Polymer là gì? Đặc điểm và tính chất của Polymer

Polymer là gì?

Khái niệm đơn giản của Polymer là gì?

Polymer hay còn được gọi là monome, là khái niệm dùng để mô tả các chất có trọng lượng phân tử cao. Được định nghĩa cụ thể là một đơn phân tử duy nhất có khả năng liên kết với ít nhất là hai đơn phân tử khác. 

Trong cấu tạo phân tử của hợp chất có sự lặp nhiều lần những liên kết cơ bản. Quá trình chúng liên kết lại với nhau gọi là quá trình polime hoá. Các mắt xích sẽ được kết nối với nhau một cách gián tiếp qua các liên kết hoá trị. 

Trong trường hợp hai phân tử riêng lẻ của hai loại giống hoặc khác nhau kết hợp lại với nhau. Liên kết này được gọi là liên kết đa hoá trị. Nghĩa là 2 phân tử hoặc nhiều hơn sẽ được liên kết với nhau nhờ có chung một cặp electron. Khi liên kết lớn diễn ra, chúng hình thành các phân tử mới được gọi là polime.

Trong đời sống hàng ngày, Polymer khá phổ biến và được chia ra làm 2 loại chính đó là:

• Polyme thiên nhiên: tinh bột, protein, ADN, ARN, dầu thô, khí đốt thiên nhiên, . ..

• Polyme nhân tạo: polietilen, sợi nilon, cao su buna, . ..

Ngoài ra, Polymer cũng được phân làm Polymer trùng hợp và trùng ngưng hoặc Polymer mạch phân nhánh, polymer mạch không phân nhánh và polymer mạch không gian, …

Tìm hiểu các tính chất cơ bản của Polymer

Tìm hiểu các tính chất cơ bản của Polymer

Do hợp chất Polymer là sự liên kết chặt chẽ của phân tử thông qua liên kết hoá trị. Vậy nên tính chất vật lý và tính chất hoá học của hợp chất này vô cùng đa dạng. 

Tính chất vật lý của hợp chất Polymer

Polymer tồn tại dưới thể rắn và không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy cố định. Mà hợp chất nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ tương đối rộng. Khi nóng chảy, phần lớn polymer cho chất lỏng loãng, để nguội sẽ cô đặc lại gọi là chất nhiệt dẻo. 

Một số polymer không nóng chảy khi nung mà bị phân hủy, gọi là chất nhiệt rắn. Hầu hết Polymer có liên kết bền vững, không tan trong dầu hoặc các dung môi khác

Các phản ứng hóa học đặc trưng của Polymer

Polymer trùng hợp có thể tham gia vào 3 phản ứng hóa học cơ bản là: phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và phát triển mạch cacbon. Đây là 3 phản ứng điển hình và thể hiện rõ tính chất hóa học của hợp chất này.

• Phản ứng phân cắt mạch polymer

Polymer trùng hợp bị nhiệt phân ở nhiệt độ phù hợp thành từng phân đoạn nhỏ, cuối cùng trở thành monome mới. Nguyên nhân vì Polymer có nhóm chức trong mạch có thể bị thuỷ phân hoặc một số polymer khác có thể bị oxi hoá cắt mạch.

• Phản ứng không làm thay đổi mạch polymer

Phản ứng xảy ra với những polymer có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoại mạch. Khi đó hợp chất có thể tham gia các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi và của nhóm chức đó.

• Phản ứng nối mạch polymer

Khi có điều kiện thuận lợi với nhiệt độ và chất xúc tác phù hợp, các mạch polymer có thể nối với nhau. Từ một liên kết nhỏ trở thành mạch liên kết lớn hơn hoặc thành chuỗi liên kết. 

Đặc điểm đa dạng của hợp chất Polymer

Polymer là loại vật liệu nhiệt dẻo, mặc dù từng polymer sẽ có đặc tính riêng nhưng nhìn chung chúng đều có những đặc tính dưới đây:

Đặc điểm đa dạng của hợp chất Polymer

Polymer có tính tái chế cực cao

Polymer chủ yếu là nhựa nhẻo khi nung với nhiệt độ cao nó sẽ bị nóng chảy trở thành nhựa nguyên sinh. Khi đó ta có thể sử dụng nguyên liệu này để tái chế, tạo ra sản phẩm nhựa khác.

Polymer không xảy ra phản ứng ở điều kiện thường

Đa số các chất lỏng hóa học như chất tẩy, dung dịch làm sạch, ... thường được chứa trong các vật bằng nhựa. Polymer không phản ứng với các hóa chất khác ở nhiệt độ thường, không có chất xúc tác. Vậy nên không hề gây ra một tác dụng phụ nào.

Polymer không dẫn nhiệt và cách điện tốt

Khi quan sát toàn bộ các thiết bị, dây điện, ổ điện và hệ thống dây dẫn được làm hoặc bọc bởi vật liệu polymer. Chúng ta cũng có thể dễ dàng nhận thấy tính cách điện tốt của hợp chất này

Cùng với đó, bạn có thể thấy khả năng cách nhiệt khi trong nhà bếp với nồi và chảo được làm bằng polymer. Hay lõi cách nhiệt của tủ lạnh và lò vi sóng, cốc chịu nhiệt, làm mát, .. cũng tương tự như vậy.

Polymer có trọng lượng nhẹ

So với mật độ của sắt, xi măng, thép, đồng, hoặc nhựa, tất cả các loại nhựa điều là vật liệu nhẹ. Tuy nhiên trong lượng nhẹ nhưng vẫn được sử dụng phổ biến trong tất cả các ngành nghề.

Polymer có nhiều màu sắc vô cùng đa dạng

Polymer đã được chế tạo để thay thế sợi cotton, polyester và len, thuỷ tinh và đá cẩm thạch cũng như nhôm và kẽm. Polymer có thể được tái sinh nhiều lần với nhiều hình dạng khác nhau, không cố định.

Các phương pháp điều chế Polymer là gì?

Các phương pháp điều chế Polymer là gì?

Do sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, Polymer được sử dụng khá phổ biến trong đời sống hàng ngày. Chúng ta có thể dễ dàng điều chế Polymer thông qua 3 phản ứng nổi bật như: 

• Phản ứng trùng hợp Butađien 1,3: Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều monome của cùng một chất tạo nên polyme. nCH₂ = CH-CH = CH₂ → (- CH₂ - CH = CH - CH₂ -)_n

• Phản ứng trùng ngưng: Phản ứng trùng ngưng là phản ứng tổng hợp nhiều monome tạo nên polyme và một sản phẩm phụ (chủ yếu là nước). Điều kiện xảy ra phản ứng là mỗi monome cần có hai nhóm chức có khả năng tách nước.

Phương trình phản ứng hoá học: nH-NH-(CH₂)₅ - COOH → (- NH - (CH₂)₅ - CO -) n + nH₂O_n p-HO-CO-C₆ H₄ - COOH + nH-CH₂ - CH₂O-H → (- CO-C₆H₄ - CO-OCH₂ - CH₂O -)_n + 2nH₂O

• Phản ứng trùng – cộng hợp: Phản ứng trùng-cộng hợp là quá trình các monome liên kết với nhau hợp thành một monome hoàn chỉnh. Sau đó các Monome được tách ra sẽ kết hợp với nhau thành polyme hoàn chỉnh.

Điều kiện phản ứng là ít nhất một trong hai chất cần có liên kết đôi. 

Những tác hại từ việc sản xuất Polymer không phải ai cũng biết

Ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng Polymer sử dụng làm vật liệu để chế tạo nhiều loại đồ dùng phục vụ đời sống hằng ngày. Cho đến những vật dụng công nghệ cao, gần gũi với đời sống thường ngày của chúng ta. Tuy nhiên quy trình sản xuất Polymer sẽ cũng có nhiều mặt trái làm ảnh hưởng đến môi trường như:

• Tạo ra khí CO₂ sẽ làm gia tăng hiệu ứng nhà kính và kích thích quá trình thay đổi khí hậu. Kèm theo các hệ quả như nước biển dâng cao, khô hạn, ngập lụt, ...

• Gây tác động tiêu cực đối với cơ thể con người khi các chất phụ gia được đưa vào để sản xuất polymer nhân tạo như: TOCP có thể gây tổn thương và làm thoái hóa thần kinh, DOP gây tổn thương đến các cơ quan sinh dục nam giới, . ..

• Sự hiện diện của Polymer trong đất và nước ngầm sẽ ngăn cản sự trao đổi oxy. Làm xói mòn, sạt lở đất, không giữ được chất dinh dưỡng gây cây cối phát triển không tốt. Sinh vật biển có thể bị chết nếu nuốt phải chất thải,…

• Hợp chất polymer dưới dạng túi plastic sẽ gây nghẽn kênh, rạch và sông ngòi, gây ô nhiễm nước thải và gây ra ô nhiễm không khí

• Khi đốt những sản phẩm về Polymer sẽ có mùi hôi, gây hại cho cho cơ thể và gây ô nhiễm không khí.

• Một số túi nilon có chứa lưu huỳnh và nitơ khi gặp nước sẽ tạo nên mưa axit gây nguy hiểm đối với sức khỏe.

Trên đây là những nội dung liên quan đến Polymer là gì? Polymer có mặt trái gây hại đối với con người và môi trường sinh thái. Hi vọng với bài viết trên của Hóa chất Đông Á bạn đã nắm rõ toàn bộ tầm quan trọng cũng như những ưu điểm của loại vật liệu Polymer này.