Polibutadien là polime gì?

Câu hỏi: Polibutadien là polime gì?

Lời giải:

Polybutadien được sản xuất từ sự polymer hóa trong dung dịch, và một đặc trưng nổi bật quan trọng về chất lượng của loại polymer tổng hợp này là hàm lượng các dạng cis 1,4 và cis 1,2 vinyl trong cao su.

Cùng Top lời giải đi tìm hiểu chi tiết về Polibutadien nhé.

I. Định nghĩa Polybutadien

- Định nghĩa: Polibutađien là một loại cao su tổng hợp Cao su Buna, còn được gọi là cao su BR, Buna-N, Buna-S, là polime được hình thành từ phản ứng trùng hợp của monome buta-1,3-đien.

- Công thức phân tử: (C₄H₆)_n

- Công thức cấu tạo: -[-CH₂-CH=CH-CH₂-]-

- Tên gọi: Polibutađien

- Kí hiệu: BR

II. Tính chất vật lí & nhận biết

Được sản xuất từ quá trình trùng hợp của các phân tử monome 1,3-butadiene.
Mang những đặc điểm nổi bật của cao su thiên nhiên, đồng thời có khả năng chống mòn cao, chịu uốn gấp tốt, ít biến dạng.
Điều đặc biệt của của cao su buna là có thể mang những tính chất đặc biệt như các loại nhựa tổng hợp tùy thuộc vào thành phần chất độn. Có thể kể đến như khả năng chống ăn mòn từ xăng dầu, hóa chất, chịu nhiệt, chống mài mòn, cách âm…

III. Tính chất hóa học

- Đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren C₆H₅CH=CH₂ có mặt Na ta được cao su buna-S có tính đàn hồi cao.

- Đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin CNCH=CH₂ có mặt Na, ta được cao su buna-N có tính chống dầu cao.

IV. Điều chế 

- Người ta điều chế cao su buna bằng phản ứng trùng hợp buta-1,3-đien có mặt Na

V. Ứng dụng

- Polibutađien có khả năng chống mòn cao và được sử dụng đặc biệt trong sản xuất lốp xe, tiêu thụ khoảng 70% sản lượng.

Polybutadien được sử dụng làm lốp xe, và phần lớn là sử dụng kết hợp với các loại polymer khác như cao su thiên nhiên, cao su Styren Butadien, ở đây polybutadien có tác dụng làm giảm nhiệt nội sinh và cải thiện tính chịu mài mòn của hỗn hợp cao su.

Độ ma sát của lốp xe trên băng vào mùa đông có thể được cải thiện bằng cách sử dụng hàm lượng polybutadien cao trong hỗn hợp cao su mặt lốp.

Ở các ứng dụng khác, cao su butadien được sử dụng trong hỗn hợp cao su, nhằm mục đích tăng tính chịu mài mòn và độ uốn dẻo ở nhiệt độ thấp của sản phẩm, ví dụ như giày, băng tải, dây đai.

- Đuợc sử dụng làm phụ gia để cải thiện độ dẻo dai (khả năng chống va đập) của nhựa như polistiren và ABS.

- Nó cũng được sử dụng để sản xuất bóng golf, các vật thể đàn hồi khác nhau và để bọc hoặc đóng gói các cụm điện tử, tạo ra điện trở cao .

VI. Dạng bài tập điều chế cao su Buna

1. Lý thuyết và Phương pháp giải

CaCO₃ → CaO → CaC₂ → C₂H₂ → C₄H₄ → Buta-1,3-đien → Caosu buna

Tinh bột / Xenlulozơ → Glucozơ → C2H5OH → Buta-1,3-đien → Caosu buna

CH₄ → C₂H₂ → C₄H₄ → Buta-1,3-đien → Caosu buna

Hiệu suất phản ứng:

Lưu ý: Hiệu suất cả quá trình là tích hiệu suất mỗi giai đoạn riêng lẻ.

2. Ví dụ minh họa sơ đồ điều chế Cao su Buna

Ví dụ 1. Trong thế chiến thứ II người ta phải điều chế cao su buna từ tinh bột theo sơ đồ sau:

Tinh bột → Glucozơ → Ancol etylic → Buta-1,3-đien → Caosu buna

Từ 10 tấn khoai chứa 80% tinh bột điều chế được bao nhiêu tấn caosu buna? (Biết hiệu suất của cả quá trình là 60%).

Hướng dẫn giải bài tập

Ta thấy, trong cả quá trình, n_C4H6 thu được sẽ bằng ntinh bột tham gia

Với H=0,6 là: n_C4H6 = n_{tinh bột} . 0,6

⇒ m_polime = 10 . 0,8162 . 0,6 . 54 =1,6 tấn

Ví dụ 2. Người ta có thể điều chế cao su Buna từ gỗ theo sơ đồ sau:

Khối lượng xenlulozơ cần để sản xuất 1 tấn cao su Buna là:

Hướng dẫn giải bài tập

Ta có sơ đồ: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH → C₄H₆ → CSBN

Trong cả quá trình, n_Xenlulozơ sẽ bằng n_CSBN thu được

Với H = 0,6 . 0,35 . 0,8

Ví dụ 3. Cao su buna (CSBN) được sản xuất từ gỗ chứa 50% xenlulozơ theo sơ đồ:

Xenlulozơ → glucozo → etanol  → buta- 1,3-dien → CSBN

Hiệu suất của 4 giai đoạn lần lượt là 60%, 80%, 75% và 100%. Để sản xuất 1,0 tấn CSBN cần bao nhiêu tấn gỗ?

Hướng dẫn giải bài tập

Ta có sơ đồ:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH → C₄H₆ → CSBN

Trong cả quá trình, n_Xenlulozơ sẽ bằng n_CSBN thu được

Với H = 0,6 . 0,8 . 0,75 .1

→ m_gỗ = m_xeluozo/ 50% = 16,67 tấn

Ví dụ 4. Từ tinh bột điều chế cao su buna theo sơ đồ sau:

Tinh bột → glucozơ → ancol etylic → but-1,3-đien → cao su buna,

Hiệu suất của quá trình điều chế là 75%, muốn thu được 32,4 kg cao su buna thì khối lượng tinh bột cần dùng là?

Hướng dẫn giải bài tập

(C₆H₁₀O₅)n → nC₆H₁₂O₆ → 2nC₂H₅OH → nC₄H₆ → (C₄H₆)_n.

n_{Cao su buna} = 0,6 kmol

→ n_{tinh bột} = 0,6/75% = 0,8 kmol

→ m_{tinh bột} = 129,6 kg