Isopren là gì? Thông tin tổng quan về cao su tổng hợp Isopren

Isopren là gì? Isopren được biết đến là một hợp chất hóa học, có tên gọi theo danh pháp quốc tế là 2-Metybuta-1,3-dien. Để biết thêm chi tiết về định nghĩa, tính chất vật lý, công thức hóa học, cách điều chế và ứng dụng của Isopren, mời bạn đọc cùng tham khảo thông tin bài viết dưới đây?

Định nghĩa Isopren là gì?

Isopren là Hidrocacbon không no, mạch hở có hai liên kết đôi trong phân tử. Thuộc loại ankađien có hai liên kết đôi cách nhau bởi một liên kết đơn (hay còn gọi là ankađien liên hợp).

Isopren là Hidrocacbon không no, mạch hở có hai liên kết đôi trong phân tử

Isopren là Hidrocacbon không no, mạch hở có hai liên kết đôi trong phân tử

  • Công thức phân tử Isopren: C₅H₈.
  • Công thức cấu tạo: CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂
  • Mật độ: 681 kg/m³
  • Khối lượng của phân tử: 68,12 g/mol
  • Nhiệt đô: 34,07°C
  • CID PubChem: 6557

Tính chất vật lý, cách nhận biết Isopren

  • Isopren là chất lỏng, không tan trong nước, nhưng tan trong một số dung môi hữu cơ như: rượu, ete.
  • Cách nhận biết: Isopren làm mất màu nước brom.

Tính chất hóa học của Isopren là gì?

Phản ứng cộng Hidro

Phản ứng + Halogen, Hidro Halogenua 

Các điều chế Isopren 

Hiện nay trong công nghiệp Isopren được điều chế bằng cách tách Hidro từ ankan tương ứng: 

Đặc điểm của cao su Isopren

Cao su Isopren có công thức là -(-CH2-C(CH3)=CH-CH2-)n–. Cao su thiên nhiên được lấy từ mủ của cây cao su, cao su thiên nhiên là Polime của Isopren. Cao su tổng hợp là cao su Isopren, là vật liệu tương tự với cao su thiên nhiên.

Cao su Isoprene có dạng lỏng (LIR), không màu trong suốt và gần như không mùi. Isoprene hoạt động như một chất làm dẻo hóa, bởi trên thực tế, loại cao su tổng hợp này có trọng lượng phân tử cao nhất trong số những vật liệu có thể thực hiện chức năng dẻo. Chất lỏng cao su Isopren có thể được lưu hoá, liên kết với cao su rắn như NR, SBR, BR và EPDM nhờ dùng lưu huỳnh hoặc Peroxide.

Cao su Isopren là cao su dạng tổng hợp 

Cao su Isopren là cao su dạng tổng hợp

“Cao su thiên nhiên là cao su Isopren” là đúng, nhưng nếu nói “cao su Isopren là cao su thiên nhiên” là sai, bởi đây là loại cao su tổng hợp. Cao su nói chung và cao su Isopren nói riêng là vật liệu có vai trò quan trọng trong đời sống. Trên toàn thế giới đều sử dụng cao su để chế tạo từ những sản phẩm bình thường đến những cao cấp.

Tùy vào tính chất của sản phẩm mà người ta sử dụng loại cao su thích hợp. Không thể có được sản phẩm tốt nếu sử dụng cao su chất lượng kém. Ngược lại, không nên dùng loại cao su tốt cho những sản phẩm không đòi hỏi tính năng sử dụng cao.

Ngành công nghiệp chế biến cao su ở Việt Nam ra đời vào những năm 1950. Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa phát triển tương xứng với vị trí một quốc gia có nguồn tài nguyên cao su dồi dào. Có đến 90% sản lượng cao su hiện nay được xuất khẩu ở dạng nguyên liệu thô, chỉ có 10% được sử dụng cho công nghiệp chế biến trong nước.

Tổng quan về Polyisopren

Định nghĩa

Polyisopren là sản phẩm được tạo ra từ quá trình trùng hợp Monome Isopren. Do vậy, các công thức cấu tạo có thể có trong cao su Isopren khi trùng hợp hợp chất Isopren. Trong đó, cis-1,4 chiếm tới 94 % hoặc thậm chí cao hơn. 

Polyisopren là loại polyme được tạo ra từ phản ứng trùng hợp của Isopren

Polyisopren là loại polyme được tạo ra từ phản ứng trùng hợp của Isopren

Tính chất vật lý và hóa học của Polyisopren

Cao su tự nhiên là nhựa (mủ) của cây cao su (tiếng Pháp: Caoutchouc). Cao su tự nhiên là Polime của Isopren, có cấu tạo lập thể điều hòa dưới dạng cis. Các nhóm Metylen (-CHO₂-) nằm cùng một bên mặt phẳng nối đôi. 

Polyisopren không thấm không khí và nước. Nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng và CCl4. Tuy nhiên, Polyisopren lại không tan trong rượu và xetôn.

  • KLR: 913g/cm³
  • Nhiệt độ hóa thủy tinh (Tg): -70°C
  • Hệ số dãn nở thể tích: 656.10-4 dm³/°C
  • Nhiệt dẫn riêng: 0,14 w/m°K
  • Nhiệt dung riêng: 1,88 kJ/kg°K
  • Nửa chu kỳ kết tinh: ở -25°C: 2÷4 giờ

Tính chất quan trọng của cao su Isopren

Tính đàn hồi

Sở dĩ cao su có tính đàn hồi là vì mạch cacbon có cơ cấu góc và sự quay tự do quanh liên kết đơn (liên kết σ). Vì thế, ứng với một cấu tạo có thể có nhiều cấu trạng (kết cấu) khác nhau. Cao su ở trạng thái bình thường ứng với cấu dạng bền nhất của nó. 

Dưới tác dụng của lực bên ngoài, cao su sẽ chuyển thành kết cấu khác, nhưng không bền. Bởi vậy, khi có tác động bởi lực bên ngoài, cao su sẽ trở về cấu trạng cũ bền vững hơn, do đó nó có tính đàn hồi. 

Sở dĩ cao su có tính đàn hồi là vì mạch cacbon có cơ cấu góc và sự quay tự do quanh liên kết đơn 

Sở dĩ cao su có tính đàn hồi là vì mạch cacbon có cơ cấu góc và sự quay tự do quanh liên kết đơn

  • Tính đàn hồi của một chất được hiểu là tính biến dạng của chất đó dưới tác động của lực bên ngoài (ngoại lực). Khi lực ngoài không tác dụng nữa nó trở về hình dạng ban đầu. 
  • Tính dẻo của một chất là tính biến dạng của một vật dưới tác dụng của ngoại lực. Nhưng khi lực ngoài không tác dụng nữa thì vật đó vẫn sẽ giữ nguyên hình dạng đã bị biến đổi.

Sự lưu hóa cao su

Đây là quá trình chế hóa cao su với lưu huỳnh nhằm tạo ra cao su lưu hóa có chất lượng tốt hơn. Cụ thể, cao su lưu hóa sẽ giữ được tính đàn hồi trong khoảng nhiệt độ rộng hơn. Hơn nữa, ít bị mài mòn dưới tác dụng của ma sát, ít bị hòa tan trong dung môi hữu cơ,…

Bản chất của sự lưu hóa cao su là cho lưu huỳnh vào để tạo các cầu nối Đisunfua (disulfur, -S-S-) hay Sunfua (Sulfur, -S-) liên kết với các mạch đại phân tử cao su lại với nhau (nơi cacbon mang nối đôi). Từ đó tạo ra cao su lưu hóa có mạng không gian ba chiều. Tuy nhiên nếu dùng nhiều lưu huỳnh sẽ tạo thành một khối rắn cứng, không đàn hồi được.

Phản ứng đồng trùng hợp

Trong phản ứng này, các phân tử của ít nhất hai chất khác nhau kết hợp lại để tạo ra chất có khối lượng phân tử lớn hơn. Chất có khối lượng phân tử lớn (sản phẩm đồng trùng hợp) sẽ được lặp đi, lặp lại bởi các đơn vị mắt xích giống nhau. Số đơn vị mắt xích trong một phân tử sản phẩm đồng trùng hợp còn được gọi là hệ số đồng trùng hợp.

nA + nB ĐTH (AB)n

Trong đó, n: hệ số đồng trùng hợp

Ứng dụng của cao su Isopren 

Hiện nay, cao su Isopren tổng hợp đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ đời sống cho tới các ngành công nghiệp. Trong đó là các ứng dụng đòi hỏi vật liệu có độ bền kéo cao, khả năng phục hồi tốt, chịu nóng cao. 

Cao su Isopren tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh khác nhau

Cao su Isopren tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh khác nhau

Phần lớn cao su Isopren được sử dụng để làm săm lốp cho các phương tiện giao thông & chế tạo các đường ống dẫn. Chỉ khoảng 44% lượng cao su còn lại được sử dụng để sản xuất các loại hàng hóa nói chung như:

  • Công nghiệp ô tô: Làm lốp xe, nệm ghế xe, các loại joint tạo độ kín và khít cho máy móc trong xe,…
  • Các máy công nghiệp: Sản xuất các loại joint chịu nhiệt, chịu dầu, đệm cao su, các bộ phận có khả năng đàn hồi tốt…
  • Y tế: Cao su được dùng để làm ống dẫn nước biển, các loại ống truyền dịch, găng tay y tế, ống nghe,…
  • Công nghiệp đồ gia dụng: Được ứng dụng trong sản xuất giày dép, găng tay, ủng, keo dán, nệm, các loại đồ chơi trẻ em (thú nhún, búp bê,…)
  • Ngành điện, điện tử: Nguyên liệu cao su dùng làm vỏ bọc cách điện, cách quạt tubin, đệm chống sóc, vỏ bọc một số thiết bị điện tử…
  • Xây dựng và trang trí nội thất: Cao su Isopren dùng để sản xuất tấm lợp, thảm lót, hay các vật dụng trang trí
  • Thể thao: Cao su nhân tạo được dùng làm mặt cỏ nhân tạo, sàn nhà thi đấu, dụng cụ thể thao như vợt bóng bàn, quả bóng…
  • Quân sự và phàng cháy chữa cháy: Được dùng làm đế các loại súng, làm đạn cao su, mặt nạ chống độc, đường ống dẫn nước chữa cháy…

Chắc hẳn qua bài viết trên bạn đọc đã biết được Isopren là gì? Cùng với đó là những thông tin liên quan đến loại cao su tổng hợp này. Theo dõi ngay baoduongmaynenkhi.vn để cập nhật thêm nhiều bài viết hữu ích về các lĩnh vực khác nhé!