nghiên cứu biện pháp xử lý, tận dụng cao su phế thải

Nghiªn cøu biÖn ph¸p xö lý, tËn dông cao su phÕ th¶i

Më ®Çu

Cao su lµ lo¹i vËt liÖu cã nh÷ng tÝnh chÊt quý gi¸. Kh¸c

víi çc vËt thÓ r¾n, cao su cã ®é bÒn c¬ häc thÊp h¬n nhng

cã ®¹i lîng biÕn d¹ng, ®µn håi lín h¬n nhiÒu lÇn. Khi cã

ngo¹i lùc t¸c dông, cã nh÷ng s¶n phÈm cao su cã kh¶ n¨ng

biÕn d¹ng hµng chôc lÇn so víi kÝch thíc ban ®Çu, kÝch thíc

ban ®Çu l¹i ®îc thiÕt lËp ngay sau khi lo¹i bá ngo¹i lùc. Kh¸c

víi çc chÊt láng ®îc ®Æc trng b»ng ®é bÒn c¬ häc v« cïng

nhá vµ ®¹i lîng biÕn d¹ng ch¶y nhít kh«ng thuËn nghÞch lín,

cao su trong nhiÒu lÜnh vùc ®îc sö dông nh lµ mét vËt liÖu

chÞu lùc cã ®¹i lîng biÕn d¹ng ®µn håi nhá. Sù ®a d¹ng cña

lÜnh vùc sö dông, chñng lo¹i s¶n phÈm, tÝnh n¨ng kü thuËt

cña cao su vµ çc s¶n phÈm cao su cho chóng ta thÊy r»ng

cao su lµ lo¹i vËt liÖu kh«ng thÓ thay thÕ ®îc [1].

ChÝnh v× vËy, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña çc nÒn

c«ng nghiÖp, nhu cÇu sö dông çc s¶n phÈm ®îc s¶n xuÊt tõ

çc hîp chÊt cao ph©n tö nãi chung vµ cao su nãi riªng t¨ng

lªn mét çch m¹nh mÏ. Song song víi viÖc ®ã lµ mét lîng lín

phÕ th¶i tõ vËt liÖu nµy ®ang ®îc gia t¨ng mét çch nhanh

chãng. Theo íc tÝnh, lîng phÕ phÈm hµng n¨m cña çc vËt

liÖu tæng hîp chiÕm trung b×nh 60% sè lîng s¶n xuÊt ra. Çc

s¶n phÈm nµy rÊt khã ph©n huû, chóng tån t¹i tõ n¨m nµy

sang n¨m kh¸c t¹o ra mét lîng r¸c th¶i khæng lå n»m trong

çc b·i r¸c cña thµnh phè lín. §iÒu nµy ®ang lµ mét mèi lo,

mét vÊn ®Ò thêi sù cña x· héi. VÊn ®Ò ®îc ®Æt ra ë ®©y

lµ ph¶i xö lý chóng nh thÕ nµo cho hîp lý nhÊt: võa mang l¹i

thªm cña c¶i vËt chÊt, võa tr¸nh ®îc « nhiÔm m«i trêng. Do

1


vËy, tõ nhiÒu n¨m nay, trªn thÕ giíi ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh

nghiªn cøu ®Ó xö lý, tËn dông çc vËt liÖu polyme phÕ th¶i

nãi chung vµ cao su phÕ th¶i (CSPT) nãi riªng. Çc c«ng

tr×nh nµy ®· gãp phÇn lµm gi¶m thiÓu khèi lîng r¸c ph¶i

thu gom vµ tiªu huû, mang l¹i c¬ héi lµm viÖc cho nh÷ng ng-

êi nghÌo, b¶o tån nh÷ng nguån lùc cã h¹n vµ b¶o vÖ m«i tr-

êng sèng trong s¹ch.

ë ViÖt Nam, vÊn ®Ò nghiªn cøu xö lý, tËn dông polyme

phÕ th¶i nãi chung vµ cao su phÕ th¶i nãi riªng cha ®îc chó

ý nhiÒu. Theo thèng kª cña ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ M«i tr-

êng (thuéc trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi) th× ë Hµ Néi míi

chØ cã kho¶ng 5% vËt liÖu polyme phÕ th¶i ®îc thu gom vµ

t¸i sö dông b»ng çc biÖn ph¸p ®¬n gi¶n ë çc lµng TriÒu

Khóc, Trung V¨n, Minh Khai [2]... Cßn çc phÕ th¶i tõ çc s¶n

phÈm cao su th× hÇu nh cha ®îc quan t©m ®Õn.

Tríc t×nh h×nh nh vËy, chóng t«i chän ®Ò tµi “Nghiªn

cøu biÖn ph¸p xö lý, tËn dông cao su phÕ th¶i” ®Ó thùc

hiÖn luËn v¨n tèt nghiÖp víi môc tiªu ®a ra ®îc biÖn ph¸p xö

lý, tËn dông thÝch hîp ®Ó cã thÓ t¸i sö dông çc lo¹i cao su

phÕ th¶i nh»m tiÕt kiÖm nguyªn liÖu vµ gãp phÇn b¶o vÖ

m«i trêng.

2


PhÇn thø nhÊt:Tæng quan

1.1. Giíi thiÖu chung vÒ cao su thiªn nhiªn

1.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn

CSTN ®îc loµi ngêi ph¸t hiÖn vµ sö dông vµo nöa cuèi

thÕ kû XVI ë Nam Mü. Vµo thêi gian nµy, nh÷ng thæ d©n ë

®©y chØ biÕt trÝch th©n c©y lÊy nhùa råi tÈm vµo v¶i sîi

lµm giÇy dÐp ®i rõng, leo nói. Nh÷ng chiÕc giÇy ®îc lµm

b»ng v¶i tÈm nhùa c©y nµy cã thêi gian sö dông l©u h¬n

nhng nã dÝnh vµo ch©n vµ g©y c¶m gi¸c khã chÞu. Tho¹t

®Çu thæ d©n chØ biÕt lÊy ®Êt sÐt r¾c vµo giÇy ®Ó chèng

dÝnh. VÒ sau hä cã nhËn xÐt lµ ®Êt çt lÊy tõ khu vùc nói

löa ho¹t ®éng võa chèng dÝnh tèt võa t¨ng thêi gian sö dông

giÇy. §Õn n¨m 1839 khi loµi ngêi ph¸t minh ®îc qu¸ tr×nh lu

ho¸ chuyÓn cao su tõ tr¹ng th¸i ch¶y nhít sang tr¹ng th¸i ®µn

håi cao bÒn v÷ng, CSTN ®îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt ra çc s¶n

phÈm t¨ng ®¸ng kÓ [1].

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y mÆc dï loµi ngêi ®· tæng

hîp nhiÒu lo¹i cao su nhng s¶n lîng s¶n xuÊt vµ sö dông CSTN

vÉn t¨ng lªn mét çch ®¸ng kÓ. Díi ®©y lµ s¶n lîng CSTN

cña mét sè níc trªn thÕ giíi trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y.

B¶ng 1: S¶n lîng CSTN trªn thÕ giíi trong mÊy n¨m gÇn ®©y

[3]

3


N¨m

Níc

1994 (triÖu tÊn)

1995 (triÖu tÊn)

1996 (triÖu tÊn)

2000 (triÖu tÊn)

Indonesia 1,408 1,444 1,479 1,736

Malaysia 1,088 1,080 1,050 0,950

Th¸i Lan 1,683 1,754 1,842 2,238

Trung Quèc 0,250 0,310 - -

ViÖt Nam 0,136 0,190 0,295 0,310

Tæng s¶n lîng thÕ giíi

5,660 5,810 5,660 6,500

4


1.1.2. Thµnh phÇn, cÊu t¹o, tÝnh chÊt vµ ph¬ng ph¸p

chÕ biÕn cao su thiªn nhiªn

1.1.2.1. Thµnh phÇn

Thµnh phÇn cña CSTN gåm nhiÒu nhãm çc chÊt ho¸ häc

kh¸c nhau: cacbua hydro (thµnh phÇn chñ yÕu), ®é Èm, çc

chÊt trÝch ly b»ng axeton, çc chÊt chøa nit¬ mµ thµnh phÇn

chñ yÕu cña nã lµ protein vµ çc chÊt kho¸ng. tuú thuéc vµo

çc yÕu tè nh: ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt, tuæi cña c©y cao su,

cÊu t¹o thæ nhìng, khÝ hËu n¬i c©y sinh trëng, ph¸t triÓn vµ

mïa khai th¸c mñ cao su mµ hµm lîng çc chÊt nµy cã thÓ

dao ®éng t¬ng ®èi lín.

Thµnh phÇn ho¸ häc çc chÊt ®îc trÝch ly b»ng axeton

bao gåm: 5,51% axit bÐo (axit oleic, axit stearic) gi÷ vai trß

lµm trî xóc tiÕn cho qu¸ tr×nh lu ho¸.

Axit bÐo trong cao su tån t¹i ë nhiÒu d¹ng kh¸c nhau,

3% lµ este cña çc axit bÐo, 7% lµ glucozit. PhÇn cßn l¹i lµ

çc axit amin bÐo vµ çc hîp chÊt phèt pho h÷u c¬ 0,08%

®Õn 0,16% çc hîp chÊt h÷u c¬ kiÒm tÝnh: C17H42O3 vµ C-

20H30O. Nh÷ng hîp chÊt nµy cã kh¶ n¨ng chèng l¹i ph¶n øng

oxy ho¸ m¹ch cacbua hydro vµ gi÷ vai trß chÊt phßng l·o ho¸

tù nhiªn cho cao su.

Çc chÊt chøa nit¬ trong CSTN gåm protein vµ çc s¶n

phÈm ph©n huû protein lµ çc axit amin. Protein lµm gi¶m

tÝnh n¨ng kü thuËt cña cao su v× t¨ng kh¶ n¨ng hót Èm vµ

gi¶m tÝnh çch ®iÖn cña cao su.

5


Ngoµi ra trong CSTN cßn mét thµnh phÇn kh¸c nh: chÊt

kho¸ng, chÊt tro cña qu¸ tr×nh thiªu kÕt polyme (c¸c muèi

kho¸ng, muèi kali, magiª, oxyt kim lo¹i kiÒm…).

§èi víi cao su tiªu chuÈn SMR (tiªu chuÈn cña Malaysia),

hµm lîng c¸c hîp chÊt phi cao su ®îc quy ®Þnh theo b¶ng

sau ®©y.

6


B¶ng 2: Hµm lù¬ng çc chÊt phi cao su theo tiªu chuÈn

Malaysia.

STTThµnh phÇn

Hµm lîng %

SMREQ

SMR-5SMR-

10SMR-

20SMR-

50

1ChÊt

kho¸ng0,5 0,6 0,75 1,0 1,5

2ChÊt chøa

N0,65 0,65 0,65 0,65 0,65

3 ChÊt bèc 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

4 §ång 8.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4

5 Mangan 1.10-4 1.10-4 1.10-4 1.10-4 1.10-4

1.1.2.2. CÊu t¹o

CSTN lµ polyizopren mµ m¹ch ®¹i ph©n tö cña nã ®îc

h×nh thµnh tõ çc m¾t xÝch izopenten-cis ®ång ph©n liªn

kÕt víi nhau ë vÞ trÝ 1,4.

CH3

H CH3

H

C C CH2

CH2

C C

CH2

CH2

C C CH2

CH2

CH3

H

Ngoµi çc m¾t xÝch izopren ®ång ph©n 1,4- cis trong

CSTN cßn cã kho¶ng 2% çc m¾t xÝch izopenten tham gia

7


vµo h×nh thµnh m¹ch ph©n tö ë vÞ trÝ 3,4. Khèi lîng ph©n

tö trung b×nh cña CSTN lµ 1,3.106. Møc ®é dao ®éng khèi l-

îng ph©n tö rÊt nhá (tõ 105 ®Õn 2.106).

Trong CSTN, ngoµi m¹ch cacbuahydro cã cÊu t¹o tõ çc

m¾t xÝch izopenten cßn cã çc hîp chÊt phi cao su kh¸c, çc

hîp chÊt ®îc trÝch ly b»ng axeton, çc chÊt chøa nit¬, çc

chÊt tan trong níc… Hµm lîng çc hîp chÊt phi cao su phô

thuéc vµo nhiÒu yÕu tè trong ®ã quan träng nhÊt lµ ph¬ng

ph¸p s¶n xuÊt cao su.

8


1.1.2.3. TÝnh chÊt

1.1.2.3.1. TÝnh chÊt vËt lý

CSTN ë nhiÖt ®é thÊp cã cÊu tróc tinh thÓ, vËn tèc kÕt

tinh lín nhÊt ®îc x¸c ®Þnh lµ ë -250C. CSTN cã biÓu hiÖn râ

rµng lªn bÒ mÆt: ®é cøng t¨ng, bÒ mÆt vËt liÖu mê. CSTN

tinh thÓ nãng ch¶y ë nhiÖt ®é 400C. Qu¸ tr×nh nãng ch¶y

cña çc cÊu tróc tinh thÓ cña CSTN x¶y ra cïng hiÖn tîng hÊp

phô nhiÖt.

TÝnh çch ©m cña cao su mÒm trªn c¬ së cña CSTN ®îc

®¸nh gi¸ b»ng vËn tèc truyÒn ©m trong ®ã. ë 250C vËn t«c

truyÒn ©m trong CSTN lµ 37m/s, vËn tèc truyÒn ©m gi¶m

khi t¨ng nhiÖt ®é hîp phÇn cao su.

CSTN tan tèt trong çc dung m«i h÷u c¬ m¹ch th¼ng,

m¹ch vßng tetraclorua cacbon (CCl4) vµ sunfua cacbon (CS2).

CSTN kh«ng tan trong rîu, xeton.

Mét sè tÝnh chÊt ®Æc trng cho CSTN:

+ Khèi lîng riªng: 913 (kg/m3)

+ NhiÖt ®é ho¸ thuû tinh: -700C

+ HÖ sè gi·n në thÓ tÝch: 656.10-4

(dm3/0C)

+ NhiÖt dÉn riªng: 0,14

(w/m.0K)

+ NhiÖt dung riªng: 1,88

(kJ/kg.0K)

+ Nöa chu kú kÕt tinh ë - 250C: 2 - 4 (giê)

+ ThÈm thÊu ®iÖn m«i ë tÇn sè dao ®éng 1000Hz: 2,4 -

2,7

9


+ Tang cña gãc tæn thÊt ®iÖn m«i: 1,6.10-3

1.1.2.3.2. TÝnh chÊt c«ng nghÖ

Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, CSTN thêng chuyÓn sang

tr¹ng th¸i tinh thÓ. ë nhiÖt ®é m«i trêng tõ 250C ®Õn 300C,

hµm lîng pha tinh thÓ trong CSTN lµ 40%. Tr¹ng th¸i tinh thÓ

lµm gi¶m tÝnh mÒm dÎo cña CSTN.

§Ó ®¸nh gi¸ møc ®é æn ®Þnh çc tÝnh chÊt c«ng nghÖ

cña CSTN, trªn thÞ trêng sö dông hÖ sè æn ®Þnh dÎo PRI. HÖ

sè nµy cµng cao th× vËn tèc ho¸ dÎo cao su ®ã cµng nhá,

®iÒu ®ã cã nghÜa lµ cao su cã hÖ sè PRI cµng lín cã kh¶

n¨ng chèng l·o ho¸ cµng tèt.

CSTN cã kh¶ n¨ng phèi trén tèt víi çc lo¹i chÊt ®én vµ

çc chÊt phèi hîp trªn m¸y luyÖn kÝn hoÆc luyÖn hë. Hîp

phÇn trªn c¬ së CSTN cã ®é bÒn kÕt dÝnh néi cao, kh¶ n¨ng

çn tr¸ng, Ðp phun tèt, møc ®é co ngãt kÝch thíc s¶n phÈm

nhá. CSTN cã thÓ phèi trén víi çc lo¹i cao su kh«ng ph©n

cùc kh¸c (cao su poly izopren, cao su butadien, cao su butyl)

víi bÊt cø tû lÖ nµo.

1.1.2.3.3. TÝnh chÊt c¬ lý

CSTN cã kh¶ n¨ng lu ho¸ b»ng lu huúnh phèi hîp víi çc

lo¹i xóc tiÕn lu ho¸ th«ng dông. TÝnh chÊt c¬ lý cña CSTN ®-

îc x¸c ®Þnh theo tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su tiªu

chuÈn.

B¶ng 3: Thµnh phÇn tiªu chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh çc tÝnh chÊt

c¬ lý cña CSTN

STT Thµnh phÇn Hµm lîng [PKL]

10


1 CSTN 100,0

2 Lu huúnh 3,0

3 Mercaptobenzothiazol 0,7

4 ZnO 5,0

5 Axit steoric 0,5

Hçn hîp cao su lu ho¸ ë nhiÖt ®é 143 ± 20C trong thêi

gian lu ho¸ tèi u lµ 20 30 phót.

Çc tÝnh chÊt c¬ lý ph¶i ®¹t:

+ §é bÒn kÐo ®øt [MPa]: 23

+ §é d·n dµi t¬ng ®èi [%]: 700

+ §é d·n dµi d [%]: ≤12

+ §é cøng t¬ng ®èi [Shore] 65

Hîp phÇn CSTN víi çc lo¹i chÊt ®én ho¹t tÝnh cã ®µn

tÝnh cao, chÞu l¹nh tèt, chÞu t¸c dông cña lùc c¬ häc tèt.

CSTN lµ cao su d©n dông, tõ CSTN s¶n xuÊt ra çc mÆt

hµng d©n dông nh s¨m lèp xe m¸y, xe ®¹p, çc s¶n phÈm

c«ng nghiÖp nh b¨ng chuyÒn, b¨ng t¶i, d©y cu-roa lµm viÖc

trong m«i trêng kh«ng cã dÇu mì.

CSTN kh«ng ®éc nªn tõ nã cã thÓ s¶n xuÊt çc s¶n

phÈm trong y häc vµ trong c«ng nghiÖp thùc phÈm.

1.1.2.4. Ph¬ng ph¸p chÕ biÕn

CSTN ®îc s¶n xuÊt tõ latex chñ yÕu b»ng 2 ph¬ng ph¸p:

+ Keo tô mñ cao su

+ Cho bay h¬i níc ra khái mñ cao su

Trªn th¬ng trêng quèc tÕ, CSTN ®îc trao ®æi ë 2 d¹ng

chÝnh lµ Ópcªp hong khãi vµ crªp tr¾ng.

11


Ph ¬ng ph¸p s¶n xuÊt crªp hong khãi

S¬ ®å:

C«ng ®o¹n ®Çu tiªn cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt crªp hong

khãi lµ c«ng ®o¹n läc mñ cao su. Trong c«ng ®o¹n nµy mñ

cao su ch¶y nhÑ qua çc sµng läc víi ®êng kÝnh m¾t sµng

lµ 54 m. Läc lµ c«ng ®o¹n nh»m môc ®Ých lo¹i bá tÊt c¶

nh÷ng t¹p chÊt c¬ häc nh ®Êt, çt, vá c©y, l¸ c©y vµ nh÷ng

phÇn cao su bÞ keo tô. Sau khi läc mñ cao su ®îc lµm lo·ng

b»ng níc mÒm ®Õn hµm lîng polyme kho¶ng 15 17 %.

C«ng ®o¹n pha lo·ng nh»m môc ®Ých lµm gi¶m nång ®é

çc chÊt tan trong níc ®äng l¹i trong cao su keo tô sau nµy.

Tríc khi keo tô, latec ®îc ®æ sang çc thïng chuyªn dïng.

Trong çc thïng nµy latec ®îc khuÊy trén ®Òu víi 1% axit

axetic cho ®Õn khi latec ®îc keo tô hoµn toµn.

Cao su ®· ®îc keo tô vít ra khái thïng keo tô, xÕp ®èng

vµ chuyÓn sang c«ng ®o¹n tiÕp theo, c«ng ®o¹n Ðp níc. Çn

Ðp níc ®îc tiÕn hµnh trªn m¸y çn hai trôc kh«ng cã tû tèc,

mÆt trôc çn ph¼ng. Môc ®Ých chñ yÕu lµ t¸ch bá çc chÊt

tan trong níc ®îc cuèn theo cao su. Cao su ®îc lÊy ra ë c«ng

®o¹n nµy cã h×nh d¹ng tÊm.

Çc tÊm lÊy ra ®îc chuyÓn sang m¸y Ðp r·nh. M¸y çn

r·nh lµ m¸y çn hai trôc quay nh nhau. BÒ mÆt trôc çn ®îc

12

Läc Pha lo·ng Keo tô Çn Ðp n íc

KCS + ®ãng kiÖn

SÊy hong khãi

Ng©m n íc

Çn r·nh

H×nh 1: S¬ ®å s¶n xuÊt crªp hong khãi


sÎ çc r·nh däc cã kÝch thíc 3mm x 3mm. Môc ®Ých lµm t¨ng

diÖn tÝch bÒ mÆt cña tÊm cao su.

Çc tÊm cao su ®îc sÎ r·nh ®îc ng©m vµo trong níc mÒm

tõ 10 ®Õn 15 giê. C«ng ®o¹n nµy nh»m môc ®Ých lo¹i bá bít

çc t¹p chÊt tan trong níc vµ dÊu vÕt cña axit axetic cßn

®äng l¹i trong cao su trong qu¸ tr×nh keo tô.

Sau khi ng©m vµo níc çc tÊm cao su ®îc vít lªn, treo

vµo çc gi¸ cã b¸nh xe ®Ó chuyÓn ®éng dÔ dµng. Çc gi¸

nµy theo ®êng ray ®îc ®Èy vµo lß sÊy hong khãi. Lß sÊy

hong khãi lµ toµ nhµ cao tõ 2 ®Õn 3 tÇng. ë çc tÇng trªn lµ

çc gi¸ ®ì cao su cßn tÇng díi cïng lµ tÊt c¶ çc lo¹i thùc vËt:

bÑ dõa, vá l¹c, cñi t¬i, tre… ®îc ®èt ch¸y lµm nguån nhiÖt

®Ó sÊy. C«ng ®o¹n sÊy lµ c«ng ®o¹n dµi nhÊt. Tæng thêi

gian sÊy cã thÓ kÐo dµi tõ 7 ®Õn 10 ngµy ®ªm. Trong c«ng

®o¹n nµy cao su ®îc sÊy trong lµn khãi dÇy ®Æc ë nhiÖt ®é

tõ 400C ®Õn 450C.

Ph ¬ng ph¸p s¶n xuÊt crªp tr¾ng

Crªp tr¾ng ®îc s¶n xuÊt tõ mñ CSTN. Còng nh c«ng

nghÖ s¶n xuÊt crªp hong khãi, crªp tr¾ng mñ cao su ®îc läc

qua sµng läc víi kÝch thíc m¾t sµng kho¶ng 50 55 m

nh»m môc ®Ých lo¹i bá çc hîp chÊt c¬ häc lín nh: çt, l¸

c©y, vá c©y vµ mét phÇn cao su bÞ keo tô. Tríc khi tiÕn

hµnh keo tô, mñ cao su ®îc pha lo·ng b»ng níc mÒn ®Õn

hµm lîng cao su tõ 15% ®Õn 17%. Ngoµi ra cßn khuÊy trén

víi 1% NaHSO3 theo tû lÖ 10 phÇn thÓ tÝch NaHSO3 1% víi

100 phÇn thÓ tÝch mñ cao su 15% ®Õn 17%.

13


Trong qu¸ tr×nh khuÊy trén mñ cao su víi NaHSO3 mét

phÇn mñ cao su bÞ keo tô theo ph¶n øng ph©n huû NaHSO3

®Ó t¹o thµnh axit.

Axit H2SO3 kh«ng bÒn v÷ng ph©n huû thµnh níc vµ SO2,

chÝnh SO2 tÈy tr¾ng mñ cao su tríc khi nã bÞ keo tô.

Hçn hîp mñ cao su víi Na2SO3 ®îc keo tô b»ng dung dÞch

axit axetic 1%. Khi trong thÓ tÝch latec xuÊt hiÖn phÇn mñ

keo tô nã ®îc vít lªn khái bÓ keo tô b»ng sµng nhiÒu tÇng.

Nh÷ng t¶ng cao su keo tô vít ®îc ®Æt trªn çc tÇng sµng vµ

®îc röa b»ng níc mÒm trªn hÖ thèng 3 m¸y çn. Hai m¸y

®Çu lµ hai m¸y çn cã tû tèc, bÒ mÆt trôc çn ®îc t¹o r·nh

däc theo trôc çn víi kÝch thíc 3mm x 3mm. Qu¸ tr×nh röa

cao su b»ng níc ®îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi c«ng ®o¹n t¹o

v©n çn xuÊt tÊm v× vËy çc r·nh däc theo trôc çn ®· lµm

t¨ng ®é xèp cña cao su, t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc víi níc röa

lµm cao su s¹ch h¬n, hµm lîng çc chÊt tan trong níc, dÊu

vÕt cña axit axetic Ýt h¬n.

Sau khi ®îc röa s¹ch ë m¸y çn thø hai çc tÊm cao su

chuyÓn ngay sang m¸y çn thø 3. Trªn m¸y çn thø 3 víi bÒ

mÆt trôc çn ph¼ng, vËn tèc quay cña trôc nh nhau, níc röa

®îc lo¹i bít khái bÒ mÆt cao su ®ång thêi víi níc röa mét

phÇn çc chÊt tan trong níc bÞ cuèn theo cao su trong qu¸

tr×nh keo tô còng ®îc Ðp ra ngoµi theo serum. Çc tÊm cao

su lÊy ra tõ m¸y çn thø 3 ®îc treo lªn gi¸ vµ sÊy kh« ë nhiÖt

®é 300C ®Õn 350C trong kho¶ng thêi gian tõ hai ®Õn ba

tuÇn [1].

14

2NaHSO3 Na2SO3 + H2SO3


1.2. cao su phÕ th¶i vµ vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng

1.2.1. R¸c th¶i vµ vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng

B¶o vÖ m«i trêng ®Ó ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµ vÊn ®Ò

sèng cßn cña mçi quèc gia trªn thÕ giíi. Kinh tÕ cµng t¨ng tr-

ëng th× cµng nhiÒu vÊn ®Ò ®Æt ra cho b¶o vÖ m«i trêng,

trong ®ã chÊt th¶i lµ mét vÊn ®Ò cÊp b¸ch nhÊt hiÖn nay.

ViÖt Nam ®ang tiÕn hµnh c«ng nghiÖp ho¸ ®Êt níc víi

nhÞp ®é t¨ng trëng kinh tÕ kh¸ cao trong nhiÒu n¨m qua.

Cïng víi tèc ®é t¨ng trëng kinh tÕ cao ®ã lµ sù gia t¨ng m¹nh

çc chÊt th¶i, g©y nªn nh÷ng vÊn ®Ò m«i trêng nghiªm

träng. ChØ tÝnh riªng ë thµnh phè Hµ Néi, theo thèng kª cña

C«ng ty M«i trêng Hµ Néi, lîng r¸c th¶i cña thñ ®« ®· t¨ng

vät tõ 1.300 tÊn/ngµy (n¨m 2000) lªn 1.500 tÊn/ngµy (n¨m

2001) vµ trong n¨m 2002 tiÕp tôc t¨ng vät lªn 1.800

tÊn/ngµy. N¨m 2003, con sè nµy tiÕp tôc gia t¨ng lªn h¬n

1.900 tÊn/ngµy vµ cã chiÒu híng ngµy cµng t¨ng trong n¨m

2004 [4].

¦íc tÝnh hiÖn nay tæng lîng chÊt th¶i r¾n ë ViÖt Nam

vµo kho¶ng 49.300 tÊn/ngµy, trong ®ã chÊt th¶i r¾n c«ng

nghiÖp chiÕm kho¶ng 54,8% (t¬ng ®¬ng 27.000 tÊn), chÊt

th¶i sinh ho¹t chiÕm 44,4% (t¬ng ®¬ng 21.900 tÊn) vµ chÊt

th¶i bÖnh viÖn chiÕm 0,8% (t¬ng ®¬ng 400 tÊn) [5]. Trong

khi ®ã, ho¹t ®éng thu gom vµ xö lý r¸c th¶i hiÖn vÉn ®ang

lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò bøc xóc trong c«ng t¸c qu¶n lý

m«i trêng. Cã thÓ nãi, trªn ®Þa bµn çc ®« thÞ hiÖn vÉn cha

cã hÖ thèng thu gom, vËn chuyÓn vµ xö lý r¸c th¶i ho¹t

®éng xuyªn suèt vµ ®¶m b¶o xö lý mét çch hîp vÖ sinh.

15


Th«ng thêng r¸c th¶i sau khi thu gom ®îc ®æ t¹i çc b·i chøa

t¹m thêi, mµ çc b·i chøa nµy chØ lµ çc khu ®Êt trèng hay

çc hÇm khai th¸c ®Êt sÐt, ®¸...[4]. H¬n n÷a, çc chÊt th¶i

r¾n ë çc ®« thÞ vµ khu c«ng nghiÖp hÇu nh kh«ng ®îc

ph©n lo¹i tríc khi ch«n lÊp, tÊt c¶ çc lo¹i chÊt th¶i (c«ng

nghiÖp, sinh ho¹t, y tÕ) ®Òu ®îc ch«n lÊp lÉn lén, céng víi

viÖc lîng chÊt th¶i kh«ng ®îc thu gom vµ ch«n lÊp, ®· vµ

®ang g©y nªn t¸c ®éng xÊu tíi m«i trêng ¶nh hëng kh«ng

tèt kh«ng chØ tíi ®êi sèng sinh ho¹t mµ cßn c¶ tíi ho¹t ®éng

kinh tÕ. Ngay c¶ chÊt th¶i ®îc ch«n lÊp còng ®Æt ra vÊn ®Ò

vÒ m«i trêng cÇn ®îc gi¶i quyÕt [5]. Çc lo¹i r¸c th¶i kh«ng

®îc ch«n lÊp ®óng tiªu chuÈn ®· vµ ®ang g©y ra çc ¶nh h-

ëng rÊt lín ®Õn sù « nhiÔm ®Êt, « nhiÔm çc m¹ch níc

ngÇm.

ChÊt th¶i c«ng nghiÖp chiÕm tû lÖ lín nhÊt (54,8%) trong

tæng lîng chÊt th¶i ë ViÖt Nam. NÕu xÐt theo nguån th¶i th×

tû lÖ çc c¬ së s¶n xuÊt thuéc çc ngµnh c«ng nghiÖp g©y «

nhiÔm m«i trêng nghiªm träng thÓ hiÖn trªn b¶ng díi ®©y.

B¶ng 4: Tû lÖ chÊt th¶i g©y « nhiÔm m«i trêngcña çc ngµnh c«ng nghiÖp ë ViÖt Nam

16


STT Ngµnh Tû lÖ (%)

1 C«ng nghiÖp thùc phÈm 36,76

2 C«ng nghiÖp ho¸ chÊt 13,81

3 VËt liÖu x©y dùng 13,05

4 Thñ c«ng nghiÖp 12,26

5 C«ng nghiÖp nhÑ 10,84

6 C«ng nghiÖp nÆng 9,03

7 DÞch vô 3,71

8 C«ng nghiÖp ®iÖn, ®iÖn tö

0,54

Céng 100

Tû lÖ trªn ph¶n ¸nh ®óng thùc tr¹ng c¬ cÊu s¶n xuÊt cña

mét níc n«ng nghiÖp nh ViÖt Nam [6].

1.2.2. Cao su phÕ th¶i vµ ¶nh hëng cña nã tíi m«i tr-

êng sinh th¸i

T×nh h×nh d©n sè gia t¨ng, c«ng nghiÖp ho¸ nhanh

chãng vµ ®iÒu kiÖn sèng cao h¬n lµm lîng cao su sö dông

t¨ng lªn, ®ång thêi lµm t¨ng lîng r¸c th¶i tõ cao su, trong ®ã

phÇn lín lµ lèp cao su th¶i. ë nh÷ng níc c«ng nghiÖp ho¸, lîng

lèp cao su th¶i chiÕm ®Õn 60% lîng cao su tiªu dïng. Cïng víi

lîng xe ®¹p, xe m¸y vµ «t« t¨ng lªn, lîng lèp xe th¶i ra còng

chÊt thµnh tõng nói lín. Hµng n¨m ë Mü th¶i ra kho¶ng 242

triÖu lèp xe «t«, Canada lµ 10 triÖu, §øc lµ 0.6 triÖu; Ph¸p lµ

0,4 triÖu; Anh lµ 0,74 triÖu vµ Italia lµ 0,37 triÖu lèp. ¦íc tÝnh

cø mét ngêi mét n¨m th¶i ra mét lèp xe. ë nh÷ng níc c«ng

17


nghiÖp ho¸ cao, lîng lèp xe ®· dïng chiÕm kho¶ng 1 2%

tæng lîng r¸c th¶i r¾n. Kho¶ng 40% r¸c th¶i cao su cßn l¹i

chñ yÕu lµ çc lo¹i èng, d©y b¶o hiÓm vµ c«ng nghiÖp ®ãng

giµy. Ngoµi ra cßn cã çc lo¹i cao su thõa, vßng ®Öm, vËt

liÖu çch ®iÖn trong çc dông cô ®iÖn, bao gãi…[7].

Kh«ng chØ chiÕm nhiÒu khu ch«n lÊp r¸c, lèp cao su th¶i

cßn lµm háng çc líp ®¸ ng¨n kh«ng cho nh÷ng chÊt ®éc h¹i

ngÊm vµo çc m¹ch níc ngÇm vµ níc trªn mÆt ®Êt. Lèp cao

su vøt lÐn lót bõa b·i tõng chiÕc hay vøt thµnh tõng ®èng lín

tr«ng rÊt chíng m¾t, lµm mÊt mü quan ®êng phè, ®ång thêi

còng lµ mèi ®e do¹ cho søc khoÎ céng ®ång bëi ®ã cßn lµ

n¬i tró ngô cña çc lo¹i muçi mang bÖnh truyÒn nhiÔm sinh

sèng.

Bªn c¹nh ®ã, nh÷ng ®èng cao su ch¸y cßn lµ mét vÊn

®Ò lín ®èi víi m«i trêng. Çc ®¸m löa do ®èt cao su cã thÓ

ch¸y ®Õn vµi th¸ng, t¹o nªn nh÷ng cét khãi lín, cã thÓ nh×n

thÊy tõ xa ®Õn c¶ chôc dÆm. Nh÷ng cét khãi ®ã cã chøa

çc chÊt ®éc ho¸ häc vµ g©y « nhiÔm kh«ng khÝ, nh dÇu

sinh ra tõ cao su ch¸y lµ çc chÊt ®éc ngÊm vµo nguån níc

sinh ho¹t. Gi¶i quyÕt mét ®¸m cao su ch¸y trong nhiÒu trêng

hîp kh«ng chØ v« Ých mµ cßn mang l¹i nhiÒu vÊn ®Ò nguy

h¹i cho m«i trêng. ë Ohio (Mü), hËu qu¶ nÆng nÒ nhÊt ®Õn

vµo n¨m 1999, khi mét ®èng r¸c th¶i cao su réng 56 hecta ë

phÝa ®«ng b¾c Ohio ch¸y trong 5 ngµy, t¹o ra mét cét khãi

®éc cã thÓ nh×n thÊy tõ çch xa 60 dÆm, th¶i ra mét lîng

dÇu ch¶y vµo mét nh¸nh s«ng gÇn ®ã, lµm chÕt ç ë hÖ

thèng s«ng Sandusky [8].

18


1.2.3. ý nghÜa thùc tiÔn cña viÖc tËn dông ®å phÕ

th¶i nãi chung vµ cao su phÕ th¶i nãi riªng

ViÖc tËn dông ®å phÕ th¶i trong ®ã cã CSPT cã mét ý

nghÜa thùc tiÔn rÊt quan träng. ViÖc nµy gãp phÇn gi¶m l-

îng r¸c th¶i, kh¾c phôc sù suy tho¸i m«i trêng, gióp cho ngêi

d©n kh«ng ph¶i sèng chung víi r¸c, do ®ã c¶i thiÖn ®îc

®iÒu kiÖn sinh ho¹t, b¶o vÖ søc khoÎ, n©ng cao chÊt lîng

cuéc sèng. H¬n n÷a, viÖc t¸i chÕ l¹i çc ®å phÕ th¶i cßn

mang l¹i lîi Ých kinh tÕ rÊt lín. ViÖc tËn dông çc nguyªn vËt

liÖu phÕ th¶i ®Ó t¸i chÕ gãp phÇn lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n

phÈm, gi¶m chi phÝ cho viÖc nhËp çc nguyªn liÖu míi. NÒn

c«ng nghiÖp t¸i chÕ çc vËt liÖu phÕ th¶i cßn mang l¹i c«ng

¨n viÖc lµm cho nhiÒu ngêi, t¨ng thu nhËp cho nÒn kinh tÕ

quèc d©n. Do vËy, viÖc nghiªn cøu çc biÖn ph¸p xö lý, tËn

dông nguån phÕ th¶i ®· vµ ®ang lµ vÊn ®Ò ®îc c¶ thÕ giíi

quan t©m.

1.3. Çc biÖn ph¸p xö lý, tËn dông cao su phÕ th¶i

Ngay tõ khi ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt cao su ra ®êi,

ngêi ta ®· nghÜ ®Õn viÖc tËn dông CSPT lµm nguyªn liÖu.

N¨m 1858 ra ®êi b»ng s¸ng chÕ ®Çu tiªn cña Hall, trong

®ã t¸c gi¶ ®a ra biÖn ph¸p s¬ chÕ CSPT b»ng h¬i níc. Qua

®ã, cao su ®îc dÎo ho¸ vµ cã thÓ sö dông l¹i [9].

N¨m 1882, Michell ®· ®a ra biÖn ph¸p dïng axit [10] vµ

n¨m 1889, Marsk ®· ®a ra biÖn ph¸p dïng kiÒm [11] ®Ó

hoµ tan çc lo¹i sîi b«ng gia cêng trong cao su.

§Õn kho¶ng n¨m 1960, ngêi ta sö dông CSPT chñ yÕu

lµm vËt liÖu t¸i sinh vµ s¬ chÕ thµnh d¹ng h¹t hoÆc d¹ng

bét. Lîng nguyªn liÖu t¸i sinh cã thÓ dïng kho¶ng 5 30% l-

19


îng nguyªn liÖu cÇn thiÕt. Nguyªn liÖu t¸i sinh ®a vµo lµm

gi¶m gi¸ thµnh, ®ång thêi t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸

tr×nh gia c«ng nh tho¸t khÝ tèt h¬n, thêi gian lu ho¸ nhanh

h¬n [8,12].

Tuy nhiªn, víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, gi¸

nguyªn liÖu gi¶m m¹nh nªn viÖc tËn dông CSPT lµm nguyªn

liÖu kh«ng cßn kinh tÕ n÷a mµ ngêi ta nghÜ tíi c¸c gi¶i ph¸p

kh¸c nh lµm nhiªn liÖu, tËn dông lµm vËt liÖu gia cè bê biÓn,

®¾p l¹i lèp,... Díi ®©y lµ t×nh h×nh sö dông CSPT ë mét sè

níc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn [13].

20


B¶ng 5: T×nh h×nh sö dông CSPT ë mét sè níc c«ng nghiÖp

ph¸t triÓn

BiÖn ph¸psö dông

Níc

Nhiªn liÖu

(cho xi

m¨ng)

Nguyªn liÖu

§¾p l¹i lèp

XuÊt khÈu

Bá ®i

NhËt 35% 22% 15% 17% 11%

§øc 37% 11% 22% - 30%

Mü 7% 2% 12% 4% 75%

VÊn ®Ò t¸i sö dông CSPT kh«ng chØ giíi h¹n ë mét vïng

hay mét níc mµ ngµy nay, çc c«ng ty trªn thÕ giíi ®· ®Çu t

vµo lÜnh vùc nµy réng kh¾p trªn toµn cÇu. H·ng Nilos (§øc)

lµ mét h·ng lín trªn thÕ giíi chuyªn chÕ t¹o çc lo¹i s¶n phÈm

b¨ng t¶i cao su ®ång thêi víi viÖc xö lý çc b¨ng t¶i cò thµnh

nguyªn liÖu bét cao su ®· ®Æt c¬ së t¹i nhiÒu níc trªn thÕ

giíi. Riªng ë Ch©u ¸ h·ng ®· cã chi nh¸nh t¹i Trung Quèc, Ên

®é, Indonesia, Philippin… §iÒu ®ã cho thÊy ngay c¶ çc h·ng

s¶n xuÊt gia c«ng cao su ngµy nay còng rÊt coi träng vÊn

®Ò t¸i sö dông çc s¶n phÈm CSPT lµm nguyªn liÖu.

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ®a phÇn çc nghiªn cøu

trong lÜnh vùc tËn dông CSPT tËp trung vµo mét sè vÊn ®Ò

sau.

1.3.1. Sö dông l¹i çc s¶n phÈm phÕ th¶i

§¾p l¹i lèp cò:

HiÖn nay cã kho¶ng 15% lèp xe con (tríc ®©y lµ 25%),

50% lèp xe t¶i ®îc ®¸p l¹i, trong ®ã phÇn lín ®îc ®¾p l¹i 2

®Õn 3 lÇn. Nh vËy, tæng sè mét chiÕc lèp ch¹y ®îc tíi

21


500.000 km. Riªng lèp m¸y bay cã thÓ ®¾p l¹i tíi lÇn thø 20

[13].

ViÖc ®¾p lèp «t«, xe m¸y,… cã thÓ ®îc m« t¶ theo quy

tr×nh díi ®©y.

Tríc khi ®¾p, tÊt c¶ c¸c vá lèp cò ®Òu ph¶i qua c«ng

®o¹n kiÓm tra. ViÖc nµy rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh

®¾p phÇn cao su míi lªn trªn ®ã. Do vËy ph¶i t¹o mét bÒ

mÆt s¹ch ®Ó ®¶m b¶o sù kÕt dÝnh cao nhÊt vµ t¹o mét ®-

êng viÒn ë vßng quanh vïng ®¾p. §¾p cao su míi ë d¹ng

dung dÞch b»ng sóng phun tia, líp keo d¸n ®Öm cha lu ho¸

víi h×nh d¸ng cÇn thiÕt ®Ó ®¾p vá lèp. Lu ho¸ cao su ®¾p

míi, qu¸ tr×nh lu ho¸ ®îc tiÕn hµnh trong c¸c nåi hÊp ë nhiÖt

®é 97 1000C trong thêi gian 4 5 giê. Cuèi cïng lµ kiÓm

tra s¶n phÈm.

22

Lèp phÕ th¶i

KiÓm tra

Xö lý bÒ

mÆt

Söa GhÐp

Vµo khu«n

KiÓm tra L u ho¸Th¸o s¶n

phÈm

NhËp kho

Cao su

H×nh 2: S¬ ®å quy tr×nh ®¾p l¹i lèp «t«, xe m¸y


Lµm çc vËt liÖu gia cè bê biÓn chèng xãi lë, ¨n mßn,

lµm ®Öm ch¾n cho thµnh tµu thuû, lµm vØa ch¾n ë c¶ng

biÓn, lµm barie an toµn, lµm hµng rµo, hoÆc dïng c¶ lèp ®Ó

lµm thµnh giÕng níc, lµm vËt ch¾n tríc tÝn hiÖu giao th«ng,

lµm vµnh ®ai ®Ó chÆn dÇu trµn…[7,13]

1.3.2. Sö dông lµm nguyªn liÖu

1.3.2.1. S¬ chÕ cao su phÕ th¶i

§Ó ®¬n gi¶n cho viÖc sö dông CSPT, trong kh©u thu håi

vËt liÖu, ngêi ta cÇn ph©n lo¹i theo s¶n phÈm vµ chñng lo¹i

cao su.

§èi víi çc tæ hîp cao su kh«ng lu ho¸, ngêi ta cã thÓ lµm

s¹ch, çn trén thªm mét sè phô gia råi gia c«ng l¹i thµnh s¶n

phÈm. §èi víi cao su ®· lu ho¸, tríc khi gia c«ng tiÕp, ngêi ta

ph¶i nghiÒn nhá. VÒ nguyªn t¾c cã 2 ph¬ng ph¸p ®Ó

nghiÒn CSPT lµ nghiÒn nãng vµ nghiÒn l¹nh.

NghiÒn nãng: CSPT ë d¹ng çc vËt phÈm vµ kÝch cì

kh¸c nhau ®îc ®a vµo m¸y çn, c¾t, ®Ëp t¹o h¹t råi nghiÒn

nhá ®Ó t¸ch çc dÞ vËt nh sîi, d©y tanh, ®¸… qua nhiÒu

c«ng ®o¹n, cuèi cïng cao su t¹o ra ë d¹ng h¹t cã kÝch thíc tõ

1 6 mm, tiÕp tôc cho vµo m¸y nghiÒn b¸nh r¨ng ®Ó

nghiÒn thµnh h¹t cã kÝch thíc tõ 0,5 1 mm. N¨ng lîng tiªu

tèn cho qu¸ tr×nh lµ 50 Kw.h cho 100 kg CSPT. Do ®Æc tÝnh

®µn håi nªn viÖc nghiÒn cao su tiªu tèn rÊt nhiÒu n¨ng lîng.

MÆt kh¸c cao su dÉn nhiÖt kÐm cho nªn viÖc lµm l¹nh

kh«ng ®îc ®ång ®Òu dÉn tíi qu¸ nhiÖt côc bé g©y ph©n

huû nhiÖt vµ oxy ho¸ côc bé. §Ó kh¾c phôc hiÖn tîng nµy

ngêi ta dïng ph¬ng ph¸p nghiÒn ít. Tuy nhiªn, sau khi

23


nghiÒn, ta ph¶i sÊy bét cao su. B»ng ph¬ng ph¸p nµy ta cã

thÓ nghiÒn tíi kÝch thíc h¹t tõ 20 100 m.

NghiÒn l¹nh: Ta ph¶i lµm l¹nh cao su xuèng tõ -300C

®Õn -800C tuú theo lo¹i cao su. NghiÒn ë nhiÖt ®é nµy cã

thÓ tiÕt kiÖm ®îc n¨ng lîng so víi ph¬ng ph¸p nghiÒn nãng.

MÆt kh¸c do nhiÖt ®é thÊp vµ nghiÒn trong m«i trêng nit¬

láng nªn h¹n chÕ ®îc qu¸ tr×nh oxy hãa vµ ph©n huû nhiÖt

cao su. Víi ph¬ng ph¸p nµy ngêi ta cã thÓ nghiÒn cao su tíi

kÝch thíc h¹t tõ 100m 400m. KÝch thíc h¹t cµng nhá th×

gi¸ thµnh cµng cao. VÝ dô ®Ó nghiÒn 100 kg EPDM cã kÝch

thíc 1mm cÇn cã 10 kW.h, 100kg nit¬ láng. Lîng h¹t cao su

cã kÝch cì 87% 250m, 50% 125m vµ 10% 90m. Tuú

theo môc tiªu sö dông mµ ta chän kÝch thíc h¹t kh¸c nhau

[13].

24


1.3.2.2. Kh¶ n¨ng sö dông bét cao su phÕ th¶i

Dïng ®Ó tr¶i mÆt ®êng [8,13]

Ngêi ta cho thªm vôn cao su vµo nhùa ®êng (bitum) ®Ó

tr¶i mÆt ®êng. So víi mÆt ®êng bitum th«ng thêng th×

mÆt ®êng bitum biÕn tÝnh cã nh÷ng u ®iÓm nh h¹n chÕ sù

ph¸t triÓn bïn, tho¸t níc nhanh, ®é bÒn mái cao, gi¶m ®é

lón, gi¶m tÝnh ph¶n x¹ vµ nøt do søc nãng, chèng ®ãng b¨ng

mÆt ®êng tèt h¬n, gi¶m tiÕng ån xe cé, chi phÝ b¶o dìng

thÊp, tuæi thä mÆt ®êng t¨ng,... øng dông th¬ng m¹i cña

lo¹i nhùa ®êng lµm tõ cao su b¾t ®Çu ë Arizona (Mü) tõ

nh÷ng n¨m 1960. Møc sö dông lo¹i nhùa ®êng nµy t¨ng lªn

gÊp ®«i tõ n¨m 1995 ®Õn n¨m 1999

CSPT ë d¹ng h¹t ®îc trén víi uretan dïng ®Ó lµm th¶m

tr¶i s©n vËn ®éng. BÒ mÆt gåm hçn hîp cña uretan vµ cao

su vôn ®îc ®a vµo sö dông nh çc bÒ mÆt tr¶i nhùa kh¸c

nhng cã u ®iÓm b¶o vÖ, tr¸nh cho çc vËn ®éng viªn chÊn

th¬ng nhiÒu h¬n.

Cao su tõ lèp th¶i cßn ®îc trén lÉn víi ®Êt. Çc nghiªn

cøu cho thÊy cao su trén vµo ®Êt lµm gi¶m sù ®ãng r¾n

cña ®Êt, t¨ng cêng kh¶ n¨ng tho¸t níc, ®ång thêi nhu cÇu

vÒ níc, ph©n bãn, thuèc trõ s©u còng Ýt ®i.

ChÕ t¹o çc s¶n phÈm ®óc, Ðp tõ bét CSPT vµ chÊt kÕt

dÝnh uretan nh tÊm ®Öm lãt cho vËt nu«i, tÊm ®Öm n¬i

giao nhau cña ®êng ray xe löa, tÊm cao su ®Öm ch©n ga «

t«, vµ tÊm lãt trong m«n thÓ thao ®iÒn kinh,... Ph¬ng ph¸p

nµy kh«ng phï hîp ®Ó s¶n xuÊt ra çc s¶n phÈm kh«ng ®îc

mµi mßn hoÆc yªu cÇu cã tÝnh co gi·n [8].

25


ChÕ t¹o vËt liÖu blend [8,12,13]

Ngêi ta dïng bét CSPT ®Ó chÕ t¹o c¸c lo¹i vËt liÖu blend

trªn c¬ së cao su nguyªn sinh hoÆc nhùa nhiÖt dÎo. Hµm lîng

CSPT ®a vµo tuú thuéc tÝnh chÊt cña s¶n phÈm, thêng tõ 5

30%. Tæ hîp vËt liÖu nhùa nhiÖt dÎo/CSPT lµm t¨ng tÝnh

®µn håi vµ gi¶m biÕn d¹ng dÎo cho vËt liÖu.

26


1.3.2.3. Çc c«ng nghÖ “devulcanization”

Devulcanzation (t¸i sinh cao su) lµ ph¬ng ph¸p ph¸ vì çc

liªn kÕt sunfua trong m¹ch cao su, s¾p xÕp çc cÇu nèi lu

huúnh liªn ph©n tö thµnh cÇu nèi néi ph©n tö. Cao su sau

khi t¸i sinh l¹i cã ®é dÎo vµ cã thÓ lu ho¸ l¹i ®îc.

Ph¬ng ph¸p t¸i chÕ nhiÖt: ®©y lµ h×nh thøc ®Çu tiªn

cña ph¬ng ph¸p devulcanization. Devulcanization dïng nhiÖt

lµ ph¬ng ph¸p lµm vì çc liªn kÕt sunfua b»ng çch dïng

nhiÖt ®é cao trong thêi gian nhÊt ®Þnh ®èi víi cao su t¸i

chÕ. Quy tr×nh nµy ®ång thêi còng lµm g·y çc m¹ch chÝnh

cña ®¹i ph©n tö cao su, lµm chÊt lîng cao su kÐm ®i [8,15].

Ph¬ng ph¸p devulcanization víi sãng siªu ©m: nh÷ng

thö nghiÖm sö dông sãng siªu ©m ®Ó ph¸ vì liªn kÕt sunfua

trong cao su lu ho¸ ®· vµ ®ang ®îc tiÕn hµnh. Nghiªn cøu víi

çch dïng sãng siªu ©m ®Ó bÎ gÉy liªn kÕt sunfua cho thÊy

cã kÕt qu¶ tèt h¬n so víi viÖc sö dông nhiÖt [8].

Devulcanization b»ng vi khuÈn: ngêi ta nghiÒn cao su

thµnh bét, sau ®ã cho vµo mét chÊt láng cã chøa lo¹i vi

khuÈn ¨n sunfua nh: thilbacillus, rodococcus vµ sulfolobus.

VÒ mÆt kü thuËt, ph¬ng ph¸p nµy cã thÓ thùc hiÖn ®îc nh-

ng rÊt phøc t¹p, v× vËy thùc hiÖn rÊt tèn kÐm [8].

1.3.3. NhiÖt ph©n cao su

Cao su nghiÒn nhá cã thÓ ®îc nhiÖt ph©n ë 4000C díi ¸p

suÊt hydro thÊp (100 500 psi) kÕt qu¶ thu ®îc 50 60%

dÇu, 5 10% khÝ vµ 30 40% muéi than.

ViÖc nhiÖt ph©n lèp ë nhiÖt ®é 600 8000C sÏ cho çc

s¶n phÈm dÇu dÔ bay h¬i, khÝ vµ b· (chñ yÕu lµ muéi than

27


vµ c¸c chÊt v« c¬ nh d©y thÐp vµ ZnO). KÕt qu¶ phô thuéc

vµo b¶n chÊt qu¸ tr×nh nhiÖt ph©n, nhng nãi chung lµ thu

®îc 40 50% dÇu, 30 40% chÊt r¾n, 10 20% khÝ.

Do hµm lîng muéi than vµ d©y thÐp (10%) trong lèp cao

su nªn ph¬ng ph¸p tèt nhÊt lµ nhiÖt ph©n lèp, sau ®ã xö lý

dÇu thu ®îc b»ng hydro. Khi ®ã sÏ dÔ dµng t¸ch riªng muéi

than vµ d©y thÐp díi d¹ng s¶n phÈm phô cña qu¸ tr×nh.

Nghiªn cøu míi ®©y cho thÊy cã thÓ t¨ng ®¸ng kÓ chÊt

lîng cho muéi than cßn l¹i sau nhiÖt ph©n hoÆc ho¸ láng lèp.

C¸c nhµ nghiªn cøu cã thÓ t¹o ra muéi than cã diÖn tÝch bÒ

mÆt trªn 400 m2/g, nhê ho¹t ho¸ than nhiÖt ph©n lèp b»ng

h¬i níc hoÆc sö dông lß quay ®Ó ho¹t ho¸ muéi than trong

dßng khÝ CO2 [14].

1.3.4. Sö dông lµm nhiªn liÖu

Cao su phÕ th¶i lµ mét chÊt ch¸y cã nhiÖt lîng cao. Do

vËy, ngêi ta cã thÓ tËn dông cao su phÕ th¶i ®Ó lµm nhiªn

liÖu. Thµnh phÇn cña s¶n phÈm cao su (lµm lèp xe) phÕ th¶i

vµ thµnh phÇn cña than ®¸ ®îc tr×nh bµy ë b¶ng 6. B¶ng 6: Thµnh phÇn cña lèp « t« vµ than ®¸

Thµnh phÇn Lèp « t« Than ®¸

Cacbon 26,4% 52%

Cacbuahydro 59,0% 33%

Níc 2,7% 8,0%

Tro 2,8% 7,0%

D©y kim lo¹i 9,0% -

Clo < 0,1% 1%

28


Lu huúnh 1 2% 1 3%

KÏm 2,5% 0,02%

NhiÖt lîng (KJ/kg)

31.000 27.000

Nh vËy, chóng ta cã thÓ tËn dông cao su phÕ th¶i ®Ó

lµm nhiªn liÖu cho c«ng nghiÖp xi m¨ng, s¶n xuÊt g¹ch, gèm,

sø hay nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn lµ mét biÖn ph¸p rÊt kinh tÕ.

Tuy nhiªn, viÖc nµy cÇn ®îc nghiªn cøu vµ thö nghiÖm ®Ó

rót ra quy tr×nh thÝch hîp [13].

1.3.5. Ch«n lÊp

Dïng çc vËt liÖu polyme phÕ th¶i (trong ®ã cã cao su

phÕ th¶i) ®Ó lÊp kÝn çc hå ao, n¬i ®Êt tròng, çc hÇm khai

th¸c kh«ng cßn sö dông… Tuy nhiªn cÇn ph¶i quan t©m

®Õn viÖc: lµm sao cho chiÕm Ýt kh«ng gian vµ kh«ng g©y

nguy h¹i cho m«i trêng [13].

1.4. Mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu tËn dông cao su phÕ

th¶i ë ViÖt Nam

Tæ hîp víi cao su nguyªn sinh [16]

Ph¬ng ph¸p c«ng nghÖ thÓ hiÖn trªn s¬ ®å sau

29

CSTN

Bét CSPTM¸y trén

kÝn

Çc chÊt phô gia

M¸y Ðpl u ho¸

M¸y t¹o h×nh

s¶n phÈm

S¶n phÈm

H×nh 3: Çc b íc c«ng nghÖ c¬ b¶n chÕ t¹o vËt liÖu cao su tæ hîp

tõ CSTN vµ bét CSPT


ë ®©y bét CSPT cã kÝch thíc h¹t víi ®êng kÝnh d = 0,4

mm ®îc chÕ t¹o tõ lèp « t« cò b»ng ph¬ng ph¸p nghiÒn

nãng, mµi, cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ CSTN hoÆc hçn hîp

CSTN/cao su butadien-styren (SBR) ®· sµng läc çc v¶i sîi vµ

vôn kim lo¹i…

Trong çc bíc trªn th× c«ng nghÖ trén hîp trªn m¸y trén

kÝn vµ m¸y Ðp lu ho¸ cã ¶nh hëng quyÕt ®Þnh ®Õn tÝnh

chÊt cña vËt liÖu vµ s¶n phÈm.

C«ng ®o¹n trªn m¸y trén kÝn, phô gia biÕn ®æi cÊu tróc

vËt liÖu VL01 (tù chÕ t¹o trªn c¬ së cao su c¾t m¹ch) ®îc

trén hîp cïng víi CSTN vµ bét CSPT, cã t¸c dông ¶nh hëng tíi

sù quyÕt ®Þnh, b¸m dÝnh pha hoÆc lÊy ®Çy çc kho¶ng

trèng trªn bÒ mÆt lªn kÕt pha.

ë c«ng ®o¹n Ðp lu ho¸, nhiÖt ®é vµ hÖ Ðp lu ho¸ sö

dông sÏ quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc h×nh thµnh çc liªn kÕt kh©u

líi trªn bÒ mÆt liªn kÕt pha gi÷a CSTN vµ bét CSPT.

ChÕ t¹o vËt liÖu cao su nhùa dÎo tæ hîp

VËt liÖu nhùa nhiÖt dÎo tæ hîp ®îc chÕ t¹o tõ hçn hîp

polypropylen (PP) vµ bét CSPT víi tû lÖ 50/50 víi çc phô gia

t¬ng tù nh vËt liÖu cao su tæ hîp nhng cã thªm mét lîng chÊt

ho¸ dÎo parafin vµ hÖ kh©u líi hçn hîp lu huúnh vµ peroxyt.

30

PP

Bét CSPTM¸y trén

kÝn

Çc chÊt phô gia

M¸y ®ïnt¹o h¹t

M¸y çn2 trôc

M¸y ®ïn hoÆc

m¸y Ðp phun

S¶n phÈm

H×nh 4: Çc b íc c«ng nghÖ c¬ b¶n chÕ t¹o vËt liÖu cao su -nhùa nhiÖt dÎo tæ hîp tõ PP vµ bét CSPT


Qu¸ tr×nh trén hîp ®ång thêi víi qu¸ tr×nh kh©u líi gi÷a

çc m¹ch polyme lµ quan träng nhÊt, ®îc gäi lµ qu¸ tr×nh

kh©u líi ®éng (dynamical crossed-linking) vµ quyÕt ®Þnh sù

h×nh thµnh cÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu cao su nhùa

nhiÖt dÎo tæ hîp. ë giai ®o¹n nµy ®ång thêi víi qu¸ tr×nh

khuyÕch t¸n pha çc qu¸ tr×nh c¬ - ho¸ - nhiÖt ®· t¹o ra çc

gèc tù do trªn mÆt pha PP còng nh çc nèi ®«i cßn l¹i trong

bét CSPT. Çc gèc tù do nµy ph¶n øng víi nhau t¹o thµnh çc

nèi liªn kÕt gi÷a çc pha polyme nãi trªn.

Vai trß cña hÖ kh©u líi peroxyt trong viÖc t¹o ra liªn kÕt

trªn bÒ mÆt giíi h¹n gi÷a hai pha kh«ng biÕn ®æi cÊu tróc

lµ bét CSPT vµ PP lµ rÊt quan träng. Mèi liªn kÕt nµy ®îc

quyÕt ®Þnh bëi çc qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n pha ë tr¹ng th¸i

nãng ch¶y, kh©u m¹ch ghÐp, g¾n kÕt vËt lý vµ h×nh thµnh

líp chuyÓn ho¸ pha. Do vËy çc ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cña

qu¸ tr×nh kh©u líi ®éng lo¹i chÊt kh©u líi vµ thµnh phÇn çc

phô gia t¹o pha ®Òu cã ¶nh hëng ®Õn cÊu tróc vµ tÝnh chÊt

cña vËt liÖu cao su nhiÖt dÎo tæ hîp vµ bét CSPT.

Ta cã b¶ng ¶nh hëng cña hÖ kh©u líi ®Õn tÝnh chÊt cña

vËt liÖu tæ hîp nh sau:

B¶ng 7: ¶nh hëng cña hÖ kh©u líi ®Õn tÝnh chÊt cña vËt

liÖu tæ hîp

HÖ kh©u líi§é bÒn kÐo ®øt

(MPa)

§é d·n kÐo ®øt

(%)

31


Kh«ng cã peroxyt 12 30

S + peroxyt 17 20

S + peroxyt + MBT 22 50

S + peroxyt + MBTS 25 50

S + peroxyt + MBT + DPTT

20 80

(MBT- 2 mecapto benzothiazol, MBTS- 2 mecapto benzothiazol disunfit,

DPTT- di-pentametylen thiuram tetrasunfit) [18]

ChÕ t¹o vËt liÖu tæ hîp tõ PP vµ phÕ liÖu hçn hîp cao

su/v¶i cña lèp « t«

Trong qu¸ tr×nh xö lý b»ng çch nghiÒn ë nhiÖt ®é thÊp lèp

« t« cò, th«ng thêng ta chØ thu ®îc 30 40% bét cao su

phÕ liÖu nguyªn chÊt, sè cßn l¹i (60 70%) phÕ liÖu thu ®îc

lµ hçn hîp bét cao su víi çc lo¹i sîi gia cêng sö dông trong

s¶n xuÊt lèp « t«. Mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu ®îc chÕ t¹o

b»ng çch trén PP víi phÕ liÖu hçn hîp nµy ®îc tr×nh bµy ë

b¶ng 8.

32


B¶ng 8: Mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu tæ hîp tõ PP vµphÕ liÖu hçn hîp cao su/v¶i cña lèp « t«

Sè TT

mÉu

Tû lÖ thÓ tÝch phèi liÖu

PP/phÕ liÖu hçn hîp

Tû träng(kg/dm3)

§é bÒn nÐn(MPa)

1 1/2,5 1,4 8,70

2 1/3,0 1,3 7,93

3 1/3,5 1,1 6,33

4 1/4,0 1,1 4,33

Víi c¸c tÝnh chÊt ®· nghiªn cøu, lo¹i vËt liÖu nµy cã thÓ

sö dông lµm tÊm ®Öm trong kü thuËt x©y dùng. Ph¬ng

ph¸p chÕ biÕn vµ gia c«ng ®îc thùc hiÖn trªn m¸y trén kÝn

Banbury [17].

33


PhÇn thø hai:Môc tiªu, vËt liÖu, néi dung vµ ph¬ng ph¸p

nghiªn cøu

2.1. Môc tiªu nghiªn cøu

Nh»m ®a ra ®îc biÖn ph¸p xö lý vµ tËn dông thÝch hîp

®Ó t¸i sö dông c¸c lo¹i cao su phÕ th¶i nh»m tiÕt kiÖm

nguyªn liÖu vµ b¶o vÖ m«i trêng.

2.2. Néi dung nghiªn cøu

§Ó thùc hiÖn môc tiªu nghiªn cøu trªn, chóng t«i tiÕn

hµnh nghiªn cøu xö lý CSPT b»ng nhiÖt, tËn dông thay thÕ

mét phÇn nguyªn liÖu nguyªn sinh trong qu¸ tr×nh gia c«ng

cao su. Néi dung nghiªn cøu bao gåm c¸c phÇn sau:

+ Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý

nhiÖt tíi sù c¾t cÇu nèi kh«ng gian cña CSPT. KÕt qu¶ ®îc

®¸nh gi¸ th«ng qua sù thay ®æi ®é tr¬ng cña vËt liÖu

trong dÇu Diezen, tõ ®ã chän ra chÕ ®é xö lý thÝch hîp.

+ ChÕ t¹o vËt liÖu tæ hîp CSTN/CSPT víi thµnh phÇn kh¸c

nhau.

+ Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT ®Õn tÝnh chÊt

c¬ lý cña vËt liÖu, tõ ®ã chän ra thµnh phÇn thÝch hîp.

+ Nghiªn cøu ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi

tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu.

+ Nghiªn cøu ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi

qu¸ tr×nh trén hîp cña vËt liÖu th«ng qua biÓu ®å quan hÖ

gi÷a momen quay, n¨ng lîng vµ nhiÖt ®é víi thêi gian trén.

Nghiªn cøu nµy ®îc thùc hiÖn trªn m¸y trén kÝn Haake -

CHLB §øc.

34


+ Nghiªn cøu cÊu tróc h×nh th¸i cña vËt liÖu ®îc thùc

hiÖn b»ng kÝnh hiÓn vi ®Ön tö quÐt (SEM) JSM-5300 cña

h·ng JEOL (NhËt B¶n).

+ Nghiªn cøu ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu b»ng ph¬ng

ph¸p ph©n tÝch nhiÖt träng lîng (TGA) trªn m¸y ph©n tÝch

nhiÖt TA50 cña h·ng SHIMADZU- NhËt B¶n..

Tõ çc kÕt qu¶ nghiªn cøu nhËn ®îc, ®a ra quy tr×nh

c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó xö lý, tËn dông CSPT lµm nguyªn

liÖu ®Ó s¶n xuÊt mét sè s¶n phÈm cao su kü thuËt vµ d©n

dông.

2.3. VËt liÖu nghiªn cøu

C¨n cø yªu cÇu vÒ tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu còng nh

gi¸ thµnh cña mét sè s¶n phÈm cao su, chóng t«i chän ®¬n

pha chÕ cho vËt liÖu nghiªn cøu gåm çc thµnh phÇn c¬ b¶n

sau:

VËt liÖu cao su nguyªn sinh ®îc chóng t«i sö dông lµ

CSTN lo¹i SVR-3L cña c«ng ty Cao su ViÖt Trung, Qu¶ng

B×nh s¶n xuÊt theo tiªu chuÈn TCVN 3769-95. Çc chØ tiªu

cña lo¹i cao su nµy lµ:

+ Hµm lîng chÊt bÈn cßn l¹i trªn d©y 0,02

+ Hµm lîng tro 1,00

+ Hµm lîng chÊt dÔ bay h¬i 1,00

+ Hµm lîng nit¬ 0,60

CSPT lµ cao su thiªn nhiªn (CSTN), ký hiÖu lµ CSPT1, vµ

blend cña CSTN víi polyetylen tû träng thÊp (LDPE), ký hiÖu

lµ CSPT2, ®îc lÊy tõ çc vËt phÈm phÕ th¶i cña Nhµ m¸y Cao

su - Nhùa H¶i Phßng vµ C«ng ty GiÇy Thôy Khuª.

35


Phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tõ dÇu nhùa thiªn nhiªn ký

hiÖu lµ D01 vµ vËt liÖu VL01 ®îc chÕ t¹o tõ CSTN c¾t m¹ch

t¹i phßng thÝ nghiÖm vËt liÖu Polyme, ViÖn Ho¸ häc - ViÖn

Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam.

C¸c lo¹i phô gia kh¸c:

+ Oxit kÏm (ZnO): ZINCOLLIED G/1183 cña Indonesia s¶n

xuÊt.

+ Lu huúnh (S): d¹ng bét, hµm lîng 99,9% do h·ng SAE

KWANG CHEMICAL IND. Co,. Ltd Hµn Quèc s¶n xuÊt.

+ Axit stearic (C17H35COOH): cã ký hiÖu Type 401 cña

h·ng PT. ORINDO FINE CHEMICAL - Indonesia.

+ Than ®en (C): sö dông lµ lo¹i LUCARB HAF (N 330) do

Hµn Quèc s¶n xuÊt.

+ Silic dioxit (SiO2): ZEOSIL 155 cña Hµn Quèc.

+ Phßng l·o D: cña Trung Quèc s¶n xuÊt.

+ Xóc tiÕn DM: ORICEL - DM (G) h·ng PT.ORINDO FINE

CHEMICAL - Indonesia.

+ Xóc tiÕn D: ORICEL - M (G) cña h·ng PT. ORINDO FINE

CHEMICAL - Indonesia.

36

S

N

C SSS

N

C

xóc tiÕn DM (di 2-benzothiazyl disunfit)

NH

phßng l·o D (phenyl -naphthyl amin)


2.4. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu

2.4.1. Xö lý cao su phÕ th¶i

CSPT sau khi thu gom ®îc lµm s¹ch, ph©n lo¹i, sÊy kh«

vµ xö lý nhiÖt. HiÖu qu¶ xö lý nhiÖt cña vËt liÖu ®îc ®¸nh

gi¸ th«ng qua ®é tr¬ng trong dÇu Diezen. C¸c mÉu ®em

ng©m ®Òu ë d¹ng tÊm, chiÒu dÇy ≤1mm.

37

NH C NH

NH

xóc tiÕn D (diphenyl guanidin)


2.4.2. Thµnh phÇn c¬ b¶n cña vËt liÖu tæ hîp

CSTN/CSPT

Dùa trªn ®¬n pha chÕ cña mét sè s¶n phÈm tõ cao su,

chóng t«i sö dông c¸c ®¬n pha chÕ c¬ b¶n ®Ó nghiªn cøu

nh sau:

MÉu ®¬n pha chÕ c¬ b¶n cña mÉu CSPT1

+ CSTN/CSPT1

+ Than ®en

+ Oxit kÏm

+ Lu huúnh

+ Xóc tiÕn D

+ Xóc tiÕn DM

+ Phßng l·o D

+ Axit stearic

MÉu ®¬n pha chÕ c¬ b¶n cña mÉu CSPT2

+ CSTN/CSPT2

+ Silic dioxit

+ Oxit kÏm

+ Lu huúnh

+ Xóc tiÕn D

+ Xóc tiÕn DM

+ Phßng l·o D

+ Axit stearic

Trªn c¬ së ®¬n pha chÕ c¬ b¶n trªn, chóng t«i cè ®Þnh

c¸c thµnh phÇn kh¸c, chØ thay ®æi tû lÖ CSTN/CSPT ®Ó

kh¶o s¸t.

2.4.3. ChÕ t¹o mÉu nghiªn cøu

38


VËt liÖu nghiªn cøu ®îc chÕ t¹o qua çc c«ng ®o¹n sau:

+ Çn c¾t m¹ch CSTN råi trén hîp víi CSPT vµ çc phô gia

kh¸c. C«ng viÖc ®îc thùc hiÖn trªn m¸y çn 2 trôc cña h·ng

TOYOSEIKI - NhËt B¶n.

+ VËt liÖu sau khi ®îc xuÊt tÊm ®îc c¾t thµnh çc

miÕng nhá sao cho cã thÓ ®iÒn ®Çy khu«n mÉu vµ ®îc Ðp

trªn m¸y Ðp thuû lùc (còng cña h·ng TOYOSEIKI - NhËt B¶n)

víi çc th«ng sè:

NhiÖt ®é Ðp: 1400C 50C

¸p suÊt Ðp (chØ sè ®ång hå): 300 kg/cm2

Thêi gian Ðp: 30 phót

MÉu nghiªn cøu ®îc c¾t theo çc tiªu chuÈn cña ViÖt

Nam ®Ó kh¶o s¸t çc tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu.

2.4.4. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh trén vËt liÖu trªn m¸y trén

kÝn

§Ó kh¶o s¸t ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi

qu¸ tr×nh trén hîp cña tæ hîp vËt liÖu CSTN/CSPT, chóng t«i

dùa vµo sù biÕn thiªn momen quay, n¨ng lîng vµ nhiÖt ®é

theo thêi gian trén. Qu¸ tr×nh ®îc thùc hiÖn trªn m¸y trén

kÝn Haake víi çc th«ng sè nh sau:

HÖ sè ®iÒn ®Çy 0,7

NhiÖt ®é b¾t ®Çu trén: 90oC

Tèc ®é trôc quay: 30 vßng/phót

Thêi gian trén: 7 phót

2.4.5. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu

Chóng t«i tiÕn hµnh ®o mét sè tÝnh chÊt c¬ lý tiªu biÓu

cña vËt liÖu theo tiªu chuÈn hiÖn hµnh ë ViÖt Nam nh sau:

39


+ §é bÒn kÐo ®øt [MPa] TCVN 4509-88

+ §é d·n dµi khi ®øt [%] TCVN 4509-88

+ §é cøng [shoreA] TCVN 1595-88

+ §é bÒn mµi mßn [cm3/1,61km] TCVN 5363-88

§o ®é bÒn kÐo ®øt ®îc thc hiÖn trªn m¸y cã ký hiÖu YG

- 622 sè m¸y 01 s¶n xuÊt t¹i §µi Loan n¨m 1998. §o ®é cøng

trªn m¸y ®o ký hiÖu JIS K6301A TECLOCK. GS 706N cña NhËt

B¶n. M¸y ®o ®é mµi mßn ký hiÖu YG - 634 s¶n xuÊt t¹i §µi

Loan n¨m 1998. C¸c m¸y trªn ®Æt t¹i phßng thÝ nghiÖm cña

c«ng ty giÇy Thôy Khuª.

2.4.6. Nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu b»ng kÝnh hiÓn

vi ®iÖn tö quÐt SEM

Nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu ®îc thùc hiÖn trªn kÝnh

hiÓn vi ®iÖn tö quÐt JSM 5300 cña h·ng JEOL (NhËt B¶n).

MÉu vËt liÖu ®îc c¾t b»ng dông cô chuyªn dông LEICA (cã

ký hiÖu RM 2125 RT) ë nhiÖt ®é thêng. MÉu ®îc c¾t víi

kÝch thíc thÝch hîp, g¾n lªn gi¸ ®ì, bÒ mÆt c¾t cña mÉu ®-

îc ®em phñ mét líp b¹c máng b»ng ph¬ng ph¸p bèc bay

trong ch©n kh«ng trong m¸y AGAR AUTO SPUTTER COATER

®Ó t¨ng ®é t¬ng ph¶n. MÉu t¹o ®îc cho vµo buång ®o cña

kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö ®Ó chôp ¶nh.

Ph©n tÝch nµy ®îc tiÕn hµnh t¹i phßng Nghiªn cøu vi

cÊu tróc thuéc ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi - ViÖn Khoa häc vµ

C«ng nghÖ ViÖt Nam.

2.4.7. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt cña vËt liÖu trªn m¸y ph©n tÝch nhiÖt träng lîng

Nguyªn lý cña ph¬ng ph¸p nµy nh sau: khi t¨ng nhiÖt ®é

dÇn lªn sÏ cã c¸c qu¸ tr×nh hãa lý xÈy ra nh bay h¬i níc vµ

40


c¸c chÊt thÊp ph©n tö lµm khèi lîng cña vËt liÖu gi¶m dÇn.

Sau ®ã ®Õn mét nhiÖt ®é nµo ®Êy cã c¸c qu¸ tr×nh ho¸

häc (nh ph¶n øng oxy ho¸, c¾t m¹ch, ph©n huû,…) x¶y ra

lµm khèi lîng vËt liÖu thay ®æi.

C¨n cø vµo biÓu ®å ghi ®îc vÒ møc ®é vµ tèc ®é tæn

hao träng lîng cã thÓ biÕt ®îc qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt

cña vËt liÖu.

B»ng ph¬ng ph¸p ph©n tÝch nµy, cã thÓ ®¸nh gi¸

kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt, còng nh ®¸nh gi¸ sù t¬ng t¸c pha

polyme/polyme trong tæ hîp vËt liÖu. PhÐp ph©n tÝch ®îc

thùc hiÖn trªn m¸y ph©n tÝch nhiÖt TA50 cña h·ng

SHIMADZU (NhËt B¶n) ®Æt t¹i phßng Ph©n tÝch nhiÖt thuéc

ViÖn Ho¸ häc - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam.

41


C¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh ph©n tÝch nhiÖt träng lîng

TGA ®îc chän nh sau:

Tèc ®é n©ng nhiÖt : 100C/phót

Kho¶ng nhiÖt ®é nghiªn cøu: t0phßng 6000C

M«i trêng nghiªn cøu: kh«ng khÝ

42


PhÇn thø ba:KÕt qu¶ vµ th¶o luËn

3.1. ¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý nhiÖt tíi sù c¾t cÇu nèi kh«ng gian cña cao su phÕ th¶i

Qua mét sè tµi liÖu, chóng t«i tiÕn hµnh xö lý nhiÖt ®èi

víi CSPT ë nhiÖt ®é 1800C vµ 2000C trong çc kho¶ng thêi

gian kh¸c nhau. Sù c¾t cÇu nèi kh«ng gian ®îc ®¸nh gi¸

th«ng qua sù t¨ng ®é tr¬ng cña vËt liÖu trong dÇu Diezen.

Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ

thêi gian xö lý nhiÖt tíi sù t¨ng ®é tr¬ng cña vËt liÖu (çc

mÉu vËt liÖu phÕ th¶i ®îc xö lý nhiÖt ®Òu ë d¹ng tÊm

máng) ®îc tr×nh bµy trong çc h×nh díi ®©y.

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Thêi gian sÊy (phót)

§é

tr ¬

ng (%

)

Ng©m 18h (SÊy ë200 ®é C)




H×nh 5: ¶nh hëng cña thêi gian xö lý nhiÖt tíi ®é tr¬ngcña mÉu vËt liÖu CSPT1

43


100

120

140

160

180

200

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Thêi gian sÊy (phót)

§é

tr ¬

ngNg©m 18h (sÊy ë200 ®é C)Ng©m 36h (sÊy ë200 ®é C)Ng©m 18h (sÊy ë180 ®é C)Ng©m 36h (sÊy ë180 ®é C)

H×nh 6: ¶nh hëng cña thêi gian xö lý nhiÖt tíi ®é tr¬ngcña mÉu vËt liÖu CSPT2

Tõ çc kÕt qu¶ trªn ta thÊy r»ng thêi gian xö lý nhiÖt

cµng l©u th× ®é tr¬ng cña CSPT cµng lín; nhiÖt ®é cµng

cao th× kh¶ n¨ng t¨ng ®é tr¬ng cµng nhiÒu. §iÒu nµy ®îc

gi¶i thÝch lµ nhiÖt lîng cung cÊp cho CSPT cµng lín th× kh¶

n¨ng lµm ®øt çc cÇu nèi kh«ng gian gi÷a çc m¹ch ®¹i

ph©n tö cao su cµng cao, do ®ã lµm t¨ng ®é tr¬ng cña vËt

liÖu.

Do n¨ng lîng liªn kÕt cña çc liªn kÕt: EC–C = 370 kJ/mol,

EC–S = 310 kJ/mol, ES–S = 270 kJ/mol [15]. Do vËy, viÖc xö lý

CSPT b»ng nhiÖt ë ®©y chñ yÕu lµ c¾t m¹ch monosunfit,

disunfit vµ polysunfit (lµ çc cÇu nèi kh«ng gian), ngoµi ra

mét phÇn çc liªn kÕt –C–C– trong m¹ch ®¹i ph©n tö còng bÞ

g·y do ®ã dÉn ®Õn viÖc gi¶m khèi lîng ph©n tö cña cao su

dÉn ®Õn hËu qu¶ lµ gi¶m c¬ tÝnh cña vËt liÖu t¸i sinh. V×

44


vËy nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý nhiÖt ph¶i chän sao cho phï

hîp.

Tõ nh÷ng kÕt qu¶ thu ®îc cho thÊy, nÕu nhiÖt ®é xö lý

thÊp (1800C) th× kh¶ n¨ng c¾t cÇu nèi kh«ng cao. Do vËy, dï

thêi gian xö lý nhiÖt cã dµi h¬n 100 phót th× ®é tr¬ng còng

kh«ng t¨ng nhiÒu. Trong khi ®ã ë 2000C th× trong 15 phót

®Çu, tèc ®é c¾t cÇu nèi x¶y ra rÊt m¹nh (®é tr¬ng t¨ng

nhanh) nhng sau ®ã gi¶m dÇn.

C¨n cø vµo nh÷ng kÕt qu¶ trªn, chóng t«i chän nhiÖt ®é

xö lý cho CSPT lµ 2000C vµ thêi gian lµ 10 phót ®èi víi CSPT

d¹ng bét, 15 phót ®èi víi d¹ng tÊm máng.

Xin lu ý: khi sö dông çc lo¹i CSPT vµo nghiªn cøu, CSPT1

®îc sö dông ë d¹ng tÊm chiÒu dµy ≤1mm ®· qua xö lý nhiÖt

ë 2000C trong thêi gian 15 phót; CSPT2 ®îc sö dông ë d¹ng

bét kÝch thíc h¹t 0,51 mm, lo¹i CSPT nµy ®îc chia lµm 2

lo¹i: CSPT2.1 lµ cao su blend CSTN/LDPE ë d¹ng bét cha qua

xö lý nhiÖt, CSPT2.2 lµ cao su blend CSTN/LDPE ë d¹ng bét

®· qua xö lý nhiÖt ë 2000C trong thêi gian 10 phót.

3.2. ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu

CSPT dï ®· ®îc xö lý nhiÖt nhng çc liªn kÕt kh«ng gian

vÉn cßn nhiÒu, do vËy khi sö dông l¹i lµm nguyªn liÖu nh×n

chung ngêi ta chØ thay thÕ mét phÇn nguyªn liÖu cao su

nguyªn sinh. §Ó x¸c ®Þnh hµm lîng thÝch hîp cña CSPT,

chóng t«i tiÕn hµnh chÕ t¹o çc mÉu vËt liÖu cã thµnh phÇn

cao su vµ çc phô gia cè ®Þnh råi ®a tû lÖ CSPT kh¸c nhau

vµ tiÕn hµnh gia c«ng trong cïng mét ®iÒu kiÖn, sau ®ã

kh¶o s¸t çc tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu.

45


3.2.1. ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT1 tíi tÝnh n¨ng c¬ lý

cña vËt liÖu CSTN/CSPT1

Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh hëng hµm lîng CSPT1 tíi

tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu ®îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh díi

®©y.

20

22

24

26

28

30

32

0 5 10 15 20 25 30 35

Hµm l î ng CSPT1 (% khèi l î ng)

§é

bÒn

kÐo

®øt (

MPa

)

H×nh 7: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT1 ®Õn ®é bÒn kÐo ®øt


46


400

430

460

490

520

550

0 5 10 15 20 25 30 35


§é

d·n

dµi k

hi ®

øt (%

)

H×nh 8: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT1 ®Õn ®é d·n dµi khi ®øt


54

55

56

57

58

59

60

61

62

0 5 10 15 20 25 30 35


§é

cøng

(Sh

oreA

)

H×nh 9: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT1 ®Õn ®é cøngcña vËt liÖu CSTN/CSPT1

47


0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 5 10 15 20 25 30 35


§é

mµi

mßn

(cm

3 /1,6

1km

)

H×nh 10: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT1 ®Õn ®é mµi mßncña vËt liÖu CSTN/CSPT1

20

22

24

26

28

30

0 5 10 15 20 25 30 35


§é

d·n

dµi d

(%

)

H×nh 11: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT1 ®Õn ®é d·n dµi dcña vËt liÖu CSTN/CSPT1

NhËn thÊy r»ng, ®èi víi mÉu cã CSPT d¹ng tÊm máng

th× khi hµm lîng CSPT t¨ng lªn th× ®é cøng cña vËt liÖu

t¨ng, ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi khi ®øt, ®é bÒn mµi mßn

48


®Òu bÞ gi¶m xuèng, tuy nhiªn sù gi¶m nµy ë giai ®o¹n ®Çu

cßn chËm. Khi hµm lîng CSPT vît qu¸ 20% th× çc tÝnh n¨ng

c¬ lý gi¶m m¹nh h¬n. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ do CSPT

ë d¹ng tÊm do cã ®é dµy nhÊt ®Þnh vµ do kh¶ n¨ng truyÒn

nhiÖt cña cao su kÐm nªn mét phÇn cao su ë phÝa trong cha

c¾t m¹ch kh«ng gian. Khi çn trén, çc tÊm bÞ ph¸ vì t¹o ra

çc h¹t kh¸ th« vµ do liªn kÕt gi÷a bÒ mÆt cña CSPT víi

CSTN h¹n chÕ nªn g©y c¶n trë t¬ng t¸c, lµm gi¶m ®é bÒn

kÐo ®øt cña vËt liÖu. MÆt kh¸c, khi cho CSPT vµo, do lóc

ban ®Çu hµm lîng CSPT cßn thÊp nªn çc h¹t ph©n bè kh¸

®Òu ®Æn, kh¶ n¨ng liªn kÕt gi÷a CSTN vµ CSPT cßn t¬ng

®èi tèt nªn c¬ tÝnh gi¶m chËm. Khi hµm lîng CSPT vît qu¸

20%, çc h¹t CSPT tËp trung thµnh çc pha riªng rÏ lµm cho

cÊu tróc cña vËt liÖu kh«ng cßn chÆt chÏ n÷a dÉn tíi sù gi¶m

m¹nh c¬ tÝnh cña vËt liÖu.

49


3.2.2. ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT2 tíi tÝnh n¨ng c¬ lý


§Ó thùc hiÖn phÇn nghiªn cøu nµy, chóng t«i sö dông

CSPT2.2 (CSPT2 d¹ng bét ®· xö lý nhiÖt ë 2000C trong thêi

gian 10 phót). Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ®îc tr×nh bµy trªn

c¸c h×nh sau:

15

18

21

24

27

30

0 10 20 30 40 50 60


§é

bÒn

kÐo

®øt (

MPa

)

H×nh 12: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT2.2 ®Õn ®é bÒn kÐo ®øt

cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

550

570

590

610

630

650

670

690

0 10 20 30 40 50 60

Hµm l î ng CSPT2.2 (% khèi l î ng)

§é

d·n

dµi k

hi ®

øt (%

)

50


H×nh 13: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT2.2 ®Õn ®é d·n dµi khi ®øt

cña vËt liÖuCSTN/CSPT2.2

48

50

52

54

56

58

0 10 20 30 40 50 60


§é

cøng

(Sh

oreA

)

H×nh 14: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT2.2 ®Õn ®é cøngcña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 10 20 30 40 50 60


§é

mµi

mßn

(cm

3 /1,6

1km

)

51


H×nh 15: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT2.2 ®Õn ®é mµi mßncña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50 60


§é

d·n

dµi d

(%

)

H×nh 16: ¶nh hëng cña hµm lîng CSPT2.2 ®Õn ®é d·n dµi dcña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

NhËn thÊy r»ng, ®èi víi mÉu cã CSPT2.2, ®é cøng cña

vËt liÖu t¨ng vµ ®é bÒn mµi mßn gi¶m xuèng khi hµm lîng

CSPT t¨ng. Tuy nhiªn, ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi khi ®øt

l¹i t¨ng vµ ®¹t cùc ®¹i khi hµm lîng CSPT lµ 20% sau ®ã

gi¶m m¹nh ®ét ngét. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch r»ng, khi

cho hµm lîng CSPT víi mét hµm lîng nhá ( 20%) th× nã cã

t¸c dông lµm t¨ng sù tho¸t khÝ trong qu¸ tr×nh gia c«ng vµ

nh vËy vËt liÖu cã cÊu tróc ®Òu ®Æn h¬n. Tuy nhiªn khi

hµm lîng CSPT vît qu¸ 20% th× chóng t¹o thµnh c¸c pha phÕ

th¶i riªng cã tÝnh chÊt c¬ lý thÊp lµm gi¶m tÝnh chÊt c¬ lý

cña vËt liÖu.

52


§é cøng cña vËt liÖu t¨ng lªn khi hµm lîng CSPT t¨ng,

®iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch r»ng trong CSPT vÉn cßn mét

hµm lîng lu huúnh d vÉn cha lo¹i bá hÕt ®îc. Do vËy trong

qu¸ tr×nh lu ho¸, nã cã thÓ tham gia c¸c ph¶n øng kh©u

m¹ch lµm cho ®é cøng cña vËt liÖu t¨ng lªn. MÆt kh¸c, trong

CSPT2.2 cã LDPE, khi hµm lîng CSPT2.2 t¨ng th× hµm lîng

LDPE t¨ng theo vµ do vËy còng lµm cho ®é cøng cña vËt liÖu

t¨ng theo.

53


3.3. ¶nh hëng cña çc phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi cÊu tróc, tÝnh n¨ng c¬ lý vµ nhiÖt cña vËt liÖu

C¨n cø vµo nh÷ng kÕt qu¶ thu ®îc ë trªn, chóng t«i chän

mÉu cã 20% CSPT ®Ó nghiªn cøu tiÕp.

§Ó lµm t¨ng çc tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT,

chóng t«i sö dông mét sè t¸c nh©n biÕn ®æi cÊu tróc. Çc

t¸c nh©n nµy cã thÓ g©y ¶nh hëng tíi sù ®Þnh híng, b¸m

dÝnh hoÆc lÊp ®Çy çc kho¶ng trèng trong vËt liÖu.

Çc t¸c nh©n ®îc sö dông ë ®©y lµ D01 vµ VL01. Hµm l-

îng çc chÊt nµy ®· ®îc nghiªn cøu t¹i phßng thÝ nghiÖm vµ

®· chØ ra hµm lîng thÝch hîp ®èi víi vËt liÖu trªn lµ 3% phÇn

khèi lîng ®èi víi D01 vµ 0,2% phÇn khèi lîng ®èi víi VL01.

3.3.1. ¶nh hëng cña çc phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu

3.3.1.1. ¶nh hëng cña çc phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT1

Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi

cÊu tróc ®Õn tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu ®îc tr×nh bµy

trªn çc h×nh díi ®©y.

Ký hiÖu çc mÉu nghiªn cøu:

M1: mÉu CSTN/CSPT1 tû lÖ 80/20 (CSPT1 d¹ng tÊm ®îc xö lý nhiÖt ë 2000C trong

15 phót)

M2: mÉu CSTN/CSPT1/D01 tû lÖ 80/20/3 (CSPT1 d¹ng tÊm ®îc xö lý nhiÖt ë 2000C

trong 15 phót)

M3: mÉu CSTN/CSPT1/VL01 tû lÖ 80/20/0,2 (CSPT1 d¹ng tÊm ®îc xö lý nhiÖt ë

2000C trong 15 phót)

54


26.98

27.6227.94

25

26

27

28

29

M1 M2 M3

§é

bÒn

kÐo

®øt (

MPa

)

H×nh 17: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é bÒn kÐo ®øt


493.2

558.3

515.2

400

450

500

550

600

M1 M2 M3

§é

d·n

dµi k

hi ®

øt (%

)

H×nh 18: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é d·n dµi khi ®øt

55



59

56

58.5

50

52

54

56

58

60

M1 M2 M3

§é

cøng

(Sh

oreA

)

H×nh 19: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é cøng


56


1.058

0.852

0.945

0.5

0.7

0.9

1.1

M1 M2 M3§é

mµi

mßn

(cm

3 /1,6

1km

)

H×nh 20: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é mµi mßn


28.33

25.1523.32

10

15

20

25

30

M1 M2 M3

§é

d·n

dµi d

(%

)

H×nh 21: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é d·n dµi d


3.3.1.2. ¶nh hëng cña c¸c phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.1

¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh n¨ng c¬

lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.1 (CSPT2.1 lµ blend CSTN/LDPE

57


d¹ng bét cha qua xö lý nhiÖt) ®îc tr×nh bµy ë c¸c h×nh díi

®©y.


M3: mÉu CSTN/CSPT2.1 tû lÖ 80/20 (CSPT2.1 d¹ng bét cha qua xö lý nhiÖt)

M4: mÉu CSTN/CSPT2.1/D01 tû lÖ 80/20/3 (CSPT2.1 d¹ng bét cha qua xö lý nhiÖt)

M5: mÉu CSTN/CSPT2.1/VL01 tû lÖ 80/20/0,2 (CSPT2.1 d¹ng bét cha qua xö lý

nhiÖt)

25.32

25.98

26.66

23

24

25

26

27

M4 M5 M6

§é

bÒn

kÐo

®øt (

MPa

)

H×nh 22: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é bÒn kÐo ®øt


618.3

644.2

621.7

500

550

600

650

M4 M5 M6

§é

d·n

dµi k

hi ®

øt (%

)

58




55

52

54

50

51

52

53

54

55

56

M4 M5 M6

§é

cøng

(Sh

oreA

)



59


0.965

0.908

0.945

0.8

0.85

0.9

0.95

1

M4 M5 M6§é

mµi

mßn

(cm

3 /1,6

1km

)



39.17

36.67

35

30

32

34

36

38

40

M4 M5 M6

§é

d·n

dµi d

(%

)



60


3.3.1.3. ¶nh hëng cña c¸c phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh n¨ng c¬

lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2 (CSPT2.2 lµ blend CSTN/LDPE

d¹ng bét ®· qua xö lý nhiÖt) ®îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh díi

®©y.


M1: mÉu CSTN/CSPT2.2 tû lÖ 80/20 (CSPT2 d¹ng bét ®îc xö lý nhiÖt ë 2000C

trong 10 phót)

M2: mÉu CSTN/CSPT2.2/D01 tû lÖ 80/20/3 (CSPT2.2 d¹ng bét ®îc xö lý nhiÖt ë


M3: mÉu CSTN/CSPT2.2/VL01 tû lÖ 80/20/0,2 (CSPT2.2 d¹ng bét ®îc xö lý nhiÖt ë


28.2528.66

28.98

25

26

27

28

29

30

M7 M8 M9

§é

bÒn

kÐo

®øt (

MPa

)

H×nh 27: ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi ®é bÒn kÐo ®øt cña

vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

61


676.5

715.3702

500

550

600

650

700

750

M7 M8 M9

§é

d·n

dµi k

hi ®

øt (%

)



52.5

49

52

44

46

48

50

52

54

M7 M8 M9

§é

cøng

(Sh

oreA

)


62



0.978

0.859

0.937

0.6

0.7

0.8

0.9

1

M7 M8 M9§é

mµi

mßn

(cm

3 /1,6

1km

)



63


30.25

25.2

28.3

10

15

20

25

30

35

M7 M8 M9

§é

d·n

dµi d

(%

)



64


Tõ çc kÕt qu¶ trªn, nhËn thÊy r»ng khi cho thªm D01 víi

hµm lîng 3% vµo th× ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi t¬ng ®èi,

®é bÒn mµi mßn, ®é mÒm dÎo ®Òu t¨ng. §iÒu nµy cã thÓ

gi¶i thÝch lµ khi cho D01 vËt liÖu ë mét hµm lîng thÝch hîp

th× nã cã t¸c dông lµm gi¶m ®é nhít cña hÖ thèng qua ®ã

lµm cho çc chÊt phô gia, chÊt ®én ph©n bè ®ång ®Òu

h¬n trong khèi vËt liÖu. MÆt kh¸c, trong D01 cã chøa çc nèi

®«i nªn cã thÓ tham gia vµo qu¸ tr×nh kh©u m¹ch, gióp cho

qu¸ tr×nh kh©u m¹ch ®îc thùc hiÖn tèt h¬n, çc ®¹i ph©n

tö cao su s¾p xÕp chÆt chÏ h¬n, lµm t¨ng çc tÝnh chÊt c¬

lý. D01 cßn ®ãng vai trß lµ chÊt ho¸ dÎo, lµm cho vËt liÖu trë

nªn mÒm dÎo h¬n, ®ång thêi nã cßn lµm gi¶m hÖ sè ma s¸t

cña vËt liªu do ®ã lµm t¨ng ®é bÒn mµi mßn cña vËt liÖu.

MÆt kh¸c, khi cho VL01 vµo vËt liÖu th× çc tÝnh n¨ng

c¬ lý cña vËt liÖu còng ®Òu t¨ng. Nguyªn nh©n cã thÓ gi¶i

thÝch lµ b×nh thêng çc ph©n tö cao su cång kÒnh, s¾p

xÕp kh«ng chÆt chÏ t¹o ra çc lç trèng gi÷a çc ®¹i ph©n tö.

Khi cho phô gia biÕn ®æi cÊu tróc vµo th× do nã còng cã

cÊu tróc gÇn gièng víi CSTN vµ cã kÝch thíc nhá h¬n rÊt

nhiÒu, do vËy chóng rÊt linh ®éng. Khi phèi trén víi CSPT nã

còng cã t¸c dông lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt gi÷a çc pha

t¹o ®iÒu kiÖn cho çc cÊu tö dÔ dµng hoµ trén vµo víi nhau

h¬n. H¬n thÕ n÷a, çc phÇn ë líp tiÕp gi¸p gi÷a çc pha sÏ

®îc lÊp ®Çy bëi çc ph©n tö VL01. Nhê vËy mµ t¹o ®iÒu

kiÖn biÕn ®æi cÊu tróc vµ sù ®Þnh híng cña çc ph©n tö

theo híng tÝch cùc dÉn ®Õn kÕt cÊu chÆt chÏ h¬n vµ tÝnh

n¨ng c¬ lý cña nã ®îc tèt h¬n.

65


3.3.2. ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi qu¸ tr×nh trén hîp cña vËt liÖu

TÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu tæ hîp polyme phô thuéc

nhiÒu yÕu tè nh hµm lîng cÊu tö, thêi gian phèi trén, nhiÖt

®é phèi trén,... V× vËy, khi phèi trén çc polyme víi nhau

hay çc polyme víi çc phô gia trong cïng ®iÒu kiÖn th× tuú

thuéc vµo b¶n chÊt cña vËt liÖu, ®é nhít cña hçn hîp mµ thêi

gian ®Ó çc cÊu tö ph©n t¸n vµo nhau nhanh hay chËm. §Ó

kh¶o s¸t ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi qu¸

tr×nh trén hîp cña tæ hîp vËt liÖu CSTN/CSPT, chóng t«i dùa

vµo sù biÕn ®æi momen quay, n¨ng lîng vµ nhiÖt ®é trong

qu¸ tr×nh trén hîp trªn m¸y trén kÝn Haake.

Díi ®©y lµ çc biÓu ®å m« t¶ mèi quan hÖ gi÷a momen

quay, n¨ng lîng tiªu tèn còng nh nhiÖt ®é víi thêi gian trén

hîp cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2 vµ CSTN/CSPT2.2/D01 (vËt

liÖu CSPT2.2 d¹ng bét ®· ®îc xö lý nhiÖt ë 2000C trong 10

phót).

66


H×nh 32: BiÓu ®å m« t¶ sù biÕn ®æi momen quay vµ nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh trén hîp cña mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT2.2

tû lÖ 80/20

67


H×nh 33: BiÓu ®å m« t¶ sù biÕn ®æi momen quay vµ nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh trén hîp cña mÉu vËt liÖu

CSTN/CSPT2.2/D01 tû lÖ 80/20/3

C¨n cø vµo biÓu ®å cña qu¸ tr×nh trén hîp nhËn thÊy

r»ng, d¹ng biÓu ®å biÕn ®æi momen quay theo thêi gian t-

¬ng tù nhau. Tuy vËy, ë mÉu kh«ng cã D01 th× thêi gian dÎo

ho¸ l©u h¬n (kho¶ng 2,4 phót) trong khi ®ã mÉu cã phô gia

nµy chØ kho¶ng 2,2 phót. MÆt kh¸c gi¸ trÞ momen quay lín

nhÊt ë mÉu nµy tíi 50 Nm cßn ë mÉu cã D01 chØ tíi 45 Nm,

®ång thêi n¨ng lîng tiªu tèn cho qu¸ tr×nh trén còng gi¶m

®i chót Ýt.

Nguyªn nh©n cña sù thay ®æi nµy cã thÓ gi¶i thÝch do

phô gia biÕn ®æi cÊu tróc cã khèi lîng ph©n tö thÊp, linh

®éng h¬n vµ b¶n th©n nã dÔ ph©n t¸n vµo c¸c pha cña tæ

hîp vËt liÖu, lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt ph©n chia pha, dÉn

68


®Õn lµm khèi vËt liÖu linh ®éng h¬n vµ dÔ dµng hoµ trén

h¬n.

Nh vËy, phô gia biÕn ®æi cÊu tróc t¹o ®iÒu kiÖn

thuËn lîi cho qu¸ tr×nh trén hîp cho vËt liÖu tæ hîp

CSTN/CSPT vµ çc phô gia.

3.3.3. ¶nh hëng cña çc phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi cÊu tróc h×nh th¸i cña vËt liÖu

§Ó nghiªn cøu ¶nh hëng çc chÊt phô gia biÕn ®æi cÊu

tróc tíi cÊu tróc h×nh th¸i cña vËt liÖu, chóng t«i sö dông

kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM) ®Ó chôp bÒ mÆt c¾t cña

vËt liÖu. Díi ®©y lµ mét sè ¶nh chôp (b»ng kÝnh hiÓn vi

®iÖn tö quÐt) bÒ mÆt c¾t cña mét sè mÉu vËt liÖu

CSTN/CSPT.

H×nh 34: ¶nh chôp SEM mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT1 tû lÖ 80/20

69


H×nh 35: ¶nh chôp SEM mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT1/D01 tû lÖ 80/20/3

H×nh 36: ¶nh chôp SEM mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT2.1 tû lÖ 80/20

70


H×nh 37: ¶nh chôp SEM mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT2.1/D01 tû lÖ 80/20/3

H×nh 38: ¶nh chôp SEM mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT2.1/VL01 tû lÖ 80/20/0,2

71


H×nh 39: ¶nh chôp SEM mÉu vËt liÖu CSTN/CSPT2.2 tû lÖ

80/20

72


Tõ çc h×nh trªn, dÔ dµng nhËn thÊy çc mÉu cho thªm

phô gia biÕn ®æi cÊu tróc th× çc cÊu tö ph©n t¸n vµo nhau

mét çch ®Òu ®Æn, liªn kÕt víi nhau mét çch chÆt chÏ h¬n

so víi çc mÉu vËt liÖu cã cïng thµnh phÇn nhng kh«ng cã

phô gia biÕn ®æi cÊu tróc. Nguyªn nh©n lµ do çc phô gia

nµy lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cao su t¹o ®iÒu kiÖn t¨ng

kh¶ n¨ng ph©n t¸n çc phô gia kh¸c còng nh CSPT vµ lµm

cho vËt liÖu cã cÊu tróc ®ång ®Òu h¬n, çc ph©n tö cao su

vµ CSPT liªn kÕt víi nhau mét çch chÆt chÏ h¬n.

So víi çc mÉu cã CSPT d¹ng bét cha ®îc xö lý nhiÖt

(CSPT2.1) víi çc mÉu cã CSPT d¹ng bét ®· ®îc xö lý nhiÖt

(CSPT2.2), ta thÊy cÊu tróc cña mÉu cã CSPT d¹ng bét ®· qua

xö lý nhiÖt cã cÊu tróc ®Òu ®Æn h¬n c¶ bëi v× çc h¹t

CSPT cha qua xö lý nhiÖt liªn kÕt víi CSTN kÐm h¬n CSPT ®·

qua xö lý nhiÖt. H¬n n÷a, do çc cÇu nèi kh«ng gian ®· bÞ

ph¸ vì nªn çc ph©n tö CSPT ®· qua xö lý nhiÖt cã thÓ len

lái, ®an xen vµ cã kh¶ n¨ng t¹o liªn kÕt víi çc ph©n tö CSTN

nguyªn sinh lµm cho vËt liÖu liªn kÕt víi nhau chÆt chÏ h¬n

t¹o ra cÊu tróc ®ång ®Òu h¬n vµ nh vËy ®· lµm t¨ng tÝnh

n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu nh phÇn trªn ®· t×nh bµy.

3.3.4. ¶nh hëng cña çc phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi

®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu

§Ó kh¶o s¸t ¶nh hëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi

kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt cña vËt liÖu, chóng t«i thùc hiÖn

ph¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt träng lîng (TGA) trªn m¸y

ph©n tÝch nhiÖt TA-50 cña h·ng SHIMADZU (NhËt B¶n) víi

tèc ®é n©ng nhiÖt 100C/phót, trong m«i trêng kh«ng khÝ.

73


Tõ c¸c biÓu ®å trªn, nhËn thÊy r»ng khi cã phô gia biÕn

®æi cÊu tróc th× ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu t¨ng lªn ®«i

chót thÓ hiÖn lµ nhiÖt ®é ph©n huû m¹nh nhÊt ®Çu tiªn ë

mÉu cã VL01 lµ 365,940C trong khi ë mÉu kh«ng cã VL01 lµ

363,270C. MÆt kh¸c, ë mÉu CSPT ®· qua xö lý nhiÖt, nhiÖt

®é ph©n huû m¹nh nhÊt ®Çu tiªn còng t¨ng lªn 366,380C.

Nh÷ng kÕt qu¶ trªn cho thÊy r»ng c¸c mÉu vËt liÖu

CSTN/CSPT cã phô gia biÕn ®æi cÊu tróc còng nh mÉu

CSTN/CSPT mµ CSPT ®· qua xö lý nhiÖt cã cÊu tróc ®Òu

®Æn, chÆt chÏ h¬n nh phÇn nghiªn cøu cÊu tróc h×nh th¸i

®· chøng minh vµ nhê vËy mµ bÒn v÷ng h¬n víi t¸c ®éng

cña nhiÖt ®é.

Tuy nhiªn, ë mÉu cã D01 víi hµm lîng 3%, phô gia nµy

cßn cã t¸c dông nh lµ mét chÊt ho¸ dÎo, do vËy lµm gi¶m

chót Ýt ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu.

79


PhÇn thø t : KÕt luËn

Nghiªn cøu çc biÖn ph¸p xö lý CSPT ®· vµ ®ang lµ vÊn

®Ò cã ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn rÊt lín. Nã kh«ng chØ

mang ý nghÜa vÒ mÆt b¶o vÖ m«i trêng mµ nã cßn mang l¹i

mét ý nghÜa kinh tÕ râ rÖt, nhÊt lµ trong bèi c¶nh gi¸ CSTN

nguyªn liÖu t¨ng cao hiÖn nay. Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu thu

®îc cho thÊy r»ng:

- NhiÖt ®é thÝch hîp ®Ó xö lý ®èi víi CSPT (tõ CSTN vµ

blend CSTN/LDPE) ë kho¶ng 2000C vµ thêi gian lµ 10 phót

®èi víi d¹ng bét, 15 phót ®èi víi d¹ng tÊm máng ≤1mm.

- ViÖc sö dông CSPT thay thÕ mét phÇn vËt liÖu nguyªn

sinh cho thÊy CSPT ë d¹ng bét cho vµo ë tû lÖ thÊp lµm t¨ng

tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu (cùc ®¹i ë 20%); CSPT ë d¹ng

tÊm cho vµo lµm gi¶m tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu ë mäi tû

lÖ, tuy nhiªn sù gi¶m nµy ®Õn 20% cßn chËm, sau ®ã th×

nhanh h¬n.

- Khi cã thªm mét lîng thÝch hîp çc phô gia biÕn ®æi

cÊu tróc ®· lµm thay ®æi cÊu tróc h×nh th¸i cña vËt liÖu,

vËt liÖu cã cÊu tróc ®Òu ®Æn h¬n, do vËy mµ tÝnh chÊt c¬

lý t¨ng lªn.

VËt liÖu trªn c¬ së tËn dông CSPT theo çc ®¬n pha chÕ

trªn cã tÝnh n¨ng c¬ lý, kü thuËt kh¸ cao, ®¸p øng yªu cÇu

s¶n xuÊt mét sè s¶n phÈm cao su kü thuËt vµ d©n dông.

80


Tµi liÖu tham kh¶o

1. Ng« Phó Trï, Kü thuËt chÕ biÕn vµ gia c«ng cao su, Trêng

§¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, 1995.

2. Tëng ThÞ Håi, §Æng Kim Chi, §ç Träng Mïi, Proceeding of

International Workshop - Technology of municipal solid

waste treatment experiences and challenges, Science and

Techniques publising House, p. 53 60, Ha Noi, March

2003.

3. TrÇn Thanh S¬n, B¸o c¸o ®Þnh híng ph¸t triÓn s¶n phÈm

cao su ë ViÖt Nam ®Õn n¨m 2010, Ch¬ng tr×nh Kü

thuËt, Kinh tÕ C«ng nghÖ VËt liÖu míi, 2002.

4. Ph©n tÝch vµ nhËn ®Þnh: xö lý r¸c th¶i cha ®i ®óng h-

íng?

http://www.vir.com.vn/client/dautuchungkhoan/content.asp?

catid=35&docid=4927

5. NguyÔn DiÔm H»ng, T¹p chÝ Ho¹t ®éng Khoa häc C«ng

nghÖ vµ M«i trêng, Sè 8, tr. 29 31, 2000.

6. Ph¹m Kh«i Nguyªn, T¹p chÝ Ho¹t ®éng Khoa häc C«ng

nghÖ vµ M«i trêng, Sè 10, tr. 13, 2000.

7. Rehan Ahmed and Arnold van de Klundert, Rubber

Recycling, 20th WEDC Conference: Colombo, Sri Lanka,

1994.

http://info.lboro.ac.uk/departments/cv/wedc/papers/ahmed.html

8. Recycling Tires, Ohio’s Rubber Industry.

http://ohiodnr.com/recycling/awareness/facts/tires/

9. A. P. Hall, 1981.

10. A. P. Michell. 294470, 1882.

81


11. A. P. Marks. 635 (4), 1889.

12. Franz Sommer, Plastverabeiter, vol. 42, no. 1, p. 98

103, 1991.

13. §ç Quang Kh¸ng, NguyÔn V¨n Kh«i, §ç Trêng ThiÖn, Lu

§øc Hïng, §Æng V¨n LuyÕn, T¹p chÝ Ho¸ häc vµ C«ng

nghiÖp Ho¸ chÊt, sè 6, tr. 23 24, 1995.

14. ThÕ NghÜa, T¹p chÝ Ho¸ häc vµ C«ng nghiÖp Ho¸ chÊt,

sè 3, tr. 26 27, 1999.

15. Kenzo Fukumori and Mitsumasa Matsushita, Material

Recycling Technology of Crosslinked Rubber Waste.

http://www.tytlabs.co.jp/english/review/rev381epdf/

e381_039fukumori.pdf

16. NguyÔn Quang, §ç Quang Kh¸ng, NguyÔn V¨n Kh«i, T¹p

chÝ Khoa häc vµ C«ng nghÖ, TËp XXXVI, sè 4, tr. 39 44,

1998.

17. NguyÔn Quang, T¹p chÝ Khoa häc vµ C«ng nghÖ, tËp

XXXV, sè 4, tr. 26 30, 1997.

82

nghiên cứu biện pháp xử lý, tận dụng cao su phế thải

Documents