Mở đầu
Dây cao su có thể trở lại gần hình dạng ban đầu sau khi thôi kéo trong giới hạn phù hợp. Để hiểu độ đàn hồi và độ bền, ta xem cấu tạo mạch và sự liên kết giữa các mạch.
Cao su thiên nhiên
Cao su thiên nhiên chủ yếu là cis-1,4-polyisoprene, tạo từ monomer isoprene:
$$\mathrm{CH_2{=}C(CH_3)-CH{=}CH_2}.$$
Sau trùng hợp 1,4, mạch vẫn còn liên kết đôi, là vị trí có thể tham gia phản ứng và lão hóa oxi hóa.
Cấu hình cis góp phần làm mạch uốn và đàn hồi; không đồng nhất mọi polyisoprene với cao su thiên nhiên.
Kiểm tra nhanh
Monomer của cao su thiên nhiên là gì?
Ethene tạo PE.
Isoprene tạo cis-1,4-polyisoprene.
Styrene tạo polystyrene hoặc tham gia cao su SBR.
Vinyl chloride tạo PVC.
Lời giải
**Cách làm**
Cao su thiên nhiên chủ yếu được cấu tạo từ các mắt xích isoprene.
Một số cao su tổng hợp
- Polybutadiene từ buta-1,3-diene.
- Buna-S (SBR) từ styrene và buta-1,3-diene; loại thông dụng dùng tỉ lệ styrene : butadiene khoảng 1 : 3.
- Cao su nitrile từ butadiene và acrylonitrile, có khả năng chịu dầu tốt hơn trong nhiều ứng dụng.
- Cao su isoprene từ isoprene; cao su chloroprene từ chloroprene.
Tên monomer và tỉ lệ phải lấy theo đề hoặc dữ liệu sản phẩm cụ thể.
Lưu hóa bằng sulfur
Hình so sánh hai mạch cao su trước và sau khi tạo cầu nối sulfur.
Khi đun cao su với lượng sulfur và phụ gia thích hợp, các cầu nối sulfur hình thành giữa những chuỗi. Mạng thưa giúp vật liệu bền, đàn hồi, ít dính và ổn định nhiệt hơn cao su chưa lưu hóa.
Quá nhiều liên kết ngang làm vật liệu cứng, giảm khả năng kéo giãn; ebonite là ví dụ vật liệu có mức sulfur cao. Vì vậy lưu hóa là tối ưu mật độ mạng, không phải thêm sulfur càng nhiều càng tốt.
Ví dụ mẫu
Buna-S và buna-N cùng có thành phần từ butadiene. Muốn phân biệt, ta nhìn monomer thứ hai: styrene có vòng phenyl, acrylonitrile có nhóm –CN. Vì thế chữ S gắn với styrene, N gợi thành phần chứa nitrogen.
> **Dễ nhầm:** Ở phản ứng tạo mạng bằng sulfur, ta theo dõi những cầu nối giữa các mạch. Nếu chỉ thấy C=C bị cộng mà không có liên kết nối hai mạch, chưa đủ để gọi đó là lưu hóa.
Luyện tập
Tác dụng chính của lưu hóa cao su là gì?
Lưu hóa nhằm tạo mạng, không phân hủy hoàn toàn.
Cầu sulfur hạn chế trượt mạch và cải thiện tính đàn hồi, độ bền.
Carbon vẫn là thành phần chính.
Vật liệu thường tạo mạng rắn hơn.
Lời giải
**Cách làm**
Lưu hóa tạo liên kết ngang sulfur giữa các mạch cao su, làm mạng đàn hồi ổn định hơn.
Ghi nhớ
- Cao su thiên nhiên là cis-1,4-polyisoprene.
- Lưu hóa tạo cầu sulfur; mật độ liên kết ngang phù hợp tăng bền và đàn hồi, quá cao làm vật liệu cứng.
Đang học