17312824-sanxuatcaosukythuat

http://www.ebook.edu.vn 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CAO SU KỸ THUẬT

1.1. Giới thiệu về cao su kỹ thuật

1.1.1. Khái niệm chung

Cao su kỹ thuật là một cụm từ chỉ chung cho tất cả các vật sử dụng

trong các ngành kỹ thuật ñược làm từ nguyên liệu cao su.

1.1.2. Phân loại

Cơ bản là có hai loại chính:

a. Cao su thiên nhiên: Thu ñược từ mủ (latex) của nhiều loại cây cao su, ñặc

biệt nhất là loại cây Hevea brasiliensis.

b. Cao su tổng hợp: ðược tổng hợp từ dầu mỏ, butadiene là chủ yếu (các

hydrocacbon, các loại khí thiên nhiên, …)

1.1.3. Ứng dụng

a. Trong công nghiệp ô tô: làm lốp xe, nệm ghế xe, các loại joint tạo ñộ kín

khít cho máy móc trong xe, …

b. Trong các máy công nghiệp: làm các loại joint chịu nhiệt, chịu dầu, ñệm

cao su, các bộ phận cần khả năng ñàn hồi tốt, …

c. Trong y tế: làm ống dẫn nước biển, các loại ống truyền dịch, găng tay y tế,

ống nghe, …

d. Trong công nghiệp ñồ gia dụng: giày dép, găng tay, ủng, keo dán, nệm,

các loại ñồ chơi trẻ con (thú nhún, búp bê, …)

Nói chung cao su kỹ thuật ñược dùng rộng rãi trong mọi ngành nghề

của cuộc sống ngày nay bởi nó sở hữu những tính năng ưu việt mà hiếm có

loại vật liệu nào có ñược.

1.2. Lịch sử nghiên cứu và sản xuất cao su kỹ thuật

Cao su có một bề dày lịch sử phát triển rất lâu ñời, kèm theo lịch sử

phát triển cao su là việc sản xuất ra những sản phẩm cao su kỹ thuật phục vụ

cho nhu cầu sinh hoạt của ñời sống con người.

Lịch sử phát hiện cây cao su là một chuỗi những con số không rõ ràng

về năm tháng, do ñó, chúng ta sẽ bắt ñầu từ khi con người biết sử dụng cao su

ñể làm những vật dụng có ích, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của cộng ñồng.


- Năm 1615, con người bắt ñầu biết ñến cao su qua sách có tựa ñề “De la

monarquia Indiana” của Juan de Torquemada, viết về lợi ích và công dụng

phổ cập của cây cao su, nói ñến một chất có tên là “ulei” do dân ñịa phương

Mêhicô chế tạo từ mủ cây gọi là “ule” mà họ dùng làm vải quần áo không

thấm nước.

- Năm 1743, Francois Fresneau ñã có những bản vẽ mô tả tường tận về

cây cao su và không ngừng tìm cách nghiên cứu chiết rút cao su, ông chính là

người ñầu tiên ñề nghị sử dụng nguyên liệu này.

- Năm 1761, hai nhà hóa học Pháp là Herissant và Macquer ñã hòa tan

ñược cao su với dung môi là ether và tinh dầu thông.

- Năm 1791, Samuel Peal ñưa ra sáng chế làm áo mưa từ cao su, nhưng

việc chế biến áo mưa chỉ ñược xem là mạnh vào sau năm 1823, năm mà

Macintosh sử dụng naphtha như là một dung môi.

- Sau thời kỳ chế biến vật dụng từ dung dịch, ñến thời kỳ công nghiệp

cao su tiến triển vượt bậc, là thời kỳ mà Thomas Hancock (Anh) khám phá ra

“quá trình nghiền hay cán dẻo cao su” từ những lần quan sát công việc làm

năm 1819, ông ñã giữ bí mật suốt nhiều năm. Hancock nhận thấy những mảnh

cao su mới vừa ñược cắt ra có tính dính lại với nhau khi bóp vắt chúng lại. Từ

ñó ông nghĩ là nếu xé vụn cao su rồi ñắp nối những mảnh vụn ñó lại bằng lực

nén ép, có thể làm thành những vật dụng có hình dạng và kích thước mong

muốn. ðể thực hiện, ông chế tạo ra một máy gồm một ống trụ “có gai” quay

tròn trong một trụ rỗng khác cũng “có gai” mà ông gọi là máy “Pickle”. Máy

ñược thiết kế lớn hơn khi ông nhận thấy kết quả ñạt ñược như ý muốn, tức là

có ñược cao su bột, cao su thô từ dạng có tính ñàn hồi và tính bền trở thành

một khối nhão và dẻo không chỉ cho ñược mọi hình dạng, vật dụng theo ý

muốn mà còn ñộn vào ñược các chất bột với tỷ lệ khá lớn, ñể giảm giá thành,

ñể vật dụng ñược cứng hơn,…Tuy nhiên, các vật dụng ñược làm từ cao su lúc

bấy giờ hãy còn vấp phải một trở ngại lớn lao là tất cả các vật dụng cao su

vừa rời khỏi xưởng chế biến ñều hư hỏng nhanh chóng, chúng chảy nhựa


nhầy dính dưới ảnh hưởng của sức nóng và ánh sáng, hóa cứng giòn khi gặp

lạnh, thời gian sử dụng ngắn ngủi.

- Mãi ñến năm 1831, Charles Goodyear (Hoa Kỳ) nỗ lực tìm cách cải

thiện chất liệu cao su, chủ yếu là tìm một chất “làm khô” các thành phần chảy

nhựa bầy nhầy. ðến năm 1839, qua quá trình nghiên cứu, ông phát minh ra

một hiện tượng gây ngạc nhiên, chấn ñộng cho công nghiệp cao su: cao su

sống hòa trộn với lưu huỳnh ñem sử lý ở nhiệt ñộ ñủ làm nóng chảy lưu

huỳnh, sẽ trải qua một biến ñổi, cải thiện ñược các tính chất cơ lý cũng như

khả năng chịu nhiệt rất lớn, thời gain sử dụng các vật liệu cao su này lâu gấp

nhiều lần cao su không ñược xử lí như thế. Vậy là quá trình “lưu hóa” ñã ra

ñời, có thể nói ñây là bước quyết ñịnh nhất của ngành công nghiệp cao su.

Có thể nói nhờ hai phát minh của Hancock (nghiền dẻo hóa) và của

Goodyear (lưu hóa) mà kỹ thuật cao su phát triển mạnh mẽ, nhu cầu tiêu thụ

tăng nhiều ñến nỗi con người phải thiết lập ñồn ñiền cao su, xâm chiếm thuộc

ñịa, bành trướng việc trông cao su… Nhu cầu tiêu thụ cao su thiên nhiên tăng

cao mãi ñưa ñến việc phát minh cao su nhân tạo (cao su tổng hợp), chế biến

cao su tái sinh như ngày nay. Nhưng công nghiệp cao su tiến triển mạnh mẽ

như hiện nay cũng một phần lớn là nhờ các cuộc khám phá tiếp nối sau cuộc

khám phá ra sự lưu hóa cao su, ñặc biệt như khám phá ra chất xúc tiến lưu

hóa, chất chống lão hóa, chất ñộn tăng cường lực cho cao su, phát minh ra các

phương pháp gia công chế biến cao su.

Công nghệ sản xuất cao su kỹ thuật bắt ñầu phát triển mạnh mẽ ñể hỗ

trợ cho tất cả các ngành khoa học kỹ thuật từ sau khi phát minh ra quá trình

lưu hóa. Bắt ñầu từ ñây, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ hai phát

triển mạnh mẽ và ñạt ñược vô số những thành tựu mà cuộc cách mạng khoa

học kỹ thuật lần thứ nhất không thể với tới. Hầu hết các thành tựu khoa học

kỹ thuật trong giai ñoạn này ñều có sự hỗ trợ ñắc lực của các vật liệu cao su

kỹ thuật, ñặc biệt là các miếng ñệm kỹ thuật, joint kỹ thuật dùng cho ngành

hàng không vũ trụ, cơ khí ôtô, máy công cụ, …


Một số hình ảnh cao su kỹ thuật


1.3. Tóm tắt hoạt ñộng nghiên cứu

− Tìm hiểu tổng quan về lịch sử phát triển của ngành cao su

− Tổng hợp các phần lý thuyết về cao su nguyên liệu cũng như phụ gia sử

dụng

− Nghiên cứu một số công thức lý thuyết lẫn thực nghiệm nhằm rút ra cơ

sở ñể thực hiện quá trình lập công thức

− Lập công thức thử nghiệm và cho chạy thử ra sản phẩm 1

− Kiểm tra sản phẩm 1, tìm cách khắc phục những ñiểm yếu chưa ñạt

bằng cách ñiều chỉnh công thức cho hợp lý hơn

− Từ việc ñiều chỉnh công thức 1, ra công thức 2 hợp lý hơn, chạy ra mẫu

rồi lại kiểm tra các chỉ số công nghệ như trên công thức 1.

− Lập lại quá trình như ñã làm ở công thức 1 và 2 ñến khi cho ra ñược

một công thức hoàn chỉnh nhất (là công thức cho sản phẩm ñạt các chỉ

tiêu kỹ thuật mà khách hàng yêu cầu).


Chương 2: LÝ THUYẾT SẢN XUẤT CAO SU KỸ THUẬT

Nguyên vật liệu: Bao gồm cao su và các chất phụ gia.

2.1. Cao su nguyên liệu

Nguyên liệu cao su bao gồm cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.

Song, ñối với cao su dùng trong các ngành kỹ thuật máy móc thì cao su tổng

hợp thường ñược ưa chuộng hơn. Tuy nhiên, với qui mô của ñồ án này, nhóm

thực hiện xin ñược trình bày một cách chắt lọc nhất về lý thuyết cao su

nguyên liệu.

2.1.1. Cao su thiên nhiên (NR)

Là một chất có tính ñàn hồi và tính bền, thu ñược từ mủ (latex) của

nhiều loại cây cao su, ñặc biệt nhất là loại cây Hevea brasiliensis.

Thành phần: năm 1875 nhà hóa học Pháp Bouchardat ñã chứng minh cao su

thiên nhiên là một hỗn hợp polymer isoprene (C5H8)n; những polymer này có

mạch cacbon rất dài với những nhánh ngang tac dụng như một cái móc.

Tính năng và ứng dụng:

• Do có cấu trúc ñều ñặn -> dễ bị kết tinh khi kéo căng -> lực kéo ñứt

rất cao

• Trong phân tử có olefin -> dễ lưu hóa bằng lưu huỳnh, nhưng dễ

lão hoá, tính chịu nhiệt kém (phân huỷ to = 192oC)

• Áp dụng cho sản phẩm cần tính năng cơ lý tốt: lốp xe, găng tay,

giày dép, sản phẩm cơ học ...

2.1.2. Cao su tổng hợp

� Nguồn gốc cao su tổng hợp

Do cao su thiên nhiên không ñủ phục vụ nhu cầu của con người, các

nhà khoa học tiến hành nghiên cứu chế tạo ra cao su nhân tạo (còn gọi là cao

su tổng hợp). Cao su tổng hợp là do Butadien tổng hợp mà thành. Nguyên liệu

ñể làm cao su tổng hợp ñược cung ứng từ sản phẩm chế biến từ dầu mỏ, khí

công nghiệp, khí thiên nhiên…

� Cấu tạo


Trong cao su tổng hợp có nhiều loại cao su khác nhau. Mỗi loại ñều có

công thức hoá học khác nhau nhưng ñều dựa trên việc tổng hợp Butadien với

các nhóm phân tử khác mà thành.

� Tính chất của cao su tổng hợp

� Lý tính

Giống cao su thiên nhiên.

� Hoá tính

Mỗi loại cao su tổng hợp ñều có những tính năng riêng nên khi ứng

dụng có thể chọn lựa từng loại hoặc kết hợp sử dụng một số loại ñể bổ sung

tính năng cho nhau, nên có ưu ñiểm hơn so với cao su thiên nhiên.

Ví dụ: Cao su Butadien – nitril rất bền khi tiếp xúc với dầu mỏ.

Cao su Cloropen chống cháy, bền hoá học…

a. Cao su nitril/ acrylonitril butadien (NBR)

Thành phần: Acrylonitrile + Butadiene


� Giới thiệu

Cao su Nitrile (NBR or Buna-N) ñược giới thiệu lần ñầu tiên tại ðức

vào 1934. Các tên thương mại của loại cao su này bao gồm: Perbunan,

Baypren, Chemeprene, Chemigum… Cấu trúc của NBR như sau:

� Phương pháp sản xuất

- Butadien và Acrylonitrile thực hiện phản ứng ñồng trùng hợp bằng kỹ thuật

nhủ hoá (emulsion technique).

- Trong phương pháp ñồng trùng hợp nóng (ở 400C) thì peroxide ñược dùng

như là chất khơi mào cho phản ứng còn trong phương pháp ñồng trùng hợp

lạnh (ở 100C) thì khơi mào phản ứng là redox. Anycylmercaptans ñược dùng

như là chất ñịnh hướng phân tử trong khi các xà phòng (soap) dạng acid và

dạng mỡ ñược dùng như là chất nhủ hoá.

* CH2

CH

CH

CH2

CH2

CH

*

CN

m

n

x


- Chất Hydroquinones và Dimethyl Dithio Carbonmates là chất dùng ñể dừng

phản ứng polyme hoá.

� ðặc tính

- Cao su Nitril phụ thuộc vào hàm lượng Acrylonitril. Trên thực tế, người ta

có thể sản xuất NBR có hàm lượng Acrylonitril từ 18-50%.

- Tính chất ñặc trưng của NBR là kháng dầu, kháng dung môi, kháng các

nhiên liệu dầu cực tốt.

- Cao su Nitril là loại cao su có cấu trúc vô ñịnh hình nên cường lực của cao

su khi không có chất ñộn tăng cường rất thấp (30kg/cm2). Nếu có trộn than

ñen tăng cường thì cường lực có thể lên ñến 320kg/cm2. Do phân tử có cực

nên phân tử cao su Nitril tương hợp tốt với các dung môi có cực và chịu ñược

dung môi có cực gốc dầu mỏ ( xăng dầu).

- NBR kết hợp với PVC (poly vinyl clorua) sẽ kháng ñược thời tiết và ozone

rất tốt, kháng ñược sự bắt cháy, ñộ bóng bề mặt và tính chất màu tốt…

- Tính năng kéo, nén của cao su này tương tự SBR.

Bảng 2.1

Tính năng cao su Nitril với hàm lượng Acrylonitryl từ 18-50%

Tính kháng dầu tăng

Tính kháng xăng tăng

ðộ cứng tăng

Lực kéo ñứt tăng

ðộ kháng mòn tăng

ðộ chịu lạnh giảm

ðộ nảy giảm

ðộ tương hợp với chất làm mềm giảm

� Gia công

Thao tác như các loại cao su thiên nhiên. Tuy nhiên do thành phần

Acrylonitmile khác và tuỳ theo loại NBR nóng hay NBR lạnh mà chúng ta

phải dùng chất ñộn và chất làm dẻo ñể làm tăng khả năng gia công.


• Có cực -> rất ít bị ảnh hưởng (trương nở) bởi các dung môi không

phân cực hoặc phân cực yếu: ete dầu hỏa, xăng, xiclohexan, CCl4, ...

• Nitril cao: kháng xăng – dầu/ lão hóa/ mệt mỏi/ biến dạng nén/

mòn/ thấm khí/ nhiệt tốt.

• Nitril thấp -> sản phẩm mềm dẻo ở nhiệt ñộ thấp

• Vô ñịnh hình -> cường lực kéo ñứt thấp, kháng ozone yếu -> thêm

PVC

� Ứng dụng: Sản phẩm chịu dầu ở nhiệt ñộ cao trong ôtô, máy bay, tàu

biển, máy móc, xe quân sự, sản phẩm chịu dầu trong sản phẩm công

nghiệp.

b. Cao su butadien (BR)

Thành phần: Cis – Polybutadien


� Giới thiệu

- BR là loại cao su rất phổ biến. Cao su BR có 2 loại:

• BR có hàm lượng cis cao

• BR có hàm lượng cis thấp.

- Cấu trúc BR:

(- CH2 – CH = CH – CH2 -)n


- BR có hàm lượng cis cao ñược tạo ra bằng cách ion hoá dung dịch Butadien

bằng các xúc tác hữu cơ kim loại như: Ziegler Natta.

- BR có hàm lượng cis thấp: ñược tạo ra bằng các dung dịch nhiệt phân với

xúc tác là các Lithium hữu cơ.

� ðặc tính

- BR ít khi sử dụng riêng lẻ một mình mà thường pha trộn với cao su khác

nhau như: pha trộn với cao su thiên nhiên cải thiện tính kháng xé khi ñã tạo

vết nên ñược sử dụng trong mạch lốp vỏ xe.

- BR pha trộn với cao su Chloroprene sẽ cải thiện tính chịu giòn ở nhiệt ñộ

thấp.


- ðàn hồi tốt.

- Chịu mỏi mòn tốt

- Kháng mài mòn tốt.

- Kháng dập nứt tốt

- Kháng hút nước tốt

Bảng 2.2: So sánh một số tính chất giữa cao su Butadien với cao su thiên

nhiên cao su Styrene Butadien

Tính chất Cao su

Butadien

Cao su Styrene

Butadien

Cao su thiên

nhiên

Lực kéc ñứt( PSI) 2500 3400 4000

ðộ giãn dài khi

ñứt(%)

500 580 520

Nhiệt nội sinh(0C) 40 67 40

ðộ nẩy(%) 75 62 72

Thử nổ(phút) 63 60 62

ðộ cứng Shore A 120 09 09

� Gia công

- Khả năng gia công: BR khó sơ luyện, khó ép hình, khó ñùn so với cao su

SBR khi tăng nhiệt ñộ quá, cao su Butadien trở nên nhám, không bám trục

cán, kém dính và võng xuống do ñó khó cán luyện. Tuy nhiên cũng có thể

dùng vài chất làm mềm ñể dể cán như Acid Sufonic tan trong dầu với

Paraffine, Di-ortho-Benzamidophenyl Disufide và các dẫn xuất muối kẽm của

Peutachclorothiolphenol.

- Phối hợp với cao su thiên nhiên: không những cải thiện ñược tính công nghệ

mà còn mang lại những tính năng cơ lý tốt cho hỗn hợp và ngoại quan sản

phẩm tốt hơn.

- BR có thể lưu hoá bằng lưu huỳnh và chất xúc tiến khác loại thông thường.

Tuy nhiên có thể lưu hoá bằng các Peroxide.


• Kháng mòn, mỏi mệt, nứt, xé, uốn gãy tốt. Kháng nhiệt, sinh nhiệt

ít.

• Mềm dẻo ở nhiệt ñộ thấp. ðộ nảy cao

• Sức bám ñường ẩm ướt thấp. ðộ biến dạng nén ít. Kháng ñiện kém

� Ứng dụng: Công nghệ lốp ở xe, băng tải, bọc cáp, vòng ñệm kim loại,

giày dép…Lốp xe, băng tải, banh golf, ñế giày, sản phẩm gia dụng do

có ñộ kháng mòn tốt.

c. Cao su butyl (IIR)

Thành phần: Isobutylene +Isoprene


� Giới thiệu

- Cao su Butyl là loại Copolymer của Isobutylene và Isoprene. Cấu trúc của

BR như sau:

CH3

( - C – CH2 - )x – ( - CH2 – C = CH – CH - )y

CH3 CH3


Isobutylene và Isoprene ñược ñồng trùng gồm một lượng nhỏ Isoprene

(1-3%) với Isobutylene ñược xúc tác bằng AlCl3 hoà tan trong Chlorua

Methyl. Phản ứng ở dạng Polymer hoá các Cation xảy ra rất nhanh ở -1000C

và hoàn tất chưa ñầy 1 giây.

� ðặc tính

Mạch phân tử cao su Butyl có tính không bão hòa rất thấp và có nhóm

Iso Butylen rất cồng kềnh nên cao su Butyl có ñộ thấm khí rất ít.

ðộ thấm khí cao su Butyl bằng 1/8 ñộ thấm khí cao su thiên nhiên.

Trong mạch phân tử của cao su Butyl có 2 dãy Metyl ở 2 bên nên cao su

Butyl có tác dụng giảm chấn (giảm sốc). Cao su Butyl có tính chống lão hoá

rất thấp nếu tính theo phân tử lượng thì tính bão hòa là 1/5000 (cao su thiên


nhiên 1/68). Nếu tính theo phân tử Isoprene/Isobutylene là 21/98 (cao su thiên

nhiên Isoprene/Isoprene 100%). Do tính bão hoà cao nên ñược dùng với

những tính chất sau:

• Tính kháng nhiệt lão hoá

• Tính kháng Ozone và kháng thời tiết

• Tính kháng hoá chất

• Tính kháng ẩm

� Gia công

Với hỗn hợp có 20% than ñen, 30% chất ñộn:

• Ép xuất: nhiệt ñộ trục vít và nụ hình khoảng 1200C với nhiệt ñộ cài ñặt

từ 700C và tăng dần ñến 105÷1300C

• Cán tráng: tại nơi nạp liệu 850C nhiệt ñộ trục vít 98÷1100C, nhiệt ñộ

giữa trục 70÷820C, nhiệt ñộ dưới trục 82÷1050C. Tốc ñộ trục 20M/min.

� Ứng dụng: ðược sử dụng nhiều thứ ba sau cao su SBR và cao su BR.

• Công nghệ xăm lốp xe.

• Xăm lốp lưu hoá

• Tấm lợp bọc cáp ñiện, thảm lót phòng tắm

• Công nghệ ôtô: nệm hơi, nệm giảm xốc, các joint cửa kính...

d. Cao su choloroprene (CR)

Thành phần: Trùng hợp 2- Cholobutadiene 1-3


� Giới thiệu

Cao su Cloroprene ñược hãng Dupont De Nemours giới thiệu 1932 và

phát triển với tên thương hiệu là Meoprene. Cao su này là chất trùng hợp của

2-cliloro-butadien 1-3. Cấu trúc cao su này như sau:

n CH2 = C – CH = CH2 → (- CH2 – C = CH – CH2)n

Cl Cl



Isoprene ở dạng Momome, dung môi, xúc tác Ziegler, Ankyl nhôm,

TiCl4 hoặc Anlkyl Lithium ñược cho vào hệ thống trùng hợp. Khi nồng ñộ ñạt

ñến mức chuẩn thì phản ứng Polymer sẽ xảy ra.

Công thức tổng hợp của phương pháp này là như sau:

Chloloprene: 100 phần

Lonophane biến tích: 4

Lưu huỳnh (ñã cho tan vào monomer): 0,6

Nước: 150

Soude: 0,8

Redox S2O4Na2/Ma2S2O8: 0,2÷1

Chất phân tán (như Daxad): 0,7

ðiều kiện tổng hợp 40+/-0,5oC: pH =12

� ðặc tính

- Cao su có tính chất không duy trì sự cháy (do có Cl trong mạch phân tử).

- Bám dính tốt ñối với 1 số vật liệu ñã ñược xử lý bề mặt như: sợi kim loại,

sợi thủy tinh.

- Có thể lưu hóa bằng oxit kim loại (ZnO, PbO) cũng có thể lưu hóa bằng lưu

huỳnh và chất xúc tiến hữu cơ nhưnh tốc ñộ lưu hóa chậm hơn so với cao su

thiện nhiên.

- Cao su Cloroprene có tính chất ñặc biệt là tính chất tự kết tinh do ñó một số

loại cao su Cloropren có thể ñược dùng làm keo dán.

- Tính thấm khí nhỏ hơn cao su thiên nhiên khoảng ½+1/3.

- Nhiệt nội sinh của cao su Chloloprene nhỏ hơn các loại cao su tổng hợp

khác.

- Nhiệt phân giải cao su Chloloprene (233÷258oC) cao hơn cao su thiên nhiên

và khả năng chống cháy rất tốt do có chứa phân tử chloro.

- Chịu ñược tải trọng lớn, chịu dầu khoáng rất tốt nên ñể sản suất các sản

phẩm chịu dầu.

- Tính kháng oxi và ozone của cao su này rất mạnh, lực kéo ñứt, ñộ dẫn dài ít

bị thay ñổi khi bị oxi hoá.


� Gia công

- Tương tự các loại cao su khác có thể lưu hoá bằng Phospho

- Các bước gia công cần kiểm soát ñộ nhốt ñể thuận lợi cho các bước gia công

kế tiếp.

- Cải thiện chỉ số nén dùng Canxi Hidroxide.

- Nhiệt ñộ lưu hoá 1500C÷2000C.

• Tốc ñộ lưu hóa chậm -> lưu hóa bằng oxit kim loại (ZnO/ PbO).

• ðàn tính rất cao -> khó ép hình. Rất dính kim loại -> khó hỗn

luyện

• Cường lực kéo ñứt, ñộ dãn dài khi ñứt, chịu lạnh/ nhiệt ñộ kém

� Ứng dụng: Loại thường: sản phẩm ñúc khuôn, ép xuất, ống băng tải,

bọc cáp, ñế, gót giầy, lốp xe, cán tráng vải, ñệm chịu dầu,...

Loại dính: keo dính nhanh với cường ñộ lớn

Loại ñặc biệt: sản phẩm chịu dầu cao, cứng – rắn, ñế dép.

e. Cao su buna S /styrene butadiene (SBR)

Thành phần: Styrene + Butadien


� Giới thiệu

Là loại cao su tổng hợp ñược sản xuất nhiều nhất. Cao su SBR là sản

phẩm ñồng trùng hợp của Styrene và Butadien, ñã ñược các nhà nghiên cứu

người ðức ñưa ra năm 1930.

� Nguyên liệu và phương pháp sản xuất

• Nguyên liệu ñể sản xuất SBR là:

Butadien: có nguồn gốc từ dầu mỏ ñược sản xuất bằng phương pháp nhiệt

phân:

CH2 = CH – CH = CH2

Styrene: ñược sản xuất từ Ethylbenzen do tác dụng của Benzen và Ethylene:

CH2 = CH – C6H5

• Các thành phần trong cao su SBR:

- Nước: 180 phần theo trọng lượng.


- Soap flakes: 5 phần theo trọng lượng.

- n podecul mercaptan: 0.5 phần theo trọng lượng.

- Stynene: 25 phần theo trọng lượng.

- Butadien: 75 phần theo trọng lượng.

- Short stop-hydroquinone: 0.1 phần theo trọng lượng.

- Antioxidant: 1.25 phần theo trọng lượng.

� Phản ứng ñồng trùng hợp

- Nhiệt ñộ trùng hợp 1220F phần theo trọng lượng.

(- CH2 – CH = CH – CH2 -)x –(- C – C -)y

� ðặc tính

- SBR ñược ñồng trùng hợp ở 50oC ñược gọi là SBR phương pháp nóng

(phương pháp cũ), ñược ñồng trùng hợp ở 5oC ñược gọi là SBR phương pháp

lạnh có tính năng cơ lý tốt hơn phương pháp nóng. Trong cấu tạo phân tử

SBR có liên kết ñơn nên có thể lưu hóa bằng lưu huỳnh, SBR thường có hàm

lượng Styrene từ 20÷25%, 75÷80% còn lại là Butadien. Khi hàm lượng

Styren cao hơn 50%, SBR ñược gọi là nhựa có hàm lượng Styren cao (high

styren resin).

- Trong công thức cấu tạo của SBR thành phần Butadien thực hiện tính chất

cao su, thành phần Styren thực hiện tính chất nhựa.

• Một số SBR thường gặp:

� SBR 1502: là SBR trùng hợp bằng phương pháp lạnh có hàm lượng

Styren khoảng từ 23÷25% là loại SBR có thể sử dụng cao su mạnh.

� SBR 1500: SBR ñồng trùnh hợp bằng phương pháp lạnh hàm lượng

Styren từ 23÷25% sử dụng sản xuất sản phẩm màu ñen.

� SBR 1712: SBR ñược ñồng trùng hợp bằng phương pháp lạnh, hàm

lượng Styren từ 23÷25%, hàm lượng gốc dầu thơm (Aromatic) lớn hơn

37,5%, sử dụng sản phẩm màu ñen.


� SBR 1778: tương tự như loại SBR 1712 nhưng hàm lượng dầu gốc

Naphtenic là 37,5%, sử dụng sản phẩm màu sáng.

� KHS 68: là loại nhựa có hàm lượng Styren 68%, sử dụng trong trường

hợp sản phẩm có ñộ cứng cao, sử dụng chất ñộn.

- Chống dập nứt thấp ở nhiệt ñộ cao. Ở 1000C sẽ mất 60% tính chống nứt.

- Tính chịu nhiệt thấp (Ở 940C cao su lưu hoá mất ñi 2/3 cường lực và 30% tỉ

lệ dãn dài).

- ðộ loang vết nứt lớn (Grack grow)

- So sánh với cao su thiên nhiên:

� SBR ñóng rắn chậm hơn cao su thiên nhiên.

� SBR kháng nhiệt tốt hơn cao su thiên nhiên nhưng thấp hơn cao su

Nitrile.

� SBR có tính kháng dầu tốt hơn cao su Chloroprene.

� SBR có tính kháng ñiện, dầu acid, hoá chất tương tự cao su thiên nhiên.

� Gia công

- Tiêu hao năng lượng hơn khi hỗn luyện. Chú ý không quá sơ luyện sẽ làm

giảm ñộ dẻo vì phân tử sẽ tạo liên kết không gian ba chiều. ðộ giảm làm cho

cao su khó ñiền ñầy khuôn. Nên cải thiện tính chất này bằng cách dùng dầu

Napthalene nhựa thông, dầu Coumanrone…

- Nhiệt nội sinh lớn làm cho sản phẩm bị tổn thất khi uốn ép nhiều lần.

- Thành phần ñộn rất quan trọng ảnh hưởng ñến các tính chất cơ lý của sản

phẩm.

- Vận tốc lưu hoá chậm hơn cao su thiên nhiên.

- SBR trên thị trường còn ngâm phòng lão D Acid stearic, dầu vv…liều lượng

do nhà sản xuất quy ñịnh. Thường là 1,5% phòng lão D, 3,5% Acid stearic

• SBR lạnh chịu mài mòn tốt hơn SBR nóng -> mặt lốp xe.

• Chống nứt thấp ở nhiệt ñộ cao, ñộ loang vết nứt lớn, chịu nhiệt

kém.

• Tốn năng lượng khi sơ luyện, ñộ dẻo thấp -> khó ñiền khuôn, tốc

ñộ lưu hóa chậm.


• Nhiệt nội sinh lớn, cường lực kéo ñứt thấp khi không ñộn.

� Ứng dụng

- Lốp, ñai, ống, giày, dây cáp, khung cửa, ñệm giảm chấn, tráng vải …

- Công nghệ săm lốp xe, phụ tùng cao su, băng tải

- Công nhệ ống, bọc cáp, giày dép, vòng ñệm joint, keo dán…

f. Cao su ethylene –propylene (EPM, EPDM)

Thành phần: Ethylene + Propylene, EPDM: 40/60


• ðối với EPDM, nhóm Dien ñược thêm vào ñể có liên kết không bão

hòa nên có thể lưu hóa bằng lưu huỳnh. Các Dien thường là 1,4 Hexa

Dien, Diclo Pentadien.

• Tùy theo cấu tạo của Ethylen, Propylene và Dien mà EPDM có tính

chất khác nhau

• Tỷ lệ Propylen cao thì cao su EPDM dễ cán luyện hơn nhưng nếu thành

phần Ethylen cao hơn thì tính năng cơ lý và tính chất ép ñùn (ép xuất)

tốt hơn.

• ðộ nhớt Mooney càng cao, tính năng cơ lý tốt hơn cao su có khả năng

hấp thụ chất ñộn nhiều hơn nhưng quá trìng gia công khó.

• Các Dien ñược thêm vào ñể cao su EPDM lưu hoá bằng lưu huỳnh

nhưng chúng ñều ở mạch nhánh, do ñó EPDM có mạch chính là các

liên kết bão hòa nên EPDM có tính chịu nhiệt tốt như Ozone, ánh sáng.

• ðộ ngậm dầu, ñộn lớn -> hạ giá thành sản phẩm.

• Phản lưu hóa bằng Peroxide (ít dùng) và tốc ñộ lưu hóa chậm, dính

kém -> khó thành hình.

� Ứng dụng: Rất rộng rãi (trừ sản phẩm kháng dầu, dung môi): hông,

mặt lốp xe, chi tiết máy, bọc cáp ñiện, ống nước, băng tải, ñệm, bao bì,

giầy dép, Parechoc (cản).

g. Cao su silicon (dimetyl siloxan)

� Tính chất


Cao su Silicon có khả năng chịu Oxy hóa, thời tiết, Ozone, nuớc, hơi

nuớc và một số hợp chất dung môi.

Tính chống cháy tốt, tự dập tắt ngọn lửa, không mùi, không vị, không

ñộc nên ñược sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm, y tế…

Khoảng nhiệt ñộ làm việc rất rộng từ -150oF ÷ 600oF (ñiều kiện tĩnh), -

100oF ÷ 600oF (ñiều kiện ñộng).

� Ứng dụng

Sử dụng trong các chi tiết với mục ñích chịu nhiệt, trong các ngành

công nghiệp.

Trong dân dụng các sản phẩm trong lĩnh vực thực phẩm, y tế, sử dụng

trong ngành ñiện do có tính chất cách ñiện và chịu ñược môi trường thời tiết.

2.1.3. Cao su tái sinh và cao su bột

a. Cao su tái sinh

� Khái niệm cao su tái sinh

Cao su tái sinh là các sản phẩm cao su phế thải ñã qua sử dụng, vứt bỏ

ñi, ñược ñem ñi tái sinh ñể thu lại nguyên liệu cao su phục vụ cho sản xuất.

� Phương pháp sản xuất cao su tái sinh

Sau giai ñoạn chọn lựa sơ khởi, các sản phẩm cao su phế thải ñược cho

vào máy nghiền, cao su và các vật liệu khác như: vải mành, dây thép niềng bị

cắt xé và nghiền vụn tạo bột, loại bột này cho qua một vùng có từ tính mạnh

ñể thu hút các vật có ái lực mạnh như sắt thép.

Sau ñó xử lý bột bằng dung dịch Sút 5% ở 180oC trong 8 ñến 10 giờ.

Sau ñó bột ñược hấp thụ trong nước sôi ở áp suất 7÷40 Atmosphere. Và bột sẽ

ñược rửa, lọc, sấy khô và tinh luyện qua máy bằng vít vô tận.

� Tính chất cao su tái sinh

• Cao su tái sinh ñược sử dụng như chất phụ thêm ñể giảm giá thành của

mẻ luyện

• Cải thiện ñộ dẻo, giảm thời gian cho chất ñộn vào mẻ luyện.

• Gia tăng tốc ñộ áp suất, giảm ñộ phồng của cao su từ miệng ñùn.


• Cải thiện ngọai quan của sản phẩm ñùn và giữ cho sản phẩm không bị

co rút.

• Giảm tiêu hao năng lượng vì một phần chất ñộn có sẵn trong cao su tái

sinh.

• Tăng nhẹ tính dính vì trọng lượng phân tử cao su tái sinh bị giảm trầm

trọng.

� Những trở ngại và ảnh hưởng của cao su tái sinh

Khi thiết lập ñơn pha chế có sử dụng cao su tái sinh phải lưu ý ñến hàm

lượng các chất còn tồn ñọng trong cao su:

• Hàm lượng chất ñộn

• Hàm lượng lưu hùynh

• Hàm lượng chất xúc tiến

Nếu cao su tái sinh luyện không kỹ, lẫn nhiều chất bẩn thô. Nếu tỷ lệ

cao su tái sinh thêm vào là 10% thì tính năng kháng mòn, kháng xé rách,

kháng mỏi sẽ suy giảm nghiêm trọng. Do ñó không nên vượt quá lượng dùng

là 15% so với cao su sống.

Người ta sử dụng cao su tái sinh có gốc là cao su thiên nhiên, cao su

SBR (Styrene Butadien Rubber) và cao su Butyl, không sử dụng cao su tái

sinh có gốc Nitril hoặc Poly Cloroprene vì các lọai cao su này bị biến cứng.

b. Cao su bột

� Khái niệm

Thêm vào mẻ luyện khoảng 5% sẽ cải thiện ñược công nghệ của nó.

Nếu tỷ lệ thêm vào cao thì tính chất của sản phẩm cũng bị suy giảm nghiêm

trọng ñặc biệt là lực kéo ñứt, ñộ kháng xé và tính chất ñộn của sản phẩm.

Người ta có thể sử dụng 100% bột cao su ñã lưu hóa ñể sản xuất sản phẩm

bằng cách lưu hóa dưới áp lực cao ở 150oC có sự hiện diện của lưu huỳnh, tuy

nhiên tính năng của sản phẩm rất kém.


Hình ảnh một số lọai cao su


2.2. Chất phụ gia

2.2.1. Chất lưu hóa

� Sự lưu hóa

- Lưu hóa là quá trình hóa học, các phân tử cao su ñược nối với nhau bằng

những cầu nối hóa học, tạo ra những mạng lưới cao su ở những mức ñộ khác

nhau.

- Tạo ra những liên kết ngang cộng hóa trị rất bền, ñồng thời ñây là quá trình

không thuận nghịch.


a. Lưu huỳnh

� Khái quát

− Tên khác: diêm sanh, sulfur

− Ký hiệu: S

− Phân loại: trên thị trường có 4 loại chính: lưu huỳnh thỏi, lưu huỳnh

thăng hoa, lưu huỳnh thăng rửa lại, lưu huỳnh kết tủa.

− Trong ñó lưu huỳnh thỏi ñược sử dụng nhiều nhất, nó có cấu trúc kết

tinh gồm 8 nguyên tử lưu huỳnh (S8) và ñược sản xuất từ lưu huỳnh

hình cầu qua quá trình nghiền và sàng. ðiểm nóng chảy của lưu huỳnh

hình thoi từ 118 ÷ 119 ºC

� Tính chất chung

− Chất màu vàng, tỷ trọng 2.07, không màu, không mùi, không tan trong

nước, tan ít trong cồn, ether, glycerine, tan nhiều trong cacbon

disulfide.

− Nóng chảy ở 119 ºC, thành chất lỏng màu vàng nhạt, nhiệt ñộ bốc cháy

ở 266 ºC và ngọn lửa màu xanh lam và bốc khí anderhyde sulfurous

(SO2) hôi.

− Tạo mạng lưới không gian ba chiều. Tính năng của cao su sau khi lưu

hóa sẽ phụ thuộc rất nhiều vào mật ñộ liên kết không gian ba chiều.

− Lưu huỳnh có thể tác dụng với các liên kết ñôi của mạch phân tử ñể

tạo mạng lưới không gian thông qua các cầu nối Sunfua.

− Nếu dây lưu huỳnh có nhiều phân tử (x>2) -> ñàn hồi, uốn dập tốt,

nhưng cơ tính và kháng lão kém -> dùng xúc tiến.

� Lượng sử dụng

− Cao su lưu hóa mềm: lượng sử dụng từ 1 ÷ 3% ñối với trọng lượng cao

su và có sử dụng chất xúc tiến

− Cao su bán cứng: lượng sử dụng từ 10 ÷ 25% ñối với trọng lượng cao

su và có sử dụng chất xúc tiến, nhưng thường ít sử dụng ñến lượng này

vì làm cho tính chất sản phẩm kém.


− Cao su cứng ebonite: từ 25 ÷ 60%, khi sử dụng hàm lượng này cần

phải thận trọng vì dễ gây lưu hóa sớm

b. Selenium

� Khái quát

− Tên thương mại: VANDEX …

− Ký hiệu: Se

− Phân loại: có 2 loại Se xám và Se ñỏ, trong ñó Se xám thường ñược sử

dụng làm chất lưu hóa cao su


- Se ở dạng thỏi hay dạng bột, tỷ trọng 4,79 ÷ 4,81, nóng chảy ở nhiệt ñộ

> 217ºC, không tan trong nước và các dung môi hữu cơ.

- Làm chất lưu hóa cho cao su và latex, thành lập cầu nối giữa các phân

tử hydrocarbon cao su, nhưng khả năng kém hơn lưu huỳnh.


- Lượng sử dụng: 0.5 ÷ 1% ñối với lượng cao su, thường sử dụng chung

với các chất khác như TMTD hay DTET, sản phẩm cao su thường có

tính chiệu nhiệt ñộ rất tốt.

c. Tellurium

� Lượng dùng: 0,5 % kết hợp TMTD/ TETD trong hỗn hợp không lưu

huỳnh, sản phẩm -> không biến mềm, chịu nhiệt, hơi nuớc.

� Ngoài lưu huỳnh người ta còn sử dụng Selenium và Tellurium sẽ cho

sản phẩm có một số ñặc tính tốt như là lực kéo ñứt tốt, kháng mòn tốt,

chịu nhiệt, chịu hơi nước tốt tuy nhiên giá ñắt nên ít dùng.

Bảng 2.3: Các hợp chất lưu hóa không sử dụng lưu huỳnh

STT Hệ lưu

hóa

Tác nhân lưu

hóa

Loại nối

ngang

Loại cao su

sử dụng

1 peroxide Benzoyl Peroxide

Dicumyl Peroxide

EPDM

Silicone

2 Oxit KL ZnO, MgO

CR

Hypalon


4 Nhựa Nhựa phenolic

P quinonedioxime

O

O

Bytyl

CFM

− Các hỗn hợp 2 chức: tạo cầu nối giữa các dây phân tử polymer thành

dạng không gian 3 chiều

− Các peroxide: sử dụng cho các loại cao su có dây phân tử bão hòa hoặc

không có các nhóm có khả năng phản ứng tạo mạng, các loại chất lưu

hóa này không vào dây phân tử polymer nhưng tạo các ñiểm hoạt ñộng

ñể nối lại nguyên tử carbon của hai dây kế cận.

2.2.2. Chọn lựa hệ lưu hóa

− Lưu hóa nhanh

− Hoạt tính cao (lưu hóa hiệu quả)

− Tan trong cao su (không trổ phấn, phân tán tốt)

− Chậm kích hoạt (an toàn khi gia công)

− Lưu trữ an toàn

− Mâm lưu hóa rộng

− Hiệu quả trên khoảng nhiệt ñộ rộng

− Tương hợp với các phụ gia khác

− An toàn và không gây hại khi sử dụng

− Không có hiệu ứng phụ trên các tính chất khác

2.2.3. Chất xúc tiến

� ðịnh nghĩa

Chất xúc tiến hay còn gọi là chất gia tốc lưu hóa, là chất hữu cơ có tác

dụng tăng tốc ñộ lưu hóa cao su. ðược sử dụng với lượng nhỏ, có khả năng

làm giảm thời gian hay hạ nhiệt ñộ gia nhiệt sản phẩm, giảm tỷ lệ gia nhiệt

chất lưu hóa và cải thiện chất lượng sản phẩm.

� Phân loại

• Theo pH: acid, bazơ, trung tính.


• Theo tốc ñộ lưu hóa:

− Gia tốc lưu hóa chậm

− Gia tốc lưu hóa trung bình

− Gia tốc lưu hóa nhanh

− Gia tốc lưu hóa bán cực nhanh

− Gia tốc lưu hóa cực nhanh

− Theo nhóm hóa học

− Amine

− Amino - acol

− Anderhyde - amine

− Thiourea và urea

− Guanidine

− Thiazole và thiazoline

− Sulfonamide

− Thiuram

− Dithiocaramate tan và không tan trong nước

− Xanthate

� ðiều kiện chọn chất xúc tiến

• Việc lựa chọn chất xúc tiến chịu sự ảnh hưởng của 3 yếu tố: thời gian

gia nhiệt, tốc ñộ lưu hóa, chiều dài và số lượng cầu nối ngang lưu

huỳnh trong sản phẩm cao su, 3 yếu tố này có mối quan hệ mật thiết

ñến việc kích hoạt các muối kẽm.

• Một trong các tính chất quan trọng của chất xúc tiến là hiệu ứng kết

hợp. trong thực tế, người ta luôn sử dụng kết hợp các chất xúc tiến cùng

1 ñơn pha chế ñể ñạt ñược các tính chất tối ưu cho sản phẩm.

• Khi chọn hàm lượng chất xúc tiến cần phải chú ý ñến bản chất chất xúc

tiến, hàm lượng càng cao thì tốc ñộ phản ứng càng nhanh. Tuy nhiên

giá trị này có 1 giới hạn nhất ñịnh.

a. Diphenyl guanidine (DPG)


� Khái quát

− Tên thương mại: DPG, VULKACITD...

− Công thức:


- D: 1.13 ÷ 1.19

- To chảy: >145oC

- Không tan trong nước và xăng, tan ít trong benzen, Trichloroethylene;

tan nhiều trong Aceton, Chloroform, ít bị biến tính khi cất giữ.

- DGP thường dùng làm chất xúc tiến phụ cho MBT hoặc MBTS. Nếu

dùng làm chất xúc tiến chính sẽ ảnh hưởng ñến màu sắc sản phẩm.

- Xúc tiến trung bình, dùng cho những vật dày.

- Dùng như chất xúc tiến thứ 2 với các vật khác như: thiazoles


- Dùng làm hóa dẻo cho cao su CR 1 ÷ 4%

- Dùng như chất xúc tiến: 1 ÷ 2%

- Dùng làm chất tăng hoạt: 0.2 ÷ 0.7% dùng kèm với DM hay MBT

b. Mercaptobenz thiazole (MBT)

� Khái quát

- Tên thương mại: MBT, THIOTAX…

- Tên khác: 2 – metcaptobenzothiazole

2 – benzothiazol-tiol

- Công thức:



- Dạng bột hay xốp, vàng nhạt, vị ñắng, có mùi ñặc trưng.

- Tỷ trọng: 1.48 ÷ 1.5

- To chảy: 163 ÷ 179oC

- Không tan trong nước và xăng, tan ít trong dicloroethylene, tan nhiều

trong benzene, Chloroform.


- Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.5 ÷ 1.5%

- Sử dụng như chất tăng hoạt mạnh cho chất gia tốc bazơ: 0.5 ÷ 1.5%

dùng kèm với DPG 0.2 ÷ 0.7%, trở thành hỗn hợp xúc tiến bán cực

nhanh.

c. Disulfur benzothiazyl (MBTS hay DM)

� Khái quát

- Tên thương mại: MBTS, ACCELERATOR DM…

- Tên khác: 2- benzothiazolyl disulfide

2,2 –ditio-bis-benzothiazole

- Công thức:



- Dạng bột hoặc hạt xốp nhỏ màu vàng nhạt hơi trắng, không mùi, không

ñộc

- Tỷ trọng: 1.5

- To chảy: 170oC

- Tan trong benzene, chloroform, acetone, ether. Không tan trong nước,

xăng.


- Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.8 ÷ 1.5%, với lượng S sử dụng

là 1 ÷ 2%

- Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.5 ÷ 1.5% dùng kèm với DPG 0.4 ÷

0.7%, lượng S sử dụng 1.5 ÷ 2.5 cho sự lưu hóa chậm hơn.

- Sử dụng như chất trì hoãn lưu hóa cho cao su chloroprene: 0.25

÷ 1%

d. Cyclodexyl – 2 – benzothiazyl sulfenamide (CBS)

� Khái quát

- Tên thương mại: CBS, CONAC S, SANTOCURE …

- Tên khác: 2- benzothiazole cyclohexyl sulfenamide

- Công thức:


- Dạng bột hoặc hạt màu trắng hơi vàng (màu kem), có vị ñắng

- Tỷ trọng: 1.27 ÷ 1.3

- To chảy > 95oC

- Tan trong dung môi hữu cơ thông dụng, không tan trong nước



- Dùng như chất chì hoãn, rất thích hợp cho các hỗn hợp cao su có chứa

khói ñen có pH cao (SRF, FF, SAF, ISAF), và các hỗn hợp ép ñùn,

lượng sử dụng: 0.5 ÷ 1%

- CBS có thể sử dụng thay thế cho sự kết hợp giữa DM và DPG, có hiệu

quả gia tốc tương ñương.

- Có khả năng tự tăng họat nên chỉ cẩn sử dụng 1 lượng nhỏ ZnO 1÷ 2%

và Acid stearic 0.5%

- Ở hỗn hợp cán luyện khả năng phân tán vào trong cao su rất tốt, bởi nó

có nhiệt ñộ nóng chảy thấp và hiện tượng chết trên máy dường như

không xảy ra khi ta dùng duy nhất.

e. Monosulfur tetramethyl thiuram (TMTM)

� Khái quát

- Tên thương mại: TMTM, THIONEX …

- Tên khác: Tetramethylthiuram monosulfur

Bis-dimethyl thicarbamyl sulfide

- Công thức:


- Dạng bột hoặc hạt màu vàng hoặc vàng chanh, không mùi, không vị

- Tỷ trọng: 1.37 ÷ 1.4

- To chảy > 95oC

- Tan trong dung môi hữu cơ thông dụng: benzene, chloroform, acetone,

không tan trong nước và gasoline, tan ít trong ether, cồn



là 1,5 ÷ 3%


- Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.05 ÷ 0.5% khi ñó chất gia tốc chính nên

dùng là DM với lượng 0.5 ÷ 1%

- Sử dụng như chất trì hoãn lưu hóa cho cao su chloroprene: 0.5 ÷ 1%

khi ñó lượng lưu huỳnh sử dụng 0.5 ÷ 1%

f. Diethyl dithiocarbamate kẽm (EZ)

� Khái quát

- Tên thương mại: ETHASAN, SOXINOL EZ …

- Công thức:


- Dạng bột màu trắng

- Tỷ trọng: 1.47

- To chảy: 171 ÷ 178oC

- Tan trong benzene, chloroform, cavbon disulfide, không tan trong

nước, xăng, cồn tan ít trong ether, cồn, ít tan trong carbon tetrachloro

acetone.


- Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.25 ÷ 1%, với lượng S sử dụng

là 0.75 ÷ 2%

- Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.5 ÷ 1.5% cho các chất gia tốc chính

g. Disulfur tetramethylthiuram (TMTD)

� Khái quát

- Tên thương mại: TMTD, VULKACIT THIURAM v.v…

- Công thức:



- Dạng bột mịn, hoặc màu kem nhạt, gần trắng, không mùi

- Tỷ trọng: 1.29

- To chảy: 135 - 140oC

- Tan trong các dung môi hữu cơ thông dụng, không tan trong nước,

xăng, acid loãng, chất kiềm, tan ít trong trichloroethylene.

- Dưới tác dụng của nhiệt, nó giải phóng 13% lưu huỳnh và chính lượng

lưu huỳnh này ñã tham gia tạo sự lưu hóa.


- Dùng như chất lưu hóa không sử dụng lưu huỳnh: 2.5 ÷ 4 %, hoặc 1,5 ÷

3% kết hợp với hàm lượng lưu huỳnh thấp


là 1 ÷ 3 %

- Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.05 ÷ 0.3 % khi ñó chất xúc tiến chính là

0.5 ÷ 1 % MBT hay DM, lượng lưu huỳnh sử dụng là 2 ÷ 2.5 %

2.2.4. Chất tăng hoạt

� ðịnh nghĩa

Là chất có tác dụng phụ trợ gia tốc cao su tăng cường tính chất gia tốc

hay bổ chỉnh tác dụng nghịch của một số hóa chất trong cấu tạo hỗn hợp cao

su

� Phân loại

− Oxit kim loại: ZnO, MgO

− Acid béo: A stearic

− Các chất gia tốc lưu hóa hoặc các chất gia tốc lưu hóa mạnh dùng với

liều lượng thấp so với lượng bình thường.

� Cơ chế hoạt ñộng


ZnO + A. Strearic

MBT (HX)

ZnX

X : nhóm dư ñiện tử H : trao ñổi với cao

R - Sy - R

S

Acid tạo môi trường ñưa ZnO vào cao su

Dạng phức tương ñối ổn ñịnh

XSZnSX

Tác nhân lưu hóa – muối trung gian không bền nằm trong cao su

R - Sy - X

Chất trung gian gắn lên mạch cao su

Sản phẩm cao su lưu hóa

Cao su (HR)

a. ZnO

� Khái quát

Oxit kẽm là chất trợ xúc tiến quan trọng nhất và ñược sử dụng nhiều

nhất và thường kết hợp với các acid béo ñể tạo thành các savon tan ñược

trong nguyên liệu cao su.


Trong hỗn hợp cao su, ZnO có tác dụng: dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt,

thích hợp cho các sản phẩm dày hoặc các sản phẩm khi sử dụng có nhiệt nội

sinh cao như lốp xe…


Bột trắng, có tỷ trọng d = 5.57 ÷ 5.6 ở trạng thái vô ñịnh hình hay hình

kim tùy theo ñiều kiện oxide hóa kẽm.

Ở trạng thái nguyên chất nó tan trong nước 0.005 g/ lít ở 250C, tan

ñược acid, kiềm và muối amine.

� Hàm lượng sử dụng

Dùng như chất tăng hoạt cho các chất gia tốc: 3 ÷ 5% cho nhóm

thiazole và những chất có yêu cầu hay 0.5 ÷ 3% có hiệu quả cho mọi chất gia

tốc.

Khi dùng như chất truyền nhiệt, tăng hoạt, phẩm màu tạo trắng: 8 ÷

20%

b. Acid Stearic

� Khái quát

− Tên khác: Acid actadecylic, acid actadecanoic, sáp chua …

− CTPT: CH3 – (CH2)16 – COOH

− Acid stearic ñược sử dụng làm chất tăng hoạt gia tốc trực tiếp hoặc qua

sự thành lập savon kẽm tan trong cao su khi phản ứng với oxide kẽm.

− Hóa dẻo cao su cán luyện

− Khuếch tán chất ñộn và hóa chất khác

− Kháng lão hóa vật lý cho cao su lưu hóa: do acid strearic có ñộ tan giới

hạn trong cao su nên khi có lượng tự do sẽ khuếch tán ra ngoài cao su

tạo sự kháng lão hóa vật lý cô lập cao su và không khí.


− Là acid béo, tinh thể dạng lá mỏng màu trắng sáng.

− Dạng thương mại: bột, vảy, phiến…tỷ trọng d = 0.84

− Nhiệt ñộ nóng chảy: 69,60 C

− Tan trong ether, chloroform, benzene.


� Hàm lượng sử dụng

− Hàm lượng sử dụng acid strearic trong ñơn pha chế 1÷ 4 % cho các

chất xúc tiến cần sự tăng hoạt.

c. Các chất tăng hoạt khác

� PbO / Pb3O4

- PbO: là chất bột màu vàng, không tan trong nước, tan trong acide, kiềm

mạnh, khối lượng riêng là 9,1÷ 9,7, không mùi ñộc.

- Pb3O4: bột màu ñỏ không tan trong nước, khối lượng riêng là 8,3÷9,2,

không mùi ñộc.

- Dùng cho sản phẩm NR, SBR, NBR, làm tăng hoạt tính Thiazole và

Aldehydomin.

- Dễ bị tự lưu -> dùng acid stearic và dầu tùng tiêu

- PbO dùng cho CR, IIR

� MgO

- Dạng bột mịn màu trắng, nhẹ, xốp, không tan trong nước và rượu dùng làm

chất ñộn, chất trợ xúc tiến.

- Cũng dùng như tác chất lưu hóa với ZnO trong CR

- Dùng như một chất nhậm acid (H+) trong hỗn hợp ñộn cao với Factice trắng.

� Acide oleic

- Dạng lỏng, màu vàng ñến màu nâu ñỏ, ñiểm chảy của chất tinh khiết là

14oC, ñiểm sôi 286oC

� Dầu hạt bông

- Dạng bán rắn màu vàng hay vàng nhạt, ñiểm chảy 20÷37oC

� Acide béo có 12 nguyên tử Cacbon

- Thể rắn màu trắng, khối lượng riêng 0,89 và Tm = 20÷37oC.

2.2.5. Chất hóa dẻo

� ðịnh nghĩa

Chất hóa dẻo có chức năng lớn trong cao su giúp chế biến và gia công

hỗn hợp cao su ñược dễ dàng, làm biến ñổi vài cơ tính của cao su lưu hóa.

� Phân loại


− Nhóm có nguồn gốc ñộng vật và thực vật

− Nhóm có nguồn gốc dẫn xuất từ than ñá

− Nhóm có nguồn gốc từ dầu mỏ

− Nhóm tổng hợp

� Tác dụng của chất hóa dẻo

− Cơ chế của sự hóa dẻo: chất hóa dẻo xen vào giữa các chuỗi cao su,

làm tách các chuỗi ra và làm giảm lực hút giữa các phân tử

− Giúp chất ñộn dễ phân tán, giảm nhiệt ñộ luyện trên máy cán 2 trục

− Giảm bớt thao tác cơ học, tiết kiệm công suất tiêu thụ

− Tăng ñộ kết dính giữa hóa chất và cao su trong quá trình cán, tạo ñiều

kiện cho hóa chất dễ dàng phân tán vào trong cao su.

a. Dầu tùng tiêu

− Thể lỏng sệt, màu nâu ñen

− Sử dụng nhiều sẽ kéo dài sự lưu hóa và làm cho sản phẩm biến mềm ở

nhiệt ñộ cao, ngoài ra cũng xúc tiến lão hóa

− Tỷ trọng: 1,01 ÷ 1,06

b. Nhựa thông

− Gồm acid abietic (C19H29COOH) và alhydric abietic (C14H24O4)

− Là chất làm mềm, tăng dính

− Màu vàng trong suốt, màu vàng ñục

− Tỷ trọng: 1,1÷1,5

c. Chất hóa dẻo

� Một số chất hóa dẻo thông dụng:

− Mercaptan họ thơm: Betanaphyl Mercaptan, Xylylmer-Captan, muối

kẽm của Xylylmer-Captan, Phenylmer-Captan

− Các chất dẫn xuất Imidazole: Dimethyl Imidazole

− Hydrazine thơm: Stearate Phenylhydrazine

− Các dẫn xuất của Acid Sunfuric: Bandogene

d. Dầu khoáng


− Làm giảm ñộ nhớt, dễ ñộn. Tăng ñộ bám ñường cho lốp

− Dầu gốc thơm (Aromatic): cho gia công tốt nhất: sản phẩm dễ nhuộm,

bền màu, kháng lão, thích hợp cho NR, tổng hợp trừ IIR.

− Dầu Parafin. Ứng dụng cho IIR, dễ nhuộm, bền, ñộ nhớt thấp -> chịu

nhiệt thấp.

2.2.6. Chất ñộn

� ðịnh nghĩa

ðộn là chất phụ gia ñược ñưa vào cao su thường chiếm lượng tương

ñối lớn hơn 10% trở lên

• Mục ñích sử dụng:

− Cải thiện tính năng của sản phẩm

− Cải thiện khả năng gia công của hỗn hợp cao su

− Hạ giá thành sản phẩm

� Phân loại: ñược chia thành 3 loại chính

− ðộn gia cường: than N774, N990..

− ðộn bán gia cường: N550, silica ..

− ðộn trơ: CaCO3, Kaolin, cao su tái sinh ..

� Cơ chế

a. Than ñen

� Khái quát


− Than ñen máng dẫn truyền: (CC): cải thiện tính dẫn ñiện, kháng xé

rách, kháng mài mòn.

− Than ñen máng rất dễ thao tác: (HPC): bổ cường, kháng mài mòn,

kháng kéo ñứt, dẫn ñiện khá tốt

− Than ñen máng dễ thao tác trung bình (MPC): bổ cường, sản phẩm có

cơ tính tốt.

− Than ñen máng dễ thao tác (EPC): kháng ñứt, mài mòn, mềm dẻo, và

ñộ nẩy cao.

− Than ñen lò kháng mài mòn cao: bổ cường cho các loại sản phẩm cao

su, kháng mài mòn cao.

− Than ñen lò bổ cường rất mịn (RF, VFF): thao tác dễ, bổ cường cao, áp

suất cao, ñộ dãn dài thấp.

− Than ñen lò mịn (FF): chịu uốn dập ñàn hồi và ñộ nẩy tốt.

− Than ñen lò suất cao số 2 (FEF và HMF- 1): Kháng lão hóa, ñộ cứng

tương ñối

Các nhóm chức trên bề mặt than ñen


− Than ñen là dãn dài cao (HEF): Kháng xé rất tốt

− Than ñen lò bán bổ cường (SRF): Khối lượng riêng thấp, kháng dầu, ñộ

nẩy tốt.

− Than ñen nhiệt phân mịn: ñộ nẩy cao, kháng xé rách tốt

− Than ñen nhiệt phân trung bình (MT): xem như chất ñộn trơ

− Than ñen acetylene (CF): dẫn ñiện tốt, ñược ñưa vào cuối giai ñoạn hỗn

luyện.

Loại ΦΦΦΦ TB nm

Bề mặt riêng cm2/g

Loại ΦΦΦΦ TB nm

Bề mặt riêng cm2/g

DBP Ml/100g

1 11 – 19 125 – 155 N110 SAF 19 138 113 N219 ISAF.LS

25 115 78

N220 ISAF 23 122 115 2 20 – 25 110 – 140

N234 21 124 125 N326 HAF-LS

26 84 72

N330 HAF 29 84 101 N339 24 94 121 N347 HAF-HS

27 87 126 3 26 – 30 75 – 105

N358 SPF 31 85 150 4 31 – 39 43 – 69 N440 FF 55 50 60 5 40 – 48 36 – 52 N550 FEF 47 43 120

N660 GPF 54 36 91 6 49 – 60 26 – 42

N683 APF 58 38 135 N762 SRF-LS

95 26 65

N765 SRF-HS

70 28 122

N774 SRF 72 30 74

7 61 – 100 17 – 33

N754 SL 90 103 - 58 8 101 – 200 - N880 FT 170 17 -

9 > 200 - N990 MT 320 – 470

8 36

Bảng 2.4: Phân loại than theo tiêu chuẩn ASTM 1765


� Sự ảnh hưởng của than ñến hỗn hợp cao su

− Modul tăng khi tăng mặt ñộ nối ngang, tăng hàm lượng than ñen

− Tính kháng kéo tăng khi tăng hàm lượng than ñen

− Tính chất ñộng tăng khi mật ñộ nối ngang tăng, nhưng nó sẽ giảm khi

tăng hàm lượng than ñen.

− ðộ biến dạng dư sau khi nén chịu ảnh hưởng của sự cân ñối giữa các

quá trình tạo nối ngang và cắt mạch khi lưu hóa, do ñó tác ñộng của

than ñen không có qui luật rõ ràng.

− Khi sử dụng than ñen cần phải dựa vào tính chất của nó:

+ Kích thướt hạt

+ Diện tích bề mặt riêng

+ Cấu trúc than càng cao thì ñộ trương nở phôi càng thấp

b. Chất ñộn bổ cường

� CaCO3 (ñá vôi)

− Thêm Acid Stearic ->dễ phân tán, sản phẩm ép xuất tăng

− Hạt nhỏ: lực kéo ñứt, kháng mòn, xé, uốn dập cao, ít hút, H2O, cách

ñiện tốt, cường lực ñịnh dãn, modun, ñộ cứng thấp.

− Ứng dụng: rẻ -> phổ biến: ñệm, ống, giày, ñồ chơi….

� CaSO4.xH2O (thạch cao)

− Là chất ñộn trơ, màu trắng hơn Barit.

� SiO2 (Silicas thể keo)

− Kháng xé, kháng loang vết nứt tốt, tính bổ cường cao, nhẹ

− Thu hút chất xúc tiến -> thêm S -> khó lưu hóa. Làm cứng, khô -> khó

thao tác. Tính ñàn hồi /dẻo, cường lực ñịnh dãn kém, co rút lớn.

− Ứng dụng: Sản phẩm trắng, trong suốt, nhẹ: ñế, gót giày, giả da

� ZnO (kẽm oxit)

− Bổ cường / lực kéo ñứt / ñộ nảy cao, biến dạng trễ thấp, dễ hỗn luyện,

cách ñiện tốt.

− Lực xé rách thấp. Khó lưu hóa (nhanh lưu, tạo ZbS). Giá ñắt


− Ứng dụng: Hông lốp xe, ñệm giảm chấn, bố thắng, bọc dây cách

ñiện….

c. Chất ñộn trơ

� Silicate thiên nhiên

− Trì hoãn lưu hóa, làm cứng, hạt lớn làm lực kéo ñứt, lực kháng xé, ñộ

kháng mài mòn thấp

− Có hai loại Silic là Diatosil A44 và Silic N

− Có tính ép xuất gần ñạt các thông số của Silic thể keo

� Talc

− Dạng bột trắng mịn, khối lượng riêng 2.72 kháng Acid, cách ñộn tốt

trơn láng

� Minate

− Dùng cho sản phẩm cần kháng nhiệt, sản phẩm chịu Acid, cách ñiện

� ðá vôi

− Màu trắng, dòn, xốp, thành phần chính là CaCO3, khối lượng riêng 2.7

dùng cho sản phẩm không tiếp xúc với Acid

� Magnesic (MgO)

− Có hai loại

+Loại nhẹ: dạng bột trắng rất mịn, khối lượng riêng 3.2

+Loại nặng: dạng bột hình kim, khối lượng riêng 3.6

d. ðộn cao su tái sinh

− Là chất ñộn rẻ bền, tăng ñộ ñặc cho sản phẩm. Tính kháng lão tuyệt

hảo.

− Tăng tốc ñộ hỗn luyện: thấm ướt, phân tán chất nhuộm, hỗn hợp dễ

trộn ->giảm tiêu thụ năng lượng.

− Tăng tính rắn chắc cho sản phẩm: giảm ñộ chùn/ khuyết tật vật liệu ->

éo ñùn và cán tráng nhanh & an toàn hơn.

− Giảm ñộ co rút trước và trong khi lưu hóa. Thời gian nén/ ñúc khuôn

giảm -> lưu hóa nhanh. Cũng như giảm ñộ co rút qua miệng ñùn/ trục

cán tráng.


− Sinh nhiệt ít do tính tương hợp tốt với cao su mới -> an toàn với hỗn

hợp chứa lượng lớn C ñen.

2.2.7. Chất tạo màu

a. Chất nhuộm màu gốc vô cơ

� Màu ñỏ: Oxyt sắt Fe2O3

− Không dùng cho sản phẩm màng mỏng, bám dính kim loại, nâng cao

ñiểm hóa dẻo

− Antimony ñỏ: Gồm các loại SbS3

− Sunfur thủy ngân

− Hỗn hợp Sunfur Cadmium màu anh ñào

� Màu vàng:

− Sunfur Cadmium (CdS)

− Kẽm Chranate (ZnCrO4)

− Chì Chranate

− Fe2O3 ngậm nước

− Màu trắng; TiO2, ZnO, MgCO3

� Màu lục: CrO3 bột màu lục ñen

− Màu lam: hỗn hợp CaO và Al2O3

b. Chất nhuộm màu gốc hữu cơ

− Màu ñỏ: muối của Acid Naphtol-5 Sulfonic với Diazo – α –

Naphtylamine (CK)

− Màu xanh lục: phức chất của sắt Nitroro-β-Naphtol

− Vàng cam: C32H22N4O5S2Ba

2.2.8. Chất tạo bọt

− Là chất trong quá trình lưu hóa bị phân giải và cho khí thoát ra tạo

thành các lỗ xốp

− Một số chất tạo bọt như: (NH4)2CO3, NH4H2CO3, NaHCO3


2.2.9. Chất phòng lão

Nhiệm vụ là dập tắt các gốc tự do ñể duy trì tính năng của sản phẩm

càng lâu càng tốt so với tính năng ban ñầu hoặc bù trừ các cầu nối ñã bị phá

huỷ. Do ñó người ta phân loại theo bản chất hóa học của chúng.

Phân loại các chất phòng lão theo cấu trúc hoá học:

� Dẫn xuất của Amin

− Kháng ñược nhiều tác nhân lão hóa

− Làm ñen sản phẩm chỉ sử dụng cho hỗn hợp có than ñen

− Các chất của paraphenylene diamine

R-NH-*-NH- R’

− Các amine và dẫn xuất của chúng gồm các loại khác nhau:

+ Kháng oxy hóa do nhiệt, do cuốn dập

+ Không kháng ozone

− Hai chất phòng lão thông dụng là:

+ Phenyl -naphtyl-amine (D)

+ Aldol-naphtyl-amine (A)

� Các dẫn xuất của phenol

− Không kháng Ozone

− Ít làm biến màu sản phẩm, các sản phẩm tiếp xúc với sản phẩm. Một số

nhóm thông dụng:

+ Monophenol: 2-6 ditertio butyl4 metyl phenol

+ Biphenol: 2,2 methylene bis -4 methyl 6 tertiobutyl phenol

+ Thiophenol: 4,4 thiobis -2- methyl-6- tertiobutyl phenol

+ Phosphite: trinoylphenyl phosphite

� Các chất tác dụng xúc tiến chậm

− Tạo ra các cầu nối mới bù ñắp lại các nối ñã bị oxy phá huỷ

− Sử dụng nhiều nhất là mercaptho benzi-midazole và muối kẽm của nó

� Các loại sáp vi tinh thể

− Gồm các hợp chất parafine có khối lượng phân tử lớn và một phần

ñược vàng hoá


− Kháng Ozone: chỉ bảo vệ sản phẩm ở trạng thái tĩnh và nó không tạo

ñược lớp màng mỏng trên bề mặt cao su

� Chất chống Ozone

H H

\ /

N-* - N

/ \

R1 R2

− Các chất chống Ozone ít nhiều có tác dụng phòng lão do nhiệt

− Các chất chống Ozone phần lớn là dẫn xuất của p-phenylamine

− Khả năng chống Ozone liên quan ñến RR

� Chất phòng lão vật lý

− Gồm các loại parafine và một số loại sáp như sáp ong

− Kháng nước, kháng oxy xâm nhập làm cho cao su mềm dẻo, lâu dần sẽ

xuất hiện các vết nứt, ngăn chặn oxy xâm nhập vào bên trong sản

phẩm. Chỉ sử dụng các sản phẩm ở trạng thái tĩnh, ở trạng thái ñộng các

màng này bị vỡ nên oxy, ozone có thể xâm nhập vào sản phẩm

− Có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm bóng loáng dễ ép xuất có khả

năng chống nước


2.3. Quy trình công nghệ

Hoàn tất

Cân ñong nguyên liệu

Cán luyện

Lưu hóa

ðịnh hình

Kiểm tra

Kiểm tra và thử nghiệm

Kiểm tra

Ñaït ðạt

Ñaït ðạt

Ñaït ðạt

ï ï

Sản phẩm hoàn chỉnh


Chương 3: NGHIÊN CỨU

3.1. ðể xây dựng công thức ñơn pha chế cần phải dựa vào các ñiều kiện

sau:

• Tạo ra sản phẩm có chất lượng ñáp ứng theo yêu cầu sử dụng.

- ðáp ứng các yêu cầu về tính năng cơ lý

- ðáp ứng ñiều kiện làm việc của sản phẩm: chịu mài mòn, nén ép …

- ðáp ứng môi trường làm việc của sản phẩm: chịu dầu, chịu nhiệt ñộ …

- Tạo ra sản phẩm có chất lượng ñáp ứng theo yêu cầu sử dụng

• Phù hợp với ñiều kiện công nghệ, thiết bị máy móc.

- Xem xét ñiều kiện công nghệ gia công: ép ñúc, ép chuyển, bơm

injection…

- Xem xét kết cấu sản phẩm ñể chọn công nghệ cho phù hợp

• Chi phí nguyên liệu, chi phí sản xuất cho phù hợp với giá cả của sản

phẩm.

- Chọn nguyên liệu ñáp ứng ñược yêu cầu mà giá thành thấp

- ðiều chỉnh sao cho thời gian lưu hóa là ngắn nhất ñể tăng năng suất

nhưng phải hợp lý và an toàn.

- Xem xét sao cho sản phẩm tạo ra có giá thành thấp nhất mà vẫn ñạt

ñược yêu cầu của khách hàng

3.2. Nghiên cứu xây dựng ñơn công thức joint chịu dầu sử dụng cao su

NBR

3.2.1. Xác ñịnh

- Joint chịu ñược dầu mỡ: sử dụng cao su NBR có ñộ trương nở là 0.5 %

- ðộ cứng sản phẩm: 70 ÷ 75 shore A

- Tỷ trọng: 1.20 ÷ 1.25 g/cm3

- Lực kéo ñứt: > 1400 N/cm2

- ðộ giãn dài: > 350 %

3.2.2. Thiết lập công thức thử nghiệm

a. Công thức 1


� Lý luận công thức 1:

- Do ñặc tính của sản phẩm chịu dầu nên trong ñơn công nghệ phải sử

dụng cao su NBR có khả năng chịu dầu

- ðộ cứng sản phẩm từ 70 ÷ 75 shore A, tỷ trọng sản phẩm 1.20 ÷ 1.25

khi tính toán ñộ cứng cho sản phẩm chúng ta cần phải biết ñược ñộ

cứng của loại cao su ñang sử dụng trong ñơn công nghệ, ñối với cao su

NBR thì ñộ cứng từ 42 ÷ 45 shore A

- Khi tính toán tỷ trọng của sản phẩm, cần phải lựa chọn và ñiều chỉnh

lượng ñộn trơ và ñộn gia cường sao cho phù hợp, nhưng ñồng thời cũng

phải quan tâm ñến các ñặc tính sau:

+ Tính năng cơ lý

+ Hiệu quả về kinh tế

công thức 1

Nguyên liệu % sử

dụng

tỷ trọng

(g/cm3)

thể tích

(cm3)

Cao Su KNB 35L 100 0.99 101.01

N550 45 1.79 25.14

CaCO3 55 2.7 20.37

Dầu DOP 5 0.98 5.10

Acid Stearic 2 1.07 1.87

6PPD 1 0.99 1.01

TMQ 1 1.12 0.89

ZnO 3 5.71 0.53

TMTD 1 1.39 0.72

DM 0.5 1.51 0.33

S 1 2.07 0.48

215 147.81

tỷ trọng = 1.36


- ðối với cao su NBR khi cán luyện thường sinh nhiệt và rất khó phân

tán hóa chất vào trong cao su chính vì vậy trong ñơn công nghệ cần

phải sử dụng dẩu DOP làm chất hóa dẻo với mục ñích dễ dàng phân tán

hóa chất vào trong cao su và giảm nhiệt ñộ hỗn hợp.

- Acid stearic ñược sử dụng trong ñơn công nghệ với tác dụng làm chất

tăng hoạt khi tác dụng với ZnO, và ñồng thời cũng ñóng vai trò làm

chất hóa dẻo cao su.

- ðối với cao su NBR tương ñối bền nhiệt, nhưng khả năng kháng môi

trường kém, chính vì vậy trong công thức cần phải sử dụng chất phòng

lão khoảng 1% TMQ kết hợp với 1% 6PPD với tác dụng kháng lại quá

trình giảm cấp.

- TMTD là chất xúc tiến có khả năng giải phóng 13% lưu huỳnh trong nó

khi lưu hóa sản phẩm, chính vì vậy nó có khả năng làm chất lưu hóa (3

÷ 5%) khi không sử dụng lưu huỳnh. Trong công thức thì TMTD ñược

sử dụng như 1 chất xúc tiến nhanh kết hợp DM với lượng lưu huỳnh sử

dụng (1 ÷ 2%).

� Qui trình cán luyện

• Cán vô chất phụ da

- ðây là quá trình trộn giữa cao su và các chất phụ da bao gồm: N550

CaCO3, Dầu DOP, Acid Stearic, 6PPD, TMQ, ZnO.

- Qui trình cán vô chất phụ da ñược thực hiện trên máy cán 2 trục với

ñường kính trục 350mm, tốc ñộ trục cán theo tỷ lệ 16/20.


• Cán vô chất xúc tiến và chất lưu hóa

- Sau khi cán vô chất phụ da cần phải ñể cho keo nguội xuống nhiệt ñộ

khoảng 40 ÷ 50ºC mới thực hiện quá trình cán vô chất xúc tiến và chất

lưu hóa ñể tránh tình trạng nhiệt ñộ keo quá cao khi vô chất lưu hóa keo

dễ bị tự lưu trên máy cán.

- Qui trình cán vô chất lưu hóa cũng ñược thực hiện trên máy cán 2 trục

với ñường kính trục 350mm, tốc ñộ trục cán theo tỷ lệ 16/20

Thao tác cán Thời gian (s)

ðiều chỉnh khe trục 6 - 8 mm 0

Sơ luyện cao su trên máy cán 600

Cho chất phụ da vào theo thứ tự Acid

Stearic, 6PPD, TMQ, ZnO, Dầu DOP,

N550, CaCO3, cắt ñảo 4 -5 lần cho ñều hóa

chất

900

Cho keo ôm trục cắt ñảo từ 2-3 lần

cho ñến khi keo láng mặt 1100

ðiều chỉnh khe trục theo qui cách ñịnh hình

và xuất tấm 1200

Thao tác cán Thời gian (s)

ðiều chỉnh khe trục 6 - 8 mm 0

Cán cho keo mềm ra 240

Khi keo láng mặt cho ôm trục, dùng dao cắt

ñảo cho ñều keo, sau ñó cho chất lưu hóa

vào theo trình tự DM, TMTD, S

420

Dùng dao cắt ñảo 3 – 4 lần ñể phân tán ñều

hóa chất. 480

ðiều chỉnh khe trục theo qui cách ñịnh hình

và xuất tấm 600


� Phương pháp kiểm tra

• Phương pháp và công thức kiểm tra tính năng cơ lý

- ðộ trương nở: ngâm 1 mẫu sản phẩm có khối lượng 0m vào trong

becher 100ml dầu D.O trong 48h ở nhiệt ñộ thường, ñược khối lượng

1m sau ñó ta tính ñộ trương nở bằng công thức:

0 1

0

% = 100m m

m

−×

0m : trọng lượng mẫu trước khi cho vào dầu

1m : trọng lượng mẫu sau khi cho vào dầu

- Tỷ trọng

2

kk

kk H O

md

m m=

−

kkm : khối lượng mẫu trong không khí

2H Om : khối lượng mẫu trong nước

- Lực kéo ñứt

Ld = P/C.h

P: tải trọng tác dụng lên mẫu (N)

C: chiều rộng tấm cơ lý (mm)

h: chiều dày tấm cơ lý (mm)

- ðộ giãn dài

1 0

0

% 100l l

dd xl

−=

1l : chiều dài ño ñược khi tấm cơ lý ñứt (mm)

0l : chiều dài ban ñầu (mm)

� Kết quả công thức 1

- ðộ trương nở: 0.05 %


- ðộ cứng: 74 shore A

- Tỷ trọng: 1.35 g/cm3 (ño thực tế )

- Lực kéo ñứt: 1350 N/cm2

- ðộ giản dài: 380 %

b. Công thức 2

� Lý luận công thức 2

- Kết quả kiểm tra công thức 1 cho thấy

+ Tỷ trọng công thức 1 là 1.35 g/cm3 cao hơn so với tiêu chuẩn sản

phẩm 1.20 ÷ 1.25 g/cm3

+ Lực kéo ñứt là 1350 N/cm2 thấp hơn so với tiêu chuẩn sản phẩm

1400 N/cm2

công thức 2


dụng

tỷ trọng

(g/cm3)

thể tích

(cm3)

Cao Su KNB 35L 100 0.99 101.01

N550 55 1.79 30.73

CaCO3 14 2.7 5.19

Dầu DOP 5 0.98 5.10


6PPD 1 0.99 1.01

TMQ 1 1.12 0.89

ZnO 3 5.71 0.53

TMTD 1 1.39 0.72

DM 0.5 1.51 0.33

S 1 2.07 0.48

184 148.21

tỷ trọng = 1.24


- Công thức 2 cần ñiều chỉnh ñộn trơ và ñộn gia cường sao với mục ñích

giảm tỷ trọng và tăng lực kéo ñứt.




- Tỷ trọng: 1.235 g/cm3 (ño thực tế )


- ðộ giãn dài: 390 %

c. Công thức 3

� Lý luận công thức 3

- Dựa vào thời gian thao tác của sản phẩm khoảng 30 ÷ 35 s thì TS1: 45

công thức 3


dụng

tỷ trọng

(g/cm3)

thể tích

(cm3)

Cao Su KNB 35L 100 0.99 101.01

N550 55 1.79 30.73

CaCO3 14 2.7 5.19

Dầu DOP 5 0.98 5.10


6PPD 1 0.99 1.01

TMQ 1 1.12 0.89

ZnO 3 5.71 0.53

TMTD 1.5 1.39 1.08

DM 1 1.51 0.66

S 1 2.07 0.48

184.5 148.55

tỷ trọng = 1.24


- 50 s là an toàn.

- Do thời gian thao tác sản phẩm nhanh nên nhiệt ñộ thất thoát ít, dựa

vào reometer công thức 2 thì TC 90: 4 phút 45 là tương ñối chậm chín.

Vì vậy cần phải ñiều chình công thức công thức 3 có TC90 khoảng từ 2

÷ 3 phút với mục ñích tăng năng suất.




- Tỷ trọng: 1.238 g/cm3 (ño thực tế)


- ðộ giãn dài: 392 %

Chương 4: KẾT LUẬN

4.1. Kết luận


Dưới ñây là bảng thống kê các tính năng của các công thức

Tính năng Tiêu chuẩn

sản phẩm

công thức

1

công thức

2

công thức

3

ðộ trương nở

(%) 0.5 0.05 0.05 0.05

ðộc cứng

(Shore A) 70 - 75 74 73 73

Tỷ trọng

(g/cm3) 1.20 - 1.25 1.35 1.235 1.238

Lực kéo ñứt

(N/cm2) >1400 1350 1420 1425

ðộ giãn dài

(%) > 350% 380 390 392

− Như vậy dựa vào bảng tổng kết cho ta thấy: ñối với công thức 1 là công

thức ñầu tiên ñược thiết lập dựa trên những lý luận lý thuyết, và tính

toán ban ñầu cho kết quả chưa ñáp ứng ñược những tiêu chuẩn của sản

phẩm về tỷ trọng và tính năng cơ lý.

− Do công thức 1 chưa ñạt yêu cầu nên công thức 2 sẽ ñược thiết lập dựa

trên nền công thức 1, với sự ñiều chỉnh so cho có thể ñạt ñược yêu cầu

của sản phẩm nhưng cũng phải có hiệu quả về kinh tế.

− ðối với công thức 3 ñược ñiều chỉnh với mục ñích giảm thời gian lưu

hóa, tăng năng suất.

− Như vậy qua quá trình nghiên cứu xây dựng ñơn công thức joint chịu

dầu sử dụng cao su NBR, chúng ta có thể rút ra ñược những kinh

nghiệm sau:

+ Nghiên cứu trước tính năng của sản phẩm sẽ ñược sản xuất

+ Chọn lựa nguyên vật liệu sẽ ñược sử dụng

+ Khảo sát thiết bị hiện có và nghiên cứu những thiết bị cần phải trang

bị thêm.


+ Nghiên cứu và ñề xuất qui trình công nghệ sản xuất sản phẩm

+ Sản xuất thử và kiểm nghiệm các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

+ ðiều chỉnh ñơn pha chế, sản xuất thử, kiểm nghiệm và ñưa vào sản

xuất

Nếu thực hiện thiếu hoặc không ñúng trình tự các bước trên sẽ dẫn ñến

các sai sót và thiệt hại nghiêm trọng, sản phẩm không ñạt chất lượng hoặc

không cân ñối trên ý nghĩa kỹ thuật và kinh tế.

4.2. Kiến nghị

− ðể thiết lập một công thức cao su kỹ thuật ñáp ứng ñúng nhu cầu khách

hàng, ñôi khi người thực hiện cần phải có một khoảng thời gian dài

nghiên cứu, thử nghiệm nhiều lần mới có ñược một kết quả như mong

muốn. Sau khi thực hiện ñồ án này, em nghĩ, cần có thêm thời gian ñể

bài làm ñược tốt hơn.

− Thiết nghĩ, nước ta là một nước xuất khẩu cao su nhưng lại không ñủ

kỹ thuật ñể sản xuất những sản phẩm cao cấp, có những tính năng ñặc

biệt như lốp môtô ñua hay các loại xe ñặc chủng, …

− Hiện nay, hầu hết các trung tâm nghiên cứu, các công ty, các cơ sở sản

xuất ñều có tư tưởng giữ “bí mật công nghệ” như một món bảo bối

riêng ñể làm giàu hoặc thực hiện những mục ñích khác mà họ không hề

nghĩ rằng cái “bí mật công nghệ” mà họ biết chính là bàn ñạp ñể giúp

những con người có tâm huyết nghiên cứu, phát huy thêm ñể kỹ thuật

công nghệ của nước nhà ñuổi kịp các nước bạn.

− Cần phải có những ñề tài, những ñồ án lớn hơn cho sinh viên ngay từ

những năm ñầu ñể tạo một áp lực giúp sinh viên tư duy ñược nhiều hơn

về vấn ñề học tập, về chuyên ngành cũng như về cuộc sống trong tương

lai mà chính bản thân mỗi sinh viên phải trải nghiệm.

Documents

17312824-sanxuatcaosukythuat