BÀI 13: VẬT LIỆU POLYMER

(14 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Nêu khái niệm vật liệu composite.

Trả lời:

Vật liệu composite là loại vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên vật liệu mới có các tính chất vượt trội so với các vật liệu ban đầu.

Câu 2: Dựa vào nguồn gốc và quy trình chế tạo, tơ thường được chia thành những loại nào.

Trả lời:

Dựa vào nguồn gốc và quy trình chế tạo, tơ thường được phân loại thành: tơ tự nhiên, tơ tổng hợp, tơ bán tổng hợp.

Câu 3: Nêu tính chất vật lí của cao su tự nhiên.

Trả lời:

Tính chất vật lí của cao su tự nhiên: có tính đàn hồi, không dẫn điện, chịu mài mòn, không thấm khí và nước, không tan trong nước và một số dung môi hữu cơ như ethanol,... nhưng tan trong xăng, benzene,...

Câu 4: Định nghĩa keo dán.

Trả lời:

Keo dán là vật liệu có khả năng kết dính bề mặt của hai vật liệu rắn với nhau mà không làm biến đổi bản chất của các vật liệu được kết dính.

2. THÔNG HIỂU (5 CÂU)

Câu 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng hợp xảy ra trong quá trình dán keo 502.

Trả lời:

Phản ứng trùng hợp xảy ra trong quá trình dán keo 502:

nCH₂=C(CN)COOCH₃ (-CH₂-C(CH₃)(COOCH₃)-)_n.

Câu 2: Tại sao composte sợi carbon và composite sợi thủy tinh lại được sử dụng nhiều trong lĩnh vực hàng không?

Trả lời:

Composte sợi carbon và composite sợi thủy tinh được sử dụng nhiều trong lĩnh vực hàng không vì trong lĩnh vực hàng không, vật liệu sử dụng đòi hỏi phải chịu được áp lực cao, đồng thời phải nhẹ và khó bị biến dạng do tính đặc thù của lĩnh vực.

Câu 3: Vai trò của quá trình lưu hóa cao su là gì.

Trả lời:

Vai trò của quá trình lưu hóa cao su: làm tăng độ cứng, bền và những đặc tính khác của cao su. Đồng thời cải thiện khả năng chống mài mòn, chịu nhiệt, chống hóa chất và kháng tia UV.

Câu 4: Vì sao hiện nay keo dán tổng hợp như keo dán epoxy, keo dán poly(urea-formaldehyde) lại được sử dụng phổ biến.

Trả lời:

Hiện nay keo dán tổng hợp như keo dán epoxy, keo dán poly(urea-formaldehyde) được sử dụng phổ biến vì các loại keo dán này có độ kết dính rất cao, chịu nhiệt, chịu nước, chịu dung môi và chịu lực tốt, dễ sử dụng.

Câu 5: Cho biết điểm giống nhau và khác nhau giữa các vật liệu polymer sau: chất dẻo, tơ, cao su và keo dán.

Trả lời:

- Giống nhau: đều là polymer và đa dụng trong đời sống và sản xuất.

- Khác nhau:

+ Chất dẻo là vật liệu có tính dẻo. Tính dẻo ở đây là vật liệu bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.

+ Tơ là những vật liệu có dạng sợi mảnh và có độ bền nhất định.

+ Cao su là vật liệu có tính đàn hồi.

+ Keo dán là vật liệu có khả năng kết dính bề mặt của hai vật liệu rắn với nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

3. VẬN DỤNG (3 CÂU)

Câu 1: Trong công nghiệp, người ta điều chế PVC từ ethylene (thu được từ dầu mỏ) theo sơ đồ sau:

Giả sử hiệu suất mỗi quá trình (1), (2) và (3) tương ứng là 50%, 65% và 60% , hãy tính số kg PVC thu được khi dùng 1000 m³ khí ethylene (ở 25^oC và 1 bar).

Trả lời:

Số mol 1000 m³ khí ethylene (ở 25^oC và 1 bar):  kmol

Số kg PVC thu được: .62,5 = 491,63kg

Câu 2: Trong công nghiệp, để điều chế cao su buna người ta có thể đi từ nguyên liệu khí ethylene thu được từ dầu mỏ theo sơ đồ sau:

Tính số m³ ethylene (ở 25^oC và 1 bar) cần lấy để điều chế được 1 tấn cao su buna theo sơ đồ trên. Giả sử hiệu suất phản ứng của mỗi quá trình (1), (2) và (3) trong sơ đồ trên lần lượt là 65%, 50% và 70%.

Trả lời:

Số m³ ethylene (ở 25^oC và 1 bar) cần:

.24,79 = 4035,82m³

Câu 3: Caprolactam được tổng hợp từ cuối thế kỉ XIX. Hiện nay, nhu cầu sản xuất caprolactam trên thế giới khoảng 10 triệu tấn/năm; 90% trong đó dùng để tồng hợp tơ capron. Trong công nghiệp, caprolactam được điều chế theo so đồ sau:

Để sản xuất 10 triệu tấn caprolactam, cần sử dụng bao nhiêu tấn cyclohexanone (giả sử hiệu suất trung bình của cả quá trình trên là 60%)?

Trả lời:

Số tấn cyclohexanone cần dùng: = 14,454.10⁶ (tấn).

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Cho cao su buna tác dụng với Cl₂ (trong CCl₄ có mặt P) thì thu được polime no, trong đó Cl chiếm 58,172% về khối lượng. Trung bình cứ 20 phân tử Cl₂ thì phản ứng được bao nhiêu mắt xích cao su buna?

Trả lời:

Phản ứng sẽ bao gồm phản ứng cộng và thế. Cứ n mắt xích thì phản ứng thế với 1 mol Cl

Pomile có công thức: C_4nH_6n-1Cl_2n+1

%

Tức là cứ 9 mắt xích cao su buna thì phản ứng với 10 phân tử Cl trong đó có 9 phân tử phản ứng cộng và 1 phân tử phản ứng thế.

Vậy trung bình cứ 20 phân tử Cl thì phản ứng với 18 mắt xích cao su buna.

Câu 2: Đem trùng ngưng x kg acid ε-aminocaproic thu được y kg polime và 12,15 kg H₂O với hiệu suất phản ứng 90%. Tìm giá trị của x, y.

Trả lời:

nH₂N–(CH₂)₅–COOH → [-NH–(CH₂)₅–CO-]_n + nH₂O

n_H2O = 0,675 kmol ⇒ n_acid= 0,675 kmol

Vì H = 90% ⇒ n_{acid thực tế} = 0,675.100/90 = 0,75 kmol

⇒ x = 0,75.131 = 98,25 kg.

Áp dụng định luật BTKL, ta có:

y = 0,9.x - m_H2O = 98,25.0,9 – 12,15

⇒ y = 76,275 kg