Đề tài Một số loại nguyên liệu cao su và các chất phối hợp và phương pháp gia công sản phẩm sử dụng hợp phần cao su

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. 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 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. 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 dân dụng Cao su có công dụng riêng biệt Cao su butadien Cao su izopren Polybutadien Styren Butadien nitryl Clopren Butyl Thiocol Cao su Flo Cao su silicon Cao su uretan Cao su cacboxyl Phần II Giới thiệu vài nét về công nghiệp cao su và công ty cao su sao vàng 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. 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 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. 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. 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. 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 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. 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 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… 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, 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 180oC ¸ 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 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: Phương pháp sản xuất Diafenff nhận được trong phản ứng ngưng tụ của hydroquinon và anilin: Tính năng kỹ thuật: Tên thương phẩm : Diafen ff, DPPD Nhiệt độ nóng chảy tinh khiết : 152 Nhiệt độ nóng chảy kỹ thuật : 136 Khối lượng riêng [ kg/dm3 ] : 1200¸1280 Ngoại quan : 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 a 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: ROOH ® RO· + ·OH 2ROOH ® RO· + RO2· + H2O ROOH + R’H ® 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 a 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 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 a -nafthylamin ) là loại phòng lão sử dụng rất nhiều trong công nghệ gia công cao su ở Việt Nam. Công thức cấu tạo Phương pháp sản xuất Phòng lão A nhận được trong phản ứng đa tụ a nafthol với anilin: 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. 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