lilo_mimi2606
New Member
Download miễn phí Bài giảng Hoá học cao phân tử
Cáckỹ thuật trùnghợp (Polymerization T echniques)
-Gồm những công đoạn sau:
•Nạp nguyên liệu và các hoá chấtcần thiết
•Gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng
•Tiến hànhtổnghợp
•Loạibỏ các monome chưa phản ứng
•Làm nguộisản phẩm
•Xuất liệu
-Quy trìnhtổnghợp có thể: liêntục, bán liêntục hay gián đoạn
-Liêntục và bán liêntục thuậnlợivề mặt gia nhiệt.
- Thời gianlưu ảnhhưởng đến các tính chấtsản phẩm
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
1HOÁ HỌC CAO PHÂN TỬTS. Đoàn Thị Thu Loan
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Khoa Hoá
Năm 2010
2-Người dân Nam Mỹ ở thời kỳ tiền sử đã biết dùng cao su thiên nhiên
để tạo các sản phẩm (1492)
-Biến tính polymer tự nhiên (giữa thế kỷ 19)
-Tổng hợp polymer (đầu thế kỷ 20)
-Khoa học polymer bắt đầu từ 1920
-Khoa học và công nghệ các hợp chất Cao phân tử phát triển mạnh vào
những năm 60-70
Giới thiệu chung
3Khái niệm cơ bản
Monomer = Mono + mer
one unit, part, segment
ØThe linked monomers form a chain-like structure called a
polymer:
Polymer = Poly + mer
many
Oligomer = Oligos + mer
few
4polymer
M
M M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
Monomers
Covalent
Bonds
H
H
C
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H C
H
H
H
H
C
C
H
H
M o nom e r
P o lym e r
5-Là những nhóm nguyên tử nhất định tham gia lặp lại nhiều lần trong mạch phân tử
polymer
)CH( CH2 n
Mắc xích cơ sở
Ex: Polystyren
Độ trùng hợp
depends on monomer used in synthesis
6Mi: KLPT của phân tử thứ i
Ni: Số phân tử có KLPT Mi
Polydispersity/Molecular Weight Distribution:
Types of Molecular Weight
7Polydispersity/Molecular Weight Distribution:
Types of Molecular Weight
8Ni
(mol or # fxn)
Mi
(mol wt)
Ni Mi Ni Mi2
0.10
0.22
0.51
0.10
0.07
50,000
70,000
82,000
93,000
102,000
5,000
15,400
41,820
9,300
7,140
2.5 x 108
1.078 x109
3.42924x109
8.6490 x 109
7.2828 x108
Mn = ? g/mol
Mw = ? g/mol
PDI = Mw/Mn = ?
Mi: KLPT của phân tử thứ i
Ni: Số phân tử có KLPT Mi
Polydispersity/Molecular Weight Distribution:
Types of Molecular Weight
9Mechanical Properties
10
Các tính chất đặc trưng của polymer
ØPolymer đồng thời có các tính chất của vật thể rắn và lỏng
ØĐộ nhớt của dung dich polymer rất cao
ØKhả năng polymer trương lên trong khi hòa tan
ØTính bất đẳng hướng
11
Traïng thaùi vaät lí ñaëc tröng
Traïng thaùi pha cô baûn cuûa polime voâ ñònh hình:
v Traïng thaùi thuyû tinh.
v Traïng thaùi cao su (meàm cao).
v Traïng thaùi chaûy nhôùt.
Trang thaùi pha cô baûn cuûa polime keát tinh:
v Traïng thaùi keát tinh.
v Traïng thaùi noùng chaûy.
12
Traïng thaùi pha cuûa polime voâ ñònh hình
Tg Tv
Traïng thaùi
Thuyû tinh
Traïng thaùi
Cao su
Traïng thaùi
Chaûy nhôùt
Dao ñoäng
Nguyeân töû
Dao ñoäng
Ñoaïn maïch
Chuyeån ñoäng
Phaân töû
Tg: Nhieät ñoä hoaù thuyû tinh
Tv: Nhieät ñoä chaûy nhôùt
13
Traïng thaùi pha cuûa polime keát tinh
Tm
Traïng thaùi
Keát tinh
Traïng thaùi
Noùng chaûy
Dao ñoäng
Nguyeân töû trong
mang tinh theå
Chuyeån ñoäng
Phaân töû
Tm: Nhieät ñoä noùng chaûy
14
-Theo nguồn gốc: thiên nhiên + tổng hợp
-Theo thành phần hoá học của mạch chính:
Phân loại
-Theo cấu trúc mạch: thẳng, nhánh, không
gian ba chiều
Branch
Crosslink
Mạch cacbon
Dị mạch
Vô cơ
15
-Theo thành phần monomer:
•Copolymers (heteropolymers): ³ two sorts of monomers
•Homopolymers: One sort of basic units (monomers).
16
-Theo cách sắp xếp nhóm chức trong không gian:
Isotactic
Atactic
Syndiotactic
17
Polime voâ ñònh hình Polime keát tinh
Phân loại theo trạng thái pha
18
• Cooling rate
• Chain complexity and regularity
• Side group size
• Tacticity
• Cross-linking, Branching
HDPE and LDPE
• High density polyethylene: linear chains, branching minimised Þ
efficient alignment of chains, 90% crystallinity.
E = 1 GPa
• Low density polyethylene: branched chains Þ inefficient alignment of
chains, 50-60% crystallinity.
E = 0.2 GPa
Factors influencing crystallinity
19
Nomenclature (danh pháp)
Poly + (monomer/repetitive unit)
•Ex 1: poly(vinyl clorua) = poly + vinyl clorua
•Ex 2:
•Ex 3:
n CH2 CH
Cl
CH2 CH
Cl
( )n
Poly(hexamethylene adipamide)
20
ü Trùng hợp (Chain Growth, Addition polymerization)
üTrùng ngưng (Step Growth, Condensation polymerization,)
TỔNG HỢP
(polymerization)
21
Trùng hợp
22
Phân loại
•Dựa vào bản chất của trung tâm hoạt động:
-Trùng hợp gốc tự do (TH gốc chuỗi)
-Trùng hợp ion: cation hay anion
23
Trùng hợp gốc chuỗi
H2 + Cl2
•Tạo thành trung tâm hoạt động:
Cl2 2 Cl*as hn
• Phát triển mạch
Cl* + H2 HCl + H*
H* + Cl2 HCl + Cl*
•Đứt mạch
H* + Cl* HCl
H*, Cl* va vào thành bình và mất khả năng hoạt động
Cơ chế:
24
Mechanism of Polymerization
25
-Tạo ra các gốc tự do dưới tác động của điều kiện bên ngoài
Khơi mào nhiệt:
.
Ex: CH2=CHX CH2- CHX (lưỡng gốc)
. .to
Giai đoạn khơi mào:
26
Khơi mào ánh sáng (UV)
Ex:
C C
H
H H
C C
H
H
H
.
.
hn +
hn
C C
H
H
.
+ H.
or
M hn M*
M* R + R’
. .
27
Photoinitiators
28
Khơi mào dùng các bức xạ:
-Tác nhân khơi mào gồm:
+Tia b (e-)
+ Tia a (He2+)
+ Tia X
+ Tia g
*Đặc điểm:
-Xảy ra dưới tác dụng của bức xạ
-Bản chất giống với trùng hợp quang, Năng lượng hoạt hoá E=0, và không
phụ thuộc nhiệt độ
-Vận tốc phản ứng có thể lớn do bức xạ có năng lượng lớn
-Sản phẩm có độ tinh khiết cao
-Trở ngại duy nhất là giá thành cao (phải có thiết bị bảo vệ)
29
Khơi mào dùng chất khơi mào hoá học:
*Những chất khơi mào thường dùng:
-Acyl peroxides như acetyl và benzoyl peroxides
-Alkyl peroxides như cumyl và t-butyl peroxides
30
-Hydroperoxides như t-butyl và cumyl hydroperoxides
-Peresters như t-butyl perbenzoate:
Chất khơi mào hoá học
31
-Azo: 2,2’-Azobisisobutyronitrile (AIBN)
-Hệ thống oxy hoá khử: thường là muối (Fe+2, Cr2+, Ti2+, Co2+, …)
tác dụng với một peroxyt (hạ thấp nhiệt độ phản ứng)
Ex: Fe2+ + HO-OH HO- + HO + Fe3+
.
Chất khơi mào hoá học
32
Phát triển mạch:
CH2 CH
X
R
.
CH2 CH
X
R
.
CH2 CH
X
R
.
CH2 CH
X
R
.
CH CH2
X
X
CH CH2
X
R
.
CH2 CH
CH CH2
X
R
.
CH CH2
X
CH2 CH
X
ĐuôiĐầu
CH CH2
X
R
.
+ CH2 CH
X
+
Đầu-đầu
Đuôi-đầu
Đầu -đuôi
Đuôi-đuôi
33
Phản ứng ngắt mạch:
Sự kết hợp của các phần tử chứa gốc tự do, tạo các phần tử mất khả năng hoạt động
~CH=CH2 + CH3-CH2~
disproportionation/isomerization
* Ngắt mạch bằng chất ức chế: Dùng các chất để tiêu diệt gốc tự do
Ex:
Quy non
OH
OH
2 R
.
RH
.
O
O
.
O
O
++
Hydroquinon
34
Inhibitors
35
36
*Sử dụng chất làm chậm
Ex: R
.
+ R’SH RH + R’S
(mecaptan)
.
(Khả năng hoạt động
thấp hơn gốc )R
.
Phản ứng ngắt mạch
37
Phản ứng truyền mạch
-Thường xảy ra trong quá trình trùng hợp
-Làm ngừng phản ứng phát triển mạch, nhưng không làm giảm trung tâm hoạt
động
- Các loại phản ứng truyền mạch chính:
+ Truyền mạch sang polymer
+Truyền mạch nội phân tử
+ Truyền mạch sang monomer hay chất khơi mào
+ Truyền mạch sang dung môi
-Làm giảm trọng lượng phân tử của polymer
-Xác suất của phản ứng truyền mạch tăng khi tăng nhiệt độ và có mặt oxy (nên
tiến hành trong môi trường khí trơ N2, CO2)
38
39
40
41
42
* Phản ứng truyền mạch mong muốn hay không?
-Phân nhánh
-Thành phần hoá học không đồng nhất
--Ngắt mạch sớm
Phản ứng truyền mạch
43
Đặc điểm:
•Phản ứng trùng hợp là phản ứng cộng
•Độ chức (độ không no) của hỗn hợp phản ứng ¯
•Số phân tử chung trong hệ ¯
•Các phân tử polymer được hình thành rất sớm với vận tốc lớn (phản
ứng chuỗi), ngay khi độ chuyển hóa còn thấp
•Hỗn hợp sản phẩm thường chứa cả polymer và monome
•Không có sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian không bền
44
Kinetics of Polymerization
45
Động học của phản ứng trùng hợp gốc
a. Các quy ước để đơn giản hoá
-Trạng thái “dừng”: nồng độ gốc tự do không thay đổi theo thời gian:
D[M]
dt
.
= 0
-Khả năng phản ứng của các gốc tự do không phụ thuộc vào KLPT
-Monome chỉ tiêu hao trong quá trình phát triển mạch
-Nếu truyền mạch không làm thay đổi hoạt tính của gốc
R + CCl4 RCl CCl3
. .
46
Kinetics of Polymerization
47
Trong thực ...