Báo cáo thực tập

Lời mở đầu
Cao su là loại vật liệu có những tính chất vô cùng quý giá. Khác với các vật
thể rắn, cao su có độ bền cơ học thấp hơn, nhưng có đại lượng biến dạng,
đàn hồi lớn hơn nhiều lần. Khi có ngoại lực tác dụng, có các sản phẩm cao
su có khả năng biến dạng hàng chục lần so với kích thước ban đầu. Kích
thước ban đầu lại được thiết lập ngay sau khi loại bỏ ngoại lực. Khác với các
chất lỏng được đặc trưng bởi độ bền cơ học vô cùng 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 và có đại lượng biến dạng đàn hồi nhỏ. Hỗn
hợp cao su là một hệ thống hỗn hợp nhiều cấu tử. Cũng như các hệ thống
hóa học khác, các tính chất cơ, lí, hóa đặc trưng cho hợp phần cao su phụ
thuộc vào bản chất hóa học các cấu tử, kích thuớc hay mức độ phân tán các
cấu tử trong khối cao su, sự tác dụng tương hỗ lẫn nhau và giữa chúng với
môi trường phân tán là cao su trong hỗn hợp. Lựa chọn các chất phối hợp
thích hợp, hàm lượng chúng trong hợp phần cao su sao cho sự có mặt của
mỗi chất không làm giảm hiệu quả sử dụng của các chất khác hoặc có tác
dụng tăng cường hiệu quả sử dụng các chất phối hợp khác là yếu tố quan
trọng nâng cao các tính năng kĩ thuật của hợp phần cao su đó. Phương pháp
gia công ra sản phẩm cao su là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến tính
năng kĩ thuật, thời gian sử dụng sản phẩm đó. Trong quá trình sơ luyện, hỗn
luyện, phụ thuộc vào các phương pháp, máy và thiết bị khác nhau mà nhận
được các hỗn hợp cao su mà mức độ phân tán đồng đều trong hỗn hợp cấu tử
khác.
Nội dung của bài báo cáo thực tập dưới đây sẽ viết về một số loại nguyên
liệu cao su và các chất phối hợp cũng như phương pháp gia công sản phẩm
sử dụng hợp phần cao su đó.

1

Kĩ thuật chế biến và gia công cao su

Phần I

Khái niệm về cao su
Cao su là loại vật liệu vừa mềm dẻo, vừa có độ bền cơ học và khả năng biến
dạng đàn hồi lớn. Cao su là hợp chất cao phân tử mà mạch đại phân tử của
nó có chiều dài lớn hơn rất nhiều lần chiều rộng và được cấu tạo từ một loại
hoặc nhiều loại mắt xích có cấu tạo hóa học giống nhau được lặp đi lặp lại
nhiều lần. Hoạt động hóa học, tính năng kỹ thuật của cao su phụ thuộc vào
cấu tạo, thành phần hóa học, khối lượng phân tử, sự phân bố khối lượng
phân tử và sự sắp xếp tương ứng các mạch đại phân tử trong khối polyme.
Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng liên kết các
nguyên tố hình thành mạch chính. Năng lượng liên kết càng cao, độ bền
nhiệt càng lớn. Cao su càng có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao.
Dưới đây là năng lượng liên kết các nguyên tố có khả năng hình thành mạch
chính:
C-C
349 [ kJ/mol]
C-O
353 [ kJ/mol]
Si-O
454 [ kJ/mol]
Si-Si
233 [ kJ/mol]
Cấu tạo mạch phân tử của cao su phụ thuộc vào bản chất các liên kết tạo nên
mạch chính. Các liên kết không phân cực hình thành các mạch phân tử có
cấu trúc thẳng. Các liên kết phân cực hình thành các mạch phân tử có cấu
trúc uốn dạng 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 kết dính nội gây ảnh
hưởng rất lớn đến độ trương và hòa tan polyme vào các laọi dung môi hữu
cơ. Mặt khác, phụ thuộc vào lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử, đàn
tính của vật liệu thay đổi khi thay đổi nhiệt độ. Polyme có chứa nhóm phân
cực lớn trong mạch chính có lực tác dụng tương hỗ lớn thì đàn tính của vật
liệu giảm nhanh chóng khi nhiệt độ giảm. Những polyme như vậy có nhiệt
độ hóa thủy tinh cao. Ngược lai, các polyme không phân cực có lực tác dụng

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

2


Báo cáo thực tập
tương hỗ nhỏ thì mềm dẻo ngay cả khi nhiệt độ thấp. Những polyme như
vậy có nhiệt độ hóa thủy tinh thấp.
Tính chất của polyme được tổng hợp tù một loại monome như nhau cũng có
thể khác nhau phụ thuộc vào thứ tự, vị trí liên kết để tạo thành mạch đại
phân tử và cách sắp xếp chúng trong không gian.
Trong khối polyme các monome có cấu trúc không gian khác nhau có thể
sắp xếp xen kẽ nhau theo một trất tự nào đó hoặc có thể sắp xếp tự do. Tỷ số
giữa số các mắt xích sắp xếp theo thứ tự và tổng số tất cả các mắt xích trong
khối polyme là đại lượng đánh giá mức độ điều hòa không gian của polyme.
Polyme có mức độ điều hòa không gian lớn có khả năng kết tinh và chuyển
sang trạng thái tinh thể lớn hơn ngay cả trong trường hợp không có biến
dạng.
Khối lượng phân tử, dải phân bố khối lượng phân tử của cao su cũng có
những ảnh hưởng rất lớn đến tính chất công nghệ, tính chất cơ lý của vật
liệu. Đối với mỗi loại cao su khi tăng khối lượng phân tử đến một giá trị nào

đó các tính chất cơ lý đều tăng đặc biệt là độ mài mòn và đàn tính của vật
liệu.
Sự khác nhau về cấu tạo hóa học, cấu trúc mạch phân tử đã tạo cho cao su có
những tính chất cơ, lý, hóa đa dạng khác nhau. Phương pháp phân loại cao
su theo những tính chất đặc trưng khác nhau không đáp ứng được yêu cầu
của công nghệ. Ngày nay tất cả các loại cao su được phân loại theo nguồn
gốc sản xuất và lĩnh vực sử dụng. Cách phân loại này giúp cho các nhà công
nghệ dễ dàng lựa chọn cao su, định hướng công nghệ chế biến và gia công ra
sản phẩm với những yêu cầu kỹ thuật cần thiết.

3


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su

Bảng phân loại cao su trong kỹ thuật chế biến và gia công sao su.
Cao su

Cao su thiên nhiên

Cao su tổng hợp

Cao su izopren

Cao su dân dụng

Cao su butadien
Polybutadien Styren

Butadien nitryl

Clopren
Butyl
Cao su có công dụng riêng biệt

Thiocol
Cao su Flo
Cao su silicon
Cao su uretan
Cao su cacboxyl

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

4


Báo cáo thực tập

Phần II

Giới thiệu vài nét về công nghiệp cao
su và công ty cao su sao vàng
1. Công nghiệp cao su.
Cao su là từ phiên âm từ CAAOCHU với CAA là cây, O-CHU là chẩy. Đến
thế kỷ 19, Goodyear phát minh ra phương pháp lưu hóa cao su bằng lưu
huỳnh và sau đó Dunlop đã chế tạo thành công lốp bánh hơi.
Ngày nay, cao su với tính năng hết sức quí báu là có đàn tính cao và có tính
năng cơ lý tốt như: sức bền lớn, ít bị mài mòn, không thấm khí, thấm nước…
nên được coi là nguyên liệu lý tưởng mà chưa một loại nguyên liệu nào có
thể thay thế để sản xuất săm lốp, phục vụ ngành giao thông vận tải. Ước tính
hiêm nay trên thế giới có khoảng hơn 50.000 các sản phẩm cao su, chúng có

mặt trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và được phân bổ như sau:
* 68% cao su được dùng trong ngành giao thông vận tải để sản xuất
săm, lốp các loại.
* 13,5% cao su được dùng trong công nghiệp để sản xuất các sản
phẩm cơ học ( dây đai, băng tải…).
* 9,5% cao su dùng để sản xuất các sản phẩm màng mỏng ( bóng bay,
găng tay phẫu thuật…).
* 5,5% cao su để sản xuất giầy dép.
* 2,5% cao su dùng để sản xuất các sản phẩm cao su khác ( Lakét
bóng bàn, bóng cao su…).
* 1% cao su dùng để sản xuất keo dán.
Ngoài ra cao su còn được dùng trong công nghiệp quốc phòng kể cả trong
ngành du hành vũ trụ.
Việt Nam là nước nằm trong vùng nhiệt đới, có vùng đất đỏ bazan rất thuận
lợi cho việc trồng cây cao su để khai thác mủ cao su và chế biến thành cao
su thiên nhiên.

5


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su

2. Công ty cao su sao vàng.
Do tầm quan trọng của công nghiệp cao su trong nền kinh tế quốc dân nên
ngay sau khi miền Bắc giải phóng ( tháng 10/1954 ) ngày 7/10/1956 xưởng
đắp vá săm lốp ô tô được thành lập tại số 2 Đặng Thái Thân ( nguyên là
xưởng Indoto của quân đội Pháp ) và bắt đầu hoạt động vào tháng 11/1956
đến đầu năm 1960 thì sát nhập vào Nhà máy cao su Sao vàng.
Đồng thời trong kế hoạch khôi phục và phát triển kinh tế 3 năm 1958-1960
Đảng và Chính phủ đã phê duyệt phương án xây dựng khu công nghiệp

Thượng đình gồm 3 nhà máy : Cao su-Xà phòng-Thuốc lá Thăng Long ( gọi
tắt là khu công nghiệp Cao-Xà-Lá ) nằm ở phía nam Hà Nội thuộc quận
Thanh Xuân ngày nay. Công trình được khởi công xây dựng ngày
22/12/1958, vinh dự được Bác Hồ về thăm ngày 24/2/1959. Ngày 23/5/1960
nhà máy làm lễ cắt băng khánh thành. Đây là xí nghiệp quốc doanh lớn nhất,
lâu đời nhất và duy nhất sản xuất săm lốp ô tô, là con chim đầu đàn của
ngành công nghiệp chế tạo các sản phẩm cao su của Việt Nam. Đây cũng là
khoản viện trợ không hoàn lại của chính phủ Trung Quốc tặng nhân dân ta.
Kết quả sản xuất của năm 1960, đã hoàn thành các chỉ tiêu được nhà nước
giao:
Lốp xe đạp : 93.664 chiếc.
Săm xe đạp : 38.388 chiếc.
Số lượng cán bộ và công nhân viên: 262 người phân bổ trong 3 phân xưởng
sản xuất và 6 phòng ban nghiệp vụ.
Từ năm 1960-1987 nhịp độ sản xuất luôn tăng trưởng, số lượng lao động
tăng lên không ngừng ( năm 1986 là 3260 người ) nhưng sản phẩm nghèo
nàn, bộ máy cồng kềnh hoạt động kém hiệu quả, thu nhập người lao động
thấp.
Năm 1988-1989 chuyển dần sang cơ chế thị trường. Với nhận định: “ Nhu
cầu tiêu thụ săm, lốp ở Việt Nam là rất lớn, phải sản xuất làm sao để thị
trường chập nhận được”.
Năm 1990, sản xuất dần dần ổn định. Từ năm 1991 đến nay, nhà máy đã
khẳng định được vị trí của mình: là một doanh nghiệp sản xuất – kinh doanh

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

6


Báo cáo thực tập

có hiệu quả có doanh thu và các khoản nộp ngân sách năm sau cao hơn năm
trước, thu nhập người lao động dần dần được cải thiện.
Doanh nghiệp được công nhận là đơn vị thi đua xuất sắc, được tặng nhiều cờ
và bằng khen của các cơ quan cấp trên. Các tổ chức đoàn thể ( Đảng ủy,
công đoàn, đoàn thanh niên ) luôn được công nhận là đơn vị vững mạnh.
Theo quyết định số 645/CN ngày 27/8/1992 của Bộ Công nghiệp đổi tên nhà
máy thành “ Công ty cao su Sao vàng”.
Công ty phát triển đa dạng các sản phẩm và chủng loại. Săm lốp ô tô có hơn
60 loại, săm lốp xe máy có hơn 40 loại, săm lốp xe đạp là hơn 50 loại, pin
các loại.
Năm 2000, công ty sản xuất:
Lốp xe đạp
:8.500.000 chiếc.
Lốp ô tô
: 200.000 chiếc.
Lốp xe máy
: 750.000 chiếc.
Pin các loại
: 40.000.000 quả.

3. Cơ cấu tổ chức sản xuất và phục vụ sản xuất.
Là một doanh nghiệp nhà nước, công ty cao su sao vàng quản lý theo cơ ché
Đảng lãnh đạo, công đoàn tham gia quản lý, Giám đốc điều hành hoạt động
sản xuất kinh doanh của công ty.
Đứng đầu là ban giám đốc gồm 4 người:
* Giám đốc công ty: Chịu trách nhiệm toàn bộ về hoạt động kinh
doanh và các hoạt động khác của công ty.
* Phó giám đốc kỹ thuật: Có trách nhiệm giúp giám đốc về mặt kỹ
thuật, phụ trách khối kỹ thuật.
* Phó giám đốc kinh doanh: Giúp giám đốc về mặt kinh doanh, phụ

trách khối kinh tế.
Các phó giám đốc đều có những quyền hạn riêng theo mảng phụ trách riêng
nhưng chịu sự quản lý chung của Giám đốc.
Bí thư đảng ủy: Lãnh đạo Đảng trong công ty thông qua văn phòng đảng ủy.
Chủ tịch công đoàn: Có trách nhiệm cùng giám đốc quản lý lao động trong
công ty.

7


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su
Các phòng ban chức năng: Tổ chức theo cơ cấu quản lý sản xuất kinh doanh
của công ty, đứng đầu là trưởng phòng và các phó phòng. Chịu sự chỉ đạo
trực tiếp của giám đốc.
* Phòng kỹ thuật cơ năng: Chịu trách nhiệm về cơ khí và năng lượng,
động lực và an toàn trong công ty.
* Phòng kỹ thuật cao su: Chịu trách nhiệm về kỹ thuật, công nghệ sản
xuất các sản phẩm cao su, nghiên cứu chế tạo các sản phẩm mới theo yêu
cầu của thị trường.
* Phòng KCS: Kiểm tra chất lượng các mẻ luyện và sản phẩm nhập
kho.
* Phòng xây dựng cơ bản: Tổ chức thực hiện các đề án đầu tư xây
dựng theo chiều rộng, chiều sâu, theo kế hoạch đã định, trình các dự án khả
thi về kế hoạch xây dựng.
* Phòng tổ chức hành chính: Tổ chức, quản lý nhân sự, lập kế hoạch
tiền lương, tiền thưởng và thực hiện quyết toán hàng năm. Giải quyết chính
sách cho người lao động, tuyển dụng, đào tạo, nâng bậc cho người lao động,
khen thưởng, kỷ luật công tác.
* Phòng điều độ: Đôn đóc, quan sát tiến độ sản xuất kinh doanh, điều
tiết sản xuất số lượng hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng.

* Phòng quân sự bảo vệ: Bảo vệ an toàn tài sản của công ty, huấn
luyện dân quân tự vệ hàng năm.
* Phòng kế hoạch thị trường: Lập kế hoạch kinh doanh hàng tháng,
hàng năm, mua sắm vật tư thiết bị cho sản xuất kinh doanh, tiêu thụ sản
phẩm và quảng cáo.
* Phòng tài chính kế toán: Giải quyết toàn bộ các vấn đề về hạch toán
tài chính, tiền tệ, lập kế hoạch tài chính và quyết toán tài chính hàng năm.
* Phòng đối ngoại xuất nhập khẩu: Nhập khẩu vật tư hàng hóa cần
thiết mà trong nước chưa sản xuất được hoặc sản xuất nhưng chất lượng
chưa đạt yêu cầu, xuất khẩu sản phẩm của công ty.
* Phòng đời sống: Khám chữa bệnh cho cán bộ công nhân viên, thực
hiện kế hoạch phòng dịch, sơ cấp cứu các trường hợp tai nạn, bệnh nghề
nghiệp.
Trải qua hơn 4 thập kỷ xây dựng, phát triển và trưởng thành Công ty đã
được khẳng định bằng những bước đi vững chắc qua các thời kỳ phát triển
của đất nước. Nhà cửa khang trang, nhiều thiết bị văn phòng mới, nhiều thiết
bị máy móc tiên tiến hiện đại, không có rác bẩn, không còn bụi mù mịt.
Khuôn viên có nhiều cây xanh, đường xá sạch đẹp.

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

8


Báo cáo thực tập

Phần III

Các nguyên vật liệu trong công nghệ
chế biến và gia công sao su

1. Cao su
a) SMR-15
Là loại cao su thiên nhiên có chứa 0,15% tạp chất, được đánh giá chất lượng
bằng tiêu chuẩn SMR (Standard Malaixia Rubber).
Công thức cấu tạo:
Cao su SMR-15 gồm nhiều các chất hóa học khác nhau: Cacbua hydrô
( phần chủ yếu ), độ ẩm, các chất trích ly bằng axeton, các chất chứa nitơ mà
thành phần chủ yếu của nó là protein và các chất khoáng. Mạch Cacbua
hydrô từ các mắt xích izopenten

*

H2C

C
CH3

CH

CH2

n

Izopenten có thể tham gia phản ứng tạo mạch đại phân tử ở các vị trí 1,4;
1,2; 3,4. Phụ thuộc vào vị trí liên kết để tạo thành mạch đại phân tử mà nhận
được các loại polyme có tính chất cơ lý, tính năng kỹ thuật, tính chất công
nghệ hoàn toàn khác nhau. Cao su thiên nhiên là polyizopren mà mạch đại
phân tử của nó được hình thành từ các mắt xích izopenten six đồng phân liên
kết với nhau ở vị trí 1,4.


9


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su
H3C

H

C
H2C

C

H3C

CH2
CH2

CH2
C

H3C

C

H
C

CH2


C
CH2

H

Ngoài các mắt xích izopenten 1,4 six đồng phân trong cao su thiên nhiên còn
có khoảng 2% các mắt xích izopenten tham gia vào hình thành mạch đại
phân tử ở vị trí 3,4.
Ngoài mạch Cacbua hydrô có cấu tạo từ các mắt xích izopenten còn có các
hợp chất phi cao su khác. Với cao su SMR-15 hàm lượng các hợp chất phi
cao su như sau:
Chất chứa nitơ
: 0,65
Chất bốc
: 1,0
Đồng
: 8.10-4
Mangan
: 1.10-4
Phương pháp sản xuất:
Cao su SMR sản xuất từ mủ cao su thiên nhiên Malaixia theo công gnhệ
riêng biệt của Malaixia. Dây chuyền công nghệ sản xuất cao su loại SMR
bao gồm đầy đủ các công đoạn sản xuất cao su thiên nhiên ở các nước khác,
đó là:
- Công đoạn lọc
- Công đọan pha loãng
- Công đoạn keo tụ
- Công đoạn cán ép
- Công đoạn ngâm nước
- Công đoạn sấy

- Công đoạn đóng kiện
Tuy nhiên ở mỗi công đoạn phương pháp chế biến và gia công có những đặc
thù riêng biệt.
Để sản xuất cao su SMR mủ cao su được keo tụ bằng axit oxalic ở pH =
4,8÷5,2. Phần keo tụ được vớt ra, được nghiền bằng máy nghiền búa hoặc
máy cán. Trong giai đoạn này các chất keo tụ được phối hợp với một lượng
Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

10


Báo cáo thực tập
dầu thông không lớn ( 0,7% ). Cao su ở dạng cục nhận được sau công đoạn
nghiền được rửa bằng nước nóng chảy ngược dòng, sau đó nó được sấy khô
bằng không khí nóng ở nhiệt độ 100°C đến 110°C. Cao su đã sấy khô đến độ
ẩm nhỏ hơn 0,2% được ép thành tảng lớn khối lượng 33,3kg với kích thước
570mm x 380mm hoặc 700mm x 350mm. Các tảng cao su này được đựng
vào túi polyetylen dày 0,3 mm với nhiệt độ nóng chảy 109°C.
Tính năng kỹ thuật:
Tính chất ổn định, hàm lượng tro, hàm lượng các chất chứa nitơ và các chất
bố là 0,15%. Chất lượng loại cao su này được đánh giá bằng hàm lượng các
tạp chất có trong cao su sau khi hòa tan cao su và lọc nó qua lưới lọc với
đường kính lỗ 44mkm.
Mục đích sử dụng:
Cao su SMR-15 là cao su thiên nhiên, là cao su dân dụng. Từ cao su thiên
nhiên sản xuất các mặt hàng dân dụng như săm lốp xe máy, xe đạp, các sản
phẩm công nghiệp như băng chuyền, băng tải, dây cu-roa làm việc trong môi
trường không có dầu mỡ. Cao su thiên nhiên không độc nên từ nó có thể sản
xuất các sản phẩm dùng trong y học và trong công nghiệp thực phẩm.


b) BK-0845
Đây là loại cao su butyl, trong đó 2 chữ số đầu trong 4 chữ số là giá trị trung
bình của hàm lượng các mắt xích không no được tính bằng 1/10 phần trăm.
Hai chữ số sau cùng là độ nhớt Muni của vật liệu. Giá trị này tương ứng với
1/1000 khối lượng phân tử theo Staudingger. Vậy, với cao su BK-0845 thì
độ nhớt ở 100°C [Muni] là 45±4; hàm lượng các mắt xích không no [%] là:
0,8±0,2.
Công thức cấu tạo:
BK-0845 là loại cao su butyl. Là sản phẩm đồng trùng hợp của izobutylen,
Cacbua hydrô loại dien ( thường dùng là izopenten ) với sự có mặt của xúc
tác AlCl3 và các hợp chất cation hóa như nước, rượu, clorua hydrô hoặc
halogen alkyl…

11


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su
n

H2C

C

CH3

m

CH3

H2C


C

CH

CH2

CH3
CH3
H2C

C
CH3

CH2

a

C
CH3

CH

CH2

b

Phương pháp sản xuất:
Lần đầu tiên trong lịch sử cao su butyl được tổng hợp ở Mỹ năm 1937. Năm
1941 cao su butyl được sản xuất với quy mô công nghiệp. Cao su butyl công

nghiệp chứa 1-5% mol các mắt xích izopenten nhận được trong phản ứng
đồng trùng hợp trong dung dịch metyl clorit hoặc etyl clorit với sự có mặt
của xúc tác AlCl3.Cao su butyl có thể lưu hóa bằng lưu huỳnh và xúc tiến
lưu hóa thông dụng vì trong mạch đại phân tử còn tồn tại các mắt xích dien
không no. Tuy nhiên vì hàm lượng các mắt xích dien không cao nên mật độ
mạng lưới không gian được hình thành trong quá trình lưu hóa không đảm
bảo được các tính chất cơ lý tối ưu của vật liệu. Ngoài lưu huỳnh cao su
butyl còn được lưu hóa bằng các polysunfit hữu cơ, các hợp chất dinitro và
nhựa alkyl phenol formaldehyt.
Tính năng kỹ thuật:
Độ bền nhiệt cao, trơ với tác dụng của ozon và các môi trường hoạt động
hóa học khác. Khả năng chịu dầu mỡ của cao su này rất yếu. Ví hàm lượng
các liên kết không no trong mạch phân tử của cao su butyl rất nhỏ nên cao su
butyl là loại vật liệu có độ thẩm thấu khí nhỏ trong các loại cao su.
Mục đích sử dụng:
Cao su butyl được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất săm, lốp ô
tô,mô tô, xe đạp và các bao cao su chứa khí khác. Với khả năng chịu môi
trường hóa học cao, chịu nhiệt cao, cao su này được sử dụng rộng rãi làm vật
liệu bọc lót thiết bị chịu nhiệt, chịu tác dụng của axit, bazơ, muối trong công
nghiệp hóa chất. Do có độ bền khí hậu cao nên cao su này còn được sử dụng
làm vật liệu bọc lót dây dẫn điện, phủ phết lên vải với các mục đích sử dụng
khác nhau. Nhược điểm chính của cao su butyl là vận tốc lưu hóa nhỏ,
Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

12


Báo cáo thực tập
không đồng lưu hóa với các loại cao su dân dụng khác và khả năng kết dính
ngoại rất kém.


2. Parafin.
Để bảo vệ cao su bằng cách ngăn chặn sự thâm nhập của oxy không khí vào
cao su trong công nghệ gia công cao su thường sử dụng các loại Cacbua
hydrô no như parafin. Đó là phương pháp phòng lão vật lý.
Công thức cấu tạo
Parafin là Cacbua hydrô no mạch thẳng, có nhánh hoặc không nhánh với
công thức tổng quát là: CnH2n+2
Phương pháp sản xuất
Có nhiều phương pháp điều chế parafin, bao gồm:
- Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon: Trong phương pháp này có
thể dùng các chất đầu là các dẫn xuất khác nhau của hydrôcácbon, như các
dẫn xuất halogen, các alcol và có thể cả các axit là những chất rất khó khử.
Tác nhân khử là axit HI, thưòng dùng axit HI đặc (~80%) ở nhiệt độ 180 oC ÷
200oC và có mặt phốt pho đỏ. Phản ứng thường được tiến hành trong ống
thủy tinh hàn kín.
- Phương pháp tăng mạch cacbon: Tổng hợp hydrôcacbon từ CO và
H2 trên xúc tác Co, Fe. Tổng hợp Wurtz. Tổng hợp Kolbe
- Phương pháp giảm mạch cacbon: Khi cất khan muối kiềm hoặc kiềm
thổ của axit cacboxylic với vôi tôi, xút, sẽ thu được hydrôcacbon có mạch
cacbon giảm đi một nguyên tử so với axit cacboxylic.
Tính năng kỹ thuật
Parafin là vật liệu ít tan vào cao su ở nhiệt độ thấp và vì nó không có liên kết
không no ở mạch đại phân tử nên nó hoàn toàn trơ với tác dụng của oxy và
các chất oxy hóa khác. Trong quá trình phòng lão vật lý parafin là chất trơ
hóa học được sử dụng như lá chắn bảo vệ các vị trí hoạt động hóa học, ngăn
chặn sự hình thành các trung tâm hoạt động trong khối polyme. Tuy nhiên,
rong một vài trường hợp, việc sử dụng parafin vào thành phần hỗn hợp cao
su gây nhiều khó khăn cho sản xuất; làm giảm khả năng kết dính các vật


13


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su
liệu, giảm độ bền của các vật liệu và không hoàn toàn ngăn chặn được sự
phát triển của quá trình lão hóa.
Mục đích sử dụng
Parafin được đưa vào cao su như một chất phòng lão vật lý. Trong điều kiện
gia công cao su ( cán luyện, thành hình và lưu hóa ) mức độ hòa tan của
parafin vào hợp phần cao su lớn. Trong quá trình sử dụng, ở nhiệt độ thấp,
mức độ hòa tan của parafin vào cao su giảm xuống và pàain có xu hướng
khuyếch tán ra bề mặt sản phẩm, tạo màng Cacbua hydrô no rất mỏng ngăn
chặn sự thâm nhập của oxy không khí vào phản ứng với những vị trí hoạt
động hóa học của mạch đại phân tử.

3. Chất phòng lão
Trong quá trình sử dụng cao su, theo thời gian cao su bị lão hóa. Đó là quá
trình thay đổi ngoại quan và các tính chất cơ, lý, hóa của vật liệu. Nguyên
nhân chủ yếu của quá trình lão hóa là do sự oxihóa mạch đại phân tử.Các
chất phòng lão cho vào nhằm mục đích tăng thời gian sử dụng của sản phẩm
cao su.

3.1 Diafenff
Công thức cấu tạo
NN’ difenyl – P – fenylendiamin ( diafenff ) có công thức cấu tạo như sau:

NH

NH


Phương pháp sản xuất
Diafenff nhận được trong phản ứng ngưng tụ của hydroquinon và anilin:

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

14


Báo cáo thực tập

OH

OH

NH2

NH

Tính năng kỹ thuật:
Tên thương phẩm
Nhiệt độ nóng chảy tinh khiết
Nhiệt độ nóng chảy kỹ thuật
Khối lượng riêng [ kg/dm3 ]
Ngoại quan

NH

: Diafen φφ, DPPD
: 152
: 136

: 1200÷1280
: Bột, màu nâu thẫm.

Mục đích sử dụng
Diafenff thường dùng phối hợp với phòng lão D làm chất phòng lão ổn định
cho cao su izopren, butadien và butadien-styren. Trong hỗn hợp cao su, các
diamin thơm bậc II ngoài khả năng chống lão hóa cho cao su do mang tính
chất kiềm hữu cơ mạnh nên nó hoạt hóa các loại xúc tiến lưu hóa nhóm
thiuram và thiazol vì vậy hỗn hợp cao su lưu hóa bằng lưu huỳnh với sự có
mặt của xúc tiến lưu hóa kể trên thường bị tự lưu trong quá trình gia công.
Sản phẩm ngưng tụ amin thơm bậc I, bậc II với aldehyt và axeton là nhóm
các chất phòng lão được sử dụng trong công nghiệp gia công cao su. Các
chất phòng lão nhóm này dùng phối hợp với phòng lão D bảo vệ cao su dưới
tác dụng của nhiệt rất tốt. Khi dùng phối hợp với Quinol ED bảo vệ cao su
dưới tác dụng của ozon rất hiệu quả.
Cơ chế hoạt động hóa học của Diafenff
Quá trình lão hóa cao su xảy ra như một phản ứng dây chuyền và phát triển
ra mọi hướng. Sản phẩm đầu tiên được hình thành là các peroxit và
hydroperoxit trong phản ứng oxy thâm nhập vào polyme với liên kết đôi
trong mạch và với các nguyên tử cacbon nằm ở vị trí α so với liên kết đôi.
Các peroxit và hydrôperoxit không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng,
tác dụng cơ học sẽ bị phân ly thành gốc tự do theo sơ đồ sau:

15


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su
ROOH
2ROOH
ROOH + R’H


→ RO• + •OH
→ RO• + RO2• + H2O
→ RO• + R’• + H2O

Quá trình lão hóa tiếp tục phát triển khi các gốc hình thành tham gia vào
phản ứng chuyển gốc với mạch đại phân tử ở nguyên tử cacbon nằm ở vị trí
α so với liên kết không no. Kết quả của phản ứng này là tạo thành gốc
Polyme mới làm đứt mạch đại phân tử hoặc tạo mạch nhánh khi đứt mạch
xảy ra với một gốc Polyme mới hoặc tham gia vào phản ứng kết hợp với oxy
thâm nhập vào polyme để tạo thành gốc mới. Các gốc này làm nhiệm vụ duy
trì quá trình lão hóa tiếp theo của polyme.
Diafenff sử dụng làm chất phòng lão cho cao su. Diafenff là diamin bậc II có
nguyên tử hydrô linh động rất dễ tách ra khỏi amin và tham gia vào phản
ứng kết hợp với các gốc hoạt tính được hình thành trong phân hủy các
peroxit hoặc hydrô peroxit, các polyme hình thành trong quá trình chuyển
gốc. Trong kết quả của sự biến đổi này trong khối polyme vẫn tồn tại những
gốc mới - gốc của các hợp chất amin. Khả năng phòng lão của cao su phụ
thuộc vào mức độ ổn định và bền vững của các gốc này. Mức độ bền vững
và ổn định các gốc amin lại phụ thuộc vào các cấu trúc không gian và cấu
tao của các amin đó. Diafenff có khả năng bảo vệ polyme rất cao dưới tác
dụng của ozon, nhiệt độ, lực tác dụng động học và có khả năng làm suy yếu
mức độ oxy hóa của các kim loại có hóa trị thay đổi. Sự có mặt của 2 nhóm
amin sẽ có mức độ hoạt động hóa học cao hơn so với monoamin.

3.2 SP.4010
Đây là chất phòng lão thuộc họ phenol.
Công thức cấu tạo
SP là hỗn hợp các sản phẩm alkyl hóa phenol bằng Styren


Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

16


Báo cáo thực tập
OH

OH

CH

CH

CH

C6H5

CH

CH

CH

C6H5

C6H5

OH


C6H5

CH

HC

CH

CH

CH

CH

C6H5

C6H5

Tính năng kỹ thuật
Khối lượng riêng là 1100. Đây là chất lỏng màu vàng.
Mục đích sử dụng
Dùng làm chất phòng lão do có khả năng tách hydrô linh động từ nhóm chức
phenol.

3.3 A
Phòng lão A ( fenyl α -nafthylamin ) là loại phòng lão sử dụng rất nhiều
trong công nghệ gia công cao su ở Việt Nam.

17



Kĩ thuật chế biến và gia công cao su

Công thức cấu tạo

NH

Phương pháp sản xuất
Phòng lão A nhận được trong phản ứng đa tụ α nafthol với anilin:
OH
NH2

NH

Tính năng kỹ thuật
Phòng lão A ít tan trong cao su không phân cực ( 0,78% cho cao su thiên
nhiên và polyizopren ) và tan tốt trong các loại cao su có độ phân cực lớn
( 24% trong cao su CKH-40 ).
Mục đích sử dụng
Phòng lão A đối với hầu hết các loại cao su tổng hợp được sử dụng như một
chất ổn định nhuộm màu. Đối với hỗn hợp cao su nó giữ vai trò của chất
chống lão hóa.

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

18


Báo cáo thực tập


4. ZnO
Các chất xúc tiến lưu hóa hữu cơ trong quá trình lưu hóa cao su hoạt tính
hơn và tạo cho cao su các tính năng kỹ thuật cao hơn nếu trong hợp phần của
cao su có chứa oxit và hydrôxit một vài kim loại hóa trị cao như ZnO, PbO,
CaO…Vì có những khả năng nâng cao hiệu quả tác dụng của xúc tiến lưu
hóa nên trong công nghệ gia công cao su chúng được mang tên là trợ xúc
tiến lưu hóa.
Công thức cấu tạo ZnO
Phương pháp sản xuất
Được sản xuất từ quặng kẽm. Đa số quặng kẽm nghèo nên trước hết phải
làm giàu quặng kẽm, sau đó nung để chuyển thành oxit.
3ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
Tính năng kỹ thuật
Oxit kẽm có đầy đủ tính chất ưu việt hơn các loại oxit kim loại khác. ZnO ít
độc, không làm đổi màu của cao su màu, dễ kiếm, giá thành rẻ, đồng thời
oxit kẽm có độ ổn định cao, không gây ra hiện tượng oxy hóa mạch đại phân
tử.
Mục đích sử dụng
Với đầy đủ các ưu điểm, oxit kẽm được sử dụng là chất trợ xúc tiến lưu hóa
mặc dù về mức độ hoạt hóa quá trình lưu hóa cho một số cao su tổng hợp
oxit kẽm còn thua kém một số loại oxit kim loại khác. Oxit kẽm được sử
dụng cho hầu hết các loại cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.

5.Axit Stearic
Tác dụng hoạt hóa các quá trình lưu hóa của các oxit kim loại còn hiệu quả
hơn nữa nếu trong hợp phần cao su có một hàm lượng không lớn các axit
béo hữu cơ như axit Stearic, axit oleic…

19



Kĩ thuật chế biến và gia công cao su

Công thức cấu tạo
Axit Stearic có cấu tạo như sau: n-C17H35-COOH
Đây là axit béo cao thường có trong thành phần của chất béo động vật, thực
vật dưới dạng estr glyxerit.
Phương pháp sản xuất
Axit Srearic có nhiều trong thành phần dầu dừa. Bản thân axit Stearic có thể
thu được bằng cách hydrô hóa axit oleic.
Mục đích sử dụng
Axit Stearic trong hợp phần cao su làm tăng cường hiệu quả tác dụng của
xúc tiến lưu hóa. Điều này có thể giải thích bằng việc hình thành các phức
chất giữa oxit kẽm, axit béo và xúc tiến lưu hóa. Hiệu quả hoạt hóa quá trình
lưu hóa cao su có thể giải thích dựa trên cơ sở sự thay đổi cấu trúc các chất
trong hệ thống lưu hóa và mức độ hòa tan các phức chất tạo thành trong quá
trình gia công và lưu hóa. Do phức chất được hình thành từ xúc tiến lưu hóa,
axit béo, oxit kim loại có khả năng hòa tan tốt vào cao su nên hệ thống lưu
hóa được khuếch tán đều trong khối cao su tạo cho cao su trong quá trình
lưu hóa mật độ khâu mạch đồng đều và tính chất cơ lý cao hơn. Từ đó cho
thấy các axit béo hữu cơ trong hệ thống trợ xúc tiến lưu hóa giữ vai trò mang
tải hệ thống lưu hóa phân phối đồng đều trong toàn khối cao su làm cho các
tính chất cơ lý của cao su lưu hóa tốt hơn.

6.Xúc tiến lưu hóa
Xúc tiến lưu hóa hữu cơ dùng trong công nghệ lưu hóa cao su bắt đầu được
sử dụng ở đầu thế kỷ 20. Xúc tiến lưu hóa cho vào cao su có nhiều ảnh
hưởng đến tính chất cơ lý và tính công nghệ của hỗn hợp cao su. Xúc tiến
lưu hóa cho cao su không những chỉ giảm thời gian của quá trình lưu hóa mà
còn nó còn tham gia vào định hình cấu trúc không gian của cao su lưu hóa.

Như vậy nó quyết định cả tính chất của sản phẩm lưu hóa. Chính vì vậy mà
đối với mỗi loại cao su cần phải chọn cho nó một hệ thống lưu hóa thích hợp

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

20


Báo cáo thực tập

6.1 Captak
2Mercaptobenzothiazol còn gọi là captak. Đây là một chất xúc tiến lưu hóa.
Công thức cấu tạo
NH

N
C

C

SH

S

S

S

Tính năng kỹ thuật
Dạng bột, màu vàng sáng với vị cay đặc trưng, khối lượng riêng

1,42 g/dm3 ÷ 1,49 g/dm3. Phụ thuộc vào điều kiện sản xuất xúc tiến loại này
có nhiệt độ nóng chảy thay đổi từ 165oC ÷ 178oC. Hòa tan tốt vào CHCl3,
benzen, rượu, axeton, este nhưng không hòa tan vào xăng công nghiệp.
Mục đích sử dụng
Captak là xúc tiến lưu hóa hoạt tính cao và sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp gia công cao su. Captak dùng để lưu hóa hầu hết các loại cao su tổng
hợp và cao su thiên nhiên, sự có mặt của các nhóm xúc tiến lưu hóa như
thiuram, cacbamat, guanidin và aldehydamin làm tăng khả năng hoạt động
hóa học của xúc tiến M. Cao su được lưu hóa bằng lưu huỳnh với sự có mặt
của taptak có modun đàn hồi thấp, khả năng chống lão hóa, chống mài mòn
tốt. Captak ít làm thay đổi màu của cao su trắng. Tuy nhiên, vì có vị cay đặc
trưng nên captak không dùng để lưu hóa các loại sản phẩm cao su thường
dùng trong công nghiệp thực phẩm. Đối với cao su clopren, captak không
những không giữ vai trò xúc tiến lưu hóa mà còn là chất hãm lưu hóa tốt.
Cơ chế hoạt động hóa học
2Mercaptobenzothiazol trong hỗn hợp cao su ở nhiệt độ cao ( nhiệt độ lưu
hóa ) với sự có mặt của ZnO làm chất hoạt hóa quá trình lưu hóa có thể xảy
ra các phản ứng theo sơ đồ sau:

21


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su

N
C

N

ZnO


SH

C

S

Zn

S

S

N
C

Zn

S

S

H2O

2

S

2


N

N
C

S

S

C
S

S

ZnS

C
S

Nhiet do

N

N
S

S

C
S


N

N
C

S

C
S

S

+ S•
Vì trong hệ thống luôn tồn tại H2S, dưới ảnh hưởng của sanfua hydrô mà di2Mercaptobenzothiazol có thể dễ dàng khử thành Mercaptobenzothiazol và
giải phóng lưu huỳnh hoạt tính tham gia vào tạo mạng lưới không gian cho
cao su lưu hóa.

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

22


Báo cáo thực tập

N

N
C


S

S

H2S

C
S

S

N
2

C

SH

S

S

Trong hỗn hợp cao su, một hệ thống nhiều cấu tử đồng thời tồn tại chất oxy
hóa và chất khử. Trong quá trình lưu hóa không loại trừ khả năng xảy ra các
phản ứng oxy hóa khử và các phản ứng loại khác mà kết quả của nó là tạo
thành các trung tâm hoạt động tham gia vào quá trình hình thành mạng lưới
không gian của cao su.

N
C


ROOH

SH

S

N

RO
C

H2O

S

S

Hoặc sản phẩm của quá trình phân ly xúc tiến lưu hóa.
R-S-S-R

→

2RS•

23


Kĩ thuật chế biến và gia công cao su
Các gốc vừa hình thành dễ dàng tham gia vào phản ứng chuyển gốc sang

mạch polyme.
-CH2-CH=CH-CH2+
RS• →
-•CH-CH=CH-CH2- + RSH
Sự tồn tại các gốc polyme trong hệ thống cao su là yếu tố quan trọng để hình
thành mạng lưới không gian polyme. Dưới ảnh hưởng của các gốc hình
thành này vòng lưu huỳnh bị phân cực lớn đến nỗi nó bị phân ly ra và tham
gia vào phản ứng hóa học.
CH

CH

CH

CH2

Sx

H
C

CH

CH

CH2

CH

CH


CH2

CH

CH

CH2

Sx

H
C

CH

CH

H
C

CH2

Sx

S(x_y)

CH2

CH


CH

C
H

CH2

Sy

2

CH

CH

CH

CH2

H
C

CH

CH

CH2

C

H

CH

CH

CH2

Từ những phản ứng hóa học kể trên cho thấy kết thúc của tất cả các phản
ứng ta đều nhận được một kết quả là hình thành một mạng lưới không gian
giữa các mạch đại phân tử qua các cầu nối S-S hayC-S hay C-C… Hay nói
Giáo viên hướng dẫn: Ngô Phú Trù

24


Báo cáo thực tập
một cách khác quá trình lưu hóa hệ thống cao su đã được thực hiện với sự có
mặt của xúc tiến lưu hóa nhóm thiazol.
6.2 Sunfenamit BT
Sunfenamit BT là xúc tiến lưu hóa thuộc nhóm xúc tiến lưu hóa Sunfenamit.
Xúc tiến lưu hóa nhóm Sunfenamit do có những tính chất rất quí báu nên
được sử dụng nhiều hơn, rộng rãi hơn so với xúc tiến nhóm thiazol.
Sufenamit được đặc trưng bằng khả năng tác dụng chậm trong khoảng thời
gian đầu của quá trình lưu hóa và hoạt động hóa học rất mạnh trong khoảng
thời gian tiếp theo của quá trình lưu hóa. Với tính chất đặc trưng đặc biệt
như vậy nên xúc tiến lưu hóa nhóm Sunfenamit không gây nên hiện tượng tự
lưu của hỗn hợp cao su trong quá trình gia công. Mặt khác do có sự thay đổi
đặc biệt như vậy của động học quá trình lưu hóa, xúc tiến lưu hóa nhóm
Sunfenamit cho phép lưu hóa các sản phẩm nhiều lớp như băng chuyền,

băng tải, dây cu-roa, lốp ô tô, mô tô…mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất của
sản phẩm cao su.
Công thức cấu tạo
N,N-dietyl-2-benzothiazolsunfenamit còn gọi là Sunfenamit BT có cấu tạo
hóa học như sau:

N
C

S

N(C2H5)2

S

Phương pháp sản xuất
Có nhiều phương pháp sản xuất khác nhau. Tuy nhiên ngày nay xúc tiến lưu
hóa loại này chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp đồng oxy hóa các
thiazol và amin tương ứng bằng các peroxit hữu cơ hoặc halogen.

25