Polyme trên cơ sở dẫn xuất của axit acrylic và metacrylic, polyacrylonitrile và các copolyme của nitrile 2

Nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme)

Nguyên liệu

PMMA là sản phẩm trùng hợp (polyme hóa) từ các monome metyl metacrylat (MMA).

Metyl acrylat là một este metyl của axit metacrylic, tồn tại dưới dạng chất lỏng trong suốt, không màu ở nhiệt độ phòng Chất này có tính chất dễ bay hơi, dễ nổ và dễ cháy, đồng thời khí của nó cũng rất dễ bay hơi.

mùi hăng Hòa tan trong rượu, ete, xeton và hydrocacbon clo hóa, hòa tan một chút trong ete béo, rượu, hơi hòa tan trong nước

Monome này có công thức phân tử là C5H8O2 hay CH2 = CCH3COOCH3.

Metyl acrylate được sản xuất chủ yếu qua con đường axeton cyanohydrin (ACH), trong đó ACH được hình thành từ quá trình ngưng tụ giữa axeton và hydro xyanua.

(CH 3 ) 2 CO + HCN → (CH 3 ) 2 C(OH)CN

Xyanohydrin sẽ bị thủy phân dưới tác động của axit sulfuric, tạo thành este sunfat của metacrylamit Quá trình nhiệt phân este này dẫn đến sự hình thành amoni bisunfat và MMA Dù được ứng dụng phổ biến, đường ACH vẫn sản sinh một lượng đáng kể amoni sulfat.

(CH 3 ) 2 C(OH)CN + H 2 SO 4 → (CH 3 ) 2 C(OSO 3 H)C(O)NH 2

Este sunfat của amit được hình thành từ phản ứng với axit sunfuric, sau đó trải qua quá trình crackinh Tiếp theo, este sunfat sẽ được thủy phân thông qua phản ứng với metanol.

CH 3 ) 2 C(OSO 3 H)C(O)NH 2 + CH 3 OH → CH 2 =C(CH 3 )C(O)OCH 3 + NH 4 HSO 4

Tính chất của Polyme, sự kết hợp với các phụ gia phổ biến

Tính chất

PMMA không màu, cứng, đàn hồi, là nhựa nhiệt dẻo nên dễ gia công theo nhiều phương pháp khác nhau.

- Phân tử khối trung bình khoảng 350000 đvC.

- Nhiệt độ nóng chảy khoảng 130 ◦ C.

- Dải nhiệt độ chuyển thủy tinh: 100 ◦ C-130 ◦ C.

- Độ ẩm ở trạng thái cân bằng: 0,3-0,33% [6]

- Tính hòa tan và phân tử lượng:

Tính hòa tan của PMMA chủ yếu phụ thuộc vào các nhóm chức của nó PMMA hòa tan tốt trong các dung môi như este, xeton, cacbua hidro thơm và cacbua hidro clorua Tuy nhiên, nó không tan trong rượu có phân tử lượng thấp và cacbua hidro béo, mặc dù các chất này có thể được sử dụng để pha loãng các dung dịch PMMA với một liều lượng nhất định.

• Phân tử lượng càng cao thì mức độ hòa tan càng kém.

• PMMA có thể dung hòa với nhiều chất dẻo khác nhau.

PMMA, hay Polymethyl methacrylate, là một loại polymer có cấu trúc mạch cacbon với các nhóm este ở mạch nhánh, cho phép nó duy trì tính ổn định ở nhiệt độ bình thường Chất liệu này bền vững với nhiều loại hóa chất, bao gồm axit loãng và kiềm loãng, đồng thời không phản ứng với nước, rượu, dầu khoáng và dầu thực vật.

PMMA (Polymethyl Methacrylate) có tính chất quang học nổi bật với độ trong suốt và không màu, giúp nó bền vững trước tác động của thời tiết và khí hậu Khi được tạo màu, độ sáng của màu sắc sẽ được duy trì lâu dài nhờ chỉ số khúc xạ cao của PMMA, cho phép 92% ánh sáng thông thường và 75% ánh sáng tia cực tím đi qua.

cực tím và hồng ngoại Với chiết suất 1,490 Chỉ đứng sau thủy tinh thạch anh. Nhưng dễ bị xước bề mặt do độ cứng cao [6].

PMMA (Polymethyl Methacrylate) có độ bền cơ học vượt trội, gấp 10 lần kính thông thường, với độ cứng Rockwell đạt 90 Ngoài ra, PMMA còn sở hữu Modulus Young cao và độ kéo dài thấp khi bị đứt.

Ứng dụng Polyme

1 Nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme) Nguyễn

Long Thiên Phan Thị- Thanh Trúc thành tốtHoàn

2 Cấu tạo, cấu trúc của

3 Tính chất của Polyme, sự kết hợp với các phụ gia phổ biến

Chương 3: Các Copolyme của nitrile

1 Nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme)

Nguyễn Đình Hưng Nguyễn- Thị Ái Phương thành tốtHoàn

Tổng hợp tài liệu và trình bày bản word báo cáo

Soạn kịch bản cho nhóm Powerpoint và nhóm Thuyết trình Nguyễn

Phạm Thị Ngọc Ánh Lưu Thị- Trang Thư Tuần thứ

Kiểm tra, và giải quyết vấn đề phát sinh, tập dợt thuyết trình.

Phan ThịThanh TrúcNguyễn - Đình Hưng

Sự thành công không thể tách rời khỏi nỗ lực và sự hỗ trợ từ những người xung quanh, dù là ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp Trong quá trình thực hiện bài báo cáo, chúng em đã nhận được sự quan tâm và hướng dẫn quý báu từ cô Nguyễn Thị Lê Thanh.

Chúng em xin chân thành cảm ơn giảng viên đã tận tâm truyền đạt tri thức quý báu và hỗ trợ chúng em trong suốt thời gian học tập Sự hướng dẫn tận tình của cô không chỉ giúp chúng em hoàn thành bài báo cáo mà còn giúp chúng em hoàn thiện bản thân hơn.

Bài báo cáo này được nhóm chúng em thực hiện theo yêu cầu của cô Với kiến thức còn hạn chế, chúng em không tránh khỏi những sai sót và rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ cô và các bạn để hoàn thiện hơn Những kiến thức này sẽ là nền tảng quan trọng, hỗ trợ cho quá trình làm việc của chúng em trong tương lai.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm 2022 Giảng viên chấm điểm

TS Nguyễn Thị Lê Thanh

POLYME TRÊN CƠ SỞ DẪN XUẤT CỦA AXIT ACRYLIC VÀ METACRYLIC 14

1 Nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme) 14

1.2 Phương trình phản ứng , phương pháp , điều kiện để tổng hợp 15

2 Cấu tạo, cấu trúc của Polyme 18

3 Tính chất của Polyme, sự kết hợp với các phụ gia phổ biến 19

3.2 Sự kết hợp với các phụ gia phổ biến 21

POLYME TRÊN CƠ SỞ DẪN XUẤT CỦA ACRYLONITRILE 24

1.3 Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện tổng hợp 25

Chương 3 CÁC COPOLYME CỦA NITRILE 32

1.3 Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme): 35

2 Cấu tạo, cấu trúc NBR 37

3 Tính chất của Polyme NBR, sự kết hợp với các phụ gia phổ biến: 38

3.2 Sự kết hợp với các phụ gia phổ biến: 40

Danh mục hình ảnh Hình 1: Các cấu trúc của MMA và PMMA 18

Hình 2: Cấu trúc của syndiotactic PMMA 19

Hình 3: Cấu trúc của isotactic PMMA 19

Hình 4: Cấu trúc của atactic PMMA 19

Hình 5: Cấu trúc của Acrylonitrile và PAN 28

Hình 6: Cấu trúc phân tử của Butadien 33

Hình 7: Cấu trúc hóa học của NBR 36

Bảng 1: Tính chất vật lý của PAN 28

Bảng 2: Tính chất của cao su tổng hợp Nitrile theo hàm lượng ACN tăng dần 39

Bảng 3: Thông số của kỹ thuật của cao su NBR thông thường [21] 40

Bảng 4: Thông số kỹ thuật của cao su chịu dầu NBR 40

Danh mục từ viết tắt

PMA PMMA GO GPMMA AFM PAN NBR

Poly(metyl acrylat) Poly(metyl methacrylate) Graphene Oxide

Bề mặt của PMMA được ghép GO Kính hiển vi lực nguyên tử

PolyacrylonitrileCao su nitrile-butadien

Trong cuộc sống hiện đại, sự phát triển của khoa học đã mang lại nhiều tiện nghi cho con người, cả về vật chất lẫn tinh thần Những thành tựu này liên tục nối tiếp nhau, với sự đa dạng ngày càng tăng của các sản phẩm và vật liệu Đặc biệt, vật liệu polyme đang phát triển mạnh mẽ và dần thay thế các vật liệu truyền thống.

Vật liệu polyme đang trở thành xu hướng được nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực nhờ vào các ưu điểm vượt trội như tính năng cơ lý và kỹ thuật, cùng với giá thành hợp lý Polyme không chỉ đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày mà còn là yếu tố thiết yếu trong các ứng dụng công nghiệp Hiểu rõ đặc tính và phương pháp sản xuất polyme sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng trong thực tiễn.

Bài báo cáo này sẽ nghiên cứu sâu về polyme từ axit acrylic và metacrylic, polyacrylonitril cùng các copolyme nitril (NBR) Chúng tôi sẽ trình bày các nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp và điều kiện tổng hợp polyme và dẫn xuất của chúng Ngoài ra, bài viết cũng sẽ đề cập đến cấu tạo, cấu trúc, tính chất, các phụ gia trong sản xuất và ứng dụng của các vật liệu này.

Sơ lược về Polyacrylonitrile

Polyacrylonitrile (PAN) là một loại nhựa polyme có thành phần chủ yếu là acrylonitrile

Polyacrylonitrile (PAN) là một loại nhựa nhiệt dẻo được điều chế bằng cách trùng hợp acrylonitrile, thuộc họ nhựa acrylic Nó nổi bật với tính năng cứng cáp, khả năng chống lại hầu hết các dung môi và hóa chất, cháy chậm, và ít thấm khí Polyacrylonitrile chủ yếu được sản xuất dưới dạng sợi acrylic và modacrylic, trở thành một sự thay thế phổ biến cho len trong ngành thời trang và nội thất.

Nguyên liệu

PAN là sản phẩm được tạo ra từ quá trình trùng hợp các monomer acrylonitril, một chất lỏng dễ cháy và có độc tính cao, đồng thời là một tác nhân gây ung thư Các monomer acrylonitrile thường tồn tại ở trạng thái lơ lửng và kết hợp với các monomer khác, tương tự như những giọt nhỏ trong nước Quá trình polyme hóa để tạo ra PAN được kích hoạt thông qua hoạt động của các chất khơi mào gốc tự do.

Có nhiều phương pháp để tổng hợp acrylonitrile nhưng trong công nghiệp chỉ dùng một số phương pháp sau :

- Đi từ axetylen (hoặc oxit etylen) và axit xianhydric.

CH ≡ CH + HCN → CH2=CH-CN

- Hiệu quả hơn là axetaldehyte:

Phản ứng giữa CH3CHO và HCN tạo ra CH3C(OH)-CHCN, sau đó chuyển đổi thành CH2=CHCN Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm lớn là cần sử dụng axit xianhydric, một hóa chất rất nguy hiểm, do đó cần đảm bảo nghiêm ngặt công tác an toàn lao động.

Phương pháp oxy hóa propylen và amoniac, được phát hiện vào năm 1960, đã thay thế phương pháp thử nhất nhờ vào tính an toàn và hiệu quả kinh tế Phản ứng này diễn ra ở nhiệt độ cao từ 400-500 độ C và sử dụng các chất xúc tác khác nhau.

2CH3CHCH2 + 3O2 + 2NH3 → 2CH2CHCN + 6H2O

Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện tổng hợp

Quá trình trùng hợp acrylonitrile có thể được thực hiện dưới ba hình thức: khối, dung dịch và huyền phù hoặc nhũ tương Khi đạt mức độ trùng hợp khoảng 10%, polyacrylonitrile sẽ bắt đầu kết tủa ra khỏi dung dịch Do đó, trùng hợp acrylonitrile ở dạng khối và huyền phù diễn ra trong điều kiện không đồng nhất, trong khi trùng hợp trong dung dịch chỉ xảy ra trong môi trường đồng nhất.

Quá trình trùng hợp acrylonitrile trong khối được khởi động bởi ánh sáng, các hợp chất azo, peroxit và các nguồn khởi đầu khác Sau một thời gian ngắn sau khi bắt đầu, quá trình này diễn ra một cách hiệu quả.

Trong chương 2, hoạt động của các gốc và polyme bắt đầu kết tủa, dẫn đến sự gia tăng tổng tốc độ phản ứng trong điều kiện không đồng nhất Phản ứng này bị ảnh hưởng bởi các quá trình hấp phụ và có thể diễn ra trên các hạt polyme cũng như trên chất nền Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc của polyme kết tủa, bề mặt cụ thể của các hạt và điều kiện thủy lực của chuyển động Năng lượng hoạt hóa cho quá trình trùng hợp toàn phần ở mức độ chuyển hóa thấp của acrylonitrile khoảng 30 kcal/mol, trong khi năng lượng hoạt hóa cao cùng với nhiệt độ cao và sự phức tạp trong quá trình truyền nhiệt làm tăng tính bùng nổ của quá trình trùng hợp acrylonitrile trong khối.

Phản ứng trùng hợp acrylonitrile trong dạng huyền phù diễn ra khi một chất không hòa tan polymer được thêm vào hệ thống, cùng với một phần monome hòa tan Quá trình này tạo ra một môi trường có khả năng tương tác với các gốc tự do, từ đó tham gia vào quá trình trùng hợp.

Mức độ tương tác giữa chất pha loãng và polyme quyết định độ đặc hoặc lỏng của các hạt polyme, ảnh hưởng đến sự phân tán và động học của quá trình Quá trình trùng hợp chủ yếu diễn ra trong dung dịch và ở pha rắn, với phản ứng trùng hợp huyền phù của acrylonitril sử dụng nước hoặc rezemetanol làm chất pha loãng.

Quá trình trùng hợp acrylonitrile dưới dạng huyền phù được chia thành hai giai đoạn Giai đoạn đầu diễn ra trong pha nước, với tốc độ phản ứng chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ của monome tự do, tương tự như tốc độ trùng hợp trong dung dịch.

Quá trình phản ứng, đặc biệt ở mức độ chuyển đổi cao của monome, xác định giai đoạn thứ hai, bao gồm trạng thái bề mặt của các hạt và hình dạng của chúng.

của chúng, các lớp hấp phụ và tổng kích thước của bề mặt là tầm quan trọng tối thượng.

- Trùng hợp trong dung dịch.

Phương pháp trùng hợp acrylonitril trong dung dịch là một kỹ thuật phổ biến trong ngành công nghiệp Quá trình này diễn ra trong các điều kiện đồng nhất, đảm bảo hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

Sự phá vỡ chuỗi trong quá trình trùng hợp xảy ra do tái tổ hợp các gốc sơ cấp, dẫn đến sự trùng hợp của acrylonitril trong dung dịch tuân theo các quy luật chung của quá trình này Trong công nghiệp, quá trình trùng hợp dung dịch trở nên phức tạp hơn do sự hiện diện của các tạp chất trong dung môi, ảnh hưởng đến việc kết thúc chuỗi.

2 Cấu tạo, cấu trúc của Polyme

Cấu trúc ổn định nhất của polyacrylonitrile (PAN) đã được xác định thông qua các hợp chất mô hình dimer và trimer bằng các phương pháp hóa học lượng tử bán thực nghiệm như CNDO/2 và MINDO/3 Nghiên cứu chỉ ra rằng các nhóm nitrile liền kề tương tác với nhau, dẫn đến sự uốn cong của liên kết ba nitrile gần nhau, với độ dài liên kết CN kéo dài phản ánh xu hướng liên kết đôi trong sắp xếp meso Điều này cho thấy rằng PAN có cấu trúc lập thể đặc trưng Cấu trúc liên kết nitrile uốn của PAN đã được khám phá lần đầu tiên từ góc độ tương tác quỹ đạo phân tử trong các hợp chất mô hình phân tử thấp.

6 CNDO, viết tắt của Hoàn toàn phủ định của sự chồng chéo khác biệt, là một trong những phương pháp bán thực nghiệm tiên phong trong hóa học lượng tử Phương pháp này áp dụng hai xấp xỉ, trong đó xấp xỉ lõi chỉ rõ các electron hóa trị bên ngoài Chồng chéo không khác biệt CNDO / 2 được xem là phiên bản chính của CNDO.

7 MINDO, hay Sự chồng chéo trung gian đã sửa đổi của sự chồng chéo là một phương pháp bán

Hình 5: Cấu trúc của Acrylonitrile và PAN

Nhiệt độ thủy tinh hóa 100 độ C

Nhiệt độ nóng chảy 317 độ C

Nhiệt độ phân hủy 220 độ C

Khối lượng phân tử monome 53,06 g/mol

Bảng 1: Tính chất vật lý của PAN

Do sự hình thành các liên kết hóa học mạnh mẽ giữa các nhóm nitrile (CN) mà Polyacrylonitrile có một số tính chất nổi bật sau

Polyacrylonitrile là một loại nhựa nhiệt dẻo, nhưng không bị nóng chảy ở điều kiện bình thường mà phân hủy trước khi đạt đến nhiệt độ nóng chảy Khi được đốt nóng ở 150 độ C trong hai ngày, độ bền của nó vẫn không bị giảm Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng lên 160-165 độ C, sợi bắt đầu chuyển sang màu vàng, và nếu đốt ở 200 độ C trong hơn 60 giờ, vật liệu sẽ có màu đen như than nhưng vẫn giữ được độ bền cơ học.

Polyacrylonitrile bắt đầu mềm và phân hủy ở 220 độ C, mặc dù nhiệt độ nóng chảy của nó được xác định trên 300 °C Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, như đo độ pha loãng hoặc ngâm Polyacrylonitrile trong nước nóng bằng nồi áp suất, để xác định nhiệt độ nóng chảy Nước có tác dụng hóa dẻo, làm giảm điểm nóng chảy của polymer, nhưng cũng gây ra sự thủy phân một số nhóm CN trong quá trình này Do đó, khoảng nhiệt độ nóng chảy của Polyacrylonitrile có tính tương đối và phụ thuộc vào cấu trúc của polymer.

- Độ bền ánh sáng, sinh học cao:

Polyacrylonitrile là một trong những polymer có độ bền cao nhất, nổi bật với khả năng chống phân hủy dưới tác động của tia UV từ ánh nắng mặt trời Bên cạnh đó, polymer này cũng có độ bền vượt trội đối với vi sinh vật và nấm mốc.

Các nhóm nitril phân cực tạo ra lực đẩy nội phân tử, khiến các phân tử xoắn thành hình dạng không đều Tuy nhiên, chúng vẫn duy trì lực hút liên phân tử giữa các phân tử polyme, dẫn đến sự hình thành các tinh thể đơn hình chữ nhật, tinh thể song sinh, cùng với các hình bầu dục và hình cầu.

- Polyacrylonitrile khó bị hòa tan trong các dung môi thông thường (nước, dầu béo, axeton, ete, rượu, )

- Kém bền với kiềm khi Polyacrylonitrile có thể bị phân hủy trong dung dịch kiềm đặc, bị vàng trong dung dịch kiềm loãng.

Polyacrylonitrile có thể bị hòa tan Dimetylformamit (DMF), DimethylisSulfoxidum (DMSO), Dimethylacetamide (DMA hoặc DMAC) để xử lỷ tạo sợi và màng.

3.2 Sự kết hợp với các phụ gia phổ biến

- Đồng trùng hợp vinyl axetat

CÁC COPOLYME CỦA NITRILE

Nguyên liệu

Ngọc Ánh Lưu Thị- Trang Thư thành tốtHoàn

Tính chất của Polyme NBR, sự kết hợp với các phụ gia phổ biến

1 Nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme) Nguyễn

Long Thiên Phan Thị- Thanh Trúc thành tốtHoàn

Chương 3: Các Copolyme của nitrile

Nguyễn Đình Hưng Nguyễn- Thị Ái Phương thành tốtHoàn

Tổng hợp tài liệu và trình bày bản word báo cáo

Soạn kịch bản cho nhóm Powerpoint và nhóm Thuyết trình Nguyễn

Phạm Thị Ngọc Ánh Lưu Thị- Trang Thư Tuần thứ

Kiểm tra, và giải quyết vấn đề phát sinh, tập dợt thuyết trình.

Phan ThịThanh TrúcNguyễn - Đình Hưng

Sự thành công luôn gắn liền với nỗ lực và sự hỗ trợ từ những người xung quanh, dù là ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp Trong quá trình thực hiện báo cáo, chúng em đã nhận được sự quan tâm và hướng dẫn tận tình từ cô Nguyễn Thị Lê Thanh, điều này đã giúp chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên, người đã tận tâm truyền đạt những tri thức quý báu cho chúng em Sự hỗ trợ và hướng dẫn của cô trong suốt thời gian qua đã giúp chúng em hoàn thành bài báo cáo này một cách tốt nhất Nhờ vào sự tận tình của cô, chúng em đã có cơ hội hoàn thiện bản thân hơn.

Bài báo cáo này được nhóm chúng em thực hiện theo yêu cầu của cô, và với kiến thức còn hạn chế, không tránh khỏi một số sai sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ cô và các bạn để hoàn thiện bài báo cáo Những kiến thức này sẽ là nền tảng quan trọng, hỗ trợ cho quá trình làm việc của chúng em trong tương lai.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm 2022 Giảng viên chấm điểm

TS Nguyễn Thị Lê Thanh

POLYME TRÊN CƠ SỞ DẪN XUẤT CỦA AXIT ACRYLIC VÀ METACRYLIC 14

1.2 Phương trình phản ứng , phương pháp , điều kiện để tổng hợp 15

POLYME TRÊN CƠ SỞ DẪN XUẤT CỦA ACRYLONITRILE 24

1.3 Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện tổng hợp 25

Chương 3 CÁC COPOLYME CỦA NITRILE 32

1.3 Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme): 35

2 Cấu tạo, cấu trúc NBR 37

3 Tính chất của Polyme NBR, sự kết hợp với các phụ gia phổ biến: 38

3.2 Sự kết hợp với các phụ gia phổ biến: 40

Danh mục hình ảnh Hình 1: Các cấu trúc của MMA và PMMA 18

Hình 2: Cấu trúc của syndiotactic PMMA 19

Hình 3: Cấu trúc của isotactic PMMA 19

Hình 4: Cấu trúc của atactic PMMA 19

Hình 5: Cấu trúc của Acrylonitrile và PAN 28

Hình 6: Cấu trúc phân tử của Butadien 33

Hình 7: Cấu trúc hóa học của NBR 36

Bảng 1: Tính chất vật lý của PAN 28

Bảng 2: Tính chất của cao su tổng hợp Nitrile theo hàm lượng ACN tăng dần 39

Bảng 3: Thông số của kỹ thuật của cao su NBR thông thường [21] 40

Bảng 4: Thông số kỹ thuật của cao su chịu dầu NBR 40

Danh mục từ viết tắt

PMA PMMA GO GPMMA AFM PAN NBR

Poly(metyl acrylat) Poly(metyl methacrylate) Graphene Oxide

Bề mặt của PMMA được ghép GO Kính hiển vi lực nguyên tử

PolyacrylonitrileCao su nitrile-butadien

Trong cuộc sống hiện đại, sự phát triển của khoa học đã mang lại nhiều tiện nghi cho con người, cả về vật chất lẫn tinh thần Những thành tựu này liên tục nối tiếp nhau, với sự đa dạng ngày càng tăng của các sản phẩm và vật liệu Đặc biệt, vật liệu polyme đang phát triển mạnh mẽ và dần thay thế các vật liệu truyền thống.

Vật liệu polyme ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những ưu điểm vượt trội về tính năng cơ lý, kỹ thuật và giá thành hợp lý Polyme không chỉ đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày mà còn là thành phần thiết yếu trong các ứng dụng công nghiệp Việc nghiên cứu đặc tính của polyme và các phương pháp sản xuất sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng của chúng.

Bài báo này sẽ khám phá sâu về polyme dựa trên dẫn xuất của axit acrylic và metacrylic, polyacrylonitril, cùng với các copolyme của nitril (NBR) Nội dung sẽ bao gồm nguyên liệu, phương trình phản ứng, phương pháp và điều kiện tổng hợp polyme và các dẫn xuất, cấu trúc và tính chất của chúng, cũng như các phụ gia trong sản xuất và ứng dụng của vật liệu.

POLYME TRÊN CƠ SỞ DẪN XUẤT CỦA AXIT

Polyme của metyl acrylat (PMA) là một vật liệu cao su mềm màu trắng, tương tự như poly(metyl metacrylat) nhưng thiếu các nhóm metyl trên chuỗi cacbon xương sống PMA mềm hơn PMMA do các chuỗi polyme dài mỏng hơn và mịn hơn, cho phép chúng dễ dàng trượt qua nhau.

Polymethacrylate là một loại nhựa nhiệt dẻo vô định hình với độ trong suốt cao, dễ dàng xử lý và chuyển đổi thành nhiều dạng bán thành phẩm như màng, thanh, ống và tấm Polyme methacrylate quan trọng nhất về mặt thương mại là poly (metyl methacrylate) (PMMA), thường được biết đến với các tên gọi như Plexiglas, Lucite, Acrylite và Altuglas.

PMMA, hay còn gọi là nhựa acrylic, thủy tinh hữu cơ, là một vật liệu có bề mặt kỹ thuật tương tự như thủy tinh nhưng không phải là thủy tinh Với khả năng chịu va đập tốt, độ chống trầy xước cao và tính năng lấy sáng hiệu quả, PMMA thường được sử dụng dưới dạng tấm hoặc miếng Đây là lựa chọn kinh tế lý tưởng thay thế cho kính và thủy tinh, đặc biệt phù hợp cho các công trình yêu cầu độ bền cao mà không cần độ cứng quá lớn.

PMMA là sản phẩm trùng hợp (polyme hóa) từ các monome metyl metacrylat (MMA).

Metyl acrylat, một este metyl của axit metacrylic, là chất lỏng trong suốt và không màu ở nhiệt độ phòng Chất này có tính chất dễ bay hơi, dễ nổ và dễ cháy, với khí dễ bay hơi của nó.

mùi hăng Hòa tan trong rượu, ete, xeton và hydrocacbon clo hóa, hòa tan một chút trong ete béo, rượu, hơi hòa tan trong nước

Monome này có công thức phân tử là C5H8O2 hay CH2 = CCH3COOCH3.

Metyl acrylate được sản xuất chủ yếu thông qua phương pháp axeton cyanohydrin (ACH), trong đó ACH được hình thành bằng cách ngưng tụ axeton với hydro xyanua.

(CH 3 ) 2 CO + HCN → (CH 3 ) 2 C(OH)CN

Xyanohydrin sẽ bị thủy phân trong môi trường axit sulfuric, dẫn đến sự hình thành este sunfat của metacrylamit Quá trình nhiệt phân este này sẽ sản sinh amoni bisunfat và MMA Mặc dù được ứng dụng phổ biến, đường ACH lại tạo ra một lượng đáng kể amoni sulfat.

(CH 3 ) 2 C(OH)CN + H 2 SO 4 → (CH 3 ) 2 C(OSO 3 H)C(O)NH 2

Este sunfat của amit được hình thành ban đầu khi kết hợp với axit sunfuric và sau đó bị loại bỏ trong quá trình crackinh Tiếp theo, este sunfat trải qua quá trình thủy phân bằng cách phản ứng với metanol.

CH 3 ) 2 C(OSO 3 H)C(O)NH 2 + CH 3 OH → CH 2 =C(CH 3 )C(O)OCH 3 + NH 4 HSO 4

1.2 Phương trình phản ứng , phương pháp , điều kiện để tổng hợp

PMMA, hay polymethyl methacrylate, là một polyme vinyl được tạo ra từ quá trình trùng hợp monome metyl metacrylat Có nhiều cơ chế trùng hợp khác nhau để sản xuất PMMA, nhưng phương pháp phổ biến nhất là trùng hợp gốc tự do của MMA Quá trình này có thể thực hiện theo nhiều hình thức, bao gồm trùng hợp đồng nhất (khối lượng lớn hoặc dung dịch) và không đồng nhất (huyền phù hoặc nhũ tương) Một điểm đáng chú ý là phản ứng trùng hợp gốc tự do tương đối dễ thực hiện và không yêu cầu độ khô tuyệt đối, mặc dù một số điều kiện nhất định vẫn cần thiết để đảm bảo quá trình trùng hợp thành công.

Trong quá trình trùng hợp, việc loại bỏ hoàn toàn oxy là rất quan trọng, vì oxy hoạt động như một chất khử gốc và có thể chấm dứt quá trình trùng hợp tự do một cách hiệu quả.

Công dụng

Một số ứng dụng của NBR trong thực tế:

NBR là vật liệu phổ biến trong ngành công nghiệp và thương mại, thường được sử dụng cho các chi tiết máy móc Sản phẩm từ NBR có khả năng chống nước, giúp chèn khe hở hiệu quả, ngăn ngừa rỉ sét và thất thoát dòng vật chất bên trong.

NBR chịu dầu thường được ứng dụng ở những khu vực yêu cầu độ bền cao, chẳng hạn như trong các con dấu ô tô và các miếng đệm, cũng như những vật liệu tiếp xúc với dầu nóng.

Các thiết bị nối với nhau trong môi trường xăng dầu thường không kín, do đó cần sử dụng gioăng cao su (O-Ring) chịu dầu để làm kín các thiết bị kỹ thuật và máy móc chứa chất dầu Gioăng này giúp ngăn chặn sự thất thoát của dòng vật chất, là vật liệu tiêu chuẩn cho hệ thống khí nén và thủy lực, đồng thời có khả năng chống lại các chất lỏng, chất béo và dầu động vật, thực vật.

- Gioăng cao su làm từ NBR chịu dầu cũng được sử dụng trong dệt Nơi ứng dụng vào vải dệt và vải không dệt cải thiện tính chống thấm

- NBR có thể chống được mài mòn rất tốt như là làm vỏ xe.

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	1,16 MB