Công nghệ cao su - P1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
YZ
Môn học:
CÔNG NGHỆ CAO SU
Lớp: DH04HH
NK: 2006- 2007
Nộidung:
-Lýthuyết(30t)
-Thựchành(15t)
- Tham quan thựctế tạinhàmáychế biến
Tài liệuhọctập- TLTK:
+ Ks. NguyễnHữuTrí, Công nghệ Cao su thiên nhiên, 2004
+ P.COMPAGNON, Natural rubber, Edi.G-P. Maisonneuve et Lavoisier
(1986).
+ R.AUDINOS et P. ISOARD, Polymer Lactic 1,2,3, Edi. Lavoisier,
(1994).
+ Z.FLORJANCZYK, S.PENCZECK, S.SLONKIWSKI, Polymerization
processes and polymer materials I, II, Edi. Whiley-VCH (2003).
+ M.DUHEM, Latex centrifuge- Analyse : Type et signification,
Protocole, Revue Institut de recherches sur le caoutchouc en Afrique
(1975).
+ S.F.CHEN, Latex and Rubber analysis, Document RRIM (1979)
+ Rubber research institute of Malaysia, Latex concentrate
production& introduction to latex product manufacture
NỘI DUNG, TÀI LIỆU HỌC TẬP, TLTK
6t
- Chương 1: Cán luyện
+ Bài 1: Sơ luyện
+ Bài 2: Hỗnluyện
- Chương 2: Tạohình

+ Bài 1: Cán tráng
+ Bài 2: Ép xuất
+ Bài 3: Ép khuôn
+ Bài 4: Tạohìnhtừ latex: nhúng, đổ khuôn, ép xuất
- Chương 3: Sự lưuhóa
+ Bài 1: Cơ chế
+ Bài 2: Phương pháp
- Chương 4: PP kiểmnghiệmtínhchấtlý-hóacủaCS
Phần2:
Công nghệ
6t
5t
- Chương 1: CS thiên nhiên
+ Bài 1: Đạicương
+ Bài 2: Mủ CSTN (latex)
+ Bài 3: Sơ chế CSTN
+ Bài 4: CSTN: Thành phầnhóahọc, cấutrúc,
tính chấtlý-hóa
- Chương 2:
CS tổng hợp
+ Bài 1: Phân loại
+ Bài 2: Tính năng
+ Bài 3: Ứng dụng
- Chương 3: CS bộtvàCS táisinh
Phần1:
Nguyên liệu
TLNộidungPhần
NỘI DUNG LÝ THUYẾT
4t
- Chương 1: Sự ô nhiễmmôitrường trong công

nghiệpCS & hiệntrạng
- Chương 2: Các phương pháp xử lý
+ Bài 1: PP sinh học
+ Bài 2: PP hóa lý
Phần5:
Xử lý MT
3t
- Chương 1: Xây dựng đơnphachế
- Chương 2: Ứng dụng thựctế
+ Bài 1: Lốpxe
+ Bài 2: Găng tay
Phần4:
Ứng dụng
6t
- Chương 1: Chấtlưuhóa
- Chương 2: Chấtxúctiến& chấttăng hoạt
- Chưởng 3: Chấttrợ xúc ti
ến
- Chương 3: Chất phòng lão
- Chương 4: Chất độn
- Chương 5: Chấttạoxốpvàmộtsố chấtkhác
Phần3:
Chấtphụ gia
TLNội dungPhần
NỘI DUNG LÝ THUYẾT
 Cao su: Vậtchấtcókhả năng đàn hồi
ĐỊNH NGHĨA
 Cao su thiên nhiên: Hợpchất cao phân tử (polymer) được
khai thác từ cây Hevea. Monome là izoprene (C
5

H
8
) Æ
polyizoprene (C
5
H
8
–[C
5
H
8
] - C
5
H
8
)
 Caosunhântạo: Izoprene Æ phản ứng trùng phân
(polymer hoá) Æ CS nhân tạo: Butadien, Butyl, Butadien-
styren, Silicon….
CHƯƠNG 1: CAO SU THIÊN NHIÊN
KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU
Hình 1: Diệntíchtrồng CS ở VN trước và sau 1975 (Nguồntrường NVKT CS, 2000)
0
40000
80000
120000
160000
200000
240000
1920 1930 1940 1950 1955 1960 1963 1966 1971 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

Năm
Diện tích (ha)
1. Nguồngốcvàsự phát triển
KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU
Hình 2: Sảnlượng CSTN ở VN trước và sau 1975 (Nguồntrường NVKT CS, 2000)
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
1920 1930 1940 1950 1955 1960 1963 1966 1971 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994
Năm
Sản l ượng ( T ấn)
2. Khai thác CSTN
KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU
Phương pháp cạo:
- Cạonửavòng: xoắn ốcnửa chu vi thân cây, 1-2 ngày/ lần
Æ 150- 160 lần/ năm. AD cho cây CS trẻ
- Cạo nguyên vòng (Socfin): xoắn ốc nguyên chu vi, 3-4 ngày/ lần
Æ 75- 90 lần/ năm. AD cho cây trưởng thành
- Cạo2 bánvòng: xoắn ốc2 nửa chu vi thân cây, 4 ngày/ lần
Æ 75- 90 lần/ năm
Điềukiệnvàcáchcạo:
- Vòng thân > 45 cm, đo ởđộcao 1m
- 50% số cây đạt tiêu chuẩn (~ 200-250 cây/ha)
-Từ chiều cao 1m cách mặt đất, thựchiệnrạch cạ
o1 đường từ trái
sang phảivới độ dốc30

0
đốivới đường nằmngang
-Táchrạch 1 vỏ bao bọcmỏng từ 1- 1.5mm Æ 15-20 cm/năm
2. Khai thác CSTN
KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU
-Chénđất/ thủy tinh dày, dễ
lao chùi: hứng latex
-Giásắt: nâng giữ chén hứng
-Vòngsắt: giữ giá nâng
-Mángsắt: đặtcuối đường rạch
để dẫn latex vào chén
- Dao cạomủ
-Giỏ chứaCS thứ phẩm
- Xô nhôm 20-50l
-NH
3
2. Khai thác CSTN
KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU
Sự cố khi cạomủ:
- Sựđông đặc: tùy độ tuổi, giống cây, thờitiết, điềukiện- kỹ thuật
cạo
- Sự cố sinh lý: đường rạch cạobị khô héo, vỏ cây hóa nâu, có sự
biếndạng ở vùng cạo: do chếđộdinh dưỡng củacâyÆ giảmcường
độ cạohoặcngưng cạo
Kích sảnmủ:
- Dùng mộtsố loạid
ầuthảomộc
-Muốicủa acid 2,4-D (2,4-dichlorophenoxy),
acid 2- chloroethylphosphoric (ENTREN)
-CuSO

4
.5H
2
O
KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU
68%
8%
5%
5.80%
5.90%
2%
2.10%
3.20%
1
2
3
4
5
6
7
8
Lốpvàxămxe
Sảnphẩmlatex
Giày dép
Sp công nghệ xe hơivàsp kỹ thuật
VảiCS, vỏ bọcdâyđiện, chống mòn
Y khoa (công cụ y tế, ống truyền…)
Cao su xốp(nệm, gối…)
Keo nhựa, hồ dán…
Hình 3: Phân phốimứctiêuthụ CSTN theo công dụng (Nguồntrường NVKT CS, 2000)

3. Thị trường & Giá trị kinh tế CSTN
MỦ (LATEX) CSTN
Thành phần:
K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn,.…
0,2 – 0,7Lipid
1,5 – 4,2Glucid
1,6 – 3,6Glycerin
2 – 2,7Protid
37 - 54Cao su (C
5
H
8
)n
52 – 60Nước
Tỷ lệ (%)Thành phần
 Phầnlỏng (serum): nước, mộtsố chấthoàtan. Thayđổituỳ giống,
mùa cạo, độ tuổi…..
¾ Thay đổituỳ theo giống, điềukiệndinhdưỡng, sinh trưởng, thời
tiết, kỹ thuậtcạomủ…..
 Phầnrắn: gồmmủ cao su, và các hoá chất không tan tạo thành
thể huyềnphùlơ lửng trong serum.
¾ Latex: mủ cao su ở trạng thái nằmlơ lửng trong dung dịch chứa
nhiề
uchấtvôcơ và hữucơ.
MỦ (LATEX) CSTN
 Pha phân tán: sérum (nước, protein, phospholipid…), 8-10% TSC,
 Pha bị phân tán: hạtphântử CS (%DRC: 18%Æ 53%), DRC thay
đổitùytheogiống, tuổi cây, theo mùa; đường kính không đồng đều,
90% < 0.5μm, chuyển động brown, chuyển động crème- hóa.
Ngòai ra còn có các phầntử Frey-Wyssling, lutoids

Phầntử CS
Phầntử Frey Wyssling
Serum trong suốt
Lutoids
KK
MỦ (LATEX) CSTN
Tính chấtvậtlý:
¾ pH: ≤7, giảmtheothờigiando hoạttínhcủavi khuẩn. Ảnh hưởng
trựctiếp đếntínhổn định của latex Æ giữổn định bằng NH
3
(+ tác
dụng sát trùng và không ảnh hưởng đến các hợpchấtphi CS)
¾ Tính dẫnnhiệt: kém, chất cách nhiệttốt, hệ số dãn nhiệt: 0,0032
Æ 0,0044 calo/cm.s (0
0
C)
¾ Độ dính: cao, phụ thuộcmặttiếpxúcnhiệt độ và độ sạch
¾ Tính dẫn điện: tốt, phân tử CS trong mủ mang điệntíchâm, V= -
0,035V. Nghịch đảovới hàm lượng CS. Phụ thuộcvàocáchợpchất
ion hoá trong serum.
¾ Độ nhớt: 12 -15 cp (latex 35%DRC). Tuỳ thuộc: sự kếthợpvới
NH
3
, kích thướcTB củacácphầntử CS, hàm lượng khoáng
(H
2
0: 1 cp)
¾ Sứccăng bề mặt: 38- 40 dynes/cm
2
(30-40% DRC)

(H
2
0: 73 dynes/cm
2
)
¾ Tỷ trọng: 0,97 (CS: 0,92 + Serum: 1,02)
MỦ (LATEX) CSTN
Tính chấtsinhhoá:
¾ Tính lưuhoá: Bằng phương pháp gia công cơ họcCS dễ dàng trộn
đềuvới S và mộtsố chấtkhácở dạng bột, hỗnhợp này có tính chất
là một dung dịch rắn, CS là dung môi, dưới tác dụng củaT
0
C, phản
ứng hoá họcsẽ xảyra(sự lưuhoá) Æ CS lưu hoá (không bị hoà tan,
tăng độ bềncơ học, tăng tính đàn hồivàchịunhiệt)
¾ Tính lão hoá: Oxy và tác dụng của điềukiện ánh sáng, T
0
C….biến
dạng cơ học tác dụng lên CS làm CS mất đinhững đặctínhtốt, nó bị
nứt, mềm hay cứng đi
¾ Enzym: catalase, tyrosinase, oxydase, peroxydase…(Hean-Homas)
Æ sau khi đông đặc, CS có màu hơixámhoặcnâu
(
Æ
phảithêmbisulfite)
Æ
Đây cũng là nguyên nhân gây đông đặctự nhiên
(enzyme coagulase)
¾ Vi khuẩn: Nguyên nhân gây đông đặc(enzyme hoặctự thân
chúng). Có ít nhất 27 loạiVK:

+ MT yếmkhí: VK tácdụng vào glucid Æ lên menÆ acid
+ MT hiếukhí: VK tácdụng vào protein (proteolytic)Æ tiết
chất phân màu vàng trên mặtlatex
MỦ (LATEX) CSTN
Các hạtphântử CS trong latex: Chúng đượccấutạo thành 2 lớp:
bên trong là các hạt CS polyizoprene (C
5
H
8
–[C
5
H
8
] - C
5
H
8
); bên
ngòai là lớpchấtbề mặt (protein,…) Æ xác định tính ổn định, sự kết
hợpcủathể huyền phù, là đạidiện đặctrưng khả năng tích điện:
NH
2
- Pr - COOH
Tính ổn định latex:
NH
2
-Pr -COOH
+
NH
3

-Pr -COO
-
+
NH
3
-Pr -COO
-
+ H
+ +
NH
3
–Pr -COOH
+
NH
3
-Pr -COO
-
+ OH
-
NH
2
–Pr –COO
-
+ H
2
O
MỦ (LATEX) CSTN
Tính ổn định latex:
98645 7 10321pH:
Cơ chếđánh đông và chống đông ????

Tính ổn định còn do bề mặt hút nướccủa protein
COOH
R
NH
3
+
COOH
R
NH
3
+
COO
-
R
NH
3
+
COO
-
R
NH
3
+
COO
-
R
NH
2
COO
-

R
NH
2
Vùng latex ổn định Vùng latex ổn định
Vùng latex đông đặc
+
_
MỦ (LATEX) CSTN
Sựđông đặclatex:
Đông đặctự nhiên: pH giảmdo enzymhay VK biến đổihóahọc;
enzyme dehydrate hóa các lipid phứchợp (phosphatid, lecithid)Æ
savon không tan (alcalinoterreuz), thay thế protein bề mặthạtCS Æ
đông đặc
Đông đặcbằng acid: a.formic 0.5% khốilượng latex; acie acetic 1%
Đông đặcbằng muốihay chất điệngiải: phầntử mang điện trong
huyềnphùsẽ sẽ bị khửđiệntíchdo sự hấpthucủaion điệntíchđối
nghịch và xảyrasựđông kết. Tăng theo hoá trị củaion. Vd:
Ca(NO
3
)
2
; CaCl
2
; MgCl
2
, MgSO
4
, Al
2
(SO4)

3
Đông đặcbằng cồn/ aceton: do tác động khử nước các protein bề
mặthạtCS
Đông đặcbằng cách khuấytrộn: dướitácđộng cơ học Æ động
năng củahạtCS tăng nhanh Æ khống chế lực đẩytĩnh điệnvàvô
hiệuhóalớp protein hút nước
Đông đặcbởinhiệt: -15
0
C Æ phá vỡ hệ thống hấpthunướccủa
protein/ T
0
C cao sẽ là điềukiện xúc tác cho các chấtgâyđông đặc:
Zn
2+
, NH4
-
MỦ (LATEX) CSTN
Hệ thống chống đông:
HNS-NH
3
(hydroxilaniure-neutral):1.5 Kg/1 tấnCS khô
NH
3
–H
3
BO
3
(amoniac-acid boric): 0,4-0,5% H
3
BO

3
+ 0,07% NH
3
NH
3
:3-5%
Phương pháp đánh đông:
 Thủ công: latex Æ lọcÆ đohàmlượng NH3, DRC…Æ chuẩn độ xđ
lượng acidÆ acid + latex chảy vào mươngÆ cào 4-6 lần.
Acid acetic: 3-5Kg/tấn CS thô; pH: 5- 5,2; thời gian: 6-10h.
 Tạodòngrối: dùng van xả, máng có lá chắnkhuấy
 Phương pháp CI: trộn đềumủđãphalõangvàacid vàobể trung
gian, dùng máy khuấy Æ cho xuống mương
 Hơinóng: T
0
C: 80
0
C trên mộtbăng tảitrụcvít.
Cs tờ RSS (
Ribbed smoked subber
): dày từ 2.5Æ3.5mm, màu hổ
phách, trên bề mặt có vân sọc, xông hơibằng khói bụi.
Có 5 hạng: RSS1, RSS2, RSS3, RSS4, RSS5
Cs tờ ICR (
Initial concentration rubber
): đánh đông ở nồng độ nguyên
thủy DRC~33%; xông khói hoặchơinóng
Có 4 hạng: ICR1, ICR2, ICR3, ICR4
Cs tờ ADS
: khôngxôngkhóihoặchơinóng(bằng khí ngoài trời)

Cs Crêpe:
Đượcxônghơi, bề mặtgồ ghề;
Crêpe màu nhạt: SX từ mủ nước, chống hóa nâu= sodium
bisulfite, tẩytrắng= 0.1% xylyl mercaptan. Cs cao cấpnhất(dụng
cụ y tế, núm vú trẻ con, dụng cụ tắm…)
Crêpe nâu: SX từ mủ phụ
Cs cốmbúnSVR:
dạng khối, đượcéplạitừ Cs cốmhoặcCs bún
Có 6 hạng:
SVR3L, SVR5, SVR CV50, SVR CV60, SVR10, SVR20
Mủ cô đặc: dạng lỏng có DRC> 60%
Có 3 PP cô đặc: ly tâm, kem hóa và bốchơi
CÁC SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY SƠ CHẾ
SẢN XUẤT CS NĂM 2005
¾ Hàm lượng bẩn: chỉ tiêu số 1 nhiễmbẩnhữucơ và vô cơ
trong cao su Æ phá hủysảnphẩm nhanh chóng; sp có lựckéo
đứtthấp, độ giãn dài thấp, độ mài mòn cao, độ lão hóa rấtlớn.
¾ Hàm lượng tro: đạidiệnchobẩnvôcơ (Tro cao Æ Cs thấp)
¾ Hàm lượng chấtbay hơi: độ ẩmcaosu: ẩmcaoÆ bị phồng
khi lưuhóa, giảm tính cách điện, Cs sơ chế bị mốckhitồ
ntrữ
¾ Hàm lượng N
2
: đạidiệncho hàm lượng protein: nitơ caoÆ
lưu hóa không đều, bị nhiềubọtkhí, khả năng hút nướccao,
tăng tính lão hóa.
¾ P
0
: ảnh hưởng đếnhỗnhợpcaosusaukhiđãluyện: P
0

thấp
Æ trọng lượng ptử thấpÆ giảmthờigiansơ luyện
¾ PRI (plasticity retention index): PP tổng hợpvàtrựctiếp
thay cho pp xác định Cu và Mn tự do (Æ yếutố sự lão hóa)

-Mủ nướctươi
Xử lý/ Đánh đông
QT cơ – nhiệt
Cân, ép, bao bì
-Cs tờ RSS, ICR, ADS
-Cs CRÊPE
-Cs khối SVR
(cốm,bún)
Xử lý hóa chất/ ổn định
QT cơ -hóa-điện (ly tâm,
kem hóa, điệnhóa…)
Đóng gói, bảoquản
-Mủ cô đặc
Nguyên liệu
Quá trình chế biến
Thành phẩm
Phụ phẩm
Nguyên lý chế biến chung
-Mủ phụ
(đông, chén, dây,
dăm, đất..)
Tiếpnhận, phân loại
QT cơ – nhiệt
Cân, ép, bao bì
-Cs CRÊPE

-Cs khối SVR
(cốm,bún)