TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Tp HCM
KHOA HÓA
Bộ môn : HÓA HỮU CƠ

Thời gian thực hiện
Tháng 4/2010
Polybutadien
MỤC LỤC
I. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CAO SU BUNA........................................3
II. ĐIỀU CHẾ BUTADINE..................................................................................................5
III. TÍNH CHẤT CAO SU BUNA.......................................................................................8
IV. ĐIỀU CHẾ POLYBUTADIEN .....................................................................................9
V. SỰ LƯU HÓA CAO SU................................................................................................12
VI. KẾT LUẬN..................................................................................................................14
VII. MỨC ĐỘ TIÊU THỤ BUTADIEN TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY................15
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................16
Trang 2
Polybutadien
I. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CAO SU BUNA
I.1.Sự hình thành cao su Buna
Trên thế giới ở đâu cũng cần đến cao su nhưng cây cao su chỉ thích hợp sinh
trưởng ở vùng nhiệt đới. Hơn thế nữa cây cao su sinh trưởng khá chậm, sản lượng cũng
không đều không thỏa mãn hết nhu cầu của con người và con người đã nghó ra cách
chế tạo cao su nhân tạo. Những năm 20 của thế kỉ XIX, Faraday và những người
khác biết rằng phân tử cao su có liên quan đến iso valeryldien, đã mở ra cánh cửa đi
đến con đường tổng hợp cao su. Nhưng để nối kết các phân tử iso valeryldien cần có
các biệt pháp riêng đặc thù. Đến 1909, Menđêlêep đã dùng butadien làm nguyên
liệu trùng hợp cao su và thu được một loại cao su có tính chất như cao su thiên nhiên
gọi là polybutadien. Đó là cao su tổng hợp nhân tạo có khả năng thay thế cho cao su
thiên nhiên nhưng giá thành cao su polybutadien lúc bấy giờ còn quá đắt. Năm 1926,
Menđêlêep dùng cồn chế tạo butadien và dùng butadien tổng hợp nên cao su butan

natri ( gọi tắt là cao su Buna). Những năm sau đó một loạt các thí nghiệm nghiên cứu
về cao su nhân tạo bắt đầu phát triển mạnh và dần dần áp dụng vào đời sống.
Người ta có thể nói rằng chính nước Đức là nơi đã thực sự sản sinh ra nền
công ngiệp hiện đại chấùt đàn hồi. Đức là quốc gia đầu tiên thành cơng trong việc sản
xuất cao su tổng hợp ở quy mơ thương mại. Việc này diễn ra trong thời kì giữa Thế chiến
I và II, khi nước này khơng tìm đủ nguồn cao su tự nhiên. Cao su tổng hợp này có cấu
trúc khác với sản phẩm của Bouchardt ( năm 1879, Bouchardt chế tạo được một loại cao
su tổng hợp từ phản ứng trùng hợp isopren trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học
Anh và Đức sau đó, trong thời gian 1910-1912, phát triển các phương pháp khác cũng tạo
ra chất dẻo từ isopren), nó dựa trên sự trùng hợp butadien là thành quả của nghiên cứu
trong phòng thí nghiệm của nhà khoa học Nga Sergei Lebedev.
Những nhà hóa học Đức đđã sử dụng thành quả trong phòng thí nghiệm của
Menđêlêep để áp dụng vào công nghiệp sản xuất cao su, người Đức sử dụng Natri
như một chất xúc tát của sự polyme hóa dimetylbutadien tạo ra “cao su metyl” cung
cấp nhu cầu cao su thiết yếu cho đất nước trong suốt cuộc chiến tranh thế giới lần thứ
nhất khi đất nước họ gặp khủng hoảng về cao su thiên nhiên. Từ những kết quả thực
Trang 3
Polybutadien
nghiệm cho phép người Đức bắt đầu sản xuất ra một chất đàn hồi mới là
polybutadien- cao su Buna (viết tắt BR), qua sự polyme hóa butadien với sự có mặt
của Natri kim loại trong một bầu khí carbon dioxit (CO
2
) có tính chất vượt hẳn cao su
thiên nhiên.
I.2.Sự phát triển cao su Buna
Từ năm 1936, cao su Buna đã trở thành sản phẩm xuất khẩu quan trọng
của Đức và cạnh tranh với các nước khác trên thế giới mặc dù giá thàng nó cao hơn
cao su thiên nhiên. Vào thời gian đó Đức đã sản xuất ra được những loại cao su
Buna khác nhau phân biệt bằng những mã số liền sau Buna, trong đó có ba loại quan
trọng đó là Buna 32, 115 và nhất là Buna 85.

 Buna 32 là một polymer ở trạng thái nhầy (nhớt) có khối lượng phân tử vào
khoảng 30.000, đã được sử dụng trước tiên như một chất đàn hồi để tạo nên cao su
cứng. Sự sản xuất được thực hiện qua việc polyme hóa liên tục ở 80
o
C butadien với
sự có mặt của 0,5% Natri hạt và khoảng 10% vinyl clorua, đồng thời cũng xảy ra
hiện tượng copolyme hóa, sản phẩm sau đó được rửa với nước để tách loại muối
khoáng thông qua sự hòa tan rồi được làm ổn đònh bằng một chất chống oxi hóa.
 Buna 85 cũng là một sản phẩm tạo thành từ Buna 32 chứa Kali phân tán ( thay
vì Natri) ở dạng bột mòn và một lượng nhỏ ( từ 0,5 – 1% dioxan ).
Phản ứng được thực hiện trong hai giờ ở 70
o
C; sản phẩm lấy ra từ lò phản ứng được
gia cố 2% phenylnaphtylamin và 1% acid béo để trung hòa lượng xúc tác và KOH
thừa. Buna 85 được sản xuất với một số lượng lớn trong suốt cuộc chiến tranh thế
giới lần thứ hai. Ngày nay cao su 85 mất đi vai trò quan trọng của nó, nhưng người
Đức đã có nhiều cố gắng trong việc hình thành copolyme butadien – styren.
 Sau cùng, Buna 115 với khối lượng phân tử cao hơn nhưng có những áp dụng
hạn chế vì có khó khăn trong việc sản xuất, điều đó dẫn đến già thành cao.
Sau người Đức, người Nga đã bắt đầu sản xuất cao su cùng chủng loại này và được
định dạng bằng mã số SK. Hai chủng loại lớn là SK A (được sản xuất từ butadien, dẫn
xuất từ dầu hỏa) và SK B ( trong đó butadien xuất phát được sản xuất từ alcol).
Trang 4
O O
Polybutadien
Những công trình của người Mỹ đã chứng tỏ rằng sự polime hóa butadien với sự hiện
diện của xúc tác alfin (muối natri của alcol và dẫn xuất natri của olefin) xảy ra rất
nhanh và dẫn đến những polyme có khối lượng phân tử rất cao với cấu trúc điều hòa
lập thể. Mặt khác, ở mức kó nghệ, những phương pháp xúc tác mới được đưa vào từ
những năm 1956 – 1959, được cải tiến đáng kể đối với chất đàn hồi polybutadien.

II. ĐIỀU CHẾ BUTADINE
Có rất nhiều cách để thu được butadien từ nhiều phương pháp khác nhau
nhưng công nghiệp người ta điều chế butadien từ những phương pháp sau:
a. Người ta hidro hóa phenol – một dẫn xuất của hắc ín than đá – thành
ciclohexanol; chất này bò khử nước với xúc tác SiO
2
, tạo nên ciclohexen, sự nhiệt
phân ciclohexen cho butadien.
b. Người ta đi từ acetilen cộng focmandehit thành butintiol, qua butadiol,
qua tetrahydrofuran, rồi thành butadien (Reppe 1945):
Ở các nước Đông Âu, Trung Quốc và Ấn Độ butadien được sản xuất từ rượu etanol
qua sự sự lên men được phát sinh từ những loại loại men đặc biệt có trong nước đường.
Việc sử dụng etanol để sản xuất butadien thì có lợi hơn so với quá trình cracking hơi
nước để tạo thành butadien cần tốn một chi phí khá lớn. Việc sản xuất butadien từ
etanol chỉ tốn chi phí vừa phải thích hợp cho các nhà máy sản xuất vừa. Bằng phương
pháp Sergei Lebedev khi cho hơi etanol đi qua xúc tác gồm Magie oxit và Kaolin với
một lượng nhỏ các oxit sắt, titan và kẽm đóng vai trò chất khơi mào và tiến hành ở
nhiệt độ 400-450
o
C. Hiệu suất thu được tới 50->60% butadien có chứa khoảng 10%
buten. Xúc tác vừa có tác dụng dehydrat hóa vừa dehydro hóa.
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ nH

2
O nC
6
H
12
O
6
Trang 5
HC
CH
+HCHO
HOCH
2
C
CH
2
OH
+H
2
HOCH
2
CH
2
CH
2
OHCH
2
-H
2
O

O
-H
2
O
CH
2
CH
CH
CH
2
t
o
C
lên men
CaCO
3
950
o
C
CaO
+
CO
2
CaO
+
3C
hơ quang diên
CaC
2
+

CO
CaC
2
+
2H
2
O
CH CH
Ca(OH)
2
+
2CH CH
CuCl/NH
4
Cl
100
o
C
CH C CH CH
2
CH C CH CH
2
+
H
2
Pd/PbCO
3
CH
2
CH CH CH

2
Polybutadien
C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
CH
3
– CH
2
OH CH
3
– CHO + H
2
2CH
3
– CHO CH
3
– CH = CH – CHO + H
2
O
CH

3
– CH = CH – CHO + CH
3
CH
2
OH CH
3
– CH = CH – CH
2
OH + CH
3
CHO
CH
3
– CH = CH – CH
2
OH CH
2
= CH – CH = CH
2
+ H
2
O
Quá trình này là cơ sở cơ sở cho việc phát triển ngành công nghiệp sản xuất
cao su tổng hợp ơ ûLiên Xô sau Chiến tranh Thế giới II, và nó vẫn đđược sử dụng hạn
chế ở Nga và một phần các nước Đông Âu.
c. Một tiến trình khác cũng tạo nên butadien do nhà hóa học người Nga
Ivan Ostromislensky phát minh. Sự lên men rượu thông thường từ nước đường gốc
thực vật như củ cải đường… đã dẫn đến alcol etil, etanol bò oxi hóa tạo nên
axetaldehid với sự tham gia của chất xúc tát là chất tantali – silicon dioxide (SiO

2
)
tiến hành ở 325 – 350
o
C, axetaldehid tiếp tục tác dụng với etanol tạo butadien.
CH
3
CH
2
OH + CH
3
CHO → CH
2
= CH-CH = CH
2
+ 2 H
2
O
Quá trình này được sử dụng tại Mỹ để sản xuất cao su cho chính phủ trong thế
chiến thứ II và vẫn được cho đến ngày nay tại Trung Quốc và n Độ.
d. Từ than đá và đá vơi tạo ra butadien
Trang 6
Axetanđehit CH
3
CHO HidrogenAxetilen C
2
H
2
CaCO
3

Đá vôiMuối biển
NaCl
Than đá Dầu hỏa