Monome này có cơng thức phân tử là C4H6 hay CH2=CH-CH=CH2. Để điều chế butadien, ta có các cách sau:
Phương pháp phịng thí nghiệm: - Từ điclobutan
- Nhiệt phân xyclohecxan - Đehdrat hóa butylglycol-1,3
- Hỗn hợp 15,5g glycol, 67g anhydrite phtalic và benzosulfonic acid đun hồi lưu đến sôi, khi butadiene tạo thành được thu qua một bình kín, hiệu suất khoảng 29%.
Phương pháp công nghiệp:
Ở các nước Đông Âu, Trung Quốc và Ấn Độ butadiene dược sản xuất từ rượu etanol qua sự lên men được phát sinh từ những loại men đặc biệt có trong nước đường.
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 trị chất khơi mào và tiêns hành ở nhiệt độ 400-4500C. Hiệu suất thu được tới 50-60% butadiene có chứa khoảng 10% buten. Xúc tác vừa có tác dụng dehydrat hóa vừa dehydro hóa
<Trang 34> <Chương 3>
Một tiến trình khác cũng tạo nên butadiene 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 ancol etylic, etanol bị oxi tạo nên axetaldehid với sự tham gia của chất xúc tác là tantali-silicon dioxide (SiO2) tiến hành ở 325- 3500C, axetaldehid tiếp tục tác dụng với etanol tạo butadien [19].
CH3CH2OH + CH3CHO → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O
1.2. Acrylonitrile (ACN)
Acrylonitrile (CH2=CHCN) là một chất lỏng dễ cháy, có độc tính cao nếu ăn phải và là một chất gây ung thư. Các monome acrylonitrile (phân tử đơn chức) ở trạng thái lơ lửng, hầu như luôn kết hợp với các monome khác, như những giọt nhỏ trong nước và được cảm ứng để polyme hóa thành PAN thơng qua hoạt động của các chất khơi mào gốc tự do [12].
Có nhiều phương pháp để tổng hợp acrylonitrile nhưng trong công nghiệp chỉ dùng một số phương pháp sau :
Đi từ axetylen và axit xianhydric:
CH=CH + HCN → CH2 = CHCN Có thể thay thế axetylen bằng oxitetylen.
Hiệu quả hơn là axetaldehyte:
<Trang 35> <Chương 3>
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm rất lớn là phải dùng axit xianhydric (HCN) là một hóa chất rất nguy hiểm nên phải ln luôn bảo đảm cơng tác an tồn lao động.
Phương pháp oxy hoá propylen và amoniac. Phương pháp này được tìm ra vào năm 1960 thay thế cho phương pháp thử nhất vì tính an tồn và kinh tế của nó . Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ cao (400-5000C) và dùng các chất xúc tác khác nhau:
2CH3CHCH2 + 3O2 + 2NH3 → 2CH2CHCN + 6H2O
1.3. Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các dẫn xuất (Copolyme): dẫn xuất (Copolyme):
1.3.1 Phương trình phản ứng:
NBR thuộc loại cao su tổng hợp được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp các monomer acrylonitrile (ACN) và butadien với nhau.
1.3.2. Phương pháp, điều kiện tổng hợp Polyme
- Cao su NBR thông thường:
Cao su NBR được tạo ra bằng phương pháp Polyme hóa nhũ tương, với các giai đoạn cơ bản gồm Polyme hóa NBR ở dạng nhũ tương, đơng tụ nhũ tương và làm khô để thành sản phẩm cuối cùng. Trùng hợp nhũ tương là loại trùng hợp gốc thường bắt đầu bằng một nhũ tương kết hợp nước, monome và chất hoạt động bề mặt. Loại trùng hợp nhũ tương phổ biến nhất là nhũ tương dầu trong nước, trong đó các giọt monome (dầu) được nhũ hóa (với chất hoạt động bề mặt) trong một pha liên tục của nước.
Copolyme có thể được Polyme hóa nóng hoặc hóa lạnh. Loại Copolyme hóa nóng thường có độ cứng và độ bền khá hơn so với loại Copolyme được hóa lạnh.
<Trang 36> <Chương 3>
Thế hệ cao su NBR trùng hợp lạnh hiện nay trải dài trên nhiều hợp chất khác nhau. Hàm lượng acrylonitrile dao động từ 15% đến 51%. Các giá trị Mooney nằm trong khoảng từ 110 rất cứng, đến thể lỏng có thể rót được, với 20-25 là giới hạn thực tế thấp nhất đối với vật liệu rắn. Chúng được tổng hợp với một loạt các hệ thống chất nhũ hóa, chất đơng tụ, chất ổn định, chất điều chỉnh trọng lượng phân tử và các chế phẩm hóa học. Các monome thứ ba được thêm vào xương sống polyme để mang lại hiệu suất nâng cao. Mỗi biến thể cung cấp một chức năng cụ thể. Các polyme lạnh được polyme hóa ở khoảng nhiệt độ từ 5 đến 15°C [20], tùy thuộc vào sự cân bằng của cấu hình tuyến tính đến phân nhánh mong muốn. Nhiệt độ trùng hợp thấp hơn tạo ra các chuỗi polyme tuyến tính hơn. Các phản ứng được thực hiện trong các quá trình phổ biến được gọi là trùng hợp liên tục, bán liên tục và theo đợt. Hình sau cho thấy cấu trúc hóa học của NBR, chỉ ra ba cấu trúc đồng phân có thể có cho các phân đoạn butadien.