Hóa học hóa lý polymer (TS. Nguyễn Quang Khuyến) - Chương 3

Chương 3: Phản ứng trùng ngưng - Phản ứng trùng ngưng thường xảy ra do phản ứng của các nhóm định chức tạo thành polymer (có thể có hoặc không tách ra hợp chất thấp phân tử). • Chất ban đầu có nhóm chức gọi là monomer và cần phải có ít nhất hai nhóm chức khác nhau mới có khả năng phản ứng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hóa học hóa lý polymer (TS. Nguyễn Quang Khuyến) - Chương 3Chương 3: Phản ứng trùng ngưng Dr. Nguyen Quang Khuyen nqkhuyen@yahoo.com Phản ứng trùng ngưng12/23/2010 MaMH 605002 1 3.1 Khái niệm• Phản ứng trùng ngưng thường xảy ra do phản ứng của cácnhóm định chức tạo thành polymer (có thể có hoặc không táchra hợp chất thấp phân tử).• Chất ban đầu có nhóm chức gọi là monomer và cần phải có ítnhất hai nhóm chức khác nhau mới có khả năng phản ứng. n x– A – x + n y – B – y x- (A – z – B -)ny + na. z : liên kết mới.• Trong phản ứng trùng ngưng thu được polymer và chất phụ :H2O, NH3, HCl. Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 23.2 Phân loại phản ứng trùng ngưng• Trùng ngưng hai chiều: Khi monomer thông thườnglà hợp chất 2 chức (các monomer tham gia phản ứngcó hai nhóm chức cùng hoặc khác nhau). HOOC – R – OH• Trùng ngưng 3 chiều: Nếu 1 trong 2 monomer là hợpchất 3 chức, hoặc cả hai monomer có nhiều hơn 2nhóm chức. HOOC – R – COOH + HO – CH2 – CH(OH) – CH2 – OH Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 3• Trùng ngưng đồng thể là cùng một loại monomer, cóhai nhóm chức tác dụng nhau. HOOC – R – NH2• Trùng ngưng dị thể là hai loại monomer không hòatan vào nhau. n NH2 – R1 – COOH + n H2N– R2– COOH• Đồng đa tụ (đồng trùng ngưng), trùng ngưng giữa hailoại monomer với nhau. Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 4• Trùng ngưng có cân bằng và không có cân bằngTrùng ngưng có cân bằng: Là những phản ứng trùngngưng mang tính chất thuận nghịch, hợp chất phụ cóthể thuận nghịch với liên kết mới. Tại một thời điểmtrạng thái cân bằng ta được phản ứng trùng ngưng cânbằng. CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2OPhản ứng không thuận nghịch là phản ứng không cócân bằng. H+ C6H5O - CH2 – OHC6H5OH + CH2 =O Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 53.3 Đặc điểm của phản ứng trùng ngưng3.3.1 Đặc điểm chung• Phản ứng trùng ngưng lớn mạch do sự tương tác củamonomer với polymer hoặc giữa các đại mạch phân tửvới nhau. Chính vì vậy mà polymer thu được có độ đaphân tán cao.• Nếu các monomer có nhiều hơn hai chức và điềukiện phản ứng mà sản phẩm có thể sẽ thu đượcpolymer phân nhánh hoặc ba chiều. Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 6• Phản ứng trùng ngưng dừng khi các nhóm chức phảnứng hết. Thực tế nhóm chức của polymer có khốilượng phân tử lớn rất khó phản ứng do án ngữ khônggian. Chính vì thế sản phẩm polymer thường tồn tạinhóm chức ở hai đầu mạch, và loại nhóm chức phụthuộc vào hàm lượng của monomer ban đầu.Ví dụ: Phản ứng tạo polyesther (– OH + HOOC – ) Phản ứng tạo polyamide (– NH2 + HOOC – ) Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 73.3.2 Khả năng phản ứng của monomer• Để tạo thành polymer monomer phải có ít nhất là 2chức, cũng tùy thuộc vào điều kiện phản ứng cho từngloại monomer và tỷ lệ giữa các monomer. CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5. (không tạo được polymer) CH2OH HO – C – CH2OH CH2OH Glycerin Pentacrythol Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 8 Glycol Anhydride phthalic Phản ứng trùng ngưng12/23/2010 MaMH 605002 93.3.3 Phản ứng đóng vòng (tạo mạch vòng)• Tạo hợp chất vòng: Phản ứng đóng vòng nội phân tửvà phản ứng đóng vòng ngoại phân tử.•Đóng vòng ngoại phân tử xảy ra ít hơn đóng vòng nộiphân tử.• Hợp chất vòng không chứa nhóm chức, không thểtiếp tục phản ứng làm không tăng được khối lượngphân tử.• Hai phản ứng trùng ngưng và phản ứng đóng vòngxảy ra đồng thời sẽ cạnh tranh nhau, phải hạn chế tạora mạch vòng. Phản ứng trùng ngưng 12/23/2010 MaMH 605002 10• Hợp chất mạch vòng có nội năng lớn hơn mạchthẳng (sức căng vòng). Muốn tạo ra mạch vòng phảicó EMV >ETN của phản ứng trùng ngưng.• Muốn hạn chế đóng vòng phải trùng ngưng ở nhiệtđộ thấp.• Nồng độ monomer giảm phản ứng đóng vòng tăng,biện pháp hạn chế phản ứng đóng vòng là tăng nồngđộ monomer. ...