonomer ban đầu n A → –( A )n – n CH2 = CH2 xt, 200 0C, 1000at ( - CH2 – CH2- )n. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 7
  8. 8. 2.4 Phản ứng trùng hợp gốc• Phản ứng trùng hợp gốc là phản ứng tạo polymer từcác monomer chứa nối đôi (liên kết etylen).• Các giai đoạn của phản ứng2.4.1 Khơi mào và tác nhân khơi màoGiai đoạn này các gốc tự do của monomer sinh ra dosự tác kích của các gốc tự do của chất khơi mào và cáctác nhân vật lý bên ngoài. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 8
  9. 9. • Khơi mào hoá học: các chất khơi mào : hợp chất azo(hoặc diazo), peroxide ( hoặc hydroperoxide). Benzoin (C6H5COO)2 t0,p 2 C6H5COO’ t0,p 2 C6H5’ + CO2 R’ + C6H5 – CH=CH2 R – CH2 – CH’ – C6H5.• Khơi mào bằng tác nhân vật lý: tia α ,β ,γ , X...cáctác nhân vật lý tác kích vào monomer sinh ra góc tự docủa monomer. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 9
  10. 10. Các dạng khởi đầu•Nhiệt khởi đầu.• Quang khởi đầu.• Chất khởi đầu.• Khởi đầu phóng xạ.• Khởi đầu dung môi.2.4.2 Phát triển mạch• Giai đoạn này xảy ra phản ứng của các gốc tự do củamonomer tạo polymer.• Đặc điểm của giai đoạn này tốc độ của phản ứng sẽgiảm dần theo thời gian do trọng lượng phân tửpolymer tăng và làm khả năng phản ứng giảm. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 10
  11. 11. 2.4.3 Ngắt mạch• Ngắt mạch nhị phân tử: do sự tái hợp của góc tự do: Tái hợp góc tự do của hai polymer. Tái hợp gốc tự do của polymer và góc tự do của tácnhân khơi mào.• Ngắt mạch đơn phân tử: do độ nhớt của polymer tănglàm giảm khả năng phản ứng và cuối cùng ngắt mạchhoàn toàn. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 11
  12. 12. 2.4.4 Động học phản ứng trùng hợp gốc• Nguyên lý Bodenstend : trạng thái dừng, ổn định ởthời điểm t có bao nhiêu gốc tự do tạo thành thì có bấynhiêu gốc tự do mất đi.• Để nghiên cứu quá trình trùng hợp người ta thốngnhất các qui uớc như sau: Quá trình trùng hợp sẽ phát triển đến trạng thái ổnđịnh thì vận tốc sinh ra gốc tự do bằng vận tốc ngắtmạch. Các monomer chỉ tiêu hao trong quá trình phát triểnmạch. Quá trình truyền mạch (nếu có) không làm thay đổihoạt tính của monomer. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 12
  13. 13. Vận tốc trùng hợp gốc Vận tốc phân hủy chất khơi mào vo Vận tốc tạo gốc tự do v1, Do nồng độ I• = 2 I nên v1 = 2vo 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 13
  14. 14. Với f là tỷ lệ gốc tự do phản ứng trên tổng gốc tự dohình thành. Vận tốc phát triển mạch v2 Vận tốc ngắt mạch v3 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 14
  15. 15. Khi đạt trạng thái ổn định v1 = v3Vận tốc phản ứng trùng hợp được quyết định bởi vậntốc phát triển mạch 15 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 15
  16. 16.  Vận tốc trùng hợp gốc tỷ lệ thuận với nồng độmonomer và căn bậc 2 của nồng độ chất khơi mào.2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trìnhtrùng hợp gốcẢnh hưởng của oxy và tạp chất Tùy theo bản chất của monomer và điều kiện phảnứng mà oxy và các tạp chất ảnh hưởng đến quá trìnhphản ứng. Các tạp chất và oxy có thể tác dụng vớimonomer tạo hợp chất hoạt động kích thích phản ứnghoặc tạo hợp chất bền gây ức chế phản ứng. Vì vậy,quá trình phản ứng đòi hỏi monomer phải thật tinhkhiết và thực hiện trong môi trường khí trơ. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 16
  17. 17. Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ rất phức tạp. Song, bằng thựcnghiệm thấy được khi nhiệt độ tăng lên 10oC thì tốc độtăng 2 đến 3 lần và tốc độ tăng làm giảm khối lượng phântử trung bình polymer và khả năng tạo mạch nhánh nhiềuhơn do tốc độ truyền mạch tăng.Ảnh hưởng nồng độ chất khơi màoẢnh hưởng của nồng độ monomer Khi nồng độ monomer tăng thì vận tốc trùng hợp tăngvà độ trùng hợp trung bình cũng tăng.Ảnh hưởng của áp suất Áp suất thấp và trung bình thì không ảnh hưởng đến quátrình phản ứng. Ở áp suất khoảng 1000 atm, vận tốc trùnghợp và độ trùng hợp trung bình cũng tăng. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 17
  18. 18. 2.5 Trùng hợp ion2.5.1 Đặc điểm• Phản ứng xảy ra dưới tác dụng của xúc tác, có tínhchọn lọc.• Vận tốc phản ứng trùng hợp ion lớn hơn rất nhiều sovới phản ứng trùng hợp gốc.• Trùng hợp ion thường được tiến hành trong dungdịch, nên phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào dung môi.2.5.2 Trùng hợp cation• Trùng hợp cation dùng chất khơi mào là acid hay tácnhân ái điện tử và thường xảy ra bằng việc mở nối đôiC = C tạo thành ion carbonion. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 18
  19. 19. 2.5.2 Trùng hợp cation (tt)2.5.2 Trùng hợp anion•Trùng hợp anion với chất khơi mào là base hay mộtanion để tạo thành anion carbonion. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 19
  20. 20. 2.6 Các phương pháp trùng hợp polymer2.6.1 Trùng hợp khối• Không có trong môi trường dung môi, chỉ có monemer,chất khởi đầu, dưới tác dụng nhiệt trùng hợp thu được sảnphẩm dạng khối.•Trùng hợp khối không có môi trường, nhiệt độ khôngđồng đều, khối lượng phân tử không đều, chất lượng phântử không cao, khối lượng phân tử lớn.• Phương pháp: làm sao cho không có bọt khí và trongsuốt, chất khởi đầu peroxit. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 20
  21. 21. 2.6.2 Trùng hợp dung dịch• Sử dụng dung môi có khả năng hòa tan monomer vàhòa tan polymer sản phẩm cuối cùng polymer trongdung môi (dung dịch đồng nhất) .• Có môi trường nhiệt độ đồng đều, vận tốc phản ứngkhông lớn, dung môi tham gia phản ứng đứt mạch,khối lượng phân tử thấp, nhưng đồng đều, sản phẩmtốt. Ứng dụng làm sơn vécni (trùng hợp ion).• Dung môi hòa tan monomer nhưng không hòa tanpolymer gọi là trùng hợp huyền phù, sản phẩm sạchtinh khiết, khối lượng phân tử lớn. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 21
  22. 22. 2.6.3 Trùng hợp nhũ tương• Có môi trường (dùng là nước). Monomer không tantrong nước mà là phần tử phân tán trong nước và nằmdưới dạng nhũ tương (không bền). Chất khởi đầu tantrong nước nhưng không tan trong monomer.• Dùng phương pháp khuấy trộn. Các chất nhũ hóathường sử dụng là các loại xà phòng oleate, palmitate,laurate kim loại kiềm, muối natri của các sulfo acidthơm.• PH ổn định phải dùng hệ chất đệm (dùng muốiacêtat, sunfat). 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 22
  23. 23. • Chất điều chỉnh khối lượng phân tử của polymerdùng các muối captan với lượng rất nhỏ.• Bên trong là monomer, bên ngoài là chất khởi đầutiếp xúc nhau trên bề mặt mixel. Xuất hiện phản ứngkích hoạt đầu.• Hàm lượng chất nhũ hóa tăng, bề mặt tiếp xúc, bềmặt mixel tăng, khả năng phản ứng nhiều hơn vận tốcphản ứng tăng.• Vận tốc và hàm lượng chất khởi đầu : 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 23
  24. 24. Vận tốc và hàm lượng chất khởi đầu : v [I]• Khối lượng phân tử polymer trong trùng hợp nhũ tương lớnhơn trùng hợp huyền phù.• Phản ứng xảy ra trên bề mặt có hiện tượng định hướng, ít bịphân nhánh hay bị đứt mạch.• Nhược điểm: Dùng chất điều chỉnh, nhũ hóa không sạch,không dùng làm vật liệu cách điện. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 24
  25. 25. 2.6.4 Trùng hợp huyền phù• Các monomer phân tán thành những giọt nhỏ (từ vàimicromet đến 0,1 mm) trong môi trường liên tục.Nồng độ monomer lớn (50%). Chất khơi mào taotrong giọt monomer và động học phản ứng giống nhưtrùng hợp khối• Chất ổn định thường sử dụng: gelatin, tinh bột, rượupolyvynilic.• Phương pháp này cho sản phẩm khá tinh khiết và cóthể tách polymer ra khỏi môi trường phân tán bằng ápsuất thấp. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 25
  26. 26. 2.7 Phản ứng đồng trùng hợp2.7.1 Định nghĩa• Đồng trùng hợp là quá trình trùng hợp đồng thời haihay nhiều loại monomer với nhau.2.7.2 Động học của phản ứng đồng trùng hợp theocơ chế thống kêTrong hỗn hợp phản ứng có hai loại monomer M1 vàM2, tiến hành đồng trùng hợp gốc có thể có 4 khả năngphát triển mạch: 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 26
  27. 27. M1, M2: phân tử monomer• R1• , R2•: gốc tự do của polymer với mắt xích cuối cùng là M1và M2• K11, K12, K22, K21 là hằng số tốc độ phản ứng. Thành phầncủa copolymer phụ thuộc vào hoạt động của R1• , R2• và hoạtđộ của M1 và M2. Nếu độ hoạt động của M1, M2 và R1• , R2•đều bằng nhau. K11 tương đương K12 và K22 tương đương K21thi thành phần copolymer tương đối lý tưởng. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 27
  28. 28. • Thực tế thì độ hoạt động của các monomer bao giờcũng khác nhau, cấu tạo hóa học khác nhau, do đó đểđánh giá độ hoạt động và khả năng đồng trùng hợpngười ta sử dụng đại lượng hằng số đồng trùng hợp rđể xác định thành phần của các cấu tử trongcopolymer. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 28
  29. 29. • Khi đồng trùng hợp có các trường hợp sau có thể xảyra: r1 < 1; r2 < 1 : hai cấu tử có khuynh hướng đồngtrùng hợp đẳng phí. r1 > 1; r2 < 1 : copolymer giàu cấu tử M1 r2 > 1; r1 < 1 : copolymer giàu cấu tư M2 r1 > 1; r2 > 1 : hỗn hợp hai polymer riêng lẽ, hoặckhó tạo thành copolymer. r1 = r2 = 0 trùng hợp trật tự. r1 = r2 = 1 hỗn hợp đồng đều, hiếm có. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 29
  30. 30. 2.7.3 Copolymer Khái niệm Copolymer• Copolymer là một đại mạch phân tử mà trong cấutrúc của nó có hai hay nhiều nhóm phân tử (monomer,olygomer, polymer khối lượng phân tử thấp) khácnhau.• Tổng hợp copolymer có thể bằng phương pháp trùnghợp hay trùng ngưng đều quan trọng là sản phẩm củatổng hai loại monomer M1 và M2 không phải là hỗnhợp hay là sự trộn giữa n1[M1] + n2[M2]. Đồng trùnghợp (hay đồng trùng ngưng) được ứng dụng nhiềutrong thực tế vì làm thay đổi hay cải thiện tính chấtcủa cao phân tử theo mục đích sử dụng. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 30
  31. 31. • Thí dụ: PS chịu được nhiệt độ cao, giá rẻ. Tuy nhiên,PS có tính dòn và khó nhuộm màu. Để cải thiện tínhdòn của PS ta tiến hành đồng trùng hợp PS với cao subutadien, hay sử dụng thêm Nitrile sản xuất ABS. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 31
  32. 32.  Phân loại copolymer• Copolymer mạch thẳng (Block copolymer)• Block copolymer là loại polymer mà trong phân tửcủa chúng chứa các monomer hoặc mắc xích luânphiên nhau. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 32
  33. 33.  Phản ứng tạo block copolymer 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 33
  34. 34.  Copolymer ghép ( graft copolymer)• Graft coplymer được tổng hợp từ các đại mạch phântử còn nhiều nhóm hoạt động nằm vị trí nhánh trongphân tử. Hoặc được tổng hợp qua các phản ứng truyềnmạch của polymer. Tuy nhiên phản ứng truyền mạchkhó kiểm soát được và đồng thời sinh ra polymer khối.
  35. 35. 12/23/2010 MaMH 605002 Trùng hợp mạch 35
  36. 36. Question and answer! 36

×