Bài 8. Đại cương về Polymer
Nội dung lý thuyết
I. KHÁI NIỆM VÀ DANH PHÁP
1. Khái niệm
Polymer là những hợp chất có khối lượng phân tử lớn, do nhiều đơn vị nhỏ (còn gọi là mắt xích) liên kết với nhau tạo nên.
Ví dụ: Polyethylene: 
được tạo nên từ các mắt xích –CH2–CH2– liên kết với nhau.
Các phân tử phản ứng với nhau tạo nên polymer được gọi là monomer.
Chú ý: Hệ số n được gọi là hệ số polymer hóa hay độ polymer hóa. Giá trị của n càng lớn, phân tử khối của polymer càng cao. Vì vật liệu polymer thường là hỗn hợp của nhiều phân tử polymer có hệ số polymer hoá khác nhau nên người ta hay dùng khái niệm hệ số polymer hoá trung bình.
2. Danh pháp
- Tên của polymer được hình thành như sau:
Khi tên của monomer gồm hai từ trở lên hoặc polymer được hình thành từ hai loại monomer trở lên thì tên của monomer được đặt trong dấu ngoặc đơn.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Ở điều kiện thường, hầu hết những polymer là những chất rắn, không bay hơi, có nhiệt độ nóng chảy nằm trong một khoảng khá rộng.
Đa số các polymer nóng chảy tạo thành chất lỏng nhớt, khi để nguội sẽ rắn lại được gọi là chất nhiệt dẻo (PE, PP, PVC,…). Một số polymer khi đun nóng không nóng chảy mà bị phân huỷ gọi là chất nhiệt rắn (PPF,…).
Đa số các polymer không tan trong dung môi thông thường. Một số polymer tan được trong dung môi thích hợp, tạo ra dung dịch nhớt.
- Mỗi polymer có tính chất cơ lí riêng, từ đó được ứng dụng làm những vật liệu khác nhau:
Polymer | Tính chất cơ lí | Ứng dụng |
PE, PP | Tính dẻo | Chế tạo chất dẻo |
Polyisoprene | Tính đàn hồi | Chế tạo cao su |
Capron; nylon-6,6 | Kéo thành sợi dai, bền | Chế tạo tơ |
Poly(methyl methacrylate) | Trong suốt, không giòn | Chế tạo thuỷ tinh hữu cơ |
PE, PVC, PPF | Cách điện, cách nhiệt | Chế tạo vật liệu cách điện, cách nhiệt |
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Phản ứng giữ nguyên mạch polymer
Các nhóm thế gắn vào mạch polymer có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polymer.
Ví dụ: Poly(vinyl acetate) bị thuỷ phân trong môi trường kiềm.
Những polymer có liên kết đôi trong mạch có thể tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi mà không làm thay đổi mạch polymer.
Ví dụ: Polyisoprene phản ứng với hydrogen chloride.
2. Phản ứng cắt mạch polymer
Các polymer có nhóm chức trong mạch dễ bị thuỷ phân, chẳng hạn tinh bột, cellulose, capron, nylon-6,6,…
Ví dụ:
Một số polymer bị phân huỷ nhiệt thành các polymer mạch ngắn, cuối cùng tạo ra monomer ban đầu. Phản ứng này được gọi là phản ứng depolymer hoá.
Ví dụ:
3. Phản ứng tăng mạch polymer
Ở điều kiện thích hợp (về nhiệt độ, áp suất và có mặt xúc tác), các mạch polymer có thể phản ứng với nhau để tạo thành mạch dài hơn hoặc tạo thành mạng lưới (như phản ứng lưu hoá cao su).
Phản ứng nối các mạch polymer lại với nhau thành mạng không gian được gọi là phản ứng khâu mạch polymer. Polymer khâu mạch có mạng không gian nên khó nóng chảy, khó hoà tan và bền hơn so với polymer chưa khâu mạch.
IV. ĐIỀU CHẾ
1. Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) giống nhau hay tương tự nhau tạo thành phân tử lớn (polymer).
Ví dụ:
Điều kiện về cấu tạo của monomer có thể tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có các liên kết bội hoặc vòng kém bền.
2. Phản ứng trùng ngưng
Phản ứng trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) lại thành phân tử lớn (polymer), đồng thời giải phóng phân tử nhỏ khác (ví dụ H2O).
Ví dụ:
Điều kiện về cấu tạo để monomer tham gia phản ứng trùng ngưng là trong phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo liên kết.