Điều chế cao su buna từ CH4

 Phương trình điều chế cao su buna từ CH₄

Câu trả lời:

Dưới đây là các trình tự phản ứng để điều chế cao su Buna từ JUST₄ :

 Định nghĩa

– Định nghĩa: Polybutadien hay cao su buna [butadiene rubber, viết tắt BR] là một loại cao su tổng hợp.

Là một loại polime được tạo thành từ phản ứng trùng hợp của buta-1,3-đien monome.

– Công thức phân tử: (C₄H₆)_N

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

– Tên: Polibutadien

– Ký hiệu: BR

 Tính chất vật lý & nhận thức

Cao su buna có độ đàn hồi và độ bền kém hơn cao su thiên nhiên

Công thức hóa học

Công thức hóa học của cao su buna

Cao su buna là một polyme không no của nhiều monome butadien khác nhau (1,2-butadien và 1,3-butadien). Các monome butadien liên kết với nhau qua liên kết cis, trans và vinyl.

Công thức hóa học

Quy trình tổng hợp cao su buna

Sự trùng hợp 1,3-butadien

Trùng hợp cao su buna là quá trình tạo liên kết cacbon-cacbon giữ 1,3-butadien monome để tạo ra một phân tử chuỗi polyme dài hơn nhiều.

Về kết nối chuỗi polyme, các monome 1,3-butadien có thể trùng hợp theo ba cách khác nhau là cis, trans và vinyl.

Liên kết cis gây ra sự uốn cong trong chuỗi polyme, tạo ra các vùng vô định hình tạo nên độ đàn hồi cao của Cao su Buna.

Liên kết xuyên tạo ra các liên kết giữ khá thẳng, tạo thành các chuỗi polyme cố định, làm tăng tính ổn định của chuỗi polyme.

Liên kết vinyl thường chỉ có trong một vài phần trăm liên kết cis và trans. Ít ảnh hưởng đến tính chất của chuỗi polyme.

Trong quá trình trùng hợp chuỗi polyme, cả liên kết đôi cis và trans sẽ hình thành với tỷ lệ phần trăm phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác.

Quy trình sản xuất và điều chế cao su buna

Có nhiều quy trình để sản xuất cao su buna, nhưng sự khác biệt chính giữa các quy trình này là chất độn. Các chất độn được thêm vào trong quá trình sản xuất quyết định các tính chất đặc biệt của cao su buna.

Bước 1: Trộn để tạo hỗn hợp cho phản ứng trùng hợp.

Hỗn hợp monome butadien (1,3-butadien, 1,2-butadien được nhũ tương từ dầu mỏ). Các chất kích hoạt và chất xúc tác cấp tiến được thêm vào lò phản ứng. Các lò phản ứng này chứa nước làm môi trường tổng hợp polyme.

Bước 2: Quá trình gia nhiệt cho sự hợp nhất của các nhánh độc quyền.

Bể phản ứng được làm nóng từ 30 đến 40 ° C để thúc đẩy sự hình thành các nhánh độc quyền (hình thành liên kết cis và trans).

1,3-butadien + 1,3-butadien + 2-propennitril + 1,3-butadien + 1,2-butadien → nitrile butadien

Quá trình phản ứng để tạo ra polyme đơn chất thường từ 5 đến 12 giờ, với hiệu suất khoảng 70% nguyên liệu sẽ được tổng hợp thành chuỗi polyme.

Bước 3: Phản ứng kích thích tạo polyme đơn chất để đạt hiệu suất tối ưu.

Hai hoạt chất dimethyldithiocarbamate hoặc diethyl hydroxylamine sẽ được thêm vào bình phản ứng, thúc đẩy phản ứng của 30% còn lại. Các thành phần không phản ứng sẽ được loại bỏ qua hơi nước. Hiệu suất tổng hợp các monome đơn thường gần 100%, sau khi thu hồi các monome này sẽ được lọc để loại bỏ các chất rắn không mong muốn.

Bước 4: Ổn định chuỗi polyme thành phẩm.

Sản phẩm này sẽ được đưa qua bể trộn, nơi nó được ổn định với các chất chống oxy hóa. Sau đó, nó được đông tụ với canxi nitrat (Buna – N), hoặc nhôm sunfat (Buna – S). Các chất đông tụ còn lại sẽ được rửa sạch và sấy khô để tạo ra sản phẩm cuối cùng là Cao su Buna thô.

Bước 5: Sản xuất thành phẩm cao su Buna.

Quá trình này sử dụng cao su thô từ bước 4 cùng với hỗn hợp chất độn. Mục đích là tạo ra sản phẩm cao su thành phẩm với các đặc tính mong muốn. Hoặc được sử dụng làm chất độn để tạo ra các đặc tính mới cho các polyme khác.