Polymer là gì? Những đặc điểm nổi bật của Polymer

Polymer là gì? Polymer là một vật liệu quen được ứng dụng sản xuất nhiều vật liệu trong đời sống. Tuy nhiên, không phải ai cũng đang hiểu rõ về hợp chất này. Nếu bạn thắc mắc về đặc điểm nổi bật, nguyên lý hình thành hay ứng dụng của Polymer. Thì đừng bỏ lỡ những chia sẻ của Anh Trang Plastic trong bài viết sau.

Polymer là gì?

Polymer hay còn gọi là Polyme, là các hợp chất có khối lượng phân tử lớn, cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản. Các mắt xích trong cấu trúc được kết nối với nhau thông qua liên kết cộng hóa trị. Điều này có nghĩa là hai phân tử hoặc nhiều hơn hai phân tử sẽ được nối với nhau và có chung một cặp electron.

Nguyên lý hình thành của Polymer

Polymer được hình thành như sau:

Các đơn phân tử Mo-no-me có khả năng liên kết với ít nhất 2 phân tử 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 sẽ khiến hình các phân tử lớn hơn gọi là Polime.

Các khái niệm cơ bản

Polymer là một loạt các chuỗi với trọng lượng phân tử khác nhau, do đó chúng ta không thể tính trọng lượng phân tử chính xác của Polymer. Thông thường, người ta sẽ tính trọng lượng phân tử trung bình của một Polymer. Công thức tính như sau:

Khối lượng phân tử trung bình số

Phương pháp khối lượng phân tử trung bình số ( Ḿ n ), được tìm thấy bởi phương trình: N = Σ x i M i.

Trong đó:

• M i là phân tử trung bình của phạm vi kích thước.
• i và x i là phân số của tổng số chuỗi trong phạm vi đã cho.

Trọng lượng phân tử trung bình

Phương pháp trọng lượng phân tử trung bình (Ḿ w ), được tìm thấy bằng phương trình: Ḿ w = Σ w i M i.

Trong đó:

• M i là phân tử trung bình của phạm vi kích thước.
• i và w i là phần trọng lượng của các phân tử trong phạm vi đã cho.

Đặc điểm của Polymer là gì?

Polymer là những vật liệu nhựa dẻo, tuy mỗi polymer có tính chất riêng biệt nhưng nhìn chung, chúng vẫn có những đặc điểm nổi bật sau đây:

• Polymer có khả năng tái chế cao: Polymer thường là nhựa dẻo khi nung nấu ở nhiệt độ cao thì sẽ chị chảy thành chất dẻo. Từ đó, khả năng tái chế những vật dụng từ nhựa dẻo là rất cao.
• An toàn tuyệt đối với các hóa chất: Hầu hết các hóa chất ở dạng lỏng như chất tẩy rửa, dung dịch làm sạch,… đều có thể lưu trữ trong các vật liệu bằng nhựa Polymer mà không gây ra một tác dụng phụ nào.
• Không dẫn nhiệt, không dẫn điện: Đa số những thiết bị dây điện, ổ cắm điện và hệ thống dây điện đều được làm hoặc phủ bằng chất liệu Polymer. Bởi Polymer không dẫn điện, dẫn nhiệt. Ngoài ra, bạn cũng có thể thấy khả năng chịu nhiệt của các vật dụng từ nhựa Polymer rất cao như lõi xốp tủ lạnh, tủ đá, ly cách nhiệt, bình giữ nhiệt,…
• Màu sắc vô cùng đa dạng: Polymer được tái tạo nhiều lần với màu sắc khác nhau, không cố định một loại màu nào. Vì thế, Polymer có thể được chế tạo để thay thế sợi bông, lụa, len, sứ, đá cẩm thạch, nhôm, kẽm,…
• Trọng lượng nhẹ: So với các vật liệu khác như bê tông, thép, đồng, nhôm,.. thì Polymer nhẹ hơn rất nhiều. Đặc điểm này lại là ưu thế của Polymer nên được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau.

Tính chất vật lý và hóa học của Polymer

Polymer có những tính chất lý hóa vô cùng đặc biệt, nhờ những tính chất này giúp vật liệu có khả năng ứng dụng trong nhiều ngành nghề, sản xuất nhiều vật liệu khác nhau.

Tính chất vật lý của Polymer

Polymer tồn tại ở dạng chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định mà nóng chảy ở một khoảng nhiệt khá rộng. Hầu hết các Polymer không tan trong nước hoặc các dung môi thông thường.

Polymer có hai loại là chất nhiệt dẻo và chất nhiệt rắn. Khi nóng chảy, đa số các Polimer sẽ cho chất nhớt, để nguội sẵn rắn lại và được gọi là chất nhiệt dẻo. Một số Polymer không nóng chảy khi đun lên mà bị phân hủy thì gọi là chất nhiệt rắn.

Tính chất hóa học của Polymer

Tính chất hóa học của Polymer có thể tham gia được 3 phản ứng đặc trưng đó là: Phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mạch cacbon.

• Phản ứng phân cắt mạch: Polymer trùng hợp bị nhiệt phân ở nhiệt độ thích hợp thành các đoạn ngắn, cuối cùng sẽ trở thành Monome ban đầu. Nguyên nhân bởi Polymer có nhóm chức trong mạch sẽ bị thủy phân hoặc bị oxy hóa cắt mạch.
• Phản ứng giữ nguyên mạch: Những polymer có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoại mạch có thể tham gia các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi và của nhóm chức đó.
• Phản ứng tăng mạch: Trong điều kiện thích hợp (nhiệt độ, chất xúc tác,…) các mạch Polymer có thể nối với nhau thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới.

Điều chế Polymer

Để điều chế Polymer, người ta thường sử dụng 1 trong 3 phương pháp phổ biến sau:

Phản ứng trùng hợp

Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (Monome) giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử rất lớn (Polime). Điều kiện để phản ứng thành công là Monome tham gia phản ứng phải có liên kết bội hoặc vòng kém bền có thể mở ra.

Phản ứng trùng ngưng

Là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (Monome) thành phân tử lớn (Polime) đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác, chủ yếu là nước. Điều kiện để phản ứng thành công là Monome tham gia phản ứng phải có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo liên kết với nhau.

Phản ứng trùng cộng

Là quá trình các Monome kết hợp với nhau thành một Monome chính nhờ phản ứng cộng. Điều kiện để phản ứng xảy ra là ít nhất một trong hai chất phải có liên kết đôi. Sau đó, các Monome vừa tạo ra sẽ kết hợp với nhau tạo Polymer hoàn chỉnh.

Phân loại và gọi tên một số Polymer trong đời sống

Polymer hiện nay có thể phân loại thành hai loại đó là Polymer tự nhiên và Polymer nhân tạo.

• Polymer tự nhiên có thể kể đến như: Tinh bột, Protein, ADN, ARN, dầu mỏ, khí tự nhiên,…
• Polymer nhân tạo: Polietilen, tơ nilon, cao su buna,…

Ngoài cách phân loại trên, Polymer còn có thể phân thành: Polymer trùng hợp, Polymer ngưng trùng, Polymer mạch phân nhánh, Polymer mạch không phân nhánh, Polymer mạch không gian,… Một số Polymer tiêu biểu, thường được sử dụng trong đời sống có thể kể đến như:

Celluloid

Được chế tạo từ Nitrocellulose, cồn và long não (Camphor). Loại nhựa này được coi là loại nhựa tổng hợp nhân tạo đầu tiên. Tuy nhiên, Celluloid không còn được sản xuất rộng rãi vì quá trình sản xuất ra loại nhựa này không an toàn.

Xenlulo

Xenlulo được chế tạo bằng cách lấy bông nhúng Axit Sunfuric đặc rồi hòa vào trong cồn. Sau đó, cho 1 viên long não vào rồi khuấy đều.

 Cao su

Cao su là loại Polymer điển hình, cao su có 2 loại là cao su tự nhiên, được lấy từ nhựa cây cao su và cao su nhân tạo, được chế ra từ các chất đơn giản.

Tơ

Tơ gồm có 2 loại giống như cao su là tơ tự nhiên và tơ hóa học.

• Tơ tự nhiên được lấy từ kén của những con tằm.
• Tơ hóa học gồm có tơ nhân tạo, chế biến hóa học từ các Polymer thiên nhiên và tơ tổng hợp được chế tạo từ các chất đơn giản.

Polietilen

Polietilen hay còn gọi là nhựa PE, được điều chế từ khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí than đá. PE là chất rắn, hơi trong, không cho nước và khí thấm qua, chất này có khả năng cách nhiệt, cách điện tốt. PE thường được dùng bọc dây điện, bao gói, chế tạo bóng thám không, sơn tàu thủy,….

Những ứng dụng của Polymer trong cuộc sống

Polymer là vật liệu có những đặc điểm nổi bật lại có tính chất hóa học và tính chất vật lý khác biệt nên có khả năng ứng dụng vào nhiều ngành nghề, sản xuất nhiều vật dụng khác nhau. Polymer có một vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống, sản xuất của con người.

Điểm nổi bật nhất của Polymer là khả năng bị biến dạng khi chịu nhiệt, áp suất và giữ nguyên được độ biến dạng đó khi thôi tác dụng. Vì vậy, Polymer dễ dàng để chế tạo những vật dụng với các hình thù khác nhau. Polymer có những ứng dụng nổi bật như:

• Polyme cao su được ứng dụng trong ngành sản xuất săm lốp xe, sản phẩm chống mài mòn, sản phẩm đúc, sản phẩm kỹ thuật trong xe hơi, dây điện,….
• Ứng dụng sản xuất dây bọc điện, bao gói, chế tạo bóng thám không, làm thiết bị trong ngành sản xuất hóa học, sơn tàu thủy,…
• Polymer còn có khả năng chế tạo sơn, keo dán, da nhân tạo,…
• Dùng làm vật liệu cách điện, các đồ dân dụng như cúc áo, lược, kẹp tóc,…
• Polymer còn được sử dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh,…

Mặt trái của Polymer đối với môi trường

Trong quá trình sản xuất Polymer, khí CO2 bị thải ra môi trường sẽ gây những tác động xấu đến môi trường sống. Điển hình cho sự biến đổi này là làm tăng hiệu ứng nhà kính, thúc đẩy sự biến đổi khí hậu kéo theo các hệ lụy như nước biển dâng cao, hạn hán, lũ lụt,…Những hiện tượng này sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống, sinh hoạt và sản xuất của con người.

Các khí độc thải ra môi trường hay các chất phụ gia được thêm vào các sản phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người như: gây tổn thương và làm thoái hóa thần kinh ngoại biên, DOP gây tổn thương đến các cơ quan sinh dục nam,..

Không những vậy, sự tồn tại của Polymer trong đất và nước sẽ ngăn cản quá trình trao đổi oxy. Điều này gây nên các tính trạng như sạt lở đất, cây cối không thể sinh trưởng và phát triển do không có chất dinh dưỡng, sinh vật biển chết do ăn phải các chất thải,…

Anh Trang Plastic vừa giải đáp thắc mắc “Polymer là gì?” cũng như các thông tin liên quan đến vật liệu Polymer. Hy vọng những chia sẻ này của chúng tôi đã cung cấp cho bạn những thông tin bổ ích.