Tơ capron (nilon-6) được trùng hợp từ

I. Khái niệm, phân loại

1. Khái niệm

- Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị cơ sở (gọi là mắt xích) liên kết với nhau tạo nên.

- Ví dụ: Polietilen:  (–CH2 – CH2–)n, nilon – 6: -(NH[CH2]5-CO)n-

Hệ số n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa, n càng lớn phân tử khối của polime càng cao.

- Các phân tử phản ứng với nhau tạo nên polime được gọi là monome.

- Tên của polime được cấu tạo bằng cách ghép từ poli lên trước tên monome. Nếu tên của monome gồm 2 cụm từ trở lên thì tên đó được đặt trong dấu ngoặc đơn.

Ví dụ: -(CH2 – CHCl)n-: poli(vinyl clorua)

- Một số polime có tên thông thường, ví dụ: xenlulozơ (C6H10O5)n…

2. Phân loại

- Dựa vào nguồn gốc, polime được phân loại thành:

+ Polime thiên nhiên (polime có sẵn trong thiên nhiên) như cao su, xenlulozơ...

+ Polime tổng hợp như polietilen, nhựa phenol-fomanđehit …

+ Polime nhân tạo hay bán tổng hợp (polime thiên nhiên được chế biến một phần) như xenlulozơ trinitrat, tơ visco ...

- Các polime tổng hợp lại được phân loại theo cách tổng hợp như:

+ Polime trùng hợp được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp, ví dụ:

(–CH2–CH2–)n  và  (–CH2–CHCl–)n ...

+ Polime trùng ngưng được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng, ví dụ:

(–HN–[CH2]6–NH–CO–[CH2]4–CO–)n

Một số nguồn chứa polime thiên nhiên

II. Đặc điểm cấu trúc

Các mắt xích của polime có thể nối với nhau thành mạch không nhánh như amilozơ ...., mạch phân nhánh như amilopectin, glicogen, ... và mạch dạng không gian như cao su lưu  hóa, nhựa bakelit ...

Các kiểu mạch polime

III. Tính chất vật lý

- Hầu hết polime là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi nóng chảy đa số polime cho chất lỏng nhớt, để nguội rắn lại (chất nhiệt dẻo). Một số polime không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy (chất nhiệt rắn).

- Đa số các polime không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung môi thích hợp cho dung dịch nhớt.

- Nhiều polime có tính dẻo, một số có tính đàn hồi, một số có thể kéo ra thành sợi, dai, bền. Có polime trong suốt mà không giòn.

- Nhiều polime có tính cách nhiệt, cách điện hoặc bán dẫn.

IV. Tính chất hóa học

Polime có những phản ứng phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mạch cacbon.

1. Phản ứng phân cắt mạch polime

- Polime có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân, ví dụ như tinh bột, xenlulozơ bị thủy phân thành glucozơ ...

- Polime trùng hợp bị nhiệt  phân ở nhiệt độ thích hợp tạo thành các đoạn ngắn, cuối cùng thành monome ban đầu. Phản ứng nhiệt phân polime thành các monome được gọi là phản ứng giải trùng hợp hay phản ứng đepolime hóa.

Ví dụ:

-(NH[CH2]5CO)n- + nH2O $\stackrel{t^{\circ }, xt, p}{\to }$ nH2N [CH2]5 COOH

- Một số polime bị oxi hóa cắt mạch.

2. Phản ứng giữ nguyên mạch polime

- Những polime có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoại mạch có thể tham gia các phản ứng hóa học đặc trưng của liên kết đôi và của nhóm chức đó.

Ví dụ:

3. Phản ứng tăng mạch polime

- Khi có điều kiện thích hợp (nhiệt độ, chất xúc tác …), các mạch polime có thể nối với nhau thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới, chẳng hạn các phản ứng lưu hóa chuyển cao su thành cao su lưu hóa, chuyển nhựa rezol thành nhựa rezit…

- Trong công nghệ, phản ứng nối các mạch polime với nhau tạo thành mạch không gian được gọi là phản ứng khâu mạch polime.

V. Phương pháp điều chế

Polime thường được điều chế theo hai loại phản ứng là trùng hợp và trùng ngưng.

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 monome tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có chứa liên kết bội hoặc là vòng kém bền có thể mở ra.

- Ví dụ:

nCH2  = CH2  -(CH2 – CH2)n-

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 ra những phân tử nhỏ khác (ví dụ H2O).

Nói cách khác, đó là quá trình ngưng tụ nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn.

- Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia  phản ứng trùng ngưng là trong phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng.

Ví dụ:

nHOOC – C6H4 – COOH + nHOCH2 – CH2OH  $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$

-(CO – C6H4 – CO – OC2H4 – O)n - + 2nH2O

VI: Ứng dụng

Polime có nhiều ứng dụng như làm các vật liệu polime phục vụ cho đời sống và sản xuất: chất dẻo, tơ sợi, cao su, keo dán…