Phân hủy xúc tác: Xảy ra khi Polime được nung nóng trong môi trường có chất xúc tác.
Ví dụ: Phân hủy xúc tác của PVC:
Phản ứng trùng hợp:
Polime có thể được tổng hợp từ các monome bằng phản ứng trùng hợp. Phản ứng trùng hợp có thể là:
Phản ứng trùng hợp cộng: Xảy ra khi các monome có liên kết đôi hoặc vòng không bền kết hợp với nhau để tạo thành mạch polymer.
Ví dụ: Trùng hợp cộng etilen:
Phản ứng trùng hợp ngưng tụ: Xảy ra khi các monome có nhóm chức có thể phản ứng với nhau để tạo thành mạch polime đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ như nước, axit clohydric, …
Ví dụ: Trùng hợp ngưng tụ axit terephtalic và ethylene glycol: n(C6H4(COOH)2 + HOCH2CH2OH) –> [-OC6H4(CO-O-CH2CH2)n-1-CO-C6H4O-] + 2nH2O
Phản ứng trùng ngưng:
Polime có thể được tổng hợp từ các hợp chất bifunctional bằng phản ứng trùng ngưng. Phản ứng trùng ngưng có thể là:
Phản ứng trùng ngưng polyaddition: Xảy ra khi các monome có hai nhóm chức có thể phản ứng với nhau để tạo thành mạch polymer.
Ví dụ: Trùng ngưng polyaddition hexamethylenediamine và axit adipic:
Phản ứng trùng ngưng polycondensation: Xảy ra khi các monome có hai nhóm chức có thể phản ứng với nhau để tạo thành mạch polime đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ như nước, axit clohydric, …
Ví dụ: Trùng ngưng polycondensation phenol và formaldehyde:
Ứng dụng rộng rãi của polime trong đời sống và sản xuất
Ứng dụng trong đời sống:
Vật liệu xây dựng: Xi măng, nhựa đường, ống nhựa, cửa sổ nhựa,…
Dệt may: Quần áo, giày dép, túi xách, balo,…
Đồ gia dụng: Bát đĩa, nồi, chảo, tủ lạnh, máy giặt,…
Bao bì, màng mỏng: Túi nilon, chai lọ, màng bọc thực phẩm,…
Vật liệu y tế: Bơm tiêm, kim tiêm, ống truyền dịch, dụng cụ phẫu thuật,…
Ứng dụng trong sản xuất:
Cao su: Lốp xe, săm xe, gioăng cao su, dây cao su,…
Nhựa: Các loại nhựa tổng hợp như PE, PP, PVC, ABS,…
Sơn: Sơn nhà, sơn xe, sơn công nghiệp,…
Keo dán: Keo dán gỗ, keo dán kim loại, keo dán đa năng,…
Chất xơ: Sợi tổng hợp như Nylon, Polyester, Spandex,.
Ví dụ về một số loại Polime phổ biến
Polime Etilen (PE):
Công thức hóa học: (-CH2-CH2-)n
Tính chất: Dẻo, dai, bền, không độc, không thấm nước, cách điện tốt.
Ứng dụng: Sản xuất túi nilon, màng bọc thực phẩm, chai lọ nhựa, ống dẫn nước, dây điện,…
Polime Vinyl Clorua (PVC):
Công thức hóa học: [CH2-CHCl]n
Tính chất: Cứng, dẻo, dai, chịu được hóa chất, cách điện tốt.
Ứng dụng: Sản xuất ống nhựa, cửa sổ nhựa, dây điện, đồ chơi trẻ em, da giả,…
Polime Metyl Methacrylat (PMMA):
Công thức hóa học: [CH2-C(CH3)(COOCH3)]n
Tính chất: Trong suốt, cứng, dẻo, chịu va đập tốt, cách điện tốt.
Ứng dụng: Sản xuất kính hữu cơ, bảng quảng cáo, đèn led, dụng cụ y tế,…
Polime Etilen Terephtalat (PET):
Công thức hóa học: [C6H4(COOCH2CH2)2]n
Tính chất: Cứng, trong suốt, chịu nhiệt tốt, có khả năng tái chế.
Ứng dụng: Sản xuất chai nước ngọt, nước suối, lọ thực phẩm, xơ polyester,…
Ứng dụng: Sản xuất lốp xe, săm xe, gioăng cao su, dụng cụ y tế,…
Bài tập về phản ứng trùng hợp và trùng ngưng tạo polime
Bài tập 1: Phản ứng trùng hợp
Đề bài: Giả sử bạn có monome styrene (C8H8), và bạn muốn trùng hợp để tạo ra polystyrene. Viết phương trình phản ứng cho quá trình trùng hợp này và tính khối lượng polystyrene có thể tạo thành từ 100 g styrene.
Giải:
Phương trình phản ứng: \[ n (\text{C}_8\text{H}_8) \rightarrow (\text{C}_8\text{H}_8)_n \] Trong đó \(n\) là số lượng monome.
Khối lượng bảo toàn: Khối lượng của polystyrene sẽ tương đương với khối lượng của monome ban đầu do không có phản ứng phụ hay tạo thành sản phẩm phụ. \[ m_{\text{polystyrene}} = m_{\text{styrene}} = 100 \, \text{g} \]
Kết luận: 100 g styrene sẽ tạo thành 100 g polystyrene nếu quá trình trùng hợp xảy ra hoàn toàn.
Bài tập 2: Phản ứng trùng ngưng
Đề bài: Viết phương trình cho phản ứng trùng ngưng giữa axit adipic (HOOC-(CH2)4-COOH) và hexamethylenediamine (H2N-(CH2)6-NH2) để tạo nên Nylon-6,6. Tính khối lượng của Nylon-6,6 có thể tạo thành từ 100 g axit adipic, biết rằng phản ứng trùng ngưng thường có hiệu suất khoảng 98%.
Giải:
Phương trình phản ứng: \[ \text{HOOC-(CH}_2\text{)}_4\text{-COOH} + \text{H}_2\text{N-(CH}_2\text{)}_6\text{-NH}_2 \rightarrow \text{[-OC-(CH}_2\text{)}_4\text{-CO-NH-(CH}_2\text{)}_6\text{-NH-]}_n + 2n \, \text{H}_2\text{O} \]
{Tính khối lượng Nylon-6,6: \begin{align*} \text{Mỗi cặp monome tạo ra một phân tử nước (}\text{H}_2\text{O, khoảng 18 g/mol}). \\ \text{Tổng khối lượng nước tạo ra từ 100 g axit adipic:} \\ m_{\text{water}} = \left(\frac{100 \, \text{g}}{\text{M của adipic acid}}\right) \times 18 \, \text{g/mol} \\ \text{Khối lượng của Nylon-6,6 (giả sử hiệu suất phản ứng là 98%):} \\ m_{\text{Nylon-6,6}} = (100 \, \text{g} – m_{\text{water}}) \times 0.98 \end{align*}
Kết luận:Khối lượng của Nylon-6,6 tạo thành sẽ được tính toán dựa trên số liệu trên.
Polime là một phần không thể thiếu trong đời sống hiện đại. Hiểu biết về polime sẽ giúp chúng ta sử dụng hiệu quả và có trách nhiệm các vật liệu này, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.