Bài 13. Vật liệu polymer
Tìm hiểu về các loại vật liệu polymer: nhựa, sợi, cao su.
Lý thuyết Vật liệu Polymer
1. Nhựa (Plastic)
a) Định nghĩa
Nhựa: Vật liệu polymer có thể đúc, ép thành các sản phẩm khác nhau.
b) Phân loại
1. Nhựa nhiệt dẻo:
- PE: Túi nilon, màng bọc
- PVC: Ống nước, dây điện
- PS: Hộp xốp, đồ dùng
- PP: Chai nước, đồ gia dụng
2. Nhựa nhiệt rắn:
- Bakelite: Công tắc điện
- Nhựa phenolic: Keo dán gỗ
c) Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
- Nhẹ, bền, rẻ
- Chống ăn mòn
- Cách điện, cách nhiệt
- Dễ gia công
Nhược điểm:
- Khó phân hủy (100-1000 năm)
- Gây ô nhiễm môi trường
- Đốt tạo khí độc
2. Sợi (Fiber)
a) Sợi tổng hợp
1. Nylon:
- Bền, dai, đàn hồi
- Ứng dụng: Quần áo, dây cáp, lưới
2. Polyester:
- Bền, không nhăn
- Ứng dụng: Vải may, chăn màn
b) Sợi bán tổng hợp
1. Tơ visco (Rayon):
- Từ cellulose
- Mềm, mát, thấm hút tốt
2. Tơ axetat:
- Từ cellulose acetate
- Bóng, mịn
c) So sánh sợi
| Loại | Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|---|
| Nylon | Bền, dai | Không thấm hút |
| Polyester | Không nhăn | Không thoáng |
| Rayon | Mát, thấm hút | Dễ nhăn |
3. Cao su (Rubber)
a) Cao su thiên nhiên
Thành phần: Polyisoprene
Tính chất:
- Đàn hồi, dẻo
- Không bền với nhiệt, dầu mỡ
Lưu hóa cao su:
Cao su + S (140-160°C) → Cao su lưu hóa
- Tăng độ bền, đàn hồi
- Chịu nhiệt, dầu mỡ tốt hơn
b) Cao su tổng hợp
1. Cao su buna:
- Từ butadiene
- Bền, rẻ
2. Cao su buna-S:
- Từ butadiene + styrene
- Bền hơn buna
c) Ứng dụng
- Lốp xe
- Dây curoa
- Găng tay
- Gioăng kín
Các dạng bài tập
Dạng 1: Dạng 1: Nhận biết và phân loại vật liệu polymer
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Dựa vào tính chất vật lý
- Dựa vào ứng dụng
- Dựa vào phản ứng hóa học
Ví dụ:
Phương pháp:
1. Đốt cháy:
- A (PE): Cháy sáng, mùi nến
- B (PVC): Cháy khó, mùi hắc (HCl)
- C (Nylon): Cháy chậm, mùi tóc cháy
2. Thả vào nước:
- A (PE): Nổi (d < 1)
- B (PVC): Chìm (d > 1)
- C (Nylon): Chìm (d > 1)
Kết luận: A là PE (nổi), B và C chìm. Đốt B và C: B mùi hắc (PVC), C mùi tóc cháy (Nylon)
Dạng 2: Dạng 2: Tính toán lưu hóa cao su
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Viết PTHH lưu hóa
- Tính mol S cần dùng
- Tính khối lượng sản phẩm
Ví dụ:
a) Tính S:
m(S) = 100 × 3% = 3 kg
b) Tính cao su lưu hóa:
m(cao su lưu hóa) = 100 + 3 = 103 kg
c) Giải thích:
Lưu hóa tạo cầu nối -S-S- giữa các mạch polymer:
- Tăng độ bền cơ học
- Tăng độ đàn hồi
- Chịu nhiệt tốt hơn
- Chống dầu mỡ
Đáp án: a) 3 kg; b) 103 kg
Dạng 3: Dạng 3: Bài toán thực tế - Ô nhiễm nhựa và giải pháp
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Phân tích tác hại nhựa
- Đề xuất giải pháp
- Tính toán hiệu quả
Ví dụ:
a) Nhựa không tái chế:
m = 1.8 × (100% - 27%) = 1.8 × 73% = 1.314 triệu tấn
b) Nếu tái chế 50%:
m(không tái chế mới) = 1.8 × 50% = 0.9 triệu tấn
Giảm: 1.314 - 0.9 = 0.414 triệu tấn (31.5%)
c) 5 giải pháp:
1. Giảm sử dụng nhựa dùng 1 lần:
- Cấm túi nilon mỏng (<50 micron)
- Thuế cao cho sản phẩm nhựa dùng 1 lần
- Khuyến khích túi vải, hộp tái sử dụng
- Mục tiêu: Giảm 30% nhựa dùng 1 lần
2. Tăng tỉ lệ tái chế:
- Xây dựng 100 nhà máy tái chế mới
- Phân loại rác tại nguồn (bắt buộc)
- Trợ giá cho sản phẩm tái chế
- Mục tiêu: Tái chế 50% vào 2030
3. Phát triển nhựa sinh học:
- Nhựa từ tinh bột (PLA)
- Phân hủy trong 6-12 tháng
- Thay thế 20% nhựa truyền thống
- Hỗ trợ nghiên cứu, sản xuất
4. Kinh tế tuần hoàn:
- Thu hồi chai nhựa (đặt cọc)
- Tái sử dụng bao bì
- Sản xuất từ nguyên liệu tái chế
- Giảm 40% nhựa nguyên sinh
5. Giáo dục và truyền thông:
- Chiến dịch "Nói không với nhựa"
- Giáo dục môi trường trong trường học
- Tuyên truyền tác hại vi nhựa
- Thay đổi hành vi tiêu dùng
Tính toán hiệu quả tổng hợp:
| Giải pháp | Giảm (triệu tấn) | % |
|---|---|---|
| Giảm dùng 1 lần | 0.54 | 30% |
| Tăng tái chế | 0.414 | 23% |
| Nhựa sinh học | 0.36 | 20% |
| Kinh tế tuần hoàn | 0.27 | 15% |
| Giáo dục | 0.18 | 10% |
| Tổng | 1.764 | 98% |
Lộ trình thực hiện:
- 2025: Cấm túi nilon mỏng, tái chế 35%
- 2027: Nhựa sinh học 10%, tái chế 40%
- 2030: Tái chế 50%, nhựa sinh học 20%
- 2035: Giảm 98% ô nhiễm nhựa
Kết luận:
Với 5 giải pháp đồng bộ, Việt Nam có thể giảm 98% ô nhiễm nhựa, tương đương 1.764 triệu tấn/năm. Cần quyết tâm chính trị, đầu tư công nghệ và thay đổi hành vi người dân.
Đáp án: a) 1.314 triệu tấn; b) Giảm 0.414 triệu tấn; c) Đã đề xuất 5 giải pháp chi tiết