Phân tích và chiết tách limonene từ sản phẩm nhiệt phân các nguồn cao su phế thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

PHÂN TÍCH VÀ CHIẾT TÁCH LIMONENE TỪ
SẢN PHẨM NHIỆT PHÂN CÁC NGUỒN CAO SU
PHẾ THẢI

NGÀNH: HÓA HỌC PHÂN TÍCH
MÃ SỐ:
NGUYỄN PHÚC HẢI

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU TRỊNH

Hà Nội 2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

2

LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài ‘‘ Phân tích và
chiết tách Limonene từ sản phẩm nhiệt phân các nguồn cao su phế thải’’ được hoàn
thành tại Bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu, Bộ môn Hóa Phân tích, Khoa Công
nghệ Hóa học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội từ 3/2009 đến 10/2009. Tác giả xin
gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Trịnh, người đã
trực tiếp giao và hướng dẫn đề tài. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô
giáo trong Bộ môn Hóa Phân Tích và Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ – Hóa Dầu,

Khoa Công nghệ Hóa học, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Lọc Hóa Dầu, Trung tâm
Giáo dục và Sắc ký – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Trung tâm hóa nghiệm
xăng dầu Quân đội, Phòng Thí nghiệm Phân tích Nhiệt trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Lọc Hóa Dầu, Viện Hóa Học Công Nghiệp và
các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã tận tâm giúp đỡ động viên tác giả trong quá trình
thực hiện đề tài.

Hà nội, ngày 5/11/2009

Nguyễn Phúc Hải

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

3

MỤC LỤC
Danh mục các hình……………………………………………………….….…7
Danh mục các bản…………………………………………………………….10
Mở Đầu……………………………………………………………..………… 12

PHẦN I
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI RẮN VÀ LOẠI NGUYÊN LIỆU CAO SU

I. Tình hình rác thải rắn trong và ngoài nước.........................................................13
I.1 Rác thải trên toàn thế giới.....................................................................14
I.2 Tình hình rác thải ở Việt Nam..............................................................16
II. Tình hình rác thải có nguồn gốc cao su...............................................................18
II.1 Tình hình rác thải cao su trên toàn thế giới.......................................18
II.2 Tình hình rác thải cao su ở Việt Nam.................................................19
II.3 Các vấn đề bệnh tật liên quan đến cao su phế thải.............................19
III. Giới thiệu chung về nguyên vật liệu cao su........................................................20
III.1 Cao su thiên nhiên..............................................................................22
III.2 Cao su izopren.....................................................................................24
III.3. Cao su Butadien.................................................................................24
III.4. Cao su Butadien Nitryl......................................................................24
III.5. Cao su Butadien Styren.....................................................................24
III.6. Cao su Cloropren...............................................................................25
III.7. Các loại cao su khác...........................................................................25
III.8. Các chất phối hợp cho cao su............................................................26
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÝ LÝ VÀ TÁI CHẾ RÁC THẢI
CAO SU THU NHIÊN LIỆU VÀ NGUYÊN LIỆU
I. Nhiệt phân cao su phế thải. ....................................................................................28
I.1. Hóa lỏng cao su.....................................................................................28
I.2. Sản xuất xăng dầu và than đen công nghiệp.......................................29
I.3. Dây chuyền nhiệt phân săm lốp cao su phế thải.................................29
II. Một số nghiên cứu nhiệt phân cao su phế thải thu cấu tử quí Limonene và Ete
Limonene ở các trường Đại học trên thế giới...........................................................32
CHƯƠNG III. TỔNG QUAN VỀ LIMONENE VÀ ETE LIMONENE
I. Các thông số hóa lý của tinh dầu Limonene..........................................................35
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

4

II. Ứng dụng của Limoene.........................................................................................36
III. Limonene và các phương pháp tổng hợp...........................................................37
III.1. Thu Limonene từ phương pháp nhiệt phân cao su........................37
III.2. Thu Limonene từ phương pháp chưng cất vỏ quả thực vật...........39
IV. Ete Limonene……………………………………………………………...…….40
CHƯƠNG IV. QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN CAO SU PHẾ THẢI THU SẢN
PHẨM CHỨA LIMONENE
I. Đặc điểm nhiệt động học và động học của quá trình............................................41
I.1. Đặc điểm nhiệt động học.................................................................... 41
I.2. Đặc điểm động học..............................................................................44
II. Cơ chế của quá trình nhiệt phân cao su...............................................................46
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân thu sản phẩm chứa
Limonene......................................................................................................................48
III.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu..............................................................48
III.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu của nguyên liệu.............49
IV. Sản phẩm của quá trình nhiệt phân....................................................................51

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009

Luận văn thạc sĩ khoa học

5

PHẦN II
THỰC NGHIỆM
I. Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm.............................................................................52
I.1. Hoá chất thí nghiệm.....................................................................................52
I.2. Dụng cụ thí nghiệm......................................................................................52
II. Nhiệt phân phế thải cao su ...................................................................................53
II.1 Nguyên liệu...................................................................................................53
II.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm. ...................................................................53
II.2.1. Khảo sát các điều kiện nhiệt phân thu sản phẩm chứa Limoene......55
II.2.1.1. Xác định khoảng nhiệt độ nhiệt phân.........................55
II.2.1.2. Xác định kích thước nguyên liệu tối ưu......................55
II.2.1.3. Xác định nhiệt độ nhiệt phân tối ưu............................55
II.2.1.4. Xác định tốc độ gia nhiệt tối ưu...................................55
II.2.1.5. Xác định lượng xúc tác thích hợp................................56
II.2.1.6. Nhiệt phân với sự có mặt của hơi nước......................56
II.2.2. Phân tách cấu tử quí Limonene trong sản phẩm lỏng.......................56
II.2.2.1. Chưng cất trực tiếp sản phẩm lỏng thu Limonene......56
II.2.2.2. Làm giàu phân đoạn chứa Limonene..........................56
II.2.2.3. Nghiên cứu lượng xúc tác tối ưu thu...........................57
II.2.2.4. Nghiên cứu nhiệt độ phản ứng tối ưu.........................58
II.2.2.5. Nghiên cứu thu ete limonene với các loại rượu..........58
II.2.2.6. Nghiên cứu lượng than hoạt tính tối ưu......................58
III. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................58
III.1. Phương pháp chưng cất........................................................................58

III.2. Phương pháp phân tích nhiệt...............................................................59
III.3. Sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS-Gas Chromatography Mass
Spectometry)......................................................................................................59

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

6

PHẦN III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
I. Khảo sát các điều kiện tiến hành nhiệt phân........................................................63
I.1. Kết quả phân tích nhiệt của các mẫu cao su phế liệu.............................63
I.2. Nhiệt độ nhiệt phân tối ưu........................................................................64
I.3. Tốc độ gia nhiệt tối ưu..............................................................................66
I.4. Kích thước nguyên liệu tối ưu..................................................................67
I.5. Lượng xúc tác thích hợp..........................................................................68
I.6. Nhiệt phân có mặt hơi nước....................................................................69
II. Phân tách và tinh chế cấu tử quý Limonene.......................................................70
II.1. Tách Limonen bằng phương pháp chưng cất.........................................70
II.2. Làm giàu phân đoạn Limonene...............................................................71
II.3. Phân tách Limonen bằng phương pháp ete hóa....................................72
II.3.1 Khảo sát lượng xúc tác tối ưu.....................................................72
II.3.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứng tối ưu..............................................73

II.3.3 Khảo sát các loại rượu khác nhau..............................................74
II.3.4 Khảo sát lượng than hoạt tính tối ưu..........................................75
KẾT LUẬN..................................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................79
TÓM TẮT....................................................................................................................85
MỤC LỤC....................................................................................................................88

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

7

DANH MỤC CÁC HÌNH
Phần I
Chương I
Hinh I.1.1. Bãi rác Stung Meanchey ở Thủ đô Phnom Penh, Campuchia
Hình I.1.2. Bãi chôn lấp rác Đa Phước (TP Hồ Chí Minh)
Hình I.1.3. Sơ đồ biểu thị lượng rác phế Hà nội
Hình I.1.4. Bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)
Hình I.1.5. Đốt các bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)
Hình I.1.6. Chôn các bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)
Hình I.1.7. Loại muỗi sống trong các lốp xe phế thải
Hình I.1.8. Loại rắn cư trú trong các lốp xe phế thải
Hình I.1.9. Sơ đồ phân loại cao su

Hình I.1.10. Sơ đồ quá trình sản xuất cao su
Chương II
Hình I.2.1. Sơ đồ nhiệt phân của hãng Metso Mineral
Hình I.2.2. Nguyên liệu cao su đã nghiền
Hình I.2.3. Dây chuyền nhiệt phân
Hình I.2.4. Cho nguyên liệu vào dây chuyền nhiệt phân
Hình I.2.5. Sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân
Hình I.2.6. Sản phẩm lỏng được cho vào bình nhiên liệu của xe ô tô
Hình I.2.7. Sản phẩm lỏng được cho vào bình nhiên liệu của xe ô tô
Hình I.2.8. Khởi động động cơ
Hình I.2.9. Động cơ được khởi động
Hình I.2.10. Ô tô đang chạy thử nghiệm
Hình I.2.11. Mô phỏng dây chuyền hãng Metso
Hình I.2.12. Sơ đồ nhiệt phân dạng pilot Canada
Hình I.2.13. Sơ đồ phản ứng thu Ete Limonene
Chương III
Hình I.3.1. Cấu tạo của Limonene
Hình I.3.2. Cơ chế nhiệt phân cao su tự nhiên thành Limonene
Hình I.3.3. Cơ chế nhiệt phân cao su 3-polybutadiene thành Limonene

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

8

Chương IV
Hình I.4.1 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc giữa Z vào nhiệt độ với phản ứng thu nhiệt
Hình I.4.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa năng lượng Gibbs vào nhiệt độ đối với
phản ứng tỏa nhiệt

Phần II
Hình II.1. Sơ đồ nhiệt phân cao su
Hình II.2. Sơ đồ bộ chưng cất
Hình II.3. Thiết bị Sắc ký khí ghép khối phổ
Hình II.4. Sắc đồ của sắc ký khí

Phần III
Hình III.1. Kết quả phân tích nhiệt DTA của mẫu săm
Hình III.2. Kết quả phân tích nhiệt DTA của mẫu lốp
Hình III.3. Kết quả phân tích nhiệt DTA của mẫu găng tay y tế
Hình III.4. Lượng sản phẩm lỏng thu được phụ thuộc nhiệt độ nhiệt phân
Hình III.5. Lượng sản phẩm lỏng thu được phụ thuộc tốc độ gia nhiệt
Hình III.6. Lượng sản phẩm lỏng thu được phụ thuộc kích thước nguyên liệu
Hình III.7. Lượng sản phẩm lỏng của phân đoạn làm giàu Limonen
Hình III.8. Lượng sản phẩm lỏng của phân đoạn làm giàu Limonen khi có và không
có hơi nước
Hình III.9. Sắc ký đồ GC-MS của phân đoạn giàu Limonene
Hình III.10. Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc lượng xúc tác
Hình III.11. Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiệt độ phản ứng
Hình III.12. Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiệt độ phản ứng
Hình III.13. Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiệt độ phản ứng
Hình III.14. Sắc ký đồ của mono ete Limonene methyl với 5% than hoạt tính sử dụng
xúc tác Amberlite-50

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

9

DANH MỤC CÁC BẢN
Phần I
Bảng I.1.1 Phân loại rác thải ở Hà nội

Bảng I.1.2. Năng lượng liên kết của liên kết chính trong cao su
Bảng I.1.3. Thành phần hoá học cao su tự nhiên được tạo thành theo các phương pháp
sản xuất khác nhau
Bảng I.1.4. Tính chất vật lý của cao su tự nhiên
BảngI.3.1. Một số tính chất của Limonene
Phần III
Bảng III.1. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân tại
các nhiệt độ khác nhau
Bảng III.2. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với các tốc độ gia nhiệt
khác nhau

Bảng III.3. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với các kích
thước nguyên liệu khác nhau
Bảng III.4 Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với khối lượng
xúc tác khác nhau

Bảng III.5 Lượng sản phẩm lỏng thu được trong phân đoạn làm giàu Limonene khi có
và không có xúc tác hơi nước
Bảng III.6. Kết quả phản ứng ete hóa với các lượng xúc tác khác nhau
Bảng III.7. Kết quả phản ứng ete hóa với các nhiệt độ phản ứng khác nhau
Bảng III.8. Kết quả phản ứng ete hóa với các loại rượu khác nhau
Bảng III.9. Kết quả phản ứng ete hóa với các lượng than hoạt tính khác nhau

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

10

MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay trên thế giới, rác thải nói chung và rác thải rắn nói riêng đang là một
vấn đề cấp thiết, được quan tâm hàng đầu trong các Hội thảo về Xử lý các loại rác thải.
Và trong từng giai đoạn phát triển của xã hội cũng luôn luôn đặt ra những yêu cầu để
giảm thiểu lượng rác thải do các ngành công nghiệp hiện đại thải ra. Đây là một vấn đề
hết sức phức tạp và khó khăn. Trong đó, các loại rác thải có nguồn gốc từ cao su là yếu
tố gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt của con người.
Từ khi con người nhận thức được rác thải là một vấn nạn của thế giới, những
mục tiêu về việc xử lý các loại rác thải ngày càng được nhận thức rõ ràng hơn. Mọi
người đã tham gia tích cực các hoạt động xã hội liên quan tới vấn đề bảo vệ môi
trường cũng như việc xử lý các loại rác thải, từ đó đưa ra các qui định chung để thực

hiện một cách hiệu quả nhất. Vì thế trong thời gian vừa qua, chúng ta đã giải quyết
được phần nào tình trạng ô nhiễm môi trường gây ra bởi lượng rác thải quá lớn.
Bên cạnh những kết quả đạt được, công tác nghiên cứu và xử lý các loại rác thải
vẫn còn nhiều vấn đề hạn chế như sau: lượng rác thải ngày càng tăng nhanh; việc phân
loại rác thải còn gặp nhiều khó khăn; vấn đề quản lý và đưa các biện pháp xử lý còn
gặp nhiều bất cập, lúng túng, bị động; các qui trình xử lý chưa hiệu quả; các chỉ tiêu kỹ
thuật chưa phù hợp... Hiện nay, rác thải được xử lý theo phương pháp chôn lấp rất tràn
lan, không theo một qui trình an toàn nào cho nên gây ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn
nước ngầm nghiêm trọng. Ngoài ra còn xử lý theo phương pháp đốt gây ô nhiễm trầm
trọng tới bầu khí quyển...
Trong bối cạnh hiện nay, Việt Nam đã bắt đầu thực hiện các chính sách về phân
loại rác, kiểm tra nguồn thải của các nhà máy cũng như những vấn đề quản lý thu gom
các loại rác thải đưa về nơi xử lý an toàn, hiệu quả. Do đó, các nghiên cứu về giải
quyết vấn nạn này hiện đang nhận được rất nhiều sự quan tâm. Đặc biệt là việc tái chế
và tái sử dụng rác thải làm nguyên liệu, nhiên liệu cho các quá trình sản xuất khác, thu
sản phẩm phục vụ cho đời sống xã hội.

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

11

Xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường và tồn đọng rác thải rắn, đặc biệt là
các loại rác có nguồn gốc từ cao su như hiện nay, đề tài ‘‘Phân tích và chiết tách

Limonene từ sản phẩm nhiệt phân các nguồn cao su phế thải’’ sẽ giải quyết một
phần nào những vấn đề nêu trên. Đây là một trong những đề tài mang tính cấp thiết đối
với vấn đề xử lý các loại rác thải độc hại trên toàn cầu hiện nay.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Thống kê tình hình rác thải trên Thế giới và ở Việt Nam: các nguồn rác thải rắn
nói chung, rác thải có nguồn gốc từ cao su nói riêng. Phân tích ưu và nhược điểm của
các phương pháp xử lý những nguồn rác thải rắn này.
Tổng quan về nghiên cứu của các nhà khoa học trên Thế giới cũng như ở Việt
Nam đã xây dựng những quy trình xử lý rác thải có nguồn gốc cao su tạo ra các
nguyên liệu và nhiên liệu mới.
Trên cơ sở của các nghiên cứu trên Thế giới xây dựng quy trình xử lý cao su
phế thải, tác giả tiến hành nghiên cứu quá trình nhiệt phân các loại cao su phế thải,
khảo sát các chế độ khác nhau nhằm thu được sản phẩm lỏng có hiệu suất tốt nhất. Các
sản phẩm này, được xử lý đem đi phân tích, chiết tách thu hồi Limonene và Ete
Limonene, đây là những thành phần rất có giá trị trong công nghệ các chất làm thơm
và công nghệ y dược, mỹ phẩm...
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Trên Thế giới, theo tờ tạp chí nổi tiếng Time, rác thải cao su được xem là
‘‘Vấn nạn của thế kỉ XXI’’. Trước tình hình đó, một số các nhà khoa học đã nghiên
cứu các quá trình tái sử dụng các loại rác thải cao su này từ đó thu nguyên liệu và
nhiên liệu để thay thế phần nào cho các nguồn nguyên liệu và nhiên liệu đang dần bị
cạn kiệt. Hiện nay, Mỹ, Nhật, Canada, Anh, Thái Lan, Trung Quốc... là các quốc gia
có tốc độ gia tăng cao su phế thải rất nhanh, do đó việc nghiên cứu xử lý cũng là một
nhiệm vụ quan trọng. Và kết quả là họ đã công bố nhiều nghiên cứu về vấn đề này,
xây dựng những dây truyền chào bán thương mại... Việc phát hiện ra nguyên liệu quý
trong sản phẩm lỏng thu được từ quá trình nhiệt phân cao su phế thải đã giành được rất
nhiều sự quan tâm. Ở Nhật và Canada các nhà nghiên cứu của những trường đại học
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

12

nổi tiếng đã thành công trong phân tích, chiết tách Limonene từ sản phẩm nhiệt phân
và công bố trên các tạp chí nổi tiếng như: Journal of Environment and Engineering,
Elsevier... gây được sự chú ý lớn trong giới khoa học.
Trong nước, chủ yếu các nguồn cao su phế thải ở dạng lốp xe phế thải, găng
tay y tế... Việc tái chế và tái sử dụng các loại rác thải này rất khác nhau. Ví dụ như ở
một làng nghề của tỉnh Quảng Ngãi lốp xe phế thải được thu gom lại rồi ‘‘xẻ thịt lốp
xe’’để tạo ra những vật dụng sinh hoạt như: thùng đựng nước, dây cao su, dép cao su.
Còn ở một nơi khác, thì lốp xe được dân làng ven sông dùng để nuôi hàu. Gần đây
nhất, các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu các quy trình tái chế phế thải cao su
thành những vật liệu cho xây dựng, thu nhiên liệu mới có tính chất tương đồng với dầu
DO, FO... nhưng còn nhiều chỉ tiêu chưa như mong muốn. Và vấn đề thu nguyên liệu
có giá trị từ quá trình nhiệt phân cao su phế thải cũng được các nhà khoa học Việt
Nam rất quan tâm. Quy trình xử lý cao su phế thải này thu các sản phẩm có giá trị như
Limonene, Ete Limonene... đã đạt được một số thành công bước đầu.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu là rác thải có nguồn gốc từ cao su như: xăm lốp xe máy,
ô tô, xe đạp, găng tay y tế đã qua sử dụng...
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là thông kê thực trạng tình hình ô nhiễm môi
trường do các loại rác thải rắn gây ra. Xây dựng được quy trình phân tích và chiết tách
Limonene từ sản phẩm lỏng thu được của quá trình nhiệt phân cao su phế thải. Từ đó
đề xuất các giải pháp tối ưu để thu được nguồn nguyên liệu có giá trị cao hơn và tách
chiết tinh khiết hơn.

NỘI DUNG VÀ KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN
Luận văn được trình bày gồm 3 phần: Tổng quan, Thực nghiệm, Kết quả và Đề
xuất. Trong đó, phần Thực nghiệm gồm 3 nội dung:


Dụng cụ và hóa chất liên quan đến thực nghiệm.



Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân tích và chiết
tách Limonene.


Nguyễn Phúc Hải

Các phương pháp phân tích dùng để phân tích đánh giá.
-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

13

PHẦN I

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Chương I:

TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI RẮN VÀ NGUYÊN LIỆU CAO SU
I. TÌNH HÌNH RÁC THẢI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
I.1 Rác thải trên toàn thế giới
Rác thải là một trong những bài toán nan giải của hầu hết đô thị ở các nước đang phát
triển. Vấn đề nổi bật gần đây là khi không còn quỹ đất cho chôn lấp rác, nhiều thành phố lớn
trên thế giới đã đẩy mạnh xây dựng lò đốt rác bất chấp tác hại đối với môi trường. Đó cũng là
bài học cho nhiều nước đang loay hoay tìm giải pháp cho cuộc “khủng hoảng rác”.
Theo thống kê của Ngân hàng Phát triển
Châu Á, trung bình mỗi ngày chỉ riêng lượng chất
thải rắn tại các thành phố lớn nhất của châu Á đã
khoảng 760.000 tấn và ước tính sẽ tăng lên 1,8
triệu tấn vào năm 2025. Ví dụ thành phố Bắc Kinh
- Trung Quốc, rác thải rắn năm 2006 đã lên đến
con số báo động 115.000 tấn bao gồm hàng triệu
lốp xe phế thải; 3,6 triệu tivi; tủ lạnh; máy giặt;
máy tính; điều hòa; 2,3 triệu điện thoại di động…

Hinh I.1.1. Bãi rác Stung Meanchey ở
Thủ đô Phnom Penh, Campuchia

Tháng 6-2009, chính quyền Bắc Kinh cảnh báo rằng tất cả 13 hố chôn lấp của thành phố sẽ
không còn chỗ chứa trong vòng 5 năm tới, rằng họ sẽ phải đối mặt với một cuộc “khủng
hoảng rác” nếu không nhanh chóng xây dựng khu chôn lấp và cơ sở đốt lò mới. [16]
Hình ảnh phổ biến ở nhiều thành phố Châu Á hiện nay là những núi rác chất đống
chưa qua xử lý hay diệt khuẩn. Trong khi đó các bãi chôn lấp sắp quá tải, việc tìm kiếm địa
điểm xây khu chôn lấp, xử lý rác thải luôn gặp phải những khó khăn: một phần do sự phản
đối của chính cư dân địa phương, phần khác do tâm lý “NIMBY” - viết tắt của “Not In My
Backyard – không phải trong sân sau nhà tôi”. Đây là một thành ngữ quen thuộc mà các nhà
môi trường quốc tế sử dụng để diễn tả tâm lý “miễn sao đẩy rác ra khỏi địa giới hành chính
của mình”.

Bãi rác gây ra hiểm họa môi trường là điều dễ dàng nhận thấy. Các chất phân hủy từ
rác thải tạo ra một lượng lớn methane - một khí gây hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng. Khi bãi
rác và các khu chôn lấp quá tải, lò đốt rác được lựa chọn bởi có hai lợi thế khiến Nhật Bản và
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

14

phần lớn châu Âu theo đuổi: chúng chiếm ít diện tích hơn so với bãi rác và hơi nóng từ rác
đốt có thể được sử dụng để tạo ra điện.
Một điều tra độc lập của Ngân hàng Thế giới công bố năm 2007 cho thấy, ngân sách
dành cho môi trường được gọi là “sao lãng, lơ là” khi chỉ chiếm 5% GDP; trong khi đó, nhiều
chính phủ châu Á chi cho hoạt động bảo vệ môi trường chưa đầy 1% GDP.
Tình trạng người dân phải chung sống với rác còn do nhiều nguyên nhân khác như: do
ý thức người dân, do thiếu khung pháp lý, thiếu sáng kiến, thiếu nguồn vốn đầu tư và công
nghệ. Cho tới nay, chỉ một số ít thành phố phát triển của Châu Á có đủ công nghệ khai thác
rác như là một nguồn tài nguyên, tái chế và biến chúng thành nhiên liệu tái sinh.
Để bảo vệ môi trường, người dân Singapore thực hiện tối đa 3R: Reduce (giảm
sử dụng), Reuse (dùng lại) và Recycle (tái chế), để kéo dài thời gian sử dụng bãi rác
Semakau càng lâu càng tốt. Và việc bãi rác Semakau tăng tuổi thọ là một minh chứng
cho thấy người dân nước này đóng góp rất tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Một
mục tiêu trong kế hoạch Xanh của chính phủ Singapore năm 2012 là “Không cần bãi
rác” chỉ đạt được khi tất cả mọi người cùng chung sức.
New York, với hơn 8 triệu dân là đô thị đông dân nhất nước Mỹ đồng thời cũng

là một nhà máy xử lý rác đúng nghĩa. Mỗi ngày số lượng rác phát sinh trong thành phố
lên đến hơn chục nghìn tấn. Chi phí xử lý mỗi tấn rác tại đây lên tới 54-65 USD, chưa
kể chi phí vận chuyển do nhà máy xử lý đặt rất xa trung tâm.
Trong những năm gần đây, trước tình hình giá dầu liên tục tăng, các nước tiên
tiến trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng thành công mô hình tái chế rác
thải với mục đích sản xuất nhiên liệu. Có thể nói đây là biện pháp mang lại hiệu quả
nhất, nó vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do rác thải cũng như giải
quyết được vấn đề nhiên liệu đang hết sức nóng bỏng hiện nay.
I.2 Tình hình rác thải ở Việt Nam
Phát triển công nghiệp cũng như đô thị hóa của Việt Nam ngày một tăng do đó
lượng rác thải cũng tăng dần theo thời gian. Theo những số liệu thống kê cho thấy rác
thải sinh hoạt tập trung ở các khu đô thị, khu vực này có dân số chỉ chiếm 24% so với
cả nước nhưng lượng rác thải ra lên đến 6 triệu tấn/năm. Rác có nhiều loại nên cũng có
nhiều cách xử lý: chôn, đốt, tái sinh... Hiện cả miền Bắc chỉ có duy nhất lò đốt rác
công nghiệp công suất nhỏ (4,8-5 tấn/ngày) trong khi mỗi năm riêng Hà Nội "sản sinh"
khoảng 30.000 tấn chất thải công nghiệp nguy hại cần xử lý. [15]
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

15

Hiện nay, phương pháp xử lý rác thải chủ yếu là chôn lấp. Tuy nhiên, trong 91
bãi rác lớn hiện đang tồn tại trên cả nước, chỉ có 17 bãi hợp vệ sinh, chiếm chưa tới
19%. Trong khi đó, có 49 bãi rác (chiếm gần 54%) đang gây ô nhiễm nghiêm trọng".

Đó là đánh giá của Tổng hội Xây dựng Việt Nam về tình hình chôn lấp rác thải hiện
nay mà báo An ninh Thủ đô trích dẫn.
Cũng như một số nước
khác trong khu vực, Việt Nam
mới chỉ áp dụng biện pháp đốt
cho rác thải bệnh viện, rác thải
công nghiệp độc hại trên quy mô
nhỏ và tuy đã có những tiếp cận
với những công nghệ đốt rác thải
tận thu nhiệt lượng để phát điện,
nhưng mới chỉ có một vài dự án

Hình I.1.2. Bãi chôn lấp rác Đa Phước
(TP Hồ Chí Minh)

nhỏ được thực hiện ở thành phố
Hồ Chí Minh. Nguyên nhân một
phần vì rác thải đầu vào chưa được
phân loại tốt, độ ẩm cao, giá trị
calo thấp, kinh phí đầu tư và vận
hành rất tốn kém, dẫn đến tình
trạng đầu tư không đồng bộ, vận
hành không đảm bảo kinh tế và
gây nên các ô nhiễm thứ cấp.
Phương pháp xử lý rác thải ở Hà
Nội hiện nay chủ yếu vẫn là phương

Hình I.1.3. Sơ đồ biểu thị lượng rác phế Hà nội

pháp chôn lấp, tuy nhiên quỹ đất ngày

càng hạn chế và việc thu gom rác thải
chưa được chú ý đúng mức nên phương

1- CT Sinh hoạt;2- CT Công nghiệp;3- CT Xây
dựng;4- CT Y tế nguy hại;5- Phân bùn bể phốt
(Nguồn: URENCO Hà Nội)

pháp này ngày càng thể hiện những nhược điểm nhất định. Những năm gần đây, việc
xây dựng các nhà máy xử lý rác thải, nước thải ứng dụng công nghệ tiên tiến trên thế
giới đã được tiến hành nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu xử lý rác thải trên địa
bàn.
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

16

Bảng I.1.1 Phân loại rác thải ở Hà Nội

Nhận xét
* Khối lượng chất thải ngày càng gia tăng (>10% / năm).
* Công nghệ xử lý lạc hậu.
* Ý thức của cộng đồng dân cư trong công tác vệ sinh môi trường chưa cao,
chất thải chưa được phân loại tại nguồn.

II. TÌNH HÌNH RÁC THẢI CÓ NGUỒN GỐC CAO SU
II.1 Tình hình rác thải cao su trên toàn thế giới
Cao su là một loại vật liệu có các tính chất vô cùng quý giá. Các sản phẩm có
nguồn gốc từ cao su ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong
đời sống. Tuy nhiên, các sản phẩm có nguồn gốc cao su cũng tạo ra một vấn đề rất lớn
đối với môi trường do độ bền của nó rất cao nên thời gian cần thiết để phân hủy các
sản phẩm phế thải là rất dài.
Hẳn không phải là một bức tranh hài hoà, nhưng đây là thực tế. Hàng tỷ lốp xe
phế thải đang rải rác đâu đó trên hành tinh chúng ta. Những lốp xe này là một mối
nguy hại lớn đối với môi trường. Chúng dễ bắt lửa, và khi chúng cháy, rất khó để dập

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

17

tắt ngọn lửa. Lốp xe đốt cháy gây ra
những tác hại ghê gớm cho bầu
không khí, mặt đất và những công
trình xung quanh. Vấn nạn này đang
tiếp tục gây nhiều tổn thất.
Mỗi năm trung bình mỗi quốc
gia thải ra hàng triệu săm lốp xe các
loại, như vậy trên toàn thế giới mỗi

năm nhận khoảng 1 tỷ săm lốp xe các

Hình I.1.4. Bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)

loại. Đây thực sự là thách thức lớn cho môi trường sống của con người. Theo thống kê
chưa đầy đủ, chỉ riêng ở Mỹ, mỗi năm có hơn 350 triệu chiếc lốp ô tô được thải ra và
hơn 2,5 tỷ chiếc lốp hiện đang nằm trong các hố rác, các kho chứa trên khắp cả nước.
Còn ở Anh hàng năm có tới 40 triệu lốp phế thải, và 2/3 số lốp đó bị đẩy ra bãi rác
hoặc bị thải bỏ trái luật, tạo ra nhiều nguy cơ rất nghiêm trọng về môi trường và sức
khỏe cộng đồng. Các cơ quan chức năng của Mỹ cảnh báo rằng, cao su phế thải đang
nhanh chóng trở thành một trong những vấn đề môi trường hàng đầu thế giới. [19]
Khi lượng cao su phế thải
nhiều đến mức không còn chổ để
vứt bỏ trên mặt đất nữa, người ta
đã nghĩ đến một cách giải quyết
khác là đốt các núi rác cao su phế
thải. Tuy nhiên, việc đốt các đống
cao su phế thải khổng lồ cũng gây
ra sự ô nhiễm trầm trọng đối với

Hình I.1.5. Đốt các bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)

môi trường. Lửa cháy rất dữ dội
khi đốt những đống vỏ săm lốp xe lớn, thật khó nếu muốn dập tắt nó. Có những đống
vỏ săm lốp xe đến hàng tháng mới cháy hết, khi cháy chúng bốc lên những cột khói
đen mang đầy khí độc tỏa lên bầu trời và những dòng chất lỏng làm ô nhiễm nghiêm
trọng nguồn nước. Một vụ cháy lốp xe mới đây đã khiến cho một đường cao tốc chính
ở Philadelphia bị phong toả trong nhiều tháng và tiêu tốn hàng triệu đô la để có thể xử
lý hậu quả này.
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

18

Ngoài ra, người ta còn nghiền
những vỏ săm lốp xe ra và chôn chúng
vào trong lòng đất. Tuy nhiên điều
này nhanh chóng bị nhiều nước lên
tiếng phản đối khi họ nhận ra những
vỏ săm lốp xe bị chôn dưới lòng đất sẽ
tác động đến nguồn nước ngầm và
làm nhiễm bẩn nguồn nước.

Hình I.1.6. Chôn các bãi săm lốp ô tô
phế thải (Mỹ)

II.2 Tình hình rác thải cao su ở Việt Nam
Với trên 20 triệu xe gắn máy, 15 triệu xe đạp, gần 700 ngàn ôtô các loại, thêm
vào đó là lợi thế của một vùng nguyên liệu cao su rộng lớn, Việt Nam hiện đang được
đánh giá là thị trường đầy tiềm năng của ngành sản xuất săm lốp. Tuy nhiên song song
với sự phát triển sản xuất, lượng cao su phế thải cũng ngày càng nhiều hơn. Theo Hiệp
hội Đánh giá Tiêu chuẩn Lốp Ô tô thì khi đi khoảng 40.000 km là phải thay lốp xe,
nhưng do điều kiện đường Việt Nam thì khoảng 30.000-35.000 km phải thay lốp. Cứ
như vậy hàng năm lốp xe phế thải tại Việt nam cũng thải ra môi trường với một khối

lượng lớn.
Tính đến năm 2008, Việt Nam có khoảng 75 doanh nghiệp cao su công nghiệp
với nhu cầu tiêu thụ từ 500 đến 20.000 tấn mỗi năm được quản lý bởi TCT Hóa chất
Việt Nam (Vinachem) và Tập đoàn CNCS VN (VRG). Mặc dù còn giới hạn trong sản
xuất nhưng các dòng sản phẩm chế biến từ cao su của Việt Nam cũng tương đối đa
dạng với săm, lốp xe ôtô và xe gắn máy, găng tay cao su phục vụ trong ngành y tế và
tiêu dùng, đệm cao su và vỏ bọc dây điện dùng trong sản xuất, xây dựng và tiêu dùng,
dòng sản phẩm phục vụ cho thể thao, giải trí và các lĩnh vực y tế … Hiện nay, cơ cấu
sản phẩm cao su thành phẩm và định hướng đầu tư đang tập trung chủ yếu ở dòng sản
phẩm săm, lốp xe ôtô, xe máy và xe đạp. Sản phẩm chế biến từ cao su của Việt Nam
được sản xuất với thiết bị hiện đại và công nghệ tiên tiến từ châu Âu. Các sản phẩm có
chất lượng cao, mẫu mã phù hợp thị hiếu người tiêu dùng, được đảm bảo về chất lượng
và có khả năng cạnh tranh với chính sách giá linh hoạt và chăm sóc khách hàng cẩn
thận [16]
Mỗi năm Việt Nam nhập khẩu 100 triệu USD để mua săm lốp ô tô các loại,
trong đó chủ yếu là nhập các loại lốp cao cấp. Riêng lốp xe đạp và xe máy, hầu hết
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

19

được sản xuất trong nước, chỉ nhập 100.000 chiếc, chủ yếu dùng cho những dòng xe
chuyên dụng cao cấp. Mỗi năm thị trường Việt Nam tiêu thụ 1,2 triệu lốp Radial
(100% thép), còn trong nước sản xuất chỉ 50.000 chiếc; tiêu thụ 2,1 triệu lốp Bias (lốp

mành chéo), còn trong nước sản xuất 1,7 triệu chiếc.
Đây là cơ hội tốt cho các doanh nghiệp Việt Nam liên doanh, liên kết xây dựng
các nhà máy chế biến mủ cao su để tạo ra sản phẩm cao su có hàm lượng cao, tăng
khai thác giá trị gia tăng của ngành cao su, từ đó chuyển dịch cơ cấu từ xuất khẩu thô
sang xuất khẩu tinh. Bên cạnh đó, việc các nhà đầu tư tham gia vào thị trường Việt
Nam còn có hiệu ứng dẫn đến việc nhập khẩu các máy móc, công nghệ, kỹ thuật phục
vụ chế biến cao su. Từ đó các doanh nghiệp Việt Nam có thể chế biến, sản xuất ra các
loại cao su có chất lượng cao, nâng cao giá thành, cạnh tranh với các đối thủ truyền
thống như Thái Lan, Malaysia, Indonesia …
Với lượng sản phẩm cao su như vậy, tình hình cao su phế thải cũng không
ngừng tăng mạnh và đó là một vấn nạn cho môi trường. Hiện nay cao su phế thải chủ
yếu được bán cho các lò gạch để làm nhiên liệu đốt lò. Tuy nhiên điều này lại gây ra
một vấn đề là khói lò gây ô nhiễm môi trường không khí do trong khí thải có rất nhiều
các khí độc như các hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ oxit...
II.3 Các vấn đề liên quan đến cao su phế thải.
Vấn đề bệnh tật
Những bệnh truyền nhiễm gây ra từ loài muỗi có thể gây chết người không còn là
mới đối với những dân ở ban Ohio trong năm 2002, cũng như hầu hết với những người
liên quan từ những tài liệu ghi lại.
Bây giờ nó chỉ giới hạn chỉ ở những
vùng nhiệt đới và những vùng phụ cận
nhiệt đới của thế giới, những bệnh truyền
nhiễm từ loài muỗi có thể kể đến là bệnh
sốt vàng hay bệnh sốt rét. Những căn
bệnh này đã cướp đi mạng sống của nhiều
người dân ở các nước thuộc địa trước đây
khi những săm lốp xe phế thải đã bị vứt
bỏ ở các vùng đất trống trên các nước
này.
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009

Hình I.1.7. Loại muỗi sống trong các lốp xe
phế thải


Luận văn thạc sĩ khoa học

20

Ta biết rằng loài muỗi đẻ trứng trong nước đọng, cũng như nó có thể sinh sôi từ
trong những đống săm lốp xe bị vứt bỏ và cả những vũng nước đọng lại bên trong vỏ
xe sau mỗi đợt trời mưa. Mỗi chiếc săm lốp xe có thể là nguồn tuyệt vời để sinh ra
hàng nghìn con muỗi mang mầm bệnh trong mùa hè.
Virut West Nile là loại nguy hiểm có thể gây ra chết người được truyền từ các
loài muỗi mang mầm bệnh này. Người ta đã thống kê năm 1999 lần đầu tiên phát hiện
loại virut này thì đến năm 2002 nó đã lan rộng ra 44 bang của Mỹ và đã có hơn 4000
trường hợp nhiễm bệnh, trong đó có 263 người đã chết [41]
Do vậy chúng ta không thể để tồn tại những đống săm lốp phế thải như vậy vì nó
là nguồn gây ra bệnh tật cho nhiều người.
Một vấn đề nữa là những chiếc lốp
xe phế thải cũng là nơi trú ẩn tốt và an
toàn cho loài rắn, nhiều trường hợp công
nhân lao động của khu tái chế lốp xe phế
thải ở bang Ohio – Mỹ đã bị đe dọa bởi
rắn sống trong lốp xe cũ và nhiều trường
hợp đã tử vong.

III.

Hình I.1.8. Loại rắn cư trú trong các
lốp xe phế thải

Giới thiệu chung về nguyên vật liệu cao su

Cao su là hợp chất cao phân tử mà mạch phân tử của nó có chiều dài lớn hơn rất
nhiều so với chiều rộng và được cấu tạo từ một loại hoặc nhiều loại mắt xích có cấu
tạo hoá học khác nhau được lặp đi lặp lại nhiều lần.
Cao su là loại vật liệu có tính chất vô cùng quý giá. Khác với các vật thể rắn, cao
su có độ bền cơ học thấp hơn, nhưng đại lượng biến dạng đàn hồi lớn hơn nhiều lần.
Khác với các chất lỏng được đặc trưng bởi độ bền cơ học rất nhỏ và đại lượng biến
dạng chảy nhớt không thuận nghịch lớn, cao su trong nhiều lĩnh vực được sử dụng như
một vật liệu chịu lực có đại lượng biến dạng đàn hồi nhỏ.
Hỗn hợp cao su là một hệ thống dị thể nhiều cấu tử. Cũng như các hệ thống hoá
học khác, các tính chất cơ, lý, hoá đặc trưng cho hợp phần cao su phụ thuộc vào bản
chất hoá học các cấu tử, kích thước hay mức độ phân tán các cấu tử trong khối cao su.
Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng liên kết các nguyên tố hình
thành trong mạch chính. Năng lượng liên kết càng cao, độ bền nhiệt cao su càng lớn,
cao su càng có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao. [8]
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

21

Bảng I.1.2. Năng lượng liên kết của liên kết chính trong cao su
Liên kết hóa học

Năng lượng liên kết
(kJ/mol)

Liên kết hóa học

Năng lượng liên kết
(kJ/mol)

C-C

349

Si-Si

233

C-O

353

S-S

243-260

Si-O

454

Cấu tạo thành phần của cao su phụ thuộc vào bản chất các liên kết tạo nên mạch
chính. Các liên kết không phân cực hình thành các các mạch phân tử có cấu trúc thẳng.
Các liên kết phân cực hình thành các mạch phân tử có cấu trúc lò xo. Lực tác dụng
tương hỗ giữa các phân tử, các nhóm thế của mạch đại phân tử (mà đại lượng để đánh
giá nó là mật độ năng lượng liên kết dính nội) gây ảnh hưởng rất lớn đến độ trương và
hoà tan cao su vào các loại dung môi hữu cơ. Mặt khác, sự phụ thuộc vào lực tác dụng
tương hỗ giữa các

Cao su

phân tử đàn tính của
vật liệu thay đổi khi

Cao su thiên nhiên

Cao su tổng hợp

nhiệt độ thay đổi, đàn
Cao su có công dụng đặc biệt

Cao su dân dụng

tính của cao su giảm
nhanh khi nhiệt độ

Cao su cacboxyl

Cao su ure

Cao su silican

Cao su flo

Cao su Thiocol

Cao su Butyl

Cao su Cloropren

monome như nhau có

Poly butadien Styren

tổng hợp từ một loại

Cao su butadien

cao su cùng được

Cao su izo pren

giảm. Tính chất của

thể khác nhau; điều
này phụ thuộc vào thứ
tự, vị trí sắp xếp chúng

Hình I.1.9. Sơ đồ phân loại cao su

trong không gian.
Hiện nay có rất nhiều loại cao su và chúng được phân loại theo nhiều cách khác
nhau. Nhưng nhìn chung cao su được phân loại theo nguồn gốc sản xuất và lĩnh vực sử
dụng.
Các loại cao su chính
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

22

III.1 Cao su thiên nhiên
Cao su thiên nhiên được sản xuất từ mủ cao su lấy từ cây cao su với sản lượng
khoảng 10 triệu tấn/năm hoặc keo tụ mủ cao su rồi rửa bằng nước mềm và sấy đến độ
ẩm cần thiết để sản xuất cao su sấy. [8]

Cây cao su

Mủ cao su

Pha loãng

Lọc

Ngâm nước

Cán rãnh

Cán ép nước

Sấy bằng khói
KCS và đóng kiện
Hình I.1.10. Sơ đồ quá trình sản xuất cao su

Quá trình sản xuất cao su có thể biểu diễn như sau:
Thành phần hỗn hợp của cao su tự nhiên gồm nhiều nhóm các chất hoá học khác
nhau như: Cacbuahydro (chủ yếu), độ ẩm, các chất trích ly bằng axeton, nitơ, protein,...
Tính chất cơ lý của cao su tự nhiên được xác định bằng mạch cacbonhydro tạo
thành từ mắt xích izopren :
- CH2 - C = CH - CH2 CH3

n

Bảng I.1.3. Thành phần hoá học cao su tự nhiên được tạo thành theo các phương
pháp sản xuất khác nhau
Loại cao su
Thành phần chính
Hg khối

Crepe trắng

Bay hơi

Cacbua hydro

93-95

93-95

85-90

Chất trich ly bằng axeton

1,5-3,5

2,2-3,45

3,6-5,2

Chất chứa nitơ

2,2-3,5

2,4-3,3

4,2-4,8

Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009

Luận văn thạc sĩ khoa học

23

Chất tan trong nước

0,3-0,85

0,2-0,4

5,5-5,75

Chất khoáng

0,15-0,85

0,1-0,85

1,5-1,8

Độ ẩm

0,2-0,8

0,2-0,9

1,0-2,5

Cao su tự nhiên ở nhiệt độ thấp có cấu trúc tinh thể, nóng chảy ở 40 oC. Quá trình

nóng chảy các cấu trúc tinh thể của cao su tự nhiên xảy ra với hiện tượng hấp thụ nhiệt.
Cao su tự nhiên có khả năng lưu hoá bằng lưu huỳnh phối hợp với các loại xúc
tác tiền lưu hoá thông dụng. Cao su tự nhiên không độc nên được dùng để sản xuất các
sản phẩm trong thực phẩm : găng tay, đệm . . .
Bảng I.1.4. Tính chất vật lý của cao su tự nhiên
Tính chất

Tính chất

Khối lượng riêng

913 (kg/m3)

Nhiệt dung riêng

688 (kJ/kgđộ)

Nhiệt độ hoá thuỷ tinh

-70 OC

Nửa chu kỳ kết tinh ở 25OC

2-4 giờ

Hệ số dãn nở thể tích

656.10-4

3.1012-5.10 12

Điện trở riêng

(dm 3/OC)

( m)

0,14.10-4

Nhiệt dẫn riêng

(W/m2K)

III.2 Cao su izopren
Cao su izopren nhận được trong phản ứng trùng hợp 2-metylbuta-1,3-đien trong
pha khí hoặc trong dung dịch cacbuahydro no với sự có mặt của xúc tác Li.
Cao su izopren có mạch chính được cấu tạo từ 94%-98% có mắt xích ở 1,4-cis
izopren:
CH3

H
C

CH2
Nguyễn Phúc Hải

C

H
C

CH2
-

CH3
….

Hóa cơ bản 2007-2009

CH2

C
CH2


Luận văn thạc sĩ khoa học

24

Mạch đại phân tử của cao su izopren có cấu tạo gần giống với cấu tạo mạch
chính của cao su tự nhiên nên cao su có tính chất công nghệ và tính chất cơ lý tương
đương với các tính chất của cao su thiên nhiên. [8]
Lĩnh vực sử dụng chủ yếu của cao su izopren là môi trường khí quyển không có
dầu như : săm , lốp ôtô, môtô, xe đạp và các sản phẩm công nghiệp khác.
III.3. Cao su Butadien
Cao su butadien được trùng hợp từ divinyl trong dung dịch.
Cao su butadien có độ cứng tương đối, có khả năng chống mài mòn cơ học cao
nên được dùng để sản xuất làm việc trong môi trường chịu ma sát và tải trọng ép lớn.
Cao su butadien là cao su dân dụng, có cấu trúc không gian điều hoà. Khối lượng
phân tử trung bình 70.000 - 280.000 đơn vị cacbon. [8]
Cao su butadien thường được sử dụng để chế tạo mặt lốp ôtô, xe máy, băng

truyền, băng tải, ống bơm nước…
III.4. Cao su Butadien Nitrin
Là sản phẩn đồng trùng hợp của butadien-1,3 và acrylonitrin với sự có mặt của
hệ xúc tác oxy hoá khử persunfit và trietanolamin. [8]
Công thức cấu tạo:
(- CH2 – CH = CH - CH2 -)n ( - CH – CH2 -)m
C

N

Cao su butadien nitrin có cấu trúc không gian điều hoà vì thế nó không điều hoà
trong quá trình biến dạng. tính chất cơ lý tính chất công nghệ của nó phụ thuộc vào
hàm lượng nhóm liti trong đó khả năng chịu môi trường dầu, mỡ, dung môi hữu cơ,
tăng cùng với hàm lượng nhóm acrylolytry. Vì thế nó được ứng dụng để sản xuất các
vật liệu chống ăn mòn của môi trường dầu mỡ, môi trường dễ bị ôxy hoá.
III.5. Cao su Butadien Styren
Là sản phẩm đồng trùng hợp divinyl với styren trong dung dịch cacbuahydro no
với sự có mặt của liti hữu cơ.
Khối lượng phân tử của cao su butadien styren dao động trong khoảng 150.000
đến 400.000 đơn vị cacbon. [8]
Cao su butadien styren là cao su phân cực tồn tại ở trạng thái vô định hình vì vậy
nó được pha trộn với các loại cao su khác.
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009


Luận văn thạc sĩ khoa học

25

Cao su butadien styren có độ cứng lớn, khả năng chống mài mòn tốt nên trong
công nghiệp sản xuất săm lốp ôtô cao su butadien styren được sử dụng làm mặt lốp.
Trong công nghệ hoá chất thường dùng cao su butadien styren để bọc lót các thiết bị
chịu tác dụng ăn mòn của các loại axít, bazơ và các loại muối.
III.6. Cao su Cloropren
Là cao su phân cực lớn, nguyên tử clo có khả năng phân cực lớn các tác nhân tác
dụng khá tốt nên cloropren là cao su chịu dầu, chịu tác dụng hoá học tốt, độ bền trong
môi trường dầu mỡ của cao su clopren không thua kém cao su nitrin tuy nhiên trong
các dung môi hữu cơ có nhóm xêton, rượu,. . . cao su cloropren chịu tốt hơn nên trong
công nghiệp cao su cloropren dùng để bọc lót thiết bị ăn mòn cao su cloropren có độ
bền khí hậu lớn, khả năng phân tán điện tích tốt nên nó được dùng để bọc cáp điện
trong công nghiệp điện, điện tử. Do liên kết phân cực C - Cl lớn nên cao su cloropren
có độ bền kết dính ngoại cao nên nó có thể dùng để sản xuất các loại keo dán khô
nhanh ở nhiệt độ thấp.
III.7. Các loại cao su khác
Ngoài các loại cao su kể trên còn có rất nhiều các loại cao su khác như:
 Cao su butyl: có độ bền nhiệt cao, trơ với tác dụng của ozon và các
nitryl khác nó được dùng để sản xuất săm lốp ôtô xe máy và các bao bì
cao su chứa khí khác. Ngoài ra nó còn được dùng để làm vật liệu bọc
lót thiết bị chịu nhiệt dưới tác dụng của axít, bazơ, muối trong công
nghiệp hoá chất. Độ bền khí hậu của cao su butyl cao nên nó được sử
dụng làm vật liệu bọc lót dây điện, phủ phết lên vải. [8]
 Cao su polysunfit- thiocol: là cao su có mạch phân tử hoàn toàn không
no nên nó có độ bền ánh sáng, ozon và khí hậu cao. Cao su thiocol ít
trương trong benzen và các loại dầu mỡ. Khả năng chống thấm khí của
cao su thiocol lớn hơn tất cả các loại cao su khác kể cả cao su butyl.
Nhược điểm chính của nó là tính đàn hồi kém, chịu lạnh kém và khối

lượng riêng cao. Do những tính chất trên mà nó được dùng để sản xuất
ống bơm, zoăng, và các sản phẩm làm việc trong môi trường dầu mỡ.
 Cao su flo: Cao su flo có tính năng kĩ thuật tốt hơn các loại cao su khác
nhờ có năng lượng liên kết lớn và sự tương hỗ giữa các nhóm phân cực
trong mạch. Cao su flo có độ bền nhiệt, bền với tác dụng của hoá chất
Nguyễn Phúc Hải

-

Hóa cơ bản 2007-2009