Có hai loại cao su: tự nhiên và tổng hợp. Cao su tự nhiên được lấy từ mủ cao su, một loại nhựa màu trắng đục có trong các loại cây nhiệt đới. Cao su tổng hợp được làm từ các sản phẩm dầu mỏ và không đến từ thực vật.
Giới thiệu: silicone và cao su tự nhiên là gì, và điểm khác biệt chính là gì?
Cao su tự nhiên, lấy từ mủ của cây Hevea brasiliensis, là nguồn cao su chính kể từ khi được các nhà thám hiểm người Mỹ gốc Âu phát hiện ra ở Nam Mỹ vào thế kỷ 16. Brazil là nhà cung cấp chính cho đến những năm 1860 khi các quốc gia khác (đặc biệt là Malaysia và Indonesia) bắt đầu sản xuất hàng loạt cây cao su. Hiện tại, cao su tự nhiên vẫn là một mặt hàng quan trọng với sản lượng toàn cầu ước tính khoảng 14 triệu tấn trong năm 2009. Cao su tổng hợp được phát triển vào đầu những năm 1900 với nhiều thành công khác nhau và phải đến Thế chiến II, chúng mới được sản xuất hàng loạt để thay thế. cao su thiên nhiên trong nhiều ứng dụng. Cao su tổng hợp thành công nhất là poly(cis-1,4-isoprene) hoặc polyisoprene (IR), có tính chất vật lý và hóa học rất giống với cao su tự nhiên.
Lịch Sử
Việc sử dụng cao su đầu tiên là bởi các nền văn hóa bản địa của Mesoamerica. Bằng chứng khảo cổ học sớm nhất về việc sử dụng cao su tự nhiên có niên đại từ nền văn hóa Olmec, tình cờ ở dạng quả bóng. Cao su đã được sử dụng bởi các nền văn hóa Maya và Aztec – ngoài việc làm bóng, người Aztec còn sử dụng cao su để làm mặt nạ, dép và các đồ vật khác. Đặc tính nảy của cao su rất quan trọng đối với các trò chơi bóng của người Trung Mỹ như ulama, được chơi bởi khoảng 2,000 người. Đến năm 1700 TCN, người Olmec đã chuyển từ chế tạo các đồ vật bằng cao su sang sử dụng nó như một phương tiện hư cấu để vẽ tranh.
Cao su tự nhiên là một chất đàn hồi thu được từ mủ cao su. Polyme này khác thường ở chỗ nó được cấu tạo hoàn toàn (với một số ngoại lệ hiếm gặp) cis-1,4-polyisoprene, không có độ không bão hòa (nghĩa là liên kết đôi) giữa hai chuỗi chính liên kết với các nguyên tử liền kề trong chuỗi chính. Các chuỗi được sắp xếp theo cấu hình chữ “S” riêng lẻ (xem hình ảnh), giúp cao su tự nhiên có tính đàn hồi trong một phạm vi nhiệt độ rộng từ dưới điểm đóng băng lên đến khoảng 170 °C (340 °F).
Sản lượng
Cao su silicon được làm từ các polyme vô cơ hoặc tổng hợp trong khi cao su tự nhiên đến từ mủ của một số loại cây nhất định. Về mặt hóa học, cao su silicon khác với cao su tự nhiên do sự hiện diện của các nhóm methyl trong chuỗi silicon trong khi cao su tự nhiên chỉ có các nhóm vinyl trong chuỗi của chúng. Vị trí đóng rắn của cao su silicone cũng khác với cao su tự nhiên. Các vị trí xử lý là những vị trí dọc theo đường trục polymer nơi có thể diễn ra liên kết ngang. Trong cao su silicon, công nghệ sử dụng các silan thủy phân làm vị trí xử lý, trong khi công nghệ cao su tự nhiên sử dụng các nguyên tử lưu huỳnh làm vị trí xử lý.
Cao su silicon là một chất đàn hồi vô cơ bao gồm silicon và oxy. Nó còn được gọi là polysiloxane. Không giống như cao su tự nhiên, cao su silicon không có liên kết đôi trong chuỗi polymer của nó. Điều này làm cho nó ít bị oxy hóa và xuống cấp bởi nhiệt và ánh sáng mặt trời. Cao su silicon cũng có nhiệt độ nóng chảy cao hơn cao su tự nhiên nên phù hợp hơn cho ứng dụng nhiệt độ cao.
Cao su tự nhiên là một chất đàn hồi hữu cơ bao gồm các đơn vị isopren. Nó có các liên kết đôi trong chuỗi polymer, khiến nó dễ bị oxy hóa và phân hủy bởi nhiệt độ và ánh sáng mặt trời. Cao su tự nhiên cũng có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn cao su silicon, khiến nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng nhiệt độ cao.
Thành phần: mỗi loại cao su này bao gồm những gì?
Thành phần của cao su silicon
Cao su silicon được tạo thành từ các polyme có xương sống Si-O-Si. Ngoài các polyme này, cao su silicon còn chứa các chất phụ gia như chất độn, bột màu và chất chữa bệnh. Thành phần của cao su silicon có thể được tùy chỉnh để đạt được các đặc tính cụ thể.
Phần lớn cao su silicon thương mại được lưu hóa, nghĩa là chúng đã được xử lý bằng hóa chất hoặc nhiệt để cải thiện các đặc tính vật lý của chúng. Quá trình lưu hóa giúp cao su silicon chịu được nhiệt độ cao và làm cho nó bền hơn về tổng thể.
Thành phần Cao su thiên nhiên
Cao su tự nhiên được tạo thành từ các polyme có xương sống Isoprene. Những polyme này được tìm thấy trong nhựa cây của một số loại cây, đáng chú ý nhất là cây Hevea brasiliensis. Cấu trúc phân tử của chúng là một chuỗi các nguyên tử carbon, với một số nguyên tử hydro được gắn vào chuỗi. Những nguyên tử hydro này là thứ làm cho cao su tự nhiên có tính đàn hồi. Quá trình tương tự (hydro hóa) được sử dụng để sản xuất cao su tổng hợp.
Thuộc tính: chúng có những tính chất vật lý nào?
Có một số đặc tính chính giúp phân biệt cao su silicon với cao su tự nhiên. Một là độ bền của nó; cao su silicon có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, tia UV và tiếp xúc với Ozone mà không bị hỏng, trong khi cao su tự nhiên sẽ xuống cấp theo thời gian trong những điều kiện này. Ngoài ra, cao su silicon có khả năng kháng hóa chất cao hơn nhiều so với cao su tự nhiên, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng mà nó có thể tiếp xúc với các hóa chất hoặc dung môi khắc nghiệt. Cuối cùng, cao su silicon có mật độ thấp hơn nhiều so với cao su tự nhiên, nghĩa là nó nhẹ hơn và linh hoạt hơn. Những đặc tính này làm cho cao su silicon trở thành vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp và tiêu dùng.
Cao su silicon là một chất đàn hồi bao gồm silicone—bản thân nó là một polyme—có chứa silicon cùng với carbon, hydro và oxy. Cao su silicon có một số lợi ích khiến nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Nó có khả năng chịu nhiệt cực cao, có nghĩa là nó có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị phân hủy. Điều này làm cho nó hoàn hảo để sử dụng trong các ứng dụng có nguy cơ bị hư hại do nhiệt, chẳng hạn như trong silicone miếng đệm ô tô và chất bịt kín.
Cao su silicon cũng có khả năng chống nhiệt độ lạnh tuyệt vời. Điều này khiến nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong các ứng dụng có nguy cơ hư hỏng do lạnh, chẳng hạn như trong các hộp đựng thực phẩm.
Cao su silicon cũng rất bền. Nó không bị phân hủy theo thời gian như cao su tự nhiên, có nghĩa là nó có tuổi thọ cao hơn nhiều. Điều này làm cho nó hoàn hảo để sử dụng trong các ứng dụng cần độ tin cậy lâu dài, chẳng hạn như trong các thiết bị y tế.
Cao su tự nhiên là một chất đàn hồi được chiết xuất từ chất lỏng màu trắng sữa được gọi là mủ được sản xuất bởi nhiều loại thực vật. Nó thể hiện các tính chất cơ học tốt như độ đàn hồi, khả năng chống mài mòn và độ bền kéo cũng như khả năng chống nước và cách điện tuyệt vời.
Tác động môi trường: họ có loại dấu chân nào?
Hai loại cao su chính là silicone và cao su tự nhiên. Cả hai đều có dấu chân môi trường khác nhau.
Cao su tự nhiên được làm từ nhựa của một số loại cây và là nguồn tài nguyên có thể tái tạo. Nó dễ dàng phân hủy trong môi trường và không thải ra chất độc có hại. Việc sản xuất cao su tự nhiên đòi hỏi một lượng lớn đất đai, điều này có thể có tác động tiêu cực đến hệ sinh thái.
Cao su silicon được làm từ vật liệu tổng hợp và không phải là nguồn tài nguyên tái tạo. Nó không dễ bị phân hủy trong môi trường và có thể giải phóng các chất độc có hại. Việc sản xuất cao su silicon không cần nhiều đất, nhưng các vật liệu tổng hợp được làm từ đó có thể gây hại cho môi trường.
Chi phí: chúng có giá bao nhiêu?
Chi phí luôn là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn vật liệu cho công trình của bạn. Vì vậy, silicone và cao su tự nhiên có giá bao nhiêu?
Cao su silicon thường đắt hơn cao su tự nhiên. Điều này là do cao su silicon có khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất tốt hơn cao su tự nhiên. Ngoài ra, cao su silicon có thể chịu được nhiệt độ cao hơn cao su tự nhiên, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho nhiều ứng dụng.
Mặt khác, cao su tự nhiên rẻ hơn cao su silicone. Điều này là do cao su tự nhiên không có khả năng chịu nhiệt và hóa chất như cao su silicone. Tuy nhiên, cao su tự nhiên có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng hơn cao su silicon do chi phí thấp hơn.
Kết luận: cao su nào tốt hơn về tổng thể?
Cả cao su silicon và cao su tự nhiên đều có ưu và nhược điểm. Nó thực sự phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn về việc cái nào sẽ phù hợp hơn với bạn. Nếu bạn cần một vật liệu có thể chịu được nhiệt độ cao, thì cao su silicon là lựa chọn phù hợp. Nếu bạn cần một loại vật liệu đàn hồi tốt hơn và có độ bền kéo cao hơn, thì cao su tự nhiên là lựa chọn tốt hơn. Cuối cùng, loại cao su tốt nhất cho nhu cầu của bạn phụ thuộc vào thuộc tính nào là quan trọng nhất đối với bạn.
