Bài 14: Vật liệu Polime

I. CHẤT DẺO

1. Khái niệm chất dẻo và vật liệu compozit

Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo. Tính dẻo của vật liệu là tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, của áp lực bên ngoài và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.

Khi trộn polime với chất độn thu được một vật liệu mới có tính chất của polime và chất độn, nhưng độ bền, độ chịu nhiệt,... của vật liệu tăng lên rất nhiều so với polime nguyên chất. Vật liệu mới đó được gọi là vật liệu compozit.

Vậy: Vật liệu compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau.

2. Một số polime dùng làm chất dẻo

a. Polietilen (PE)

Là chất dẻo mềm, nóng chảy ở 110^oC, có tính trơ tương đối của ankan mạch không nhánh, được dùng làm màng mỏng, vật liệu cách điện, bình chứa,...

b. Poli(vinylclorua) (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 nên được dùng làm thủy tinh hữu cơ plexiglas.

d. Poli(phenol-fomanđehit) (PPF)

Gồm 3 dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, và nhựa rezit.

Nhựa novolac là chất rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất bột ép, sơn.

Sơ đồ điều chế nhựa novolac như sau:

Nếu lấy dư fomanđehit và dùng xúc tác bazơ, sẽ thu được nhựa rezol. Đun nóng nhựa rezol (>140^oC) sau đó để nguội thì thua được nhựa rezit.

II. TƠ

1. Khái niệm

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

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

2. Phân loại

Tơ được phân thành hai loại:

a. Tơ thiên nhiên (có sẵn trong tự nhiên) như bông, len, tơ tằm.

b. Tơ hóa học (tơ thu được bằng phương pháp hóa học). Tơ hóa học lại được chia thành hai nhóm:

• Tơ tổng hợp (chế tạo từ các polime tổng hợp) như poliamit (nilon, capron),...
• Tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo (tơ được điều chế từ các polime thiên nhiên) như tơ visco, xenlulozơ axetat.

3. Một số loại tơ thường gặp

a. Tơ nilon - 6,6

Tính chất của tơ nilon - 6,6 gồm:

Thuộc loại tơ poliamit, được điều chế từ hexanmetylenđiamin NH₂[CH₂]₆NH₂ và axit adipic HOOC[CH₂]₄COOH.

Ứng dụng của tơ nilon - 6,6 cũng như các tơ poliamit khác là dùng để dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, bện dây cáp, dây dù, đan lưới,...

b. Tơ nitron (hay tơ olon)

Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic được tổng hợp từ vinyl xianua hay acrilonitrin:

 Tơ nitron có các tính chất như:

III. CAO SU

1. Khái niệm

Cao su thuộc loại polime có tính đàn hồi. Tính đàn hồi là tính bị biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng.

2. Phân loại

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

a. Cao su thiên nhiên

Lấy từ mủ cây cao su. Có cấu tạo là polime của isopren:

Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi, không dẫn điện và nhiệt, không thấm khí và nước, không tan trong nước, etanol, axeton,... nhưng tan trong xăng, benzen.

Khi tác dụng với lưu huỳnh, cao su thiên nhiên chuyển thành cao su lưu hóa có tình đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong các dung môi hơn so với cao su thường.

Bản chất của quá trình lưu hóa cao su là tạo cầu nối -S-S- giữa các mạch cao su thành mạng lưới:

b. Cao su tổng hợp

• Cao su buna

Được sản xuất bằng phản ứng trùng hợp buta-1,3-đien có mặt xúc tác Na:

nCH₂=CH-CH=CH₂    \(\underrightarrow{Na,t^o,p}\)  -(-CH₂-CH=CH-CH₂-)-_n

Cao su buna có tình đàn hồi và độ bền kém hơn so với cao su thiên nhiên.

• Cao su buna-S và buna-N

Khi đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren có xúc tác Na thu được cao su buna-S có tính đàn hồi cao.

Khi đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin CH₂=CH-CN có xúc tác Na thu được cao su buna-N có tính chống dầu cao.

IV. KEO DÁN TỔNG HỢP

1. Khái niệm

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

Bản chất của keo dán là có thể tạo ra màng hết sức mỏng, bền chắc giữa hai mảnh vật liệu. Lớp màng mỏng này phải bám chắc vào 2 mảnh vật liệu được dán.

2. Một số keo dán tổng hợp thông dụng

• Nhựa vá săm
• Keo dán epoxi
• Keo dán ure - fomandehit

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!