Latex cao su là một chất lỏng phức hợp, có thành phần và tính chất khác biệt nhau theo tùy loại. Theo nguyên tắc ta có thể nói đó là một trạng thái nhũ tương của các hạt tử cao su hay thể giao trạng trong một serum lỏng. Ở Việt Nam, cao su latex còn được gọi là mủ cao su dạng nước.
Có hai loại cao su latex: latex cao su thiên nhiên và latex cao su tổng hợp. Mỗi loại Latex cao su sẽ có tính chất và đặc trưng riêng do sự khác nhau về cấu tạo và liên kết giữa các phẩn tử cấu thành nên chúng. Gia công ngón tay giả sử dụng nguyên liệu latex cao su thiên nhiên.
1.2.1 Định nghĩa latex cao su thiên nhiên
Latex cao su thiên nhiên (CSTN): là latex cao su Polyisoprence thiên nhiên thu hoạch từ cao su thiên nhiên, chủ yếu là loại Hevea Brasiliensis (thuộc họ Euphorbiaceae), bằng phương pháp cạo mủ. Loại cao su thiên nhiên này rất thân thiện với môi trường nhờ khả năng phân hủy nhanh hơn so với loại cao su tổng hợp.
6
1.2.2 Thành phần hóa học của latex cao su thiên nhiên
Trên phương diện kỹ thuật, trừ cao su ra, ta không thể biết tường tận tất cả thành phần nên cấu tạo latex, nhưng ta biết được thành phần latex như thế nào và những thay đổi của chúng có những ảnh hưởng gì tới tính chất cấu tạo của cao su và latex dùng trong công nghiệp chế biến sản phẩm cao su. Các phân tích latex cao su thiên nhiên từ nhiều loại cây cao su khác nhau đưa ra tỉ lệ các thành phần như bảng sau:
Bảng 1.1 Tỉ lệ các thành phần của latex cao su thiên nhiên Thành phần Tỉ lệ (%)
Cao su 30-40
Nước 52-70
Protein 2-3
Lipid và dẫn xuất 1-2
Glucid 1
Khoáng chất 0,3-0,7
1.2.2.1 Hydrocarbon cao su
Hydrocarbon cao su (pha phân tán) là các hạt tử cao su polyisoprene, được tổng hợp bằng con đường sinh học (điều khiển bằng hệ thống enzym). Chính vì thế Polyisoprene thu được có những tính ưu việt về cấu trúc- điều hòa lập thể rất cao:
100% đồng phân dạng cis, khối lượng phân tử lớn và đồng nhất, mức độ kết bó chặt chẽ. Hàm lượng các hạt tử cao su tùy theo đặc tính sinh lý của cây dao động từ 25- 54%.
Cao su thiên nhiên là polyisopren - polyme của isopren. Mạch đại phân tử của cao su thiên nhiên được hình thành từ các mắt xích isopren đồng phân cis liên kết với nhau ở vị trí 1,4.
7 Hình 1.4 Công thức cấu tạo của isoprene
Hình 1.5 Công thức cấu tạo của polyisopren
Ngoài hydrocarbon cao su ra, latex còn chứa nhiều chất cấu tạo bao giờ cũng có trong mọi tế bào sống. Đó là nước, các protein, acid béo, dẫn xuất của acid béo, sterol, glucid, heterosid, enzym, muối khoáng được gọi chung là thành phần phi cao su (môi trường phân tán).
1.2.2.2 Protein
Protein bình thường bám vào các hạt tử cao su giúp ổn định thể giao trạng và có tầm quan trọng cho quá trình chế biến cao su vì ảnh hưởng tới khả năng lưu hóa, sự lão hóa của cao sống, tính dẫn điện và nội phát nhiệt của cao su lưu hóa.
Mủ cao su tự nhiên hoặc những sản phẩm từ cao su dễ gây ứng do protein [17] [18].
1.2.2.3 Lipid
Những chất này là những chất hoạt động bề mặt và chúng có tham gia vào tính ổn định thể giao trạng của latex tươi và của latex đã ly tâm. Nếu dehydrate hóa phospholipid, sẽ thấy xuất hiện các protein kiềm như cholin và colamin có chức năng như là chất xúc tiến lưu hóa thiên nhiên [19].
Ngoài ra, lipid còn tham gia vào quá trình hòa tan oxide kẽm (chất trợ xúc tiến). Muối kẽm phản ứng với savon của acid béo cho ra một savon kẽm không tan khi gia nhiệt, phản ứng này quyết định đến quá trình gel hóa.
8 1.2.2.4 Glucid
Glucid chiếm tỉ lệ khoảng 1% và không có ảnh hưởng lớn đến tính chất của latex. Tỉ lệ
này khi tăng lên trong một vài trường hợp đặc biệt, nhất là cao su có được từ đông đặc serum loại ra từ máy ly tâm sẽ có độ hút ẩm rất cao và bị vi khuẩn, nấm mốc tấn công mạnh.
1.2.2.5 Khoáng
Bảng 1.2 Bảng các nguyên tố khoáng có trong latex.
Tên nguyên tố Na K Rb Mg Ca Mn Fe Cu
% (theo tổng số tro) 0,96 96 0,72 0,36 0,43 0,02 1,7 0,07 Trong đó:
Magnesium ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định của latex tươi hay latex đã ly tâm.
Chức năng ái oxygen của đồng ảnh hưởng nhiều đến sự lão hóa của cao su hay latex đã ly tâm [20].
1.2.3 Phân loại latex cao su thiên nhiên
Latex thường: là loại thu hoạch trực tiếp từ cây cao su qua sự cạo mủ. Hàm lượng cao su khô từ 25- 35% ở những cây trẻ và từ 35- 45% ở những cây già. Được sử dụng cho sơ chế cao su khô các loại, đôi khi dùng trực tiếp cho chế biến sản phẩm cao su tiêu dùng. Các loại latex thường:
Latex tươi: loại mới thu từ cây, được bảo quản ngắn hạn
Latex cũ: loại đã để lâu, được bảo quản dài hạn
Latex đậm đặc thông thường: là latex thường được đậm đặc để loại trừ bớt nước ra để hàm lượng cao su tăng lên, còn được gọi là mủ kem. Ta phân biệt qua các phương pháp đậm đặc hóa:
Ly tâm: Hàm lượng cao su khô 60- 62%, hàm lượng chất thể đặc 61- 63%.
9
Kem hóa (phương pháp dùng hóa chất): tương tự loại ly tâm nếu sản phẩm đúng qui tắc.
Điện giải: tương tự như loại ly tâm.
Bốc hơi nước: hàm lượng thể đặc rất cao 60- 75% còn nguyên các chất cấu tạo latex phi cao su + các chất ổn định lúc thực hiện.
Ly tâm và kem hóa: Hàm lượng chất thể đặc 67- 68%, hàm lượng cao su khô 66- 67%.
Latex đặc biệt:
Latex đậm đặc và khử protein: loại tinh khiết, tỉ lệ chất phi co su tối đa là 0,5%.
Hàm lượng cao su khô 60- 62%.
Latex đậm đặc ủ cũ: loại bảo quản dài hạn, có chất hóa dẻo mềm hạt cao su. Hàm lượng cao su khô 58- 62%.
Latex tiền lưu hóa: các hạt cao su đã qua giai đoạn lưu hóa nhưng vẫn còn thể nhũ tương khuếch tán trong nước, sử dụng thường ở dộ đậm đặc 56- 62%.
Latex của phẩm polymer ghép và hỗn hợp: thể nhũ tương của cao su polymer ghép hay cao su polymer hỗn hợp (Latex MG, Latex SM…). Hàm lượng thể đặc 60- 62%.
1.2.4 Tính chất latex cao su thiên nhiên a) Lý tính
Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng và CCl4. Tuy nhiên, cao su thiên nhiên không tan trong rượu và xeton.
Tỉ trọng của latex được ước định là 0,97. Đây là kết quả từ tỉ trọng cao su là 0,92 và serum là 1,02.
Độ nhớt của latex tươi có 35% cao su là từ 12-15 cP, của latex đậm đặc hóa là 40cP đến 120cP.
10
Độ pH: trị số pH có ảnh hưởng quan trọng tới độ ổn định latex. Latex tươi vừa chảy khỏi cây cao su có pH ở khoảng 7. Để trong vài giờ sẽ hạ xuống gần 6 do hoạt tính của vi khuẩn vầ latex sẽ đông lại. Ở các đồn điền cao su Việt Nam, người ta thường nâng cao pH latex bằng cách thêm ammoniac, nó có tác dụng như chất sát trùng và chất kiềm làm cho latex không bị ảnh hưởng bởi điểm đẳng điện của nó.
b) Tính chất sinh hóa
Vi khuẩn gây ra sự đông đặc latex do các enzym chúng tiết ra hoặc do chúng trực tiếp tác dụng làm hạ thấp pH latex. Để chống lại tác dụng đông đặc hóa latex của vi khuẩn và enzym ta cho vào latex chất sát khuẩn (phổ biến nhất là ammoniac).