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

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

Mở đầu

Cao su là loại vật liệu có những tính chất quý giá Khác với các vật thểrắn, cao su có độ bền cơ học thấp hơn nhng có đại lợng biến dạng, đàn hồilớn hơn nhiều lần Khi có ngoại lực tác dụng, có những sản phẩm cao su cókhả năng biến dạng hàng chục lần so với kích thớc ban đầu, kích thớc ban

đầu lại đợc thiết lập ngay sau khi loại bỏ ngoại lực Khác với các chất lỏng

đ-ợc đặc trng bằng độ bền cơ học vô cùng nhỏ và đại lợng biến dạng chảynhớt không thuận nghịch lớn, cao su trong nhiều lĩnh vực đợc sử dụng nh làmột vật liệu chịu lực có đại lợng biến dạng đàn hồi nhỏ Sự đa dạng của lĩnhvực sử dụng, chủng loại sản phẩm, tính năng kỹ thuật của cao su và các sảnphẩm cao su cho chúng ta thấy rằng cao su là loại vật liệu không thể thay thế

đợc [1]

Chính vì vậy, với sự phát triển mạnh mẽ của các nền công nghiệp, nhucầu sử dụng các sản phẩm đợc sản xuất từ các hợp chất cao phân tử nóichung và cao su nói riêng tăng lên một cách mạnh mẽ Song song với việc đó

là một lợng lớn phế thải từ vật liệu này đang đợc gia tăng một cách nhanhchóng Theo ớc tính, lợng phế phẩm hàng năm của các vật liệu tổng hợpchiếm trung bình 60% số lợng sản xuất ra Các sản phẩm này rất khó phânhuỷ, chúng tồn tại từ năm này sang năm khác tạo ra một lợng rác thải khổng

lồ nằm trong các bãi rác của thành phố lớn Điều này đang là một mối lo,một vấn đề thời sự của xã hội Vấn đề đợc đặt ra ở đây là phải xử lý chúng

nh thế nào cho hợp lý nhất: vừa mang lại thêm của cải vật chất, vừa tránh đợc

ô nhiễm môi trờng Do vậy, từ nhiều năm nay, trên thế giới đã có nhiều côngtrình nghiên cứu để xử lý, tận dụng các vật liệu polyme phế thải nói chung vàcao su phế thải (CSPT) nói riêng Các công trình này đã góp phần làm giảmthiểu khối lợng rác phải thu gom và tiêu huỷ, mang lại cơ hội làm việc chonhững ngời nghèo, bảo tồn những nguồn lực có hạn và bảo vệ môi trờng sốngtrong sạch

1

ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu xử lý, tận dụng polyme phế thải nóichung và cao su phế thải nói riêng cha đợc chú ý nhiều Theo thống kê củaViện Khoa học Công nghệ Môi trờng (thuộc trờng Đại học Bách Khoa HàNội) thì ở Hà Nội mới chỉ có khoảng 5% vật liệu polyme phế thải đợc thugom và tái sử dụng bằng các biện pháp đơn giản ở các làng Triều Khúc,Trung Văn, Minh Khai [2] Còn các phế thải từ các sản phẩm cao su thì hầu

nh cha đợc quan tâm đến

Trớc tình hình nh vậy, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu biện pháp xử

lý, tận dụng cao su phế thải” để thực hiện luận văn tốt nghiệp với mục tiêu đa

ra đợc biện pháp xử lý, tận dụng thích hợp để có thể tái sử dụng các loại cao

su phế thải nhằm tiết kiệm nguyên liệu và góp phần bảo vệ môi trờng

1839 khi loài ngời phát minh đợc quá trình lu hoá chuyển cao su từ trạng tháichảy nhớt sang trạng thái đàn hồi cao bền vững, CSTN đợc sử dụng để sảnxuất ra các sản phẩm tăng đáng kể [1].

Trong những năm gần đây mặc dù loài ngời đã tổng hợp nhiều loại cao

su nhng sản lợng sản xuất và sử dụng CSTN vẫn tăng lên một cách đáng kể.Dới đây là sản lợng CSTN của một số nớc trên thế giới trong những năm gần

đây

Bảng 1: Sản lợng CSTN trên thế giới trong mấy năm gần đây [3]

NămNớc

1994(triệu tấn) (triệu tấn)1995 (triệu tấn)1996 (triệu tấn)2000

1.1.2 Thành phần, cấu tạo, tính chất và phơng pháp chế biến cao su

thiên nhiên

1.1.2.1 Thành phần

Thành phần của CSTN gồm nhiều nhóm các chất hoá học khác nhau:cacbua hydro (thành phần chủ yếu), độ ẩm, các chất trích ly bằng axeton, cácchất chứa nitơ mà thành phần chủ yếu của nó là protein và các chất khoáng.tuỳ thuộc vào các yếu tố nh: phơng pháp sản xuất, tuổi của cây cao su, cấutạo thổ nhỡng, khí hậu nơi cây sinh trởng, phát triển và mùa khai thác mủ cao

su mà hàm lợng các chất này có thể dao động tơng đối lớn

Thành phần hoá học các chất đợc trích ly bằng axeton bao gồm: 5,51%axit béo (axit oleic, axit stearic) giữ vai trò làm trợ xúc tiến cho quá trình luhoá

Axit béo trong cao su tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, 3% là este củacác axit béo, 7% là glucozit Phần còn lại là các axit amin béo và các hợpchất phốt pho hữu cơ 0,08% đến 0,16% các hợp chất hữu cơ kiềm tính:

C17H42O3 và C20H30O Những hợp chất này có khả năng chống lại phản ứngoxy hoá mạch cacbua hydro và giữ vai trò chất phòng lão hoá tự nhiên chocao su

Các chất chứa nitơ trong CSTN gồm protein và các sản phẩm phân huỷprotein là các axit amin Protein làm giảm tính năng kỹ thuật của cao su vìtăng khả năng hút ẩm và giảm tính cách điện của cao su

Ngoài ra trong CSTN còn một thành phần khác nh: chất khoáng, chất trocủa quá trình thiêu kết polyme (các muối khoáng, muối kali, magiê, oxyt kimloại kiềm…).)

Đối với cao su tiêu chuẩn SMR (tiêu chuẩn của Malaysia), hàm lợng cáchợp chất phi cao su đợc quy định theo bảng sau đây

B¶ng 2: Hµm lù¬ng c¸c chÊt phi cao su theo tiªu chuÈn Malaysia.

5

1.1.2.3 Tính chất

1.1.2.3.1 Tính chất vật lý

CSTN ở nhiệt độ thấp có cấu trúc tinh thể, vận tốc kết tinh lớn nhất đ ợcxác định là ở -250C CSTN có biểu hiện rõ ràng lên bề mặt: độ cứng tăng, bềmặt vật liệu mờ CSTN tinh thể nóng chảy ở nhiệt độ 400C Quá trình nóngchảy của các cấu trúc tinh thể của CSTN xảy ra cùng hiện tợng hấp phụ nhiệt.Tính cách âm của cao su mềm trên cơ sở của CSTN đợc đánh giá bằngvận tốc truyền âm trong đó ở 250C vận tôc truyền âm trong CSTN là 37m/s,vận tốc truyền âm giảm khi tăng nhiệt độ hợp phần cao su

CSTN tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòngtetraclorua cacbon (CCl4) và sunfua cacbon (CS2) CSTN không tan trong rợu,xeton

+ Nửa chu kỳ kết tinh ở - 250C: 2 - 4 (giờ)

+ Thẩm thấu điện môi ở tần số dao động 1000Hz: 2,4 - 2,7

+ Tang của góc tổn thất điện môi: 1,6.10-3

1.1.2.3.2 Tính chất công nghệ

Trong quá trình bảo quản, CSTN thờng chuyển sang trạng thái tinh thể

ở nhiệt độ môi trờng từ 250C đến 300C, hàm lợng pha tinh thể trong CSTN là40% Trạng thái tinh thể làm giảm tính mềm dẻo của CSTN

Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của CSTN, trên thịtrờng sử dụng hệ số ổn định dẻo PRI Hệ số này càng cao thì vận tốc hoá dẻocao su đó càng nhỏ, điều đó có nghĩa là cao su có hệ số PRI càng lớn có khảnăng chống lão hoá càng tốt

CSTN có khả năng phối trộn tốt với các loại chất độn và các chất phốihợp trên máy luyện kín hoặc luyện hở Hợp phần trên cơ sở CSTN có độ bềnkết dính nội cao, khả năng cán tráng, ép phun tốt, mức độ co ngót kích thớcsản phẩm nhỏ CSTN có thể phối trộn với các loại cao su không phân cực

1.1.2.3.3 Tính chất cơ lý

CSTN có khả năng lu hoá bằng lu huỳnh phối hợp với các loại xúc tiến

lu hoá thông dụng Tính chất cơ lý của CSTN đợc xác định theo tính chất cơ

lý của hợp phần cao su tiêu chuẩn

Bảng 3: Thành phần tiêu chuẩn để xác định các tính chất cơ lý của CSTN

CSTN không độc nên từ nó có thể sản xuất các sản phẩm trong y học vàtrong công nghiệp thực phẩm

1.1.2.4 Phơng pháp chế biến

CSTN đợc sản xuất từ latex chủ yếu bằng 2 phơng pháp:

+ Keo tụ mủ cao su

+ Cho bay hơi nớc ra khỏi mủ cao su

Trên thơng trờng quốc tế, CSTN đợc trao đổi ở 2 dạng chính là ểpcêphong khói và crêp trắng

 Ph ơng pháp sản xuất crêp hong khói

7

bỏ các chất tan trong nớc đợc cuốn theo cao su Cao su đợc lấy ra ở công

đoạn này có hình dạng tấm

Các tấm lấy ra đợc chuyển sang máy ép rãnh Máy cán rãnh là máy cánhai trục quay nh nhau Bề mặt trục cán đợc sẻ các rãnh dọc có kích thớc 3mm

x 3mm Mục đích làm tăng diện tích bề mặt của tấm cao su

Các tấm cao su đợc sẻ rãnh đợc ngâm vào trong nớc mềm từ 10 đến 15giờ Công đoạn này nhằm mục đích loại bỏ bớt các tạp chất tan trong nớc vàdấu vết của axit axetic còn đọng lại trong cao su trong quá trình keo tụ

Sau khi ngâm vào nớc các tấm cao su đợc vớt lên, treo vào các giá cóbánh xe để chuyển động dễ dàng Các giá này theo đờng ray đợc đẩy vào lòsấy hong khói Lò sấy hong khói là toà nhà cao từ 2 đến 3 tầng ở các tầngtrên là các giá đỡ cao su còn tầng dới cùng là tất cả các loại thực vật: bẹ dừa,

vỏ lạc, củi tơi, tre…) ợc đốt cháy làm nguồn nhiệt để sấy Công đoạn sấy là đcông đoạn dài nhất Tổng thời gian sấy có thể kéo dài từ 7 đến 10 ngày đêm.Trong công đoạn này cao su đợc sấy trong làn khói dầy đặc ở nhiệt độ từ

KCS + đóng kiện Sấy hong khói Ngâm n ớc Cán rãnh

Hình 1: Sơ đồ sản xuất crêp hong khói

 Ph ơng pháp sản xuất crêp trắng

Crêp trắng đợc sản xuất từ mủ CSTN Cũng nh công nghệ sản xuất crêphong khói, crêp trắng mủ cao su đợc lọc qua sàng lọc với kích thớc mắt sàngkhoảng 50 55 m nhằm mục đích loại bỏ các hợp chất cơ học lớn nh: cát,lá cây, vỏ cây và một phần cao su bị keo tụ Trớc khi tiến hành keo tụ, mủcao su đợc pha loãng bằng nớc mền đến hàm lợng cao su từ 15% đến 17%.Ngoài ra còn khuấy trộn với 1% NaHSO3 theo tỷ lệ 10 phần thể tích NaHSO3

1% với 100 phần thể tích mủ cao su 15% đến 17%

Trong quá trình khuấy trộn mủ cao su với NaHSO3 một phần mủ cao su

bị keo tụ theo phản ứng phân huỷ NaHSO3 để tạo thành axit

Axit H2SO3 không bền vững phân huỷ thành nớc và SO2, chính SO2 tẩytrắng mủ cao su trớc khi nó bị keo tụ

Hỗn hợp mủ cao su với Na2SO3 đợc keo tụ bằng dung dịch axit axetic1% Khi trong thể tích latec xuất hiện phần mủ keo tụ nó đợc vớt lên khỏi bểkeo tụ bằng sàng nhiều tầng Những tảng cao su keo tụ vớt đợc đặt trên cáctầng sàng và đợc rửa bằng nớc mềm trên hệ thống 3 máy cán Hai máy đầu làhai máy cán có tỷ tốc, bề mặt trục cán đợc tạo rãnh dọc theo trục cán với kíchthớc 3mm x 3mm Quá trình rửa cao su bằng nớc đợc tiến hành đồng thời vớicông đoạn tạo vân cán xuất tấm vì vậy các rãnh dọc theo trục cán đã làm tăng

độ xốp của cao su, tăng diện tích tiếp xúc với nớc rửa làm cao su sạch hơn,hàm lợng các chất tan trong nớc, dấu vết của axit axetic ít hơn

Sau khi đợc rửa sạch ở máy cán thứ hai các tấm cao su chuyển ngaysang máy cán thứ 3 Trên máy cán thứ 3 với bề mặt trục cán phẳng, vận tốcquay của trục nh nhau, nớc rửa đợc loại bớt khỏi bề mặt cao su đồng thời vớinớc rửa một phần các chất tan trong nớc bị cuốn theo cao su trong quá trìnhkeo tụ cũng đợc ép ra ngoài theo serum Các tấm cao su lấy ra từ máy cán thứ

3 đợc treo lên giá và sấy khô ở nhiệt độ 300C đến 350C trong khoảng thờigian từ hai đến ba tuần [1]

1.2 cao su phế thải và vấn đề ô nhiễm môi trờng

1.2.1 Rác thải và vấn đề ô nhiễm môi trờng

Bảo vệ môi trờng để phát triển bền vững là vấn đề sống còn của mỗiquốc gia trên thế giới Kinh tế càng tăng trởng thì càng nhiều vấn đề đặt ra

cho bảo vệ môi trờng, trong đó chất thải là một vấn đề cấp bách nhất hiệnnay.

Việt Nam đang tiến hành công nghiệp hoá đất nớc với nhịp độ tăng ởng kinh tế khá cao trong nhiều năm qua Cùng với tốc độ tăng trởng kinh tếcao đó là sự gia tăng mạnh các chất thải, gây nên những vấn đề môi trờngnghiêm trọng Chỉ tính riêng ở thành phố Hà Nội, theo thống kê của Công tyMôi trờng Hà Nội, lợng rác thải của thủ đô đã tăng vọt từ 1.300 tấn/ngày(năm 2000) lên 1.500 tấn/ngày (năm 2001) và trong năm 2002 tiếp tục tăngvọt lên 1.800 tấn/ngày Năm 2003, con số này tiếp tục gia tăng lên hơn1.900 tấn/ngày và có chiều hớng ngày càng tăng trong năm 2004 [4]

tr-Ước tính hiện nay tổng lợng chất thải rắn ở Việt Nam vào khoảng49.300 tấn/ngày, trong đó chất thải rắn công nghiệp chiếm khoảng 54,8% (t-

ơng đơng 27.000 tấn), chất thải sinh hoạt chiếm 44,4% (tơng đơng 21.900tấn) và chất thải bệnh viện chiếm 0,8% (tơng đơng 400 tấn) [5] Trong khi

đó, hoạt động thu gom và xử lý rác thải hiện vẫn đang là một trong nhữngvấn đề bức xúc trong công tác quản lý môi trờng Có thể nói, trên địa bàn các

đô thị hiện vẫn cha có hệ thống thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải hoạt

động xuyên suốt và đảm bảo xử lý một cách hợp vệ sinh Thông thờng rácthải sau khi thu gom đợc đổ tại các bãi chứa tạm thời, mà các bãi chứa nàychỉ là các khu đất trống hay các hầm khai thác đất sét, đá [4] Hơn nữa, cácchất thải rắn ở các đô thị và khu công nghiệp hầu nh không đợc phân loại tr-

ớc khi chôn lấp, tất cả các loại chất thải (công nghiệp, sinh hoạt, y tế) đều

đ-ợc chôn lấp lẫn lộn, cộng với việc lợng chất thải không đđ-ợc thu gom và chônlấp, đã và đang gây nên tác động xấu tới môi trờng ảnh hởng không tốtkhông chỉ tới đời sống sinh hoạt mà còn cả tới hoạt động kinh tế Ngay cảchất thải đợc chôn lấp cũng đặt ra vấn đề về môi trờng cần đợc giải quyết [5].Các loại rác thải không đợc chôn lấp đúng tiêu chuẩn đã và đang gây ra các

ảnh hởng rất lớn đến sự ô nhiễm đất, ô nhiễm các mạch nớc ngầm

Chất thải công nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhất (54,8%) trong tổng lợng chấtthải ở Việt Nam Nếu xét theo nguồn thải thì tỷ lệ các cơ sở sản xuất thuộccác ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trờng nghiêm trọng thể hiện trênbảng dới đây

Bảng 4: Tỷ lệ chất thải gây ô nhiễm môi trờng

của các ngành công nghiệp ở Việt Nam

1.2.2 Cao su phế thải và ảnh hởng của nó tới môi trờng sinh thái

Tình hình dân số gia tăng, công nghiệp hoá nhanh chóng và điều kiệnsống cao hơn làm lợng cao su sử dụng tăng lên, đồng thời làm tăng lợng rácthải từ cao su, trong đó phần lớn là lốp cao su thải ở những nớc công nghiệphoá, lợng lốp cao su thải chiếm đến 60% lợng cao su tiêu dùng Cùng với l-ợng xe đạp, xe máy và ôtô tăng lên, lợng lốp xe thải ra cũng chất thành từngnúi lớn Hàng năm ở Mỹ thải ra khoảng 242 triệu lốp xe ôtô, Canada là 10triệu, Đức là 0.6 triệu; Pháp là 0,4 triệu; Anh là 0,74 triệu và Italia là 0,37triệu lốp Ước tính cứ một ngời một năm thải ra một lốp xe ở những nớccông nghiệp hoá cao, lợng lốp xe đã dùng chiếm khoảng 1  2% tổng lợngrác thải rắn Khoảng 40% rác thải cao su còn lại chủ yếu là các loại ống, dâybảo hiểm và công nghiệp đóng giày Ngoài ra còn có các loại cao su thừa,vòng đệm, vật liệu cách điện trong các dụng cụ điện, bao gói…).[7]

Không chỉ chiếm nhiều khu chôn lấp rác, lốp cao su thải còn làm hỏngcác lớp đá ngăn không cho những chất độc hại ngấm vào các mạch nớc ngầm

và nớc trên mặt đất Lốp cao su vứt lén lút bừa bãi từng chiếc hay vứt thànhtừng đống lớn trông rất chớng mắt, làm mất mỹ quan đờng phố, đồng thờicũng là mối đe doạ cho sức khoẻ cộng đồng bởi đó còn là nơi trú ngụ của cácloại muỗi mang bệnh truyền nhiễm sinh sống

11

Bên cạnh đó, những đống cao su cháy còn là một vấn đề lớn đối với môitrờng Các đám lửa do đốt cao su có thể cháy đến vài tháng, tạo nên nhữngcột khói lớn, có thể nhìn thấy từ xa đến cả chục dặm Những cột khói đó cóchứa các chất độc hoá học và gây ô nhiễm không khí, nh dầu sinh ra từ cao

su cháy là các chất độc ngấm vào nguồn nớc sinh hoạt Giải quyết một đámcao su cháy trong nhiều trờng hợp không chỉ vô ích mà còn mang lại nhiềuvấn đề nguy hại cho môi trờng ở Ohio (Mỹ), hậu quả nặng nề nhất đến vàonăm 1999, khi một đống rác thải cao su rộng 56 hecta ở phía đông bắc Ohiocháy trong 5 ngày, tạo ra một cột khói độc có thể nhìn thấy từ cách xa 60dặm, thải ra một lợng dầu chảy vào một nhánh sông gần đó, làm chết cá ở hệthống sông Sandusky [8]

1.2.3 ý nghĩa thực tiễn của việc tận dụng đồ phế thải nói chung và cao

su phế thải nói riêng

Việc tận dụng đồ phế thải trong đó có CSPT có một ý nghĩa thực tiễn rấtquan trọng Việc này góp phần giảm lợng rác thải, khắc phục sự suy thoáimôi trờng, giúp cho ngời dân không phải sống chung với rác, do đó cải thiện

đợc điều kiện sinh hoạt, bảo vệ sức khoẻ, nâng cao chất lợng cuộc sống Hơnnữa, việc tái chế lại các đồ phế thải còn mang lại lợi ích kinh tế rất lớn Việctận dụng các nguyên vật liệu phế thải để tái chế góp phần làm giảm giá thànhsản phẩm, giảm chi phí cho việc nhập các nguyên liệu mới Nền công nghiệptái chế các vật liệu phế thải còn mang lại công ăn việc làm cho nhiều ngời,tăng thu nhập cho nền kinh tế quốc dân Do vậy, việc nghiên cứu các biệnpháp xử lý, tận dụng nguồn phế thải đã và đang là vấn đề đợc cả thế giớiquan tâm

1.3 Các biện pháp xử lý, tận dụng cao su phế thải

Ngay từ khi ngành công nghiệp sản xuất cao su ra đời, ngời ta đã nghĩ

đến việc tận dụng CSPT làm nguyên liệu

Năm 1858 ra đời bằng sáng chế đầu tiên của Hall, trong đó tác giả đa rabiện pháp sơ chế CSPT bằng hơi nớc Qua đó, cao su đợc dẻo hoá và có thể

sử dụng lại [9]

Năm 1882, Michell đã đa ra biện pháp dùng axit [10] và năm 1889,Marsk đã đa ra biện pháp dùng kiềm [11] để hoà tan các loại sợi bông gia c -ờng trong cao su

Đến khoảng năm 1960, ngời ta sử dụng CSPT chủ yếu làm vật liệu tái

thể dùng khoảng 5  30% lợng nguyên liệu cần thiết Nguyên liệu tái sinh đavào làm giảm giá thành, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giacông nh thoát khí tốt hơn, thời gian lu hoá nhanh hơn [8,12].

Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, giá nguyên liệu giảmmạnh nên việc tận dụng CSPT làm nguyên liệu không còn kinh tế nữa mà ng-

ời ta nghĩ tới các giải pháp khác nh làm nhiên liệu, tận dụng làm vật liệu gia

cố bờ biển, đắp lại lốp, Dới đây là tình hình sử dụng CSPT ở một số nớccông nghiệp phát triển [13]

13

Bảng 5: Tình hình sử dụng CSPT ở một số nớc công nghiệp phát triển

Biện pháp

sử dụng

Nớc

Nhiên liệu(cho xi măng)

Nguyênliệu

Đắp lạilốp

Xuấtkhẩu Bỏ đi

Vấn đề tái sử dụng CSPT không chỉ giới hạn ở một vùng hay một nớc

mà ngày nay, các công ty trên thế giới đã đầu t vào lĩnh vực này rộng khắptrên toàn cầu Hãng Nilos (Đức) là một hãng lớn trên thế giới chuyên chế tạocác loại sản phẩm băng tải cao su đồng thời với việc xử lý các băng tải cũthành nguyên liệu bột cao su đã đặt cơ sở tại nhiều nớc trên thế giới Riêng ởChâu á hãng đã có chi nhánh tại Trung Quốc, ấn độ, Indonesia, Philippin…)

Điều đó cho thấy ngay cả các hãng sản xuất gia công cao su ngày nay cũngrất coi trọng vấn đề tái sử dụng các sản phẩm CSPT làm nguyên liệu

Trong những năm gần đây, đa phần các nghiên cứu trong lĩnh vực tậndụng CSPT tập trung vào một số vấn đề sau

1.3.1 Sử dụng lại các sản phẩm phế thải

 Đắp lại lốp cũ:

Hiện nay có khoảng 15% lốp xe con (trớc đây là 25%), 50% lốp xe tải

đợc đáp lại, trong đó phần lớn đợc đắp lại 2 đến 3 lần Nh vậy, tổng số mộtchiếc lốp chạy đợc tới 500.000 km Riêng lốp máy bay có thể đắp lại tới lầnthứ 20 [13]

Việc đắp lốp ôtô, xe máy,…) có thể đợc mô tả theo quy trình dới đây

Trớc khi đắp, tất cả các vỏ lốp cũ đều phải qua công đoạn kiểm tra Việcnày rất quan trọng trong quá trình đắp phần cao su mới lên trên đó Do vậyphải tạo một bề mặt sạch để đảm bảo sự kết dính cao nhất và tạo một đờngviền ở vòng quanh vùng đắp Đắp cao su mới ở dạng dung dịch bằng súngphun tia, lớp keo dán đệm cha lu hoá với hình dáng cần thiết để đắp vỏ lốp.

Lu hoá cao su đắp mới, quá trình lu hoá đợc tiến hành trong các nồi hấp ởnhiệt độ 97  1000C trong thời gian 4  5 giờ Cuối cùng là kiểm tra sảnphẩm

 Làm các vật liệu gia cố bờ biển chống xói lở, ăn mòn, làm đệm chắncho thành tàu thuỷ, làm vỉa chắn ở cảng biển, làm barie an toàn, làm hàngrào, hoặc dùng cả lốp để làm thành giếng nớc, làm vật chắn trớc tín hiệu giaothông, làm vành đai để chặn dầu tràn…).[7,13]

1.3.2 Sử dụng làm nguyên liệu

 Nghiền nóng: CSPT ở dạng các vật phẩm và kích cỡ khác nhau đợc đa

vào máy cán, cắt, đập tạo hạt rồi nghiền nhỏ để tách các dị vật nh sợi, dâytanh, đá…) qua nhiều công đoạn, cuối cùng cao su tạo ra ở dạng hạt có kíchthớc từ 1  6 mm, tiếp tục cho vào máy nghiền bánh răng để nghiền thànhhạt có kích thớc từ 0,5  1 mm Năng lợng tiêu tốn cho quá trình là 50 Kw.hcho 100 kg CSPT Do đặc tính đàn hồi nên việc nghiền cao su tiêu tốn rấtnhiều năng lợng

Mặt khác cao su dẫn nhiệt kém cho nên việc làm lạnh không đợc đồng

đều dẫn tới quá nhiệt cục bộ gây phân huỷ nhiệt và oxy hoá cục bộ Để khắcphục hiện tợng này ngời ta dùng phơng pháp nghiền ớt Tuy nhiên, sau khi

15

nghiền, ta phải sấy bột cao su Bằng phơng pháp này ta có thể nghiền tới kíchthớc hạt từ 20  100 m.

 Nghiền lạnh: Ta phải làm lạnh cao su xuống từ -300C đến -800C tuỳtheo loại cao su Nghiền ở nhiệt độ này có thể tiết kiệm đợc năng lợng so vớiphơng pháp nghiền nóng Mặt khác do nhiệt độ thấp và nghiền trong môi tr-ờng nitơ lỏng nên hạn chế đợc quá trình oxy hóa và phân huỷ nhiệt cao su.Với phơng pháp này ngời ta có thể nghiền cao su tới kích thớc hạt từ 100m

 400m Kích thớc hạt càng nhỏ thì giá thành càng cao Ví dụ để nghiền

100 kg EPDM có kích thớc 1mm cần có 10 kW.h, 100kg nitơ lỏng Lợng hạtcao su có kích cỡ 87% 250m, 50% 125m và 10% 90m Tuỳ theomục tiêu sử dụng mà ta chọn kích thớc hạt khác nhau [13]

1.3.2.2 Khả năng sử dụng bột cao su phế thải

 Dùng để trải mặt đờng [8,13]

Ngời ta cho thêm vụn cao su vào nhựa đờng (bitum) để trải mặt đờng

So với mặt đờng bitum thông thờng thì mặt đờng bitum biến tính có những u

điểm nh hạn chế sự phát triển bùn, thoát nớc nhanh, độ bền mỏi cao, giảm độlún, giảm tính phản xạ và nứt do sức nóng, chống đóng băng mặt đờng tốthơn, giảm tiếng ồn xe cộ, chi phí bảo dỡng thấp, tuổi thọ mặt đờng tăng, ứng dụng thơng mại của loại nhựa đờng làm từ cao su bắt đầu ở Arizona(Mỹ) từ những năm 1960 Mức sử dụng loại nhựa đờng này tăng lên gấp đôi

từ năm 1995 đến năm 1999

CSPT ở dạng hạt đợc trộn với uretan dùng để làm thảm trải sân vận

động Bề mặt gồm hỗn hợp của uretan và cao su vụn đợc đa vào sử dụng nhcác bề mặt trải nhựa khác nhng có u điểm bảo vệ, tránh cho các vận độngviên chấn thơng nhiều hơn

Cao su từ lốp thải còn đợc trộn lẫn với đất Các nghiên cứu cho thấy cao

su trộn vào đất làm giảm sự đóng rắn của đất, tăng cờng khả năng thoát nớc,

đồng thời nhu cầu về nớc, phân bón, thuốc trừ sâu cũng ít đi

 Chế tạo các sản phẩm đúc, ép từ bột CSPT và chất kết dính uretan nhtấm đệm lót cho vật nuôi, tấm đệm nơi giao nhau của đờng ray xe lửa, tấmcao su đệm chân ga ô tô, và tấm lót trong môn thể thao điền kinh, Phơngpháp này không phù hợp để sản xuất ra các sản phẩm không đợc mài mònhoặc yêu cầu có tính co giãn [8]

 Chế tạo vật liệu blend [8,12,13]

Ngời ta dùng bột CSPT để chế tạo các loại vật liệu blend trên cơ sở cao

su nguyên sinh hoặc nhựa nhiệt dẻo Hàm lợng CSPT đa vào tuỳ thuộc tínhchất của sản phẩm, thờng từ 5  30% Tổ hợp vật liệu nhựa nhiệt dẻo/CSPTlàm tăng tính đàn hồi và giảm biến dạng dẻo cho vật liệu

17

1.3.2.3 Các công nghệ devulcanization“ ”

Devulcanzation (tái sinh cao su) là phơng pháp phá vỡ các liên kếtsunfua trong mạch cao su, sắp xếp các cầu nối lu huỳnh liên phân tử thànhcầu nối nội phân tử Cao su sau khi tái sinh lại có độ dẻo và có thể lu hoá lại

đợc

 Phơng pháp tái chế nhiệt: đây là hình thức đầu tiên của phơng phápdevulcanization Devulcanization dùng nhiệt là phơng pháp làm vỡ các liênkết sunfua bằng cách dùng nhiệt độ cao trong thời gian nhất định đối với cao

su tái chế Quy trình này đồng thời cũng làm gãy các mạch chính của đạiphân tử cao su, làm chất lợng cao su kém đi [8,15]

 Phơng pháp devulcanization với sóng siêu âm: những thử nghiệm sửdụng sóng siêu âm để phá vỡ liên kết sunfua trong cao su lu hoá đã và đang

đợc tiến hành Nghiên cứu với cách dùng sóng siêu âm để bẻ gẫy liên kếtsunfua cho thấy có kết quả tốt hơn so với việc sử dụng nhiệt [8]

 Devulcanization bằng vi khuẩn: ngời ta nghiền cao su thành bột, sau

đó cho vào một chất lỏng có chứa loại vi khuẩn ăn sunfua nh: thilbacillus,rodococcus và sulfolobus Về mặt kỹ thuật, phơng pháp này có thể thực hiện

đợc nhng rất phức tạp, vì vậy thực hiện rất tốn kém [8]

1.3.3 Nhiệt phân cao su

Cao su nghiền nhỏ có thể đợc nhiệt phân ở 4000C dới áp suất hydro thấp(100  500 psi) kết quả thu đợc 50  60% dầu, 5  10% khí và 30  40%muội than

Việc nhiệt phân lốp ở nhiệt độ 600  8000C sẽ cho các sản phẩm dầu dễbay hơi, khí và bã (chủ yếu là muội than và các chất vô cơ nh dây thép vàZnO) Kết quả phụ thuộc vào bản chất quá trình nhiệt phân, nhng nói chung

là thu đợc 40  50% dầu, 30  40% chất rắn, 10  20% khí

Do hàm lợng muội than và dây thép (10%) trong lốp cao su nên phơngpháp tốt nhất là nhiệt phân lốp, sau đó xử lý dầu thu đợc bằng hydro Khi đó

sẽ dễ dàng tách riêng muội than và dây thép dới dạng sản phẩm phụ của quátrình

Nghiên cứu mới đây cho thấy có thể tăng đáng kể chất lợng cho muộithan còn lại sau nhiệt phân hoặc hoá lỏng lốp Các nhà nghiên cứu có thể tạo

ra muội than có diện tích bề mặt trên 400 m2/g, nhờ hoạt hoá than nhiệt phân

lốp bằng hơi nớc hoặc sử dụng lò quay để hoạt hoá muội than trong dòng khí

CO2 [14]

1.3.4 Sử dụng làm nhiên liệu

Cao su phế thải là một chất cháy có nhiệt lợng cao Do vậy, ngời ta cóthể tận dụng cao su phế thải để làm nhiên liệu Thành phần của sản phẩm cao

su (làm lốp xe) phế thải và thành phần của than đá đợc trình bày ở bảng 6

để rút ra quy trình thích hợp [13]

1.3.5 Chôn lấp

Dùng các vật liệu polyme phế thải (trong đó có cao su phế thải) để lấpkín các hồ ao, nơi đất trũng, các hầm khai thác không còn sử dụng…) Tuynhiên cần phải quan tâm đến việc: làm sao cho chiếm ít không gian và khônggây nguy hại cho môi trờng [13]

1.4 Một số công trình nghiên cứu tận dụng cao su phế thải ở Việt Nam

 Tổ hợp với cao su nguyên sinh [16]

Sản phẩm

Hình 3: Các b ớc công nghệ cơ bản chế tạo vật liệu cao su tổ hợp

từ CSTN và bột CSPT

ở đây bột CSPT có kích thớc hạt với đờng kính d = 0,4 mm đợc chế tạo

từ lốp ô tô cũ bằng phơng pháp nghiền nóng, mài, có thành phần chủ yếu làCSTN hoặc hỗn hợp CSTN/cao su butadien-styren (SBR) đã sàng lọc các vảisợi và vụn kim loại…)

Trong các bớc trên thì công nghệ trộn hợp trên máy trộn kín và máy ép

lu hoá có ảnh hởng quyết định đến tính chất của vật liệu và sản phẩm

Công đoạn trên máy trộn kín, phụ gia biến đổi cấu trúc vật liệu VL01(tự chế tạo trên cơ sở cao su cắt mạch) đợc trộn hợp cùng với CSTN và bộtCSPT, có tác dụng ảnh hởng tới sự quyết định, bám dính pha hoặc lấy đầycác khoảng trống trên bề mặt lên kết pha

ở công đoạn ép lu hoá, nhiệt độ và hệ ép lu hoá sử dụng sẽ quyết định

đến việc hình thành các liên kết khâu lới trên bề mặt liên kết pha giữa CSTN

và bột CSPT

 Chế tạo vật liệu cao su nhựa dẻo tổ hợp

Vật liệu nhựa nhiệt dẻo tổ hợp đợc chế tạo từ hỗn hợp polypropylen (PP)

và bột CSPT với tỷ lệ 50/50 với các phụ gia tơng tự nh vật liệu cao su tổ hợpnhng có thêm một lợng chất hoá dẻo parafin và hệ khâu lới hỗn hợp lu huỳnh

Máy cán

2 trục

Máy đùn hoặcmáy ép phunSản phẩm

Hình 4: Các b ớc công nghệ cơ bản chế tạo vật liệu cao su

-Quá trình trộn hợp đồng thời với quá trình khâu lới giữa các mạchpolyme là quan trọng nhất, đợc gọi là quá trình khâu lới động (dynamicalcrossed-linking) và quyết định sự hình thành cấu tạo và tính chất của vật liệucao su nhựa nhiệt dẻo tổ hợp ở giai đoạn này đồng thời với quá trìnhkhuyếch tán pha các quá trình cơ - hoá - nhiệt đã tạo ra các gốc tự do trênmặt pha PP cũng nh các nối đôi còn lại trong bột CSPT Các gốc tự do nàyphản ứng với nhau tạo thành các nối liên kết giữa các pha polyme nói trên.Vai trò của hệ khâu lới peroxyt trong việc tạo ra liên kết trên bề mặt giớihạn giữa hai pha không biến đổi cấu trúc là bột CSPT và PP là rất quan trọng.Mối liên kết này đợc quyết định bởi các quá trình khuyếch tán pha ở trạngthái nóng chảy, khâu mạch ghép, gắn kết vật lý và hình thành lớp chuyển hoápha Do vậy các điều kiện công nghệ của quá trình khâu lới động loại chấtkhâu lới và thành phần các phụ gia tạo pha đều có ảnh hởng đến cấu trúc vàtính chất của vật liệu cao su nhiệt dẻo tổ hợp và bột CSPT.

Ta có bảng ảnh hởng của hệ khâu lới đến tính chất của vật liệu tổ hợp

nh sau:

Bảng 7: ảnh hởng của hệ khâu lới đến tính chất của vật liệu tổ hợp

Hệ khâu lới Độ bền kéo đứt

(MPa)

Độ dãn kéo đứt(%)

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

DPTT- di-pentametylen thiuram tetrasunfit) [18]

 Chế tạo vật liệu tổ hợp từ PP và phế liệu hỗn hợp cao su/vải của lốp ôtô

Trong quá trình xử lý bằng cách nghiền ở nhiệt độ thấp lốp ô tô cũ, thông ờng ta chỉ thu đợc 30  40% bột cao su phế liệu nguyên chất, số còn lại (60

th- 70%) phế liệu thu đợc là hỗn hợp bột cao su với các loại sợi gia cờng sửdụng trong sản xuất lốp ô tô Một số tính chất của vật liệu đợc chế tạo bằngcách trộn PP với phế liệu hỗn hợp này đợc trình bày ở bảng 8

21

B¶ng 8: Mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu tæ hîp tõ PP vµ

phÕ liÖu hçn hîp cao su/v¶i cña lèp « t«

Sè TT

mÉu

Tû lÖ thÓ tÝch phèi liÖuPP/phÕ liÖu hçn hîp

Tû träng(kg/dm3)

§é bÒn nÐn(MPa)

Phần thứ hai:

Mục tiêu, vật liệu, nội dung và phơng pháp

nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nhằm đa ra đợc biện pháp xử lý và tận dụng thích hợp để tái sử dụngcác loại cao su phế thải nhằm tiết kiệm nguyên liệu và bảo vệ môi trờng

2.2 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu

xử lý CSPT bằng nhiệt, tận dụng thay thế một phần nguyên liệu nguyên sinhtrong quá trình gia công cao su Nội dung nghiên cứu bao gồm các phần sau:+ Khảo sát ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt tới sự cắt cầunối không gian của CSPT Kết quả đợc đánh giá thông qua sự thay đổi độ tr-

ơng của vật liệu trong dầu Diezen, từ đó chọn ra chế độ xử lý thích hợp

+ Chế tạo vật liệu tổ hợp CSTN/CSPT với thành phần khác nhau

+ Khảo sát ảnh hởng của hàm lợng CSPT đến tính chất cơ lý của vậtliệu, từ đó chọn ra thành phần thích hợp

+ Nghiên cứu ảnh hởng của phụ gia biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lýcủa vật liệu

+ Nghiên cứu ảnh hởng của phụ gia biến đổi cấu trúc tới quá trình trộnhợp của vật liệu thông qua biểu đồ quan hệ giữa momen quay, năng lợng vànhiệt độ với thời gian trộn Nghiên cứu này đợc thực hiện trên máy trộn kínHaake - CHLB Đức

+ Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu đợc thực hiện bằng kínhhiển vi đện tử quét (SEM) JSM-5300 của hãng JEOL (Nhật Bản)

+ Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu bằng phơng pháp phân tích nhiệttrọng lợng (TGA) trên máy phân tích nhiệt TA50 của hãng SHIMADZU-Nhật Bản

Từ các kết quả nghiên cứu nhận đợc, đa ra quy trình công nghệ thíchhợp để xử lý, tận dụng CSPT làm nguyên liệu để sản xuất một số sản phẩmcao su kỹ thuật và dân dụng

2.3 Vật liệu nghiên cứu

Căn cứ yêu cầu về tính năng cơ lý của vật liệu cũng nh giá thành của một số sản phẩm cao su, chúng tôi chọn đơn pha chế cho vật liệu nghiên cứu gồm các thành phần cơ bản sau:

23

 Vật liệu cao su nguyên sinh đợc chúng tôi sử dụng là CSTN loại 3L của công ty Cao su Việt Trung, Quảng Bình sản xuất theo tiêu chuẩnTCVN 3769-95 Các chỉ tiêu của loại cao su này là:

SVR-+ Hàm lợng chất bẩn còn lại trên dây 0,02

 Phụ gia biến đổi cấu trúc từ dầu nhựa thiên nhiên ký hiệu là D01 vàvật liệu VL01 đợc chế tạo từ CSTN cắt mạch tại phòng thí nghiệm vật liệuPolyme, Viện Hoá học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

 Các loại phụ gia khác:

+ Oxit kẽm (ZnO): ZINCOLLIED G/1183 của Indonesia sản xuất

+ Lu huỳnh (S): dạng bột, hàm lợng 99,9% do hãng SAE KWANGCHEMICAL IND Co, Ltd Hàn Quốc sản xuất

+ Axit stearic (C17H35COOH): có ký hiệu Type 401 của hãng PT.ORINDO FINE CHEMICAL - Indonesia

+ Than đen (C): sử dụng là loại LUCARB HAF (N 330) do Hàn Quốcsản xuất

+ Silic dioxit (SiO2): ZEOSIL 155 của Hàn Quốc

+ Phòng lão D: của Trung Quốc sản xuất

+ Xúc tiến DM: ORICEL - DM (G) hãng PT.ORINDO FINECHEMICAL - Indonesia

phòng lão D (phenyl -naphthyl amin)

+ Xúc tiến D: ORICEL - M (G) của hãng PT ORINDO FINECHEMICAL - Indonesia.

2.4 Phơng pháp nghiên cứu

2.4.1 Xử lý cao su phế thải

CSPT sau khi thu gom đợc làm sạch, phân loại, sấy khô và xử lý nhiệt.Hiệu quả xử lý nhiệt của vật liệu đợc đánh giá thông qua độ trơng trong dầuDiezen Các mẫu đem ngâm đều ở dạng tấm, chiều dầy ≤1mm

25

NH C NH

NHxúc tiến D (diphenyl guanidin)

2.4.3 Chế tạo mẫu nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu đợc chế tạo qua các công đoạn sau:

+ Cán cắt mạch CSTN rồi trộn hợp với CSPT và các phụ gia khác Côngviệc đợc thực hiện trên máy cán 2 trục của hãng TOYOSEIKI - Nhật Bản.+ Vật liệu sau khi đợc xuất tấm đợc cắt thành các miếng nhỏ sao cho cóthể điền đầy khuôn mẫu và đợc ép trên máy ép thuỷ lực (cũng của hãngTOYOSEIKI - Nhật Bản) với các thông số:

áp suất ép (chỉ số đồng hồ): 300 kg/cm2

Mẫu nghiên cứu đợc cắt theo các tiêu chuẩn của Việt Nam để khảo sátcác tính năng cơ lý của vật liệu.

2.4.4 Nghiên cứu quá trình trộn vật liệu trên máy trộn kín

Để khảo sát ảnh hởng của phụ gia biến đổi cấu trúc tới quá trình trộnhợp của tổ hợp vật liệu CSTN/CSPT, chúng tôi dựa vào sự biến thiên momenquay, năng lợng và nhiệt độ theo thời gian trộn Quá trình đợc thực hiện trênmáy trộn kín Haake với các thông số nh sau:

Hệ số điền đầy 0,7

Nhiệt độ bắt đầu trộn: 90oC

Tốc độ trục quay: 30 vòng/phút

Thời gian trộn: 7 phút

2.4.5 Khảo sát tính chất cơ lý của vật liệu

Chúng tôi tiến hành đo một số tính chất cơ lý tiêu biểu của vật liệu theotiêu chuẩn hiện hành ở Việt Nam nh sau:

+ Độ bền kéo đứt [MPa] TCVN 4509-88

+ Độ dãn dài khi đứt [%] TCVN 4509-88

+ Độ bền mài mòn [cm3/1,61km] TCVN 5363-88

Đo độ bền kéo đứt đợc thc hiện trên máy có ký hiệu YG - 622 số máy

01 sản xuất tại Đài Loan năm 1998 Đo độ cứng trên máy đo ký hiệu JISK6301A TECLOCK GS 706N của Nhật Bản Máy đo độ mài mòn ký hiệu

YG - 634 sản xuất tại Đài Loan năm 1998 Các máy trên đặt tại phòng thínghiệm của công ty giầy Thụy Khuê

2.4.6 Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét SEM

Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu đợc thực hiện trên kính hiển vi điện tửquét JSM 5300 của hãng JEOL (Nhật Bản) Mẫu vật liệu đợc cắt bằng dụng

cụ chuyên dụng LEICA (có ký hiệu RM 2125 RT) ở nhiệt độ thờng Mẫu đợccắt với kích thớc thích hợp, gắn lên giá đỡ, bề mặt cắt của mẫu đợc đem phủmột lớp bạc mỏng bằng phơng pháp bốc bay trong chân không trong máyAGAR AUTO SPUTTER COATER để tăng độ tơng phản Mẫu tạo đợc chovào buồng đo của kính hiển vi điện tử để chụp ảnh

Phân tích này đợc tiến hành tại phòng Nghiên cứu vi cấu trúc thuộcViện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

27

2.4.7 Nghiên cứu khả năng ổn định nhiệt của vật liệu trên máy phân

tích nhiệt trọng lợng

Nguyên lý của phơng pháp này nh sau: khi tăng nhiệt độ dần lên sẽ cócác quá trình hóa lý xẩy ra nh bay hơi nớc và các chất thấp phân tử làm khốilợng của vật liệu giảm dần Sau đó đến một nhiệt độ nào đấy có các quá trìnhhoá học (nh phản ứng oxy hoá, cắt mạch, phân huỷ,…).) xảy ra làm khối lợngvật liệu thay đổi

Căn cứ vào biểu đồ ghi đợc về mức độ và tốc độ tổn hao trọng lợng cóthể biết đợc quá trình phân huỷ nhiệt của vật liệu

Bằng phơng pháp phân tích này, có thể đánh giá khả năng ổn địnhnhiệt, cũng nh đánh giá sự tơng tác pha polyme/polyme trong tổ hợp vật liệu.Phép phân tích đợc thực hiện trên máy phân tích nhiệt TA50 của hãngSHIMADZU (Nhật Bản) đặt tại phòng Phân tích nhiệt thuộc Viện Hoá học -Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Các thông số của quá trình phân tích nhiệt trọng lợng TGA đợc chọn

nh sau:

Tốc độ nâng nhiệt : 100C/phút

Khoảng nhiệt độ nghiên cứu: t0

phòng  6000CMôi trờng nghiên cứu: không khí

29

Phần thứ ba:

Kết quả và thảo luận

3.1 ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt tới sự cắt cầu nối không gian của cao su phế thải

Qua một số tài liệu, chúng tôi tiến hành xử lý nhiệt đối với CSPT ở nhiệt

độ 1800C và 2000C trong các khoảng thời gian khác nhau Sự cắt cầu nốikhông gian đợc đánh giá thông qua sự tăng độ trơng của vật liệu trong dầuDiezen

Những kết quả nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian xử lýnhiệt tới sự tăng độ trơng của vật liệu (các mẫu vật liệu phế thải đợc xử lýnhiệt đều ở dạng tấm mỏng) đợc trình bày trong các hình dới đây

200 độ C)Ngâm 18h (Sấy ở

180 độ C)Ngâm 36h (Sấy ở

180 độ C)

Hình 5: ảnh hởng của thời gian xử lý nhiệt tới độ trơng

của mẫu vật liệu CSPT1

200 độ C)Ngâm 18h (sấy ở

180 độ C)Ngâm 36h (sấy ở

180 độ C)

Hình 6: ảnh hởng của thời gian xử lý nhiệt tới độ trơng

của mẫu vật liệu CSPT2

Từ các kết quả trên ta thấy rằng thời gian xử lý nhiệt càng lâu thì độ

tr-ơng của CSPT càng lớn; nhiệt độ càng cao thì khả năng tăng độ trtr-ơng càngnhiều Điều này đợc giải thích là nhiệt lợng cung cấp cho CSPT càng lớn thìkhả năng làm đứt các cầu nối không gian giữa các mạch đại phân tử cao sucàng cao, do đó làm tăng độ trơng của vật liệu

Do năng lợng liên kết của các liên kết: EC–C = 370 kJ/mol, EC–S = 310kJ/mol, ES–S = 270 kJ/mol [15] Do vậy, việc xử lý CSPT bằng nhiệt ở đâychủ yếu là cắt mạch monosunfit, disunfit và polysunfit (là các cầu nối khônggian), ngoài ra một phần các liên kết –C–C– trong mạch đại phân tử cũng

bị gãy do đó dẫn đến việc giảm khối lợng phân tử của cao su dẫn đến hậu quả

là giảm cơ tính của vật liệu tái sinh Vì vậy nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệtphải chọn sao cho phù hợp

Từ những kết quả thu đợc cho thấy, nếu nhiệt độ xử lý thấp (1800C) thìkhả năng cắt cầu nối không cao Do vậy, dù thời gian xử lý nhiệt có dài hơn

100 phút thì độ trơng cũng không tăng nhiều Trong khi đó ở 2000C thì trong

15 phút đầu, tốc độ cắt cầu nối xảy ra rất mạnh (độ trơng tăng nhanh) nhngsau đó giảm dần

Căn cứ vào những kết quả trên, chúng tôi chọn nhiệt độ xử lý cho CSPT

là 2000C và thời gian là 10 phút đối với CSPT dạng bột, 15 phút đối với dạngtấm mỏng

31