Chất đa phân tử Polymer - Chế tạo Nylon 6-10,  Kevlar

Võ Thị Diệu Hằng
 

Chế tạo Nylon 6-10

Mục tiêu:

Làm một phản ứng đa trùng ngưng (polycondensation với sự khử HCl giữa một diamin H2N-(CH2)n-NH2 và một acid diclorur ClOC-(CH2)n-COCl

Trình bày:

Chất Nylon 6-10 được hình thành từ một diamin có 6 carbon, hexaméthylendiamin hay 1,6-diaminohexan : H2N-(CH2)6-NH2  và một acid diclorur có 10 nguyên tử carbon, clorur  sébacyl hay clorur decandioyle ClOC-(CH2)8-COCl

Chú ý: Thực hành nơi thoáng khí hay phải có dụng cụ hút khí ra ngoài

Cách làm:

Ðổ vô bécher loại 50 ml chừng 10ml dung dịch  kiềm hexaméthylènediamime.

Thêm vô 10 ml dung dịch hữu cơ chlorure de sébacyle. Ðặt pipette nghiêng tiếp xúc với thành bécher để không cho hai dung dịch trộn lẫn nhau.

Quan sát kỹ mặt phân giới (interface) giữa hai dung dịch.

Dùng cái móc kéo màn polymer vừa tạo thành ở mặt phân giới giữa hai dung dịch

Kéo dài sợi polymer ra và quấn xung quanh ống nghiệm.

Rửa  sợi polymer  thật kỹ với nhiều nước và  sấy nhẹ cho khô

Tìm hiểu thêm:

Nylon là một polyamid. Phản ứng giữa acid và amin tạo ra amid.  Cũng như vậy, acid adipic (hexanedoïque) phản ứng với hexamethylendiamin (1,6-diaminohexane) để tạo ra nylon 6-6 :

Ta có thể dùng một diclorur acid để có thể có phản ứng đa trùng ngưng lạnh (polycondensation à froid) tại mặt phân giới của hai dung dịch không  trộn lẫn nhau cũng như  chất clorure de sébacyle (chlorure de décanedioyle) phản ứng với hexaméthylènediamine (1,6-diaminohexane) để tạo thành nylon 6-10

Kiểu phản ớng dùng cho thí nghiệm này được gọi là đa trùng ngưng nơi mặt phân giới (polycondensation interfaciale). Ðó là một quá trình phản ứng  nhanh chóng, ở ngay nhiệt độ thường và không tùy thuộc vào tỷ lượng chính xác của các chất phản ứng.

Phương cách này không giống như sản xuất trong kỹ nghệ bởi vì  các hóa chất này đắt tiền.

Trong kỹ nghệ sản xuất, polymer tạo thành được kéo sợi từ chất nóng chảy. Như vậy sẽ hướng cho những phân tử xếp song song nhau. Trong  vị trí này, có những nối hydrogen giữa các nhóm CO và NH của những  chuỗi phân tử bên cạnh nhau. Nhờ cơ cấu này mà nylon có  độ bn cao và có tính đàn hồi.

Lực nối hydrogen  giữ vai trò tương tự như cầu nối lưu huỳnh trong cao su lưu hóa: Những lực nối này trả lại vị trí ban đầu mỗi khi ngừng kéo dài nylon hay cao su (vì vậy nên cao su có tính đàn hồi). Áo quần làm bằng nylon co giãn rất tốt nên không nhăn chớ không như polyethylen.

Ngoài tính đàn hồi, nhờ có thêm nối hydrogen mà  nylon 6-10 có độ nóng chảy cao: 265°, trong khi polyethylen thì chỉ có 129°C

Có nhiều polyamid mà tên chúng thường do số  nguyên tử trong  một monomer, thí dụ nylon 6-6 được tạo thành giữa hai chất phản ứng chứa 6 carbon. Trong lúc nylon 6 là kết quả của sự ngưng tụ lên chính nó nghĩa là chỉ  một chất phản ứng có 6 carbon mà thôi, chất acide 6-aminocaproïque (6-aminohexanoïque) H2N - (CH2)5 - COOH

Nylon 6 và  nylon 11 được dùng  làm sợi dệt vải có tên thương mại là Perlon và Rilsan

Những polyamid dẫn xuất từ Benzen có tên tổng quát là Aramide (do hai chữ aromatique và amide kết hợp lại. Những chất gốc từ benzen có mùi thơm: aromatique.

Cũng như acide téréphtalique (acide benzène-1,4-dicarboxylique) phản ứng với  p-phénylènediamine (1,4-diaminobenzène) để cho chất kevlar, một vật liệu nhẹ, rất bền:

 

Các chuỗi aramid có thể móc chặt vào nhau, nhờ lục nối hydrogen giữa những nhóm amid và  nhờ những tác động giữa các nhân benzen nằm đối diện nhau. Nhờ vậy mà chất kelvar cho ra những tinh thể rất chắc, dùng làm áo chống đạn ...