Tìm hiểu về cao su và các biện pháp xử lý, tận dụng cao su phế thải - Nguyễn Thị Khánh Vy

TIỂU LUẬN CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG CSPT

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

Tìm hiểu về cao su và các biện pháp xử lý, tận dụng cao su phế thải - Nguyễn Thị Khánh Vy trường Đại học sư phạm Huế WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

DANH SÁCH M C T

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

VI T T T

CSTN: cao su thiên nhiên

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

DANH M C CÁC B NG B ng liên k t c a liên k t chính trong cao su ................................... 3 B ng 1. 2 S ng CSTN trên th gi i trong nh .......................... 5 ng các ch t phi cao su theo tiêu chu n c a Malaysia ................... 6 B B ng 1. 4 Thành ph n tiêu chu nh các tính ch a CSTN ............ 7

CSTH: cao su t ng h p CSPT: cao su ph th i SBR: Cao su styren-butadien IR: cao su isopren BR: cao su polybutadien NBR: cao su acrylonitrile

butadien

B ng 2. 1 T l ch t th i gây ô nhi ng c a các ngành công nghi p Vi t Nam ........................................................................................................................... 24 B ng 2. 2 Tình hình s d ng CSPT m t s c công nghi p phát tri n ............. 27 B ng 2. 3 Thành ph n c a l .......................................................... 33

DANH M C CÁC HÌNH

IIR: cao su butyl SBR: cao su styren butadien

Hình 1.2 Ph n

s n xu t crep hong khói ..................................................................... 8 ............................................................................ 19

CR: cao su polychloropren Hình 2. 1 Th c tr ng v ô nhi m rác th i r n Vi t Nam ....................................... 24 n vào thôn Thu Th y, xã Xuân Thu,............ 25 h th ng thi t b nhi t phân cao su ph th i ................................... 29 p l i l p ô tô, xe máy ................................................... 30 Hình 2. 5 Máy nghi n cao su ph th i M ............................................................. 31

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

1.2.2.3.5 Cao su polychloroprene ..............................................................................................................17 1.2.2.3.5.1 Tính ch

M CL C

.............................................................................................................................18

1.2.2.3.5.2 ng d ng .....................................................................................................................................18 1.2.2.4.1 Ch

A.

M

B.

N I DUNG ....................................................................................................................................3

1.1

U ........................................................................................................................................1

.....................................................................................................................19

1.2.2.4.2 Ch t xúc ti

..................................................................................................................19

1.2.2.4.3 Ch t ho t hóa ..............................................................................................................................20

NG QUAN V CAO SU ....................................................................................................3

1.2.2.4.4 Ch

c v cao su: ..........................................................................................................................3

1.2.2.4.5 Ch t kháng oxygen hóa và ozon hóa .........................................................................................21

n.......................................................................................................................................20

1.2

Phân lo i cao su .............................................................................................................................4

1.2.2.4.6 Ch t hóa d o ................................................................................................................................22

1.2.1

Cao su thiên nhiên (CSTN) ..........................................................................................................4

1.2.1.1

Lich s phát tri n CSTN ..............................................................................................................4

Ô NHI NG DO PH TH I CAO SU VÀ BI N PHÁP X LÝ, T N D NG CAO SU PH TH I ...............................................................................................................23

1.2.1.2

Thành ph n, c u t o, tính ch

bi n cao su thiên nhiên ........................5

2.1

Rác th i và v

ô nhi

ng ....................................................................................23

1.2.1.2.1 Thành ph n....................................................................................................................................5

B ng 2. 1 T l ch t th i gây ô nhi

ng c a các ngành công nghi p

1.2.1.2.2 C u t o ...........................................................................................................................................6

Hình 2. 1 Th c tr ng v ô nhi m rác th i r n

Vi t Nam ..................24

Vi t Nam .......................................................................24

1.2.1.2.3 Tính ch t ........................................................................................................................................6

2.2

Hi

1.2.1.2.3.1 Tính ch t v t lý..............................................................................................................................6

2.2.1

Hi n tr ng cao su ph th i trên th gi i ....................................................................................24

1.2.1.2.3.2 Tính ch t công ngh ......................................................................................................................7

2.2.2

Hi n tr ng ô nhi m cao su ph th i t i Vi t Nam ....................................................................25

lý ...............................................................................................................................7

2.3

bi n .................................................................................................................. 8

2.4

Các bi n pháp x lý và t n d ng cao su ph th i .....................................................................26

Cao su t ng h p (CSTH) ............................................................................................................10

2.4.1

Chôn l p cao su ph th i.............................................................................................................27

S

i và phát tri n c a CSTH .............................................................................................10

2.4.2

t cao su ph th i............................................................................................................28

m và phân lo i cao su t ng h p .........................................................................11

2.4.3

Nhi t phân cao su ph th i .........................................................................................................29

2.5

Bi n pháp t n d ng và tái ch CSPT.........................................................................................29

1.2.1.2.3.3 Tính ch 1.2.1.2.4 1.2.2 1.2.2.1

ng ô nhi m cao su ph th i ..........................................................................................24

1.2.2.2

M ts

1.2.2.3

M t s lo i cao t ng h p .............................................................................................................12

c ti n c a vi c t n d

ph th i nói chung và cao su ph th i nói riêng .....26

1.2.2.3.1 Cao su isopren .............................................................................................................................12

2.5.1

S d ng l i các s n ph m ph th i ............................................................................................30

1.2.2.3.1.1 Tính ch

2.5.2

S d ng làm nguyên li u ............................................................................................................30

.............................................................................................................................12

1.2.2.3.1.2 ng d ng .....................................................................................................................................13

2.5.2.1

1.2.2.3.2 Cao su styren-butadien ...............................................................................................................13

2.5.2.2

Kh

1.2.2.3.2.1 Tính ch

2.5.2.3

Các công ngh

1.2.2.3.2.2 ng d ng .....................................................................................................................................14

2.5.3

S d ng làm nhiên li u ...............................................................................................................33

1.2.2.3.3 Cao su acrylonitrile-butadien ....................................................................................................15

2.5.4

M ts

C.

K T LU N ..................................................................................................................................34

1.2.2.3.3.1 Tính ch

.............................................................................................................................13

.............................................................................................................................15

1.2.2.3.3.2 ng d ng .....................................................................................................................................16 1.2.2.3.4 Cao su butyl .................................................................................................................................16 1.2.2.3.4.1 Tính ch

.............................................................................................................................16

1.2.2.3.4.2 ng d ng .....................................................................................................................................17

cao su ph th i .................................................................................................................30 d ng b t cao su ph th i ......................................................................................31 ..............................................................................................32

m c a cao su tái sinh ...........................................................................33

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................................................35

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

- nhi t và hóa ch t v

A. M

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

a Nguy n Th Mai

U

T

t lo i v t li u quan tr ng và không th thi i s ng i do nó có nh ng tính ch t vô cùng quý giá. Khác v i các v t th r n khác, b c th ng bi n d il u n d ng hàng l n. Khi có ngo i l c tác d ng, nh ng s n ph m cao su có kh ch c l n so v ul c thi t l p ngay sau c lo i b ngo i l c. Khác v i các ch t l b c vô cùng nh i ng bi n d ng ch y nh t không thu n ngh ch l n, cao su trong nhi cs d t v t li u ch u l c ng bi n d h i nh . ng c c s d ng, ch ng lo i s n ph t c a cao su và s n ph m cao su cho chúng ta th y r ng cao su là lo i v t li u không th thay th c.

Cùng v i s phát tri n c a n n công nghi p, nhu c u s d ng s n ph m s n xu t t t cách m nh m . Trên th gi i, các qu c gia công nghi p phát tri u s n xu t và tiêu th cao su l n nh t: M trung bình s n xu t 3,6 tri u t n cao su t ng h p và tiêu th x p x m t tri u t n cao su t nhiên m Nh t B n tiêu th 625.000 t n cao su thiên nhiên và 625.000 t n cao su t ng h p m i Song song v i v ng l n ph th i t v t li c t nhanh chóng. Vi t Nam, v i s ng xe g c tính 20 tri u chi c, c ng thêm v i ô tô, xe t i và nên s n xu t các s n ph m cao su khác, m ng kho ng 400.000 t n ph li u cao su. Bên c nh ph m này r t khó phân h y, chúng t n t i t o ra m ng rác th i kh ng l u này là m t m i lo, v th i s c a xã h i. V t ra c n ph i ng x nào cho h p lý t n d ng ngu n nguyên li u này ho c h n ch n m c th p nh t tác ng c a lo i ch t th iv ng.

Vi c nghiên c u v cao su và bi n pháp x lí, t n d ng các ph ph m t cao su c nhi c trên th gi i nói chung và Vi t Nam nói riêng r t quan tâm. C th t c ta ts tài nghiên c u v v này.

Ph m Hoàng Giang i h c Khoa h c T nhiên - i h c Qu c gia Hà N u phân h y cao su ph th i b nhi Nghiên c u tái sinh cao su ph th i d ng b t b ng công ngh

T m l a ch tài: Tìm li u v cao su và các bi n pháp x lý, t n d ng cao su ph th v i mong mu n trao d i ki n th c v các tính ch t và ng d ng c a u các bi n pháp x lí và tái ch cao s ph th i nh m ti t ki m nguyên li u và góp ph n b o v ng.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

B. N I DUNG T NG QUAN V CAO SU 1.1

c v cao su: Cao su là lo i v t li u v a m m d o, v b c và kh n d ng i. Cao su là h p ch t cao phân t mà m i phân t c a nó có chi u dài l n t nhi u l n chi u r c c u t o t m t lo i ho c nhi u lo i m t xích có c u t o hóa h c gi cl p l i nhi u l n. Ho ng hóa h c, tính t c a cao su ph thu c vào c u t o, kh ng phân t , s phân b kh i ng phân t và s s p x ng các m i phân t trong kh i polyme. [1] H n h p cao su là m t h th ng d th nhi u c u t th ng hóa h c khác, các tính ch p ph n cao su ph thu c vào b n ch t hóa h c các c u t c hay m phân tán các c u t trong kh i cao su. b n nhi t cao su ph thu c ch y ng liên k t các nguyên t hình thành trong m ch chính, b ng liên k b n nhi t cao su càng l n, cao su càng có kh c nhi cao. [7] B ng 1. 1 ng liên k t c a liên k t chính trong cao su [2] Liên k t hóa h c ng liên k t (kJ/mol) C-C 349 C-O 353 Si-O 454 Si-Si 233 S-S 243-260 C u t o m ch phân t c a cao su ph thu c vào b n ch t c a các liên k t t o nên m ch chính. Các liên k t không phân c c hình thành các m ch phân t có c u trúc th c l i, các liên k t phân c c hinhg thành các m ch phân t có c u trúc u n d ng lò xo.

L c tác d gi a các phân t , các nhóm th c a m i phân t mà ng k t dính n i gây ng r t l n i dung môi h t khác, ph thu c gi a các phân t a v t li i khi thay vào l c tác d i nhi . Cao su có ch a nhóm phân c c l n trong m ch chính có l c tác d ng l a v t li u gi m nhanh chóng khi nhi gi m. Nh ng

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

v y có nhi hóa th c l i, các cao su không phân c c có l c tác d ng nh thì m m d o ngay c khi nhi th p. Nh ng cao su y có nhi hóa th y tinh th p. Tính ch t c c t ng h p t m t lo khác nhau ph thu c vào th t , v trí liên k t o thành m i phân t và cách s p x p chúng trong không gian. Trong kh i cao su, các monome có c u trúc không gian khác nhau có th s p x p xen k c có th s p x p t do. T s gi a các m t xích s p nhau theo m t tr t t x p theo th t và t ng s t t c các m t xích trong kh m u hòa không gian c a cao su. Cao su có m u hòa không gian l n có kh t tinh và chuy n sang tr ng thái tinh th l ng h p không có bi n d ng.

Kh ng phân t , d i phân b kh ng phân t c ng ng r t l n tính ch t công ngh , tính ch a v t li iv im i lo ng phân t n m t giá tr u t c bi a v t li u.

Hiên nay có nhi u lo c phân lo i theo nhi u cách khác nhau. i cao su theo tính ch ng yêu c u c a công ngh i ta u phân lo i cao su theo ngu n g c s n xu c s d ng.

1.2 Phân lo i cao su 1.2.1 Cao su thiên nhiên (CSTN) Cao su t nhiên hay cao su thiên nhiên là lo i v t li c s n xu t t m cây cao su (Hevea brasiliensis) c a h i kích (Euphorbiaceae). i v t li c s n xu t tr c ti p t m c a cây cao su. V t li u này thu c lo i Polyterpene v i công th c phân t (C5H8)n.

1.2.1.1 Lich s phát tri n CSTN i phát hi n và s d ng vào n a th k XVI Nam M . Vào th i gian này, nh ng th dân bi t trích thân cây l y nh a r i t m vào v i s ng, leo núi. Nh ng chi c làm b ng v i t m nh a cây này có th i gian s d m giác khó ch u. tho u th dân ch bi t l t sét r ch ng dính. V sau h nh n xét t cát l y t khu v c núi l a ho ng v a ch ng dính t t v i gian s d n cao su t tr ng thái ch y nh t sang tr i cao b n v cs s n xu t ra các s n ph . d

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

s

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

Trong nh ng h p hi u lo ng s ng xu t và s d ng CSTN v ng CSTN c a m t s c trên th gi i trog nh B ng 1. 2 S ng CSTN trên th gi i trong nh c

1994 (tri u t n)

1995 (tri u t n)

1996 (tri u t n)

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

i

B ng 1. 3 Stt

2000 (tri u t n)

Indonesia 1,408 1,444 1,479 1,736 Maylaisia 1,088 1,080 1,050 0,950 Thái Lan 1,683 1,754 1,842 2,238 Trung Qu c 0,250 0,310 Vi t Nam 0,136 0,190 0,295 0,310 T ng s ng th gi i 5,660 5,810 5,660 6,500 1.2.1.2 Thành ph n, c u t o, tính ch bi n cao su thiên nhiên 1.2.1.2.1 Thành ph n Thành ph n c a CSTN g m nhi u nhóm các tính ch t hóa h c khác nhau: cacbuahydro (thành ph n ch y u), m, các ch t trích ly b ng axeton, các ch t ch n ch y u c a nó là protein và các ch t khoáng. Tùy thu c vào các y u t n xu t, tu i c a cây cao su, c u t o th ng, khí h ng, phát tri n và mù ng các ch t này có th i l n.

Thành ph n hóa h c các ch c trích ly b ng axeton bao g m: 5,51% axit béo (axit oleic, axit stearic) gi vai trò làm tr xúc ti ng khác nhau, 3% là este c a axitbeap, 7% Axit béo trong cao su t n t i nhi là glucozit. Ph n còn l i là các axit amin béo và các h p ch t ph t pho h n 0,16% các h p ch t h m tính: C17H42O3 và C20H30O. nh ng h p ch t này có kh ng l i ph n ng oxy hóa m ch cacbua hydro và gi vai trò ch t phòng lão hóa t nhiên cho cao su.

Các ch t ch m protein và các s n ph m phân h y protein là các axit amin. Protein làm gi thu t c m và gi n c a cao su. Ngoài ra trong CSTN còn m t thành ph n khác i kali, các mu i khoáng, magie, oxyt lim lo i ki . i v i cao su tiêu chu n SMR (tiêu chu n c ng các ch nh theo b .

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

ng các ch t phi cao su theo tiêu chu n c a Malaysia

Thành ph n

1 Ch t khoáng 2 Ch t ch a N 3 Ch t b c 4 ng 5 Mangan 1.2.1.2.2 C u t o

H SMREQ 0,5 0,65 1,0 8,10-4 1,10-4

SMR-5 0,6 0,65 1,0 8,10-4 1,10-4

ng (%)

SMR-10 0,75 0,65 1,0 8,10-4 1,10-4

SMR-20 1,0 0,65 1,0 8,10-4 1,10-4

SMR-50 1,5 0,65 1,0 8,10-4 1,10-4

CSTN là polyizopren mà m i phân t c c hình thành t các m t ng phân liên k t v i nhau v trí 1,4 xích izopenten-

Ngoài ra các m ng phân 1,4-cis trong CSTN còn có kho ng 2% các m t xích izopenten tham gia vào hình thành m ch phân t trung bình c a CSTN là 1,3.106. M ng kh ng phân t r t nh (t 105 n 2.106).

Trong SCTN, ngoài m ch cacbuahydro có c u t o t các m t xích izopenten còn c trích ly b ng axeton, các ch t có các h p ch t phi cao su khác, các h p ch ch ng các h p ch t phi cao su ph thu c vào nhi u y u t ng nh t l n xu t cao su.

1.2.1.2.3 Tính ch t 1.2.1.2.3.1 Tính ch t v t lý CSTN nhi th p có c u trúc tinh th , v n t c k t tinh l n nh nh là 250c. CSTN tinh th nóng ch y nhi 400c. Quá trình nóng ch y c a c u trúc tinh th c a CSTN x y ra cùng hi ng h p th nhi t. c c ddash giá b ng t Tính cách âm c a cao su m truy 250c v n t c truy n âm trong CSTN là 37m/s, v n t c truy n âm gi m khi nhi h p ph n cao su.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

CSTN tan t t trong các dung môi h u ch th ng, m ch vòng tetraclorua cacbon (CCL4) và sunfua cacbon (CS2 u, xeton.

M t s tính ch + Kh ng riêng: 913(kg/m3) hóa th y tinh: -700C + Nhi + H s giãn n th tích: 656.10-4(dm3/C) 1,88(kJ/kg.0K) + Nhi t d n riêng: + N a chu k k t tinh 250C 2-4 gi n môi t n s ng 1000Hz: 2,4-2,7 + Th m th + Tang c a góc t n th n môi: 1,6.10-3 1.2.1.2.3.2 Tính ch t công ngh Trong quá trình b o qu n, CSTN ng chuy n sang tr ng thái tih th . nhi t ng t 250 n 300 ng pha tinh th trong CSTN là 40%. Tr ng thái tinh th làm gi m tính m m d o c a CSTN. nh các tính ch t công ngh c a CSTN, trên th ng nh d o PRI. H s này càng cao thì v n t c hóa d s d ng h s càng nh s PRI càng l n có kh ng lão hóa càng t t.

CSTN có kh i tr n t t v i các lo i ch n và các ch t ph i h p trên b n k t dính n i cao, máy luy n kín ho c luy n h . h p ph kh t, m c s n ph m nh . CSTN có th ph i tr n v i các lo i cao su không phân c c khác (cao su poly izopren, cao su butadien, cao su butyl) v i b t c t l nào.

1.2.1.2.3.3 Tính ch CSTN có kh i h p v i các lo i xúc ti thông d ng. Tính ch nh theo tính ch ah p ph n cao su tiêu chu n.

B ng 1. 4 Thành ph n tiêu chu nh các tính ch a CSTN STT 1 2 3 4 5 H nh 20-30 phút.

Thành ph n ng[PKL] CSTN 100,0 nh 3,0 Mercaptobenzothiazol 0,7 ZnO 5,0 Axit steoric 0,5 nhi 143 ± 20C trong th i gian

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

Các tính ch b

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

t: t [Mpa] i

23 700

c i [shore] 65 H p ph n CSTN v i các lo i ch n ho u l nh t t, ch u t ng c c t t. CStn là cao su dân d ng, t CSTN s n xu t ra các m t hàng p, các s n ph m công nghi n, dân d -roa làm vi ng không có d u m . c nên t nó có th s n xu t các s n ph m trong y h c và trong công nghi p th c th m.

1.2.1.2.4 bi n c s n xu t t latex ch y u b + Keo t o m cao su c ra kh i m cao su ng qu c t i hai d ng chính là: crep hong khói và crep tr ng. n xu t crep hong khói : L c

Cao su

Keo t

Pha loãng

S y hong khói

c

Cán r nh

n Hình 1.1

s n xu t crep hong khói

u tiên c a công ngh s n xu nl cm n này m cao su ch y nh qua các sàng l c v ng kính m c là côn n nh m m i b t t c nh ng t p ch h t, cát, v cây, lá cây và nh ng ph n cao su b keo t c m cao su c làm loãng b cm ng polyme kho ng 15n pha loãng nh m m mn các ch ng l i trong cao su keo t c khi keo t sang các thùng chuyên dùng.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

c khu y tr uv n khi latec c keo t hoàn toàn. c keo t v t ra kh i thùng keo t , x p ch ng và chuy n sang công n ti c ti n hành trên máy cán hai tr c y u là tách b các ch t tan trong không có t t c, m t tr c cán ph ng. M c cu c l y ra n này có hình t m. c chuy n sang máy ép rãnh. Máy cán rãnh là máy hai tr c quay Các t m l m t cán tr c s các rãnh d c 3mm * 3mm. M c n tích b m t c a t m cao su.

Các t m cao su s cm mt n 15 gi . Công n này nh m m i b b t các t p ch c và d u v t c a ng l i trong cao su trong quá trình keo t . c các t c v t lên, treo vào các giá có bánh xe chuy ng d y vào là s y hong khói. n 3 t ng. các t cao su Lò s y hong khói là tòa nhà cao t còn t i cùng là t t c các lo i th c v t: b d a, v l c, c t cháy làm ngu n nhi s ns n dài nh t. T ng th i gian s y có th kéo dài t c s y trong c nhi n 450C. n xu t crep tr ng Crep tr c s n xu t t m s n xu t crep hong khói, crep tr ng m c l c qua sàng l c v c m t sàng kho ng 50 mm i b các h p ch cl cây và m t ph n cao su b keo t c khi ti n hành keo t , m c pha loãng b ng cm ng cao su t n 17%. Ngoài ra còn khu y tr n v i 1% NaHSO3 theo t l 10 ph n th tích NaHSO3 1% v i 100 ph n th tích m cao su n 17%.

Trong quá trình khu y tr n m cao su v i NaHSO3 m t ph n m cao su b keo t theo ph n ng phân h y NaHSO3 t o thành axit.

2SO3 Axit H2SO3 không b n v ng phân h c và SO2, chính SO2 t y tr ng m c khi nó b keo t .

H n h p m cao su v i Na2SO3 c keo t b ng dung d ch axit axetic 1%. Khi trong th tích latec xu t hi n ph n m keo t t trên các t c r ab c m m trên h th ng 3 máy cá u là hai máy cán có t t c, b m t c c t o rãnh d c theo tr c cán v c 3mm*3mm. Quá

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

trình r a cao su b c ti ng th i v n t o vân cán xu t t m vì v y các rãnh d c theo tr x pc n tích ti p xúc v c r a làm cao su s ng các ch c, d u v tc c r a s ch máy cán th hai các t m cao su chuy n ngay sang máy cán th 3. Trên máy cán th 3 v i b m t tr c cán ph ng, v n t c quay c a tr cr c lo i b t kh i b m ng th i v c r a m t ph n các ch c b cu n theo cao su trong quá trình keo t c ép ra c treo lên giá và s y ngoài theo serum. Các t m cao su l y ra t máy cán th khô nhi 300 n 350C trong kho ng th i gian t n ba tu n. [1] 1.2.2 Cao su t ng h p (CSTH) Cao su t ng h p là ch t d i ch t o v i ch t co giãn.

M t ch t co giãn là v t ch c tính c c là ch cs i hình d ng n l n các v t ch t khác mà v n ph c h i hình d ng h c dùng thay th cao su t nhiên trong r t nhi u ng d ng, khi mà nh vi t c a nó phát huy tác d ng.

1.2.2.1 S i và phát tri n c a CSTH T nh n ng b s d i, nhu c t nhanh. Các v chính tr khi n cho giá cao su t ng r t l n. Ngu n cung thi u h c bi t là trong nh m chi n n nhu c u ph i t o ra cao su t ng h p. t c m t lo i cao su t ng h p t ph n ng trùng h p isopren trong phòng thí nghi m. Các nhà khoa h th i gian 1910-1912, phát tri o ra ch t d o t isopren. c là qu u tiên thành công trong vi c s n xu t cao su t ng h p quy mô i. Vi c này di n ra trong Chi n tranh th gi i th nh t, do b Anh bao vây nên ngu n cao su t nhiên, c n thi t ph i s n xu t lo i cao thay th . Tiêu bi n ph m c a quá trình polymer hóa dimethylbutadiene. Tuy nhiên, cao su methyl r t kém so v i cao su thiên nhiên, cs d t n n cho các h n h p cao su vào th m này. Cao su t ng h p này có c u trúc khác v i s n ph m c a Bouchardt, nó d a trên s trùng h p butadien là thành qu c a nghiên c u trong phòng thí nghi m c a nhà khoa h c Nga Sergei Lebedev. Khi chi n tranh ch m d t, lo i cao su này b thay th b ng cao su t nhiên, m c d u v y các nhà khoa h c v n ti p t c công cu c tìm ki m các ch t cao su t ng h p m i và các quy trình s n xu t m i. nghiên c u phát tri n cao su t ng h p chuy n t dùng monomer dimethylbutadiene sang 1,3cao bi

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

ho c s n xu t t acetylene (ch cs n xu t t calcium carbide ho c t methane b n). S polymer hóa dùng xúc tác kim lo c g i là cao su Buna. T này k t h p hai ch uc i hai ch u ti c c a sodium, n l c m t phát minh i nghiên c cao su "Buna S" (Cao su styren-butadien) n ph m ng trùng h p c a butadien và styren, ngày nay, nó chi m m t n a s ng cao su t ng h p toàn c u. ng mà r t nhi u công ty b u tìm ki m các p n xu t cao su nhân t o nh m c nh tranh v i s n ph m thiên nhiên. M , quá trình tìm ki m t p trung vào các nguyên li u khác v i nh c nghiên c u Châu Âu. Hãng Thiokol b u bán cao su t ng DuPont, d a trên k t qu nghiên c u trong phòng thí h p Neoprene nghi m ng lo S ng cao su t ng h p c a Hoa K t nhanh trong Chi n tranh th gi i ngu n cung c p cao su l n th hai b i Phe Tr c phát xít ki m soát g t nhiên c a th gi i qu c Nh t B n chi ng c i ti n nh c a quá trình ch t o cao su nhân t o ti p di n sau chi u nh 1960, s ng cao su t ng h t qua cao su t nhiên. [18] m và phân lo i cao su t ng h p 1.2.2.2 M t s M ts n - Cao su t ng h p là nh ng h p ch t cao phân t có tr ng phân t r t l n do k t h p nhi u phân t l i v i nhau b ng liên k t hóa h c.

- Nguyên li u ch y s n xu t cao su t ng h p: d u m , khí thiên nhiên, than, nguyên li u g c bi t c a ch t k t dính làm t cao su t ng h p bao g bám ng h p k t dính ch c ch n trên nhi u lo i b m t th m chí trên nh ng b m ng b m t th a, b nc tn ib t kh i b m ng h p ch u l c kéo hai bên. àn h i t b n cao, b m is d ng.

Cách phân lo i cao su t ng h p - Theo hi u su t, ph m vi và s ng cao su t ng h c chia thành hai lo i: cao su t ng h p t ng h p và cao su t ng h c bi t.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

- Theo c u trúc hóa h c, olefin, diolefin và các ch t h có th có nhi phân lo i cao su t ng h p.

- Theo tr ng thái s n ph m hoàn ch nh có th c chia thành cao su l ng (ch ng h t thúc hydroxyl), cao su r n, m và cao su b t. c chia thành cao su nhi t - Theo quá trình hình thành s n ph m cao su có th d a nhi t d o styrene butadiene có th liên t c x lý), cao su c thành ph m, h u h t các cao su t ng h p là y). c chia thành - Các thành ph n phi cao su khác ch a cao su thô: có th masterbatch ch y d u, masterbatch a trên lignin. c chia thành hai lo i: cao su thông dùng - Trong các ng d ng th c t c bi t: CSTH thông dùng: có th dùng thay th m t ph n ho c toàn b cao su thiên nhiên, ch y ch t p ô tô và ph n l n các s n ph m cao su công nghi p khác: cao su butadien, cao su styren-butadien, poliisopren CSTH c bi ch t o các s n ph d c bi t (kháng d u, l nh, nóng, ch ng oxi hóa, kháng ozon kín khí cao thiocol, cao su silicone, cao su flo khác nhau, cao su polysulfide, cao su chlorohydrin, cao su nitrile, axit polyacrylic [16] 1.2.2.3 M t s lo i cao t ng h p 1.2.2.3.1 Cao su isopren Ký hi u: IR Công th c c u t o:

1.2.2.3.1.1 Tính ch Là lo i cao su t ng h p có công th c gi ng v i cao su thiên nhiên, là s n ph m c a quá trình trùng h p monome isopren, có tính dính t t khi d ng bán thành ph m, b n b n xé t t. Tuy nhiên, nó có khác so v i cao su thiên nhiên m t s m: - Do IR có tr ng phân t phân tán trong dãy h ng k yl c xé s .

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

các n i liên k t b t b o hòa trên m ch chính c a cao su isopren cb ov ch ng l i oxygen, ozone và ánh sáng. Cao su isopren có tính kháng d c halogen hóa, k c các hóa ch các acid có oxy. Cao su isopren không thích h p dùng trong các ch t l ng h i tr alcohol n u có tr ng ng phân t th p. ng nh ng h th .

Cao su isopren có th i CSTN ch không có các thành ph n không ph i cao su nên vi c t o h n h p s khác m c dù có cùng nguyên t c v i CSTN ng acid stearic c n ho ng ch t gia t c c có th t ct ng v i CSTN. 1.2.2.3.1.2 ng d ng Hi n nay cao su isopren t ng h c s d ng r ng rãi trong nhi ct i s ng cho t i các ngành công nghi p, trong các ng d i v t li b n kéo cao, kh c h i t t, ch u nóng cao. Ph n l cs d ch t ng ng d n, ch ng còn l s n xu t các hàng hóa khác.

Cao su isopren l ng (LIR), không màu trong su t và g Nó ho t ch t làm d c t , cao su này có tr ng ng phân t cao nh t trong s nh ng v t li u có th th c hi n ch o. Ch t l ng cao su isopren có th t v i cao su r polybutadien, cao su polybutadien1.2.2.3.2 Cao su styren-butadien Kí hi u: Liên Xô: CKC M , Nh t, Ý SBR c Bunas Công th c c u t o:

1.2.2.3.2.1 Tính ch , cao su Styren-Butadien m

ng n t, loang v t n t l

94

100 s ng l c và 30% t l ng).

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

n, h n luy n l n. N n lâu dài d o gi m. d o th y khuôn, có th d o b ng d u naphthalene, nh a thông...

Nhi t n i sinh l n so v i cao su thiên nhiên gây t n th t l i v i s n ph m b u n ép nhi u l n. ng l t r t th Cao su nitrin-butadien không có ch ng yêu c u s d d ng c n ph i có m ng ch ng l c bi T i cao su thiên nhiên.

T l butadien và styren trong cao su SBR ng là: 70:30; 50:50; 90:10. Khi c là khác nhau thì có công d ng khác nhau.

Tr ng riêng ph thu ng styren: CKC 10 0.919 g/cm3 CKC 30 0.949 g/cm3 CKC 50 0.979 g/cm3 T tr ng bi i thì tính ch i theo. u lão hóa oxy, ch u nhi , ch u d u và ch u mài mòn (có n than và t ng l c, ch u u n - Bi n d ng nhi u l n s s ng nhi t l m này làm cho l p ô tô ch t o b p ô tô ch t o b ng CSTN. d o nh nb c làm t d co cao su l n.

1.2.2.3.2.2 ng d ng S d ng SBR kinh t nh t là cao su m t l p xe du l ch. Thí nghi m cho th y cao su m t l p xe du l ch làm b ng b ng than HAF kh kháng mòn có th b ng ho t l p xe du l ch làm b ng cao su thiên nhiên gia ng b ng than EPC. Cao su SBR có th làm keo lót l p xe, t l thêm vào là 30-50% SBR và 70-75% cao su thiên nhiên.

Vì tình tr ng thi u tr m tr ng cao su thiên nhiên, vì nhu c u chi n tranh th gi i l n th hai, vì nhu c u tiêu th cao su trên th gi n công nghi p ng ph ph m ph i c gi i quy t nên cao su t ng h p d u m phát tri n m nh s i phát tri ng cao su SBR chi m ph n quan tr ng.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

1.2.2.3.3 Cao su acrylonitrile-butadien Ký hi u: NBR Công th c c u t o:

1.2.2.3.3.1 Tính ch NBR có c u trúc không gian không u hòa, vì th nó không k t tinh trong quá trình bi n d ng. Tính ch t c a NBR ph thu ng nhóm nitril trong ng d u m , dung môi h ng nó. Kh nhóm nitril tham gia vào ph n ng t o m ch phân t cao su. ng nitrile cao thì kh làm vi c ch ng N u, d u h u th c v t, ch t béo, n ng nh ng ch t không phân c c do c không gian các nhóm CN l n và kho ng cách không gian gi a nhóm này v i liên k t không no g gian các liên k n s xâm nh p c a các tác nhân tác d ng (phân t c a d u, m ng không gian gi a các m ch i phân t . Khi hàm ng nhóm nitril trong m ch cao su càng cao và hi u qu che ch n càng cao. iv il c N nén.

Tr ng c a hai monome acrylonitrile và butadien g n b ng nhau cho nên khi g i t s ph i h p thì có th hi u v a là t s phân t v a là t s kh ng. ng trung bình và th c s d ng nhi ng là m t s n ph m m md n ph m ch ng d u.

Cao su NBR kháng m i m t t t, kháng bi n d ng nén t t, kháng mòn t t và tính không th m khí còn t ng acrylonitrile cao.

Cao su Nitrile dính t t v i kim lo i nh t là trên b m t kim lo y s ch có ph t m t dung d ch 15% cao su chloroprene trong dung môi toluene.

Tính kháng lão hóa c a cao su i cao: 90 có th s d ng liên t c, 120 trong 40 ngày, 150 trong 3 ngày. Kháng m t m i t t, kháng bi n d ng nén t t, kháng mòn t t, kháng th m khí t cs d i nhi u trong công ngh tr c in (nh ng tr c ti p xúc v i dung môi không phân c c).

NBR là lo i cao su phân c c l n nên nó có kh n h p v i h u h t các poyme phân c c, v i các lo i nh a t ng h p phân c c a liên k t không

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

no trong m ch chính m i phân t nên nó có kh b nh ph i h p v i các xúc ti ng.

Trong cao su butadien acrylonitrile, cs d s n xu t các s n ph m tr c ti p ti p xúc v d u, dung môi, d u h 1.2.2.3.3.2 ng d ng Cao su NBR là m t l a ch n phù h p cho các ng d i kh ng bám dính kim lo i. Các công c c s n xu t t các lo tl n ô tô, mi ng x p, th m sàn, giày dép, ch t k M t s ngành công nghi u s d ng làm mi m hay ng d n nhiên li u, s n xu t các lo c cao su và các s n ph m khác mà tính ch u d u là yêu c u c n thi i v i v t li u.

Cao su ch u d u này c dùng r ng rãi trong các ng d ng làm kín. Các kh p n i trong các ng ng d n khí, b c tr c bi t vòng oring c ô tô. Ngoài ra còn trong s n xu m dùng trong ng d n d u.

1.2.2.3.4 Cao su butyl Kí hi u: IIR Công th c c u t o:

1.2.2.3.4.1 Tính ch Iso Butylene t o cho cao su Butyl m kín khí r t cao. kín khí c a cao su Butyl t kín khí c a cao su thiên nhiên. tính ch t v t lý n i b t c a cao su butyl là tính không th c không khí) khu i cao su khác, tính th m khí x p x m t ph m khí c a cao su thiên nhiên. i h th nh v ch t xúc ti ng bi n m mn ng xuyên ti p xúc v ng có nhi 300 400 .

N u dùng h th làm cho s n ph m k t m ng kháng nhi t r t t t.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

kháng bão hoà r t th p, kháng Ozone t t nh t cùng v i h th ng kháng nhi t, kháng th i ti t t . Các tính ch b k t dính v i v i s i và kim lo i c a cao su butyl là t t. Nó có tính kháng t t v m, d u phosphate ester, acetone, eth c, ngo i tr nitric và c các s n ph m d u m .

Tính nh t d o (Viscoclastic) c a cao su Butyl ph n nh c u trúc c a dây Polysicobo Tylene v i hai dãy Methyl hai bên có tác d ng gi m ch n, gi m bi n d ng.

Cao su Butyl ch ng m r t t t, d s n xu t các v t li n. Thành ph n Olefine không bão hoà th p d n tính kháng Acid cao.

S n ph m cao su không có ch nm cd ng l tr ch ng n t th ó ph i thêm ch n (có th n 100% so v i tr ng cao su) c i thi ng th ng l ng mòn. n công ngh , cao su Butyl khó h n luy gi m b ng có th thêm ch t h a d o Trichloro diphenyl ether, Phenyl, Methyl ether, Chloro dipheny, Ethyl diphenyl ether. Các lo a m luy n làm cho h n h cán tráng, ép xu dùng các ch t làm m nh làm ch m t c ch

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

phù h

1.2.2.3.4.2 ng d ng S ng tiêu th ng hàng th ba trong các lo i cao su t ng h p (sau SBR và BR). Vi c áp d ng r ng s d ng l n nh s n xu t ch u nhi p, t m l n, th m lót phòng t m có th ch c ng xuyên. làm các n m gi m thành c a ki ng, ô i tính kháng Acid loãng, kháng d u th c v i ta s n xu t các d ng c ng xuyên ti p c n v i các lo i hoá ch t này.

C c dùng trong s n xu t áo phao (lo ng), thuy n phao, bong bóng, màng và ru t cho l p xe, hay s d ng làm nguyên li s n xu t v t li u ch ng th m, ch ng n và cách âm.

1.2.2.3.5 Cao su polychloroprene Kí hi u: CR Công th c c u t o:

1.2.2.3.5.1 Tính ch C n cao, ch y u g 1,4-trans, nên có kh t tinh cao. Thông ng, v n t c k t tinh cao nh t -5 t i 10 .

K thô ho i nhi th p.

Các tính ch t v t lý, hóa h n c a polychloroprene ph thu c nhi u vào kh ic l cis/trans, s phân nhánh và ng liên k t m ng. ng phân 1,2- và 1,4n, gi m s k phân nhánh chu i polymer, d y, nhi c duy trì trong kho ng 30 60 . M t cách khác là dùng m t comonomer khác thêm vào m n quá trình k t tinh.

CR không nh ib i nh ng thu c tính là duy nh t trong s các ch i t ng h b c t t, kháng ozone cao, ch u th i ti t, ch ng lão hóa t t, tính d cháy th p, kháng hóa ch t t t, m c kháng nhiên li u và d bám dính cao v i nhi u b m t.

1.2.2.3.5.2 ng d ng CR là v t li c bi t, k t h c nhi c tính t t m c trung bình c dùng trong nhi u s n ph m cao su k thu t khác nhau. b c các ng th y l c công nghi p, lo i áp su t trung bình ho c bi t trong các ng d ng kháng d gi m chi phí, CR c ph i tr n v i SBR. Các c b c CR do CR có tính kháng t t v i n m m c và vi khu n. m làm kín là các ng d ng khác c a CR. Ngoài ra, s k t dính c a cao su CR v i kim lo i là r t t t, dùng các k thu t x lý kim lo i truy n th ng và ch t k i m t l p ph ho c hai l p ph Chemlok. ng, có tính kháng kéo xé và mài mòn t t. C n s d ng lo i CR có m c k t tinh th p cho các ng d ng nhi th p. Các c làm t CR do yêu c u tính kháng cháy nghiêm ng t.

Các tha nh hình làm t c s d ng nhi c xây d ng.

G ts c thay th b gi m chi phí.[16,17,18]

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

1.2.2.4 M t s ch t ph i tr n v i cao su 1.2.2.4.1 Ch bi i cao su s ng có xu làm gi m tính d o c a nó, là quá trình ph n ng hóa h tr ng thái m ch th ng sang tr ng thái không gian 3 chi u (hình 1.2).

Hình 1.2 Ph n

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

Kh i ni m Ch t gia t

iv a nt

[19]

hóa thêm vào cao su s ng nh m t o m i không gian ba chi u Ch gi acác ph n t cao su làm cho cao su nguyên li tt t h t, gi b n u n, b ng và kín t nhi u.

T oc un u trúc ch t ch c a cao su, bi n tr ng thái cao su t ch t có kh t không có kh c t. m t c u trúc c a cao su s i m t cách sâu s c, tùy theoc u trúc n i ngang s n tính ch t c a s n ph m. Tính ch t c hóa ph thu c: S ng liên k t ngang n c a các liên k t ngang dài c a m i n ng tr c ti n tính ch t c hóa Liên k t gi a các m ch phân t [19] 1.2.2.4.2 Ch t xúc ti

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

i là ch t xúc ti n, là ch t h t c s d ng v i m ng nh , có kh m th i gian hay h nhi gia nhi t, gi m t l s d ng ch i thi n ch t ng s n ph m.

Phân lo i Theo pH: base, trung tính, acid.

Theo t - Gia t ch m.

- Gia t - Gia t c nhanh.

- Gia t - Gia t c nhanh.

Theo nhóm hóa h c: Amine, Amino alcol, Aldehyde amine Thiourea v urea, d ng ph bi Thiazoline, Sulfenamide, Thiuram, c, Xanthate.

1.2.2.4.3 Ch t ho t hóa Kh i ni m: Là ch t có tác d ng ph tr gia t ng ho t tính ch t gia t c hay b ch nh tác d ng ngh ch c a m t s hóa ch t khác trong c u t o h n h p cao su (bao g m latex).

Phân lo i: Nh i.

Nh m h c acid béo, ch t gia t u ho c các ch t gia t c ng dùng th p so v ng bìn ng.

1.2.2.4.4 Ch n M c tiêu s d ng: Ch ng l c cao su là ch t pha tr n vào cao su v i m ng l n giúp cho h n h c các tính ch c.

Ch t pha tr n vào cao su (v ng l h giá thành h n h p c.

Ch n pha loãng là ch p v i cao su, pha tr ng l n) h giá thành, v a có tác d ng lên m t s tính ch c bi t.

Phân lo i: Ch (b t), CaCO3

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

Ch nh t g , lignine, b t cao su tái sinh, b Phân bi t t c d ng ch cho cao su: kh c bi t, b t lignin c c m n Ch 3 thô, b n pha lo a...

Ch C cy ut ng kh ng: m n cao thì kh ng k ch h t, k c h ng ph i ki m tra qua rây.

- Phân tán t t trong cao su, kh t kh ki m tra b ng m t ng, tránh hi ng k t t . c l i, các ch t hai yêu c là nhóm ch - pH s nt a ho c n kh ng c a ch t x c ti n.

- Kh p ph ch n c a m i lo i cao su khác nhau: ng dùng, thành ph n công th c. ng t p ch t: Fe, Cadium, ch n màu s c c a s n ph m ng và mangan n s l o h a cao su. m n kh o b ng kh , t a. ng ch ns n t nh ch a và sau a.

1.2.2.4.5 Ch t kháng oxygen hóa và ozon hóa Ch t phòng lão còn g i là ch t kháng lão có ch n tr hay gi m t i thi u s ng c a.

S ng th hi n qua s bi i gi m m n Kh ng oxygen: Kháng l i oxide h a cao su u ki n t n tr và s d ng khi không ra n ng.

Kh ng kim lo i Cu v Mn: Kháng l i tác d ng xúc tác quá trình oxide h a phân h y cao su c ng (Cu) hay mangan (Mn).

Kh ng quang h y v ozone: Kháng oxide h a hay ozone h a cao su u ki n ng m t tr i hay ra khí tr i liên t c.

S ph ng kh m ph i h p: Tùy theo yêu c u s n ph m cao su ch bi n mà c n thi t ph i có s phòng lão thích h ng là ph i h hi u qu tt ng h n, m t hàng v xe (l p) v n t i là s n ph m tiêu dùng ngoài tr i ch u nh u ki n kh c nghi t, h n h p cao su m t ngoài ph i có s phòng lão ho n h o nh t.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

1.2.2.4.6 Ch t hóa d o Cao su c u t o b i nh ng chu i phân t r i lo i tác d ng kéo dãn, chúng t d ng th tr t t . Nh ng chu i này c n i v i nhau b i nh ng l c t nhiên khác nhau và do ng nhi t chúng s t n i l ng ra. Khi m t ch t h a d o cao su ti p xúc v i m t h th , nó xen vào gi a nh ng chu i cao su v a làm tách nh ng chu i ra v a làm gi m l c hút gi a các phân t . à Phân bi t hai lo i ch t h a d o: lo i dung môi cao su và lo i không ph i là dung môi. p v i cao su m i t l i ta th a nh n nh ng ch t h a d o thu c lo i này không ch làm gi m l c hút gi a phân t c a các chu i, mà còn cho nh c bi t p ra nh ng l c hút m i không ch gi a polymer v i polymer mà còn gi a polymer v i ch t h a d o cao su.

Nhóm phi dung môi có ch ng c a nó thu h c. Nó làm t n kho ng cách gi a các chu i.

Ch t h a d o có ch n trong cao su giúp ch bi n và gia công h n h p c d dàng, làm bi a.

Vài ch t c i thi keo, vài ch t làm cho h n h p cao su tr ng thái s ng h a d i làm cho cao a c ng, vài ch t l i làm bi n ph m t.

T c d ng v a: công d ng chính c a ch t h a d o cao su là d dàng cho x u các lo i cao su. Vi c x u cao su càng d dàng bao nhiêu, ch t h a d o càng ph i tan vào cao su b y nhiêu. V x u, vài ch t h a d o giúp cho ta nh i tr c ch n vào v i t l cao và giúp ch n phân tán t t trong cao su; d nh hình v sau, giúp th c hi n nh i tr n các ch t ph gia và ch n nhi th p.

T c d ng v a: Ta có th dùng m t ch t h a d bi n i s c ch dã c ng c a m a. Ch t h a ng t tr , xé rách, s c ch u ma sát, s c ch u d l nh, ch u ozone và ch u dung môi. T t c nh c tính này là tùy thu c vào c u t o v t lý và h a h c c a ch t h a d o mà ta dùng.[17, 18]

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

2.1 Rác th i và v B ov trên th gi i. Kinh t

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

ô nhi ng phát tri n b n v ng là v s ng còn c a m i qu c gia ng thì càng nhi u v t ra cho b o v môi t th i là v c p bách nh t hi n nay.

Vi n hành công nghi c v i nh ng kinh t khá cao trong nhi it ng kinh t nh m các ch t th i, gây nên nh ng v v ng nghiêm tr ng.

Ch tính riêng thành ph Hà N i, theo th ng kê c ng Hà N i, ng rát th i c a th t t 1300 t n/ngày n/ngày pt t lên 1800 t s này ti p t n/ngày và có chi [20] c tính hi n nay t ng rát th i r n Vi t Nam vào kho ng 49300 t n/ngày, t th i r n công nghi p chi m kho n), ch t th i sinh ho t chi n) và ch t th i b nh vi n chi n). [5] ng thu gom và x lý rát th i hi n v n là m t trong nh ng v b c xúc trong công tác qu ng.

Có th hi n v th ng thu gom, v n chuy n và ng xuyên su m b o x lý m t cách v sinh. Thông x lý rác th i ho qua rác th t i các bãi ch a t m th i, mà các bãi ch a này ch t tr ng hay các h [20] a, các ch t th i r n và khu công nghi p h c phân lo c khi chôn l p, t t c các lo i ch t th i (công nghi p, sinh ho t, y t c chôn l p l n l n, c ng v i vi ng ch t th c thu gom và chôn l ng x u t ng ng không t t t i s ng sinh ho t mà còn c t i ho ng kinh t . Ngay c ch t th c chôn l t ra v v môi ng c c gi i quy t. [5] Các lo i rác th c chôn l n ng r t l n ô nhi t, ô nhi m các m c ng m.

Ch t th i công nghi p chi m t l l n nh t (54,8%) trong t ng ch t th i Vi t Nam. N u xét theo ngu n ch t th i thì t l s n xu t thu c các ngành công nghi p gây ô nhi ng nghiêm tr ng th hi n trên b

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

B ng 2. 1 T l ch t th i gây ô nhi ng c Vi t Nam STT Ngành 1 Công nghi p th c ph m 2 Công nghi p hóa ch t 3 V t li u xây d ng 4 Th công nghi p 5 Công nghi p nh 6 Công nghi p n ng 7 D ch v 8 Công nghi nt C ng T l trên ph t Nam. [4]

c tr

a các ngành công nghi p T l (%) 36,76 13,81 13,05 12,26 10,86 10,84 9,03 3,71 100

u s n xu t c a m

Hình 2. 1 Th c tr ng v ô nhi m rác th i r n

c nông nghi p

Vi t Nam

2.2 Hi ng ô nhi m cao su ph th i 2.2.1 Hi n tr ng cao su ph th i trên th gi i V i các tính ch t hóa lý v t c a mình, l p xe ph th i là m t v nghiên c u v ng khi hàng tri u l p xe không tái s d c do nhi nl ym t và phá h ng.

Trên th gi i, m ng m t t l c th i ra. H u h t ch t th i t cao su r t khó phân h y, ph i m t kho ng vài ch i có kh

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

h t. Theo th , ch riêng M , m u chi c l p ô tô v i kh ng là g n 4,6 tri u t c th chi c l p hi m trong các h rác, các kho ch a trên kh p c c. Còn Anh h ng i 40 tri u l p ph th i, 2/3 s l y ra bãi rác ho c b th i b trái lu t, t o ra nhi t nghiêm tr ng v ng và s c kh e c ng.

M t s s li u khác cho th i b g n 3,4 tri u t l c Châu Á có m c th i b Nh t B có t i g n m t tri u t n ph th a M c nh báo r ng, cao su ph th thành m t trong nh ng v ng u th gi i. [9] H n p xe ph th vì tiêu chu n cho s ic i v n là các lo i. Cu c s ng càng hi i thì nhu c u cho s di chuy p xe b v t b ngày càng nhi u.

M t trong nh ng gi i pháp x lý cao su ph th i t b chúng.

Ch riêng Califomia 42 tri u l d c th i ra m l c tái s d ng, s còn l i là 25% kho ng 10 tri u l p xe c l p d t tr ng. Hi n nay, Califomia Integrated Was Management Board (CIWMB Ban qu n lý ch t th i t ng h g ng làm gi m s ng này b ng vi c gom các l i ra và s d ng chúng trong vi ng m i, chuy i các s n ph m ph th i này vào ng bê tông nh a cao su hóa. [10] 2.2.2 Hi n tr ng ô nhi m cao su ph th i t i Vi t Nam

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

Hi n nay v t c m t th nào v t ng cao su ph th i h Vi ng c ng. Tuy nhiên có th d này r t l n, v i trên 15 tri u xe g n máy, 10 tri p, g n 500 ngàn xe ô tô, c ng v i l i th c a m t vùng nghiên li u r ng l n, Vi t Nam hi n u ti a ngành s n xu ng th là m t ngu n th i cao su ph th i kh ng l riêng cho t nh Qu ng Nam và thành ph i ra kho ng 288 t n l p ô tô n l p xe máy hay các lo i cao su ph th i khác.

2.3 c ti n c a vi c t n d ph th i nói chung và cao su ph th i nói riêng Vi c t n d ph th c ti n r t quan ng rác th i, kh c ph c s ng, tr ng. Vi c này góp ph n làm gi i dân không ph i s ng chung v i thi u ki n sinh ho t, b o v s c kh e, nâng cao ch ng cu c s a, vi c tái ch l i ph th i còn mang l i l i ích kinh t r t l n. Vi c t n d ng các nguyên li u ph th tái ch góp ph n làm gi m giá thành s n ph m, gi m chi phí cho vi c nh p các nguyên li u m i. N n công nghi p tái ch các v t li u ph th i còn mang l i c làm cho nhi u nh p cho n n kinh t qu c dân. Do v y c c th vi c nghiên c u các bi n pháp x lý, t n d ng ngu n ph th i là v gi i quan tâm.

2.4 Các bi n pháp x lý và t n d ng cao su ph th i Ngay t khi ngành công nghi p s n xu n vi c t n d ng CSPT làm nguyên li u. i b ng nh ng ch ph u tiên c bi CSPT b c d o hóa và có th d d ng l i. [11] n pháp dùng [11] n pháp dùng ki hòa tan các lo i s ng trong cao su. [12] n kho i ta s d ng CSPT ch y u làm v t li ch thành d ng h t ho c d ng b ng nghiên li u tái sinh dùng kho ng ng nghiên li u c n thi t. Nguyên li m giá thành, 5ng th i t u ki n thu n l i

n vào thôn Thu Th y, xã Xuân Thu,

Hình 2. 2 huy

i)

Tuy nhiên, v i s phát tri n c a khoa h c k thu t, giá nguyên li u gi m m nh nên vi c t n d ng CSPT làm nguyên li u không còn kinh t n i

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

các gi u, t n d ng làm v t li u gia c b bi pl i l d ng CSPT m t s n c công nghi p phát tri n.

[10, 13] B ng 2. 2 Tình hình s d ng CSPT m t s c công nghi p phát tri n Bi n pháp s d ng c

Nhiên li u

Nguyên li u

pl il p

Xu t kh u B

Nh t

35%

22%

15%

17%

11%

c

37%

11%

22%

-

30%

7%

2%

12%

4%

75%

M

V s d ng CSPT không ch gi i h n m t vùng hay m c mà ngày nay, các công ty trên th gi c này r ng kh p trên toàn c u. Hãng c) là m t hãng l n trên th gi i chuyên ch t o các lo i s n ph i ng th i v i vi c x ub t i nhi c trên th gi i. Riêng i Trung Qu c, , y ngay c các hãng s n xu t gia công cao su t coi tr ng v tái s d ng các s n ph m CSPT làm nguyên li u.

Trong nh n các nguyên li u nghiên c ct n d ng CSPT t p trung vào m t s v sau. [15] 2.4.1 Chôn l p cao su ph th i Chôn l p cao su ph th n nh x lý cao su ph th i.

Tuy v y, vi c chôn l p cao su là bi n pháp không mong mu n do cao su chi m kh i ng, th tích l n, s ng cao su c n chôn l t nhi u khi n chúng nhanh chóng l y các khu chôn l p rác th i. Ngoài ra, cao su ph th i có th t o thành khí metan, t o thành nh ng di chuy n lên phía b m t. Nh phá v l p ph b m t, gây ô nhi m b nv n c coi là tính ch t v t c a ns, s t n t i r t lâu và khó b phân h y.

Ngoài ra, quá trình phân h y y u ki n bãi chôn l sinh ra nhi u ch c bi t là khí H2S sinh ra t cao su. [7]

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

2.4.2

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

t cao su ph th i bi n nh t trong vi c x lý cao su ph th i. Cao su có m b t cháy nhi ít nh t là 4000C và cao su ph th i c phân h nhi 5280C. Quá trình cháy c a cao su khá d dàng, nó có nhi t tr v i d u FO2 theo tính toán, m t s l i 7,5 lít d t ph bi n hi n nay g y u là thiêu t tr c ti p không ki t có thu h i nhi t.

Hi n quá trình x t v n là ch y t không ki m soát, ngay c t i nh ng qu c gia phát tri , do s ng l p xe quá l n. Các h u qu v ng khi th t l p xe r t l t cao su l thiên t i bãi chôn l p n cho vùng xung quanh b ô nhi m n ng n b ib t này còn làm c sinh ho t 1 qu n c b ô hi m chì và asen). Các quan ch c tính chi phí làm s ch 1,3 tri t l p xe ph th i là v gây nguy hi i v i s c kh e.

S hi u bi t các y u t c h i c a khí th t l p xe ph li u c n thi i v i nhân viên v i vi t cao su ph th i, quá trình phát th c h i: khi nâng nhi t cao su s t nhi càng cao m c. Các nghiên c u v t l p xe ng l n benzo (a) pyreme, ch ng khí th i cao su các h p ch ch c bi t là benzen (m t ch c bi n), v in t quá m t ph n tri u (ppm) b phát th i ra ngoài. iv t ho c trong n công nghi p nhahwmf thu h i nhi t s n ph c t o ra ch y ng. Nh ng s n ph m này có th c s d ng vào các quá trình khác nh m gi t. Tuy nhiên trong l ng ch a nhi u h p ch t không phù h p tiêu chu n, m t s ch t hoàn toàn, có th phát ra m t làn khói dày c, m t lo t các hydrocacbon pyrolytic và tro có th gây h ng và s c kh t cháy cao su ph th i s n sinh ra nhi u khí SO2 t khá t n kém và chi phí cho nó khá cao. M t lo t các s n ph m phân h t l p xe ph li u bao g m tro (cacbon, k c phát hi n trong dòng u (ch ng h i d u paraffinic ch naphthenic, oxit cacbon và nito, các h t b g m c xylen, toluen, benzen, vv. Các s n ph m phân h cm r ng tùy thu c m. Nói chung, chi phí ph c h i sau m t n l p xe ph li u khá. [7]

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

2.4.3 Nhi t phân cao su ph th i c nhi t phân 400 i áp suât hidro th p (100Cao su nghi n nh có th 500 psi) k t qu c 50-60% d u, 5-10% khí và 30-40% mu i than.

Vi c nhi t phân l p nhi 600-800 s cho các s n ph m d u d và bã (ch y u là mu i than và các ch t qu ph thu c vào b n ch t qu trình nhi c 40-50% d u, 30-40% ch t r n, 10-20% ch t khí. ng mu i than và dây thép (10%) trong l t nh t là nhi t phân l lý d cb d dàng tách riêng mu i d ng s n ph m ph c a quá trình.

Nghiên c u m y có th ch ng cho mu i than còn l i sau nhi t phân ho c hóa l ng l p. Các nhà nghiên c u có th t o ra mu i than có di n tích b m t trên 400m2/g. Nh ho t hóa than nhi t phân l p b c ho c s d nhi t hóa mu i than trong dòng khí CO2. [6] ti n hành nghiên c c h t ti n hành nghiên c u quá trình phân h y nhi t c a cao su ph th t vi sai (DTA) và nhi t tr ng ng khí nito trên máy phân tích nhi ng (TA50) c a hãng Shimadzu (Nh t B nh ng k t qu ng cho vi c nhi t phân cao su ph th i trong h th ng thi t b nhi t phân t ch t .

Hình 2. 3

h th ng thi t b nhi t phân cao su ph th i [8]

2.5 Bi n pháp t n d ng và tái ch CSPT

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

2.5.1 S d ng l i các s n ph m ph th i pl il Hi n nay có kho ng 15% l pl nl p l i là 2-3 l ch c 500.000 km. Riêng l p máy bay có th Vi p l p ô tô, xe máy c mô t

p xe t c ng s m t chi c l p p l i t i l n th 20.

Cao su

L p ph th i

Ki m tra Nh p kho

X lý b m t Ki m tra

S a

Ghép

Vào khuôn

Tháo s n ph m hóa

Hình 2. 4

p l i l p ô tô, xe máy

p, t t c các v l u ph n ki m tra. Vi c này r t quan tr ng p ph n cao su m y, ph i t o m t b m b o s k t dính cao nh t và t o m ng vi n vòng quanh vùng m ts p cao su m i d ng dung d ch b ng súng phun tia, l hóa và hình dáng c n thi pv l pm c ti n hành trong các n i h p nhi 97-100 trong th i gian 4-5 gi . Cu i cùng là ki m tra s n ph m.

Làm các v t li u gia c b bi n ch ng xóa l m ch n cho tàu th y, làm v a ch n c n bi n, làm barie an toàn, làm hàng rào ho c dùng c l p làm thành gi c, v t ch c tín hi ch n d u [5, 9] 2.5.2 S d ng làm nguyên li u 2.5.2.1 cao su ph th i n cho vi c s d ng CSPT, trong khâu thu h i v t li i ta ph i c n phân lo i theo s n ph m và ch ng lo i cao su. i v i các t h i ta có th làm s ch, c n tr n thêm iv c khi m t s ph gia r i gia công l i thành s n ph gia công ti i ta ph i nghi n nh . V nguyên t nghi n CSPT là nghi n nóng và nghi n l nh.

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

Hình 2. 5 Máy nghi n cao su ph th i

M

Nghi n nóng: CSPT d ng các s n ph m và kích c máy cán, c p t o h t r i nghi n nh tách các d v qua nhi n, cu i cùng cao su t o ra d ng h c t 1-6 mm, ti p t c cho vào máy nghi nghi n thành h c 0.5-1 mm. ng tiêu t i nên vi c nghi n cao su tiêu t n nhi ng.

M t khác, cao su d n nhi t kém cho nên vi c làm s ud n t i nhi t c c b gây phân h y nhi t và oxi hóa c c b kh c ph c hi ng này t. Ttuy nhiên, sau khi nghi i ta ph i s y b t cao su. B ng i ta có th nghi n t c h t t 20100 µm.

Nghi n l nh: Ta ph i làm l nh cao su xu ng t -30 n -80 tùy theo lo i cao su. Nghi n nhi này có th ti t ki ng so v nghi n nóng. M t khác, do nhi th p và nghi ng nito l ng nên h n ch c quá trình oxi hóa và phân h y nhi t cao su. V i ta có th nghi n cao su v ch tt c h t càng nh thì giá thành càng cao, ví d nghi c h t 1mm c n có 10 kW.h, 100 kg nito l ng h t cao su có kích c c tiêu s d ng mà ta ch c h t khác nhau. [5] 2.5.2.2 Kh d ng b t cao su ph th i tr i m ng [5, 10] i ta cho thêm v n cao su vào nh tr i m ng. so v i m ng thì m ng bitum bi n tính có nh

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

h n ch s phát tri b n m cao, gi lún, gi m tính ph n x và n t do s c nóng, ch ng t m ti ng n xe c , chi phí b ng th p, tu i th m ng d i c a lo i nh ng làm t cao su b u Arizona (M ) t nh c s d ng lo i nh CSPT d ng h c tr n v i ure tan và cao su v d các b m t tr i nh m b o v , tránh cho các v ng viên ch n ng nhi c tr n v t. Các nghiên c u cho th y cao su tr n vào Cao su t l p th i t làm gi m s nc ng kh ng th i nhu c, phân bón, thu c tr c uv Ch t o các s n ph b t cao su ph th i và ch t k t dính ure tan m lót cho v t nuôi, t ng rây xe l a, t m cao m chân ga ô tô, và t m lót trong môn th không phù h s n xu t ra các s n ph c mài mòn ho c yêu c u có tính co dãn.

Ch t o v t li u blend [5, 13] i ta dùng b ch t o các lo i v t li cao su nguyên sinh ho c nh a nhi t d c tính ch t c a s n ph 5 30%. T h p v t li u nh a d o/CSPT lamg i và gi m bi n d ng d o cho v t li u.

2.5.2.3 Các công ngh Devulcanization các liên k t sufua trong m ch cao su, s p x p các c u n nh liên phân t thành c u n i n i phân t .

Cao su khi tái sinh l d o và có th c. nhi u tiên c devulcanization. Devulcanization dung nhi các liên k t cao trong th i gian nh i v i cao tái ch . Quy sunfua b ng cách dung nhi ng th ch chính c i phân t cao su, làm ch t [10, 14] devulcanization v i sóng siêu âm: nh ng th nghi n s d ng phá v liên k c ti n hành.

Nghiên c u v b gãy liên k t sunfua cho th y k t qu t i vi c s d ng nhi t.

Devulcanization b ng vi khu i ta nghi n cao su thành b vào m t ch t l ng có ch a lo i vi khu thilbacillus, rodococcus và

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

sulfolobus. V m th c hi t ph c t p, vì v y th c hiên r t t n kém. [10] 2.5.3 S d ng làm nhiên li u CSPT là m t ch t cháy có nhi ng cao. Do v i ta có th t n d ng cao su ph th i làm nhiên li u. Thành ph n c a s n ph m cao su (làm l p xe) ph th i và thành ph n c c trình bày b [5] B ng 2. 3 Thành ph n c a l Thành ph n L p ô tô Cacbon 26,4% 52,0% Cacbuahydro 59,0% 33,0% c 2,7% 8,0% Tro 2,8% 7,0% Dây kim lo i 9,0% Clo 0,1% 1% nh 1-2% 1-3% K m 2,5% 0,02% Nhi t ng (kJ/kg) 31000 27000 y, chúng ta có th t n d làm nhiên li u cho công nghi p xi n xu t g ch, g m, s hay nhà máy nhi n là m t bi n pháp r t kinh t .

Tuy nhiên, vi c này c c nghiên c u và th nghi rút ra quy trình thích h p. m c a cao su tái sinh 2.5.4 M t s Nhìn chung cao su tái sinh có nh m sau: c i thi d o, gi m th i gian cho ch m vào m luy n c a cao su t i mi c i thi n ngo i quan c a s n ph co rút và s ng vì m t ph n ch m c a cao su tái sinh là: s gi h b xé rách c m kh u ki n c dùng v ng th p tùy theo yêu c u c a s n bi n d ng liên t ph m. Vì v y nó ch dùng thay th m t ph n nh cao su s ng, nh t là trong các s n ph m cao su, c bi t là các s n ph m l n ng ch m nên d y khuôn, không t o b t khí.

Ngoài ra dùng cao su tái sinh ta ti t ki c cao su s ng và m t s hóa ch t, làm nhanh m t s quá trình gia công, gi ng sinh nhi t c a h n h p cao su khi gia công trên các thi t b công ngh và gi co c a cao su khi cán tráng làm cho công vi c cán tráng nhanh và d có th t s tính ch t khác: tính ch u nhi t, ch u d [16]

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

C. K T LU N ng do rác th i r n nói chung và do cao su ph th i nói ng r t x n s c kh i và các ho ng kinh t , sinh ho t khác. Vì v y, vi c nghiên c u các bi n pháp x lý và t n d ng CSPT c th gi i r i v i khoa h c và th c ti n. Nó không ch ov ng mà con mang l m t kinh t m t cách rõ r t, nh t là trong b i c nh giá c t cao hi n nay. Th c t , Vi t Nam hi n nay, các nghiên c u v x lý CSPT thì không ng d ng nó vào trong công nghi p s n xu t thì còn h n ch . B i m t s máy móc công ngh tiên ti n c ta hi n nay còn h n h p. u v cao su và các bi n pháp s lý cao su ph th n th y r ng: - CSTN v n là lo i cao su có nhi c tính t t nh t và ít ns c kh is d và gia công t n kém n c thay th CSTN b i nhi t và giá thành có ph n ph ml n s c kh i.

- Bi n pháp x lý và t n d ng CSPT có r t nhi c th h n ch t ng. gi i v n d V

ô nhi

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

TÀI LI U THAM KH O Tài li u Ti ng Vi t 1. Ngô Trù Phú khoa Hà N i, 2. Tr

thu t ch bi 1995.

i h c Bách ng phát tri n s n ph m cao su Vi t Nam Thu t, Kinh t Công ngh V t li u m

3. Nguy n Di m H ng, p chí Ho ng Khoa h c ,s 4. Ph m Khôi Nguyên, p chí Ho ng Khoa h c ,s 5.

Quang Kháng, Nguy ng Thi n, p chí Hóa h c và Công ngh p hóa ch 6. Th p chí Hóa h c và Công ngh p hóa ch 7. Ph m Hoàng Giang, u phân h y cao su ph th hóa nhi t xúc i h c Khoa h c T nhiên N 8.

Quang Kháng, Mai Ng i, cao su ph th thu h i nhiên li u l Tài li u Ti ng Anh

Công ngh và Môi Công ngh và Môi ng s s . ib i h c Qu c gia Hà u nhi t phân

9. Rehan Ahmed and Amold van de Klundert, Rubber Recycling WEDC Conference: Colombo, Sri Lanka, 1994 10.

11. A. P. Hall, 1981 12. A. P. Michell. 294470, 1882 13. A. P. Marks. 635, 1889 14. Franz Sommer, Plastverabeiter, vol. 42, no. 1, 1991.

15. Kenzo Fukumori and Mitsumasa Matsushita, Material Recycling Technology of Crosslinked Rubber Waste.

M t s tài li u web 16. http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-bien-phap-xu-ly-tan-dung-cao-suphe-thai-542/ 17. https://123doc.org/document/2950698-bai-giang-tim-hieu-ve-cao-su.htm

GVHD: Th.s Ngô Duy Ý

SVTH: Nguy n Th Khánh Vy

18. http://caosu-tong-hop.blogspot.com/2014/05/cac-loai-cao-su-tong-hop.html 19. http://caosu.org/entry.php/56-Gi%E1%BB%9Bi-thi%E1%BB%87ukh%C3%A1i-qu%C3%A1t-m%E1%BB%99t-v%C3%A0ilo%E1%BA%A1i-cao-su-t%E1%BB%95ng-h%E1%BB%A3p 20. https://vi.wikipedia.org/wiki/L%C6%B0u_h%C3%B3a 21. http://vea.gov.vn/vn/truyenthong/tapchimt/cccs/Pages/N%C3%A2ng-caohi%E1%BB%87u-qu%E1%BA%A3-qu%E1%BA%A3n-l%C3%BDt%E1%BB%95ng-h%E1%BB%A3p-ch%E1%BA%A5t-th%E1%BA%A3ir%E1%BA%AFn-%C4%91%C3%B4-th%E1%BB%8B-t%E1%BA%A1iVi%E1%BB%87t-Nam.aspx