POLYMER LÀ GÌ ?
Polymer được hiểu là một khái niệm dùng để nói về các hợp chất có khổi lượng phân tử lớn. Trong cấu trúc của phân tử này có sự lặp đi lặp lại của các mắt xích cơ bản , chúng được nối với nhau thông qua sự liên kết cộng hóa trị. Tức là 2 phân tử hoặc nhiều hơn sẽ được nối với nhau, chúng có chung một cặp electron
Sự hình thành polymer
Một khái niệm khác về polymer đó là mo-no-me. Chúng được hiểu là một phân tử đơn có khả năng liên kết với ít nhất là hai đơ phân tử khác, quá trình này gọi là polime hóa. Hai phân tử riêng lẻ của 2 loại có thể giống hoặc khác nhau nhưng kết hợp lại với nhau, kiểu liên kết này gọi là liên kết cộng hóa trị. Cứ như vậy liên kết diễn ra sẽ tạo thành các phân tử lớn hơn và gọi là polymer
Oligome polime là một hợp chất phân tử thấp, đây là hợp chất trung gian, chúng chưa có những đặc trưng về tính chất như polymer. Chính vì vậy sự phân biệt Oligome và Polymer thường không rõ ràng
Nguồn gốc của polymer
Polymer hay còn có tên gọi khác là polime, tồn tại trong tự nhiên rất đa dạng và chúng to có thể bắt gặp rất nhiều. Polymer tự nhiên gồm những chất hóa học cơ bản như ADN và RNA. Một số polime tự nhiên khác như tóc, lụa, móng tay, xenlulozo hay protein, than đá, dầu thô.
POLYMER CÓ NHỮNG TÍNH CHẤT NÀO
Tình chất vật lý polymer
– Polymer tồn tại ở dạng chất rắc, không bay hơi, chúng không có nhiệt độ nóng chảy xác định do chúng có khoảng nhiệt độ khá rộng
– Khi nóng chảy hầu hết các polymer tạo ra chất lỏng nhớt, khi nguội sẽ tạo thành chất rắn và có tên gọi là chất nhiệt dẻo. Trong đó một số plime không nóng chảy mà bị phân hủy sẽ gọi là chất nhiệt rắn
– Hầu hết polymer không tan được trong nước hay các dung môi thông thường
Tính chất hóa học của polime
Polime tham gia trong 3 phản ứng đó là phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mạch cacbon
Phản ứng phân cắt mạch polymer
– Polime trùng hợp sẽ bị nhiệt phân hủy ở nhiệt độ thích hợp thành các đoạn ngắn và hình thành nên monome
– Nguyên nhân chính là do các polymer có nhóm chức năng trong mạch dễ bị thủy phân hoặc bị oxy hóa cắt mạch
Phản ứng giữ nguyên mạch của polymer
– Các polime có liên kết đôi trong mạch hay nhóm chức ngoại mạch có thể tham gia vào các phản ứng đặc trưn của liên kết đôi và nhóm chức đó
Phản ứng tăng mạch polymer
Ở điều khiện thích hợp về nhiệt độ, chất xúc tác các mạch polime có thể nối với nhau tạo thành các mạch dài hoặc mạch mạng lưới. Cụ thể như các phản ứng lưu hóa chuyển cao su thành loại cao su lưu hóa, chuyển nhựa rezol thành loại nhựa rezit
ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA POLIME
Như chúng ta đã biết polymer là một loại vật liệu nhựa dẻo, tuy nhiên mỗi một polymer đều có những tính chất riêng. Tuy nhiên chúng đều có chung các đặc điểm như sau :
Polyme có thể tái chế sử dụng lại
Polime thông thường là nhựa dẻo nên khi nung nấu ở nhiệt độ cao chúng sẽ trở về trạng thái chất dẻo và từ đó ta có thể tái tạo lại chúng
Polymer an toàn với hóa chất
Hầu hết các chất lỏng hóa chất cụ thể như chất tẩy rửa, dung dịch axit, chất làm sạch sẽ không có sự tác dụng làm thay đổi tính chất của polime. Nên polime được dùng làm các can đựng những hóa chất này
Tĩnh chất không dẫn điện, dẫn nhiệt của polymer
Polime không dẫn điện nên được dùng làm các thiết bị trong hệ thống điện như dây dẫn điện, ổ cắm điện.
Bên cạnh đó chúng ta có thể thấy khả năng chịu nhiệt của nhựa polime trong việc sử dụng chúng vào các vật dụng phòng bếp, hay các thiết bị trong tủ lạnh, ly cách nhiệt hay hệ thống làm mát…
Polymer có trọng lượng nhẹ
Khi so sánh với các vật liệu khác như đồng, thép, nhôm… chúng ta có thể thấy rằng polime là vật liệu có trọng lượng nhẹ, và được ứng dụng trong tất cả các ngành nghề hiện nay
Màu sắc đa dạng của polymer
Polymer được dùng chế tạo thay thế sợi bông, lụa và len, hay sứ, đá cẩm thạch, nhôm, kẽm. Chúng được dùng để tái tạo nhiều lần với nhiều màu sắc và không có sự cố định
ĐIỀU CHẾ POLYMER
Quá trình điều chế polime thông qua 3 phản ứng dưới đây :
Phản ứng trùng hợp
Là phản ứng kết hợp nhiều monomer của cùng một chất tạo thành polymer, có phương trình phản ứng
- nCH2 = CH-CH = CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n
Phản ứng trùng ngưng
Đây là phản ứng kết hợp của nhiều monomer tạo thành polime và một sản phẩm phụ , thông thường là nước. Điều kiện là các monomer phải có hai nhóm chức và có khả năng tách được nước
Phương trình phản ứng như sau
- n H-NH-(CH2)5-CO-OH → (-NH-(CH2)5-CO-)n + nH2O
- n p-HO-CO-C6H4-CO-OH + n H-OCH2-CH2O-H → (-CO-C6H4-CO-OCH2-CH2O-)n + 2nH2O
Phản ứng trùng cộng hợp
Đây là quá trình các monome kết hợp với nhau thành 1 monome chính dựa vào phản ứng cộng, với điều khiện ít nhất 1 trong hai chất phải có liên kết đôi. Những monomer được tạo ra sẽ kết hợp với nhau tạo thành polymer hoàn chỉnh
PHÂN LOẠI POLYMER
Polymer được phân chia thành 2 loại chính là polymer nhân tạo và polymer tự nhiên.
Polymer tự nhiên : Bao gồm tinh bột, protein, AND, ARN, than, dầu khí…
Polymer nhân tạo : gồm tơ nilon, cao su buna, polyetilen…
Đặc biệt, Polymer còn được chia thành các dạng như polime trùng hợp và trùng ngưng hoặc Polymer mạch phân nhánh, polymer mạch không phân nhánh và polymer mạch không gian, …
Các loại polymer thông dụng hiện nay
Celluloid
Celluloid là sản phẩm được chế tạo từ nitrocellulose, cồn và camphor. Đây được xem là loại nhựa tổng hợp nhân tạo đầu tiên, tuy nhiên hiện nay celluloid không được sản xuất nhiều do quá trình sản xuất chúng không đảm bảo an toàn
Xenlulo
Xenlulo được tạo ra bằng cách lấy bông nhúng vào axit sunfuric đặc ( H2SO4 ) và hòa vào trong cồn, sau đó cho thêm vào 1 viên long não rồi khuấy đều
Cao su
Polymer cao su được tạo ra với 2 loại đó là cao su tổng hợp ( phản ứng của các chất hóa học ) và cao su tự nhiên ( nhựa của cây cao su )
Tơ
Bao gồm 2 loại chính là tơ tự nhiên và tơ hóa học. Trong đó tơ tự nhiên được lấy từ kén của tằm và tơ nhân tạo được tạo ra nhờ các polime thiên nhiên . Bên cạnh đó tơ tổng hợp được làm từ các chất đơn giản, chúng được xếp vào danh mục tơ hóa học
Polietilen (P.E)
Chúng được điều chế từ etile lấy trong khí dầu mỏ, khí tự nhiên hoặc than đá. Đây là chất rắn, có tính hơi trong và không cho nước hay khí thấm qua, khả năng cách nhiệt và điện rất tốt
Được dùng trong các ứng dụng bọc dây điện, đóng bao gói, chế tạo bóng thám khống hay các thiết bị ngành sản xuất hóa học, sơn tàu
ỨNG DỤNG CỦA POLYMER ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI
Với những đặc điểm cùng tính chất vượt trội mà chúng tôi đề cập ở trên, có thể nói polymer là vật liệu vô cùng hoàn hảo được dùng trong nhiều ứng dụng đời sống con người, cụ thể như sau :
– Sản xuất các vật dụng trong đời sống như áo mưa, gối cao su, túi ni long, ống dẫn điện, ngành in tiền, thiết bị điện…
– Sản xuất chế tạo các thiết bị trong ngành công nghiệp với mục đích chống chịu những biến dạng khi chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ lớn
– Sử dụng làm các sản phẩm thay thế cho các chất vốn không có tính bền cao như thủy tinh, gỗ, vải, da, kim loại…
TÁC HẠI CỦA POLYMER
Việc sản xuất polime sẽ tạo ra một lượng lớn khí CO2 từ đó làm tăng sự ô nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính, làm biến đổi khí hậu khiến các huệ lụy môi trường như nước biển dâng cao, ngập mặn, hạn hán…
Trong quá trình sản xuất các chất phụ gia TOCP được thêm vào để sản xuất polymer nhân tạo sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người như thoái hóa thần kinh, ảnh hưởng cơ quan sinh dục…
Nếu polymer tồn tại trong đất và nước sẽ ngăn cản quá trình trao đổi oxy, tạo ra các hiện tượng đất cằn cỗi, cây cối không sinh trưởng và phát triển tốt, đồng thời làm các cá thể sống trong môi trường đó bị chết
Thành phẩm polime dưới dạng bao bì plactic sẽ làm tắc nghẽn đường ống công thoát, kênh rạch từ đó gây ứ đọng và ô nhiễm môi trường
Nếu chúng ta đốt sản phẩm polime thì sẽ gây ô nhiễm môi trường không khí, khi hít phải với lượng lớn sẽ gây ngộ độc, khó thở, suy hô hấp, lâu ngày dẫn đến các bệnh hiểm nghèo
Các túi nilong có chưa làm lượng lưu huỳnh và nito gây ra hiện tượng mưa axit gây ảnh hưởng đến con người