Polymer là gì? Tính chất lý – hóa & ứng dụng | Đình Hải Plastic

Polymer hay thường biết đến với tên polyme với tính ứng dụng đa dạng trong đời sống. Vậy bạn đã biệt polymer là gì? Đặc điểm, tính chất vật lý – hóa học của loại hợp chất cao phân tử nào ra sao? Câu trả lời chi tiết sẽ được hé lộ trong bài viết dưới đây của Đình Hải Plastic, mời quý vị cùng theo dõi!

 

 

Polymer là gì?

Polymer là các hợp chất có khối lượng phân tử lớn, trong cấu trúc của các hợp chất này có sự xuất hiện lặp đi lặp lại những mắt xích cơ bản. Hiểu đơn giản chính là 2 phân tử hoặc nhiều hơn sẽ được nối với nhau và có chung 1 cặp electron.

 

Nguyên lý hình thành Polymer

Để hiểu rõ hơn polymer là gì ta cần xét về nguyên lý hình thành của chúng. Các đơn phân tử (Monomer) có khả năng liên kết với ít nhất 2 phân tử đơn khác nhau. Quá trình liên kết các monome được gọi là quá trình polime hóa. Hai phân tử riêng lẻ hoặc khác nhau kết hợp lại – liên kết này gọi là liên kết cộng hóa trị. Khi các liên kết cộng hóa trị được diễn ra khiến hình thành các phân tử lớn hơn gọi là polime.

 

Nguyên lý hình thành Polymer

Các Khái niệm cơ bản

Người ta có công thức tính khối lượng phân tử polime như sau:

M = n.m

Trong đó:

• M: Khối lượng phân tử polyme
• m: Khối lượng của một đơn vị monomer
• n: Hệ số trùng hợp hay hệ số trùng ngưng

Trên thực tế, người ta đã nghiên cứu và đưa ra 2 khái niệm khác của khối lượng phân tử là:

• Khối lượng phân tử trung bình số:

• Khối lượng phân tử trung bình khối:

Độ trùng hợp: Là số mắt xích cơ bản trong phân tử polymer

Mắt xích cơ bản: Là phần lặp lại trong phân tử polymer, chúng có cấu tạo giống monome trong phản ứng trùng hợp và phản ứng ngưng trùng.

 

Tính chất vật lý và hóa học của Polymer

Bên cạnh khái niệm polymer là gì, chúng tôi xin cung cấp thêm thông tin chi tiết về tính chất vật lý, hóa học của loại hợp chất đặc biệt này.

Tính chất vật lí

• Polymer ở thể rắn trong điều kiện thường.
• Không bay hơi, quãng nhiệt độ nóng chảy rộng.
• Đa số polymer có dạng chất lỏng nhớt khi được đun nóng chảy.
• Một số loại polymer không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy gọi là chất nhiệt rắn.
• Hầu hết chúng không tan trong nước mà tan trong các dung môi thông thường.

Tính chất hóa học

Nhìn chung, tính chất của Polimer biểu hiện qua các phản ứng sau:

• Phân cắt mạch: Polymer bị trùng phân ở nhiệt độ thích hợp → các đoạn ngắn → monome ban đầu. Phản ứng này xảy ra do polymer có nhóm chức ở trong mạch dễ bị phân hủy. Một số polymer khác bị oxy hóa cắt mạch.
• Giữ nguyên mạch: Các liên kết đôi trong polymer có chức năng ngoại mạch. Tham gia vào các phản ứng đặc trưng riêng của nhóm chức hay liên kết đối đó.
• Tăng mạch cacbon: Ở trong các điều kiện phù hợp, mạch polymer có thể kết nối với nhau tạo thành mạch dài hơn hoặc mạng lưới.

 

Đặc điểm của Polymer

Polymer được biết đến đơn giản là các vật liệu nhựa dẻo. Các loại Polymer khác nhau sẽ có các tính chất khác nhau. Tuy nhiên nhìn chung thì polymer có các đặc điểm như sau:

• Có khả năng tái chế cao: Polymer thường là dạng nhựa dẻo khi nấu chảy ở nhiệt độ cao nhất định, gia công và tạo hình dễ dàng. Ngoài ra chúng có thể dễ dàng tái chế khi không chứa nhiều loại tạp chất.
• An toàn tuyệt đối: Không chứa chất độc hại, đảm bảo an toàn cho con người khi sử dụng, thân thiện với môi trường.
• Cách điện, cách nhiệt: Cách điện cực tốt, thường dùng để làm lớp phủ các vật liệu như thiết bị dây điện, ổ cắm, hệ thống dây điện,… Polymer cũng cách nhiệt tốt dùng để làm nồi chảo, lõi xốp tủ lạnh, làm mát,…
• Trọng lượng nhẹ: Được coi là vật liệu nhẹ, tối ưu về trọng lượng gấp nhiều lần các loại đá, bê tông, thép,… Chúng được ưu tiên sử dụng để làm vỏ máy, các thiết bị khác nhau.
• Đa dạng màu sắc: Polymer sử dụng để chế tạo các loại vật liệu khác nhau từ sợi bông, lụa, len, sứ, đá, nhôm, kẽm,… Với nhiều màu sắc khác nhau, đa dạng nhằm đáp ứng nhu của sử dụng của con người.

 

Đặc điểm của Polymer

Một số Polymer thường gặp trong đời sống

Polymer hiện có nhiều loại khác nhau. Dưới đây là 1 số  loại phổ biến ta dễ dàng bắt gặp trong đời sống

• Celluloid: Sử dụng nitrocellulose, cồn, camphor để tọa thành Celluloid. Được coi là 1 loại nhựa tổng hợp nhân tạo sớm nhất. Tuy nhiên độ an toàn không cao nên không còn được sử dụng rộng rãi nữa.
• Xenlulo: Được tạo ra bằng cách sử dụng bông nhúng axit sunfuric đặc rồi hòa vào trong cồn, thêm 1 viên long não và khuấy đều.
• Cao su: Chia thành 2 loại là cao su tự nhiên (lấy từ nhựa cây cao su) và cao su tổng hợp được tái chế từ các chất đơn giản khác nhau.
• Tơ: Chia làm 2 loại là tơ tự nhiên (làm từ kén tằm) và tơ hóa học (gồm tơ nhân tạo chế biến từ polyme tự nhiên và tơ tổng hợp làm từ các chất đơn giản)
• Polietilen (P.E): Được tạo ra bằng cách etilen (chất rắn, hơi trong, cách điện, cách nhiệt) lấy từ các mỏ tự nhiên. Ứng dụng bọc dây điện, bao gói, chế tạo bóng thám không hoặc làm thiết bị trong sản xuất hóa học,

Một số Polymer thường gặp trong đời sống

Điều chế Polymer

Polymer được điều chế bằng các phương pháp khác nhau, quý vị có thể tham khảo dưới đây:

• Phản ứng trùng hợp: Phản ứng kết hợp nhiều monome để tạo thành polyme

nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n

• Phản ứng trùng hợp Butađien1,3: Phản ứng này là sự kết hợp nhiều monome (các monome phải có 2 nhóm chức và có khả năng tách nước) thành polyme để tạo ra các sản phẩm phụ (chủ yếu là nước)

n H-NH-(CH2)5-CO-OH → (-NH-(CH2)5-CO-)n + nH2O

np-HO-CO-C6H4-CO-OH + nH-OCH2-CH2O-H→ (-CO-C6H4-CO-OCH2-CH2O-)n + 2nH2O

• Phản ứng trùng – cộng hợp: Biểu hiện cho sự liên kết của 2 hay nhiều chất tạo thành polymer theo 2 giai đoạn:
• Các monome kết hợp thành 1 monome chính khí ít nhất 1 trong 2 chất có liên kết đôi
• Các monome tiếp tục kết hợp với nhau tạo thành polyme

Ứng dụng của Polymer

Polymer đã và đang dần trở thành 1 phần của đời sống cong người, nó được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

• Trong đời sống: Làm các loại áp mưa, ống dẫn điện, vỏ bọc dây điện, can nhựa 10l, thùng ibc 1000l, …  Với khả năng chống biến dạng, chịu nhiệt, chịu được áp suất cao.
• Trong công nghiệp: Polymer ứng dụng để làm vật liệu thay thế cho các loại vải, da, kim loại, thủy tinh,…  Nhờ độ bền, nhẹ, khó vỡ và đa dạng màu sắc khác nhau.

Ứng dụng của Polymer

Mặt trái của Polimer đối với môi trường

Bên cạnh những lợi ích, các ứng dụng nổi bật như kể trên thì polymer cũng có nhiều điểm hạn chế. Các ảnh hưởng tiêu cực đến con người và môi trường bạn cần nắm được như sau:

• Sinh ra lượng khí CO2 lớn trong quá trình sản xuất polymer
• Ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, tăng hiệu ứng nhà kính, thúc đẩy biến đổi khí hậu,…
• Các chất phụ gia được thêm vào polymer trong quá trình sản xuất có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. TOCP – gây tổn thương đến hệ thần kinh, DOP – ảnh hưởng đến cơ quan sinh dục nam,…
• Nếu polymer tồn tại trong nước và đất sẽ hạn chế sự trao đổi oxy, làm xói mòn, sạt lở đất, ảnh hưởng trực tiếp đến thảm thực vật. Các sinh vật có thể bị chết khi ăn phải các chất này.
• Polymer sử dụng làm bao bì, túi nilon gây tắc nghẽ hệ thống nước, ứ động nước, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước. Khi đốt cũng sinh ra chất độc hại ảnh hưởng đến con người, môi trường xung quanh. Ngoài ra, túi nilon có chứa lưu huỳnh và nito khi gặp hơi nước sẽ dẫn tới tình trạng mưa axit rất nguy hiểm.

Tóm lại, Đình Hải Plastic đã nêu đủ thông tin chi tiết xoay quanh chủ đề polymer là gì. Đây là loại vật liệu có tính ứng dụng cao cũng như có những ảnh hưởng trái chiều. Vì vậy con người cần nghiên cứu ra các vật liệu mới với gốc có sẵn để mang đến lợi ích đồng thời không tác động xấu đến sức khỏe con người và môi trường.