Vật liệu Polime: Chất dẻo, Cao su, Tơ, Keo dán tổng hợp; thành phần, tính chất và ứng dụng - Hóa 12 bài 14

Trong bài học này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các vật liệu polime như: Chất dẻo, Tơ, Cao su và Keo dán tổng hợp về thành phần, tính chất và ứng dụng của chúng.

I. Chất dẻo và vật liệu compozit

1. Khái niệm 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.

 Thành phần gồm chất nền và chất độn:

- Chất nền: có thể là nhựa dẻo hay nhựa nhiệt rắn;

- Chất độn: có thể là chất sợi hoặc chất bột.

2. Một số polime dùng làm chất dẻo

a) Polietilen (PE)

- Là chất doẻ mềm, nóng chảy ở trên 110⁰C, có tính trơ tương đối của ankan mạch không nhánh, đường dùng làm màng mỏng, vật liệu cách điện, bình chứa,...

b) Poli (Vinyl Clorua) (PVC)

- PVC là chất rắn vô định hình, cách điện tốt, bền với axit, được dùng làm vật liệu cách điện, ống dẫn nước, vải che mưa,...

c) Poli (metyl metacrylat)

- Là chất rắn, trong suốt, có khả năng cho ánh sáng truyền qua tốt (gần 90%) nên được dùng chế tạo thuỷ tinh hữu cơ plexiglas.

d) Poli (Phenol fomadehit) (PPF)

- Poli (Phenol fomadehit) có 3 dạng: nhựa novolac, nhựa rezol và nhựa rezit. Nhựa novolac là chất rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trng một số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất bột ép, sơn.

- Từ phenol và fomanđehit có thể tổng hợp được nhựa rezol hoặc nhựa rezit có những đặc tính khác. Khi lấy dư fomanđehit và dùng xúc tác bazơ, thu được nhựa rezol. Đun nóng chảy nhựa rezol (≥140⁰C) sau đó để nguội, thu được nhựa rezit.

II. Tơ

1. Khái niệm về tơ

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

2. Phân loại tơ

+ Tơ được chia làm 2 loại:

- Tơ tự nhiên: bông, len, tơ tằm, len lông cừu...

- Tơ hóa học: gồm tơ tổng hợp (nilon-6,6, lapsan,..) và tơ bán tổng hợp (visco, xenlulozo axetat).

Trong tơ, những phân tử polime có mạch không phân nhánh, sắp xếp song song với nhau. Polime này tương đối rắn, bền với nhiệt và các dung môi thông thường; mềm, dai không độc và có khả năng nhuộm màu.

3. Một số loại tơ thường gặp

a) Tơ nilon-6,6

Tơ nilon-6,6 thuộc loại tơ poliamit vì các mắt xích nối với nhau bằng các nhóm amit –CO–NH–. Nilon-6,6 được điều chế từ hexametylen điamin H₂N[CH₂]₆NH₂ và axit ađipit (axit hexanđioic)

b) Tơ nitron (tơ olon)

- Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic được tổng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) nên được gọi poliacrilonitrin

III. Cao su

1. Khái niệm về cao su

+ Cao su: là vật liệu polime có tính đàn hồi.

2. Phân loại cao su

- Gồm cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

* Cao su thiên nhiên:

+ Là polime của isopren (-CH₂-C(CH₃)=CH-CH₂-)_n với hệ số trùng hợp n = 1500- 15000

+ Có tính đàn hôi, không dẫn điện và nhiệt, không thấm khí và nước; không tan trong nước, etanol,... nhưng tan trong xăng, benzen

+  Có thể tham gia các phản ứng cộng hidro, HCl,... đặc biệt tác dụng với S cho cao su lưu hóa có tính đàn hổi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong các dung môi hơn cao su thường 

* Cao su tổng hợp:

+ Cao su buna

- Cao su buna chính là polibutađien tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp buta-1,3-đien có mặt Na:

- Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.

Đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren C₆H₅CH=CH₂ có mặt Na, ta được cao su buna-S

Đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin CNCH=CH₂ có mặt Na, ta được cao su buna-N

+ Cao su isopren

- Được sản xuất bằng cách trùng hợp isopren, có đặc tính gần giống cao su thiên nhiên.

- Tương tự, người ta còn sản xuất policloropren (-CH₂ – CCl = CH – CH₂-)_n và polifloropren  

(-CH₂–CF = CH–CH₂-)_n

IV. Keo dán

1. Khái niệm keo dán

- Keo dán: là loại vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất của các vật liệu được kết dính.

2. Phân loại keo dán

- Một số loại keo dán thông dụng: keo epoxi, keo dán ure -fomandehit, nhựa vá săm, keo hồ tinh bột.

V. Bài tập về vật liệu polime

* Bài 1 trang 72 SGK Hóa 12: 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.

>> Giải bài 1 trang 72 SGK Hóa 12

* Bài 2 trang 72 SGK Hóa 12: 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. Có chứa các loại nguyên tố giống nhau trong phân tử.

>> Giải bài 2 trang 72 SGK Hóa 12

* Bài 3 trang 72 SGK Hóa 12: 

a) Có 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.

>> Giải bài 3 trang 72 SGK Hóa 12

* Bài 4 trang 72 SGK Hóa 12: Viết các phương trình phản ứng hóa học của các phản ứng tổng hợp

a) PVC, poli(vinyl axetat) từ etilen.

b) Polibutađien và polime đồng trùng hợp giữa butadien và strien từ butan và etylbenzen.

>> Giải bài 4 trang 72 SGK Hóa 12

* Bài 5 trang 73 SGK Hóa 12: Phân tử trung bình của poli(hexametylen adipamit) để chế tơ nilon -6,6 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.

>> Giải bài 5 trang 73 SGK Hóa 12

* Bài 6 trang 73 SGK Hóa 12: Cao su lưu hóa có 2% lưu huỳnh. Hãy tính xem có bao nhiêu mắt xích isopren có một cầu đi sunfua -S-S-, giả thiết rằng S đã thay thế cho H ở cầu metylen trong mạch cao su.

>> Giải bài 6 trang 73 SGK Hóa 12