Bài 14: Lý thuyết và giải bài tập về vật liệu Polime

I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Chất dẻo

a. Khái niệm

Chất dẻo là những vật liệu Polime có tính dẻo
Vật liệu Compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau. Thành phần gồm chất nền (polime và chất phụ gia (chất độn, chất màu,...)

b. Một số Polime dùng làm chất dẻo

Polime	Phương pháp tổng hợp	Tính chất	Ứng dụng
Polietilen (PE)	trùng hợp CH₂=CH₂	mềm dẻo, t^o_nc>110^oC, tương đối trơ	làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng
Poli(vinyl clorua)(PVC)	trùng hợp CH₂=CHCl	chất vô định hình, cách điện tốt, bền với axit	làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả
Poli(metyl metacrylat) (PMM)	trùng hợp CH₂=C(CH₃)COOCH₃	trong suốt, cho ánh sáng truyền qua tốt	chế tạo thủy tinh plexiglas
Poli(phenol-fomanđehit) PPF + Nhựa novolac (mạch không phân nhánh) + Nhựa rezol (mạch không phân nhánh có một số nhóm -CH₂OH còn tự do ở vị trí số 2 hoặc 4) + Nhựa rezit (cấu trúc mạng không gian)	+ đun nóng hh fomanđehit và phenol lấy dư với xt axit + đun nóng hh phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1:1,2 với xúc tác kiềm + đun nóng nhựa rezol ở 150^oC	+ Rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ + rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dm hữu cơ + không nóng chảy, không tan trong nhiều dm hữu cơ	+ sản xuất sơn, vecni, … + sản xuất sơn, keo và nhựa rezit + chế tạo vỏ máy, các dụng cụ cách điện, …

2. Tơ

a. Khái niệm

- Tơ là vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.

b. Phân loại

Tơ thiên nhiên: bông, len, tơ tằm

Tơ hóa học:
- Tơ tổng hợp (tơ poliamit, vinylic)
- Tơ nhân tạo (tơ visco, tơ xenlulozơ axetat)

c. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp

Tơ	Phương pháp tổng hợp	Tính chất	Ứng dụng
Tơ nilon-6,6	trùng ngưng hexametylenđiamin và axit ađipic	dai, mềm mại óng mượt, ít thấm nước, kém bền nhiệt axit và kiềm	dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, bện là dây cáp, dây dù, đan lưới
Tơ lapsan	tổng hợp từ axit terephtalic và etylen glicol	bền về mặt cơ học, bền với nhiệt, axit, kiềm	dệt vải may mặc
Tơ nitron (olon)	trùng hợp từ vinyl xianua	dai, bền với nhiệt, giữ nhiệt tốt	dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi đan áo rét
Tơ clorin	clo hóa PVC	bền vững về mặt hóa học và đặc biệt không cháy	chế tạo vải bọc và quần áo bảo hiểm

3. Cao su

a. Khái niệm

Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi.

Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

b. Cao su thiên nhiên

Cấu trúc:
- Thuộc loại polime thiên nhiên
- Mắt xích cơ sở: isopren có cấu hình sis
Tính chất và ứng dụng
- Tính chất vật lí: đàn hồi, không dẫn nhiệt, điện, không thấm nước, khí, không tan trong nước, etanol
- Tính chất hóa học: có thể tham gia phản ứng ứng cộng dặc biệt tác dụng với S tạo cao su lưu hóa
- Cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dm hơn cao su không lưu hóa
- Tạo cầu nối -S-S- giữa các mạch phân tử cao su tạo mạng không gian

c. Cao su tổng hợp

Vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ các ankađien bằng pư trùng hợp

Cao su buna: Trùng hợp buta-1,3-đien với xt Na → cao su buna. Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.
- Cao su buna-S: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren
- Cao su buna-N: đồng trùng hợp buta-1,3-đien với nitrinacrilo
Cao su isopren trùng hợp isopren
- Cao su cloropren và floropren bền với dầu mỡ hơn cao su thiên nhiên.

4. Keo dán

a. Khái niệm

- Vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

b. Phân loại

Theo bản chất hóa học
- Keo dán hữu cơ
- Keo dán vô cơ
Theo dạng keo
- keo lỏng
- keo nhựa dẻo
- keo bạng bột hay bản mỏng

c. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng

Keo epoxi

Keo ure-fomanđehit

d. Một số loại keo dán tự nhiên

Nhựa vá xăm

Keo hồ tinh bột

II.GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1.(Trang 72 SGK)

Kết luận nào sau đây không hoàn toàn đúng:

A. Cao su là những polime có tính đàn hồi;

B. Vật liệu compozit có thành phần chính là polime;

C. Nilon-6,6 thuộc loại tơ tổng hợp;

D. Tơ tằm thuộc loại tơ thiên nhiên.

Bài làm:

Đáp án B

Vật liệu compozit gồm chất nền (polime) và chất độn, ngoài ra còn có chất phụ gia khác.

Câu 2.(Trang 72 SGK)

Tơ tằm và nilon-6,6 đều

A. có cùng phân tử khối.

B. thuộc loại tơ tổng hợp.

C. thuộc loại tơ thiên nhiên.

D. chứa các loại nguyên tố giống nhau ở trong phân tử.

Bài làm:

Đáp án D

Tơ tằm và nilon-6,6 đều chứa các loại nguyên tố giống nhau ở trong phân tử

Câu 3.(Trang 72 SGK)

a) Có những điểm gì giống nhau và khác nhau giữa các vật liệu polime: chất dẻo, tơ, cao su và keo dán?

b) Phân biệt chất dẻo và vật liệu compozit.

Bài làm:

a)Những điểm giống nhau và khác nhau giữa các vật liệu polime: chất dẻo, tơ, cao su và keo dán

Giống nhau: đều có thành phần polime
Khác nhau:

Chất dẻo: có tính dẻo
Tơ: hình sợi dài, mảnh, mềm, dai
Cao su: Có tính đàn hồi
Keo dán: có khả năng kết dính

b) Phân biệt chất dẻo và vật liệu compozit

Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo
Vật liệu compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau

Câu 4.(Trang 72 SGK)

Viết các phương trình hóa học của các phản ứng tổng hợp

a) PVC, poli(vinyl axetat) từ etilen.

b) polibutadien và polime đồng trùng hợp giữa butadien và stiren từ butan và etylbenzen.

Bài làm:

a) Điều chế PVC từ etilen

CH₂ = CH₂ +Cl₂ \[\to \] ClCH₂ – CH₂Cl

ClCH₂ – CH₂Cl \[\overset{OH/ROH,{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] CH\[\equiv \]CH

CH\[\equiv \]CH+ HCl \[\overset{xt,{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] CH₂ = CHCl

nCH₂ = CHCl \[\overset{xt,{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] (-CH₂-CH₂Cl-)_n

Điều chế poli(vinyl axetat) từ etilen

CH\[\equiv \]CH + H₂O \[\overset{H{{g}^{2+}}}{\mathop{\to }}\,\] CH₃CHO

CH₃CHO \[\overset{M{{n}^{2+}},{{t}^{0}},\text{ }\!\![\!\!\text{ }O]}{\mathop{\to }}\,\] CH₃COOH

CH₃COOH + CH\[\equiv \]CH \[\overset{xt,Zn{{(C{{H}_{3}}COO)}_{2}}}{\mathop{\to }}\,\] CH₃COOCH=CH₂

nCH₃COOCH=CH₂ \[\overset{xt,{{t}^{0}},p}{\mathop{\to }}\,\] (-CH-CH₂(OOCCH₃)-)_n

b) Điều chế polibutadien từ butan và etylbenzen

Điều chế polime đồng trùng hợp giữa butadien và stiren từ butan và etylbenzen

Câu 5.(Trang 72 SGK)

Phân tử khối trung bình của poli(hexametylen ađipamit) là 30 000, của cao su tự nhiên là 105 000.

Hãy tính số mắt xích (trị số n) gần đúng trong công thức phân tử của mỗi loại polime trên.

Bài làm:

(NH –[CH₂]₆ –NH – CO- [CH₂]₄- CO)_n

n = \[\frac{30000}{226}\] = 132

(-CH₂ – C(CH₃) = CH – CH₂-)_n

n = \[\frac{105000}{68}\] = 1544

Câu 6.(Trang 73 SGK)

Cao su lưu hóa có 2% lưu huỳnh về khối lượng. Khoảng bao nhiêu mắt xích isopren có một cầu đisunfua - S-S- ? Giả thiết rằng S đã thay thể cho H ở cầu metylen trong mạch cao su.

Bài làm:

Gọi số mắt xích isopren có chứa một cầu đisunfua là n.

=>%S = \[\frac{64}{\left( 68n\text{ }+\text{ }64\text{ }-\text{ }2 \right)}\]= 2% => n = 46

Vậy 1 cầu lưu huỳnh cần khoảng 46 mắt xích isopren.