TS. Nguyen Quang Khuyen

HP: 0908 207020
Chương 2: Trng hp mch
112/23/2010 1MaMH 605002 Trùng hợp mạch
• Monomer là những hợp chất thấp phân tử. Các
monomer muốn tham gia vào phản ứng tạo polymer
thì phải là hợp chất đa chức (ít nhất là hai chức). chức
của monomer có thể là hợp chất chứa nối đôi, nối ba
hoặc các nhóm chức ( –OH , –COOH , –CHO , – NH
2
,
– SO
3
H, C
2
H
4,…
).
• CH
2
= CH
2
: 2 chức ( có khả năng kết hợp với 2H).
• CH ≡ CH : 4 chức ( có khả năng kết hợp với 4H ).
2.1 Kh năng phn ng monomer
212/23/2010 2MaMH 605002 Trùng hợp mạch
312/23/2010 3MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.2.1 Tỷ lệ cấu tử
• Tỷ lệ cấu tử tham gia phản ứng quyệt định số chức
hoạt động.

• Tổng hợp nhựa phenolformadehyde (PF)
• Nếu pH < 7 và tỷ lệ P:F = 1 : 1 polymer tạo thành là
mạch thẳng (Novolac)
2.2 Điều kiện phn ng
412/23/2010 4MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.2.1 Tỷ lệ cấu tử (tt)
Nếu pH < 7 và tỷ lệ P:F < 1 polymer tạo thành có cấu
trúc nhánh (resol) hoặc không gian (rezit).
2.2.2 Nhiệt đ
Nhiệt độ là yếu tố quan trong trong phản ứng tổng hợp
các hợp chất cao phân tử. Nhiệt độ khác nhau có thể sẽ
xảy ra phản ứng khác nhau nếu có nhiều phản ứng xảy
ra trong hn hợp…
512/23/2010 5MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.2.3 Xc tc
Hơn 90% các phản ứng hoá học đều sử dụng xúc tác.
Xúc tác có thể sẽ làm giảm nhiệt độ, làm tăng tốc độ
phản ứng. Xúc tác sẽ định hướng tạo sản phẩm, hiệu
xuất chuyển hóa…
2.2.4 Nguyên liệu
Các monomer là nguồn nguyên liệu để tổng hợp
polymer. Nguồn nguyên liệu có thể thu được trực tiếp
từ khí thiên nhiên hay quá trình chưng cất dầu mỏ như
etylen, propylene, … Các monomer cũng được điều
chế từ các monomer khác…
612/23/2010 6MaMH 605002 Trùng hợp mạch
Trùng hợp là phản ứng kết hợp của các monomer để
tạo thành polymer mà thành phần hoá học của các mắc
xích cơ sở không khác với thành phần của các
monomer ban đầu

n A → –( A )
n
–
2.3 Phn ng trng hợp
n CH
2
= CH
2
xt, 200 0C, 1000at
( - CH
2
– CH
2
- )
n
.
712/23/2010 7MaMH 605002 Trùng hợp mạch
• Phản ứng trùng hợp gốc là phản ứng tạo polymer từ
các monomer chứa nối đôi (liên kết etylen).
• Các giai đoạn của phn ng
2.4.1 Khơi mào và tác nhân khơi mào
Giai đoạn này các gốc tự do của monomer sinh ra do
sự tác kích của các gốc tự do của chất khơi mào và các
tác nhân vật lý bên ngoài.
2.4 Phn ng trng hợp gc
812/23/2010 8MaMH 605002 Trùng hợp mạch
• Khơi mào hoá học: các chất khơi mào : hợp chất azo
(hoặc diazo), peroxide ( hoặc hydroperoxide).
Benzoin (C
6

H
5
COO)
2
t
0
,p 2 C
6
H
5
COO
’
t
0
,p 2 C
6
H
5
’
+ CO
2
R
’
+ C
6
H
5
– CH=CH
2
R – CH

2
– CH
’
– C
6
H
5
.
• Khơi mào bằng tác nhân vật lý: tia α ,β ,γ , X các
tác nhân vật lý tác kích vào monomer sinh ra góc tự do
của monomer.
912/23/2010 9MaMH 605002 Trùng hợp mạch
Các dạng khởi đầu
•Nhiệt khởi đầu.
• Quang khởi đầu.
• Chất khởi đầu.
• Khởi đầu phóng xạ.
• Khởi đầu dung môi.
2.4.2 Pht trin mạch
• Giai đoạn này xảy ra phản ứng của các gốc tự do của
monomer tạo polymer.
• Đặc điểm của giai đoạn này tốc độ của phản ứng sẽ
giảm dần theo thời gian do trọng lượng phân tử
polymer tăng và làm khả năng phản ứng giảm.
1012/23/2010 10MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.4.3 Ngt mạch
• Ngắt mạch nhị phân tử: do sự tái hợp của góc tự do:
 Tái hợp góc tự do của hai polymer.
 Tái hợp gốc tự do của polymer và góc tự do của tác
nhân khơi mào.

• Ngắt mạch đơn phân tử: do độ nhớt của polymer tăng
làm giảm khả năng phản ứng và cuối cùng ngắt mạch
hoàn toàn.
1112/23/2010 11MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.4.4 Đng học phn ng trùng hợp gc
• Nguyên lý Bodenstend : trạng thái dừng, ổn định ở
thời điểm t có bao nhiêu gốc tự do tạo thành thì có bấy
nhiêu gốc tự do mất đi.
• Để nghiên cứu quá trình trùng hợp người ta thống
nhất các qui uớc như sau:
 Quá trình trùng hợp sẽ phát triển đến trạng thái ổn
định thì vận tốc sinh ra gốc tự do bằng vận tốc ngắt
mạch.
 Các monomer chỉ tiêu hao trong quá trình phát triển
mạch.
 Quá trình truyền mạch (nếu có) không làm thay đổi
hoạt tính của monomer.
1212/23/2010 12MaMH 605002 Trùng hợp mạch
Vận tốc trng hp gốc
Vận tốc phân hủy chất khơi mào v
o
Vận tốc tạo gốc tự do v1,
Do nồng độ I
•
= 2 I nên v
1
= 2v
o
1312/23/2010 13MaMH 605002 Trùng hợp mạch
Với f là tỷ lệ gốc tự do phản ứng trên tổng gốc tự do

hình thành.
Vận tốc phát triển mạch v
2
Vận tốc ngắt mạch v
3
1412/23/2010 14MaMH 605002 Trùng hợp mạch
15
Khi đạt trạng thái ổn định v
1
= v
3
Vận tốc phản ứng trùng hợp được quyết định bởi vận
tốc phát triển mạch
1512/23/2010 15MaMH 605002 Trùng hợp mạch
 Vận tốc trùng hợp gốc tỷ lệ thuận với nồng độ
monomer và căn bậc 2 của nồng độ chất khơi mào.
2.4.5 Các yếu t nh hưởng đến quá trình
trùng hợp gc
Ảnh hưởng của oxy và tạp chất
Tùy theo bản chất của monomer và điều kiện phản
ứng mà oxy và các tạp chất ảnh hưởng đến quá trình
phản ứng. Các tạp chất và oxy có thể tác dụng với
monomer tạo hợp chất hoạt động kích thích phản ứng
hoặc tạo hợp chất bền gây ức chế phản ứng. Vì vậy,
quá trình phản ứng đòi hỏi monomer phải thật tinh
khiết và thực hiện trong môi trường khí trơ.
1612/23/2010 16MaMH 605002 Trùng hợp mạch
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Ảnh hưởng của nhiệt độ rất phức tạp. Song, bằng thực
nghiệm thấy được khi nhiệt độ tăng lên 10

o
C thì tốc độ
tăng 2 đến 3 lần và tốc độ tăng làm giảm khối lượng phân
tử trung bình polymer và khả năng tạo mạch nhánh nhiều
hơn do tốc độ truyền mạch tăng.
Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào
Ảnh hưởng của nồng độ monomer
Khi nồng độ monomer tăng thì vận tốc trùng hợp tăng
và độ trùng hợp trung bình cũng tăng.
Ảnh hưởng của áp suất
p suất thấp và trung bình thì không ảnh hưởng đến quá
trình phản ứng.  áp suất khoảng 1000 atm, vận tốc trùng
hợp và độ trùng hợp trung bình cũng tăng.
1712/23/2010 17MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.5 Trng hợp ion
2.5.1 Đc đim
• Phản ứng xảy ra dưới tác dụng của xúc tác, có tính
chọn lọc.
• Vận tốc phản ứng trùng hợp ion lớn hơn rất nhiều so
với phản ứng trùng hợp gốc.
• Trùng hợp ion thường được tiến hành trong dung
dịch, nên phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào dung môi.
2.5.2 Trùng hợp cation
• Trùng hợp cation dùng chất khơi mào là acid hay tác
nhân ái điện tử và thường xảy ra bằng việc mở nối đôi
C = C tạo thành ion carbonion.
1812/23/2010 18MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.5.2 Trùng hợp cation (tt)
2.5.2 Trùng hợp anion
•Trùng hợp anion với chất khơi mào là base hay một

anion để tạo thành anion carbonion.
1912/23/2010 19MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.6 Cc phương php trng hợp polymer
2.6.1 Trùng hợp khi
• Không có trong môi trường dung môi, chỉ có monemer,
chất khởi đầu, dưới tác dụng nhiệt trùng hợp thu được sản
phẩm dạng khối.
•Trùng hợp khối không có môi trường, nhiệt độ không
đồng đều, khối lượng phân tử không đều, chất lượng phân
tử không cao, khối lượng phân tử lớn.
• Phương pháp: làm sao cho không có bọt khí và trong
suốt, chất khởi đầu peroxit.
2012/23/2010 20MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.6.2 Trùng hợp dung dch
• Sử dụng dung môi có khả năng hòa tan monomer và
hòa tan polymer sản phẩm cuối cùng polymer trong
dung môi (dung dịch đồng nhất) .
• Có môi trường nhiệt độ đồng đều, vận tốc phản ứng
không lớn, dung môi tham gia phản ứng đứt mạch,
khối lượng phân tử thấp, nhưng đồng đều, sản phẩm
tốt. ng dụng làm sơn vécni (trùng hợp ion).
• Dung môi hòa tan monomer nhưng không hòa tan
polymer gọi là trùng hợp huyền phù, sản phẩm sạch
tinh khiết, khối lượng phân tử lớn.
2112/23/2010 21MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.6.3 Trùng hợp nh tương
• Có môi trường (dùng là nước). Monomer không tan
trong nước mà là phần tử phân tán trong nước và nằm
dưới dạng nhũ tương (không bền). Chất khởi đầu tan
trong nước nhưng không tan trong monomer.

• Dùng phương pháp khuấy trộn. Các chất nhũ hóa
thường sử dụng là các loại xà phòng oleate, palmitate,
laurate kim loại kiềm, muối natri của các sulfo acid
thơm.
• PH ổn định phải dùng hệ chất đệm (dùng muối
acêtat, sunfat).
2212/23/2010 22MaMH 605002 Trùng hợp mạch
• Chất điều chỉnh khối lượng phân tử của polymer
dùng các muối captan với lượng rất nhỏ.
• Bên trong là monomer, bên ngoài là chất khởi đầu
tiếp xúc nhau trên bề mặt mixel. Xuất hiện phản ứng
kích hoạt đầu.
• Hàm lượng chất nhũ hóa tăng, bề mặt tiếp xúc, bề
mặt mixel tăng, khả năng phản ứng nhiều hơn vận tốc
phản ứng tăng.
• Vận tốc và hàm lượng chất khởi đầu :
2312/23/2010 23MaMH 605002 Trùng hợp mạch
Vận tốc và hàm lượng chất khởi đầu :
• Khối lượng phân tử polymer trong trùng hợp nhũ tương lớn
hơn trùng hợp huyền phù.
• Phản ứng xảy ra trên bề mặt có hiện tượng định hướng, ít bị
phân nhánh hay bị đứt mạch.
• Nhược điểm: Dùng chất điều chỉnh, nhũ hóa không sạch,
không dùng làm vật liệu cách điện.
v
[I]
2412/23/2010 24MaMH 605002 Trùng hợp mạch
2.6.4 Trùng hợp huyn phù
• Các monomer phân tán thành những giọt nhỏ (từ vài
micromet đến 0,1 mm) trong môi trường liên tục.

Nồng độ monomer lớn (50%). Chất khơi mào tao
trong giọt monomer và động học phản ứng giống như
trùng hợp khối
• Chất ổn định thường sử dụng: gelatin, tinh bột, rượu
polyvynilic.
• Phương pháp này cho sản phẩm khá tinh khiết và có
thể tách polymer ra khỏi môi trường phân tán bằng áp
suất thấp.
2512/23/2010 25MaMH 605002 Trùng hợp mạch