Hãy tưởng tượng điều này: chai nhựa bạn sử dụng hàng ngày, quần áo bạn mặc, thậm chí cả thức ăn bạn tiêu thụ tất cả đều được kết nối chặt chẽ với một "con người khổng lồ" vô hình gọi là polymer.được hình thành bằng cách liên kết vô số phân tử nhỏ (monomer)Bài viết này sẽ giải thích rõ ràng bốn loại polymer quan trọng, tiết lộ các ứng dụng rộng rãi của chúng trong cuộc sống hàng ngày,và khám phá các nguyên tắc hóa học đằng sau chúng.
Hóa học, đặc biệt là hóa học polymer là không thể tách rời khỏi cuộc sống hàng ngày của chúng ta.và thậm chí cả quần áo sợi tổng hợp chúng ta mặc đều chứng minh các ứng dụng của hóa họcNgay cả cơ thể chúng ta cũng hoạt động như một lò phản ứng hóa học khổng lồ, với vô số chất điều khiển quá trình trao đổi chất.đặc biệt là hiểu các nguyên tắc cơ bản về hóa học polymer, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thế giới xung quanh chúng ta.
Thuật ngữ "polymer" có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là "nhiều (poly) + phần (mer), " mô tả chính xác đặc điểm của nó là bao gồm nhiều đơn vị lặp lại được gọi là monomer.Cấu trúc polyme có thể tuyến tính, phân nhánh, hoặc mạng ba chiều phức tạp. Hầu hết các polyme công nghiệp là các hợp chất hữu cơ có chứa liên kết đồng hóa carbon-carbon. Ngoài ra, các yếu tố như oxy, hydro, clo,fluorine, phosphorus và lưu huỳnh thường xuất hiện trong polyme, tạo thành liên kết hợp hợp với carbon có cực khác nhau.
Do tính chất hợp chất tương ứng, các phân tử polymer không chỉ trải qua các lực liên kết tương ứng chính mà còn là các lực liên phân tử thứ cấp như tương tác dipol-dipole,Các lực phân tán do phân phối đám mây electron (lực van der Waals)Các lực liên phân tử này ảnh hưởng quan trọng đến các tính chất vật lý của polyme như điểm nóng chảy, độ bền và độ hòa tan.
Sản xuất các vật liệu polymer đòi hỏi phản ứng polymerization, với các phản ứng khác nhau thể hiện tốc độ khác nhau.áp suấtCác điều kiện này cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố trọng lượng phân tử và cấu trúc vật lý của sản phẩm cuối cùng.Số lượng nguyên tử carbon trong chuỗi polyme trực tiếp ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử và hành vi vật lý.
Dựa trên nguồn gốc và tính chất, polyme có thể được phân loại thành bốn loại chính:
- Biopolymers (Polymers tự nhiên)
- Các polyme tổng hợp
- Polymers tự nhiên công nghiệp
- Biopolymers
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét từng loại polymer và các ứng dụng của nó chi tiết.
Biopolymers, hoặc polymers tự nhiên, có nguồn gốc từ thực vật và khoáng chất mà không cần sự can thiệp của con người trong sản xuất của chúng.tinh bộtCác polyme khoáng chất bao gồm kim cương, graphite và hầu hết các oxit kim loại.
-
Cellulose:Là một trong những polyme tự nhiên phong phú nhất trên Trái đất, cellulose tạo thành thành phần chính của thành tế bào thực vật.
- Công nghiệp giấy:Thành phần chính của giấy
- Vải:Được chế biến thành sợi như bông, vải lanh và rayon
- Xây dựng:Thêm vào xi măng và thạch cao để tăng cường độ bền
- Công nghiệp thực phẩm:Chất phụ gia chất xơ cải thiện kết cấu
-
Tinh bộtHình thức lưu trữ năng lượng chính của thực vật, được tìm thấy trong ngũ cốc và chậu cây.
- Sản xuất thực phẩm:Bánh mì, mì và chất làm dày
- Kích thước giấy:Tăng độ bền giấy
- Phân loại vải:Cải thiện độ bền của sợi
- Dược phẩm:Phương tiện hỗ trợ thuốc
-
Răng:Các hỗn hợp polysaccharide được tiết ra từ thực vật với các tính chất dính.
- Loại kẹo cao su:Các chất làm dày và ổn định thực phẩm
- Loại kẹo cao su:Chất phụ gia kem và nước sốt
- Xanthan gum:Chất ổn định nước sốt salad
- Kim cương:Carbon allotrope với độ cứng cực cao cho đồ trang sức và công cụ cắt
- Graphite:Hình carbon dẫn điện cho bút chì và dầu bôi trơn
- Các loại oxit kim loại:Các hợp chất chịu nhiệt cho gốm sứ và điện tử
Polymers tổng hợp thường có nguồn gốc từ dầu thô và than tar monomer thông qua tổng hợp nhân tạo. Những vật liệu này đóng vai trò không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.
- Polyethylene (PE):Nhựa linh hoạt, kháng hóa chất cho bao bì và thùng chứa
- Polypropylene (PP):Nhựa bền cao hơn cho các bộ phận ô tô và thiết bị y tế
- Polyvinyl clorua (PVC):Vật liệu chống cháy cho ống xây dựng và ống y tế
- Polystyrene (PS):Nhựa trong suốt cho bao bì và đồ dùng dùng một lần dùng
- Polyethylene terephthalate (PET):Polyester mạnh cho chai đồ uống và dệt may
Các polymer này là kết quả của việc sửa đổi hoặc chế biến các polymer tự nhiên. cao su tự nhiên, polymerized từ isoprene với trọng lượng phân tử khoảng 300.000-500,000, là đại diện nhất.
Ứng dụng cao su tự nhiên:
- Lốp xe cho xe hơi
- Các niêm phong để ngăn ngừa rò rỉ
- Các ống dẫn để chuyển chất lỏng
- Máy giảm rung động
- Găng tay y tế
Biopolymers có nguồn gốc từ các nguồn năng lượng tái tạo như các sản phẩm nông nghiệp.là ví dụ về các polyme phân hủy sinh học có thể thay thế nhựa thông thường.
PHB Ứng dụng:
- Bao bì thực phẩm thân thiện với môi trường
- Các đường khâu và cấy ghép y tế sinh học
- Phim mulch nông nghiệp
Từ cellulose tự nhiên đến polyethylene tổng hợp, các polymer thấm vào cuộc sống của chúng ta trong vô số hình thức.và ứng dụng nâng cao sự hiểu biết của chúng ta về thế giới xung quanh trong khi đóng góp cho tính bền vữngKhi công nghệ tiến bộ, polymers chắc chắn sẽ có ý nghĩa lớn hơn trong việc định hình tương lai của nhân loại.
