Cao Su Buna Là Sản Phẩm Trùng Hợp Của chất nào? Câu hỏi này sẽ được truongkinhdoanhcongnghe giải đáp trong bài viết sau. Mời bạn đọc cùng theo dõi!
Câu Hỏi: Cao Su Buna Là Sản Phẩm Trùng Hợp Của Chất Nào?
A. vinyl clorua.
B. etilen.
C. buta-1,3-dien.
D. stiren.
Đáp án đúng là C. Cao su buna là sản phẩm thu được khi tiến hành trùng hợp buta-1,3-dien.
Kiến thức liên quan – Cao Su Buna Là Sản Phẩm Trùng Hợp Của Chất Nào?
Lịch sử của cao su Buna
Cao su Buna là một loại cao su tổng hợp được phát minh bởi nhà hóa học người Nga Sergei Vasilyevich Lebedev. Ông là người đầu tiên trùng hợp butadiene vào năm 1910 và sau đó tìm ra cách sản xuất butadien từ ethanol vào năm 1926.
Năm 1928, Lebedev đã phát triển một phương pháp sản xuất polybutadien bằng cách sử dụng natri làm chất xúc tác. Phương pháp này sau đó được các nhà khoa học từ Bayer (tại thời điểm đó là một phần của tập đoàn IG Farben) cải tiến và đưa vào sản xuất hàng loạt.
Tên thương mại của polybutadien là Buna, được ghép từ hai chữ cái đầu của butadien và natri. Cao su Buna là một trong những loại cao su tổng hợp đầu tiên và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp.
Phân loại cao su Buna
Cao su Buna là một dạng cao su tổng hợp có những đặc tính tương tự cao su thiên nhiên và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Cao su Buna có thể được điều chỉnh các tính chất theo yêu cầu bằng cách thêm các chất độn khác nhau vào quá trình sản xuất.
Có hai loại cao su Buna phổ biến nhất là Cao su Buna S (SBR) và cao su Buna N (NBR). Ngoài ra, còn có các loại nhựa như polystyrene (PS) và acrylonitrile butadiene styrene (ABS) có chứa polybutadien làm thành phần chính.
Cao su Buna S (SBR) là cao su tổng hợp từ styrene và polybutadien. Cao su này có khả năng chống mài mòn và chịu được các tác nhân môi trường. Cao su Buna S được sản xuất theo hai quy trình khác nhau: dung dịch S-SBR và nhũ tương E-SBR. E-SBR chiếm phần lớn sản lượng cao su Buna S trên thế giới và được ứng dụng chủ yếu trong ngành sản xuất lốp xe. S-SBR được ứng dụng trong các vật liệu phũ chống thấm, đệm lót, đế giày và điện cực pin lithium-ion.
Cao su Buna N (NBR) là cao su tổng hợp từ acrylonitril (ACN) và butadien. Cao su này có đặc tính kháng dầu, nhiên liệu và hóa chất tốt. Cao su Buna N cũng có tính ổn định nhiệt cao, bền bỉ và khả năng phục hồi tốt. Cao su Buna N được ứng dụng trong các ống dẫn, gioăng, găng tay y tế, bóng bay và miếng lót.
Quá trình tổng hợp cao su buna
Cao su buna được tổng hợp bằng quá trình trùng ngưng 1,3-butadien, một loại monome có khả năng tạo liên kết giữa các nguyên tử C-C để hình thành các chuỗi polymer dài. Quá trình trùng ngưng phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, dung môi và chất xúc tác.
Các chuỗi polymer của cao su buna có thể có ba dạng liên kết khác nhau: cis, trans và vinyl. Mỗi dạng liên kết có ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của cao su buna.
- Liên kết cis làm cho chuỗi polymer cong và vô định hình, tăng tính đàn hồi của cao su buna.
- Liên kết trans làm cho chuỗi polymer thẳng và cố định, tăng tính ổn định của cao su buna.
- Liên kết vinyl chỉ chiếm một phần nhỏ trong chuỗi polymer và không có nhiều tác động đến tính chất của cao su buna.
Qui trình sản xuất cao su Buna
Có nhiều qui trình sản xuất cao su Buna khác nhau, nhưng điểm khác biệt chính là loại chất độn được sử dụng. Chất độn sẽ ảnh hưởng đến các tính chất đặc trưng của cao su Buna.
Qui trình sản xuất cao su Buna gồm có các bước sau:
- Bước 1: Trộn các monome butadien (bao gồm 1,3-butadiene và 1,2-butadiene) với chất xúc tác và chất kích hoạt tạo gốc trong các bể phản ứng chứa nước làm môi trường phản ứng.
- Bước 2: Gia nhiệt bể phản ứng từ 30 đến 40°C để thúc đẩy sự hình thành các chuỗi polymer từ các monome. Các chuỗi polymer có thể có cấu trúc cis hoặc trans tùy thuộc vào loại monome. Nếu có acrylonitrile thì sẽ tạo ra cao su nitrile butadien (Buna-N), còn nếu có stiren thì sẽ tạo ra cao su stiren butadien (Buna-S). Quá trình này kéo dài từ 5 đến 12 giờ và có hiệu suất khoảng 70%.
- Bước 3: Thêm hai hoạt chất dimethyldithiocarbamate hoặc diethyl hydroxylamine để kích thích phản ứng của 30% monome còn lại. Các monome không phản ứng sẽ bị loại bỏ bằng hơi nước. Hiệu suất tổng hợp polymer đạt gần 100%.
- Bước 4: Ổn định các chuỗi polymer bằng cách trộn với các chất chống oxy hóa và đông tụ với canxi nitrat (Buna-N) hoặc nhôm sunfat (Buna-S). Các chất đông tụ dư sẽ được rửa và sấy khô để tạo ra cao su Buna nguyên liệu.
- Bước 5: Sản xuất các sản phẩm cao su Buna bằng cách trộn cao su nguyên liệu với các chất độn khác nhau để tạo ra các tính chất mong muốn cho các sản phẩm cuối cùng.
Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền tốt hơn cao su thiên nhiên
Cao su Buna là một trong những loại cao su tổng hợp có tính đàn hồi và độ bền cao hơn cao su thiên nhiên. Đây là ưu điểm của cao su Buna cũng như các loại cao su tổng hợp khác, do chúng có thể điều chỉnh được cấu trúc phân tử trong quá trình tổng hợp.
Cao su Buna được sản xuất chủ yếu từ butadien, một loại hydrocacbon có hai liên kết đôi. Butadien có thể trùng hợp hoặc đồng trùng hợp với các monome khác để tạo ra các loại cao su Buna khác nhau.
- Polybutadiene là một loại cao su Buna đơn giản nhất, có tính mềm và dẻo. Nó có giá trị thương mại cao nhất trong các loại cao su tổng hợp.
- Nitrile-butadien (Buna-N) và stiren-butadien (Buna-S) là hai loại cao su Buna phổ biến nhất, được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp butadien với acrylonitrile hoặc stiren. Chúng có tính dai và đàn hồi tốt, thường được dùng để sản xuất lốp xe, ống dẫn và các sản phẩm cao su khác.
- Acrylonitrile butadien stiren (ABS) là một loại nhựa kỹ thuật được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp butadien, acrylonitrile và stiren. Nó có tính cứng và bền, thường được dùng để sản xuất các vật dụng gia dụng, đồ chơi và thiết bị điện tử.
Ngoài ra, butadien còn có nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp hóa chất:
- Butadien được dùng để sản xuất nylon, một loại sợi tổng hợp, bằng cách thêm một phân tử hydro xyanua vào mỗi liên kết đôi của nó. Quá trình này được gọi là hydrocyanation và được phát triển bởi công ty DuPont.
- Butadien cũng được dùng để sản xuất chloroprene và sulfolane, hai loại cao su tổng hợp khác có tính chịu nhiệt và chống hoá chất tốt.
- Butadien còn được dùng để tổng hợp các xycloalkane và xycloalkene, những hợp chất vòng có liên kết đôi hoặc ba, bằng cách phản ứng với các liên kết carbon-carbon kép hoặc ba của chúng. Phản ứng này được gọi là phản ứng Diels-Alder và yêu cầu sự có mặt của xúc tác kim loại.
Độc tính của cao su Buna và an toàn môi trường
Cao su Buna là một loại cao su tổng hợp có chứa 1,3-butadien làm thành phần chính. 1,3-butadien là một hợp chất hữu cơ có độc tính và gây ung thư nếu tiếp xúc lâu dài.
- Theo các thí nghiệm trên chuột, 1,3-butadien có độc tính cấp tính thấp, với nồng độ gây chết 50% (LC50) là 12,5-11,5 vol%.
- Theo các nghiên cứu dịch tễ học, 1,3-butadien có liên quan đến bệnh tim mạch và bệnh bạch cầu. Nó cũng có liên quan đáng kể đến các bệnh ung thư khác như ung thư phổi và ung thư vú.
- 1,3-butadien đã được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại là chất gây ung thư Nhóm 1, tức là có bằng chứng đầy đủ về khả năng gây ung thư cho người. Nó cũng đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và Cơ quan Đăng ký Dịch bệnh do các Chất Độc hại (ATSDR) liệt kê là chất gây ung thư.
- Hội nghị các Nhà Vệ sinh Công nghiệp của Chính phủ Hoa Kỳ (ACGIH) liệt kê 1,3-butadien là chất bị nghi ngờ gây ung thư, tức là có bằng chứng không đầy đủ hoặc không nhất quán về khả năng gây ung thư cho người.
Ứng dụng của cao su buna trong đời sống
Cao su Buna có đặc tính kháng hóa chất và nhiệt độ cao, cho phép nó hoạt động tốt trong các điều kiện khắc nghiệt. Cao su Buna được sử dụng trong các ngành công nghiệp sau:
- Ngành công nghiệp ô tô: Cao su Buna được sử dụng để sản xuất lốp xe, ống mềm, dây đai và các bộ phận ô tô khác. Cao su Buna có khả năng chống thấm dầu, chịu nhiệt và chịu được các tác động của thời tiết.
- Ngành điện: Cao su Buna được sử dụng để sản xuất dây cáp điện, lớp phủ dây và chất cách điện. Cao su Buna có đặc tính cách điện tốt và bền bỉ.
- Ngành công nghiệp xây dựng: Cao su Buna được sử dụng để sản xuất các chi tiết đệm lót, chống thấm, chống run và ron cửa. Cao su Buna có khả năng chịu được áp lực và độ ẩm cao.
- Ngành hàng tiêu dùng: Cao su Buna được sử dụng để sản xuất các mặt hàng tiêu dùng như giày dép, đồ chơi và đồ thể thao. Cao su Buna có độ bền và khả năng chống lại thời tiết cao.
- Ngành y tế: Cao su Buna được sử dụng để sản xuất găng tay y tế, ống dẫn và các thiết bị y tế khác. Cao su Buna có khả năng chịu được quá trình khử trùng và kháng hóa chất tốt.
Trên đây là những thông tin liên quan đến câu hỏi Cao Su Buna Là Sản Phẩm Trùng Hợp Của Chất Nào mà Truongkinhdoanhcongnghe tổng hợp được. Hi vọng bài viết hữu ích với bạn.
