Các hợp chất polymer được gọi là các đại phân tử. Chúng thường đề cập đến các hợp chất có trọng lượng phân tử lên đến vài nghìn đến vài triệu. Hầu hết các hợp chất polymer là hỗn hợp của nhiều chất tương đồng với các khối lượng phân tử khác nhau. Các hợp chất polymer được hình thành bằng cách liên kết hàng ngàn nguyên tử bằng liên kết cộng hóa trị. Mặc dù khối lượng phân tử tương đối của chúng lớn, chúng được kết nối trong một đơn vị cấu trúc đơn giản và theo cách lặp đi lặp lại.

Giới thiệu về polime

Các phân tử polymer có các phân tử lớn hơn nhiều so với các hợp chất hữu cơ khác. Thông thường, khối lượng phân tử tương đối của hợp chất hữu cơ không vượt quá 1000 và khối lượng phân tử tương đối của hợp chất polymer có thể cao tới 10 ^ 4 đến 10 ^ 6.

Mặc dù khối lượng phân tử của các hợp chất cao phân tử là lớn, thành phần không phức tạp và các phân tử của chúng thường được hình thành bằng cách kết nối lại các đơn vị cấu trúc cụ thể thông qua các liên kết cộng hóa trị.

Chuỗi phân tử của cùng một hợp chất polyme không có cùng số lượng liên kết, do đó, hợp chất polyme chủ yếu bao gồm nhiều cấu trúc liên kết. Hợp chất polymer có mức độ trùng hợp, trọng lượng phân tử trung bình và mức độ trùng hợp khác nhau.

Hợp chất polymer gần như không bay hơi và thường tồn tại ở trạng thái rắn hoặc lỏng ở nhiệt độ thường. Polyme rắn có thể được phân loại thành các trạng thái tinh thể và vô định hình theo các hình thức cấu trúc của chúng. Các hợp chất polymer giống nhau có thể có cả cấu trúc tinh thể và vô định hình. Hầu hết các loại nhựa tổng hợp là vô định hình.

Các nguyên tử cấu thành chuỗi polymer được liên kết bởi một liên kết cộng hóa trị và chuỗi polymer thường có hai hình dạng khác nhau là hình dạng chuỗi và hình dạng cơ thể.

Một số lượng lớn các hợp chất polymer được sử dụng làm vật liệu trên thế giới được làm từ than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên, v.v. và các hợp chất hữu cơ phân tử thấp được sản xuất bằng cách trùng hợp.

Các hợp chất phân tử thấp này được gọi là “monome” và các hợp chất polymer được hình thành từ quá trình trùng hợp của chúng cũng được gọi là các polyme cao. Phản ứng trùng hợp thường được chia thành hai loại trùng hợp bổ sung và trùng hợp ngưng tụ, được gọi là polyaddition và polycondensation.

Phân loại polime

Có nhiều loại polime khác nhau, tùy vào nguồn gốc hay cấu tạo có thể chia thành các dạng sau:

Theo nguồn gốc

Theo nguồn gốc, polymer có thể được chia thành hai loại: polymer tự nhiên và polymer tổng hợp.

Phân loại theo hiệu suất

Các polymer có thể được chia thành ba loại: nhựa, cao su và sợi.

Nhựa có thể được chia thành nhựa nhiệt dẻo (như polyetylen, polyvinyl clorua, v.v.) và nhựa nhiệt rắn (như nhựa phenolic, nhựa epoxy) theo đặc tính nóng chảy của chúng.

Sợi có thể được chia thành sợi tự nhiên và sợi hóa học. Loại thứ hai có thể được chia thành sợi nhân tạo (như sợi viscose, sợi acetate , v.v.) và sợi tổng hợp (như nylon, polyester, v.v.). Sợi nhân tạo được tạo ra bằng cách xử lý hóa học và kéo sợi polymer tự nhiên (như bông ngắn, tre, gỗ, tóc, v.v.). Sợi tổng hợp được tổng hợp bằng vật liệu trọng lượng phân tử thấp. Sợi được đặc trưng bởi có thể được kéo bằng dây, có độ bền và tính chất uốn tốt, và được sử dụng làm vật liệu dệt.

Cao su bao gồm cao su tự nhiên và cao su tổng hợp. Cao su được đặc trưng bởi độ đàn hồi cao và sử dụng làm vật liệu đàn hồi.

Phân loại theo mục đích

Nó có thể được chia thành polyme nói chung, polymer vật liệu kỹ thuật, polymer chức năng, polymer y sinh, polymer y tế, thuốc polymer, thuốc thử polymer, chất xúc tác polymer và biopolymer.

Phân loại theo cấu trúc chuỗi chính

Nó có thể được chia thành bốn loại chính: polyme chuỗi carbon, polyme heterochain, polymer hữu cơ nguyên tố và polymer vô cơ.

Chuỗi chính của polymer chuỗi carbon bao gồm các nguyên tử carbon.

Chuỗi chính của polyme heterochain chứa các nguyên tố khác như oxy, nitơ, lưu huỳnh và các chất tương tự ngoài các nguyên tử carbon, chẳng hạn như polyester, polyamide, cellulose, Dễ thủy phân.

Chuỗi chính polymer hữu cơ nguyên tố bao gồm các nguyên tử carbon và các nguyên tố khác ngoài oxy, nitơ, lưu huỳnh, v.v., như silic, oxy, nhôm, titan, boron, v.v., nhưng các nhóm bên là các nhóm hữu cơ như polysiloxane.

Polyme vô cơ bao gồm một nguyên tố vô cơ hoặc một nhóm của cả chuỗi chính và nhóm chuỗi bên. Các polyme vô cơ tự nhiên như mica, tinh thể, v.v., các polyme vô cơ tổng hợp như thủy tinh.

Những đặc điểm chính củ polime

Từ góc độ khối lượng và thành phần phân tử tương đối, khối lượng phân tử tương đối của polymer rất lớn. Hầu hết các polyme được làm từ một hoặc một số monome.

Từ cấu trúc phân tử, về cơ bản có hai loại cấu trúc phân tử của polime, một loại là cấu trúc tuyến tính và cấu trúc khối.

Một cấu trúc tuyến tính được đặc trưng bởi thực tế là các nguyên tử trong phân tử được liên kết bởi các liên kết cộng hóa trị thành một “chuỗi” (gọi là chuỗi phân tử) ở trạng thái cuộn tròn dài.

Cấu trúc của cấu trúc cơ thể được đặc trưng bởi một số liên kết cộng hóa trị giữa chuỗi phân tử và chuỗi phân tử để tạo thành cấu trúc mạng ba chiều. Hai cấu trúc khác nhau có sự khác biệt lớn trong hiệu suất.

Từ quan điểm hiệu suất, do khối lượng phân tử tương đối lớn của nó, các polyme thường ở trạng thái rắn hoặc gel và có độ bền cơ học tốt. Bởi vì các phân tử của chúng bao gồm các liên kết cộng hóa trị, có cách nhiệt và chống ăn mòn tốt, do chuỗi phân tử dài, tỷ lệ chiều dài so với đường kính của phân tử là hơn một nghìn, vì vậy nó có độ dẻo tốt và độ đàn hồi cao. Độ đàn hồi cao là một tính chất độc đáo của polymer. Ngoài ra, độ hòa tan, độ tan chảy, hành vi dung dịch và độ kết tinh cũng rất khác với các phân tử thấp.

Cấu trúc polime

Cấu trúc phân tử của polymer có thể được phân thành hai loại cơ bản:

Cấu trúc tuyến tính và hợp chất polime có cấu trúc như vậy được gọi là hợp chất polymer tuyến tính.

Loại thứ hai là một cấu trúc khối, và một hợp chất polymer có cấu trúc như vậy được gọi là hợp chất polymer số lượng lớn.

Ngoài ra, một số polyme được phân nhánh, được gọi là polyme phân nhánh và thuộc về loại cấu trúc tuyến tính.

Một số polyme có liên kết ngang giữa các chuỗi phân tử, nhưng liên kết ngang thì ít hơn. Cấu trúc này được gọi là cấu trúc mạng và thuộc về loại cấu trúc cơ thể.

Phản ứng tạo polime

Có hai loại phản ứng cơ bản để tổng hợp các hợp chất polymer: một loại được gọi là phản ứng trùng hợp ngưng tụ (gọi là phản ứng polycondensation), và loại kia được gọi là phản ứng trùng hợp bổ sung (gọi là phản ứng polyaddition).

Phản ứng trùng hợp

Phản ứng polycondensation đề cập đến phản ứng trùng hợp trong đó một monome có hai hoặc nhiều nhóm chức được ngưng tụ với nhau để tạo ra một sản phẩm phụ phân tử nhỏ (nước, rượu, amoniac, hydro halogenua hoặc tương tự) để tạo thành hợp chất polymer.

Phản ứng trùng hợp bổ sung

Phản ứng polyaddition đề cập đến một phản ứng trong đó một hoặc hai monome được tổng hợp để tổng hợp một polime cao và không có chất phân tử thấp nào được tạo thành trong phản ứng và polymer thu được có thành phần hóa học tương tự như nguyên liệu thô và khối lượng phân tử tương đối của nó.

Đối với việc chỉnh lưu khối lượng phân tử tương đối của nguyên liệu thô nhiều lần, phản ứng đa hình chỉ xảy ra từ một monome được gọi là phản ứng đồng nhất hóa. Ví dụ, clo ethylene tổng hợp clorua

Các sản phẩm đồng trùng hợp được gọi là copolyme và tính chất của chúng có xu hướng vượt trội so với homopolyme. Do đó, hiệu suất sản phẩm có thể được cải thiện bằng phương pháp đồng trùng hợp.

Phản ứng polyaddition có hai đặc điểm sau:

  • 1 Các monome được sử dụng trong phản ứng polyaddition là liên kết không bão hòa và hợp chất có liên kết đôi hoặc liên kết hydrazone. Ví dụ, ethylene, propylene, vinyl clorua, styren, acrylonitrile, methyl methacrylate, v.v., thường được sử dụng các monome quan trọng và phản ứng polyaddition xảy ra trên các liên kết không bão hòa.
  • 2 Phản ứng đa pha được thực hiện bởi một loạt các phản ứng cộng giữa các phân tử monome:

Ứng dụng của polime

Ứng dụng của polyime rất rộng lớn, bao gồm quần áo, thực phẩm, nhà ở, giao thông vận tải, các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc gia và công nghệ tiên tiến. Sự ra đời của các polyme chức năng đã đưa ứng dụng của polymer tổng hợp lên một mức độ tinh vi và tiên tiến hơn, không chỉ để thúc đẩy sản xuất công nghiệp và nông nghiệp và công nghệ tiên tiến, mà còn để khám phá những bí ẩn của cuộc sống, chinh phục ung thư và điều trị các bệnh di truyền

Tuy nhiên, polymer dễ cháy, lão hóa, không bị phân hủy, không bị vi khuẩn ăn mòn và không được đất hấp thụ. Việc vứt bỏ sau khi sử dụng nhiều đã gây ra những mối nguy hiểm nghiêm trọng. Có một nhu cầu cấp thiết để phát triển các polyme mới có thể làm suy giảm và phân hủy trong môi trường tự nhiên mà không gây ô nhiễm. Đây là một trong những chủ đề mới quan trọng và hướng đi mới cho sự phát triển của khoa học polymer trong tương lai.