Cao su thiên nhiên | Khái niệm hoá học

Thông tin chỉ tiết

1. Cây cao su và nhựa cao su

Cao su thiên nhiên được lấy từ nhựa của một số loài cây, nhưng chủ yếu là cây hevea brasiliensis có nguồn gốc ở Braxin, được trồng nhiều ở Nam Mĩ, Châu Phi, Đông Nam Á trong đó có Việt Nam.
Để khai thác, người ta khía vỏ cây cao su thành rãnh xung quanh thân cây theo đường xoắn cho nhựa chảy ra rồi hứng lấy nhựa (còn gọi là mủ cao su hay latex). Trong nhựa cao su có khoảng 40% là chất rắn, trong đó có tới 90% là hợp chất cao phân tử của hidrocacbon không no, 10% là các thành phần khác như protein, lipit, gluxit, muối vô cơ…
Để sơ chế, làm đông tụ nhựa cao su, người ta cho axit axetic hay axit fomic vào, nhựa cao su đông tụ thành tảng, lấy ra hun sấy, thu được cao su thô hay cao su sống, gọi là crep.
Trong thiên nhiên còn một loại cây khác, là balata hay gutta-peccha, cũng lấy được từ vỏ cây chất có tính đàn hồi tương tự cao su gọi là gutta-peccha, nhưng khối lượng phân tử và cấu hình khác với phân tử cao su thiên nhiên.

Cây cao su và mủ cao su

2. Cấu trúc của cao su thiên nhiên

Cao su thiên nhiên có công thức nguyên là (C5H8)n.
Khi đun nóng cao su ở nhiệt độ khoảng 300oC, người ta thu được isopren. Ozon hóa cao su tạo thành ozonit rồi thủy phân cho một sản phẩm với hiệu suất tới 90% là andehit levulic .
Từ các dữ liệu trên có thể suy ra rằng cao su thiên nhiên là polime của isopren

với n = 20.000

Trong mạch cao phân tử của cao su có cấu trúc lập thể điều hòa dạng cis, hoàn toàn có thể trình diễn như sau : Còn gutta-peccha, có thành phần phân tử và hóa tính gần như như nhau với cao su nhưng thông số trùng hợp n = 600 đến 700 và những mắt xích đều có thông số kỹ thuật tran

3. Tính chất

Cao su có đặc thù đặc biệt quan trọng là tính đàn hồi, tức là tính hoàn toàn có thể biến dạng khi có lực cơ học bên ngoài tính năng vào ( kéo, nén … ) và trở lại dạng khởi đầu khi lực thôi tính năng. Tính đàn hồi của cao su do cấu trúc của nó gây nên : trong phân tử polime của cao su còn có nhiều nối đôi, có cấu trúc mạch hình sợi với thông số kỹ thuật cis ở những mắt xích. Bình thường những chuỗi polime xoắn lại hoặc cuộn lại. Khi kéo căng, những chuỗi đó duỗi ra làm sợi cao su dãn ra ; khi ngừng kéo những chuỗi đó lại cuộn lại nên sợi cao su có xu thế co về hình dạng bắt đầu. Ngoài ra, cao su còn có một số ít đặc thù lí, hóa học khác nhau như : cao su không dẫn nhiệt và điện, không thấm khí và nước ; cao su tan được trong một số ít hidrocacbon như benzen, xăng, dầu thông và trong 1 số ít dẫn xuất halogen như clorofom, nhưng không tan trong những dung môi phân cực như ancol, axeton, nước … Phân tử polime của cao su còn nhiều nối đôi nên cao su hay bị lão hóa khi để lâu ngoài không khí, nhất là được thực thi khi đun nóng hay chiếu sáng … làm đổi khác đặc thù cơ lí của cao su, làm giảm độ bền, vẻ đẹp.

Cũng do các liên kết đôi trong phân tử nên cao su còn có thể tham gia phản ứng với clo, HCl… tạo nên các dẫn xuất của cao su có nhiều ứng dụng trong thực tế. Chẳng hạn như:

– Cao su clo hóa : Là cao su thiên nhiên đã cho công dụng với clo. Trong quy trình tương tác đã xảy ra phản ứng cộng clo vào link đôi và cả phản ứng thế. Thành phần và cấu trúc của cao su clo hóa không cố định và thắt chặt mà tùy thuộc vào điều kiện kèm theo phản ứng. Tùy theo thành phần clo trong phân tử, đặc thù của cao su clo hóa sẽ khác nhau : cao su có 40 % clo thì mềm, còn cao su có chứa 65 % clo lại rắn và bền hóa học. Cao su clo hóa được dùng trong việc chế sơn, vecni, thuốc vẽ. Sơn cao su rất bền, dùng để sơn vạch đường, sơn bể, thùng chứa H2O2, làm giấy bọc chống ẩm … – Cao su hidro clorua : là cao su thu được do công dụng của hidro clorua với cao su tự nhiên. Phản ứng cộng xảy ra cũng tuần theo quy tắc Maccopnhicop. Cao su hidroclorua cũng có nhiều ứng dụng, thường dùng để chế sơn, tạo màng chống ẩm. Ngoài ra, cao su còn tham gia phản ứng với hdiro tạo ra cao su hidro và tính năng được với lưu huỳnh.

4. Sự lưu hóa cao su

Là sự chế hóa cao su với lưu huỳnh để khắc phục hạn chế của cao su là dính ở nhiệt độ cao, giòn ở nhiệt độ thấp. Có hai chiêu thức lưu hóa cao su : Lưu hóa nóng : đun nóng cao su với lưu huỳnh ở nhiệt độ khoảng chừng 130 – 145 oC. Lưu hóa lạnh : chế hóa cao su với dung dịch lưu huỳnh trong CS2. Ở nhiệt độ thường và hoàn toàn có thể thay lưu huỳnh bằng S2Cl2. Khi lưu hóa, một số ít link pi mở ra, hoặc sự thế ở hidro đính với cacbon bên cạnh nối đôi, tạo thành những cầu nối giữa những mạch polime nhờ những nguyên tố lưu huỳnh, do đó những phân tử rất lớn có cấu trúc mạng lưới khoảng trống được tạo ra :

 Các phân tử polime cao su trên nhờ có cấu trúc mạng lưới không gian nên tính chất cơ lí hơn hẳn cao su thô: đàn hồi hơn, bền đối với nhiệt, lâu mòn, khó tan trong các dung môi hữu cơ, có khả năng chống thấm khí, chống ẩm tốt hơn.

Thông thường, khối lượng lưu huỳnh trong cao su lưu hóa chiếm khoảng chừng 3 – 4 % khối lượng cao su thô. Nếu thành phần lưu huỳnh cao hơn ( 25-40 % ), mẫu sản phẩm tạo thành rất cứng gọi là ebonit dùng làm vật tư cách điện. Trong thực tiễn sản xuất, quy trình lưu hóa coa su thường triển khai đồng thời với quy trình gia công cao su thành vật phẩm.

Source: https://mix166.vn
Category: Thiên Nhiên