chuong 4 hóa tính của cao su

CHÛÚNG IV

HỐA TĐNH CA CAO SU

D vâi chi tiïët vïì cêëu trc cao su hậy côn chûa àõnh rộ, nhûng
bẫn chêët alken (alcen, olefin) ca hydrocarbon cao su thò khưng
côn gò nghi ngúâ nûäa. Nhû vêåy theo ngun tùỉc, hốa tđnh ca nố sệ
ûáng vúái cấc phẫn ûáng àùåc trûng ca cấc dêỵn xët ethylene. Tuy
nhiïn, ta khưng nïn qụn cố vâi sûå viïåc ngêỵu nhiïn gêy rùỉc rưëi
túái sûå kïët húåp ca hydrocarbon nây.
Cao su khưng phẫi lâ ngun chêët thìn trong tûå nhiïn vâ
hún nûäa nố rêët khố mâ tinh khiïët hốa àûúåc. Nố cố chûáa tûâ 6%
àïën 8% chêët ngoẩi lai khấc nhau cố thïí tham gia vâo phẫn ûáng.
Theo ngun tùỉc ta phẫi tinh khiïët hốa àïí cố àûúåc cao su ngun
chêët (xem chûúng III), nhûng phên tûã khưëi hậy côn chûa àõnh rộ
àûúåc vâ cao su ln ln bõ oxygen tấc dng đt nhiïìu. Ta cố thïí
nối cao su chđnh lâ mưåt hưỵn húåp ca cấc polymer phûác húåp vâ ca
chêët phên hy. Cấc chêët sinh ra tûâ phẫn ûáng thûúâng khố mâ biïíu
thõ hốa tđnh cho chđnh xấc àûúåc vâ àïí theo dội cấc biïën àưíi nây ta
phẫi dûåa vâo sûå thay àưíi vïì hònh dẩng vâ vïì l tđnh.
Xết cú cêëu phên tûã cao su vâ mưåt sưë lúán nưëi àưi mâ nố chûáa, ta
thêëy nố cố thïí xẫy ra cấc phẫn ûáng cưång, thïë, hy, àưìng phên
hốa, àưìng hoân hốa vâ polymer hốa (phẫn ûáng trng húåp). Tuy
nhiïn, ta khố mâ phên biïåt cho àng loẩi phẫn ûáng nâo vò vâi
trûúâng húåp cố thïí àûa túái nhiïìu loẩi phẫn ûáng cng mưåt lc.

CAO SU THIÏN NHIÏN 113


Phẫn ûáng cưång ca hydrocarbon cao su hiïëm khi thûåc hiïån
àûúåc mưåt cấch àún giẫn. Ngoâi chêët phẫn ûáng bònh thûúâng gùỉn

vâo nưëi àưi, ta côn phẫi tiïn liïåu cố cấc phẫn ûáng phûác tẩp cêìn
loẩi trûâ, nhû trûúâng húåp phẫn ûáng cưång cố sûå tham gia ca oxygen trong khưng khđ khưng trấnh àûúåc.
Cấc nưëi àưi khưng phẫi lâ nhûäng àiïím nhẩy duy nhêët ca
chỵi hydrocarbon cao su: cấc nhốm – CH2 – úã gêìn carbon nưëi àưi
mang – CH3 cng cố thïí dûå vâo phẫn ûáng thïë, kïí cẫ phẫn ûáng
àưìng phên hay àưìng hoân. Nhûäng nhốm – CH2 – nây côn àûúåc gổi
lâ nhốm “ -methylene” (hònh IV.1).
CH3
C
CH2

CH2

hay

CH
Hònh IV.1: Nhốm -methylene

Sau hïët, ta bao giúâ cng phẫi tiïn liïåu cố mưåt sưë nưëi àưi nâo àố
khưng nhẩy vúái phẫn ûáng cưång bònh thûúâng.

Tûâ nùm 1869, Marcellin Berthelot àậ ấ p dng vâo cao su
phûúng phấp cưí àiïín ca ưng, khûã cấc húåp chêët chûa no (chûa
bậo hôa) bùçng acid iodine hydride. Nung nống hưỵn húåp acid vâ
hydrocarbon túái 2800C trong sët 20 giúâ, ưng thu àûúåc mưåt chêët
nhêìy, no hoân toân vâ khưng cố chûáa iodine. Tuy nhiïn nhû cấc
thûå c nghiïåm ca Staudinger chûá ng minh sau nây, chêët nây
khưng tûúng ûáng vúái cưng thûác l thuët ca cao su hydrogen
hốa (C5H10)n: hâm lûúång carbon thò cao hún vâ hâm lûúång hydrogen thò thêëp hún, do cố sûå tẩo vông. Nhû vêåy chêët mâ Berthelot
cố àûúåc gổi àng lâ hydrocyclo cao su.

Vïì phẫn ûáng trûåc tiïëp ca hydrogen vúái cao su àậ àûúåc nhiïìu
114 CAO SU THIÏN NHIÏN


ngûúâi nghiïn cûáu, nhêët lâ Staudinger, Pummerrer vâ Harries.
Ngûúâi ta thûúâng hôa tan cao su vâo mưåt dung mưi vâ lổc sẩch cấc
chêët bêín thiïn nhiïn àïí trấnh chng bõ phên hy. Tưíng quất, phẫi
nung nống nhiïìu giúâ úã nhiïåt àưå khấ cao (1500C àïën 2800C) dûúái ấp
lûåc khđ hydrogen mẩnh, cố mưåt tó lïå lúán chêët xc tấc hiïån diïån (Pt,
Ni). Nhûng ta cố thïí nối khố mâ ngùn cẫn àûúåc phẫn ûáng hy vâ
phẫn ûáng àưìng hoân xẫy ra cng mưåt lûúåt vâ chó lâ úã cấc àiïìu kiïån
hoân toân àùåc biïåt ta múái cố thïí cố àûúåc cao su hydrogen hốa vêỵn
côn cố phên tûã khưëi lúán, tûâ 80.000 àïën 90.000 chùèng hẩn. Trong
trûúâng húåp nây, ta cố chêët thïí àùåc, vêỵn côn giưëng cao su vâ cố tđnh
àân hưìi; do cêëu trc paraffinic ca nố, chng chõu àûúåc oxy hốa vâ
khưng thïí lûu hốa àûúåc nûäa. (hònh IV. 2)
Trong thđ nghiïåm hydrogen hốa cao su, do thûúâng cố sûå phên
hy phên tûã rêët mẩnh, nïn chêët sinh ra thûúâng lâ chêët khưëi nhêìy
hóåc giưëng nhû dêìu.

Hònh IV.2: Cao su hydrogen hốa (C5H10)n (cú cêëu cố lệ àng)

Cấc halogen (fluorine, chlorine, bromine vâ iodine) àïìu cố thïí
phẫn ûáng vúái cao su, nhûng sûå kïët húåp ca chng tìn tûå cố mưåt
khấc biïåt rộ rïåt.
Phẫn ûáng ca ngun tưë nây àûúåc tiïn liïåu lâ phẫn ûáng phûác tẩp.
Cho àïën nay vêën àïì khưng àûúåc nghiïn cûáu nhiïìu vâ ta chó cố thïí àïì
cêåp túái mưåt bùçng chûáng ca “I.G Garbenindustrie vâ Nielsen” nối túái
cưng dng ca fluorine, pha loậng vúái khđ trú àïí àiïìu tiïët tấc dng
ca nố, vâ cố àûúåc cấc chêët chûáa túái 30% fluorine.

Tấc dng ca chlorine vâo cao su àậ àûúåc nghiïn cûáu rêët nhiïìu.
CAO SU THIÏN NHIÏN 115


Theo ngun tùỉc, mưỵi phên tûã Cl2 phẫi gùỉn vâo mưỵi nưëi àưi cho ra
cao su cố 51% chlorine: (C5H8Cl2)n

Cl2

Cl Cl
Cl Cl
Cao su có 51% chlorine
Clo

Cl2

Nhûng thûåc ra, nïëu ta cho chlorine tấc dng vúái cao su cho
àïën khi phẫn ûáng ngûâng lẩi, dêỵn xët chlorine hốa cố àûúåc lẩi
chûáa túá i 68% chlorine, ûáng vúái dêỵn xët tetrachlorine hốa
(C5H6Cl4)n. Àiïìu nây chûáng tỗ vûâa cố phẫn ûáng cưång vûâa cố cẫ
phẫn ûáng thïë, do cố khđ hydrogen chloride thoất ra:

H
H

H
H

Cl

Cl

Cl
++2Cl
Cl2

2

- (2HCl)2
Cl

Cl
Cl

++2Cl
Cl2

2

Cl

Cl

Cl

Cl
Cl

Cl

Cao su cố 68% chlorine

Cao su có 68% clo

Tûâ nùm 1888, Gladstone vâ Hibbert àậ ch túái sûå tẩo thânh
khđ hydrogen chloride vâ cho biïët nhû vêåy lêìn lûúåt phẫi cố phẫn
ûáng cưång vâ thïë. Nùm 1923, Mc Gavack nghiïn cûáu hïå thưëng dêy
chuìn phẫn ûáng, sûã dng mưåt kiïíu bưë trđ gip ln ln biïët
àûúåc sưë lûúång chlorine cưång hay thïë; kïët quẫ chûáng minh giai
àoẩn ca phẫn ûáng vưën lâ thïë, côn cưång khưng thđch húåp. Phên
tđch chêët sinh ra, ưng àûa ra cưng thûác (C10H13Cl7)n.
Trong khi àố, cú cêëu ca heptachloro cao su nhû thïë gưìm 4
ngun tûã chlorine cưång vâ 3 ngun tûã chlorine thïë, àậ lâm cho cấc
nhâ hốa hổc khố chõu vò khưng giẫi thđch àûúåc sấng tỗ vò sao chó cố 7
ngun tûã chlorine gùỉn vâo 2 nhốm isoprene thay vò lâ 8. Kirchhof
cng cố àûúåc chêët sinh ra cëi cng ca quấ trònh chlorine hốa húåp
chêët cố cưng thûác (C10H12Cl8)n, ưng àûa ngay lûúåc àưì nhû sau, d
rùçng trấi ngûúåc vúái viïåc quan sất thûåc nghiïåm caMc Gavack:
116 CAO SU THIÏN NHIÏN


+ Cl2
Cl
Cl

+ HCl

+ Cl2
Cl
Cl

Cl

+ HCl

Cl

+ Cl2
Cl

Cl

Cl
Cl

Cl

Cl

Cưng thûác nây àûúåc chêëp nhêån cho àïën khi Bloomfield thûåc
hiïån nghiïn cûáu trúã lẩi chlorine hốa cao su vâo nùm 1943. Ưng
hôa tan cao su vâo tetrachloro carbon àun sưi lïn rưìi cho phẫn
ûáng vúái (sưë lûúång thay àưíi) chlorine, thûåc hiïån dûúái lìng khđ nitrogen. Sau phẫn ûáng, ưng àõnh phên lûúång chlorine khưng phẫn
ûáng vâ acid chlorine hydride tẩo ra vâ phên giẫi àõnh lûúång chlorine hốa húåp. Àïí ài túái trònh bây cấc giai àoẩn khấc nhau ca
phẫn ûáng qua nhûäng phûúng trònh sau àêy:
C10H16

+

C10H14Cl2

2Cl2
+

C10H14Cl2
2Cl2

+

C10H13Cl5

2HCl
+

(thïë)

HCl

(thïë vâ cưång)
C10H13Cl5

+

2Cl2

C10H11Cl7 (thïë)

+

2HCl

Cưng thûác cëi cố hâm lûúång 65,4% chlorine, nhû vêåy khưng
ûáng vúái dêỵn xët octochlorine hoấ ca Kirchhof, cng khưng ûáng
vúái dêỵn xët heptachlorine hốa ca Mc Gavack. Cêìn nối thïm lâ
Bloomfield àậ bưí tc cấc thđ nghiïåm ca ưng qua cấc phếp ào àưå
chûa bậo hôa: chng chûáng tỗ àưå chûa no giẫm cng mưåt lûúåt vúái
acid chlorine hydride thoất ra. Sûå mêët àưå chûa no nây cố thïí qui
CAO SU THIÏN NHIÏN 117


vâo sûå kïët vông. Thêåt thïë, Farmer àậ biïíu thõ mưåt cú chïë trong
àố sûå àưìng hoân hốa cố ài kêm theo tiïën trònh thïë ca halogen.
(dêëu hoa thõ * ûáng vúái cấc ngun tûã Cl*, C* hoẩt àưång):
CH
CH3

CH2

C
CH2

C
CH3

CH

+ Cl *

CH3

CH2

C
CH

CH3

CH

CH
+ Cl2

CH3

CH2

C
CH

C
CH

CH

CH2

CH2

+ HCl

C

*

CH3

CH2

3

CH

CH2

CH2

C
CH3
CH2

CH

*

CH2

CH2

+ Cl *

C
CH3

CHCl

CH2

Ngun tûã Cl hoẩt àưång (Cl*) liïn tc tẩo phẫn ûáng kïë tiïëp.
Nhû vêåy ta cố thïí thûâa nhêån chlorine gùỉn hoân toân sệ àûa túái
mưåt húåp chêët ûáng àng vúái cưng thûác ngun (C 10H11Cl7)n mâ
Bloomfield àậ àûa ra:

hay

118 CAO SU THIÏN NHIÏN


Cưng thûá c vông cố lệ àng ca cao su chlorine hốa (theo
Farmer vâ Bloomfield).
Àưìng thúâi sûå àưìng hoân hốa nây côn giẫi thđch àûúåc cấc biïën
àưíi vïì trẩng thấi vêåt l ca cao su sau khi chlorine hốa. Cao su
chlorine hốa thûåc sûå cố dûúái dẩng cc hay bưåt mâu trùỉng, nhiïåt
dễo. Nố chõu àûúåc acid vâ baz, tan àûúåc trong nhiïìu dung mưi, do
àố cố thïí dng àïí chïë tẩo sún hay vecni chõu àûúåc hốa chêët.
Cao su chlorine hốa àậ àûúåc chïë tẩo cố tđnh cấch cưng nghiïåp
mâ ta sệ àïì cêåp rộ hún úã chûúng dêỵn xët hốa hổc hay chuín
hốa chêët cao su thiïn nhiïn.
Tấc dng ca bromine àưëi vúái cao su cho ra mưåt dêỵn xët nhêët
àõnh nhiïìu hún trong trûúâng húåp ca chlorine. Bromine hốa ch
ëu vưën lâ mưåt phẫn ûáng cưå ng, chêët sinh ra àûúåc gổi lâ

tetrabromo cao su (C10H16Br4)n:

+ Br2

+ Br2

Br

Br
Br

Br

Trấi hùèn vúái cao su chlorine hốa, cao su bromine hốa khưng
cho mưåt ûáng dng nâo thûåc tïë, mâ hêìu nhû nố àûúåc dng àïí chïë
tẩo mưåt sưë chuín hốa chêët cố đch vïì phûúng diïån l thuët.
Ngûúâi ta chïë tẩo cao su bromine hốa (theo Weber) theo cấch hêm
bromine bùçng mưåt dung dõch cao su chloroform àậ lâm ngåi. Dung
dõch nây àûúåc rốt vâo cưìn vâ cao su bromine hốa sệ kïët ta dûúái
dẩng cc. Cưng thûác ca chêët sinh ra àûúåc câng gêìn giưëng vúái cưng
thûác l thuët bao nhiïu cêìn phẫi trấnh oxygen hiïån hûäu bêëy nhiïu.
Cao su bromine hốa tan àûúåc trong chloroform vâ tan đt trong
cấc dung mưi khấc. Nố khúãi sûå nhiïåt phên vâo khoẫng 600C cố sûå
thoất khđ hydrogen bromide (HBr). Sûå phên tđch nây gia tưëc theo
CAO SU THIÏN NHIÏN 119


cấc phẫn ûáng “Fridel vâ Crafts”. Nhû chđnh phenol phẫn ûáng dïỵ
dâng vâo khoẫng 600C. Cùn cûá theo tđnh chêët vâ theo sûå phên
giẫi, phẫn ûáng cố thïí xẫy ra theo lûúåc àưì:

+ 2C6H5OH
+ xúc tác
- 2HBr
Br
Br

OH
OH

Dêỵn xë t phenyl nâ y lâ mưåt chêët bưåt vư àõnh hònh, tan trong cấc
dung dõch nûúác hay råu cố xt nhúâ cấc oxyhydryl tûå do ca nố,
nhûng khưng tan trong benzene. Phẫ n ûáng nâ y cố thïí thûåc hiïån àûúåc
vúái mưåt sưë lúán phenol cố hiïå n diïån ca chloride sùỉt. Sau hïët aniline cố
thïí thay thïë phenol vâ cao su amine hố a cố àûúå c àem hốa húå p amine
bêåc 2, rưì i húå p vúá i phenol, cho ra hâng loẩt phêím mâ u nhåm; ngûúâ i ta
cng àậ chûá ng minh cố thïí gùỉn nhiïìu amine chi phûúng vâo cao su
bromine hố a àûúåc vâ cố àûúå c cấc dêỵn xë t bromo amine hố a.
Tấc dng ca iodine (iưt) vúái cao su đt àûúåc nghiïn cûáu túái ,
ngun tưë nây cố xu hûúáng tûå hốa thânh acid iodine hydride (HI)
vâ búãi thïë phẫi cho cấc phẫn ûáng àún giẫn. Weber cho iodine phẫn
ûáng vúái mưåt dung dõch sulfur carbon cao su, phên giẫi àûúåc mưåt
chêët bưåt khưng tan trong mổi dung mưi. Chêët sinh ra ûáng vúái cưng
thûác (C10H16I4)n.
Wijs chûáng minh ICl hôa tan trong acid acetic lẩnh sệ tûå gùỉn
vâo cấc nưëi àưi ca hydrocarbon cao su, cûá mưỵi phên tûã ICl cho
mưỵi nhốm isoprene. Àêy chđnh lâ ngun tùỉc ca phûúng phấp
ào “chó sưë iodine” ca cao su (phûúng phấp àậ àûúåc Kemp cẫi
tiïën); vúái dung dõch sulfur carbon cao su, ta cho thïm vâo mưåt
lûúång dû chêët phẫn ûáng Wijs, kïë àố cho dung dõch kalium iodide
(KI) vâo vâ àõnh lûúång iodine giẫi phống bùçng dung dõch thiosulfate sodium vúái chó thõ hưì tinh bưåt, ta sệ xấc àõnh àûúåc mûác àưå

chûa bậo hôa rêët chđnh xấc.
120 CAO SU THIÏN NHIÏN


Tûâ lêu ngûúâi ta àậ xết thêëy phẫn ûáng cưång ca acid fluorine
hydride vúái cao su úã dẩng dung dõch cố ài kêm theo phẫn ûáng
àưìng hoân hốa quan trổng vâ cho ra chêët khấ àân hưìi vâ rêët nhẩy
th vúái nhiïåt. Nhûng vâo nùm 1956, Tom àậ chûáng minh ta cố thïí
giẫm khûã àûúåc sûå àưìng hoân hốa vúái àiïìu kiïån lâm viïåc úã xylene
vúái nhiïåt àưå thêëp: 65% àïën 70% nưëi àưi àûúåc acid fluorine hydride bậo hôa. Húåp chêët thu àûúåc cố tđnh ưín àõnh nhiïåt rêët cao vâ
cho sẫn phêím lûu hốa cố tđnh chêët cú l tưët, núã ëu trong hydrocarbon chi phûúng, chõu ozone rêët tưët vâ thêím thêëu khđ ëu.
Chêët sinh ra tûâ sûå chlorine hydride hốa cao su cố vễ nhû àõnh
rộ nhiïìu hún cao su chlorine hốa. ÚÃ àiïìu kiïån thđch húåp, ta cố
thïí gùỉn acid chlorine hydride vâo cao su, cûá mưỵi phên tûã cho mưåt
nưëi àưi:

+ HCl

+ HCl

Cl

H

Cl

H

Cao su chlorine hydride hốa (C5H9Cl)n

Tûâ nùm 1900, C.O. Weber àậ nghiïn cûáu phẫn ûáng nây. Cho
mưåt lìng khđ chlorine hydride êím vâo mưåt dung dõch benzene
cao su, ưng thêëy khđ nây bõ ht mậnh liïåt vâo tiïìn k phẫn ûáng vâ
trung k phẫn ûáng biïíu lưå qua sûå giẫm búát àấng kïí àưå nhúát dung
dõch vâ qua sûå hốa nêu ca nố. Rốt dung dõch nây vâo rûúåu, cố sûå
kïët ta mưåt khưëi chêët mâu trùỉng cûáng, tûå biïën àưíi nhanh chống
thânh bưåt trùỉng. Phên giẫi cao su chlorine hydride nây, ưng
chûáng minh thânh phêìn ca nố ûáng vúái cưng thûác (C5H9Cl)n, tûác
lâ cûá mưỵi phên tûã hydracid gùỉn vâo mưåt nhốm isoprene.
Cấc cưng viïåc vïì sau ca nhiïìu tấc giẫ khấc chó nhùçm xấc
CAO SU THIÏN NHIÏN 121


minh kïët quẫ nây. (Theo nhûäng thûåc nghiïåm gêìn àêy, cú chïë
phẫn ûáng phûác tẩp hún, cao su chlorine hydride àûúåc tẩo ra cố lệ
qua trung gian chêët vông). Ta cêìn nối thïm nghiïn cûáu cêëu trc
ca cao su chlorine hydride vúái tia X àậ gip lêåp lån lâ acid
chlorine hydride tûå cưång theo qui tùỉc Markovnikov,(1) tûác lâ chlorine tûå gùỉn vâo ngun tûã carbon mang nhiïìu nhốm thïë. Cưng
thûác khai triïín ca cao su chlorine hydride sệ lâ:
CH3

...

CH2

C

CH3
CH2

CH2

CH2

Cl

C

CH2

CH2

...

Cl

Theo mưåt cåc nghiïn cûáu cố hïå thưëng vïì tưëc àưå chlorine hydride hốa cao su úã nhiïìu dung mưi khấc nhau, Van Veersen àậ
àûa ra mưåt cú chïë giẫi thđch sûå thânh lêåp chlorine hydride trong
dung dõch, vâ trong àố bẫn chêët ca dung mưi sûã dng cố tham
dûå vâo; triïín khai cấc khẫo sất l thuët dûåa vâo sûå hiïån hûäu ca
mưå t chêë t trung gian phûác húåp (tûúng tûå vúái phẫn ûá ng cưång
hydracid vúái alken (olefin) àún giẫn qua trung gian chêët phûác
húåp), ưng chûáng minh cố thïí gùỉn acid chlorine hydride vâo nh
tûúng cao su (tûác lâ latex) rêët nhanh.
Cao su chlorine hydride chó àûúåc chïë tẩo cố tđnh cấch cưng
nghiïåp lâ vâo nùm 1934, xët hiïån dûúái tïn thûúng mẩi lâ “Pliofilm”.
Acid chlorine hydride hốa húåp vúái cao su sưëng dûúái dẩng thư
rêët kếm. Lấ crïpe, cẫ àïën cûåc mỗng, chó ht àûúåc vâi % khđ HCl.
Cấch chïë tẩo cao su chlorine hydride cưí àiïín lâ hôa tan cao su
vâo mưåt dung mưi nhû chloroform, benzene, dichloroethane hay

tetracloroethane, kïë àố cho khđ chlorine hydride sc vâo dung
dõch. Dung dõch cố thïí cho rûúåu hay acetone vâo àïí kïët ta cao
su chlorine hydride. Sẫn phêím thư tiïëp àố àûúåc loẩi acid chlorine hydride dû ra.
Sûã dng dung dõch cao su cố hai bêët lúåi: dung dõch khưng thïí nâo
1

Qui tùỉc Markovnikov (Markovnikoff): vúái hïå thưëng R
vâo C mang R, tûác lâ mang nhiïìu nhốm thïë.

122 CAO SU THIÏN NHIÏN

CH = CH2, nïëu R nhẫ àiïån tûã, X: sệ


cûåc àêåm àùåc àûúåc vâ dung mưi phẫi nïn thu hưìi múái kinh tïë. Ngûúâi
ta àậ àïì nghõ cho khđ hydrogen chloride tấc dng vúái cao su crïpe
dûúái ấp sët 10 atmosphêres, cố chêët xc tấc chloride nhưm (AlCl3).
Mưåt phûúng phấp khấc lâ ngêm crïpe vâo acetate ethyl àậ àûúåc khđ
hydrogen chloride bậo hôa (ûáng vúái 18-20% HCl), cao su sệ tûå chlorine hydride hốa hoân toân trong 36 giúâ àïën 48 giúâ mâ khưng tan.
Têët cẫ phûúng phấp chïë tẩo kïí trïn àïìu phẫi dng khđ hydrogen chloride khư; àố lâ àiïìu kiïån ch ëu àïí cố àûúåc sẫn phêím
bïìn. Chïë tẩo vúái acid chlorine hydride êím, sẫn phêím bõ nhiïåt phên
úã 400C; vúái acid chlorine hydride khư, nố bïìn cho túái hún 1000C.
Cao su chlorine hydride lâ mưåt chêët cûáng mâu trùỉng. Cho
dung dõch ca nố bay húi, ta cố àûúåc mưåt sẫn phêím dûúái dẩng
vấng mỗng. Cng nhû cao su chlorine hốa ta cố thïí cho chêët dễo
hốa (plastifiant) ph gia vâo àïí tùng tđnh mïìm dễo ca nố. Vấng
cao su chlorine hydride àem so vúái cellophane tỗ ra côn tưët hún
cellophane vïì phûúng diïån nâo àố. Àùåc biïåt cao su chlorine hydride khưng cẫm th vúái êím àưå vâ khố chấy. (ÚÃ 1000C, cao su
chlorine hydride trúã vïì tđnh chêët àân hưìi ca cao su sưëng).
Khi cao su chlorine hydride àûúåc chïë tẩo bònh thûúâng, khẫo

sất vúái quang tuën X chûáng tỗ nố cố mưåt cêëu trc tinh thïí úã
nhiïåt àưå thûúâng. ÚÃ trïn 1100C, nố cố cú cêëu vư àõnh hònh; thđ
nghiïåm kếo dâi nố sệ cho kïët quẫ vúái mưåt giẫn àưì súåi. Tốm lẩi, vïì
phûúng diïån vêåt l, cố thïí nối cao su chlorine hydride úã nhiïåt àưå
thûúâng thò nhû lâ cao su gel hốa; vâ úã trïn 1000C, nố nhû lâ cao
su thiïn nhiïn úã nhiïåt àưå thûúâng.
Cao su chlorine hydride tan mẩ nh trong cấc hydrocarbon
chlorine hốa; núã lc ngåi vâ tan trong benzene nống, núã trong
cấc ester nống vâ khưng tan trong rûúåu, ether vâ acetone.
Cng nhû cao su chlorine hốa, àưå nhúát ca dung dõch ty thåc
quấ trònh xûã l mâ cao su phẫi chõu trûúác khi chlorine hydride hốa.
Cao su chlorine hydride hốa chõu àûúåc acid hûäu cú vâ chêët
kiïìm. Nhûng ngûúåc lẩi vúái cao su chlorine hốa nố nhẩy th vúái
tấc dng ca chêët oxy hốa.
CAO SU THIÏN NHIÏN 123


Sau cng ta nối sú lûúåc qua trûúâng húåp cố àûúåc cao su chlorine
hydride tûâ latex. Trûúác hïët, ta ưín àõnh latex vúái mưåt savon cation
(nhû trong bromocetyl pyridinium) hay savon khưng ion hốa
àûúåc (nhû ether oleic polyglycol), kïë àố sc khđ hydrogen chloride vâo nố sệ tûå tan vâo serum vâ ion hốa. Khi serum àậ bậo
hôa, acid chlorine hydride chûa ion hốa sệ gùỉn vâo cao su.
Tấc dng ca HBr thò khấ giưëng tấc dng ca HCl, nhûng chêët
sinh ra àûúåc lẩi kếm bïìn nhiïìu hún. Cưng thûác ngun ca cao
su bromine hydride sệ lâ: (C10H16, 2HBr)n.
Tấc dng ca HI đt àûúåc nghiïn cûáu túái. Hònh nhû nố hốa húåp
vúái cao su khưng trổn vâ cho ra mưåt cao su mono iodine hydride
(C10H16HI)n kếm bïìn.

Oxygen tấc dng vúái cao su theo nhiïìu cấch khấc nhau: nố tham

gia vâo sûå dễo hốa cao su, nố lâ ngun nhên trûåc tiïëp ca sûå lậo hốa
cao su, nố gêy ra hiïån tûúång “lûu hốa” úã àiïìu kiïån nâo àố... (mâ ta sệ
àïì cêåp trong tûâng chûúng riïng biïåt). Tuy nhiïn, àng ra, sûå gùỉn
oxygen vâo hydrocarbon cao su sấp nhêåp vâo phẫn ûáng cưång àûúåc, ta
phên biïåt nhiïìu trûúâng húåp ty theo chêët oxy sûã dng.
Tiïëp xc vúái khưng khđ, cao su sệ gùỉn lêëy oxygen đt nhiïìu(1),
nhûng àưìng thúâi cố sûå phên hy xẫy ra rêët quan trổng; kïët quẫ
àûa túái tẩo thânh mưåt hưỵn húåp phûác tẩp cấc húåp chêët àõnh rộ vâ
cêëu trc đt àûúåc nghiïn cûáu túái.
Trong cấc phẫn ûáng nây, lûúång oxygen tham gia tûúng àưëi
1

Cao su tinh khiïët hay ngun chêët bõ oxy hốa dïỵ vâ nhiïìu hún cao su thư do chêët khấng
oxygen thiïn nhiïn bõ loẩi bỗ. Tấc dng ca oxygen àûúåc dïỵ dâng hún búãi sûå nung nống
cng nhû cấn cao su.

124 CAO SU THIÏN NHIÏN


thêëp; trấi lẩi, cố sûå hiïån diïån ca chêët xc tấc oxy hốa nhû cấc
linolenate mangan, àưìng, cobalt, ta cố thïí chïë tẩo cấc dêỵn xët
cố hâm lûúång oxygen cao, thûúâ ng àûúåc gổi trïn që c tïë lâ
“Rubbonnes”.
Cố 3 loẩi Rubbonnes chđnh, ûáng vúái àưå oxy hốa khấc biïåt nhau
vâ phên biïåt vïì chêët lûúång qua tđnh hôa tan ca chng trong
nhiïìu dung mưi khấc nhau. Cấc sẫn phêím nây àûa túái viïåc tòm
oxygen gùỉn vâo cao su. Nố cố dûúái dẩng epoxy hay ether, kïë àïën
lâ chûác rûúåu; sưë nhốm àõnh chûác aldehyde hay cetone vâ acid (tûå
do hay ester hốa) thò đt hún vâ ngûúâi ta chó tòm thêëy oxygen úã
trẩng thấi peroxide côn đt hún nûäa.

Cú chïë thân h lêåp àûúåc giẫ thiïë t lâ cấc ngun tûã carbon
methylene trûúác tiïn bõ oxygen kđch hoẩt cho ra hydroperoxide
sú cêëp, cấc hydroperoxide nây tiïëp theo tiïën triïín àưíi thânh
nhốm oxygen hốa (nhû hydroxyl hay carboxyl) vâ giẫi phống oxygen hoẩt àưång, nố sệ gùỉn vâo cấc nưëi àưi cho ra cấc peroxide hay
thûúâng hún gêy ra sûå phên cùỉt chỵi vúái sûå thânh lêåp (úã cấc àêìu
ca àoẩn) nhiïìu chûác khấc nhau. Chùèng hẩn ta cố:
(dêëu hoa thõ biïíu thõ ngun tûã hoẩt àưång)
CH3
CH2

C

CH3
CH

CH2

+ O2

CH

C

CH

CH2

OOH
CH3
CH

C

CH3
CH

CH2

CH

OOH

C

C

CH3
CH

CH2

*
+ O*

C

OH

C

C

CH

CH2

+ HO
2

O

CH3
CH2

*

+ O*

CH2

OH
CH3

CH

CH

CH3
CH

CH2

*

+ 2O*

CH2

C

O

CH2
O

Côn cố nhiïìu cấch cố thïí cố àûúåc, nhû sûå kïët húåp giûäa hai
àoẩn khấc nhau qua sûå kïët húåp ca hai nhốm hydroxyl. Toân bưå
CAO SU THIÏN NHIÏN 125


cấc khẫo sất nây àậ àûa ra mưåt quan niïåm vïì tđnh phûác húåp ca
cấc húåp chêët khẫ dơ tûå tẩo ra àûúåc vâ giẫi thđch cấc khố khùn gùåp
phẫi úã cåc nghiïn cûáu phên giẫi cấc chêët oxy.
Cho cấc dung dõch nûúác KMnO 4, cố nưìng àưå khấc nhau tấc
dng vúái mưåt dung dõch tetrachloro carbon cao su, ta cố hâng
loẩt chêët oxy hốa chûáa túái hún 20% oxygen, mâ trẩng thấi thay
àưíi ty theo hâm lûúång oxygen tûâ thïí àùåc cố tđnh àân hưìi ëu cho
túái thïí nhûåa hốa bưåt àûúåc. Nhûng phẫn ûáng hậy côn rêët phûác tẩp;
lâ mưåt phêìn chêët sinh ra àûúåc tẩo búãi chêët bậo hôa vâ cố oxygen
nhiïìu vâ mưåt phêìn àûúåc tẩo búãi cấc chỵi isoprene ngùỉn vêỵn giûä

àûúåc àưå chûa bậo hôa ca chng.
Cố khấ nhiïìu khẫo sất tấc dng ca acid peracetic, hóåc trûåc
tiïëp, hóåc dng nûúác oxy giâ (H2O2) cố acid acetic hiïån diïån. Cấc
chêët sinh ra tûâ phẫn ûáng cố dûúái dẩng bưåt trùỉng, chûa bậo hôa
àưëi vúái bromine. Cú cêëu ca chng vêỵn côn chûa biïët rộ; trong
khi àố hònh nhû àưìng thúâi vúái sûå tẩo lêåp cấc chûác rûúåu nhêët úã cấc
àoẩn, cấc chûác nây tiïëp àố hêìu nhû bõ ester hốa hoân toân búãi
acetic cho ra mưåt “acetate cao su”.
Trấi lẩi, theo Purmerer, acid perbenzoic phẫn ûáng cho ra mưåt
khưëi nhêìy mâu trùỉng, àưëi vúái bromine nố tỗ ra no:
O
+ C6H5
Hydrocarbon
ethylene

OH
+ C6H5

C
O

Acid perbenzoic

O

Epoxycarbon

COOH

Acid benzoic

Phẫn ûáng ca ozone vúái cao su cho ra cấc peroxide àùåc biïåt:
ozonide; mưỵi phên tûã O3 gùỉn vâo mưåt nưëi àưi. Ta àậ nối vïì cấc
ozonide nây úã chûúng trûúác àố.
126 CAO SU THIÏN NHIÏN


Mưåt sưë chêët oxy hốa nhû peroxide benzoyl, nitrobenzene,
chloranil cố tấc dng nhû lâ lûu hốa cao su mâ ta sệ àïì cêåp trong
chûúng lûu hốa. Nhûäng chêët oxy hốa khấc mâ tấc dng ca chng
vúái cao su thò chûa àûúåc khẫo sất tûúâng têån.

Acid nitric àêåm àùåc phẫn ûáng mậnh liïåt vúái cao su tẩo ra mưåt
dung dõch, pha loậng vúái nûúác cho ra mưåt chêët kïët ta mâu vâng.
Chêët sinh ra nây khưng bïìn, cố thânh phêìn chûa àõnh rộ.
Tấc dng ca cấc nitrogen oxy àậ àûúåc nhiïìu ngûúâi nghiïn
cûáu, cng cho kïët quẫ khấ ph húåp. Mưåt cấch tưíng quất, vúái sûå
gùỉn nitrogen vâ oxygen sệ cố sûå phên hy phên tûã rêët lúán. Mưåt sưë
chêët sinh ra àûúåc ûáng vúái cưng thûác C 10H16N2O 3, C10H16N2O 4,
C10H16N2O6, (trûúâng húåp ca N2O3 hay N2O4).
Cấc húåp chêët nitro hốa cng cố phẫn ûáng vúái cao su. Trûúâng
húåp ca nitrosobenzene (nghiïn cûáu nhiïìu nhêët), phẫn ûáng xẫy
ra theo lûúåc àưì sau àêy:

+ C6H5NHOOH
H

+ 2C6H5NO
N

O

C6H5
C6H5

NH

OH + C6H5

NO

C6H5

N

N

C6H5

O

CAO SU THIÏN NHIÏN 127


Nhû vêåy àïí cố mưåt phên tûã nitrosobenzene gùỉn mưỵi nhốm isoprene, cêìn phẫi dng túái 3 phên tûã nitrosobenzene.
Phẫn ûáng cng xẫy ra vúái o-, m- vâ p-nitrosotoluene, vúái ester
ca acid o-nitrosobenzoic vâ cấc baz nitro hốa. Trấi lẩi, phẫn ûáng
khưng xẫy ra vúái nitrosophenol.
Tetranitromethane lâ mưåt chêët phẫn ûáng ca cấc nưëi àưi alken
(hay olefin). Vúái hydrocarbon chûa no, nố cho cấc húåp chêët cưång cố

thïí phên tđch dïỵ dâng. Vúái dung dõch cao su methylcyclohexan, nố
cho ra mưåt sẫn phêím cưång hêìu nhû khưng mâu.
Tấc dng ca tetranitromethane vúái cao su theo l thuët;
NO2
+ O2N

C

NO2

NO2

NO2
C(NO2)2
3

Chêët sinh ra nây bïìn, cẫ àïën úã 60 àưå chên khưng. Ty theo cao
su vâ ty theo àiïìu kiïån chïë tẩo, tó sưë phên tûã tetranitromethane
trïn nhốm isoprene biïën àưíi tûâ 1/4 túái 1/6. Cấc húåp chêët nây lâm
bay mâu nûúác bromine chûáng tỗ chng chûa bậo hôa.

D rùçng cố mưåt sưë chêët khấc cố thïí cố khẫ nùng gùỉn vâo cao su
qua phẫn ûáng cưång, nhûng ta chó cố thïí àïì cêåp túái mưåt sưë thđ d
mâ thưi.
Anhydride sulfurous hốa húåp vúái cao su úã dẩng dung dõch cho
ra mưåt sưë chêët vêỵn côn tđnh àân hưìi hay cûáng ty theo hâm lûúång
lûu hunh; bẫn chêët ca dung mưi ẫnh hûúãng rêët nhiïìu túái vêån
tưëc ca phẫn ûáng. Xûã l qua mưåt dung dõch kiïìm, cấc dêỵn xët
nây sệ trúã nïn tan àûúåc trong nûúác. Ta cng cố thïí cố àûúåc cao
128 CAO SU THIÏN NHIÏN

su sulfonic hốa cố phên tûã khưëi cao, tan trong nûúác bùçng cấch cho
thïm vâo dung dõch cao su-ether (d.d. àêåm àùåc) acid chlorosulfonic.
Thûåc hiïån phẫn ûáng úã O0C khưng cố oxygen vâ ấnh sấng hiïån
hûäu, thiocyanogen phẫn ûáng vúái cao su úã dẩng dung dõch, cho ra
mưåt sẫn phêím cưång ûáng vúái thânh phêìn:
. . . – C5H8(SCN)2 – . . .
Phẫn ûáng cưång ca thioacid xẫy ra mưåt cấch tûúng àưëi dïỵ
dâng. Vúái acid thioacetic, cêìn phẫi chiïëu sấng trong nhiïìu giúâ vúái
àên húi thy ngên dung dõch cao su benzene vâ acid àûúåc chûáa
trong mưåt ưëng Pyrex kđn miïång. Ta cố àûúåc mưåt chêët no, giưëng
nhû cao su thìn ban àêìu. Thioacetate cao su nây ûáng vúái:
CH3

. . . – CH2 – C _ CH2 – CH2 – . . .
SCOCH3
nïëu ta thy giẫi trong dung dõch benzene, nố cho ra mưåt chêët
cûáng, cố súåi, àố lâ mưåt mercaptan cao su cố thânh phêìn:
CH3

...

CH2

C

CH2

CH2

...

SH

Tấc dng ca acid hypochlorous vúái cao su lâ àưëi tûúång ca
nhûäng cåc khẫo cûáu khấ quan trổng.
Cho acid hypochlorous phẫn ûáng vúái latex, ta sệ cố àûúåc mưåt chêët
bưåt khưng tan, mâu vâng, ûáng vúái dêỵn xët cưång (C5H8 – ClOH)n
chûáa túái 29,4% chlorine. Tó lïå 29,4% chlorine nây ûáng vúái mưåt phên
tûã HOCl gùỉn liïìn vâo mưỵi nhốm isoprene. Tấc dng ca acid hypochlorous vúái cấc dung dõch cao su thûúâng cho ra cấc chêët cố chûáa
hún 29,4% chlorine. Cú cêëu ca cấc húåp chêët khấc nhau nây chûa
àûúåc nghiïn cûáu thïm vâ chûa cố mưåt ûáng dng nâo trïn thûåc tïë.
CAO SU THIÏN NHIÏN 129


Aldehyde cố thïí phẫn ûáng vúái cao su cho ra sẫn phêím cưång.
Chùèng hẩn Kirchhof àậ chïë àûúåc mưåt chêët bưåt mâ ưng gổi lâ
“formolite cao su”: xûã l dung dõch cao su benzene vúái acid sulfuric àêåm àùåc, kïë àố cho dung dõch formaldehyde 40% vâo.
Ta àậ biïët phenol hay amine cố thïí gùỉn vâo cao su qua phẫn
ûáng Friedel vâ Crafts nhû thïë nâo. Ta cng cố thïí ngûng t cấc
hydrocarbon phûúng hûúng, acid bếo, acid chlorine hydride,v.v...
Lâm viïåc úã àiïìu kiïån àậ àõnh rộ, ta cng cố thïí gùỉn cấc nhốm
benzylidiene vâo cao su: cho chlorobenzyl vâo mưåt dung dõch cao
su tetrachloro carbon vâ rốt nhanh chloride nhưm (AlCl 3) nh
tûúng cng dung mưi vâo; phẫn ûáng xẫy ra dûä dưåi cố acid chlorine hydride thoất ra vâ cëi cng ta àûúåc mưåt chêët vư àõnh
hònh, giôn, cố mâu trùỉng. Dûúái tấc dng ca chloride nhưm,
chlorobenzyl cho ra chlorodibenzyl, chlorodibenzyl phẫn ûáng vúái
cao su chlorine hydride tẩo búãi acid chlorine hydride gùỉn vâo cao
su; do àố ta sệ cố:

CH3

...

CH

CH2

CH2

H

C
Cl

Cl

H

CH

CH

C6H5

C6H5

...

CH3

...

CH

CH2

CH2

C

CH

CH

C6 H5

C6 H5

...

Cấc nhốm methylene ca chêët lỗng cëi nây côn cố thïí phẫn
ûáng vúái chlorobenzyl hay chlorodibenzyl cho ra cấc dêỵn xët
khấc, nhêët lâ húåp chêët cố cưng thûác ngun (C 26H26)n ûáng vúái
phẫn ûáng ca 3 phên tûã chlorobenzyl vúái 1 nhốm isoprene.

Ta àûa tấc dng ca húåp chêët ethylene vâo phêìn nây vò mưåt
mùåt nố gưìm cố cấc àún phên tûã vinylic cố thïí gùỉn vâo cao su vûâa
tûå polymer hốa cho ra cấc chỵi dâi úã chung quanh, àïën nưỵi cú
130 CAO SU THIÏN NHIÏN

cêëu cố khấc biïåt nhiïìu vúái cú cêëu ca nhiïìu dêỵn xët khấc mâ ta àậ
khẫo cûáu trûúác àố; mùåt khấc, phẫn ûáng nây thêåt sûå àûa túái àûúåc cao
su biïën àưíi mâ ngây nay ngûúâi ta gổi lâ “cao su ghếp” (cao su greffế).
Trûúác tiïn ta khẫo sất trûúâng húåp ca alhydride maleic vâ cấc
húåp chêët tûúng tûå.
Bacon vâ Farmer àậ chûáng minh lâ nung nống mưåt dung dõch
cao su benzene hay cao su toluene vúái anhydride maleic cố peroxide benzoyl hiïån hûäu, ta sệ cố àûúåc mưåt sưë chêët súåi hay chêët
nhûåa cûáng giôn vêỵn côn cao su tđnh, ty theo tó lïå anhydride
maleic. Giẫ thiïët lâ anhydride gùỉn vâo hai nưëi àưi úã gêìn nhau ca
cng mưåt phên tûã cao su:

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CO

CO

CO

CO

CO

CO

O

O

O

Hóåc anhydride gùỉn vâo hai nưëi àưi thåc hai àoẩn xa nhau
hún ca cng mưåt phên tûã hóåc gùỉn vâo hai nưëi àưi thåc hai
phên tûã khấc nhau, nhû thïë cho ra cấc vông phûác húåp hún hay
cêìu liïn phên tûã.
Kïë àố, Viïån Cao su Phấp triïín khai phẫn ûáng vúái nhiïìu dêỵn
xët ethylene khấc vâ cng àậ chûáng minh cố thïí trấnh dng
peroxide vâ chïë tẩo àûúåc chêët hôa tan, úã nghiïn cûáu ch ëu vúái
N-methyl imide maleic. Trong
trûúâng húåp nây sûå gùỉn vâo khưng
xẫy ra úã cấc nưëi àưi ca cao su mâ
CH
CH2
CH
CH2
lâ úã cấc ngun tûã carbon
CO
CO

CO
CO
-methylene ca nố, nhû vêåy
N
N
cưng thûác lâ:
CH3

CH3

CAO SU THIÏN NHIÏN 131


Viïån Cao su Phấp cng cho biïët phẫn ûáng cố thïí thûåc hiïån
àûúåc úã thïí khưëi, qua viïåc nhưìi cấn àún giẫn hóåc sûå nung nống cố
chêët xc tấc thđch húåp hiïån hûäu; Rubber-Stichting tiïëp àố chûáng
minh khưng cêìn phẫi dng chêët xc tấc, vúái àiïìu kiïån lâ nung
nống lïn túái 150-2000C trong chên khưng.
Àûúng nhiïn ngûúâi ta cng nghơ àïën cấc húåp chêët ethylene hoẩt
àưång khấc, nhêët lâ nhûäng chêët cố thïí polymer hốa àûúåc nhû lâ
chêët àún phên vinylic. Viïåc polymer hốa cấc húåp chêët nây chó àûa
túái kïët quẫ thêët vổng. Mậi cho túái nùm 1941, Viïån Cao su Phấp tòm
thêëy cấc húåp chêët loẩi nây nhû acrylonitrile, styrolene, ester
acrylic, úã àiïìu kiïån nâo àố cố thïí gùỉn cấc nhốm vâo hydrocarbon
cao su khi kïët húåp vúái latex. Sûå hốa húåp nây cng cố thïí xẫy ra
àûúåc qua sûå nhưìi cấn, nhû trûúâng húåp anhydride maleic.
Sûå hốa húåp giûäa cao su vâ cấc húåp chêët ethylene hoẩt àưång cố
vễ nhû lâ mưåt hiïån tûúång tưíng quất, cố thïí thûåc hiïån loẩi phẫn
ûáng nây úã cấc àiïìu kiïån vêån dng theo thûúâng lïå khấc nhau, tûác
lâ úã dẩng dung dõch, úã dẩng khưëi hay dẩng nh tûúng.

Tûâ àố, phẫn ûáng trúã thânh àưëi tûúång nghiïn cûáu rêët quan trổng
àùåc biïåt nhêët lâ úã cấc phông thđ nghiïåm ca “British Rubber
Producer’s Research Association”. Nhûng úã àêy chng ta chó nhêån
àõnh tưíng quất vïì vêën àïì nây (ta sệ nối tiïëp trong chûúng khấc).
Theo ngun tùỉc, ta cho tấc dng vúái mưåt chêët xc tấc àïí gêy
polymer hốa chêët àún phên, àưìng thúâi gùỉn vâo cao su. Nhû vêåy
theo àiïìu kiïån lâm viïåc cố ẫnh hûúãng túái tưëc àưå tìn tûå polymer
hốa vâ qui trònh gùỉn vâo, ta nhêån thêëy cố thïí cố àûúåc 3 loẩi kiïíu
sẫn phêím nhû lûúåc àưì sau àêy:
Cao su
Kiểu 1
Polymer

Kiểu 2

132 CAO SU THIÏN NHIÏN


Kiểu 3

Kiïíu 1 lâ mưåt hưỵn húåp àún giẫn cao su vâ polymer. ÚÃ kiïíu 2,
cao su cẫn trúã polymer hốa vâ chêët àún phên tûã gùỉn vâo cao su
theo tûâng phên tûã riïng lễ. ÚÃ loẩi kiïíu 3, phẫn ûáng àûa túái thânh
lêåp nhấnh bïn ngùỉn hay dâi; chđnh kiïíu nây mâ ngûúâi ta giẫ thiïët
cố lúåi thêåt sûå nhiïìu nhêët.
Cấc khẫo cûáu tûúâng têån nhû vêåy lâ dûåa vâo k thåt polymer hốa
vâ dûåa vâo sûå xấc àõnh cú cêëu phên tûã ca nhûäng chêët tẩo thânh.
Vïì àiïím thûá nhêët, trûúác khi àûa monomer đt tan trong cao su
vâo latex thò chónh pH àïën trõ sưë thđch húåp nïëu hïå xc tấc dng
cố hoẩt tđnh nhẩy vúái amoniac tûå do (hay vúái ion amonium) hóåc

phẫi thûåc hiïån trong mưi trûúâng khđ trú nïëu trûúâng húåp hïå thưëng
xc tấc sûã dng nhẩy vúái oxygen. Sûå hiïån diïån ca cao su cố tấc
dng lâm chêåm đt nhiïìu túái sûå polymer hốa ca chêët àún phên.
Phẫi trấnh dng dû chêët hoẩt àưång bïì mùåt àïí chêët monomer múái
cố thïí ngêëm vâo tiïíu cêìu cao su vâ nhû vêåy múái phẫn ûáng àûúåc
vúái cao su. Vúái methacrylate, hïå xc tấc àûúåc giúái thiïåu (hoẩt
tđnh khưng bõ tấc kđch búãi amoniac vâ chó tấc kđch rêët đt búãi khđ
trúâi) lâ mưåt hưỵn húåp hydroperoxide tertbutyl vâ tetraethylene
pentamine; vúái styrolene, hïå xc tấc cng nhû thïë vúái àiïìu kiïån
cng phẫi cho vâo mưåt chêët ưín àõnh khưng ion hốa àûúåc. Vúái
acrylonitrile vâ chlorovinylidene, tùng hoẩ t hydroperoxide
tertbutyl bùçng mưåt hïå thưëng dihydroxyacetone sùỉt lâ thđch húåp.
Vïì sûå phên giẫi cấc chêët tẩo thânh, ch ëu nố àûúåc àûa vâo
quấ trònh phên àoẩn bùçng dung mưi gip tấch cao su chûa biïën
tđnh ra cao su ghếp vâ polymer tûå do. Àïí phên ly polymer tẩo
CAO SU THIÏN NHIÏN 133


thânh úã ngoâi tiïíu cêìu latex, ta ấp dng phûúng phấp kem hốa
liïn tc múái cố lúåi (lúåi dng sûå khấc biïåt ca tó trổng vâ cúä hẩt
ca cấc phêìn tûã). Nghiïn cûáu nhiïìu àoẩn khấc nhau vâ phên tûã
khưëi ca chng chûáng tỗ cấc chỵi ghếp (greffếes) thûúâng nhêët
àïìu cố phên tûã khưëi tûúng àûúng vúái phên tûã khưëi mâ polymer
àậ cố (nïëu nố àûúåc tẩo thânh vúái tđnh cấch àưåc lêåp), phên tûã khưëi
ca chng àẩt tûâ 100.000 àïën 400.000.
Cao su biïën tđnh (modifiế) cố àûúåc, cố vễ nhû lâ ngun liïåu
múái cố ûáng dng k thåt hûäu đch. Ta sệ nối àïën thânh phêìn vâ
àùåc tđnh ca cao su biïën tđnh úã mưåt phêìn àùåc biïåt khấc.

Khi cao su chõu mưåt xûã l nâo àố, ta nhêån thêëy àưå nhúát dung

dõch ca nố giẫm xëng rêët lúán; tûác mën nối cố sûå phên cùỉt
phên tûã dâi thânh nhûäng àoẩn ngùỉn hún. Do àố ngûúâi ta gổi cố
“sûå khûã polymer hốa” (depolymerisation); thûåc ra, cấc phên tûã
àïìu lâ trung têm ca sûå oxy hốa vâ àưi khi ca sûå àưìng phên hốa.
Vêåy ta cố thïí gổi lâ “sûå phên hy”.

Cao su chõu tấc dng ca nhiïåt sệ bùỉt àêìu mïìm ra, kïë àố biïën
àưíi thânh mưåt chêët nhû dêìu mâu nêu rêët nhêìy, lâm ngåi khưng
thïí àùåc lẩi àûúåc. Cố thïí nối cao su bõ nhiïåt phên (vâo khoẫng
3000C àïën 3500C) cho ra isoprene, dipentene vâ cấc hydrocarbon
cố àưå sưi cao, nhêët lâ àûúåc tẩo búãi terpene:

cao su

isoprene

134 CAO SU THIÏN NHIÏN


Ngûúâi ta thûâa nhêån chỵi bõ phên cùỉt thânh nhûäng àoẩn nhỗ
vúái sûå xët hiïån ca cấc nưëi àưi. Nhûng cấc “diene” thânh lêåp
nhû thïë àïìu rêët hoẩt àưång vâ tûå hốa húåp vúái nhau cho ra cấc húåp
chêët phûác tẩp.
Nhiïåt phên cao su àậ àûúåc nhiïìu nhâ khẫo cûáu thûåc hiïån vâo
thúâi k mâ con ngûúâi chun têm xấc àõnh cú cêëu ca hydrocarbon nây. Tuy nhiïn, tó lïå isoprene úã sẫn phêím chûng cêët lẩi lâ
thêëp: chùèn g hẩn 5% theo Bouchardat, 3% theo Harries hay
Staudinger. Gêìn àêy, ngûúâi ta àậ tòm àûúåc cấch tùng nùng sët
isoprene lïn; àẩt àûúåc trõ sưë tûâ 50% àïën 60% bùçng cấch cho cao
su bõ nhiïåt phên dûúái dẩng phêìn tûã nhỗ úã nhiïåt àưå 7000C àïën
8000C, vûâa tiïëp xc vúái mưåt khưëi kim loẩi cố bïì mùåt rưång lúán,

àûúåc tẩo búãi mẩt àưìng hay nickel chùèng hẩn, vâ vûâa rt lêëy sẫn
phêím tẩo ra àûúåc nhúâ mưåt lìng khđ trú.
Ta cng thûåc hiïån nhiïåt phên cao su bùçng cấch cho phẫn ûáng
vúái chloride nhưm hiïån diïån. Nhiïåt phên xẫy ra úã nhiïåt àưå thêëp
khưng cố isoprene tẩo ra. Ta cố àûúåc cấc hydrocarbon nhể àậ bậo
hôa, cố tđnh chêët nhû xùng vâ dêìu nùång, ch ëu àậ bậo hôa. Cấc
sẫn phêím nây àïìu giâu hydrocarbon vông, nhêët lâ dêỵn xët
cyclohexan.
Ta cng biïët sûå phên tđch cao su hydrogen hốa cho ra cấc sẫn
phêím hy tûúng àưëi bïìn, vò chng khưng chûáa quấ mưåt nưëi àưi.
Àiïìu nây giẫi thđch vò sao mâ con ngûúâi cố àõnh chïë tẩo dêìu
trún vâ xùng tûâ cao su.

Tấc dng ca oxygen trong khưng khđ vúái cao su lâ ngêỵu nhiïn,
nố lâ ngun nhên ca sûå thânh lêåp cao su “sol”. Sûå phên hy búãi
oxygen àûúåc tòm thêëy trong mổi tiïën trònh nghiïn cûáu cao su vâ
àùåc biïåt biïíu lưå qua nưìng àưå oxygen cûåc thêëp. Cao su chõu sûå “tûå
oxy hốa” trûúác tiïn qua sûå thânh lêåp peroxide mâ cấc hiïåu quẫ
phên hy àïìu khưng ph húåp vúái lûúång oxygen ban àêìu.
CAO SU THIÏN NHIÏN 135


Tấc dng ca oxygen côn tham gia vâo hiïån tûúång dễo hốa vâ
lậo hốa, ta sệ àïì cêåp úã chûúng khấc.
Tưíng quất, cao su sưëng àûúåc nhưìi cấn úã mấy cấn sệ mêët ài tđnh
àân hưìi ca nố vâ trúã nïn dễo (chđnh cao su hốa dễo múái cố thïí
cho cấc hốa chêët ph gia vâo àûúåc vâ àõnh hònh àûúåc). Oxygen
phên cùỉt phên tûã cao su gêy ra sûå dễo hốa, chûáng minh qua thûåc
nghiïåm nhưìi cấn trong mưi trûúâng khđ trú, cao su khưng hốa dễo.
Oxygen côn ẫnh hûúãng àïën hiïån tûúång chẫy nhûåa ca cao su

sưëng, cao su trúã nïn dđnh vâ nhêìy nhúáp.
Sau hïët, cao su àậ lûu hốa bònh thûúâng bõ giẫm dêìn tđnh chêët
cú l ca nố vâ trúã thânh vư dng; àố lâ hiïån tûúång lậo hốa.
Ngun nhên ca sûå lậo hốa nây lâ sûå tûå oxy hốa: chó cêìn 1% oxygen (tđnh theo trổng khưëi) gùỉn vâo cao su à lâm cho nố trúã nïn
vư dng hoân toân. Hiïån nay àïí lâm chêåm sûå lậo hốa nây, ta sûã
dng chêët gổi lâ chêët khấng oxygen (antioxygen, antioxidant) mâ
ta sệ àïì cêåp úã chûúng "Oxy hốa vâ lậo hốa cao su thiïn nhiïn” vâ
chûúng “Chêët phông lậo”.
Nïëu tấc dng ca oxygen bònh thûúâng biïíu hiïån qua sûå phên
hy phên tûã cao su, thò nố cố thïí àûa túái hiïån tûúång nghõch àẫo,
úã àiïìu kiïån àùåc biïåt nâo àố, tûác lâ hiïån tûúång tùng phên tûã khưëi,
mâ sau àêy lâ vâi vđ d:
- Nïëu ta xûã l (úã àiïìu kiïån nâo àố) latex vúái quinone, ferricyanide kalium, peroxide benzoyl, ta sệ cố àûúåc mưåt sẫn phêím cố xu
hûúáng tan vâ trûúng núã trong dung mưi thûúâng sûã dng.
- Nïëu ta cho dung dõch cao su chõu tấc dng phống àiïån, trong
khđ hydrogen (khưng cố oxygen), ta sệ thêëy cố sûå tùng àưå nhúát vâ
sûå giẫm àưå chûa bẫo hôa ca cao su; dûúái tấc dng ca tia tûã
ngoẩi hay ấnh nùỉng mùåt trúâi, àùåc biïåt nhêët lâ khưng cố oxygen
hiïån diïån, ta sệ thêëy xu hûúáng trúã nïn khưng tan ca cao su
trong dung mưi.

136 CAO SU THIÏN NHIÏN


Hiïån nay ngûúâi ta giẫi thđch (nhêët lâ giẫ i thđch ca
Staudinger) cấc hiïån tûúång nây qua sûå thânh lêåp cêìu liïn phên
tûã, nhúâ sûå khûã hydrogen, hóåc nhúâ sûå thânh lêåp cêìu oxygen, hóåc
nhúâ sûå thânh lêåp trûåc tiïëp cêìu nưëi búãi hoẩt tđnh ca cấc nưëi àưi
(xem giẫ thuët vïì sûå thânh lêåp cêìu liïn phên tûã).
Thûåc ra, cấc cêìu liïn phên tûã nây phẫi àûúåc xem nhû lâ hiïån

tûúång lûu hốa hún lâ polymer hốa theo sất nghơa tûâ. Thûåc tïë, sûå
lûu hốa biïíu hiïån àng qua sûå chuín àưíi tûâ tđnh chêët ûu dễo,
ûáng vúái cao su tan àûúåc trong dung mưi, àïën tđnh chêët àân hưìi ûu
viïåt, ûáng vúái cao su khưng tan.

Ta biïët cao su thiïn nhiïn, gutta percha vâ balata(1) cố cng
cưng thûác ngun (C5H8)n. Trong lc àố chng lẩi cố tđnh chêët
khấc nhau rộ râng vâ ngûúâi ta àậ chûáng minh àố lâ mưåt àưìng
phên lêåp thïí (àưìng phên cis-trans hay àưìng phên hònh hổc).
Nhiïìu phẫn ûáng ca cao su cng cho ra mưåt sưë sẫn phêím cố
cng thânh phêìn bấch phên, nhûng tđnh chêët lẩi khấc biïåt nhau.
Àùåc tđnh ch ëu ca nhûäng chêët nây lâ cố sûå giẫm thêëp àưå chûa
bậo hôa àấng kïí, so vúái cao su lc àêìu.
Sûå mêët àưå chûa no (bậo hôa) nây àûúåc qui vâo phẫn ûáng “àưìng
hoân hốa” lâm xët hiïån cấc nưëi nưåi nhúâ vâo cấc nưëi àưi, vúái sûå
thânh lêåp vông nưëi liïìn nhau qua chỵi carbon. Ta gổi nhûäng
chêët nhû thïë lâ “dêỵn xët àưìng hoân hốa ca cao su” hay àún
giẫn hún lâ “cyclo - cao su”; úã mưåt sưë tâi liïåu nâo àố, ta cng gùåp
chûä cao su àưìng phên hốa hay àưìng phên cao su, nhûng khưng
nïn dng tûâ biïíu thõ nây vò cố thïí hiïíu lêìm vúái àưìng phên chêët
thiïn nhiïn ca cao su trong àố khưng cố sûå àưìng hoân hốa.
(khưng cố phẫn ûáng kïët vông).
1

Ta sệ nối vïì chêët gutta percha vâ balata trong mưåt chûúng riïng biïåt.

CAO SU THIÏN NHIÏN 137