Chất dẻo và vật liệu composite: PE, PVC, PS, PMMA, nhựa phenol - formaldehyde và bài tập có đáp án Hóa 12

Chất dẻo là vật liệu polymer có tính dẻo. Bài viết nêu các chất dẻo thông dụng PE, PP, PVC, PS, PMMA, PTFE, nhựa phenol - formaldehyde, phương trình điều chế, vật liệu composite, ứng dụng, vấn đề ô nhiễm nhựa và bài tập có đáp án Hóa 12.

Chất dẻo là gì?

Chất dẻo là những vật liệu polymer có tính dẻo, nghĩa là bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ nguyên sự biến dạng khi thôi tác dụng. Thành phần chính của chất dẻo là polymer, ngoài ra có thêm chất độn, chất hóa dẻo, chất ổn định. Vật liệu composite là loại vật liệu kết hợp nhiều thành phần để có tính chất ưu việt hơn.

Các chất dẻo thông dụng

Chất dẻo	Monomer	Ứng dụng
PE (polyethylene)	$\ce{CH2=CH2}$	Màng bọc, túi nylon, chai lọ
PP (polypropylene)	$\ce{CH2=CH-CH3}$	Hộp nhựa, đồ gia dụng, ống
PVC (polyvinyl chloride)	$\ce{CH2=CHCl}$	Ống nước, vỏ dây điện, ống nhựa
PS (polystyrene)	$\ce{CH2=CH-C6H5}$	Hộp xốp, vỏ thiết bị
PMMA (thủy tinh hữu cơ)	$\ce{CH2=C(CH3)COOCH3}$	Kính máy bay, biển quảng cáo
PTFE (Teflon)	$\ce{CF2=CF2}$	Lớp chống dính, vật liệu chịu hóa chất

Nhựa phenol - formaldehyde (PPF) điều chế bằng trùng ngưng phenol với formaldehyde (xúc tác acid hoặc base). Nhựa novolac mạch thẳng làm sơn, vecni; nhựa rezit (bakelite) có cấu trúc mạng không gian, bền nhiệt, dùng làm vỏ máy, đồ điện.

Ví dụ 1

Điều chế PVC từ $62{,}5$ kg vinyl chloride với hiệu suất $80\%$. Tính khối lượng PVC.

$m = 62{,}5 \cdot 0{,}8 = 50$ kg.

Ví dụ 2

Trùng hợp $28$ kg ethylene với hiệu suất $90\%$. Tính khối lượng PE.

$m = 28 \cdot 0{,}9 = 25{,}2$ kg.

Xem bài: Đại cương về polymer

Vật liệu composite

Composite gồm ít nhất hai thành phần: vật liệu nền (polymer, kim loại, gốm) và chất độn (sợi thủy tinh, sợi carbon, bột). Ví dụ nhựa epoxy gia cường sợi thủy tinh, sợi carbon dùng cho cánh máy bay, thân xe đua, thuyền. Ưu điểm: nhẹ, bền cơ học, bền hóa học, cách điện, chịu nhiệt tốt.

Ô nhiễm nhựa và tái chế

Nhựa khó phân hủy trong tự nhiên, tồn tại hàng trăm năm, tạo vi nhựa gây hại sinh vật.
Giải pháp: giảm dùng nhựa một lần, phân loại và tái chế theo mã số nhựa, phát triển nhựa sinh học dễ phân hủy (PLA), không đốt nhựa PVC vì sinh khí độc.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Chất dẻo là gì?
Viết phương trình trùng hợp vinyl chloride.
Trùng hợp $42$ kg propene với hiệu suất $80\%$. Tính khối lượng PP.
Vật liệu composite là gì? Nêu một ví dụ.
Nêu hai biện pháp giảm ô nhiễm nhựa.

Đáp án

Vật liệu polymer có tính dẻo.
$\ce{nCH2=CHCl ->[t, p, xt] (-CH2-CHCl-)_n}$.
$m = 42 \cdot 0{,}8 = 33{,}6$ kg.
Vật liệu kết hợp từ hai thành phần trở lên; ví dụ nhựa epoxy gia cường sợi thủy tinh.
Giảm dùng nhựa một lần; phân loại, tái chế rác thải nhựa.