Polybutadiene, một loại cao su tổng hợp được biết đến rộng rãi với tính chất đàn hồi đặc biệt của nó, chủ yếu được sản xuất thông qua quá trình trùng hợp monome 1,3-butadiene. Quá trình sản xuất có thể thay đổi dựa trên các đặc tính mong muốn của sản phẩm cuối cùng và thường liên quan đến trùng hợp dung dịch, trùng hợp nhũ tương hoặc phương pháp trùng hợp số lượng lớn. Dưới đây là tổng quan chung về các quy trình này:
Giải pháp trùng hợp
Trong phương pháp này, monome 1,3-butadien được hòa tan trong dung môi hydrocarbon cùng với hệ thống xúc tác. Các chất xúc tác dựa trên niken, chẳng hạn như niken octanoate kết hợp với các chất kích hoạt như alkyl nhôm, thường được sử dụng. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất được kiểm soát, thường với sự có mặt của các bộ điều chỉnh để kiểm soát trọng lượng phân tử và cấu trúc vi mô của polymer thu được. Sau khi trùng hợp, polymer được phân lập bằng cách làm bay hơi dung môi và được xử lý thêm để loại bỏ monome không phản ứng và các tạp chất khác.
Trùng hợp nhũ tương
Quá trình này liên quan đến sự phân tán nước của monome butadiene, được ổn định bởi các chất hoạt động bề mặt hoặc chất nhũ hóa, với chất khởi tạo hòa tan trong nước để bắt đầu phản ứng trùng hợp. Chất khởi xướng kali persulfate hoặc oxy hóa khử thường được sử dụng. Phản ứng trùng hợp nhũ tương cho phép kiểm soát nhiệt độ tốt hơn và đặc biệt thích hợp để sản xuất polybutadiene cis cao với các tính chất cơ học tăng cường. Sau khi trùng hợp, mủ được đông tụ, rửa sạch và sấy khô để thu được cao su polybutadien rắn.
trùng hợp hàng loạt
Quá trình trùng hợp số lượng lớn diễn ra trong trường hợp không có chất pha loãng hoặc dung môi, với chính monome đóng vai trò là môi trường phản ứng. Phương pháp này ít phổ biến hơn đối với sản xuất thương mại do các vấn đề về quản lý nhiệt vì bản chất tỏa nhiệt của phản ứng có thể dẫn đến tăng nhiệt độ không kiểm soát được và các phản ứng chạy trốn tiềm ẩn. Tuy nhiên, trong điều kiện được kiểm soát cẩn thận, nó có thể tạo ra polybutadiene trọng lượng phân tử cao với các đặc tính cụ thể.
Hệ thống xúc tác và sửa đổi
Các hệ thống xúc tác khác nhau dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc vi mô của chuỗi polybutadiene, ảnh hưởng đến các tính chất như độ kết tinh, độ ổn định nhiệt và độ đàn hồi. Ví dụ, sử dụng chất xúc tác đất hiếm có thể mang lại polybutadiene lập thể cao với tỷ lệ liên kết cis-1,4 cao, điều này mong muốn cho một số ứng dụng nhất định như sản xuất lốp xe.
Nhìn chung, việc lựa chọn kỹ thuật trùng hợp và hệ thống xúc tác được điều chỉnh để đạt được các đặc tính hiệu suất mục tiêu cho ứng dụng dự định, cho dù đó là cải thiện khả năng phục hồi cho lốp xe, tăng cường độ bám cho bóng golf hoặc các đặc tính chuyên dụng cho sử dụng công nghiệp.
