cong nghe cao su tong hop

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ HOÁ HỮU CƠ

TÌM HIỂU CÁC LOẠI CAO SU TỔNG HỢP TRONG
CÔNG NGHIỆP CAO SU

Giảng viên hướng dẫn :

Ths: TRẦN THANH ĐẠI

Sinh viên thực hiện:

HUỲNH SƠN HẢI

Khoá :

2007 - 2010

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày ….tháng ….năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM


TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ HOÁ HỮU CƠ

TÌM HIỂU CÁC LOẠI CAO SU TỔNG HỢP TRONG
CÔNG NGHIỆP CAO SU

Giảng viên hướng dẫn : Ths: TRẦN THANH ĐẠI
Sinh viên thực hiện:
Khoá

:

HUỲNH SƠN HẢI

2007 - 2010

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày ….tháng ….năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
----- // -----

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
2


----- // -----

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Sơn Hải
MSSV: 07355801
Chuyên ngành: Công nghệ Hữu cơ
Lớp: NCHC1

1.

Tên đồ án chuyên ngành: Tìm hiểu các loại cao su tổng hợp ứng dụng trong
công nghiệp cao su
2.

Nhiệm vụ của đồ án:

- Tổng quan về cao su tổng hợp
- Các loại cao su tổng hợp thường dùng
- Ứng dụng của cao su tổng hợp trong công nghiệp cao su
3.
Ngày giao đồ án: ngày 7 tháng 9 năm 2009
4.

Ngày hoàn thành đồ án: ngày tháng 12 năm 2009

5.

Họ tên giáo viên hướng dẫn: Trần Thanh Đại
Trưởng bộ môn

Tp. Hồ Chí Minh, ngày26tháng10 năm 2009
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Nguyễn Thị Hồng Phượng

ThS. Trần Thanh Đại

Trung tâm Công nghệ Hóa học

Giám đốc

3


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý thầy cô trong
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC và ban giám hiệu nhà trường đại học CÔNG
NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH đã tạo cho em cơ hội được học tập, trao dồi
kiến thức, trang bị hành trang cho em tự tin bước vào cuộc sống mới. Trong khoảng
thời gian được đào tạo tại trường em đã được quý thầy cô truyền đạt những kiến thức
quý giá đó chính là những gì quý báu nhất mà em đã nhận được.
Một lần nữa mong ban giám hiệu và quý thầy cô nhận nơi em lời cảm ơn chân
thành nhất. Đặc biệt là thầy Trần Thành Đại là người đã tận tình hướng dẫn em hoàn
thành tốt đồ án chuyên ngành.
Em xin kính chúng quý thầy cô được dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành
công trong cuộc sống.

4


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Thái độ làm việc:
Kỹ năng làm việc:
Trình bày:
Điểm số: (bằng số)…………………………….(bằng chữ)
Đề nghị phát triển thành đồ án tốt nghiệp

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2009
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Trần Thanh Đại
5


LỜI MỞ ĐẦU
Cao su là vật liệu polime rất quan trong với con người, trên toàn thế giới đều
phải sử dụng các sản phẩm được gia công bằng cao su. Cao su được dùng để chế tạo từ
các sản phẩm thường đến các sản phẩm cao cấp như : Giày dép, keo dán, nệm… Đặc
biệt là lốp săm xe. Tùy theo tính chất của từng sản phẩm mà người ta sử dụng loại cao
su thích hợp.
Nhu cầu tiêu thụ cao su thiên nhiên trên thế giới ngày càng cao trong khi sản
xuất lại không thỏa mãn được nhu cầu ấy, các nhà khoa học đã nghiên cứu chế tạo ra
cao su tổng hợp. Cao su tổng hợp được tạo ra từ Butadien ( còn gọi là cao su nhân
tạo ), mỗi cao su tổng hợp điều có tính năng riêng nên khi sử dụng có thể sử dụng từng
loại hoặc kết hợp sử dụng một số loại để bổ sung tính năng cho nhau nên cao su tổng
hợp có nhiều ưu điểm hơn so với cao su thiên nhiên.

Trong giới hạn của đồ án này em xin giới thiệu một số loại cao su tổng hợp
được ứng dụng trong công nghiệp cao su. Trong quá trình làm đồ án em có nhiều sai
sót không tránh khỏi mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến cho em hoàn
thành tốt đồ án.

6


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN...................................................................................................................3
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................................4
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN........................................................................5
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................................6
MỤC LỤC..................................................................................................................................7
DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ........................................................................9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CAO SU TỔNG HỢP..........................................................10
1.1. Lịch sử phát triển cao su tổng hợp.................................................................................10
1.2.Định nghĩa về cao su tổng hợp........................................................................................11
1.3. So sánh tính chất giữa cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.......................................12
1.4. Sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp................................................................................13
1.4.1. Sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp ở Việt Nam.....................................................13
1.4.2. Sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp trên Thế Giới..................................................13
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LOẠI CAO SU TỔNG HỢP THƯỜNG DÙNG.........................16
2.1. Sơ đồ qui trình sản xuất cao su tổng hợp.......................................................................16
2.2. Một số cao su tổng hợp thường dùng trong công nghiệp cao su...................................17
2.2.1. Cao su Styrene Butadien (SBR)..............................................................................17
2.2.1.1. Giới thiệu.........................................................................................................17
2.2.1.2.Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Styrene Butadiene....................17
2.2.1.3. Tính năng của cao su Styrene Butadiene.........................................................19
2.2.2. Cao su polybutadiene..............................................................................................20

2.2.2.1 Giới thiệu..........................................................................................................20
2.2.2.3. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su polybutadiene..........................20
2.2.2.4. Tính năng cao su Polybutadiene......................................................................21
2.2.3. Cao su Polychloropren............................................................................................22
2.2.3.1. Giới thiệu.........................................................................................................22
2.2.3.2. Nguyên liệu phương pháp và sản xuất cao su Polychloroprene......................22
2.2.3.3. Tính năng của cao su Polychloroprene............................................................23
2.2.4. Cao su Butyl............................................................................................................24
2.2.4.1. Giới thiệu.........................................................................................................24
2.2.4.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Butyl........................................24
2.2.4.3. Tính năng của cao su Butyl..............................................................................24
2.2.5. Cao su chlorobutyl..................................................................................................25
2.2.5.1. Giới thiệu.........................................................................................................25
2.2.5.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su chorobutyl...............................26
2.2.5.3. Tính năng của cao su chlorobutyl....................................................................26
2.2.6. Cao su nitril/ acrylonitril butadien (NBR)..............................................................27
2.2.6.1. Giới thiệu.........................................................................................................27
2.2.6.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su cao su Nitril.............................28
2.2.6.3. Đặc tính của cao su Nitril...............................................................................28
2.2.7. Cao su Ethylene/Propylene ( EPM, EPDM )..........................................................29
2.2.7.1. Giới thiệu.........................................................................................................29
2.2.7.2. . Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su cao su Ethylene/Propylene....29
2.2.7.3. Tính năng của cao su Ethylene/Propylene.......................................................31
2.2.8. Cao su Chlorosulfom poliethylene hay cao su Hypalon.........................................33
2.2.8.1. Giới thiệu.........................................................................................................33
2.2.8.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Chlorosulfom poliethylene hay
cao su Hypalon..............................................................................................................34
2.2.8.3. Tính năng của Cao su Chlorosulfom poliethylene hay cao su Hypalon..........34
2.2.9. Cao su Polyacrylate.................................................................................................35
7

2.2.9.1. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Polyacrylate.............................35
2.2.9.2 Tính năng của cao su.........................................................................................36
2.2.10. Cao su Epichlorhydrine.........................................................................................37
2.2.10.1. Giới thiệu.......................................................................................................37
2.2.10.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Epichlorhydrine.....................37
2.2.10.3. Tính năng của cao su Epichlorhydrine...........................................................37
2.2.11. Cao su silicone ( Polidimethyl siloxane )..............................................................38
2.2.11.1. N guyên liệu và phương pháp sản xuất cao su silicon...................................38
2.2.11.2. Tính năng của cao su silicon..........................................................................39
2.2.12. Cao su polysulfide.................................................................................................40
2.2.12.1. Giới thiệu.......................................................................................................40
2.2.12.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su polysufide..............................40
2.2.12.3.Tính năng của cao su polysufide.....................................................................40
2.2.13. Cao su fluorocarbon..............................................................................................40
2.2.13.1. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su fluorocarbon..........................40
2.2.13.2. Tính năng của cao su fluorocarbon................................................................41
2.2.14. cao polyurethane...................................................................................................41
2.2.14.1. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao polyurethane..............................41
2.2.14.2. Tính năng của cao su polyurethane................................................................41
CHƯƠNG 3 : ỨNG DỤNG CỦA CAO SU TỔNG HỢP TRONG CÔNG NGHIỆP CAO SU
...................................................................................................................................................42
3.1. Ứng dụng của cao su tổng hợp trong công nghiệp cao su.............................................42
3.2. Một số sản phẩm được sản xuất từ cao su tổng hợp......................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................45

8

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Bảng 1 : so sánh tính chất giữa cao su nhân tổng hợp và cao su tự nhiên
Bảng 2:Thành phần khối lượng sản xuất cao su Styrene Butadiene
Bảng 3 : Thành phần khối lượng sản xuất cao su Styrene Butadiene lạnh
Bảng 4 : Công thức tổng hợp cao su Polychloroprene
Bảng 5 : Bảng tính năng của cao su Nitril
Bảng 6 : Tính chất của các loại cao su sống EPDM
Bảng 7 : so sánh tính chất các loại cao su EPDM với các loại cao su khác

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CAO SU TỔNG HỢP
1.1. Lịch sử phát triển cao su tổng hợp
Cao su thiên nhiên là những vật liệu polime vô cùng quan trọng trong kỷ thuật
và đời sống. Tuy nhiên cao su thiên nhiên không đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao
của đời sống. Hơn nữa cao su thiên nhiên còn có những nhược điểm như khả năng
chống dầu chịu nhiệt kém. Vì vậy các nhà khoa học đã tìm con đường tổng hợp cao su
từ các chất hữu cơ đơn giản bằng phản ứng trùng hợp hay trùng ngưng.
Năm 1879, Bouchardt chế tạo được một loại cao su tổng hợp từ phản ứng trùng
hợp isopren trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học Anh và Đức sau đó, trong thời
gian 1910-1912, phát triển các phương pháp khác cũng tạo ra chất dẻo từ isopren.
Từ những năm 1890, khi các phương tiện giao thông đường bộ sử dụng bánh
hơi ra đời, nhu cầu cao su tăng lên rất nhanh. Các vấn đề chính trị khiến cho giá cao
su tự nhiên dao động rất lớn. Nguồn cung thiếu hụt, đặc biệt là trong những năm
chiến tranh đưa đến nhu cầu phải tạo ra cao su tổng hợp.
Đức là quốc gia đầu tiên thành công trong việc sản xuất cao su tổng hợp ở quy
mô thương mại. Cao su SBR được các nhà khoa học Đức đồng trùng hợp năm 1930.
Gọi là cao su Buna S. Ngay sau đó các công ty ở Mỹ cũng quan tâm đến loại cao su
này cho đến khi bắt đầu chiến tranh thế giới thứ hai vì nhu cầu tiêu thụ cao su tăng

vọt, nhất là đối với các nước không có cao su thiên nhiên như Đức.Đức lao vào
nghiên cứu và sản xuất với số lượng lớn. Mỹ cũng tập trung nghiên cứu và sản xuất
loại cao su này. Trước trận Tân Châu Cảng năm 1941, Mỹ sản xuất 40.000 tấn
SBR/năm. Sau trận Trân Châu Cảng nâng lên 705.000 tấn/năm và đến 1942 lên đến
820.000 tấn. Ngày nay cao su tổng hợp chiếm 80% thị phần ở Mỹ và một nữa tổng
sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp toàn cầu.
Vào đầu năm 1950 nhờ sự khám phá ra các chất xúc hưu cơ kim loại, các nhà
khoa học đã nghiên cứu và sản xuất thành công nhiều loại cao su tổng hợp mới. Mỗi
loại cao su tổng hợp mang một tính chất khác nhau và ngày nay chúng được ứng dụng
rộng rãi trên toàn thế giới.
Ngày nay trên toàn thế giới cao su tổng hợp đã chiếm 25% so với tổng sản
lượng cao su tiêu thụ.

10


1.2.Định nghĩa về cao su tổng hợp
Cao su tổng hợp là chất dẽo được con người chế tạo với chức năng co giãn.
Một số chất co giãn là vật chất có tính cơ học và chịu được sức ép thay đổi hình dạng
hơn phần lớn các vật chất khác mà vẫn phục hồi hình dáng củ. Cao su tổng hợp được
thay thế cho cao su tự nhiên trong rất nhiều ứng dụng, khi mà đặc tính ưu việt của nó
phát huy tác dụng.
Cao su tổng hợp được tạo ra từ các phản ứng trùng ngưng các cấu trúc đơn,
bao gồm isopren(2-methy1-1, 3-butadien), 1,3-butadien, cloropren (2-cloro-1,3butadien) và isobutylen (methylpropen) với một số lượng nhỏ phần trăm isopren cho
liên kết chuổi. Thêm vào đó, các cấu trúc này có thể trộn với các tỷ lệ mong muốn để
tạo phản ứng đồng trùng hợp mà kết quả là các cấu trúc cao su tổng hợp có đặc tính
cơ học, vật lý và hóa học khác nhau.

11

1.3. So sánh tính chất giữa cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp
Cao su nhân tạo

Cao su tự nhiên

Được tổng hợp từ dầu mỏ,

Thu được từ mủ (latex) của nhiều

butadiene là chủ yếu (các hydrocacbon, loại cây cao su, đặc biệt nhất là loại cây
các loại khí thiên nhiên, …)

Hevea brasiliensis.

Mỗi loại cao su tổng hợp đều

Cao su thiên nhiên là cao su

có những tính năng riêng nên khi ứng không phân cực nên có thể hoà tan trong
dụng có thể chọn lựa từng loại hoặc kết các dung môi không phân cực họ béo, họ
hợp sử dụng một số loại để bổ sung thơm, không tan trong các dung môi
tính năng cho nhau, nên có ưu điểm hơn phân cực mạnh của ceton.
so với cao su thiên nhiên.

- Tính chịu nhiệt kém, phân huỷ

Ví dụ: Cao su Butadien – nitril rất mạnh ở nhiệt độ 1920C, khối lượng riêng
bền khi tiếp xúc với dầu mỏ có thể chịu của

cao

su

thiên

nhiên

khô

là

được các loại kiềm axit, muối loãng 0,914g/cm3.
thường thấy trong nước. Cao su + Tỷ trọng : 0,92
Cloropen chống cháy, bền hoá học, cao + Hệ số trương nở thể tích : 0,000620C
su butyl có độ thẩm thấu khí rất nhỏ, cao + Khả năng toả nhiệt khi đốt: 10,7cal/g
su silicon không màu không vị, không + Độ dẫn nhiệt : 0,00032cal/giây/cm2/0C
độc không bẩn và không ăn mòn, cao su + Trở kháng thể tích : 105ohm/cm3
hypalon có lực kéo đứt rất lớn…

Một số tính năng cơ lý được khảo

Các loại cao su tổng hợp điều cần sát : Modul, kháng đứt, biến dãn đứt, khả
thêm một số chất độn để tăng thêm tính năng đàn hồi, độ nhớt Mooney, độ
cơ lý và khả năng kháng môi trường và dẽo,kháng uốn gấp, kháng mài mòn, độ
hoá chất ( tuỳ theo loại cao su mà có trương nỡ trong các dung môi…
những chất độn khác nhau các chất độn Tính chất hoá học :
đó có thể là than đen, silica, oit sắt đỏ…

Cấu tạo phân tử cao su thiên

Đối với cao su nitril có thể thêm PVC để nhiên
tăng tính kháng ozon.

- cấu trúc phân tử cao su thiên nhiên là

Cao su tổng hợp có thể lưu hoá polyisoren có công thức ( C H ) với n=
5 8 n
bằng các phương pháp lưu hoá như : lưu 20.000 nằm ở dạng cis 1-4 là chủ yếu
hoa bằng lưu huỳnh, bằng peroxit, oxit (97%). Trong mỗi đơn vị C H có một
5 8
chì, quinonesdioximes có sự hiện diện nối đôi chưa bảo hoà nên có thể lưu hoá
12


của oxit kẽm…

dể dàng bằng lưu huỳnh và chính điều
này làm cho cao su dễ bị oxi hoá, ozon
tác dụng dẫn đến tình trạng lão hoá do
đó tính chịu nhiệt cao su kém.
- Các phản ứng hoá học :
+ Phản ứng cộng cao su thiên nhiên có
thể cộng H2, Cl2, Br2, I2 và một số axit để
tăng khả năng chị nhiệt độ và kháng môi
trường.
+ Phản ứng thế : các F 2, Cl2, Br2, I2 điều
có thể thế trong mạch cao su sản phẩm
tạo thành có tính phân cực.
+ Phản ứng gây lão hoá : trong thời gian

chế biến, lưu trữ và sử dụng cao su bị
biến tính, thay đổi màu sắc, tính năng
cũng như chât lượng cao su do nhiều
nguyên nhân gây ra như : nhiệt độ, ozon,
ánh sáng , thời tiết và uốn gấp…

Bảng 1 : so sánh tính chất giữa cao su tổng hợp và cao su tư nhiên
1.4. Sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp
1.4.1. Sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp ở Việt Nam
1.4.2. Sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp trên Thế Giới
Giá cao su thiên nhiên tăng dẫn đến lượng tiêu thụ cao su tổng hợp tăng. Sản
lượng tiêu thụ cao su tổng hợp của Trung Quốc năm 2006 tăng khoảng 100.000 tấn so
với 1,63 triệu tấn của năm 2005. Nhu cầu tiêu thụ cao su tổng hợp của TQ sẽ tăng
trung bình 6% trên mỗi năm từ 2006 cho tới 2010, đạt 3,21 - 3,55 triệu tấn ở thời

13


điểm đó. Theo đánh giá của các nhà nghiên cứu đến năm 2010, sản lượng cao su tổng
hợp của TQ tiêu thụ sẽ đạt 2,7 triệu tấn.
Tại Ấn Độ sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp dự báo sẽ đạt 350.000 tấn vào
2010 do nhu cầu của lĩnh vực ô tô tăng nhanh, trong khi sản lượng sản xuất giảm, có
nghĩa là nhập khẩu cao su tổng hợp sẽ tăng lên. Tổng tiêu thụ đã tăng 14% trong năm
2006/07 lên 270.30 tấn, so với 237.495 tấn năm 2005. Tiêu thụ trong ngành lốp xe
tăng 20% đạt 170.809 tấn. Lốp xe chiếm khoảng 60% tổng tiêu thụ cao su tổng hợp ở
Ấn Độ. Việc tăng tiêu thụ ô tô, dự kiến sẽ gấp đôi lên 2 triệu tấn vào 2010, sẽ đẩy sản
lượng tiêu thụ cao su tổng hợp tăng mạnh. Nhập khẩu chắc chắn cũng sẽ tăng 10%
mỗi năm do sản lượng trong nước giảm. Ấn Độ đã nhập khẩu 172.000 tấn cao su tổn
hợp trong năm 2006/07. Theo Hiệp hội các nhà sản xuất lốp ô tô, sản lượng lốp xe dự
báo sẽ tăng 7-8% mỗi năm, song Ấn Độ có xu hướng tăng sử dụng cao su tổng hợp.

Tỷ lệ của cao su tổng hợp trong sản lượng cao su đã tăng tới 25% từ đầu 2009 đến
nay so với 22% năm 2008. Nhu cầu từ các lĩnh vực khác ngoài lốp xe dự báo cũng sẽ
tăng, như các sản phẩm cao su, dây băng tải bằng cao su, tấm cao su…
Sản lượng cao su tổng hợp của Ấn Độ chủ yếu được cung cấp từ các hãng sản
xuất như Reliance Industries Ltd và Apar Industries Ltd . Indian Petrochemicals Corp
Ltd , ở đó Reliance có 46% cổ phần, sản xuất khoảng 73.000 tấn polybutadiene
(PBR), trong khi Apar sản xuất khoảng 23.600 tấn cao su nitrile. Ấn Độ không sản
xuất mà hoàn toàn nhập khẩu các loại cau su butyl và styrene-butadiene (SBR) để đáp
ứng nhu cầu.
Thái Lan năm 2008 dự kiến sẽ tăng 50% so với năm 2007 do các hãng sản xuất
cao su tự nhiên chuyển từ sử dụng mủ cao su tự nhiên sang cao su tổng hợp. Bởi vì
phần lớn các hãng sản xuất găng tay cao su lớn của Thái Lan đang chuyển hướng sang
dùng cao su tổng hợp do chúng có giá rẻ hơn cao su tự nhiên. Do đó tỷ lệ sử dụng cao
su tổng hợp trong sản xuất găng tay cao su đã tăng từ mức 3% trong 3 năm gần đây.
Năm 2007, Thái Lan đã nhập khẩu 239.058 tấn cao su tổng hợp, tăng so với
219.488 tấn của năm trước đó. Từ đầu năm tới nay mỗi tháng các công ty sản xuất
găng tay cao su Thái Lan tiêu thụ khoảng 20.000 tấn cao su tổng hợp, tăng mạnh so
với mức 1.000-2.000 tấn cách đây 1 năm.
Cao su tổng hợp được yết giá ở mức 1.200 USD/tấn trong tháng 5 năm 2008 so
với mức 900-1.000 USD/tấn năm 2007. Trong khi mủ cao su tự nhiên, thành phần
14


chiếm tới 70% chi phí sản xuất găng tay cao su, đã tăng từ 1.650 USD/tấn lên 2.200
USD/tấn.
Cuối năm 2008 do tình hính suy giảm kinh tế toàn cầu đã làm cho sản lượng
tiêu thụ cao su tổng hợp giảm. Sụt giảm mạnh nhất là tại Châu Âu và Bắc Mỹ, còn tại
châu Á Thái Bình Dương, tiêu thụ cao su đã giảm lần đầu tiên kể từ năm 1998 đến
2008. Diễn biến của khủng hoảng kinh tế toàn cầu vào cuối năm 2008 làm sản lượng
tiêu thụ cao su giảm nhưng vị thế của nước tiêu thụ cao su lớn nhất thế giới hiện nay

là Trung Quốc (TQ) vẫn không thay đổi. Bởi vậy tốc độ tăng trưởng tiêu thụ cao su
tổng hợp trên thế giới vẫn đang sẽ phụ thuộc vào nước này.
Tiêu thụ cao su thế giới trong năm kết thúc vào tháng 6/2009 đạt 20,8 triệu tấn,
mức thấp nhất kể từ tháng 6/2005. Tiêu thụ trong tháng 6/2009 đã giảm 12,3% so với
cùng tháng năm ngoái.
Sản lượng cao su tổng hợp trong tháng 6/2009 giảm 13,7% so với cùng tháng
năm ngoái, trong khi sản lượng cao su thiên nhiên toàn cầu giảm 3,7%.
Trong năm 2009 (tháng 1 – tháng 12), tiêu thụ cao su thiên nhiên dự báo sẽ
giảm 5,5%, trong khi tiêu thụ cao su tổng hợp sẽ giảm 7,3%.
Theo các chuyên gia dự báo sản lượng tiêu thụ cao su tổng hợp sẽ tăng trở lại trong
năm 2010 - 2011. Khi tình hình kinh tế thế giới ổn định trở lại.

15


CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LOẠI CAO SU TỔNG HỢP THƯỜNG DÙNG
2.1. Sơ đồ qui trình sản xuất cao su tổng hợp

1) Mua Nguyên Liệu Thô
Lựa chọn kỹ nguyên liệu thô đáng ứng
yêu cầu chất lượng và yêu cầu của
người sử dụng

2) Nhập Nguyên Liệu Thô
Đánh giá nguyên vật liệu thô và đảm
bảo đạt được các tiêu chuẩn và chất
lượng đã đề ra.

4) Trộn nguyên liệu (Lần 1)
Trộn tất cả vật liệu thô vào nhau trong

Banbury theo một quy trình trộn cụ thể
để đảm bảo sản xuất ra cao su tổng
hợp được trộn đều.

3) Chuẩn Bị Nguyên Liệu
Lượng hóa chất cho vào sản phẩm
polime và theo công thức hóa học đã
đề ra

6) Trộn Hỗn Hợp (Lần 2)
Các phần trộn riêng rẽ của cao su
tổng hợp ở lần 1 được trộn lại lần 2 để
đảm bảo sản xuất ra cao su tổng hợp
được trộn đồng đều.

5) Quá Trình Làm Nguội
Các phần đã trộn của cao su tổng hợp
được đặt riêng khoảng 14-16 giờ trước
khi bước vào giai đoạn trộn thứ hai.

7) Đóng Gói
cao su tổng hợp được đóng gói chung
với nhau theo kết quả kiểm tra và sẵn
sàng giao cho khách hàng

16


2.2. Một số cao su tổng hợp thường dùng trong công nghiệp cao su
2.2.1. Cao su Styrene Butadien (SBR)

2.2.1.1. Giới thiệu
Là loại cao su được sản xuất nhiều nhất. Cao su SBR là sản phẩm đồng trùng
của Styrene và Butadien, đã được các nhà nghiên cứu người Đức đưa ra vào năm
1930.
2.2.1.2.Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Styrene Butadiene
Nguyên liệu để sản xuất cao su Styrene Butadiene
Butadiene: được sản xuất từ dầu mỏ như Butane và Butylene là nguồn gốc
chính được nhiệt phân(cracking) ở xưởng lọc dầu.

Butadiene
Styrene được sản xuất từ ethyl benzen do tác dụng của benzen và ethylene

Styrene

Phản ứng đồng trùng được thực hiện theo hệ thống polime hóa ở dạng mủ
(emulsion) theo công thức sau:

17


Bảng

Nước

180 phần theo trọng lượng

Soap flakes

5

n-Dodecyl mercaptan

0,5

Potassium persulphate

0,3

Styrene

25

Butadiene

75

Short stop-hydro quinome

0,1

Atioxidant (Agerit powder)

1,25

Nhiệt độ đồng trùng

1220F

2:Thành phần khối lượng sản xuất cao su Styrene Butadiene nóng
Các monome đươc nhủ hóa bằng xà phòng trở thành thể nhủ tương dầu trong

nước. Dodecyl percaptan là chất điều hòa khối lượng của polime hóa. Hydroquinone
chấm dứt phản ứng polime hóa và chất phòng lão bảo vệ polime khỏi bị oxy hóa.
Năm 1948 phản ứng polime hóa được cải thiện và được thực hiện ở nhiệt độ 41 0F cho
một loại cao su SBR lạnh (cold rubbe).
SBR lạnh có khả năng chống mài mòn lớn hơn SBR nóng và thường được sử
dụng làm cao su để làm mặt lớp xe.
Công thức sử dụng polime hóa cao su SBR lạnh như sau:
Butadiene

72 phần

Styrene

28 phần

Nước

180 – 200 phần

Xà phòng Rosin potasium

2,25 phần

Xà phòng axit béo potasium

2,25 phần

Na3PO4.12H2 O

Tối đa 0,8

Paxad- 11

Tối đa 0,15

Versene Fe – 3

Tối đa 0.02

FeSO4.7H2O

Tối đa 0.03
18


K4 P 2 O 7

Tối đa 0.45

P6 Menthane hydropeoxit

Tối đa 0,15

Sulfole mercaptan

Tối đa 0.30

Chất kết thúc phản ứng polime hóa :
+ Nadimethyldithiocarbamate

Tối đa 0,15

+ Polyamin H

Tối đa 0,1

Chất phòng lão Wing Stay S

1,25% tùy theo tl c su

Chất đánh đông

Muối axit.

Bảng 3 : Thành phần khối lượng sản xuất cao su Styrene Butadiene lạnh
Sản phẩm tạo thành với công thức :

Cao su Styrene Butadiene
2.2.1.3. Tính năng của cao su Styrene Butadiene
a.Tính năng cơ học
- Tính chống nứt thấp nhất ở nhiệt độ cao. Ở 100 0C sẽ mất đi 60% tính chống
nứt
-Tính chịu nhiệt thấp, ở 940C cao su bị lưu hóa sẽ mất đi 2/3 cường lực và 30%
tỉ lệ dãn dài.
b. Tính năng thao tác trong sản xuất
- Lượng tiêu hao trong sơ hỗn luyện lớn. Nếu sơ luyện lâu dài độ dẻo kém dần
vì tạo trong cao su các liên kết không gian 3 chiều.
- Độ dẻo thấp nên khó điền đầy khuôn. Chỉ có thể tăng độ dẻo bằng dầu
naphthalene, nhựa thông, coumararone indene resine.
- Nhiệt độ nội sinh lớn so với cao su thiên nhiên gây tổn thất lớn dẫn đến sản

phẩm bị uốn, ép nhiều lần.
19


- Cao su SBR không có chất độn, cường lực kéo đứt rất thấp không đáp ứng
nhu cầu sử dụng, do đó sử dụng cao su này cần phải có một lượng chất độn bổ cường
lớn, đặc biệt là than đen.
- Tốc độ lưu hóa cao su SBR chậm hơn so với cao su thiên nhiên.
- Thường cao su SBR bán trên thị trường có ngậm phòng lão D, acid – stearic,
dầu…Khối lượng do nhà sản xuất qui định, thường là 1,5% phòng lão D, 3,5% acid
stearic.
2.2.2. Cao su polybutadiene
2.2.2.1 Giới thiệu
Cao su polybutadiene được sản xuất tại Châu Âu vào đầu năm 1930 cho đến
năm 1950 mới được sản xuất lớn ở Mỹ nhờ sự khám phá ra chất xúc tác hữu cơ kim
loại. Mười năm gần đây dung dịch polybutadiene polyme hóa đã đi vào các hỗn hợp
làm lớp xe và các hỗn hợp khác, do đó cao su polybutadien đã chiếm vị trí thứ hai sau
cao SBR trong các loại cao su tổng hợp .
2.2.2.3. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su polybutadiene
Nguyên liệu để chế tạo là Butadiene

Butadiene
- Năm 1932 Liên Xô tổng hợp được cao su polybutadiene với muối natri kim
loại. Cũng trong thời gian này, Người Đức cũng tổng hợp được loại cao su này với
muối Kali.
- Năm 1940 Polybutadiene dạng nhũ được sản xuất ở Mỹ.
- Năm 1950 sản xuất dung dịch Polybutadiene và được tung ra thị trường với
số lượng lớn và với các chất xúc tác như Titan, Cobalt, Niken. Polybutadiene hàm
lượng cis cao được sản xuất nhiều hơn Polybutadiene hàm lượng trung bình.

20


Polybutadiene loại cis – 1,4
2.2.2.4. Tính năng cao su Polybutadiene
a. Cao su sodium butadiene của Liên Xô
 Cấu trúc hóa
Cấu trúc hóa của cao su sodium với nhóm nguyên tử ở đoạn cuối. Qua nhiều
lần rửa vẫn khử hết Na.
 Sức dính
Độ dính của cao su Sodium butadiene không chênh lệch lắm so với cao su
thiên nhiên trên các vật liệu kim loại. Nếu cho thêm than đen có thể tăng độ dính.
 Sơ luyện
Khác với cao su thiên nhiên và SBR cao su Sudium Butadiene không thể dùng
nhiệt để sơ luyện và độ nặng của cao su sống sẽ giảm xuống khi nhiệt độ tăng, độ hoà
tan sẽ giảm xuống vì thành phần cấu trúc không gian 3 chiều trong khối cao su. Tuy
nhiên, nếu dùng thêm 2% phòng lão D và 3% acid steric, khi tăng nhiệt độ có thể tăng
độ nặng của cao su. Cao su Sodium Butadiene khó gia công bằng máy móc.
 Tính năng cao su lưu hoá
Cao su Sodium Butadiene lưu hoá không có chất độn lực kéo đứt chỉ là 1218kg/cm2. Khi trộn than đen gia cường lực có thể đạt đến 200kg/cm 2.
b. Cao su Polybutadiene của Mỹ
 Khả năng gia công
Polybutadiene khó sơ luyện, khó ép hình, khó đùn so với cao su SBR.
Cũng giống như Sodium Butadiene, khi tăng nhiệt độ quá 100oF,
Polybutadiene trở nên khô nhám, không bám trục cán, kén dính. Tuy nhiên cũng có
21


thể dùng vài chất làm mềm để dể cán như là acid sulfonic tan trong dầu với dầu
paraffine và các dẫn xuất muối kẽm peutachlorothiolphenol.

Cao su Polybutadiene có khả năng ngậm chất độn rất cao mà không giảm tính
năng cơ lý của thành phẩm.
 Tính chất sản phẩm
Cao su Polybutadiene có thể lưu hoá với lưu huỳnh và các chất xúc tiến thông
dụng. Tuy nhiên cũng có thể lưu hoá bằng các peroxide.
2.2.3. Cao su Polychloropren
2.2.3.1. Giới thiệu
Trong các loại cao su tổng hợp, cao su Polychloroprene đứng vị trí thứ tư về
mức tiêu thụ và sản lượng.
2.2.3.2. Nguyên liệu phương pháp và sản xuất cao su Polychloroprene
Polychloroprene được hãng Dupont De Nemeurs giới thiệu vào năm 1932 và
pháy triển với tên thương mại là Neoprene GN (1939). Nó là chất trùng ngưng giữa 2chlorobutandiene 1-3.

Phương trình trùng hợp cao su Polychloroprene
Đầu tiên được điều chế từ vinylaetylene. Từ năm 1966 chúng được tổng hợp từ
butadiene theo phương pháp của các hãng BP Chemicals và Dupont De Nemours.
Công thức tổng hợp của phương pháp này như sau :
Chloroprene

100 phần

Colophane

4

Lưu huỳnh (đã được cho tan

0,6

trướctrong monome)

Nước

150
22


Soude

0,8

Redox S2O4Na2/S2O8Na2

0,2-1

Chất phân tán(vd: Daxad 15)

0,7

Điều kiện tổng hợp:

40 ± 0,50C ,

Môi trường

pH = 12

Bảng 4 : Công thức tổng hợp cao su Polychloroprene
2.2.3.3. Tính năng của cao su Polychloroprene
a. Nhược điểm của cao su Polychloroprene
- Cao su Polychloroprene có thể lưu hoá bằng oxit kim loại như: PbO hay ZnO

hoặc với hệ thống lưu hoá có lưu huỳnh và xúc tiến hữu cơ, tuy nhiên tốc độ lưu hoá
của cao su Polychloroprene chậm gấp đôi so với cao su thiên nhiên.
- Loại cao su này có tính đàn hồi cao nên khó ép hình, ngoài ra rất dính kim
loại gây khó khăn trong việc hỗn luyện.
- Cường lực kéo đứt, độ dãn dài kém hơn so với cao su thiên nhiên, tính chịu
nhiệt, chịu lạnh điều nhỏ. Khi ở 100 0C cường lực chỉ còn lại là 30 – 40% cường lực ở
nhiệt độ thường.
b. Ưu điểm của cao su Polychloroprene
- Tính thẩm thấu khí nhỏ hơn cao su thiên nhiên khoảng 1/2 – 1/3.
- Nhiệt nội sinh của cao su Polychloroprene nhỏ hơn các loại cao su tổng hợp
khác.
- Nhiệt phân giải cao su Polychloroprene (233 – 2580C) cao hơn cao su thiên
nhiên và khả năng chống cháy của cao su này củng rất lớn vì trong phân tử có chlor
- Cao su Polychloroprene chịu tải trọng, chịu dầu khoáng rất tốt nên thường
dùng để sản xuất sản phấm chịu dầu.
- Tính kháng Oxy và Ozon của cao su Polychloroprene rất manh, lực kéo đứt,
độ dãn dài của cao su này ít bị thay đổi khi bị lão hoá do Oxy.

23


2.2.4. Cao su Butyl
2.2.4.1. Giới thiệu
Cao su Butyl được tung ra thị trường vào năm 1942, hiện nay được sử dụng
trong nhiều lĩnh vực đặc biệt.
2.2.4.2. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất cao su Butyl
Các nhóm cao su được bán trên thị trường gồm chất đồng trùng gồm 1 lượng
nhỏ isoprene ( khoảng 1 – 3% ) với isobutylene được xúc tác bằng AlCl 3 hoà tan trong
chlorua methyl. Phản ứng ở dạng polyme hoá cation xảy ra rất nhanh ở nhiệt độ
khoảng 1000C và hoàn tất trong vòng chưa đến 1 giây.

Cấu trúc hoá học của cao su Butyl
Độ tinh khiết của isobutyl rất quan trọng để có được cao su Butyl phân tử
kượng cao. Hàm lượng n-butene phải dưới 0,5% và độ tinh khiết của isoprene phải
trên 95%.
Dùng phương pháp đo độ nhớt, người ta xác định được phân tử lượng của cao
su Butyl là 40.000 đến 80.000, tỷ trọng của chất trùng hợp là 0,91.
2.2.4.3. Tính năng của cao su Butyl
a. Tính thẩm khí rất nhỏ
Sự thẩm khí qua một màng là sự khếch tán các phân tử khí đồng thời là sự hoà
tan chất khí qua màng đó. Poly isobutylene tạo cho cao su Butyl một độ kín khí rất
cao do đó được dùng rất nhiều để làm xăm xe. Độ kín khí của cao su Butyl tốt gấp 8
lần so với cao su thiên nhiên.
b. Tính chống rung

24


Tính nhớt dẻo (Viscoclastic) của cao su butyl phản ảnh cấu trúc của dãy
polybutylene với hai dãy methyl ở hai bên có tác dụng giảm chấn, giảm biến dạng.
Nhờ tính chất này nên cao su butyl được sử dụng để sản xuất các loại đệm.
c. Tính kháng hoá chất và kháng ẩm
Hợp chất hydrocacbon no của cao su butyl là tác nhân chống ẩm. Nó dùng để
sản xuất các vật liệu cách điện. Thành phần olefine không bảo hoà thấp dẫn đến tính
kháng acid cao.
Ví dụ: Sau 13 tuần ngâm vào acid sulfuric 70%, sản phẩm cao su butyl ít giảm
cường lực và độ dãn đứt, trong khi đó cao su thiên nhiên và cao su SBR bị huỷ hoại
nặng.
Về phương diện công nghệ, cao su butyl khó hỗn luyện và tiêu hao nhiều năng
lượng. Để bớt tiêu hao năng lượng có thể thêm chất làm mềm như là: Trichloro

diphenyl ether, phenyl metyl ether, chloro diphenyl, ethyl diphenyl ether. Các loại
chất này làm cho hỗn hợp cao su butyl dể cán tráng, ép. Lưu ý không dùng các chất
làm mềm chưa bảo hoà như nhựa thông… Sẽ làm chậm tốc độ lưu hoá.
2.2.5. Cao su chlorobutyl
2.2.5.1. Giới thiệu
Năm 1960, Hãng Standard oil ( Mỹ ) đã sản xuất ra một loại cao su butyl mới
trong đó có thêm 1.2% chloro trong một trăm phần cao su chlorobutyl. Việc ghép
thêm chloro vào cao su butyl với hai mục đích sau:
+ Gia tăng hoạt tính hoá học của các đơn vị hoá trị trong phân tử cao su butyl
mà không tăng khối lượng của chúng do đó tính chất của loại cao su mới này không
khác với cao su butyl trên phương diện các tính năng động. Sự thay đổi từ chất đàn
hồi trở thành chất dẻo cần một số lượng lớn nguyên tử chloro trong polime.
+ Gia tăng khả năng lưu hoá, thêm vào hệ thống lưu hoá ở các nối đôi ( dùng
lưu huỳnh, các chất xúc tiến ). Một hệ thống lưu hoá mới thông qua nhóm allylie
chloride có thể sử dụng trong cao su chlorobutyl.

25