tinh chat cua polyme
TRANSCRIPT
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 1/49
áp án chng 8: Tính cht ca polymer
Lc hóa du K50
Nhóm 3
Bùi Quang HoàngNguyn Mnh HngCn ình Hùngào Tun Hng
Nguyn Quc Hùng
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 2/49
Tính cht ca polymer
� Khi lng phân t ca polymer
� phân b khi lng phân t ca polymer
� bn c hc ca polymer � Tính cht in ca polymer
� Tính cht thm thu ca polymer
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 3/49
1. Khi lng phân t ca PolymerPolymer to thành là nhng hn hp ng ng phân t , do ó khi lngphân t ca polymer ch là giá tr trung bình.Có th xác nh khi lng phân t trung bình ca polymer theo khi
lng các cu t trong h (Mk ) hoc theo s phân t có trong h (Ms).Nu trong hn hp có N1, N2,«, Nx s cu t có khi lng phân t tng
ng là M1, M2,«..Mx thì khi lng ca mi phân t là :
Khi ó khi lng trung bình ca h là:
Mk = M1.f 1 +M2.f 2 + «+Mx.f x =
x
.
.f x
i
N
N !
§
x
x
i
1
M
M
..
i
i i
§
x2
i
1 M
M
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 4/49
Nu tính theo t l ca s phân t ca mi cu t so vi tngs phân t ca h , ta c :
Ms =
=
Hai giá tr Ms và Mk không trùng nhau, và luôn là Mk >Ms ,ch khi polyme có khi lng phân t hoàn toàn ng nht ,ngha là f=1 thì Ms trùng vi Mk .
T s Mk /Ms cho ta bit mc phân b khi lng ca phânt polyme (hay a phân tán v khi lng phân t).
11 2
1 2 1 2
..... ..
x
x x
N M M M
N N N N N N
1
x
i i
i
N M §
§
x
1
N
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 5/49
Phng pháp xác nh KLPT ca Polyme
� Các phng pháp xác nh KLPT ca polyme nh:+phng pháp nht+phng pháp khuch tán
+phng pháp siêu ly tâm+phng pháp ánh sáng khuch tán+phng pháp thm thu+phng pháp hoá hc
4 phng pháp u tiên cho kt qu Mk , 2 phng pháphoá hc hay thm thu cho kt qu v Ms.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 6/49
Các phng pháp nh thm thu,khuych tán, siêu ly tâm,askt, cho kt qu khá chính xác nhng thng rt phc tp v
thit b ln tính toán.Phng pháp hoá hc ch yu dùng xác nh KLPT ca nhng polymer có nhóm chc cui mchcó nhng phn ng c nh COOH, COOR, OH« nhngkhông áp dng cho nhng nhóm chc ó trong mch.
Ví d nh polyeste hay polyamit ch có nhóm COOH cuimch cho nên có th chun bng NaOH . Nu a (g) polymer phn ng b (g) NaOH thì KLPT polyme là: M= 40.a/b
Nhng vi xenluloz thì không dùng nhóm OH cuimch xác nh KLPT c vì trong mch cng có nhiunhóm OH có kh nng phn ng.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 7/49
Phng pháp nht
* Da vào phng trình Staudinger
r = K.C.Mr là nht riêng ca dung dch,K-hng s, C- nng polyme trong dung
dch.
d tính toán ngi ta dùng nht c trng [r ] (khi C=1).Phng trình thc nghim thng dùng là :
[r ] = K.M (*)[r ] c xác nh t thc nghim. K là hng s c trng cho tính
ng ng và dung môi, là giá tr liên quan n tính un do ca phân tc xác nh t nhng polyme có khi lng khác nhau M1,M2,M3« t
vic tuyn tính hoá phng trình (*) :lg [r ] = lgK + .lgM
Hng s K, ph thuc vào bn cht polyme và dung môi.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 8/49
� Giá tr K, ca mt s polyme
Polymer Dung môi Phng trình
Polystyren Benzen
Toluen
[r ]=3,7.10-4 M0,83
[r ]=1,28.10-4 M0,7
Polyvinylaxetat Axeton [r ]=2,8.10-4 M0,67
Xenluloz ng amoniac [r ]=0,85.10-4 M0,81
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 9/49
3. bn c hc ca Polymer
� Các khái nim
� Các yu t nh hng n bn c hc ca Polymer
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 10/49
Các khái nim
� bn là kh nng ca vt cht chng li s phá hu ca lcc hc, c c trng bi ng sut ti ó mu b phá hy vàgi là ng sut phá hu hay ng sut kéo . n v là Kg/cm2
hoc Kg/mm
2
.
� bn gii hn ng vi ng sut ti ó mu b phá hu(max), i vi polymer rn giá tr này t 500 ÷1000 kg/cm2
Nh vy có th coi max là giá tr lý thuyt lt ca bn
c hc :max=lt=bD/2.
D: nng lng phân ly tìm theo nng lng t cháyb: hng s t các d liu quang hc
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 11/49
� i vi polymer bn c hc ch xut hin ti mt giá trtrng lng phân t xác nh nào ó.Khi tng trùng hp thìlúc u bn tng và sau ó t giá tr không i ti n ~ 600
}
bn
(n)
12
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 12/49
� S phá hu không xy ra khi ng sut tácdng nh hn ng sut gii hn.Nhngtrên thc t tt c các vt liu b phá hunu tác dng lên mu mt ng sut nhhn giá tr gii hn nhng vi thi giankéo dài.
� S ph thuc ca bn vào thi giandi tác dng ca ti trng tnh gi là smi tnh , di tác dng ca ti trng nggi là s mi ng.C hai khái nim nàyc gi chung là bn lâu hay tui thca polymer , kí hiu là
A, là các hng s ph thuc vào bncht vt liu , là ng sut
X
..A e E W X !
2
3
lg
( )
1
1: Cao su buna N2: Cao su buna S3: PS
X
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 13/49
� S ph thuc ca vào nhit vàng sut nh sau:
Suy ra
Uo: là nng lng hot hoá cn phikhc phc phân ct c liên kt
:là h s xác nh tính bn ca vt thrn
: là hng s bng 10-2 ÷10-3
K : hng s Boltzmann
. .o oe eK W
X X X (
! !U Uo -
KT KT
K
oX
oX
log X
20oC45oC
70oC
95oC
(PS)
S ph thuc tui th ca polystyrenVào ng sut các nhit khác nhau
log log oX X ! U2,303KT
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 14/49
Cng t ó ta v c các ng thng biu din s ph thuc
ca log vào 1/T các ng sut tác dng khác nhau, và s phthuc ca U ng vi các ng sut khác nhau
X = 20kg/mm2
40kg/mm2
60kg/mm2
log
1/T
U
Uo
X
X
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 15/49
Giá tr Uo ca mt s polymer
Uo , Kcal/mol
Polyvinylclorua 35T viscoz 40
T Capron 45
Polyacrylonitrin 48Polypropylen 56
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 16/49
Tui th Polymer là quá trình không thun nghch,khi có lctác dng ca lc s to thành nhng vt nt rn vi mô Nhngvt rn thng bt u t nhng ch có ng sut cao , s có
mt ca chúng làm xu i nhiu tính cht nh tính quang hc ,làm c b mt ca polymer.
Quá trình hình thành các vt rn xy ra theo thi gian.Khitng thi gian, mu polymer hình thành các vt rn mi, còn
các vt rn c tng thêm th tích. Khi t n mt giá tr nàoó , s vt rn s không tng nhiu nhng kích thc vt rnvn tip tc tng.
S hình thành vt rn xy ra c b mt và bên trong mu
và là quá trình không thun nghch, nên ch có th gim kíchthc vt rn ch không th cha khi chúng .
S to thành vt rn cng ph thuc vào phng pháp giacông , thng các vt liu c ép trc khi làm tng tính bnca s to thành vt rn.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 17/49
Nhng yu t nh hng n
bn c hc ca Polymer
* nh hng ca s nh hng.
* nh hng ca kích thc và hìnhdng cu trúc trên phân t.
* nh hng ca mt liên kt ngang.* nh hng ca cht n.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 18/49
1. nh hng ca s nh hng
Mt trong nhng phng pháp thông dng làm thay i cutrúc vt liu polymer tng bn là kéo nó trong quá trìnhgia công. iu này s làm nh hng mch và cu trúc siêuphân t.
Các Polymer có s nh hng cht ch có bn cao hnrt nhiu so vi các polyme không nh hng .PP sau khic nh hng s cho bn rt cao, có th ~ bn mt sloi thép.Trong khi t trng ca PP ch bng1/8 ca thép, nên bn tính theo mt n v khi lng thì bn ca PP cóth cao gp 4 ln thép.
S nh hng còn làm tng kh nng kt tinh ca mt sloi polyme. Cao su kêt tinh có tính bn cao hn so vi cao sukhông kt tinh.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 19/49
Polyme(1) bn cng,Kg/cm2
Polymer (2) bn cng,Kg/cm2
Cao su t nhiênPolycloropen
Cao su butyl
300270
200
Cao su butadienCao su butadien_nitrin
Cao su butadien-styren
1010
14
bn t ca cao su lu hoá
T bn t,Kg/cm2
T bn t,Kg/cm2
Si viscoz
nh hng
không nh hngT axetat
nh hng
Không nh hng
1600÷7800
1600÷1800
1600÷6000
1600÷1800
T tm
Len
T clorinT capron
T lapxan
3000÷5000
1500÷1900
2900÷40005000÷7200
5200÷8000
bn t ca t
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 20/49
2. nh hng ca kích thcvà hình dng cu trúc trên phân t
K ích thc và hình dng ca cu trúc trên phân t có nhhng rt ln n tính cht c hc ca Polymer.
+ Các polymer có các tinh th hình cu (pherulites) nh sbn hn các polymer có các splerulites ln hn, do s phá
hy và nt xy ra trên b mt phân chia ca các sphrulites.+ Khi nghiên cu polyeste i t acid isophthalic và
phenolphthalein 2 loi cu trúc dng cu và dng si thìngi ta nhn thy bn va dp ca mu có cu trúc dngsi t 6÷10 Kg/cm2 ,trong khi ó bn va p ca mu cócu trúc dng cu ch 2 ÷3 Kg/cm2.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 21/49
3. nh hng ca cht n:
Có 2 loi : cht n hot hoá và cht n không hot hoá. Chtn hot hoá làm tng tính bn c hc ca polyme, còn cht nkhông hot hoá thì ngc li.
Khi cho thêm cht n vào to nên lc kt dính gia các phân t
polyme và lc bám dính gia cht n và polyme. nhng ch cócht n to nên nhng nt gia các mch vi nhau và tng thêms tham gia ca các lc hoá tr trong quá trình phân hu mu.
Tác dng ca cht n còn th hin kh nng làm tng cng
tính bn do làm cho s phân tán ng sut các vùng nt rn, sphc hi ng sut và phân b li ng sut cho mt s ln trungtâm làm tng vt rn. Các vt rn ang phát trin vì có tiu phâncht n mà ngng phát trin.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 22/49
4. Tính cht in ca polymer
� dn in ca polymer
� Tính cht in ca polymer có h liên hp
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 23/49
Câu 14: Ti sao polime li dnin?
� Mt s polymer dn in vì: trong chúng tn ticác phn t mang in tích là các electron hocion t do không liên kt hóa hc vi polymer.
Ngun sinh ra chúng có th là axit, kim, mui,nc, các gc nh tng hóa, xúc tác, monome dng t do hoc liên kt yu.
� Khi các ion này di chuyn trong mch polymer
polymer dn in. Chú ý rng bn thân phân tpolymer không tham gia vào quá trình di chuynnày.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 24/49
Câu 15: dn in ca polime ph thucvào cu trúc polime nh th nào?
� Các polymer có h liên hp trong cu trúc, các hp cht cónhiu nhân ngng t có tính in c bit hn so vi s cònli.
� i vi nhng polymer này, dòng in chuyn t phân t nàysang phân t khác nh nhng bc nhy hot hóa vi xác suttng khi nhit tng. Cu trúc polymer càng trt t, tính liêntc ca h liên hp không b phá hy các bc nhy xy rad dàng hn dn in cao hn.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 25/49
Câu 16: Ti sao dn in ca polime cóh liên hp li cao hn polime khác?
� Trong cu trúc các polymer trên, bên cnh chtdn in là các ion thì chúng còn có thêm htmang in là các electron T chúng có tínhdn in cao hn, rng vùng cm (U nhhn. Khi tng s electron T, tính dn in cngtng lên.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 26/49
Polyvinylen
Polyaxetylen
Polyarylen
Polyarylenpolyaxetylen
Các ví d:
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 27/49
Polynitrin
Polyazopolyphenylen
Polytriaxen
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 28/49
polyclopyridin
Poly ± p - xyanogen
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 29/49
i vi các polymer cu to t các hp cht nhiu nhân ngngt, các electron T trong nhân không nh ch nguyên t
cacbon mà to nên mt h electron T chuyn ng trongtrng ca tt c các nguyên t cacbon trong mt phng vòng.
� Khi tng mch liên hp, h có nhiu electron T hn, ng thicác electron chuyn ng trong h cng d dàng hn do ó h
có tính dn in cao hn.
Câu 17: Ti sao khi tng mch liên hp thì dn in li tng?
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 30/49
Câu 18: Th nào là s thm thu capolime?
Polymer có th hp ph khí, hi các cht lng,ion trong dung dch hoc bn thân cht lng.Bên cnh ó, polymer còn có th cho phép khí,ion hay hi cht lng i qua. Ta gi ó là tínhthm thu ca polymer.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 31/49
� S hp ph khí tuân theo phng trình sau:
X .S d xdcDQ !
Trong óQ: lng khí khuch tán qua
D: h s khuch tándc/dx: gradien nng khíS: din tích tit din b mtX : thi gian
Câu 19: Phng trình v s hp ph
khí
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 32/49
X .S
d x
dcDQ !
Nu S = 1 cm2, X = 1s t
d x
dcDP !
Vi: p: áp sut khí; c: nng khí; W: hng s c trng cho tính tan ca khítrong polymer, hay còn gi là h s hp ph.
gi là h s thm thu
Theo nh lut Henri có: c = W.p dc = W.dp (dc/dx) = W(dp/dx)
W.DP !p X W .. S d x
dpDQ !p
scmatmcm
cm
d x
d pS
QP
./.2
3
!!p
X
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 33/49
Câu 20: thm thu khí ca polymer phthuc vào các yu t sau (slide 33 - 38):
� Cu trúc ca polymer
� Nhit
� Áp sut� Bn cht ca cht khí khuch tán
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 34/49
nh hng ca cu trúc polymer
� un do ca mch polymer, trng thái lýhc, trng thái pha, mt t hp mchpolymer
� un do polymer vô nh hình > polymer kt tinh > polymer thy tinh
� Trng thái lý hc mt t hp polymer càng cht ch thì thm thu càng thp
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 35/49
� C ch ca quá trình thm thu khí da trên schuyn ch các phân t. Khi các on mchpolymer chuyn ng nhit làm thay i mt polymer to ra các l nh phân t khíi qua.
� Do ó, un do ca mch càng ln
thm khí càng ln.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 36/49
nh hng ca nhit
RT U k t eD/. (
! (Ukt: nng lng hot hóa khuch tán
RT U o
tt eP P /. (! (Utt: nng lng hot hóa thm thu
H s thm thu tng mnh theo nhit
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 37/49
nh hng ca áp sut
X .. S d x
d pDQ !
Chênh áp gia 2 phía ca màng càng lnthì lng khí qua màng càng ln
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 38/49
nh hng ca bn cht khí
thT BA .lg !W
Trong ó:W : h s hp phA, B: hng sTth: nhit ti hn
Polyme H2 He N2 O2 CO2
Polypropylen 1.00 0,59 0,170 0,46 2,60
Polycloropren 1,00 0,65 0,086 0,29 1,90
Polyisobutylen 1,00 1,14 0,045 0,18 0,77
Polyvinylclorua 1,00 4,40 0,012 0,06 0,01
thm thu khí ca polymer i vi mt khí xác nh ch yu bng hs khuch tán
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 39/49
21. c im ca s hp ph hi cht lngcó t ng tác vi polymer?
� Tng tác gây ra s trng. S trng mangtính hp ph này tuân theo 5 nh lut sau:
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 40/49
1. Polymer phân cc hp ph cht phân cc và
ngc li.2. Polymer un do tt hp ph tt (các mtxích linh ng và có kh nng hòa tan mtlng ln hi cht lng).
3. i vi polymer trng thái thy tinh, phânt lng càng ln hp ph càng tt (mt t hp các mch xp hn)
4.P
olymer kt tinh hp ph tt nhit thng, khi un nóng thì hòa tan5. S liên kt ngang càng nhiu hp ph gim
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 41/49
Câu 22: c im ca s hp ph hi cht lng không có t ng tác (tr) vi polymer?
� i vi hi cht lng tr, kh nng hp phca polymer thp (hp ph không làm thay icu trúc) và thm thu tuân theo nh lutthm thu ca cht khí.
� Polymer hp ph cht lng tr cht hp phcng (hp ph không làm thay i cu trúc)
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 42/49
Câu 23: Th nào là polyelectrolit?
� Là các hp cht có kh nng in ly khi tantrong dung môi hoc trng trong dung môiphân cc. Trong cu trúc có cha các nhóm
ion nh COOH, SO3H, NH2,OH«
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 43/49
Axit Polymetacrylic« «
aga-aga
« «
Ví d:
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 44/49
Câu 24: im khác nhau gia nhatrao i ion và polyelectrolit?
� Ging vi polyelectronit nhng không tantrong dung môi (mc dù có kh nng trng).
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 45/49
Câu 25: Làm th nào nha trao i ionkhông tan trong dung môi và nc?
� Tính không tan có c nh x lý khâu mchphân t polymer mch thng trùng hp cthành mng 3 chiu hoc tng hp t hn hpmonome hai chc và a chc.
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 46/49
Câu 26: Dung lng trao i ion là gì?
� ánh giá nh lng kh nng trao i ionca ionit, ta s dng i lng dung lng traoi ion, IEC = s mili ng lng gam ion
trao i/1 n v khi lng polymer.� Ph thuc vào: s lng, v trí có kh nng
trao i; mc ion pH ca môi trng, bncht ion cn hp ph.
� Tùy thuc vào mc ích s dng mà la chnloi ionit có IEC phù hp
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 47/49
Câu 27: Cu trúc ca Cationit vàAnionit?
� Cationit cation (nh, linh ng) +anion (cao phân t, không linh ng)
� Là polyaxit hoc mui ca chúng có cha ± COOH, -SO3H, -OH, -SH«
Phân ly
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 48/49
Anionit
� Anionit anion (nh, linh ng) +cation (cao phân t, không linh ng).
� Là polybazo cu trúc không gian hay muica chúng, cha ±NH2, -NH2OH, -NHR, -NR 2«
Phân ly
8/7/2019 tinh chat cua polyme
http://slidepdf.com/reader/full/tinh-chat-cua-polyme 49/49
Câu 28: Các giai on ca quátrình trao i ion?
1. Chuyn ion tách ra t dung dch lên b mtcht hp ph.
2. Chuyn ion t b mt ti im trao i.3. Trao i hóa hc.
4. Chuyn ion t im trao i n b mt ht.
5. Tách ion t b mt ra dung dch