TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG
TỔ HỮU CƠ - KHOA HÓA

TIỂU LUẬN MÔN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ
NHÓM 6: TÌM HIỂU VỀ BUTADIEN- 1,3 VÀ 2- METYLBUTADIEN-1,3
Giáo viên bộ môn : Phan Thảo Thơ
DANH SÁCH THÀNH VIÊN TRONG NHÓM:
1. Võ Thị Ngọc Hiếu.
2. Nguyễn Thị Thu Hiến.
3. Lê Thị Bích Ngọc.
Đà Nẵng tháng 10/2014
Lời Mở Đầu
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 1
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
Ngày nay, những vật liệu được sản xuấ từ cao su chiếm một thị phần rất lớn trên thế
giới 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 thỏa mãn hết nhu cầu
của con người và con người đã nghĩ ra cách chế tạo cao su nhân tạo. Những năm 20 của thế
kỷ 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 kết nối các
phân tử iso valeryldien cần có các biện pháp riêng đặc thù. Đến năm 1909, Mendeleep 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, Mendeleep 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 áp dụng vào đời sống.
Cho đến ngày nay, công việc nghiên cứu và phát trỉển ngành công nghiệp sản xuất
các loại cao su tổng hợp nói chung và cao su polybutadien, cao su isopren nói riêng vẫn

3. Tính chất hóa học:
3.1. Phản ứng Oxi hóa:
- Oxi hóa hoàn toàn:
- Oxi hóa không hoàn toàn:
3.2. Phản ứng cộng:
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 3
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
Butadien có 2 nối đôi liên hợp có thể tham gia nhiều phản ứng , có thể gắn vào vị trí
nối đôi 1,2 và 1,4 ( sự trùng hợp) và với nhiều chất phản ứng khác để đime hóa hoặc trime
hóa và vòng hóa.
Sự trùng hợp gắn vào vị trí nối đôi 1,2 và 1,4 là phản ứng quan trọng nhất của butaduen.
- Phản ứng cộng H
2
:

- Phản ứng cộng halogen:
• Tỷ lệ 1:1:
• Tỷ lệ 1:2
Chú ý: Ở nhiệt độ thấp cộng vào vị trí 1,2
Ở nhiệt độ cao cộng vào vị trí 1,4
- Phản ứng cộng hidro halogenua:
- Phản ứng trùng hợp:
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 4
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
- Phản ứng tạo vòng:
4. Điều chế:
- Phương pháp điều chế:
 Đề hydro hóa:

của chất xúc tác là tantali-silicon dioxide (SiO
2
) tiến hành ở 325-350
0
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
5. Quá trình tinh chế butadiene:
Butadien thô được giao dịch trên toàn cầu và có thể được chế biến bằng một vài cách
khác nhau. Nó có thể được tuần hoàn trở lại lò cracking (có thể cùng hoặc không cùng với
quá trình hydro hoá); hydro hoá để sản xuất dòng giàu isobutylen/1-buten, hoặc tinh chế
thành butadien có độ tinh khiết cao. Một số trong các sản phẩm được sản xuất trong quá
trình chế biến sau butadien thô là: butadien, isobutylen, metyl-tert-butyl-ete (MTBE), 1-
buten, metyl etyl xeton (MEK), sec-butyl alcohol, propylen và alkylat. Butadien được tinh
chế qua quá trình chưng trích ly. Quá trình chưng trích ly cần thiết vì điểm sôi của các cấu
tử của butadien thô rất gần với nhau. Quá trình điển hình bao gồm một hoặc hai bước chưng
cất trích ly, theo sau bởi một hoặc hai bước chưng cất thông thường. Có một vài quá trình
đang sử dụng bao gồm: Hydro hoá axetylen và chưng trích ly sử dụng dung dịch nước

6.1. Quá trình trùng hợp polybutadien.
6.1.1. Trùng hợp dung dịch
6.1.1.1. Trùng hợp anion
Phản ứng trùng hợp anion là phản ứng xảy ra dưới tác dụng của xúc tác mang điện
tích âm, tạo thành trung tâm hoạt động mang điện tích âm. Trùng hợp anion thường được
chia ra thành trùng hợp anion đơn thuần và trùng hợp ion – phối. Mỗi loại xúc tác trong
trùng hợp anion cho ta tỉ lệ sản phẩm polibutadien khác nhau.
a. Xúc tác Litium kim loại
Litium kim loại cực kì hữu dụng trong việc trực tiếp polime hóa buta-1,3-dien thành
những polyme chứa phần lớn những đơn vị cơ cấu -1,4 Xúc tác litium được sử dụng dưới
dạng phân tán trong dầu hỏa hay trong những hidrocacbon trơ như parafin.
Dung môi được sử dụng trong quá trình polyme hóa có thể là ete dầu hỏa, n-pentan,
ciclohexan…Những hợp chất hữu cơ chứa oxi như este, dioxan … được tách khỏi hỗn hợp
vì chúng ảnh hưởng tới cấu trúc polyme.
Sự polyme hóa được thực hiện trong một bầu không khí heli hay argon ở nhiệt độ từ
0
0
C hay thấp hơn, đến 100
0
C. Khối lượng phân tử và tỷ lệ của những polime có cơ cấu cis-
1,4- tăng khi nhiệt độ của sự polime hóa giảm. Tuy nhiên, giai đoạn cảm ứng gia tăng và tốc
độ phản ứng giảm khi nhiệt độ giảm thấp. Nồng độ xúc tác cũng có thể thay đổi từ 0,001
tới 1% khối lượng của của monome, lượng xúc tác càng lớn thì tốc độ polyme hóa càng
nhanh và khối lượng phân tử của chất polime thu được càng thấp. Hỗn hợp phản ứng đi qua
một giai đoạn làm gia tăng bề dày và trở nên rắn trong khối polyme hay ở dạng keo trong
dung dịch polime hóa. Chất xúc tác sẽ được khử bằng nước, rượu và một chất chống oxi
được thêm vào nhằm làm giảm thiểu sự hủy hoại polime.
b. Xúc tác là các hợp chất cơ kim
Dưới tác dụng của hệ xúc tác cơ kim kali và natri sản phẩm polyme được phần lớn là
poli-1,2-butadien.

2
Nhưng dưới tác dụng của xúc tác cơ kim liti (LiR) trong môi trường không phân cực
polime tạo thành có cấu hình cis – 1,4 đến 90%.
Trong môi trường phân cực với sự tham gia của hệ xúc tác (LiR) ảnh hưởng của kim
loại đến quá trình trùng hợp giảm nhiều do sự hình thành phức kim loại – dung môi.
c.

CH
2
CH CH
CH
2
CH
2

CH
2
CH CH
CH CH
CH
2
CH
2
Trùng hợp dưới tác dụng của xúc
tác ZIEGLER-NATTA -Trùng hợp đặc thù lập thể
Xúc tác Ziegler-Natta gồm 2 thành phần:
 Thành phần thứ nhất là các muối halogen (đặc biệt Clorua) kim loại chuyển tiếp từ
nhóm IV đến nhóm VI trong bảng hệ thống tuần hoàn. Trong đó đặt biệt hơn cả là
TiCl
4

LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 10
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
6.1.2. Trùng hợp nhũ tương
Trong công nghiệp người ta điều chế cao su Buna bằng phương pháp trùng hợp nhũ
tương với sự có mặt của epoxit.
Một hệ nhũ tương điển hình thường chứa nước, các monome, chất khơi mào, chất
nhũ hoá (xà phòng) và chất điều chỉnh khối lượng phân tử. Sau khi khuấy trộn mạnh, một
hệ nhũ tương bao gồm các giọt monome phân tán trong pha nước được tạo thành. Pha nước
chứa chất khơi mào, các giọt monome phân tán và các mixen được hình thành từ chất nhũ
hoá. Tâm khơi mào gốc, được hình thành trong pha nước, khuếch tán vào trong các mixen
nơi quá trình polyme hoá diễn ra. Các hạt polyme hình thành trong các mixen sau đó có xu
hướng hấp thụ monome từ pha nước bao quanh bởi các monome trong vùng lân cận của các
hạt polyme đã được tiêu thụ bởi quá trình polyme hoá. Tiếp tục hấp thụ các monome dẫn
đến sự phát triển của các hạt polyme và sự tiêu thụ các giọt monome. Khi các hạt polyme
phát triển, chất nhũ hoá hấp phụ lên diện tích bề mặt ngày càng tăng và cuối cùng dẫn đến
sự biến mất của các mixen xà phòng cũng như pha các giọt monome. Một cách tương đối
nhỏ polyme được cho là hình thành trong pha nước hoặc trong pha các giọt monome.
Trong một quá trình liên tục, butadien, xà phòng, chất khơi mào, và chất hoạt hoá
(một tác nhân phụ trợ khơi mào) được bơm liên tục từ bể chứa qua một chuỗi các thiết bị
phản ứng có khuấy ở tốc độ nào đó sao cho độ chuyển hoá mong muốn sẽ đạt được ở thiết
bị phản ứng cuối cùng. Một thiết bị kết thúc được thêm vào, cao su được làm ấm bởi hơi
nước và butadien không phản ứng chảy ra ngoài. Sau khi bổ sung chất chống oxi hoá, cao
su được đông tụ lại bởi sự bổ sung nước muối, sau đó là axit sulfuric loãng hoặc nhôm
sulfat. Các hạt đông tụ được rửa sạch, làm khô và đóng kiện để vận chuyển
6.1.3. Quá trình trùng hợp pha khí
Trùng hợp pha khí là quá trình mới nhất trong các quá trình trùng hợp thương mại
các dien liên hợp. Mặc dù chủ yếu được sử dụng cho quá trình trùng hợp các monome
etylen và propylen, các quá trình pha khí thương mại đang được mở rộng để bao gồm quá
trình sản xuất polybutadien. Nhiều nhà sản xuất polyme đã báo cáo nghiên cứu các quá trình

không đáng kể butadiene.
 Bước 4: xi măng được tách ra khỏi dung môi, dung môi sau khi được tách sẽ hồi lưu
lại khu vực tinh chế dung môi.
 Quá trình tách xảy ra nhờ sự tiếp xúc trực tiếp với hơi nước, kết quả là các
polybutadiene được sấy khô thành các mảnh vụn, được nén lại và đóng gói ở phân
đoạn 5. Quá trình này được chạy liên tục.
7. Sự lưu hóa cao su
Cao su khi chưa lưu hóa sẽ có các khuyết điểm sau: kém bền, kém đàn hồi, dễ chảy
dính khi nhiệt độ cao và cứng giòn ở nhiệt độ thấp.
Chế hoá cao su với một lượng nhỏ lưu huỳnh (3-4%) ở nhiệt độ trên 100 độ, tạo ra
những cầu nối phân tử S-S giữa các phân tử polime hình sợi của cao su. Cao su sau khi lưu
hoá là những phân tử khổng lồ, chúng có cấu trúc mạng không gian. Cao su có tính đàn hồi,
bền, lâu mòn, khó tan trong các dung môi hữu cơ hơn cao su không lưu hoá.
Tác dụng chính của lưu hóa cao su là phản ứng khâu mạch tạo thành liên kết sunfua
giữa các phân tử khi nối đôi bị bẻ gãy, liên kết sunfua có thề hình thành theo nhiều cách
khác nhau :

CH
2
CH CH CH
2
CH
2
CH CH CH
2
CH
2
CH CH CH
2
CH

CH CH CH
2
S
CH
2
CH CH CH
2
+
H
2
S
CH
2
CH CH CH
2
CH
2
CH CH CH
2
+
2S
Phản ứng thế nguyên
tử hidro và tạo sản phẩm phụ hidro sunfua :

CH
2
CH CH CH
2
CH
2

S
S S C
S
NR
2
 Đithiocacbanat :

S
N
C S
n
Zn
Bensthiazol :
8. Ứng dụng của polibutadien:
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.
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 14
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
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.
Khoảng 25% của polybutadiene sản xuất được sử dụng
để cải thiện các tính chất cơ học của nhựa, đặc biệt là tác
động cao polystyrene(HIPS) và một mức
độ ít hơn acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
Ngoài ra polybutadien còn dùng để sản xuất bóng golf, việc

0
C,
tan hầu hết trong các dung môi Hydrocacbon tuy nhiên không tan trong nước, có thể
tạo hỗn hợp đẳng phí với nhiều chất khác nhau như nước, methanol, axeton,
axetonitril, etyl ete…
- Khối lượng riêng: 0,681g/cm
3
- Nhiệt độ nóng chảy: -143,95
0
C
- Nhiệt độ sôi: 32,6
0
C
- Điểm bốc cháy: -48
0
C
- Nhiệt độ tự bốc cháy: 220
0
C
- Độc hơn Butadien-1,3
3. Tính chất hóa học:
- Do trong phân tử isoprene có chứa các lien kết đôi do vậy nó có thể tham gia nhiều
phản ứng khác nhau đặc trưng của các hợp chất không no như phản ứng cộng, phản
ứng oxy hóa và phản ứng trùng hợp
3.1. Phản ứng Oxy hóa:
3.2. Phản ứng cộng:
3.2.1. Phản ứng cộng phân cực:
 Cộng Halogen:
- Phụ thuộc vào điều kiện phản ứng có thể xảy ra cộng một phân tử hay hai phân tử.
Cộng một phân tử sản phẩm cộng chủ yếu là cộng 1,4

Phân đoạn Naphta của quá trình cracking xúc tác bao gồm 30 – 40% isoamylen 2 –
metyl 1- buten và 2- metyl 2-buten ,bằng quá trình chiết 2 bậc (2 bước) chúng có thể đạt độ
tinh khiết 95-99%.
- Đầu tiên là với dung môi axit sunfuric
- Sau đó bằng các HC như n-C7, hoạt động trên pha lỏng trong bước 1, sau đó
được thu hồi lại bằng quá trình chưng đơn giản.
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 19
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
Liên kết đôi được isome hóa trong suốt quá trình này, bởi vậy hỗn hợp sản phẩm cuối
cùng chứa ~ 90% 2-mety 2-buten và 10% 2metyl – 1buten. Cả 2 isome này đều có thể được
dehydro hóa tạo isopren bằng phương trình:
CH
2
=C(CH
3
)-C
2
H
5
hoặc (CH
3
)
2
-C=C
2
H
5
-> CH
2

+ C
2
H
2
→ (CH
3
)
2
C(OH)CCH ∆H
298
o
=-63 kJ/mol
(metylbutynol)
• Hydro hóa chọn lọc:
(CH
3
)
2
C(OH)CCH + H
2
→ (CH
3
)
3
C(OH)CHCH
2
∆H
298
o
= -167kJ/mol

phụ từ axeton.,
Phản ứng hydro hóa tiến hành trực tiếp trên hỗn hợp đẳng phí, áp suất 0.5-1.10
6
Pa, nhiệt
độ 30-80
o
C, chất xúc tác là Palladium (Pd). Quá trình chuyển hóa xảy ra hoàn toàn.
Quá trình hydrat hóa (tách nước) tiến hành ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 250-
300
o
C, trên xúc tác Alumina (Al).
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 20
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
4.4. Quá trình sản xuất Isopren từ isobuten và formaldehyde
Nguyên tắc sản xuất sản phẩm: sử dụng phân đoạn C4 có chứa isobuten, isobuten tác
dụng với Formandehyde ở giai đoạn đầu tạo thành dioxane, sau đó cracking xúc tác dioxane
ở giai đoạn thứ hai :
LỚP 11CHD - NHÓM 6
Trang 21
TIỂU LUẬN HÓA HỌC CAO PHÂN TỬ GV: PHAN THẢO THƠ
Trong giai đoạn đầu, phân đoạn C4 gây ra phản ứng với một pha dung dịch bao gồm
dung dịch axit sunfuric loãng (1-10% khối lượng, phụ thuộc vào quá trình) và
formaldehyde. Quá trình này diễn ra với dòng chảy đối lưu trong một loạt thiết bị cánh
khuấy và lò phản ứng làm mát hay với dòng chảy cùng chiều trong một loại tháp chiết được
cung cấp một hệ khuấy trộn, trong đó nhiệt của phản ứng được lấy ra bằng cách đi qua phản
ứng trung gian thông qua thiết bị trao đổi nhiệt.
• Nhiệt độ khoảng 65-70
o
C

Pentadien (piperylen)
Cyclopentadien
C
6
–
Tổng
1,0
26,0
24,0
4,5
12,0
1,5
13,5
9,0
7,5
1,0
100,0
2,0
5,5
31,5
22,5
37,5
-
-
-
-
1,0
100,0
Công nghệ xản xuất isopren từ phân đoạn C5 bằng quá trình Cracking hơi nước sử
dụng dung môi N-Metylpyrolidon. Công nghệ BASF bao gồm các giai đoạn sau: