Bài 13. Vật liệu polymer
Tìm hiểu về các loại vật liệu polymer: nhựa, sợi, cao su.
Lý thuyết Vật liệu Polymer
1 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 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 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
1 Dạng 1: Nhận biết và phân loại vật liệu polymer
Phương pháp:
- Dựa vào tính chất vật lý
- Dựa vào ứng dụng
- Dựa vào phản ứng hóa học
Ví dụ minh họa
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)
2 Dạng 2: Tính toán lưu hóa cao su
Phương pháp:
- Viết PTHH lưu hóa
- Tính mol S cần dùng
- Tính khối lượng sản phẩm
Ví dụ minh họa
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
3 Dạng 3: Bài toán thực tế - Ô nhiễm nhựa và giải pháp
Phương pháp:
- Phân tích tác hại nhựa
- Đề xuất giải pháp
- Tính toán hiệu quả
Ví dụ minh họa
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
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 22 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay