Hóa học hóa lý polymer (TS. Nguyễn Quang Khuyến) - Chương 2

Chương 2: Trùng hợp mạch - Khả năng phản ứng monomer • Monomer là những hợp chất thấp phân tử. Các monomer muốn tham gia vào phản ứng tạo polymer thì phải là hợp chất đa chức (ít nhất là hai chức). chức của monomer có thể là hợp chất chứa nối đôi, nối ba hoặc các nhóm chức ( –OH , –COOH , –CHO , – NH2, – SO3H, C2H4,…)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hóa học hóa lý polymer (TS. Nguyễn Quang Khuyến) - Chương 2 Chương 2: Trùng hợp mạch TS. Nguyen Quang Khuyen nqkhuyen@yahoo.com HP: 0908 207020 Trùng hợp mạch12/23/2010 MaMH 605002 1 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 ). Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 2 Trùng hợp mạch12/23/2010 MaMH 605002 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 phenolformadehyde (PF)• Nếu pH < 7 và tỷ lệ P:F = 1 : 1 polymer tạo thành làmạch thẳng (Novolac) Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 42.2.1 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… Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 52.2.3 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… Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 6 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 – ( - CH2 – CH2- )n. xt, 200 0C, 1000at n CH2 = CH2 Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 7 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. Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 8• Khơi mào hoá học: các chất khơi mào : hợp chất azo(hoặc diazo), peroxide ( hoặc hydroperoxide). 2 C6H5COO’ t0,p Benzoin (C6H5COO)2 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. Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 9 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. Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 102.4.3 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. Trùng hợp mạch 12/23/2010 MaMH 605002 112.4.4 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 n ...