KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ĐỘN TĂNG CƯỜNG ĐỐI VỚI PHẨM CHẤT CƠ LÝ CỦA SẢN PHẨM ĐẾ GIÀY

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ĐỘN TĂNG CƯỜNG ĐỐI VỚI
PHẨM CHẤT CƠ LÝ CỦA SẢN PHẨM ĐẾ GIÀY

Tác giả:

HỒ VĂN ĐỢI
NGUYỄN KIM QUÂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
TIẾN SỸ NGUYỄN NGỌC BÍCH

Tháng 08/ 2009
i


LỜI CẢM TẠ
Thời gian học tập 4 năm tại Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, tuy
không dài so với đời người nhưng nó đủ để thử thách với sinh viên chúng em. Trong
quá trình làm luận văn, dù gặp không ít những khó khăn nhưng nhờ vào vốn kiến thức
đã được thầy cô truyền đạt cùng kiến thức học hỏi bản thân, chúng em đã ứng dụng
vào đề tài luận văn tốt nghiệp này. Và hôm nay luận văn tốt nghiệp đã được hoàn tất
đúng tiến độ mặc dầu không thể tránh khỏi những thiếu sót do trình độ và thời gian có
hạn.
Trước tiên, Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Ts.Nguyễn Ngọc Bích- Người
trực tiếp hướng dẫn luận văn, đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong việc hoàn thành
luận văn tốt nghiệp này.
Xin cảm ơn tất cả quý thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh cũng

như Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học - Những thầy (cô) đã dạy dỗ chúng em trong suốt
thời gian học tập tại trường.
Xin cảm ơn quý thầy cô ở phòng thí nghiệm cao su của Bộ Môn Polimer –
Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM đã tạo điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn chúng em
trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
Con xin ghi nhớ công ơn của cha mẹ, anh chị đã luôn ở bên con, nuôi dưỡng và
dìu dắt con nên người.
Xin gởi lời chào thân ái đến bạn bè, những người đã đồng hành, giúp đỡ chúng
tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành cuốn luận văn này.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn và chúc sức khỏe với cả tấm lòng
trang trọng nhất!
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 08/ 2009
Người viết
Hồ Văn Đợi
Nguyễn Kim Quân
ii


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu: “Khảo sát ảnh hưởng của chất độn tăng cường đối với phẩm
chất cơ lý của sản phẩm đế giày”, giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Ngọc Bích - Viện
Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam.
Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 02/ 2009 đến tháng 08/ 2009.
Địa điểm thực hiện đề tài: Quá trình làm thí nghiệm gia công tạo mẫu cao su lưu
hóa khảo sát được tiến hành làm tại phòng thí nghiệm Bộ Môn Polymer – Trường Đại
Học Bách Khoa – TP. Hồ Chí Minh. Mẫu cao su gia công được gửi mẫu đo tại
Casumina phòng thí nghiệm thuộc công ty Casumina Bình Lợi – Hiệp Bình Chánh, Q.
Thủ Đức, TPHCM.
Kết quả đề tài đạt được:
i.

Tổng quan đầy đủ về cơ sở lý thuyết liên quan tới đề tài.

ii.

Xác định vật liệu và phương pháp nghiên cứu khảo sát đáp ứng được mục
đích và yêu cầu của đề tài.

iii.

Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng khác nhau của từng loại độn với hàm lượng
khác nhau đối với sản phẩm đế giày là hết sức thiết thực trong sản xuất.
Theo đó nhà đầu tư có thể cân nhắc từng loại độn để bổ sung cho sản phẩm
đế giày theo điều kiện phù hợp.

iii


ABSTRACT
The study on the subject “Reseaching affectation of strengthen additive to the
physics quality of Footwear”, instruction head teacher Doctor Nguyen Ngoc Bich off
Rubber Research Institute Viet Nam.
Limited period of subject: February, 2009 – August, 2009.
Conduct location of subject: Sample rubber make procession is performed at the
laboratory off Polymer Faculty – Bach Khoa Thanh Pho Ho Chi Minh University.
Sample vulcanize rurrber is surveyed at the laboratory off Casumina Binh Loi
Company - Hiep Binh Chanh, Thu Duc district, HCM City.
Result of subject:
i.

Overview of the theory concerned to subject.

ii.

Subject is satisfy require and purpose off subject, it defined agree
material and method.

iii.

Study result of strengthen additive at different content to footwear is real
in produc. In that case producer maybe to chose strengthen additive
supplement for process production follow agree condition.

iv


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA..............................................................................................................i
LỜI CẢM TẠ.............................................................................................................ii
TÓM TẮT .................................................................................................................iii
ABSTRACT ..............................................................................................................iv
MỤC LỤC..................................................................................................................v
DANH SÁCH CÁC BẢNG........................................................................................x
DANH SÁCH CÁC HÌNH .......................................................................................xi
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT........................................................................xii
CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU .............................................................................................1
1.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................1
1.2 - MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI......................................................................................2
1.3 - NỘI DUNG ĐỀ TÀI ......................................................................................2

1.4 - YÊU CẦU.......................................................................................................2
CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................3
2.1 - NGUỒN GỐC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN..............3
2.1.1 - SƠ LƯỢC VỀ CÂY CAO SU...................................................................3
2.1.2 - THÀNH PHẦN CAO SU SỐNG - CẤU TẠO PHI CAO SU ...................4
2.1.2.1 - Phân tích cao su sống .........................................................................4
2.1.2.2 - Cấu tạo của phi cao su........................................................................5
2.2 - CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH LÝ HÓA CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN........8
2.2.1 – CẤU TẠO CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN ..............................................8
2.2.2 - TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN ............................8
v


2.2.3 - TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ CỦA CAO SU .............................................9
2.2.4 – TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CAO SU .......................................................9
2.2.5 – HÓA TÍNH CỦA CAO SU .................................................................... 10
2.3 - CAO SU THIÊN NHIÊN NGUYÊN LIỆU VÀ PHÂN LOẠI ................... 14
2.3.1 - CAO SU THIÊN NHIÊN DẠNG MỦ NƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
CÔ ĐẶC ............................................................................................................ 14
2.3.1.1 - Cô đặc bằng phương pháp ly tâm ..................................................... 14
2.3.1.2 - Cô đặc bằng phương pháp kem hoá .................................................. 15
2.3.1.3 - Cô đặc bằng phương pháp bốc hơi ................................................... 16
2.3.2 - CAO SU SỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ............................... 16
2.3.2.1 – Phương sản xuất mủ tờ (RSS).......................................................... 16
2.3.2.2 – Phương pháp sản xuất mủ cốm (SVR) ............................................. 17
2.4 – ỨNG DỤNG CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN ............................................ 18
2.5 - CÁC CHẤT PHỤ GIA, CHẤT ĐỘN PHỐI HỢP CHO CAO SU LƯU
HÓA...................................................................................................................... 18
2.5.1 - CÁC CHẤT PHỤ GIA ........................................................................... 19
2.5.1.1 - Chất lưu hóa..................................................................................... 19

2.5.1.2 - Chất xúc tiến .................................................................................... 20
2.5.1.3 - Chất tăng hoạt lưu hóa...................................................................... 23
2.5.1.4 - Chất chống lão hóa........................................................................... 27
2.5.1.5 - Dầu hóa dẻo ..................................................................................... 28
2.5.1.6 - Chất tạo màu .................................................................................... 29
2.5.1.7 - Chất tạo bọt...................................................................................... 30
2.5.2 - CHẤT ĐỘN........................................................................................... 30
2.5.2.1 - Phân loại .......................................................................................... 30
vi


2.5.2.2 - Đặc điểm chất độn để tăng cường lực cho cao su lưu hoá ................. 31
2.5.2.3 - Cơ chế tăng cường cơ tính của chất độn ........................................... 31
2.5.2.4 - Một số loại độn thông dụng.............................................................. 34
2.6 - CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LƯU HÓA CAO SU TỔNG QUÁT .............. 39
2.6.1 – QUY TRÌNH CHẾ BIẾN SẢN PHẨM CAO SU ................................... 39
2.6.1.1 - Quy trình tổng quát .......................................................................... 39
2.6.1.2 – Mô tả quy trình ................................................................................ 40
2.6.2 - SƠ LUYỆN ............................................................................................ 40
2.6.2.1 - Cơ chế của quá trình sơ luyện........................................................... 40
2.6.2.2 - Mục đích .......................................................................................... 41
2.6.2.3 - Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sơ luyện ................................... 42
2.6.2.4 - Một số thiết bị sử dụng trong quá trình sơ luyện............................... 43
2.6.3 - HỖN LUYỆN ......................................................................................... 43
2.6.3.1 - Yêu cầu ............................................................................................ 43
2.6.3.2 - Cơ chế quá trình hỗn luyện............................................................... 43
2.6.3.3 - Các yếu tố ảnh hưởng....................................................................... 44
2.6.3.4 - Các giai đoạn thực hiện .................................................................... 45
2.6.3.5 - Thiết bị hỗn luyện ............................................................................ 45
2.6.3.6 - Các vấn đề của cán luyện ................................................................. 45

2.6.4 - TẠO HÌNH ............................................................................................. 45
2.6.5 - LƯU HÓA .............................................................................................. 46
2.6.5.1 - Sự lưu hóa........................................................................................ 46
2.6.5.2 - Cơ chế lưu hóa ................................................................................. 46
2.6.5.3 - Các tính chất cơ lý biến đổi trong quá trình lưu hóa ......................... 47
2.6.5.4 - Lựa chọn hệ lưu hóa......................................................................... 48
vii


2.6.5.5 - Các thông số ảnh hưởng đến quá trình lưu hóa ................................. 49
2.6.5.6 - Các giai đoạn chính của quá trình lưu hóa ........................................ 49
CHƯƠNG 3 - NỘI DUNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.... 52
3.1 - VẬT LIỆU.................................................................................................... 52
3.2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 54
3.2.1 – BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM .......................................................................... 54
3.2.2 – MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.................................................................... 56
3.3 - TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM....................................................................... 56
3.3.1 – CHUẨN BỊ ............................................................................................ 56
3.3.2 – TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .................................................................. 57
3.3.3 – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC TIÊU CHUẨN CƠ LÝ .................. 59
3.3.3.1 - Xác định kháng đứt và kháng xé ...................................................... 59
3.3.3.2 - Xác định độ mài mòn ....................................................................... 61
CHƯƠNG 4 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................... 62
4.1- KẾT QUẢ...................................................................................................... 62
4.2 - KHẢO SÁT TỶ TRỌNG ............................................................................ 63
4.2.1 – KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................... 63
4.2.2 – NHẬN XÉT ........................................................................................... 64
4.3 - KHẢO SÁT ĐỘ MÀI MÒN AKRON ........................................................ 64
4.3.1 – KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................... 64
4.3.2 – NHẬN XÉT ........................................................................................... 65

4.4 - KHẢO SÁT LỰC XÉ RÁCH...................................................................... 66
4.4.1 – KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................... 66
4.4.2 – NHẬN XÉT ........................................................................................... 67
4.5 - KHẢO SÁT CƯỜNG LỰC KHI ĐỨT ....................................................... 67
viii


4.5.1 – KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................... 67
4.5.2 – NHẬN XÉT ........................................................................................... 68
4.6 - KHẢO SÁT ĐỘ BIẾN HÌNH ..................................................................... 69
4.6.1 – KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................... 69
4.6.2 – NHẬN XÉT ........................................................................................... 70
4.7 - KẾT LUẬN .................................................................................................. 70
4.8 - BÀN LUẬN .................................................................................................. 70
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................ 72
5.1 - KẾT LUẬN .................................................................................................. 72
5.2 - KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 74
PHỤ LỤC 1 - TIÊU CHUẨN DA – GIẦY.............................................................. 75
PHỤ LỤC 2 - KẾT QUẢ THÍ GHIỆM .................................................................. 80

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần cao su sống..............................................................................5
Bảng 2. 2: So sánh khoáng chất của crêpe chế tạo từ các loại latex ..............................7
Bảng 2.3: Hợp phần tiêu chuẩn để xác định các tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên
.................................................................................................................................. 10
Bảng 2.4: Chỉ tiêu chất lượng cho ZnO dùng trong nghành cao su............................. 25

Bảng 2.5: Bảng phân loại khói carbon ....................................................................... 34
Bảng 2.6: Ảnh hưởng của tốc độ kéo dãn tới cơ tính cao su sống............................... 48
Bảng 3.1: Danh sách các hóa chất cần thiết trong quá trình thí nghiệm ...................... 52
Bảng 3.2: Đơn pha chế đối chứng .............................................................................. 54
Bảng 3.3: Bố trí thí nghiệm........................................................................................ 55
Bảng 3.4: Quy trình trộn mẫu thử .............................................................................. 58
Bảng 4.1: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm............................................................. 62
Bảng 4.2: Kết quả đo tỷ trọng .................................................................................... 63
Bảng 4.3: Kết quả đo độ mài mòn.............................................................................. 64
Bảng 4.4: Kết quả đo lực xé rách ............................................................................... 66
Bảng 4.5: Kết quả đo cường lực khi đứt..................................................................... 67
Bảng 4.6: Kết quả đo độ biến hình............................................................................. 69

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Sơ đồ 2.1: Cơ chế tác dụng của chất xúc tiến và tăng hoạt ......................................... 27
Sơ đồ 2.2: Quy trình chế biến phẩm cao su lưu hóa ................................................... 39
Sơ đồ 3.1: Quá trình gia công tạo mẫu phẩm cao su................................................... 57
Hình 2.1: Sự phân bố ứng suất đứt trong khối Polyme khuyết tật............................... 33
Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi tỷ trọng theo sự biến đổi hàm lượng của các
loại độn khảo sát........................................................................................................ 63
Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi độ mài mòn theo sự biến đổi hàm lượng của các
loại độn khảo sát........................................................................................................ 65
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi lực xé rách theo sự biến đổi hàm lượng của các
loại độn khảo sát........................................................................................................ 66
Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi cường lực khi đứt theo sự biến đổi hàm lượng
của các loại độn khảo sát ........................................................................................... 68
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi độ biến hình theo sự biến ............................... 69

xi


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
NT: Nghiệm thức
Đc: Đối chứng
Cs: Cao su
KS: Kỹ sư
TPHCM: Thành Phố Hồ Chí Minh

xii


CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ
Lực lượng sản xuất ngành công nghiệp cao su nước ta hiện có khoảng 16 doanh
nghiệp cỡ lớn và vừa cùng với khoảng 80 doanh nghiệp cỡ nhỏ với tổng vốn đầu tư
ước tính khoảng 1000 tỷ đồng. Lực lượng sản xuất này chưa tính đến một số doanh
nghiệp đa quốc gia hoặc doanh nghiệp do nước ngoài đầu tư trực tiếp, bắt đầu đi vào
hoạt động những năm gần đây. Sản phẩm chủ yếu của các doanh nghiệp ngành cao su
trong nước gồm có săm lốp, các loại băng tải, đai truyền, phụ tùng cao su, đế giầy, mút
xốp, găng tay và các dụng cụ cao su ngành y tế.
Trong công nghiệp cao su, chất độn có vai trò quan trọng trong sự cải thiện tính
năng của hỗn hợp cao su dựa trên tương tác giữa cao su và các thành phần độn trong
hỗn hợp cũng như tương tác giữa các thành phần này với nhau. Các tính năng được cải
thiện có thể là:
- Tính năng công nghệ (đặc tính lưu hóa, tính chất gia công cơ).
- Hoặc tính năng sử dụng (các tính cơ-lý, tính đề kháng các tác nhân hủy hoại

từ môi trường sử dụng như nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, ozone, UV).
- Hoặc tính năng bảo vệ môi trường (dễ phân hủy sinh học, giảm rò rỉ chất
độc hại).
- Hoặc tính năng bảo vệ sức khỏe (giảm ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe
người sử dụng hay người sản xuất).
Do đó, việc lựa chọn chất độn trong thành phần hỗn hợp cao su, ngoài tính kinh tế
và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, còn có ý nghĩa về nhiều mặt.
Được sự phân công của bộ môn công nghệ hóa học, dưới sự hướng dẫn của Tiến
Sỹ Nguyễn Ngọc Bích thuộc viện nghiên cứu cao su Việt Nam; Chúng tôi thực hiện đề

1


tài “Khảo sát ảnh hưởng của chât độn tăng cường đối với chất lượng cơ lý của sản
phẩm đế giày”
1.2 - MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Khảo sát ảnh hưởng của chất độn tăng cường đến tính chất cơ lý của sản phẩm
cao su nói chung và trong đó được chú trọng bởi sản phẩm đế giày.
Lựa chọn hệ chất độn bổ sung phù hợp với công nghệ gia công lưu hóa; để sản
phẩm đế giày có tính chất cơ lý tốt nhất.
Cải thiện tính năng sản phẩm và giảm giá thành sản xuất.
1.3 - NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Trình bày những hiểu biết chung về các loại chất phụ gia, chất độn, được bổ sung
trong cao su thiên nhiên lưu hóa.
Trình bày lựa chọn công nghệ gia công lưu hóa phù hợp để tạo ra các mẫu cao su
đế giày.
Bố trí và làm thí nghiệm khảo sát những ảnh hưởng của loại chất độn tăng cường
đến sản phẩm đế giày lưu hóa ứng với điều kiện công nghệ gia công.
1.4 - YÊU CẦU
Khảo sát được những ảnh hưởng của chất độn, chất phụ gia tới một vài tính chất

của sản phẩm đế giày.
Khảo sát và làm thí nghiệm trong điều kiện công nghệ gia công hiện có; có tính
thực tế.

2


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 - NGUỒN GỐC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN
Cao su thiên nhiên là một chất có tính đàn hồi và tính bền, thu được từ mủ (latex)
của nhiều loại cây cao su, đặc biệt nhất là loại cây Hevea Brasiliensis.
Vào năm 1875 nhà hóa học Pháp Bouchardat chứng minh cao su thiên nhiên là
một hỗn hợp polymer isoprene (C5H8)n; Những polymer này có mạch carbon rất dài
với nhiều mạch nhánh có tác dụng như những tay móc. Các mạch carbon xoắn lẫn
nhau nhờ những mạch nhánh móc vào nhau mà không đứt khi kéo dãn, mạch carbon
có xu hướng trở về dạng cũ, do đó sinh ra tính đàn hồi.
2.1.1 - SƠ LƯỢC VỀ CÂY CAO SU
Sau phát minh lưu hóa cao su năm 1831, kỹ nghệ cao su chế biến phát triển mạnh
mẽ, do đó nhu cầu nguyên liệu cao su càng lúc càng cao, như xứ Brasil lại không đủ
cung cấp cho các nước công nghiệp, sản lượng rất thấp lại chỉ khai thác toàn cây cao
su mọc hoang ở rừng, mà họ lại không cho xuất khẩu hột giống. Anh quốc có các
thuộc địa muốn phát triển ngành cao su nên đã ra lệnh lấy cắp hột giống cao su Brasil
đem về trồng tại Malaysia và Bornéo (1881); và từ đó mà phát triển thành những đồn
điền ở Indonesia, Sri Lanka. Giống cây được chọn để lấy cắp hột giống là cây cao su
Hevea brasiliensis euphorbiaceae.
Cây cao su lần đầu tiên được du nhập vào Đông Dương là do ông J.B.Louis Pierre
đem trồng tại Thảo Cầm viên Sài Gòn năm 1877, những cây này hiện nay đã chết. Kế
đó vào năm 1897, dược sĩ Raoul lấy những hột giống ở Java đem về gieo trồng tại Ông
Yệm (Bến Cát). Ta cũng kể tới một số đồn điền do bác sĩ Yersin lấy giống ở Colombo

(Sri Lanka) đem gieo trồng ở khoảnh đất của viện Pasteur tại Suối Dầu (Nha Trang)
năm 1899 – 1903. Từ đó các đồn điền khai thác được mở rộng như đồn điền Suzannah
với hột giống sản xuất tại Ông Yệm (1907), đồn điền Cexo tại Lộc Ninh (1912), đồn
điền Michelin (1952), SIPH (1934), và rất nhiều đồn điền khác sau này.
3


Cây cao su là một cây công nghiệp rất quan trọng về mặt kinh tế nên các nước trên
thế giới đua nhau tìm cách gieo trồng; nó còn có tính cách chiến lược như vào cuối thế
chiến thứ hai, Nhật xâm lăng các nước vùng Đông Nam Á (nơi chiếm 90% diện tích
trồng cao su trên thế giới lúc bấy giờ), để cho Đồng minh không có nguyên liệu và cho
đến nay cao su vẫn còn là một loại nguyên liệu quan trọng dù cho các loại nhựa dẻo,
cao su tổng hợp đang phát triển mạnh khắp thế giới.
2.1.2 - THÀNH PHẦN CAO SU SỐNG - CẤU TẠO PHI CAO SU
Latex thường hoặc latex đậm đặc được làm đông đặc và sấy khô, sản phẩm được
gọi là cao su sống.
Thành phần cao su sống có một vài tính thay đổi nào đó tùy thuộc vào:
- Các yếu tố vi sinh vật và khí hậu là những yếu tố ảnh hưởng tới thành phần latex.
- Các tiến trình xử lý latex để biến đổi nó thành cao su sống đã để lại một phần
hoặc toàn bộ các chất có ở serum latex.
2.1.2.1 - Phân tích cao su sống
Chưa có phương pháp đơn giản nào giúp xác định trực tiếp hàm lượng
hydrocarbon cao su. Khi phân tích một mẫu cao su sống, ta xác định trị số tới hạn và
hàm lượng chiết rút acetone, hàm lượng tro và hàm lượng protein.
Để có khái niệm về thành phần cao su sống người ta cho bảng phân tích cao su
(mủ) tờ xông khói và crep có phẩm chất thượng hạng, chế tạo từ latex hạng nhất.

4

Bảng 2.1: Thành phần cao su sống
Tờ xông khói từ latex hạng
nhất
Trung
bình

Trị số tới hạn

Crepe từ latex hạng nhất

Trung bình

Trị số tới hạn

Ẩm độ...

0,61

0,3 – 1,08

0,42

0,18 – 0,90

Chiết cetone..

2,.89

1,52 – 3,50

2,88

2,26 – 3,45

Protein...

2,82

2,18 – 3,50

2,82

2,37 – 3,76

Tro...

0,38

0,20 – 0,85

0,30

0,87 – 1,15

Cao su...

93,30

-

93,58

-

(Nguồn: theo Ks Nguyễn Hữu Trí, 2004.
Sách Công Nghệ Cao Su Thiên Nhiên, NXB Trẻ)
Như vậy hàm lượng hydrocarbon cao su trung bình là từ 92% - 95%.
Với những mẫu xấu có chứa cát, đất thì hàm lượng tro có thể vượt tới 1%. Cao su
sản xuất theo phương pháp bay hơi latex vẫn giữ mọi chất của serum, hàm lượng chất
cấu tạo phi cao su tổng số có thể đạt 12% - 15%; đồng thời hàm lượng ẩm độ cũng
tăng lên theo tỷ lệ chất hút ẩm có trong cao su này.
2.1.2.2 - Cấu tạo của phi cao su
Ẩm độ:
Hàm lượng nước ở cao su rất biến thiên. Nó tùy thuộc vào nhiệt độ, ẩm độ của khí
trời, và thành phần hóa học của cao su.
Ẩm độ có quan hệ mật thiết với hàm lượng protein mà hàm lượng protein tùy
thuộc vào cách chế tạo cao su.
Nếu ẩm độ quá cao nó có thể làm tăng sự phát triển của vi khuẩn.
Mặt khác, hàm lượng nước có thể có ảnh hưởng tới tính chất của cao su.
Chất chiết rút acetone:
5


Năm 1920, Whitby đã định được thành phần hóa học chất chiết rút được bằng
acetone như sau:
Chất chiết rút acetone.................................................... 2,71
 Phần đồng nhất gồm:
Sterol .......................................................................... 0,225
Ester của sterol............................................................ 0,075
Glucoside của sterol .................................................... 0,175

D-valin ....................................................................... 0,015
Quebrachitol (1-methyl inositol): có vết
Acid oleic và acid linoleic ............................................ 1,25
Acid stearic .................................................................. 0,15
Tổng cộng

1,89

 Phần không đồng nhất và mất................................. 0,82
Phần quan trọng nhất là phần có nguồn gốc lipid, chủ yếu tạo bởi các acid béo;
Dekker đã chứng minh cũng có các ester của acid béo.
Phần thuộc glucid chủ yếu gồm có các glucoside của sterol.
Chất chiết rút cũng có chứa các chất có đặc tính kháng oxygen( chống lão). Người
ta đã cô lập được hai sterol có thành phần là C27H42O3 và C20H30O là những chất ngăn
trở sự oxide hóa tự nhiên và chúng có trong mủ crêpe với tỉ lệ khoảng 0,1%. Mặt khác
crêpe luôn luôn có thể nhuộm màu vàng ít hay nhiều.
Trong mọi trường hợp, ảnh hưởng của chất chiết rút này đều quan trọng, đặc biệt
do các acid béo và các chất kháng oxygen.
Cao su chiết rút với acetone sẽ mất đi chất kháng oxygen thiên nhiên của nó; do
đó nó sẽ tự hỏng nhanh kể cả sau khi đã lưu hóa.
Chất Chiết rút acetone có thể hàm chứa cả các amine mang tính độc tố (putreescin,
cadaverin...) do quá trình ủ latetx với vi khuẩn. Việc ủ này được xem như là một tiến
trình dehydrate hóa sinh hóa protein của latex. Dehydrate hóa này sẽ cho ra các
polypeptid, kế đó là các amino acid, các aminoacid này khử nhóm carbonxy cho ra các
amine có chức năng quan trọng trong quá trình lưu hóa cao su.
6


Protein:
Những chất thuộc protein của latex hãy còn chưa biết rõ. Tỷ lệ và bản chất của

chúng thay đổi theo yếu tố sinh học cũng như các phương pháp chế tạo. Ta có thể nhận
thấy hàm lượng protein biến thiên từ 1,6% - 3,4%.
Về ảnh hưởng của protein tới tính chất của cao su cho đến nay người ta thấy tác
dụng trực tiếp của protein là sự hấp thụ nước. Nhưng ta cũng biết các amine phát sinh
từ sự phân hủy protein lại có chức năng gia tăng tốc tốc độ lưu hóa.
Tro:
Hàm lượng tro cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sinh học và phương pháp chế
tạo.
Một phần lớn các khoáng chất cấu tạo latex bị thải trừ trong tiến trình chế tạo cao
su thông thường. Trong khi đó các khoáng chất tồn tại sẽ ảnh hưởng tới khả năng hút
nước của cao su đã lưu hóa với tính cách điện của nó.
Sau khi cô đặc và rửa với nước, các khoáng chất ở latex chỉ còn lại vào khoảng
0,16%.
Bảng 2. 2: So sánh khoáng chất của crêpe chế tạo từ các loại latex
Khoáng chất

CRÊPE từ latex

CRÊPE từ latex

(tính trên tổng lượng tro)

hạng nhất

bốc hơi nước (%)

CaO

16,4

8,7

MgO

6,2

5,8

K2O

23,4

43

Na2O

8,9

12,4

P2O5

43

24

SO3

1,4

2,8

Cl, CO2, Fe

0,7

0,7

(Nguồn: theo Ks Nguyễn Hữu Trí, 2004.
Sách Công Nghệ Cao Su Thiên Nhiên, NXB Trẻ)

7


Người ta còn chứng minh được các vết đồng và mangan ở trong cao su với hàm
lượng cực thấp, đó là kim loại mà hợp chất của chúng tan được trong cao su gây độc
hại cho cao su do tác dụng oxygen mạnh và đáng sợ hơn khi hàm lượng của chúng
vượt quá 0,001%.
2.2 - CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH LÝ HÓA CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN
2.2.1 – CẤU TẠO CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN
Cao su thiên nhiên là polyme thuộc loại polyizopren có mạch đại phân tử hình
thành từ các mắt xích monome là izopenren điều hòa không gian mạch thẳng dạng
cis(98% -100%) và dạng trans (2% - 0%).

Khối lượng phân tử trung bình của cao su thiên nhiên là 1,3.106.
Loại nhựa cây có tên gọi là Gutapetra có cấu tạo hóa học mạch đại phân tử gần
giống với cao su thiên nhiên, tuy nhiên mạch có cấu trúc mạch thẳng không gian điều
hòa dạng trans chiếm 98% - 100% và khối lượng phân tử từ 36.103 – 50.103. Loại nhựa
này có mức độ kết tinh cao.
 Sự khác nhau giữa 2 loại nhựa này là hệ quả của sự khác nhau về cấu trúc

không gian 2 đồng phân 1,4 cis izopenten và 1,4 trans izopenten.
2.2.2 - TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN
Vận tốc kết tinh lớn nhất được xác định ở: -25oC
Cao su thiên nhiên tinh thể nóng chảy ở: 40oC
Khối lượng riêng: 914kg/m3
Nhiệt độ hóa thỷ tinh: -70oC
Hệ số giãn nở thể tích: 656,104 dm3/oC

8


Nhiệt dẫn riêng : 0,14W/moK
Nhiệt dung riêng: 1,88Kj/kgoK
Nửa chu kỳ kết tinh ở -25oC:

2 – 4 giờ

Thẩm thấu điện môi ở tần số dao động 1000 hec/s: 2,4 – 2,7
Điện trở riêng của crêpe trắng: 5,1012 Ω
Điện trở riêng của crêpe xông khói: 3,1012 Ω
Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng
tetraclorua và sunfuacarbon, không tan trong rượu, acetone,...
2.2.3 - TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ CỦA CAO SU
Trong quá trình bảo quản cao su thiên nhiên dần chuyển sang trạng thái tinh thể 
làm giảm tính mềm dẻo của vật liệu.
Độ nhớt cao su phụ thuộc vào chất lượng và là đại lượng đặc trưng cho tính chất
công nghệ của cao su thiên nhiên.
Cao su thiên nhiên có khả năng phối trộn tốt với các chất độn, chất phụ gia trên
máy cán luyện kín hay hở, có khả năng cán tráng, ép phun tốt, mức độ co ngót sản
phẩm nhỏ.

2.2.4 – TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CAO SU
Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định theo tính chất cơ lý của hợp
phần cao su tiêu chuẩn:

9


Bảng 2.3: Hợp phần tiêu chuẩn để xác định các
tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên
STT

Thành phần

Hàm lượng(PKL)

1

Cao su thiên nhiên

100,0

2

Lưu huỳnh

3,0

3

Xúc tiến M

0,7

4

ZnO

5,0

5

Acid Stearic

0,5

(Nguồn: theo Ngô Phú Trù, 1995. Sách Kỹ Thuật Chế Biến
Và Gia Công Cao Su, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội)
Hỗn hợp cao su thiên nhiên lưu hóa ở nhiệt độ 150oC trong thời gian 20 – 30 phút.
Các tính chất cơ lý hỗn hợp trên phải đạt :
- Độ bền kéo đứt: 23 Mpa
- Độ giãn dài tương đối: 700 %
- Độ giãn dài dư: ≤ 12%
- Độ cứng tương đối (shore): 65
Hỗn hợp cao su thiên nhiên với các loại chất độn hoạt tính có tính chịu nhiệt tốt,
tính đàn hồi cao, chịu tác dụng động học tốt.
2.2.5 – HÓA TÍNH CỦA CAO SU
Cao su có bản chất là một alken của hydrocarbon cao su; như vậy theo nguyên tắc
hóa tính của nó sẽ ứng với các phản ứng đặc trưng của các dẫn xuất ethylene. Tuy
nhiên ta không nên quên có một vài rắc rối ảnh hưởng tới sự kết hợp của hydrocarbon
này.

Cao su không phải là nguyên chất thuần túy trong tự nhiên và nó rất khó mà tinh
khiết hóa được. Trong cao su thiên nhiên có chứa từ 6 – 8% chất ngoại lai khác nhau
có thể tham gia vào phản ứng. Theo nguyên tắc ta phải tinh khiết nó nhưng việc này là
10


rất khó, phân tử cao su luôn luôn bị oxy hóa ít nhiều. Ta có thể nói cao su là một hỗn
hợp của các polymer phức hợp của vài chất phân hủy. Các chất sinh ra thường khó mà
biểu thị hóa tính cho chính xác được và để theo dõi các biến đổi này ta phải dựa vào sự
thay đổi về hình dạng và lý tính.
Xét cơ cấu phân tử cao su và một số lớn nối đôi mà nó chứa, ta thấy nó có thể xảy
ra các phản ứng cộng, thế, phân hủy, đồng phân hóa, đồng hoàn hóa, và polymer hóa.
Tuy nhiên ta khó mà có thể phân biệt cho đúng loại phản ứng nào vì vài trường hợp có
thể đưa tới nhiều phản ứng cùng một lúc.
 Phản ứng cộng:
Phản ứng cộng của hydrocarbon cao su hiếm khi thực hiện được một cách đơn
giản. Ngoài chất phản ứng bình thường gắn vào nối đôi, ta còn phải tiên liệu các phản
ứng phức tạp cần loại trừ, như trường hợp phản ứng cộng có sự tham gia của oxygen là
không thể tránh được.
Các nối đôi không phải là những điểm nhạy duy nhất của chuỗi hydrocarbon cao
su: Các nhóm –CH2-- ở gần carbon nối đôi mang --CH3 cũng có thể tham dự vào phản
ứng thế, kể cả phản ứng đồng phân hay đồng hoàn. Những nhóm –CH2— này còn
được gọi là nhóm “α- methylene”.

Phản ứng cộng cao su có thể phản ứng cộng với nhiều hợp chất khác nhau:
+ Cộng hydrogen
+ Cộng halogen
+ Cộng hudracid
+ Sự kết hợp với oxygen
+ Tác dụng với dẫn xuất nitrogen

11


+ Tác dụng với nhiều chất khác: Anhydrude sulfurous; Thiocyanogen; Thioacid;
Acid hypochlorous; Aldehyde;
+ Tác dụng với các hợp chất ethylene
 Phản ứng hủy:
Khi cao su chịu một xử lý nào đó, ta nhận thấy độ nhớt dung dịch của nó giảm
xuống rất lớn; tức là chứng tỏ có sự cắt phân từ dài thành phân tử ngắn hơn. Do đó
người ta gọi có “ Sự khử polymer hóa”; thực ra các phân tử đều là trung tâm của sự
oxide hóa và đôi khi của sự đồng phân hóa. Vậy ta có thể gọi là “ Sự phân hủy”.
+ Tác dụng của nhiệt
Cao su chịu tác dụng của nhiệt sẽ bắt đầu mềm ra, kế đó biến đổi thành một chất
như dầu màu nâu, nhầy; làm nguội không thể đông đặc lại được. Có thể nói cao su bị
nhiệt phân (300 – 350oC) cho ra isoprene, dipenten và các hydrocarbon có độ sôi cao.

+ Tác dụng của Oxygen
Tác dụng của oxygen không khí với cao su là ngẫu nhiên, nó là nguyên nhân của
sự thành lập cao su “Sol”. Sự phân hủy bởi oxygen được tìm thấy trong mọi tiến trình
nghiên cứu cao su và đặc biệt biểu lộ qua nồng dộ oxygen cực thấp. Cao su chịu sự tự
“oxyde hóa” trước tiên qua sự thành lập peroxide mà các hiệu quả phân hủy đều không
phù hợp với lượng oxygen ban đầu.
Tác dụng của oxygen còn tham gia vào hiện tượng hóa dẻo và lão hóa.

12


 Phản ứng đồng phân hóa và đồng hoàn hóa ( kết vòng)
Nhiều phản ứng của cao su cũng cho ra một số sản phẩm có cùng thành phần bách

phân, nhưng tính chất lại khác biệt nhau. Đặc tính chủ yếu của những chất này là có sự
giảm thấp độ chưa bão hòa đáng kể so với cao su lúc đầu.
Sự mất độ chưa bão hòa này được quy vào phản ứng “đồng hoàn hóa” làm xuất
hiện các nối nội hở vào các nối đôi, với sự thành lập vòng nối liền nhau qua chuỗi
carbon. Ta gọi những chất như thế là những chất “dẫn xuất đồng hoàn hóa của cao su”
hay đơn giản hơn là “cyclo – cao su”;
+ Phản ứng kết vòng bởi nhiệt
Nung nóng cao su trong khí trơ, gần ở trên 200oC, nó mềm ra nhưng chưa chịu
một biến đổi quan trọng về cấu trúc của nó; đặc biệt là độ chưa bão hòa của nó vẫn y
nguyên. Ở trên 250oC, ngược lại có sự thay đổi triệt để biểu lộ ra; đa số nối đôi biến
mất cho ra một “polycyclo cao su” vẫn còn chứa vào khoảng một nối đôi cho mỗi 4
nhóm isoprene, và người ta đưa ra công thức:

Điều kiện tốt nhất để có sự biến đổi là nung nóng chậm một dung dịch cao su
ether ở 250oC trong suốt 2 ngày.
+ Phản ứng kết vòng bởi sự phóng điện:
Cho một dung dịch cao su chịu tác dụng phóng điện ở một điện trường xoay chiều
cao áp và không có sự hiện diện của oxygen, ta sẽ thấy có sự biến đổi rất lớn ở cao su.
Thực hiện với dung dịch cao su tinh khiết và decahydronaphthalene, ta sẽ có một
cyclo- cao su màu hơi vàng, hóa bột được, biểu hiện đặc tính qua sự hạ thấp độ chưa
bão hòa, độ nhớt, độ mềm và phân tử khối.
Mặt khác người ta nhận thấy tác dụng phóng điện dung dịch cao su benzen đưa tới
sự polymer hóa một phần, biểu hiện qua sự thành lập gel. Phần gel hóa như vậy là do
được tạo từ một chất bán đàn hồi, mà thành phần bách phân tương ứng với thành phần
bách phân của isoprene và độ chưa no được tìm thấy là bị hạ thấp so với ban đầu.
13