ĐỀ 12:TÍNH CHẤT CỦA DUNG
DỊCH POLYMER

Lớp :08CH111 Nhóm 12
Thành viên
1.Nguyễn Hoàng Vũ
2.Mai Thi Thanh Tuyền
3.Ngô Văn Vương
4.Trần Anh Tuấn
5.Lê Hữu Tùng
GVHD:THS CAO VĂN DƯ
I.GIỚI THIỆU:

*Những Điều Cần Biết Về Dung Dịch Polymer
 Các Hợp chất cao phân tử là tổ hợp của các phân tử có độ lớn khác nhau
về cấu trúc phân tử và thành phần đơn vị cấu trúc monome trong mạch
phân tử.
 phân tử hình thành mạch chính của phân tử tồn taị ở dạng sợi và có thể
thực hiện được sự chuyển động dao động xung quanh liên kết hoá trị, làm
thay đổi cấu trúc của đại phân tử.
 Tính chaát của polymer phụ thuộc vào khối lượng phân tử, cấu trúc
phân tử, độ uốn dẻo, thành phần hóa học cũng như bản chất tương tác
giữa các phân tử.
 Dung dịch polyme là hệ bềnn nhiệt động và cũng không khác với dung
dịch thật cảa các chất thấp phân tử, nhưng lực tổng hợp và solvat hóa rất
lớn ngay cả trong dung dịch polymer.
II.

SƠ LƯỢC VỀ DUNG DICH POLYMER

1.Dung dịch polymer la gì?


Dung dịch polymer là hệ
gồm polymer và hợp chất thấp
phân tử. Hợp chất thấp phân tử
đóng vai trò
là dung môi,polymer là chất hòa
tan
Trong thực tế dung dịch
polymer cũng đã được sử dung
rộng rãi trong quá trình gia
công cũng như sản cuất
polymer.Ví dụ :như một sợi
tổng hợp và màng mỏng được
(Vật liệu màng mỏng được sản xuất từ dung dich polymer)
sản xuất từ dung dịch .Qúa trình hóa dẻo dựa trên sự tương tác của polymer
trong chất hóa dẻo,vecni,và keo dán là dung dịch polymer
III.TỔNG QUAN VỀ DUNG DỊCH
1.Dung dịch lý tưởng:

Là dung dịch mà khi hình thành thì nhiệt của dung dich bằng không (không thu
nhiệt cũng không tỏa nhiệt) do năng lượng tươg tác giữa tất cả các phân tử bằng
nhau.Do đó sự phân bố các cấu tử là do chuyển động nhiệt

2.Dung dich thật:

Là hệ thống phân tán phân tử và có những đặc trưng như sau:
-Tồn tại ái lực giữa các cấu tử

-Qúa trình hình thành dung dịch là quá trình tự phát
-Không thay đổi nồng độ theo thời gian
-Đồng nhất
-Bền nhiệt động
Dung dịch polymer được tạo một cách tự phát và có những đặc điểm của dung
dịch thật.Tuy nhiên do khác nhau về kích thước giữa các cấu tử trộn lẫn nên dung
dịch polymer có những tính chất đặc điểm sau:
-Sự trương
-Tính tan
-Độ nhớt cao
IV. TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH POLYMER
• Dung dịch polymer la dung dịch thật , có tính bền nhiệt động học cao
• Nồng độ cuả dung dịch thật có thể được biểu thị bằng mol, khối lượng hay
thể tích
1.SỰ TRƯƠNG
là quá trình thâm nhập các phân tử nhỏ dung môi vào pha polymer có khối
lượng phân tử lớn,vào những chổ trống hay xốp.Hiện tượng trương có thể chia làm
hai loại
a.Sự trương không giới hạn:

Là giai đoạn đầu của quá trình tan tự xảy ra khi các mạch polymer tách xa
nhau và trộn lẫn được các phân tử của chất lỏng thấp phân tử
b.Trương giới hạn:

Chỉ sự tương tác giữa chất lỏng polymer với chất lỏng thấp phân tử,chỉ là quá
trình hấp thụ chất lỏng tự xảy ra của polymer,sự tan không hoàn toàn nghĩa là
mạch polymer không hoàn toàn tách rời nhau nên hai pha được hình thành:dung
dịc của chất lỏng thấp phân tử trong polymer và một pha dung moi nguyên chất
hoặc là dung dịch polymer loãng.Hai pha này có bề mặt phân chia rõ rệt và tồn tại
cân bằng.

Đối với polymer mạch thẳng quá trình trương có giới hạn cũng giống như
quá trình trộn lẫn có giới hạn của các chất lỏng ,ở những điều kiện xác định(áp
suất,nhiệt độ….)Polymer có thể trương giới hạn nhưng nếu các điều kiện đó thay
đổi thì sự trương có thể chuyển thành không có giới hạn

- Bản chất của quá trình trương :
- Liên kết hấp phụ của polymer và dung môi kèm theo hiệu ứng nhiệt (thông
thường tỏa nhiệt)
- Sự xâm nhập khuếch tán của phân tử dung môi vào trong cấu trúc polymer làm
thay đổi entropy ( tăng entropy)
a. Mức độ trương
- Là thông số đánh giá khả năng trương của polymer. Mức độ trương có thể được
biểu thị bằng phương pháp trọng lượng hay phương pháp thể tích:
- Theo phương pháp trọng lượng
- Theo phương pháp thể tích:
- Trong đó:
• m
o
: khối lượng mẫu polymer ban
đầu
• m: khối lượng mẫu polymer sau
trương
• V
o
: thể tích mẫu polymer ban
đầu
• V: thể tích mẫu polymer sau
trương
- Chỉ có thể xác định mức độ trương ở những polymer trương có giới hạn vì trong
trường hợp trương không giới hạn polymer bắt đầu hòa tan và trọng lượng của

mẫu bị giảm dần.
- Khi so sánh độ trương của hai polymer cần phải dung giá trị độ trương cực đại.
- Độ trương cực đại hay mức độ trương cân bằng ở các polymer khác nhau là
khác nhau và có ý nghĩa thực tế. polymer có thể hấp thụ chất lỏng thì cũng hấp thụ
được pha hơi, nhưng với tốc độ nhỏ hơn, còn mức độ trương cực đại là như nhau.
- Sự phụ thuộc độ trương vào thời gian:
1- polymer trương nhanh
2- polymer trương châm
- Động học trương
2.TÍNH TAN
là quá trình tan của polymer.Qúa trình tan này xảy ra theo phương trình
nhiệt động học với sự giảm năng lượng tự do:
∆G= ∆H-T ∆S<0
- Ở nhiệt độ không đổi, quá trình này có thể xảy ra với sự biến đổi entropy
ΔG và ΔH của hệ.
- Hiệu ứng nhiệt hòa tan của polymer và dung môi

ΔH ΔS ΔG Hiệu ứng nhiệt Polymer – dung môi
< 0 > 0 < 0 Tỏa nhiệt nitroxenlulozô - xyclohexanol
< 0 < 0 < 0
Tỏa nhiệt (khi ΔH >
TΔS)
Anbumin lòng trứng- nước
= 0 < 0 < 0 = 0 polyisobutylen - isooctan
> > 0 < 0
Thu nhiệt (khi ΔH <
TΔS)
Cao su tự nhiên - toluen
- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH TRƯƠNG
VÀ TÍNH TAN CỦA POLYMER :

Khả năng phân tán hay
trương của một polymer
trong dung môi phụ thuộc
vào nhiều yếu tố khác nhau
1. Bản chất của
polymer và dung
môi:
- Yếu tố gây ra trương và tan
của polymer mạch thẳng vô
định hình là cấu trúc hóa học
của polymer và dung môi,
trước hết là tính phân cực.
- Polymer và dung môi có độ phân cực, cấu tạo càng tương xứng hoặc năng lượng
tương tác giữa các phân tử là đồng nhất với nhau thì khả năng trương hoặc hòa tan
càng lớn. Nếu khác nhau nhiều về tính phân cực thì sự trương và tan không xảy ra.
+ Polymer phân cực mạnh sẽ trương và hòa tan trong dung môi phân cực mạnh
+ Polymer phân cực trung bình sẽ trương và hòa tan trong dung môi phân cực
trung bình
+ Polymer phân cực yếu sẽ trương và hòa tan trong dung môi phân cực yếu
Ví dụ:
• Polyme hydrocacbon vô định hình không phân cực (polyisobutylene,
polyisoprene, polybutadien ) dễ dàng tan trong dung môi hidrocacbon bão
hòa hoặc hỗn hợp của chúng (benzene) các polymer này không tan hoặc chỉ
trương trong dung môi phân cực như axeton
• Polyme có chứa nhóm phân cực như (cenluloza, nitrat, polyacrylamit…)
không tan trong dung môi không phân cực nhưng tan trong dung môi
phân cực.
- Tuy nhiên một số polymer phân cực mạnh chỉ có thể trương đến một phạm vi
giới hạn trong các dung môi phân cực mạnh do mạch của nó quá cứng.
Ví dụ:

• Polystyrene (PS) không tan trong nước và rượu nhưng tan tốt trong benzene
và toluene.
• Polymethylmethacrylate (PMMA) không tan trong nước và hydrocarbon
mà chỉ tan tốt trong dichloethan.
• Polycloren không trương và không tan trong nước mà trương giới hạn trong
xăng và tan tốt trong dicloethan và bebzen…
2. khối lượng phân tử của polymer
Độ hòa tan giảm khi khối lượng phân tử tăng. Trong hỗn hợp polymer phần tử nhỏ
có thể hòa tan nhưng khi trọng lượng phân tử càng lớn, tức là chiều dài mạch càng
lớn thì năng lượng tương tác giữa các mạch càng lớn, cho nên muốn tách rời các
mạch dài với nhau cần tiêu tốn năng lượng lớn. vì vậy, khi tăng trọng lượng phân
tử của polymer thì độ hòa tan giảm.
-trọng lượng phân tử của polymer: tăng M thì khả năng hòa tan sẽ giảm, thậm
chí những polymer có M thấp có thể trộn lẫn với những chất lỏng mà polymer có
M cao không thể trộn lẫn. Lợi dụng tính chất này để tách các polymer đồng đẳng
thành các polymer có độ đa phân tán thấp.
Trọng lượng phân tử càng lớn, tức là chiều dài mạch càng lớn thì năng lượng
tương tác giữa các mạch càng lớn, cho nên muốn tách rời các mạch dài với nhau
cần tiêu tốn năng lượng lớn. vì vây, khi tăng trọng lượng phân tử của polymer thì
độ hòa tan giảm
3.Độ mềm của mạch polymer
Sự hòa tan là do sự tách các mạch polyme ra khỏi nhau. Đối với các mạch cứng
trong việc tách các mạch polyme đòi hỏi một năng lượng lớn,do cácnhóm chức
phân cực làm cứng mạch và liên kết lẫn nhau.Do đó đối với các mạch cứng
(PVC,PS) cần phải cung cấp năng lượng để hòa tan.
Đối với mạch mềm việc linh động chuyển dịch làm đơn giản quá trình tách các
polyme với nhau.
4.Mật độ kết khối của polymer
Các lien kết liên phân tử lớn,các mạch polymer sếp khối càng chặt đưa đến việc
hòa tan khó hơn.những polyme có ngáng trở không gian,thể tích chiếm giữa của

polymer lớn thì dễ hòa tan hơn.
5.Thành phần hóa học của polymer
Thành phần hóa học của các mạch polymer trong cùng một loại polyme có thể rất
khác nhau do quá trình chuẩn bị ,do đó đưa đến khả năng hòa tan của chúng cũng
khác nhau
Ví dụ : cenluloza nỉtat chiếm khoảng 12% nitơ (môn và di) tan trong axeton ,tuy
nhiên xenluloza trinitrat (cellulozơ trinitrate) không tan trong axeton
6.Cấu trúc tinh thể
Polyme kết tinh khó hòa tan hơn polymer vô định hình vì chúng cần năng
l$ượng để phá vỡ cấu trúc tinh thể
Ví dụ:PS íotactique không thể hòa tan trong dung môi thích hợp cho PS cho
âtctique ,trừ khi ta đung nóng hỗn hợp
7.Mật độ cầu nối ngang
Chỉ cần một lương nhỏ cầu nồi ngang hóa học cũng có thể làm polyme không
hòa tan
Ví dụ : chỉ cần 0.16g S hoặc 0.08g oxygene/1kg NG có thể chuyển NR thành
không hòa tan
8.Nhiệt độ
Nhiệt độ có thể giúp cho polyme hòa tan tốt hơn hay tách pha tùy theo bản chất
của polymer và dung môi.Nhìn chung độ hòa tan tăng khi ta tăng nhiệt độ
3.ĐỘ NHỚT CAO
- Thông thường độ nhớt của dung dịch polymer lớn hơn rất nhiều so với độ
nhớt của dung dịch các hợp chất thấp phân tử, cũng như dung dịch keo có
cùng nồng độ
- Nó có liên quan đến cấu trúc hóa phân tử và sự hồi phục chậm của polymer
nên gây ra nhiều tính chất bất thường của dung dịch
- Dung dịch loãng của polyme.
Dung dịch có nồng độ không quá 1 g/100 ml gọi là dung dịch loãng.
Đặc tính của dung dịch loãng polyme là độ nhớt rất cao. Điều đó liên
quang tới sự chuyển động của phân tử lớn polyme.

Ví dụ: độ nhớt của dung dịch cao su 1% trong benzen lớn gấp 18
lần độ nhớt của bản thân benzen.
Bảng độ nhớt tương đối của cao su trong benzen
Áp lực
s/cm
2
độ nhớt tương đối ở các nồng độ
0.06% 0.1% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1%
10.5
20.5
40.5
60.5
1.18 1.46 2.48 5.42 7.14 11.31 17.71
1.18 1.57 2.27 4.57 6.55 9.80 15.41
1.17 1.41 2.08 4.48 6.22 9.68 14.03
1.18 1.37 2.07 4.24 5.61 7.61 13.47
Bản chất độ nhớt của dung dịch loãng polyme là tính chất liên quan tới sự
chuyển đông của phân tử polyme trong dung dịch. Các phân tử lớn có thể chuyển
động tịnh tiến với phân tử dung môi sự chuyển động này có thể là hỗn độn, định
hướng hay chuyển động trong trường trọng lực.

:độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch loãng polyme phụ thuộc vào ứng suất trượt. sự phụ thuộc
hệ số nhớt vào ứng suất trong dung dịch polyme liên quang tới hình dạng dài của
phân tử theo hướng dòng chảy. Các phân tử polyme dàidưới ứng suất đặt sẽ duỗi
ra và dịnh hướng vào dòng chảy. Song sự định hướng này bị phá huỷ bởi chuyển
động nhiệt. Mức độ định huớng phụ thuộc vào tỷ lệ cường độ chuyển động nhiệt
và độ lớn ứng suất.
Tóm lại mức độ xoắn, mức độ tổ hợp, độ lớn phân tử, tương tác của polyme
với dung môi đều ảnh hưởng lớn đến tốc độ khuếch tán của tiểu phân, độ nhớt

của dung dịch và các tính chất khác.
- dung dịch đặc của polyme.
Những dung dịch có nồng độ cao hơn 1g/100ml gọi là dung dịch đặc. khi
tăng nồng độ polyme trong dung dịch, độ nhớt tăng.
Độ nhớt của dung dịch đặc polyme phụ thuộc vào: phụ thuộc nhiều ở nồng
độ cao, và phụ thuộc rất nhiều vào khối lượng phân tử. Độ nhớt cũng phụ
thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ nhớt giãm khi tăng nhiệt độ. Chiệu ảnh hưởng lớn
của dung môi.

V KẾT LUẬN:
Trong thực tế dung dịch polymer cũng đã được sử dung rộng rãi trong quá
trình gia công cũng như sản cuất polymer.Ví dụ :như một sợi tổng hợp và màng
mỏng được sản xuất từ dung dịch
Tài Liệu Tham Khảo
1. /> 2. /> 3. />4.Thái Doãn Tĩnh, Hoá học các hợp chất cao phân tử,

NXB: Khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
5.Phan Thanh Bình, Hoá học hoá lý polyme,
NXB: Đại học quốc gia TP. HCM.