Polime là một khái niệm quen thuộc trong lĩnh vực vật liệu. Nhưng bạn đã hiểu rõ về khái niệm này chưa? Hãy cùng tìm hiểu về lý thuyết vật liệu polime và các ứng dụng của chúng.
Mục lục
Polime là gì?
Polime là các hợp chất hữu cơ có phân tử khối rất lớn do rất nhiều đơn vị nhỏ (còn gọi là các mắt xích) liên kết với nhau. Ví dụ: polietylen, tinh bột, xenlulozơ,…
Cách phân loại polime
Dựa theo nguồn gốc và cấu trúc, polime được phân chia thành các loại như sau:
Dựa vào nguồn gốc:
- Polime thiên nhiên: là những loại polime có sẵn ở ngoài tự nhiên. Ví dụ: bông, tơ tằm,…
- Polime nhân tạo (hay còn gọi là bán tổng hợp): những loại này được chế hóa từ các polime tự nhiên. Ví dụ: từ xenlulozơ tổng hợp cao su lưu hóa để làm lốp xe; ngoài ra còn tổng hợp ra tơ visco, tơ axetat)
- Polime tổng hợp: là loại polime do con người tổng hợp nên; được phân thành 2 loại là: Polime trùng hợp tổng hợp qua các phản ứng hóa học và Polime trùng ngưng được tổng hợp qua phản ứng trùng ngưng.
Dựa vào cấu trúc:
- Mạch không phân nhánh: Ví dụ: amilozơ,…
- Mạch có phân nhánh: Ví dụ: amilopectin, glicogen,…
- Mạch dạng mạng trong không gian: Ví dụ: cao su lưu hóa, nhựa ba ke lit,…
Đặc điểm cấu trúc của polime
- Poli + tên của monome (nếu tên monome gồm 2 từ trở lên hoặc từ hai monome tạo nên polime thì tên của monome phải để ở trong ngoặc đơn)
- Ở một số polime sẽ có tên gọi riêng (còn gọi là tên thông thường). Ví dụ: …
Các dạng cấu trúc mạch polime:
- Mạch không phân nhánh: Ví dụ: polietilen, amilozơ,…
- Mạch phân nhánh: Ví dụ: amilopectin, glicogen,…
- Mạch mạng lưới: VD: cao su lưu hóa, nhựa bakellit,…
Cấu tạo điều hòa và không điều hòa
- Cấu tạo điều hòa: các mắt xích nối nhau theo một trật tự nhất định (có thể theo kiểu đầu nối đuôi).
- Cấu tạo không điều hòa: các mắt xích nối lại với nhau không theo một trật tự nhất định.
Tính chất vật lý của polime
Thông thường thì các polime đều là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định và đa số đều không tan trong dung môi thông thường.
Một số polime có tính dẻo, một số polime có tính đàn hồi, một số có tính dai, bền, có thể kéo thành sợi.
Tính chất hóa học của polime
Phản ứng phân cắt mạch polime
Phản ứng phân cắt mạch polime hay còn là phản ứng giảm mạch polime, phản ứng làm cho số mắt xích polime giảm. Đây thông thường là các phản ứng thủy phân polime mà nhóm chức nằm trên trục nối giữa các mắt xích. Ví dụ như các phản ứng thủy phân polieste, poliamit, polipeptit, polisaccarit. Đây là những phản ứng xảy ra bình thường trong quá trình đồng hóa thức ăn ở hệ tiêu hóa.
Phản ứng giữ nguyên mạch polime
Phản ứng giữ nguyên mạch là phản ứng mà không làm thay đổi số mắt xích n của polime. Đây thông thường là các phản ứng thế nguyên tử H ở trong mạch polime hay phản ứng cộng vào liên kết pi, hoặc phản ứng ở nhóm chức không nằm trên trục chính của mạch polime kiểu như phản ứng thủy phân poli vinyl axetat để tạo ra polivinyl ancol.
Phản ứng tăng mạch polime
Phản ứng tăng mạch hay còn được gọi là phản ứng nối mạch. Phản ứng này làm cho số mắt xích của polime tăng lên. Ví dụ như phản ứng của novolac, rezol để hình thành nên nhựa rezit; phản ứng lưu hóa cao su,… Đây cũng là phản ứng cơ sở xảy ra trong quá trình cơ thể phát triển.
Một số polime quan trọng
Một số các loại polime quan trọng và hay gặp trong chương trình học như sau:
- Tên gọi: Công thức
- Poli vinylclorua (PVC)
- Poli etilen (PE)
- Cao su thiên nhiên
- Cao su clopren
- Cao su Buna
- Poli propilen (PP)
- Teflon
- Tơ nilon – 6 (poli caproamit)
- Tơ nilon – 7 (tơ enang) hay Poli (7-amino heptanoic)
- Tơ nilon -6,6 (poli hexa metylen – adipamit)
- Tơ lapsan (poli etylen terephtalat)
Ứng dụng của vật liệu polime
Cao su
Cao su là loại vật liệu polime có tính đàn hồi cao, được phân chia thành hai loại là cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.
- Cao su thiên nhiên: là loại polime của isopren (đồng phân dạng cis).
- Cao su tổng hợp:
- Cao su buna: được trùng hợp buta-1,3-đien cùng với stiren hoặc acrilonitrin.
- Cao su isopren: được trùng hợp isopren.
Chất dẻo
Chất dẻo là tập hợp những vật liệu polime có đặc tính dẻo. Thành phần cơ bản trong cấu trúc của chất dẻo là polime. Ngoài ra, chất dẻo còn có thêm các thành phần phụ thêm như chất hóa dẻo, chất độn, chất tạo màu, chất làm ổn định,…
Một số polime được ứng dụng để làm chất dẻo:
- Polietilen (PE): dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng,…
- Poli(vinyl clorua) (PVC): được sử dụng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, đồ da giả,…
- Poli(metyl metacrylat): dùng để chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas.
Keo dán
Keo dán là một loại vật liệu polime có chức năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau mà không gây biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính cùng nhau. Keo dán có thể hình thành màng mỏng, bền vững (kết dính nội) và có thể bám chắc vào hai mảnh vật liệu được dán (kết dính ngoại).
Tơ
Tơ là tập hợp những vật liệu polime có dạng sợi dài và mảnh có độ bền nhất định. Trong cấu trúc của tơ, có những phân tử polime có dạng mạch không phân nhánh sẽ xếp song song với nhau. Polime có tính rắn và tương đối bền với nhiệt, với các dung môi thông thường, mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu.
Phân loại tơ:
- Tơ thiên nhiên: bông ở cây bông, sợi len, sợi tơ tằm.
- Tơ hóa học:
- Tơ tổng hợp: được điều chế từ các polime tổng hợp như tơ nilon, tơ capron, tơ vinilon.
- Tơ bán tổng hợp: được sản xuất từ các polime thiên nhiên nhưng được điều chế thêm bằng con đường hóa học ví dụ như tơ visco, tơ xenlulozơ axetat,…
Đến đây, chúng ta đã cùng tìm hiểu về polime và các ứng dụng của chúng. Polime đã trở thành một phần quan trọng trong đời sống hiện đại và có sự ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hi vọng rằng kiến thức này sẽ giúp bạn hiểu thêm về vật liệu polime và sử dụng chúng một cách hiệu quả.