Cao su tổng hợp là loại vật liệu dẻo được sản xuất từ cao su tự nhiên, nổi bật với khả năng co giãn xuất sắc. Loại cao su này có đặc tính cơ học tốt, có thể chịu được áp lực lớn. Nó có khả năng biến đổi hình dạng nhưng vẫn có thể trở về trạng thái ban đầu. Hiện nay, cao su tổng hợp đã gần như thay thế hoàn toàn cao su tự nhiên trong nhiều ứng dụng nhờ vào hiệu quả tối ưu mà nó mang lại.

Cao su tổng hợp là gì?

Cao su tổng hợp là một loại vật liệu dẻo, được sản xuất từ quá trình tổng hợp cao su tự nhiên cùng với các hợp chất như Isopren, Cloropren, 1,3-Butadien và Isobutylen. Vật liệu này được biết đến với khả năng co giãn tuyệt vời và khả năng chịu áp lực cao.

Loại cao su tổng hợp này đã dần thay thế cao su tự nhiên trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô, ống dẫn, lốp xe và nhiều sản phẩm khác. Những đặc tính ưu việt của cao su khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Xem thêm: Rubber Bumper

Sự phát triển của cao su gắn liền với Thế chiến II, khi Hoa Kỳ và nhiều quốc gia khác tiến hành nghiên cứu và sản xuất loại vật liệu này nhằm phục vụ cho nhu cầu trong chiến tranh. Ngày nay, cao su vẫn là một nguồn tài nguyên quý giá, với sản lượng hàng năm đạt hàng triệu tấn và có giá trị lớn trên thị trường toàn cầu.

Đặc tính cơ bản của cao su tổng hợp

Cao su tổng hợp sở hữu những đặc điểm nổi bật như khả năng bám dính mạnh mẽ, cho phép keo tổng hợp kết dính hiệu quả trên nhiều loại bề mặt khác nhau. Ngoài ra, nó còn có khả năng chống lực kéo tốt, không bị trượt ra khỏi bề mặt ngay cả khi chịu áp lực.

Tuy nhiên, cao su tổng hợp có lực bám dính và khả năng kết dính tương đối kém khi nhiệt độ vượt quá 40 độ C, đồng thời khả năng chống lão hóa cũng thấp hơn so với cao su tự nhiên. Dù vậy, nó thường có chi phí thấp hơn và giúp sản phẩm cuối cùng đạt được độ đàn hồi tốt cùng độ bền cao.

Mặc dù cao su tổng hợp mang lại nhiều lợi ích, nhưng nó cũng tồn tại những nhược điểm liên quan đến môi trường. Cao su khó phân hủy và có khả năng gây ô nhiễm nếu không được xử lý một cách thích hợp. Do đó, cần phải xem xét kỹ lưỡng giữa những lợi ích và bất lợi của loại vật liệu này trong quá trình sử dụng và sản xuất sản phẩm.

Các loại cao su chất liệu tổng hợp phổ biến

Cao su Buna (1,3 Butadien)

Cao su tổng hợp phổ biến nhất là Polyisopren, được hình thành thông qua quá trình trùng hợp isopren. Một biến thể khác là Cloropren, được sản xuất từ 2-Clobutadien. Cao su Nitrile được chế tạo từ Xyanobutadiene hoặc 2-Propenenitrile kết hợp với Butadiene. Ngoài ra, còn có nhiều biến thể khác được tạo ra từ sự kết hợp của các monome và chất xúc tác khác nhau, mang lại những đặc tính riêng biệt cho từng loại.

Nhựa PU

So với các loại cao su tổng hợp khác, cao su Polyurethane (PU) có ưu điểm nổi bật về tính đàn hồi nhiệt và độ dẻo dai. Điều này làm cho PU dễ dàng được đúc trong khuôn hơn so với các loại cao su thông thường.

Cấu trúc của PU được duy trì ổn định nhờ vào các liên kết tinh thể. Trong khi đó, copolyme khối SBS sử dụng miền vô định hình để tạo ra tính đàn hồi.

Silicone

Cao su silicone là một dạng polymer vô cơ, có khả năng chịu đựng nhiệt độ cực thấp và cực cao. Loại vật liệu này thường được ứng dụng trong ống thông và các thiết bị y tế. Tuy nhiên, độ bền kéo của nó lại thấp hơn so với nhiều loại cao su tổng hợp khác.

Phân biệt cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

Có những điểm khác biệt đáng chú ý giữa cao su tự nhiên và cao su nhân tạo:

Nguồn gốc: Cao su thiên nhiên được chiết xuất từ mủ của cây cao su, trong khi đó, cao su tổng hợp được sản xuất từ nhiều loại hóa chất khác nhau.
Đặc điểm: Cao su thiên nhiên thường có độ đàn hồi vượt trội hơn và vì vậy giá thành cũng cao hơn. Ngoài ra, cao su tự nhiên an toàn hơn và dễ phân hủy hơn trong môi trường.
Cấu trúc phân tử và thành phần: Cao su thiên nhiên chủ yếu có cấu trúc phân tử là cis-1,4 isopren và chứa các thành phần như protein, axit béo, phospholipid cùng nhiều hợp chất tự nhiên khác. Ngược lại, cao su tổng hợp có thể chứa các đồng vị khác nhau và thiếu đi những thành phần tự nhiên như trong cao su thiên nhiên.

Các ứng dụng nổi bật của cao su

Cả cao su tự nhiên lẫn cao su đều có nhiều ứng dụng tương đồng. Chúng được áp dụng trong các lĩnh vực như chế tạo, y tế, xây dựng, cơ khí và sản xuất nệm.

Sản phẩm từ cao su ngày càng được ưa chuộng hơn cao su tự nhiên nhờ vào những lợi ích về kinh tế. Hiện tại, nhiều hộ gia đình tại Việt Nam đã chọn nệm làm từ cao su để đảm bảo giấc ngủ chất lượng cho những người thân yêu của họ.

Cao su tổng hợp đang ngày càng khẳng định vị trí quan trọng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống hiện đại. Với những đặc tính phong phú, loại vật liệu này hiện diện trong hàng triệu sản phẩm mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Mong rằng bài viết trên đã mang đến cho bạn những kiến thức hữu ích về cao su tổng hợp.

Cao su tổng hợp được chế tạo như thế nào

Cao su tổng hợp được hình thành từ quá trình trùng ngưng các hợp chất đơn như isopren (2-methyl-1, 3-butadien), 1,3-butadien, cloropren (2-cloro-1,3-butadien) và isobutylen (methylpropen), trong đó có một tỷ lệ nhỏ isopren để tạo liên kết chuỗi.

Kể từ những năm 1890, khi bánh hơi được sử dụng trong giao thông đường bộ, nhu cầu về cao su đã tăng mạnh. Những vấn đề chính trị đã dẫn đến sự biến động lớn trong giá cao su tự nhiên. Sự thiếu hụt nguồn cung, đặc biệt trong thời kỳ chiến tranh, đã thúc đẩy nhu cầu phát triển cao su tổng hợp.

Cao su tổng hợp được chế tạo như thế nào

Năm 1879, Bouchardt đã phát minh ra một loại cao su tổng hợp thông qua phản ứng trùng hợp isopren trong phòng thí nghiệm. Sau đó, các nhà khoa học Anh và Đức đã phát triển những phương pháp khác từ năm 1910 đến 1912, cũng tạo ra các chất dẻo từ isopren.

Đức là quốc gia đầu tiên đạt được thành công trong việc sản xuất cao su ở quy mô thương mại. Điều này xảy ra trong Thế chiến thứ nhất, khi nước này không thể tìm đủ nguồn cao su tự nhiên. Cao su này có cấu trúc khác với sản phẩm của Bouchardt, dựa trên quá trình trùng hợp butadien, kết quả từ nghiên cứu của nhà khoa học Nga Sergei Lebedev.

Xem thêm: Rubber Mudflap

Sản phẩm từ cao su tổng hợp

Đến năm 1925, giá cao su tự nhiên đã đạt mức cao khiến nhiều công ty bắt đầu tìm kiếm các phương pháp sản xuất cao su nhân tạo để cạnh tranh với sản phẩm tự nhiên. Tại Mỹ, quá trình nghiên cứu tập trung vào các nguyên liệu khác so với những gì đang được khám phá ở Châu Âu. Năm 1930, hãng Thiokol đã bắt đầu cung cấp cao su tổng hợp Neoprene. Năm 1931, hãng DuPont cũng giới thiệu một loại cao su tương tự dựa trên kết quả nghiên cứu tại phòng thí nghiệm ở Nieuwland.

Cao su tổng hợp là gì? - Ứng dụng của cao su trong đời sống

Cao su tổng hợp là gì?

Đặc tính cơ bản của cao su tổng hợp