Chương 4 POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME A. Tóm tắt kiến thức ĐẠI CƯƠNG VỀ POLIME I – KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI: 1. Các khái niệm: * Polime: hợp chất có phân tử khối lớn do nhiều mắt xích liên kết với nhau tạo nên. 2. Phân loại: 3 loại a. Polime thiên nhiên: có sẵn trong tự nhiên: Tinh bột, Xenlulozơ, tơ tằm. b. Polime bán tổng hợp (nhân tạo): polime thiên nhiên được chế biến một phần: Tơ visco, tơ axetat. c. Polime tổng hợp: do con người tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng. * Polime Trùng hợp: polietilen, teflon, poli(vinyl clorua), poli(metyl metacrylat); cao su buna; tơ nitron, … * Trùng ngưng: các loại tơ nilon(nilon-6, nilon-7, nilon-6,6), tơ capron, tơ lapsan, poli(ure- fomandehit). II – ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC * Mạch không phân nhánh: amilozơ, … * Mạch phân nhánh: amilopectin, glicogen,… * Mạng không gian: cao su lưu hoá, nhựa bakelit. III – TÍNH CHẤT VẬT LÍ * Polime là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác đònh. * Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường. IV – TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 1. Phản ứng phân cắt mạch cacbon * Polime có nhóm chức trong mạch dễ bò thuỷ phân (trong H + hoặc OH - ): Xenlulozơ, poliamit, polieste. * Polime trùng hợp bò nhiệt phân thành monome ban đầu (phản ứng đepolime hoá) 2. Phản ứng giữ nguyên mạch cacbon * Phản ứng cộng vào liên kết đôi của polime, … 3. Phản ứng tăng mạch polime * Cao su thô → +S cao su lưu hóa (mạng không gian). * Phản ứng chuyển nhựa rezol thành nhựa rezit (mạng không gian). V – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ 1. Phản ứng trùng hợp: Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử lớn (polime). * Điều kiện cần về cấu tạo của monome: phải có liên kết bội (CH 2 =CH 2 , CH 2 =CH-Cl, ) hoặc là vòng kém bền có thể mở ra như: nCH 2 CH Cl CH 2 CH Cl xt, t 0 , p n vinyl clorua poli(vinyl clorua) H 2 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C NH O NH[CH 2 ] 5 CO t 0 , xt n caprolactam capron 2. Phản ứng trùng ngưng: Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (thí dụ H 2 O). * Điều kiện cần về cấu tạo của monome: phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng. n H 2 N[CH 2 ] 5 COOH  → ngung trung (-HN[CH 2 ] 5 CO-) n + n H 2 O axit ε –aminocaproic tơ nilon-6 n HOOCC 6 H 4 COOH + n HOCH 2 CH 2 OH  → ngung trung (-COC 6 H 4 CO—OCH 2 CH 2 O-) n + 2n H 2 O axit terephtalic etylen glicol poli(etylen terephtalat)- Tơ lapsan VI – ỨNG DỤNG: Làm vật liệu polime: Chất dẻo, tơ sợi, cao su, keo dán. VẬT LIỆU POLIME I – CHẤT DẺO 1. Khái niệm về chất dẻo và vật liệu compozit - Chất dẻo là vật liệu polime có tính dẻo. - Vật liệu compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau và không tan vào nhau. Thành phần gồm: chất nền (polime) và chất độn. 2. Một số polime dùng làm chất dẻo a) Polietilen (PE): CH 2 CH 2 n b) Poli (vinyl clorua) (PVC): CH 2 CH n Cl c) Poli (metyl metacylat) : CH 2 C COOCH 3 CH 3 n Là chất rắn trong suốt cho ánh sáng truyền qua tốt, dùng chế tạo thuỷ tinh hữu cơ plexiglas. d) Poli (phenol fomanđehit) (PPF) Có 3 dạng: Nhựa novolac, nhựa rezol và nhựa rezit * Nhựa novolac: khi đun hỗn hợp phenol và HCHO (xúc tác axit), thu được nhựa novolac. * Nhựa rezol: khi đun hỗn hợp phenol và HCHO dư (xúc tác bazơ), thu được nhựa rezol. * Nhựa rezit(bakelit): Nhựa rezol Nhựa rezit 140 0 C > để nguội II – TƠ 1. Khái niệm: Polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất đònh. 2. Phân loại: a. Tơ thiên nhiên (có sẵn trong thiên nhiên): bông, len, tơ tằm. b. Tơ hoá học (chế tạo bằng phương pháp hoá học) - Tơ bán tổng hợp (nhân tạo) (xuất phát từ polime thiên nhiên nhưng được chế biến thêm): tơ visco, tơ axetat. - Tơ tổng hợp (do con người tổng hợp): tơ poliamit (nilon, capron), tơ vinylic (nitron,…) 3. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp a. Tơ nilon-6,6 n H 2 N[CH 2 ] 6 NH 2 +nHOOC[CH 2 ] 4 COOH  → ngung trung (-NH[CH 2 ] 6 NH-CO[CH 2 ] 4 CO-) n + 2nH 2 O hexametylenđiamin axit pic Tơ nilon-6,6 Lưu ý: Tơ nilon thuộc loại tơ poliamit, nên kém bền với nhiệt, với axit và kiềm. b. Tơ nitron (hay olon) CH 2 CH CN RCOOR', t 0 CH 2 CH CN n n acrilonitrin poliacrilonitrin Bền với nhiệt và giữ nhiệt tốt, nên may quần áo ấm, đan áo rét. c. Tơ lapsan: thuộc loại tơ polieste, được trùng ngưng từ axit terephtalic và etilenglycol. III – CAO SU 1. Khái niệm: là vật liệu polime có tính đàn hồi 2. Phân loại: Cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp. a. Cao su thiên nhiên:  Cao su thiên nhiên là polime của isopren: CH 2 C CH 3 CH CH 2 n ~ ~ 1.500 - 15.000 n  Tính chất: - Tính đàn hồi, không dẫn điện và nhiệt, tan trong xăng, benzen. - Phản ứng cộng (H 2 , HCl, Cl 2 ,…) do trong phân tử có chứa liên kết đôi. b. Cao su tổng hợp: thường được điều chế từ các ankien bằng phản ứng trùng hợp.  Cao su buna: nCH 2 CH CH CH 2 Na t 0 , xt CH 2 CH CH CH 2 n buta-1,3-đien polibuta-1,3-đien Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.  Cao su buna-S và buna-N: CH 2 CH CH CH 2 + CH CH 2 C 6 H 5 nn CH 2 CH CH CH 2 CH C 6 H 5 CH 2 t 0 xt n buta-1,3-đien stiren cao su buna-S CH 2 CH CH CH 2 + nn CH 2 CH CH CH 2 CH t 0 ,p xt buta-1,3-đien acrilonitrin cao su buna-N CH 2 CH CN CN CH 2 n IV – KEO DÁN TỔNG HP 1. Khái niệm: Keo dán là vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu rắn giống hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất của các vật liệu được kết dính. 2. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng a. Nhựa vá săm: Là dung dòch đặc của cao su trong dung môi hữu cơ. b. Keo dán epoxi: Làm từ polime có chứa nhóm epoxi CH 2 CH O c. Keo dán ure-fomanđehit nH 2 N-CO-NH 2 + nCH 2 =O HN CO NH CH 2 + nH 2 O t 0 , xt n Poli(ure-fomandehit) B. Bài tập Câu 1: Nhận xét nào dưới đây về tính chất vật lý chung của polime là khơng đúng? A. Hầu hết là các chất rắn, khơng bay hơi. B. Đa số nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ rộng hoặc khơng nóng chảy mà bị phân huỷ khi đun nóng. C. Đa số khơng tan trong các dung mơi thơng thường, một số tan trong dung mơi thích hợp, tạo dung dịch nhớt. D. Hầu hết polime đồng thời có tính dẻo, tính đàn hồi và có thể kép thành sợi dai, bền Câu 2: Theo cách tổng hợp, thì polime nào sau đây cùng loại polime với poli butađien? A. Poli (vinyl clorua). B. Nhựa phenol-fomanđehit. C. Tơ visco. D. Tơ nilon -6,6. Câu 3: Theo nguồn gốc, thì tơ axetat cùng loại với tơ nào dưới đây? A. Tơ lapsan. B. Tơ visco. C. Tơ nilon -6,6. D. Tơ tằm Câu 4: Theo cách tổng hợp, thì Polime nào sau đây cùng loại polime với nilon-6,6? A. Poli (vinyl clorua). B. Poli acrilonitrin. C. Tơ visco. D. Nilon -6. Câu 5: Cho các polyme sau đây : (1) tơ tằm; (2) sợi bông; (3) sợi đay; (4) tơ enang; (5) tơ visco; (6) nilon-6,6; (7) tơ axetat. Loại tơ có nguồn gốc xenlulozo là? A. 1, 2, 3, 6. B. 2, 3, 5, 7. C. 2, 3, 6. D. 5, 6, 7. Câu 6: Cho các loại tơ: (1) nilon-6; (2) nilon -6,6; (3) nitron; (4) tơ visco, (5) tơ lapsan. Tơ thuộc loại poliamit? A. 1, 2, 3. B. 1, 2, 4. C. 1, 2, 5. D. 1, 2. Câu 7: Tơ visco khơng thuộc loại A. tơ hóa học. B. tơ tổng hợp. C. tơ bán tổng hợp. D. tơ nhân tạo. Câu 8: Trong các loại tơ dưới đây, tơ nhân tạo là A. tơ visco. B. tơ capron. C. tơ nilon -6,6. D. tơ tằm. Câu 9: Trong số các loại tơ sau: (1) [-NH-(CH 2 ) 6 -NH-OC-(CH 2 ) 4 -CO-] n (2) [-NH-(CH 2 ) 5 -CO-] n (3) [C 6 H 7 O 2 (OOC-CH 3 ) 3 ] n . Tơ thuộc loại poli amit là A. (1),(2). B. (1), (2), (3). C. (3). D. (2). Câu 10: Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là A. tơ tằm. B. tơ capron. C. tơ nilon-6,6. D. tơ visco. Câu 11: Tơ lapsan thuộc loại A. tơ poliamit. B. tơ visco. C. tơ polieste. D. tơ axetat. Câu 12: Tơ nitron thuộc loại A. tơ nhân tạo. B. tơ bán tổng hợp. C. tơ thiên nhiên. D. tơ tổng hợp. Câu 13: Tơ tằm và nilon – 6,6 đều A. có cùng phân tử khối. B. thuộc loại tơ tổng hợp. C. thuộc loại tơ thiên nhiên. D. chứa các loại ngun tố giống nhau trong phân tử. Câu 14: Nhóm vật liệu nào được chế tạo từ polime thiên nhiên? A. Tơ visco, tơ tằm, cao su buna, keo dán gỗ. B. Tơ visco, tơ tằm, phim ảnh. C. Cao su isopren, tơ visco, nilon – 6, 6, keo dán gỗ. D. Nhựa bakelit, tơ tằm, tơ axetat. Câu 15: Nhóm vật liệu nào sau đây đều được chế tạo từ polime thiên nhiên? A. Tơ visco, tơ tằm, cao su buna, thuỷ tinh hữu cơ. B. Tơ axetat, bơng y tế, giấy, tơ tằm. C. Tơ axetat, da thuộc, caosu buna, gốm. D. Đồ thuỷ tinh, tơ tằm, bơng y tế, gốm sứ. Câu 16: Nhận xét nào sau đây đúng? A. Tơ nilon-6,6 là tơ nhân tạo. B. Tơ visco là tơ tổng hợp. C. Tơ xenlulozơ axetat là tơ hóa học. D. Các loại sợi vải, sợi len đều là tơ thiên nhiên. Câu 17: Polime có cấu trúc mạng khơng gian (mạng lưới) là A. PVC. B. nhựa bakelit. C. PE. D. amilopectin. Câu 18: Polime nào sau đây có cùng cấu trúc mạch với caosu lưu hóa? A. Tơ capron. B. Nhựa bakelit. C. nhựa novolac. D. amilozơ. Câu 19: Hai polime đều có cấu trúc mạng khơng gian là: A. nhựa rezit, cao su lưu hóa. B. amilopectin, glicozen. C. nhựa rezol, nhựa rezit. D. cao su lưu hóa, keo dán epoxi. Câu 20: Cho các polime: PE, PVC, polibutadien, poliisopren, amilozơ, amilopectin, xenlulozơ, caosu lưu hố. Các polime có cấu trúc mạch khơng phân nhánh là : A. PE, PVC, polibutadien, poliisopren, amilozơ, amilopectin, xelulozơ. B. PE, PVC, polibutadien, poliisopren, xenlulozơ, caosu lưu hố. C. PE, PVC, polibutadien, poliisopren, amilozơ, xenlulozơ. D. PE, polibutadien, poliisopren, amilozơ, xenlulozơ, caosu lưu hoá. Câu 21: Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nước gọi là phản ứng A. nhiệt phân. B. trao đổi. C. trùng hợp. D. trùng ngưng. Câu 22: Chất không có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là A. stiren. B. isopren. C. propen. D. toluen. Câu 23: Chất không có khả năng tham gia phản ứng trùng ngưng là A. hexametylenđiamin. B. axit terephtaric. C. axit axetic. D. etylen glycol. Câu 24: Chất không có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là A. butađien-1,3. B. accrilonitrin. C. glyxin. D. caprolactam. Câu 25: Chất hoặc cặp chất dưới đây không thể tham gia phản ứng trùng ngưng là A. phenol và fomanđehit. B. buta-1,3-đien và stiren. C. axit ađipic và hexametilenđiamin. D. axit ε-aminocaproic. Câu 26: Nhựa novolac được điều chế bằng cách đun nóng phenol (dư) với dung dịch A. HCOOH trong môi trường bazơ. B. CH 3 CHO trong môi trường axit. C. HCHO trong môi trường bazơ. D. HCHO trong môi trường axit. Câu 27: Polime dùng để chế tạo thuỷ tinh hữu cơ (plexiglas) được điều chế bằng phản ứng A. trùng hợp CH 2 =C(CH 3 )COOCH 3 . B. trùng hợp CH 2 =CHCOOCH 3 . C. trùng ngưng CH 2 =C(CH 3 )COOCH 3 . D. trùng ngưng CH 2 =CHCOOCH 3 . Câu 28: Dãy gồm các chất được dùng để tổng hợp cao su Buna-S là: A. CH 2 =C(CH 3 )-CH=CH 2 , C 6 H 5 CH=CH 2 . B. CH 2 =CH-CH=CH 2 , C 6 H 5 CH=CH 2 . C. CH 2 =CH-CH=CH 2 , lưu huỳnh. D. CH 2 =CH-CH=CH 2 , CH 3 -CH=CH 2 . Câu 29: Chất nào sau đây có thể trùng hợp thành polime dùng sản xuất cao su? A. CH 3 CH=CH-CH 3 . B. CH 2 =CH 2 . C. CH≡CH. D. CH 2 =CCl-CH=CH 2 . Câu 30: Cho các polime sau: (-CH 2 – CH 2 -) n ; (- CH 2 - CH=CH- CH 2 -) n ; (- NH-CH 2 -CO-) n Công thức của các monome để khi trùng hợp hoặc trùng ngưng tạo ra các polime trên lần lượt là A. CH 2 =CHCl, CH 3 CH=CH-CH 3 , CH 3 -CH(NH 2 )-COOH. B. CH 2 =CH 2 , CH 2 =CH-CH= CH 2 , NH 2 CH 2 - COOH. C. CH 2 =CH 2 , CH 3 - CH=C= CH 2 , NH 2 CH 2 COOH. D. CH 2 =CH 2 , CH 3 - CH=CH-CH 3 , NH 2 - CH 2 -CH 2 -COOH. Câu 31: Tơ nilon-6,6 được tổng hợp từ phản ứng A. trùng hợp giữa axit ađipic và hexametylen đi amin C. trùng hợp từ caprolactam B. trùng ngưng giữa axit ađipic và hexametylen đi amin D. trùng ngưng từ axit ε -amino caproic Câu 32: Q trình điều chế tơ nào dưới đây là q trình trùng hợp ? A. tơ nitron (tơ olon) từ acrilo nitrin. B. tơ nilon-7 từ axit ω -amino enantoic C. tơ nilon-6,6 từ hexametilen diamin và axit adipic. D. tơ nilon-6 từ axit ε -amino caproic Câu 33: Monome được dùng để điều chế cao su là A. CH 2 =CH-CH 3 . B. CH 2 =CH 2 . C. CH≡CH. D. CH 2 =CH-CH=CH 2 . Câu 34: Polivinyl clorua (PVC) điều chế từ vinyl clorua bằng phản ứng A. trao đổi. B. oxi hố - khử. C. trùng hợp. D. trùng ngưng. Câu 35: Polime nào sau đây được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng? A. Nilon-7. B. Polistiren. C. Poli(acrylonitrin). D. teflon. Câu 36: Tơ được điều chế bằng phản ứng trùng hợp là A. tơ nilon- 6,6. B. tơ nitron. C. tơ axetat. D. tơ enang(nilon-7). Câu 37: Nhóm các vật liệu được chế tạo từ polime trùng ngưng là: A. cao su, nilon-6,6, tơ nitron. B. tơ axetat, nilon-7. C. nilon-6,6, tơ lapsan, thủy tinh plexiglas. D. nilon-6,6, tơ lapsan, nilon-6. Câu 38: Cơng thức phân tử của cao su thiên nhiên A. (C 5 H 8 ) n . B. (C 4 H 8 ) n . C. (C 4 H 6 ) n . D. (C 2 H 4 ) n . Câu 39: Qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy cao su thiên nhiên là polime của monome A. buta- 1,2-đien. B. buta- 1,3-đien. C. 2- metyl buta-1,3-đien. D. buta- 1,4-đien. Câu 40: Polivinyl clorua có cơng thức là A. (-CH 2 -CHCl-) 2 . B. (-CH 2 -CH 2 -) n . C. (-CH 2 -CHBr-) n . D. (-CH 2 -CHF-) n . Câu 41: Cơng thức cấu tạo của polibutađien là A. (-CF 2 -CF 2 -)n. B. (-CH 2 -CHCl-)n. C. (-CH 2 -CH 2 -)n. D. (-CH 2 -CH=CH-CH 2 -)n. Câu 42: Teflon là tên của một polime được dùng làm A. chất dẻo. B. tơ tổng hợp. C. cao su tổng hợp. D. keo dán. Câu 43: Loại tơ nào dưới đây thường dùng để dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi “len” đan áo rét? A. Tơ nilon-7. B. Tơ nilon -6,6. C. Tơ capron. D. Tơ nitron. Câu 44: Poli(hexametylen-adipamit) là một polime dùng làm A. chất dẻo. B. tơ tổng hợp. C. cao su tổng hợp. D. keo dán. Câu 45: Poli(ure-fomanđehit) là một polime dùng làm A. chất dẻo. B. tơ tổng hợp. C. cao su tổng hợp. D. keo dán. Câu 46: Cao su thiên nhiên không tham gia phản ứng nào sau đây? A. tác dụng với lưu huỳnh, đun nóng. B. tác dụng với HCl. C. phản ứng đề polime hóa. D. tác dụng với dung dịch NaOH. Câu 47: Tính chất nào dưới đây khơng phải là tính chất của cao su tự nhiên? A. Tính đàn hồi B. Khơng thấm khí và nước. C. Khơng tan trong xăng và benzen D. Khơng dẫn điện và nhiệt Câu 48: Khối lượng của một đoạn mạch tơ nilon-6,6 là 27346 đvC và của một đoạn mạch tơ capron là 17176 đvC. Số lượng mắt xích trong đoạn mạch nilon-6,6 và capron nêu trên lần lượt là: A. 113 và 152. B. 121 và 114. C. 121 và 152. D. 113 và 114. Câu 49: Một loại polietylen có phân tử khối là 50000. Hệ số trùng hợp của loại polietylen đó xấp xỉ A. 1230. B. 1529. C. 920. D. 1786. Câu 50: Từ 4 tấn C 2 H 4 có chứa 30% tạp chất có thể điều chế bao nhiêu tấn PE ? (Biết hiệu suất phản ứng là 90%) A. 2,55. B. 2,8. C. 2,52. D. 3,6. ĐÁP ÁN 1D 2A 3B 4D 5B 6D 7B 8A 9A 10D 11C 12D 13D 14B 15B 16C 17B 18B 19A 20C 21D 22D 23C 24C 25B 26D 27A 28B 29D 30B 31A 32A 33D 34C 35A 36B 37D 38A 39C 40A 41D 42A 43D 44B 45D 46D 47C 48B 49D 50A . loại a. Polime thiên nhiên: có sẵn trong tự nhiên: Tinh bột, Xenlulozơ, tơ tằm. b. Polime bán tổng hợp (nhân tạo): polime thiên nhiên được chế biến một phần: Tơ visco, tơ axetat. c. Polime. Mạch không phân nhánh: amilozơ, … * Mạch phân nhánh: amilopectin, glicogen,… * Mạng không gian: cao su lưu hoá, nhựa bakelit. III – TÍNH CHẤT VẬT LÍ * Polime là chất rắn, không bay hơi, không. có nhiệt độ nóng chảy xác đònh. * Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường. IV – TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 1. Phản ứng phân cắt mạch cacbon * Polime có nhóm chức trong mạch dễ bò thuỷ