Tính chất hóa học của Poli Metyl Metacrylat (C5H8O2)n đầy đủ nhất

1. Lịch sử hình thành Poli (Metyl Metacrylat)

- Poli Metyl Metacrylat được tổng hợp lần đầu tiên trong phòng thí nghiệm từ monome Metyl Metacrylat vào năm 1927 khi cố gắng sản xuất kính an toàn bằng cách polymer hoá methyl methacrylate giữa hai lớp kính và được đăng ký sáng chế vào năm 1933 bởi Rohm and Haas Company với tên gọi Thuỷ tinh hữu cơ plexiglas.

- Poly Metyl Metacrylat cũng được phát hiện vào đầu những năm 1930 bởi các nhà hoá học Anh Rowland Hill và John Crawford tại Imperial Chemical Industries (ICI) ở Anh. Cả Perspex và Plexiglas đã được thương mại hoá vào cuối những năm 1930.

- Trong chiến tranh thế giới thứ hai Poly Metyl Metacrylat được sử dụng làm kính viễn vọng cho tàu ngầm, kính chắn gió, vòm chắn, tháp pháo cho máy bay....

- Ngày nay Poly Metyl Metacrylat được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, giao thông, chiếu sáng, IT... Chất này năm trong nhóm nhựa acrylic cùng với Oly (Acrylonitril)

2. Định nghĩa và các tính chất hoá học, tính chất vật lý của Poli Metyl Metacrylat (C5H8O2)n 

2.1. Định nghĩa của Poli Metyl Metacrylat

Poli Metyl Metacrylat (thuỷ tinh hữu cơ) là chất một chất dẻo, đặc tính là có tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, của áp lực bên ngoài mà vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. Chất dẻo này được tạo ra từ phản ứng trùng hợp metyl metacrylat. Công thức phân tử: (C5H8O2)n. Công thức cấu tạo:

- Ký hiệu: PMMA

2.2. Các tính chất hoá học của Poli Metacrylat

+ Phản ứng thuỷ phân trong mỗi trường axit

+ Phản ứng thuỷ phân trong mỗi trường kiềm

+ Phản ứng cộng H2 vào gốc không no

+ Phản ứng trùng hợp

Vì có liên kết C=C nên metyl metacrylat có thể tham gia phản ứng trùng hợp. Tính chất này tương tự như anken

+ Phản ứng đốt cháy: Phản ứng oxi hoá hoàn toàn tạo CO2 và H2O

2.3. Các tính chất vật lý của Poly Metyl Metacrylat

- Nhiệt độ nóng chảy khoảng 160 độ C

- Khối lượng riêng (M) ở 25 độ C là 1,18g/cm3

- Là loại nhựa acrylic (nhựa este) có dạng trong suốt, thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo (nhẹ hơn một nửa so với các loại nhựa thông thường).

- Có khả năng cho ánh sáng truyền qua tốt hơn 93%. Ngoài ra, nó có truyền tải gần như hoàn hảo của ánh sáng có thể nhìn thấy được và vẫn giữ các đặc tính này trong nhiều năm tiếp xúc với bức xạ cực tím và thời tiết nên nhựa Poly Metyl Metacrylat là một sự that thế lý tưởng cho kính.

- Có độ bền cơ học cao, chịu nhiệt, bền với hoá chất, chịu thời tiết khắc nghiệt, chịu xước tốt. Ngoài ra, còn là chất rắn vô định hình, có khả năng tái chế.

3. Ứng dụng của Poli Metyl metacrylat và bài tập áp dụng

3.1. Ứng dụng của Poli Metyl metacrylat

- Poly (Metyl Metacrylat) có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực đời sống như xây dựng, chiếu sáng, giao thông, quang học, y tế, IT và các lĩnh vực khác. Trong số đó, lĩnh vực xây dựng chiếm tỷ trọng cao nhất với khoảng 50% lượng Poly (Metyl Matacrylat) được sử dụng. Ngoài ra, PMMA còn được ứng dụng nhiều như trần nhà, cửa kính, bể cá chịu áp lực cao, chiếu sáng, các biển quảng cáo.... Không những vậy, trong lĩnh vực liên quan đến tàu ngầm, nó được sử dụng làm cửa quan sát, kính quan sát; trong y tế người ta còn dùng để phẫu thuật chỉnh hình, làm răng giả, xương giả; trong thời trang, Poly (Metyl Metacrylat) cũng được dùng làm màn hình các thiết bị điện thoại đời mới nhất..... Dưới đây là tỷ trọng các lĩnh vực trong đời sống có sử dụng nhựa Plexiglas.

- Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng tại Việt Nam và trên giới

+ Theo thống kê, khu vực châu Á - Thái Bình Dương là thị trường lớn nhất cho PMMA với khoảng 40% doanh thu trên toàn cầu trong năm 2011 và ước tính lên tới 4,49 tỷ USD vào năm 2017. Đây cũng là nhà sản xuất lớn nhất của PMMA. Thị trường lớn thứ hai là châu Âu và tiếp theo là Bắc Mỹ.

+ Trong cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu thị trường PMMA phải đối mặt với sự sụt giảm về nhu cầu. Trong năm 2010, 2011, ngành công nghiệp phục hồi từ suy thoái kinh tế và sự tăng trưởng một cách đáng kể. Việc tiêu thụ ước tính của PMMA đạt 1,67 triệu tấn trong năm 2011 trên toàn cầu.

+ Mitsubishi Rayon của Nhật Bản và Lucite International (Mỹ) là hai nhà cung cấp lớn nhất của PMMA. Một số nhà cung cấp lớn khác nhau như Arkema SA (Pháp), LG MMA (Hàn Quốc), Chi Mei Corp (Đài Loan), Evonik Industries (Đức) và Nhật Bản Sumitomo Chemical Company Ltd và Kuraray (Nhật Bản).

+ Nguyên liệu Methyl Methacrylat (MMA) để tổng hợp PMMA được cung cấp chính bởi các hãng BASF, LG MMA, Arkema, Chi Mei, Dow Chemicals, Evonik, Mitsubishi Rayon và Sumitomo. Các công ty cũng đầu tư rất lớn vào hoạt động R & D để phát triển tốt hơn PMMA sản ophẩm với nhiều ứng dụng mới.

+ Thực tế, hiện nay Việt Nam chưa có nhà máy nào sản xuất sản phẩm này mà hoàn toàn nhập khẩu từ nước ngoài. Vì vậy nhu cầu có một nhà máy sản xuất Poly Metyl Metacrylat cũng như các sản phẩm liên quan là cần thiết tuy nhiên phải cần xem xét về mặt nguyên liệu, vốn đầu tư, công nghệ, nhà xưởng, khả năng cạnh tranh, mặt bằng.... Và nguyên liệu là yếu tố quan trọng nhất để từ đó đưa ra quyết định chọn công nghệ.

3.2. Bài tập áp dụng

Bài 1: Hợp chất A: C5H8O2 tồn tại ở hai dạng đồng phân lập thể. Cả hai dạng đó đều có tính quang hoạt. Hidro hoá A  được B có cấu tạo C5H10O2. Có thể tách B thành 2 đối quang của nhau. 

a. Viết Công thức cấu tạo của A (2 dạng) biết rằng A tác dụng với NaHCO3 giải phóng khí CO2

b. Cho mỗi dạng của A tác dụng với Br2. Hãy viết công thức Fisơ, công thức chiếu Niumen của sản phẩm sinh ra trong mỗi trường hợp.

Bài 2: A là C5H10O3 tan dễ dạng trong bazo loãng, có đồng phân quang học. Khi đun nóng A cho C5H8O2 không có đồng phân quang học nữa nhưng vẫn làm quỳ tím hoá đỏ. Sự oxi hoá bằng O3, tiếp theo thuỷ phân C5H8O2 etanal và axit 2-fomyl axetic. Sự oxi hoá A bằng CrO3 cho C mà chất này cho phản ứng được với 2,4-dinitrophenylhidrazin và cho phản ứng halogenfoc. Xác định công thức hoá học các chất.

Bài 3: A là C5H10O3 cho kết tủa với 2,4-dinitrophenylhidrazin và tan trong bazơ loãng dễ dàng. Xác định CTCT A?

- Cho A phản ứng iodofoc. Xác định công thức cấu tạo đúng của A?

- A không mất CO2 dễ dàng khi đun nóng. Xác định công thức cấu tạo đúng của A?

Bài 4: Có bao nhiêu este mạch hở có công thức C5H8O2 khi bị xà phòng hoá tạo ra một anđehit? (không tính đồng phân lập thể)

A. 1                   B. 2                  C.3                     D.4

Bài 5: Có bao nhiêu este mạch hở có công thức C5H8O2 khi bị xà phòng hoá tạo ra một xeton? (không tính đồng phân lập thể)

A. 1                 B. 2                    C. 3                   D.4

Bài 6: Có bao nhiêu este mạch hở có công thức C5H8O2 thì bị thuỷ phân trong môi trường axit tạo ra một axit không no? (không tính đồng phân lập thể)

A. 1                B. 2                     C. 3                  D.4

Bài 7: Một axit cacboxylic A có công thức nguyên là C5H8O2. Hợp chất này tồn tại 2 dạng đồng phân lập thể là A1 và A2. Để giải thích cấu trúc của hai đồng phân trên, người ta xử lý A với Ozon. Sau phản ứng thu được axetanđehit và axit  2-oxipropanoic. Khi hidro hoá A1 và A2 bằng hidro (trên thanh tiếp xúc Platin) sẽ sinh ra hỗn hợp raxemic của axit cacboxylic B.

- Viết công thức cấu tạo các đồng phân hình học của A1 và A2, gọi tên

- Viết công thức chiếu Ficher các đồng phân của B và gọi tên theo danh pháp Cahn-Jugold-Prelog và cho biết hướng quay (+ hoặc i) của các đồng phân đó.

Bài 8: Cho các hợp chất hữu cơ mạch hở lần lượt có công thức phân tử là: C4H4 (1); C5H8O2 (2); C3H4O (3); C4H8O (4). Phân tử có có số liên kết nhiều nhất lần lượt  là phân tử có số liên kết:

A. (3) và (2)           B. (4) và (2)          C. (2) và (4)               D. (2) và (3)

Bạn đọc có thể tham khảo bài viết: Khi thuỷ phân chất béo trong môi trường kiềm thì? Hoá học 12