2 tính chất của cao su không phải ai cũng biết

Cao su nổi bật với hai đặc tính mang tính biểu tượng riêng của cao su và polyme: độ bền kéo dãn và độ đàn hồi.

Độ bền kéo dãn (độ đàn hồi)

Độ bền kéo dãn là khả năng chịu lực kéo của cao su tại một điểm hay một diện tích cụ thể. Đơn vị đo bao gồm Pa, N/m² và psi.

Tính chất này phụ thuộc vào cấu trúc vi mô của chuỗi polyme, bao gồm:

• Chuỗi polyme không phân nhánh.
• Chuỗi polyme phân nhánh.
• Cấu trúc bán tinh thể không phân nhánh.
• Chuỗi liên kết ngang thưa (wide cross-linked).
• Chuỗi liên kết ngang dày (narrow cross-linked).

Ví dụ minh họa: thép có thể chịu được lực 2.700 KPa, trong khi silicon có mật độ liên kết ngang cao có thể chịu được tới 7.000 KPa.

Độ đàn hồi

Độ bền khi kéo dãn tỷ lệ thuận với độ đàn hồi. Đây là khả năng của vật liệu trở về trạng thái ban đầu sau khi bị kéo giãn.

Độ đàn hồi phụ thuộc đáng kể vào độ dài chuỗi phân tử và mật độ liên kết ngang, thể hiện qua ba dạng biến dạng chính: biến dạng kéo giãn, nén và biến dạng cắt/kéo.

Phản ứng tương tác với hóa chất và dung môi

Cao su tự nhiên, với thành phần chính là polyisopren, tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng và CCl₄, nhưng không tan trong rượu và xeton.

Cao su tổng hợp thể hiện các phản ứng tương tác khác nhau tùy theo thành phần polyme. Cao su Buna là ví dụ điển hình cho sự khác biệt này, thể hiện phản ứng mạnh với axeton và ete/ethanol.

Các loại cao su tổng hợp phổ biến gồm:

• Cao su polyisopren.
• Cao su polybutadien.
• Cao su styren butadien (SBR).
• Cao su nitril butadien (NBR).
• Cao su butyl.
• Cao su chloroprene.
• Cao su fluoro.
• Cao su silicone.

Liên kết giữa các chuỗi polyme quy định mức độ phản ứng của cao su

Độ bền của liên kết ngang quyết định mức độ phản ứng với dung môi. Polyester chứa các tương tác lưỡng cực-lưỡng cực giữa nguyên tử oxy và hydro, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy thấp hơn Kevlar nhưng linh hoạt hơn.

Chuỗi polyethylen thể hiện lực Van der Waals yếu. Khi các chuỗi polyme tiến lại gần nhau, đám mây electron của chúng đẩy nhau, tạo ra các điện tích dương cục bộ hút yếu các chuỗi lân cận — không đủ mạnh để tạo ra nhiệt độ nóng chảy cao so với các loại polyme khác.

Tìm hiểu thêm về cao su lưu hóa — quá trình làm thay đổi cấu trúc liên kết ngang của cao su để cải thiện các tính chất này.