Nghiên cứu biện pháp xử lý, tận dụng cao su phế thải

Më ®Çu Cao su lµ lo¹i vËt liÖu cã nh÷ng tÝnh chÊt quý gi¸. Kh¸c víi c¸c vËt thÓ r¾n, cao su cã ®é bÒn c¬ häc thÊp h¬n nh­ng cã ®¹i l­îng biÕn d¹ng, ®µn håi lín h¬n nhiÒu lÇn. Khi cã ngo¹i lùc t¸c dông, cã nh÷ng s¶n phÈm cao su cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng hµng chôc lÇn so víi kÝch th­íc ban ®Çu, kÝch th­íc ban ®Çu l¹i ®­îc thiÕt lËp ngay sau khi lo¹i bá ngo¹i lùc. Kh¸c víi c¸c chÊt láng ®­îc ®Æc tr­ng b»ng ®é bÒn c¬ häc v« cïng nhá vµ ®¹i l­îng biÕn d¹ng ch¶y nhít kh«ng thuËn nghÞch lín, cao su trong nhiÒu lÜnh vùc ®­îc sö dông nh­ lµ mét vËt liÖu chÞu lùc cã ®¹i l­îng biÕn d¹ng ®µn håi nhá. Sù ®a d¹ng cña lÜnh vùc sö dông, chñng lo¹i s¶n phÈm, tÝnh n¨ng kü thuËt cña cao su vµ c¸c s¶n phÈm cao su cho chóng ta thÊy r»ng cao su lµ lo¹i vËt liÖu kh«ng thÓ thay thÕ ®­îc [1]. ChÝnh v× vËy, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c¸c nÒn c«ng nghiÖp, nhu cÇu sö dông c¸c s¶n phÈm ®­îc s¶n xuÊt tõ c¸c hîp chÊt cao ph©n tö nãi chung vµ cao su nãi riªng t¨ng lªn mét c¸ch m¹nh mÏ. Song song víi viÖc ®ã lµ mét l­îng lín phÕ th¶i tõ vËt liÖu nµy ®ang ®­îc gia t¨ng mét c¸ch nhanh chãng. Theo ­íc tÝnh, l­îng phÕ phÈm hµng n¨m cña c¸c vËt liÖu tæng hîp chiÕm trung b×nh 60% sè l­îng s¶n xuÊt ra. C¸c s¶n phÈm nµy rÊt khã ph©n huû, chóng tån t¹i tõ n¨m nµy sang n¨m kh¸c t¹o ra mét l­îng r¸c th¶i khæng lå n»m trong c¸c b·i r¸c cña thµnh phè lín. §iÒu nµy ®ang lµ mét mèi lo, mét vÊn ®Ò thêi sù cña x· héi. VÊn ®Ò ®­îc ®Æt ra ë ®©y lµ ph¶i xö lý chóng nh­ thÕ nµo cho hîp lý nhÊt: võa mang l¹i thªm cña c¶i vËt chÊt, võa tr¸nh ®­îc « nhiÔm m«i tr­êng. Do vËy, tõ nhiÒu n¨m nay, trªn thÕ giíi ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ®Ó xö lý, tËn dông c¸c vËt liÖu polyme phÕ th¶i nãi chung vµ cao su phÕ th¶i (CSPT) nãi riªng. C¸c c«ng tr×nh nµy ®· gãp phÇn lµm gi¶m thiÓu khèi l­îng r¸c ph¶i thu gom vµ tiªu huû, mang l¹i c¬ héi lµm viÖc cho nh÷ng ng­êi nghÌo, b¶o tån nh÷ng nguån lùc cã h¹n vµ b¶o vÖ m«i tr­êng sèng trong s¹ch. ë ViÖt Nam, vÊn ®Ò nghiªn cøu xö lý, tËn dông polyme phÕ th¶i nãi chung vµ cao su phÕ th¶i nãi riªng ch­a ®­îc chó ý nhiÒu. Theo thèng kª cña ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ M«i tr­êng (thuéc tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi) th× ë Hµ Néi míi chØ cã kho¶ng 5% vËt liÖu polyme phÕ th¶i ®­îc thu gom vµ t¸i sö dông b»ng c¸c biÖn ph¸p ®¬n gi¶n ë c¸c lµng TriÒu Khóc, Trung V¨n, Minh Khai [2]... Cßn c¸c phÕ th¶i tõ c¸c s¶n phÈm cao su th× hÇu nh­ ch­a ®­îc quan t©m ®Õn. Tr­íc t×nh h×nh nh­ vËy, chóng t«i chän ®Ò tµi “Nghiªn cøu biÖn ph¸p xö lý, tËn dông cao su phÕ th¶i” ®Ó thùc hiÖn luËn v¨n tèt nghiÖp víi môc tiªu ®­a ra ®­îc biÖn ph¸p xö lý, tËn dông thÝch hîp ®Ó cã thÓ t¸i sö dông c¸c lo¹i cao su phÕ th¶i nh»m tiÕt kiÖm nguyªn liÖu vµ gãp phÇn b¶o vÖ m«i tr­êng. PhÇn thø nhÊt: Tæng quan 1.1. Giíi thiÖu chung vÒ cao su thiªn nhiªn 1.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn CSTN ®­îc loµi ng­êi ph¸t hiÖn vµ sö dông vµo nöa cuèi thÕ kû XVI ë Nam Mü. Vµo thêi gian nµy, nh÷ng thæ d©n ë ®©y chØ biÕt trÝch th©n c©y lÊy nhùa råi tÈm vµo v¶i sîi lµm giÇy dÐp ®i rõng, leo nói. Nh÷ng chiÕc giÇy ®­îc lµm b»ng v¶i tÈm nhùa c©y nµy cã thêi gian sö dông l©u h¬n nh­ng nã dÝnh vµo ch©n vµ g©y c¶m gi¸c khã chÞu. Tho¹t ®Çu thæ d©n chØ biÕt lÊy ®Êt sÐt r¾c vµo giÇy ®Ó chèng dÝnh. VÒ sau hä cã nhËn xÐt lµ ®Êt c¸t lÊy tõ khu vùc nói löa ho¹t ®éng võa chèng dÝnh tèt võa t¨ng thêi gian sö dông giÇy. §Õn n¨m 1839 khi loµi ng­êi ph¸t minh ®­îc qu¸ tr×nh l­u ho¸ chuyÓn cao su tõ tr¹ng th¸i ch¶y nhít sang tr¹ng th¸i ®µn håi cao bÒn v÷ng, CSTN ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt ra c¸c s¶n phÈm t¨ng ®¸ng kÓ [1]. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y mÆc dï loµi ng­êi ®· tæng hîp nhiÒu lo¹i cao su nh­ng s¶n l­îng s¶n xuÊt vµ sö dông CSTN vÉn t¨ng lªn mét c¸ch ®¸ng kÓ. D­íi ®©y lµ s¶n l­îng CSTN cña mét sè n­íc trªn thÕ giíi trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. B¶ng 1: S¶n l­îng CSTN trªn thÕ giíi trong mÊy n¨m gÇn ®©y [3] N¨m N­íc  1994 (triÖu tÊn)  1995 (triÖu tÊn)  1996 (triÖu tÊn)  2000 (triÖu tÊn)   Indonesia  1,408  1,444  1,479  1,736   Malaysia  1,088  1,080  1,050  0,950   Th¸i Lan  1,683  1,754  1,842  2,238   Trung Quèc  0,250  0,310  -  -   ViÖt Nam  0,136  0,190  0,295  0,310   Tæng s¶n l­îng thÕ giíi  5,660  5,810  5,660  6,500   1.1.2. Thµnh phÇn, cÊu t¹o, tÝnh chÊt vµ ph­¬ng ph¸p chÕ biÕn cao su thiªn nhiªn 1.1.2.1. Thµnh phÇn Thµnh phÇn cña CSTN gåm nhiÒu nhãm c¸c chÊt ho¸ häc kh¸c nhau: cacbua hydro (thµnh phÇn chñ yÕu), ®é Èm, c¸c chÊt trÝch ly b»ng axeton, c¸c chÊt chøa nit¬ mµ thµnh phÇn chñ yÕu cña nã lµ protein vµ c¸c chÊt kho¸ng. tuú thuéc vµo c¸c yÕu tè nh­: ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt, tuæi cña c©y cao su, cÊu t¹o thæ nh­ìng, khÝ hËu n¬i c©y sinh tr­ëng, ph¸t triÓn vµ mïa khai th¸c mñ cao su mµ hµm l­îng c¸c chÊt nµy cã thÓ dao ®éng t­¬ng ®èi lín. Thµnh phÇn ho¸ häc c¸c chÊt ®­îc trÝch ly b»ng axeton bao gåm: 5,51% axit bÐo (axit oleic, axit stearic) gi÷ vai trß lµm trî xóc tiÕn cho qu¸ tr×nh l­u ho¸. Axit bÐo trong cao su tån t¹i ë nhiÒu d¹ng kh¸c nhau, 3% lµ este cña c¸c axit bÐo, 7% lµ glucozit. PhÇn cßn l¹i lµ c¸c axit amin bÐo vµ c¸c hîp chÊt phèt pho h÷u c¬ 0,08% ®Õn 0,16% c¸c hîp chÊt h÷u c¬ kiÒm tÝnh: C17H42O3 vµ C20H30O. Nh÷ng hîp chÊt nµy cã kh¶ n¨ng chèng l¹i ph¶n øng oxy ho¸ m¹ch cacbua hydro vµ gi÷ vai trß chÊt phßng l·o ho¸ tù nhiªn cho cao su. C¸c chÊt chøa nit¬ trong CSTN gåm protein vµ c¸c s¶n phÈm ph©n huû protein lµ c¸c axit amin. Protein lµm gi¶m tÝnh n¨ng kü thuËt cña cao su v× t¨ng kh¶ n¨ng hót Èm vµ gi¶m tÝnh c¸ch ®iÖn cña cao su. Ngoµi ra trong CSTN cßn mét thµnh phÇn kh¸c nh­: chÊt kho¸ng, chÊt tro cña qu¸ tr×nh thiªu kÕt polyme (c¸c muèi kho¸ng, muèi kali, magiª, oxyt kim lo¹i kiÒm…). §èi víi cao su tiªu chuÈn SMR (tiªu chuÈn cña Malaysia), hµm l­îng c¸c hîp chÊt phi cao su ®­îc quy ®Þnh theo b¶ng sau ®©y. B¶ng 2: Hµm lù¬ng c¸c chÊt phi cao su theo tiªu chuÈn Malaysia. STT  Thµnh phÇn  Hµm l­îng %     SMREQ  SMR-5  SMR-10  SMR-20  SMR-50   1  ChÊt kho¸ng  0,5  0,6  0,75  1,0  1,5   2  ChÊt chøa N  0,65  0,65  0,65  0,65  0,65   3  ChÊt bèc  1,0  1,0  1,0  1,0  1,0   4  §ång  8.10-4  8.10-4  8.10-4  8.10-4  8.10-4   5  Mangan  1.10-4  1.10-4  1.10-4  1.10-4  1.10-4   1.1.2.2. CÊu t¹o CSTN lµ polyizopren mµ m¹ch ®¹i ph©n tö cña nã ®­îc h×nh thµnh tõ c¸c m¾t xÝch izopenten-cis ®ång ph©n liªn kÕt víi nhau ë vÞ trÝ 1,4. CH3       H           CH3       H                             C   C     CH2       CH2     C   C                             CH2       CH2     C   C     CH2       CH2                                   CH3       H           Ngoµi c¸c m¾t xÝch izopren ®ång ph©n 1,4- cis trong CSTN cßn cã kho¶ng 2% c¸c m¾t xÝch izopenten tham gia vµo h×nh thµnh m¹ch ph©n tö ë vÞ trÝ 3,4. Khèi l­îng ph©n tö trung b×nh cña CSTN lµ 1,3.106. Møc ®é dao ®éng khèi l­îng ph©n tö rÊt nhá (tõ 105 ®Õn 2.106). Trong CSTN, ngoµi m¹ch cacbuahydro cã cÊu t¹o tõ c¸c m¾t xÝch izopenten cßn cã c¸c hîp chÊt phi cao su kh¸c, c¸c hîp chÊt ®­îc trÝch ly b»ng axeton, c¸c chÊt chøa nit¬, c¸c chÊt tan trong n­íc… Hµm l­îng c¸c hîp chÊt phi cao su phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè trong ®ã quan träng nhÊt lµ ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt cao su. 1.1.2.3. TÝnh chÊt 1.1.2.3.1. TÝnh chÊt vËt lý CSTN ë nhiÖt ®é thÊp cã cÊu tróc tinh thÓ, vËn tèc kÕt tinh lín nhÊt ®­îc x¸c ®Þnh lµ ë -250C. CSTN cã biÓu hiÖn râ rµng lªn bÒ mÆt: ®é cøng t¨ng, bÒ mÆt vËt liÖu mê. CSTN tinh thÓ nãng ch¶y ë nhiÖt ®é 400C. Qu¸ tr×nh nãng ch¶y cña c¸c cÊu tróc tinh thÓ cña CSTN x¶y ra cïng hiÖn t­îng hÊp phô nhiÖt. TÝnh c¸ch ©m cña cao su mÒm trªn c¬ së cña CSTN ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng vËn tèc truyÒn ©m trong ®ã. ë 250C vËn t«c truyÒn ©m trong CSTN lµ 37m/s, vËn tèc truyÒn ©m gi¶m khi t¨ng nhiÖt ®é hîp phÇn cao su. CSTN tan tèt trong c¸c dung m«i h÷u c¬ m¹ch th¼ng, m¹ch vßng tetraclorua cacbon (CCl4) vµ sunfua cacbon (CS2). CSTN kh«ng tan trong r­îu, xeton. Mét sè tÝnh chÊt ®Æc tr­ng cho CSTN: + Khèi l­îng riªng: 913 (kg/m3) + NhiÖt ®é ho¸ thuû tinh: -700C + HÖ sè gi·n në thÓ tÝch: 656.10-4 (dm3/0C) + NhiÖt dÉn riªng: 0,14 (w/m.0K) + NhiÖt dung riªng: 1,88 (kJ/kg.0K) + Nöa chu kú kÕt tinh ë - 250C: 2 - 4 (giê) + ThÈm thÊu ®iÖn m«i ë tÇn sè dao ®éng 1000Hz: 2,4 - 2,7 + Tang cña gãc tæn thÊt ®iÖn m«i: 1,6.10-3 1.1.2.3.2. TÝnh chÊt c«ng nghÖ Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, CSTN th­êng chuyÓn sang tr¹ng th¸i tinh thÓ. ë nhiÖt ®é m«i tr­êng tõ 250C ®Õn 300C, hµm l­îng pha tinh thÓ trong CSTN lµ 40%. Tr¹ng th¸i tinh thÓ lµm gi¶m tÝnh mÒm dÎo cña CSTN. §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é æn ®Þnh c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña CSTN, trªn thÞ tr­êng sö dông hÖ sè æn ®Þnh dÎo PRI. HÖ sè nµy cµng cao th× vËn tèc ho¸ dÎo cao su ®ã cµng nhá, ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ cao su cã hÖ sè PRI cµng lín cã kh¶ n¨ng chèng l·o ho¸ cµng tèt. CSTN cã kh¶ n¨ng phèi trén tèt víi c¸c lo¹i chÊt ®én vµ c¸c chÊt phèi hîp trªn m¸y luyÖn kÝn hoÆc luyÖn hë. Hîp phÇn trªn c¬ së CSTN cã ®é bÒn kÕt dÝnh néi cao, kh¶ n¨ng c¸n tr¸ng, Ðp phun tèt, møc ®é co ngãt kÝch th­íc s¶n phÈm nhá. CSTN cã thÓ phèi trén víi c¸c lo¹i cao su kh«ng ph©n cùc kh¸c (cao su poly izopren, cao su butadien, cao su butyl) víi bÊt cø tû lÖ nµo. 1.1.2.3.3. TÝnh chÊt c¬ lý CSTN cã kh¶ n¨ng l­u ho¸ b»ng l­u huúnh phèi hîp víi c¸c lo¹i xóc tiÕn l­u ho¸ th«ng dông. TÝnh chÊt c¬ lý cña CSTN ®­îc x¸c ®Þnh theo tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su tiªu chuÈn. B¶ng 3: Thµnh phÇn tiªu chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña CSTN STT  Thµnh phÇn  Hµm l­îng [PKL]   1  CSTN  100,0   2  L­u huúnh  3,0   3  Mercaptobenzothiazol  0,7   4  ZnO  5,0   5  Axit steoric  0,5   Hçn hîp cao su l­u ho¸ ë nhiÖt ®é 143 ± 20C trong thêi gian l­u ho¸ tèi ­u lµ 20 ( 30 phót. C¸c tÝnh chÊt c¬ lý ph¶i ®¹t: + §é bÒn kÐo ®øt [MPa]: 23 + §é d·n dµi t­¬ng ®èi [%]: 700 + §é d·n dµi d­ [%]: ≤12 + §é cøng t­¬ng ®èi [Shore] 65 Hîp phÇn CSTN víi c¸c lo¹i chÊt ®én ho¹t tÝnh cã ®µn tÝnh cao, chÞu l¹nh tèt, chÞu t¸c dông cña lùc c¬ häc tèt. CSTN lµ cao su d©n dông, tõ CSTN s¶n xuÊt ra c¸c mÆt hµng d©n dông nh­ s¨m lèp xe m¸y, xe ®¹p, c¸c s¶n phÈm c«ng nghiÖp nh­ b¨ng chuyÒn, b¨ng t¶i, d©y cu-roa lµm viÖc trong m«i tr­êng kh«ng cã dÇu mì. CSTN kh«ng ®éc nªn tõ nã cã thÓ s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm trong y häc vµ trong c«ng nghiÖp thùc phÈm. 1.1.2.4. Ph­¬ng ph¸p chÕ biÕn CSTN ®­îc s¶n xuÊt tõ latex chñ yÕu b»ng 2 ph­¬ng ph¸p: + Keo tô mñ cao su + Cho bay h¬i n­íc ra khái mñ cao su Trªn th­¬ng tr­êng quèc tÕ, CSTN ®­îc trao ®æi ë 2 d¹ng chÝnh lµ Ópcªp hong khãi vµ crªp tr¾ng. ( Ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt crªp hong khãi S¬ ®å: C«ng ®o¹n ®Çu tiªn cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt crªp hong khãi lµ c«ng ®o¹n läc mñ cao su. Trong c«ng ®o¹n nµy mñ cao su ch¶y nhÑ qua c¸c sµng läc víi ®­êng kÝnh m¾t sµng lµ 54 (m. Läc lµ c«ng ®o¹n nh»m môc ®Ých lo¹i bá tÊt c¶ nh÷ng t¹p chÊt c¬ häc nh­ ®Êt, c¸t, vá c©y, l¸ c©y vµ nh÷ng phÇn cao su bÞ keo tô. Sau khi läc mñ cao su ®­îc lµm lo·ng b»ng n­íc mÒm ®Õn hµm l­îng polyme kho¶ng 15 (( 17 %. C«ng ®o¹n pha lo·ng nh»m môc ®Ých lµm gi¶m nång ®é c¸c chÊt tan trong n­íc ®äng l¹i trong cao su keo tô sau nµy. Tr­íc khi keo tô, latec ®­îc ®æ sang c¸c thïng chuyªn dïng. Trong c¸c thïng nµy latec ®­îc khuÊy trén ®Òu víi 1% axit axetic cho ®Õn khi latec ®­îc keo tô hoµn toµn. Cao su ®· ®­îc keo tô vít ra khái thïng keo tô, xÕp ®èng vµ chuyÓn sang c«ng ®o¹n tiÕp theo, c«ng ®o¹n Ðp n­íc. C¸n Ðp n­íc ®­îc tiÕn hµnh trªn m¸y c¸n hai trôc kh«ng cã tû tèc, mÆt trôc c¸n ph¼ng. Môc ®Ých chñ yÕu lµ t¸ch bá c¸c chÊt tan trong n­íc ®­îc cuèn theo cao su. Cao su ®­îc lÊy ra ë c«ng ®o¹n nµy cã h×nh d¹ng tÊm. C¸c tÊm lÊy ra ®­îc chuyÓn sang m¸y Ðp r·nh. M¸y c¸n r·nh lµ m¸y c¸n hai trôc quay nh­ nhau. BÒ mÆt trôc c¸n ®­îc sÎ c¸c r·nh däc cã kÝch th­íc 3mm x 3mm. Môc ®Ých lµm t¨ng diÖn tÝch bÒ mÆt cña tÊm cao su. C¸c tÊm cao su ®­îc sÎ r·nh ®­îc ng©m vµo trong n­íc mÒm tõ 10 ®Õn 15 giê. C«ng ®o¹n nµy nh»m môc ®Ých lo¹i bá bít c¸c t¹p chÊt tan trong n­íc vµ dÊu vÕt cña axit axetic cßn ®äng l¹i trong cao su trong qu¸ tr×nh keo tô. Sau khi ng©m vµo n­íc c¸c tÊm cao su ®­îc vít lªn, treo vµo c¸c gi¸ cã b¸nh xe ®Ó chuyÓn ®éng dÔ dµng. C¸c gi¸ nµy theo ®­êng ray ®­îc ®Èy vµo lß sÊy hong khãi. Lß sÊy hong khãi lµ toµ nhµ cao tõ 2 ®Õn 3 tÇng. ë c¸c tÇng trªn lµ c¸c gi¸ ®ì cao su cßn tÇng d­íi cïng lµ tÊt c¶ c¸c lo¹i thùc vËt: bÑ dõa, vá l¹c, cñi t­¬i, tre… ®­îc ®èt ch¸y lµm nguån nhiÖt ®Ó sÊy. C«ng ®o¹n sÊy lµ c«ng ®o¹n dµi nhÊt. Tæng thêi gian sÊy cã thÓ kÐo dµi tõ 7 ®Õn 10 ngµy ®ªm. Trong c«ng ®o¹n nµy cao su ®­îc sÊy trong lµn khãi dÇy ®Æc ë nhiÖt ®é tõ 400C ®Õn 450C. ( Ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt crªp tr¾ng Crªp tr¾ng ®­îc s¶n xuÊt tõ mñ CSTN. Còng nh­ c«ng nghÖ s¶n xuÊt crªp hong khãi, crªp tr¾ng mñ cao su ®­îc läc qua sµng läc víi kÝch th­íc m¾t sµng kho¶ng 50 (55 (m nh»m môc ®Ých lo¹i bá c¸c hîp chÊt c¬ häc lín nh­: c¸t, l¸ c©y, vá c©y vµ mét phÇn cao su bÞ keo tô. Tr­íc khi tiÕn hµnh keo tô, mñ cao su ®­îc pha lo·ng b»ng n­íc mÒn ®Õn hµm l­îng cao su tõ 15% ®Õn 17%. Ngoµi ra cßn khuÊy trén víi 1% NaHSO3 theo tû lÖ 10 phÇn thÓ tÝch NaHSO3 1% víi 100 phÇn thÓ tÝch mñ cao su 15% ®Õn 17%. Trong qu¸ tr×nh khuÊy trén mñ cao su víi NaHSO3 mét phÇn mñ cao su bÞ keo tô theo ph¶n øng ph©n huû NaHSO3 ®Ó t¹o thµnh axit. Axit H2SO3 kh«ng bÒn v÷ng ph©n huû thµnh n­íc vµ SO2, chÝnh SO2 tÈy tr¾ng mñ cao su tr­íc khi nã bÞ keo tô. Hçn hîp mñ cao su víi Na2SO3 ®­îc keo tô b»ng dung dÞch axit axetic 1%. Khi trong thÓ tÝch latec xuÊt hiÖn phÇn mñ keo tô nã ®­îc vít lªn khái bÓ keo tô b»ng sµng nhiÒu tÇng. Nh÷ng t¶ng cao su keo tô vít ®­îc ®Æt trªn c¸c tÇng sµng vµ ®­îc röa b»ng n­íc mÒm trªn hÖ thèng 3 m¸y c¸n. Hai m¸y ®Çu lµ hai m¸y c¸n cã tû tèc, bÒ mÆt trôc c¸n ®­îc t¹o r·nh däc theo trôc c¸n víi kÝch th­íc 3mm x 3mm. Qu¸ tr×nh röa cao su b»ng n­íc ®­îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi c«ng ®o¹n t¹o v©n c¸n xuÊt tÊm v× vËy c¸c r·nh däc theo trôc c¸n ®· lµm t¨ng ®é xèp cña cao su, t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc víi n­íc röa lµm cao su s¹ch h¬n, hµm l­îng c¸c chÊt tan trong n­íc, dÊu vÕt cña axit axetic Ýt h¬n. Sau khi ®­îc röa s¹ch ë m¸y c¸n thø hai c¸c tÊm cao su chuyÓn ngay sang m¸y c¸n thø 3. Trªn m¸y c¸n thø 3 víi bÒ mÆt trôc c¸n ph¼ng, vËn tèc quay cña trôc nh­ nhau, n­íc röa ®­îc lo¹i bít khái bÒ mÆt cao su ®ång thêi víi n­íc röa mét phÇn c¸c chÊt tan trong n­íc bÞ cuèn theo cao su trong qu¸ tr×nh keo tô còng ®­îc Ðp ra ngoµi theo serum. C¸c tÊm cao su lÊy ra tõ m¸y c¸n thø 3 ®­îc treo lªn gi¸ vµ sÊy kh« ë nhiÖt ®é 300C ®Õn 350C trong kho¶ng thêi gian tõ hai ®Õn ba tuÇn [1]. 1.2. cao su phÕ th¶i vµ vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr­êng 1.2.1. R¸c th¶i vµ vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr­êng B¶o vÖ m«i tr­êng ®Ó ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµ vÊn ®Ò sèng cßn cña mçi quèc gia trªn thÕ giíi. Kinh tÕ cµng t¨ng tr­ëng th× cµng nhiÒu vÊn ®Ò ®Æt ra cho b¶o vÖ m«i tr­êng, trong ®ã chÊt th¶i lµ mét vÊn ®Ò cÊp b¸ch nhÊt hiÖn nay. ViÖt Nam ®ang tiÕn hµnh c«ng nghiÖp ho¸ ®Êt n­íc víi nhÞp ®é t¨ng tr­ëng kinh tÕ kh¸ cao trong nhiÒu n¨m qua. Cïng víi tèc ®é t¨ng tr­ëng kinh tÕ cao ®ã lµ sù gia t¨ng m¹nh c¸c chÊt th¶i, g©y nªn nh÷ng vÊn ®Ò m«i tr­êng nghiªm träng. ChØ tÝnh riªng ë thµnh phè Hµ Néi, theo thèng kª cña C«ng ty M«i tr­êng Hµ Néi, l­îng r¸c th¶i cña thñ ®« ®· t¨ng vät tõ 1.300 tÊn/ngµy (n¨m 2000) lªn 1.500 tÊn/ngµy (n¨m 2001) vµ trong n¨m 2002 tiÕp tôc t¨ng vät lªn 1.800 tÊn/ngµy. N¨m 2003, con sè nµy tiÕp tôc gia t¨ng lªn h¬n 1.900 tÊn/ngµy vµ cã chiÒu h­íng ngµy cµng t¨ng trong n¨m 2004 [4]. ¦íc tÝnh hiÖn nay tæng l­îng chÊt th¶i r¾n ë ViÖt Nam vµo kho¶ng 49.300 tÊn/ngµy, trong ®ã chÊt th¶i r¾n c«ng nghiÖp chiÕm kho¶ng 54,8% (t­¬ng ®­¬ng 27.000 tÊn), chÊt th¶i sinh ho¹t chiÕm 44,4% (t­¬ng ®­¬ng 21.900 tÊn) vµ chÊt th¶i bÖnh viÖn chiÕm 0,8% (t­¬ng ®­¬ng 400 tÊn) [5]. Trong khi ®ã, ho¹t ®éng thu gom vµ xö lý r¸c th¶i hiÖn vÉn ®ang lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò bøc xóc trong c«ng t¸c qu¶n lý m«i tr­êng. Cã thÓ nãi, trªn ®Þa bµn c¸c ®« thÞ hiÖn vÉn ch­a cã hÖ thèng thu gom, vËn chuyÓn vµ xö lý r¸c th¶i ho¹t ®éng xuyªn suèt vµ ®¶m b¶o xö lý mét c¸ch hîp vÖ sinh. Th«ng th­êng r¸c th¶i sau khi thu gom ®­îc ®æ t¹i c¸c b·i chøa t¹m thêi, mµ c¸c b·i chøa nµy chØ lµ c¸c khu ®Êt trèng hay c¸c hÇm khai th¸c ®Êt sÐt, ®¸...[4]. H¬n n÷a, c¸c chÊt th¶i r¾n ë c¸c ®« thÞ vµ khu c«ng nghiÖp hÇu nh­ kh«ng ®­îc ph©n lo¹i tr­íc khi ch«n lÊp, tÊt c¶ c¸c lo¹i chÊt th¶i (c«ng nghiÖp, sinh ho¹t, y tÕ) ®Òu ®­îc ch«n lÊp lÉn lén, céng víi viÖc l­îng chÊt th¶i kh«ng ®­îc thu gom vµ ch«n lÊp, ®· vµ ®ang g©y nªn t¸c ®éng xÊu tíi m«i tr­êng ¶nh h­ëng kh«ng tèt kh«ng chØ tíi ®êi sèng sinh ho¹t mµ cßn c¶ tíi ho¹t ®éng kinh tÕ. Ngay c¶ chÊt th¶i ®­îc ch«n lÊp còng ®Æt ra vÊn ®Ò vÒ m«i tr­êng cÇn ®­îc gi¶i quyÕt [5]. C¸c lo¹i r¸c th¶i kh«ng ®­îc ch«n lÊp ®óng tiªu chuÈn ®· vµ ®ang g©y ra c¸c ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn sù « nhiÔm ®Êt, « nhiÔm c¸c m¹ch n­íc ngÇm. ChÊt th¶i c«ng nghiÖp chiÕm tû lÖ lín nhÊt (54,8%) trong tæng l­îng chÊt th¶i ë ViÖt Nam. NÕu xÐt theo nguån th¶i th× tû lÖ c¸c c¬ së s¶n xuÊt thuéc c¸c ngµnh c«ng nghiÖp g©y « nhiÔm m«i tr­êng nghiªm träng thÓ hiÖn trªn b¶ng d­íi ®©y. B¶ng 4: Tû lÖ chÊt th¶i g©y « nhiÔm m«i tr­êng cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp ë ViÖt Nam STT  Ngµnh  Tû lÖ (%)   1  C«ng nghiÖp thùc phÈm  36,76   2  C«ng nghiÖp ho¸ chÊt  13,81   3  VËt liÖu x©y dùng  13,05   4  Thñ c«ng nghiÖp  12,26   5  C«ng nghiÖp nhÑ  10,84   6  C«ng nghiÖp nÆng  9,03   7  DÞch vô  3,71   8  C«ng nghiÖp ®iÖn, ®iÖn tö  0,54    Céng  100   Tû lÖ trªn ph¶n ¸nh ®óng thùc tr¹ng c¬ cÊu s¶n xuÊt cña mét n­íc n«ng nghiÖp nh­ ViÖt Nam [6]. 1.2.2. Cao su phÕ th¶i vµ ¶nh h­ëng cña nã tíi m«i tr­êng sinh th¸i T×nh h×nh d©n sè gia t¨ng, c«ng nghiÖp ho¸ nhanh chãng vµ ®iÒu kiÖn sèng cao h¬n lµm l­îng cao su sö dông t¨ng lªn, ®ång thêi lµm t¨ng l­îng r¸c th¶i tõ cao su, trong ®ã phÇn lín lµ lèp cao su th¶i. ë nh÷ng n­íc c«ng nghiÖp ho¸, l­îng lèp cao su th¶i chiÕm ®Õn 60% l­îng cao su tiªu dïng. Cïng víi l­îng xe ®¹p, xe m¸y vµ «t« t¨ng lªn, l­îng lèp xe th¶i ra còng chÊt thµnh tõng nói lín. Hµng n¨m ë Mü th¶i ra kho¶ng 242 triÖu lèp xe «t«, Canada lµ 10 triÖu, §øc lµ 0.6 triÖu; Ph¸p lµ 0,4 triÖu; Anh lµ 0,74 triÖu vµ Italia lµ 0,37 triÖu lèp. ¦íc tÝnh cø mét ng­êi mét n¨m th¶i ra mét lèp xe. ë nh÷ng n­íc c«ng nghiÖp ho¸ cao, l­îng lèp xe ®· dïng chiÕm kho¶ng 1 ( 2% tæng l­îng r¸c th¶i r¾n. Kho¶ng 40% r¸c th¶i cao su cßn l¹i chñ yÕu lµ c¸c lo¹i èng, d©y b¶o hiÓm vµ c«ng nghiÖp ®ãng giµy. Ngoµi ra cßn cã c¸c lo¹i cao su thõa, vßng ®Öm, vËt liÖu c¸ch ®iÖn trong c¸c dông cô ®iÖn, bao gãi…[7]. Kh«ng chØ chiÕm nhiÒu khu ch«n lÊp r¸c, lèp cao su th¶i cßn lµm háng c¸c líp ®¸ ng¨n kh«ng cho nh÷ng chÊt ®éc h¹i ngÊm vµo c¸c m¹ch n­íc ngÇm vµ n­íc trªn mÆt ®Êt. Lèp cao su vøt lÐn lót bõa b·i tõng chiÕc hay vøt thµnh tõng ®èng lín tr«ng rÊt ch­íng m¾t, lµm mÊt mü quan ®­êng phè, ®ång thêi còng lµ mèi ®e do¹ cho søc khoÎ céng ®ång bëi ®ã cßn lµ n¬i tró ngô cña c¸c lo¹i muçi mang bÖnh truyÒn nhiÔm sinh sèng. Bªn c¹nh ®ã, nh÷ng ®èng cao su ch¸y cßn lµ mét vÊn ®Ò lín ®èi víi m«i tr­êng. C¸c ®¸m löa do ®èt cao su cã thÓ ch¸y ®Õn vµi th¸ng, t¹o nªn nh÷ng cét khãi lín, cã thÓ nh×n thÊy tõ xa ®Õn c¶ chôc dÆm. Nh÷ng cét khãi ®ã cã chøa c¸c chÊt ®éc ho¸ häc vµ g©y « nhiÔm kh«ng khÝ, nh­ dÇu sinh ra tõ cao su ch¸y lµ c¸c chÊt ®éc ngÊm vµo nguån n­íc sinh ho¹t. Gi¶i quyÕt mét ®¸m cao su ch¸y trong nhiÒu tr­êng hîp kh«ng chØ v« Ých mµ cßn mang l¹i nhiÒu vÊn ®Ò nguy h¹i cho m«i tr­êng. ë Ohio (Mü), hËu qu¶ nÆng nÒ nhÊt ®Õn vµo n¨m 1999, khi mét ®èng r¸c th¶i cao su réng 56 hecta ë phÝa ®«ng b¾c Ohio ch¸y trong 5 ngµy, t¹o ra mét cét khãi ®éc cã thÓ nh×n thÊy tõ c¸ch xa 60 dÆm, th¶i ra mét l­îng dÇu ch¶y vµo mét nh¸nh s«ng gÇn ®ã, lµm chÕt c¸ ë hÖ thèng s«ng Sandusky [8]. 1.2.3. ý nghÜa thùc tiÔn cña viÖc tËn dông ®å phÕ th¶i nãi chung vµ cao su phÕ th¶i nãi riªng ViÖc tËn dông ®å phÕ th¶i trong ®ã cã CSPT cã mét ý nghÜa thùc tiÔn rÊt quan träng. ViÖc nµy gãp phÇn gi¶m l­îng r¸c th¶i, kh¾c phôc sù suy tho¸i m«i tr­êng, gióp cho ng­êi d©n kh«ng ph¶i sèng chung víi r¸c, do ®ã c¶i thiÖn ®­îc ®iÒu kiÖn sinh ho¹t, b¶o vÖ søc khoÎ, n©ng cao chÊt l­îng cuéc sèng. H¬n n÷a, viÖc t¸i chÕ l¹i c¸c ®å phÕ th¶i cßn mang l¹i lîi Ých kinh tÕ rÊt lín. ViÖc tËn dông c¸c nguyªn vËt liÖu phÕ th¶i ®Ó t¸i chÕ gãp phÇn lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, gi¶m chi phÝ cho viÖc nhËp c¸c nguyªn liÖu míi. NÒn c«ng nghiÖp t¸i chÕ c¸c vËt liÖu phÕ th¶i cßn mang l¹i c«ng ¨n viÖc lµm cho nhiÒu ng­êi, t¨ng thu nhËp cho nÒn kinh tÕ quèc d©n. Do vËy, viÖc nghiªn cøu c¸c biÖn ph¸p xö lý, tËn dông nguån phÕ th¶i ®· vµ ®ang lµ vÊn ®Ò ®­îc c¶ thÕ giíi quan t©m. 1.3. C¸c biÖn ph¸p xö lý, tËn dông cao su phÕ th¶i Ngay tõ khi ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt cao su ra ®êi, ng­êi ta ®· nghÜ ®Õn viÖc tËn dông CSPT lµm nguyªn liÖu. N¨m 1858 ra ®êi b»ng s¸ng chÕ ®Çu tiªn cña Hall, trong ®ã t¸c gi¶ ®­a ra biÖn ph¸p s¬ chÕ CSPT b»ng h¬i n­íc. Qua ®ã, cao su ®­îc dÎo ho¸ vµ cã thÓ sö dông l¹i [9]. N¨m 1882, Michell ®· ®­a ra biÖn ph¸p dïng axit [10] vµ n¨m 1889, Marsk ®· ®­a ra biÖn ph¸p dïng kiÒm [11] ®Ó hoµ tan c¸c lo¹i sîi b«ng gia c­êng trong cao su. §Õn kho¶ng n¨m 1960, ng­êi ta sö dông CSPT chñ yÕu lµm vËt liÖu t¸i sinh vµ s¬ chÕ thµnh d¹ng h¹t hoÆc d¹ng bét. L­îng nguyªn liÖu t¸i sinh cã thÓ dïng kho¶ng 5 ( 30% l­îng nguyªn liÖu cÇn thiÕt. Nguyªn liÖu t¸i sinh ®­a vµo lµm gi¶m gi¸ thµnh, ®ång thêi t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh gia c«ng nh­ tho¸t khÝ tèt h¬n, thêi gian l­u ho¸ nhanh h¬n [8,12]. Tuy nhiªn, víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, gi¸ nguyªn liÖu gi¶m m¹nh nªn viÖc tËn dông CSPT lµm nguyªn liÖu kh«ng cßn kinh tÕ n÷a mµ ng­êi ta nghÜ tíi c¸c gi¶i ph¸p kh¸c nh­ lµm nhiªn liÖu, tËn dông lµm vËt liÖu gia cè bê biÓn, ®¾p l¹i lèp,... D­íi ®©y lµ t×nh h×nh sö dông CSPT ë mét sè n­íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn [13]. B¶ng 5: T×nh h×nh sö dông CSPT ë mét sè n­íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn BiÖn ph¸p sö dông N­íc  Nhiªn liÖu (cho xi m¨ng)  Nguyªn liÖu  §¾p l¹i lèp  XuÊt khÈu  Bá ®i   NhËt  35%  22%  15%  17%  11%   §øc  37%  11%  22%  -  30%   Mü  7%  2%  12%  4%  75%   VÊn ®Ò t¸i sö dông CSPT kh«ng chØ giíi h¹n ë mét vïng hay mét n­íc mµ ngµy nay, c¸c c«ng ty trªn thÕ giíi ®· ®Çu t­ vµo lÜnh vùc nµy réng kh¾p trªn toµn cÇu. H·ng Nilos (§øc) lµ mét h·ng lín trªn thÕ giíi chuyªn chÕ t¹o c¸c lo¹i s¶n phÈm b¨ng t¶i cao su ®ång thêi víi viÖc xö lý c¸c b¨ng t¶i cò thµnh nguyªn liÖu bét cao su ®· ®Æt c¬ së t¹i nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi. Riªng ë Ch©u ¸ h·ng ®· cã chi nh¸nh t¹i Trung Quèc, Ên ®é, Indonesia, Philippin… §iÒu ®ã cho thÊy ngay c¶ c¸c h·ng s¶n xuÊt gia c«ng cao su ngµy nay còng rÊt coi träng vÊn ®Ò t¸i sö dông c¸c s¶n phÈm CSPT lµm nguyªn liÖu. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ®a phÇn c¸c nghiªn cøu trong lÜnh vùc tËn dông CSPT tËp trung vµo mét sè vÊn ®Ò sau. 1.3.1. Sö dông l¹i c¸c s¶n phÈm phÕ th¶i ( §¾p l¹i lèp cò: HiÖn nay cã kho¶ng 15% lèp xe con (tr­íc ®©y lµ 25%), 50% lèp xe t¶i ®­îc ®¸p l¹i, trong ®ã phÇn lín ®­îc ®¾p l¹i 2 ®Õn 3 lÇn. Nh­ vËy, tæng sè mét chiÕc lèp ch¹y ®­îc tíi 500.000 km. Riªng lèp m¸y bay cã thÓ ®¾p l¹i tíi lÇn thø 20 [13]. ViÖc ®¾p lèp «t«, xe m¸y,… cã thÓ ®­îc m« t¶ theo quy tr×nh d­íi ®©y. Tr­íc khi ®¾p, tÊt c¶ c¸c vá lèp cò ®Òu ph¶i qua c«ng ®o¹n kiÓm tra. ViÖc nµy rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh ®¾p phÇn cao su míi lªn trªn ®ã. Do vËy ph¶i t¹o mét bÒ mÆt s¹ch ®Ó ®¶m b¶o sù kÕt dÝnh cao nhÊt vµ t¹o mét ®­êng viÒn ë vßng quanh vïng ®¾p. §¾p cao su míi ë d¹ng dung dÞch b»ng sóng phun tia, líp keo d¸n ®Öm ch­a l­u ho¸ víi h×nh d¸ng cÇn thiÕt ®Ó ®¾p vá lèp. L­u ho¸ cao su ®¾p míi, qu¸ tr×nh l­u ho¸ ®­îc tiÕn hµnh trong c¸c nåi hÊp ë nhiÖt ®é 97 ( 1000C trong thêi gian 4 ( 5 giê. Cuèi cïng lµ kiÓm tra s¶n phÈm. ( Lµm c¸c vËt liÖu gia cè bê biÓn chèng xãi lë, ¨n mßn, lµm ®Öm ch¾n cho thµnh tµu thuû, lµm vØa ch¾n ë c¶ng biÓn, lµm barie an toµn, lµm hµng rµo, hoÆc dïng c¶ lèp ®Ó lµm thµnh giÕng n­íc, lµm vËt ch¾n tr­íc tÝn hiÖu giao th«ng, lµm vµnh ®ai ®Ó chÆn dÇu trµn…[7,13] 1.3.2. Sö dông lµm nguyªn liÖu 1.3.2.1. S¬ chÕ cao su phÕ th¶i §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc sö dông CSPT, trong kh©u thu håi vËt liÖu, ng­êi ta cÇn ph©n lo¹i theo s¶n phÈm vµ chñng lo¹i cao su. §èi víi c¸c tæ hîp cao su kh«ng l­u ho¸, ng­êi ta cã thÓ lµm s¹ch, c¸n trén thªm mét sè phô gia råi gia c«ng l¹i thµnh s¶n phÈm. §èi víi cao su ®· l­u ho¸, tr­íc khi gia c«ng tiÕp, ng­êi ta ph¶i nghiÒn nhá. VÒ nguyªn t¾c cã 2 ph­¬ng ph¸p ®Ó nghiÒn CSPT lµ nghiÒn nãng vµ nghiÒn l¹nh. ( NghiÒn nãng: CSPT ë d¹ng c¸c vËt phÈm vµ kÝch cì kh¸c nhau ®­îc ®­a vµo m¸y c¸n, c¾t, ®Ëp t¹o h¹t råi nghiÒn nhá ®Ó t¸ch c¸c dÞ vËt nh­ sîi, d©y tanh, ®¸… qua nhiÒu c«ng ®o¹n, cuèi cïng cao su t¹o ra ë d¹ng h¹t cã kÝch th­íc tõ 1 ( 6 mm, tiÕp tôc cho vµo m¸y nghiÒn b¸nh r¨ng ®Ó nghiÒn thµnh h¹t cã kÝch th­íc tõ 0,5 ( 1 mm. N¨ng l­îng tiªu tèn cho qu¸ tr×nh lµ 50 Kw.h cho 100 kg CSPT. Do ®Æc tÝnh ®µn håi nªn viÖc nghiÒn cao su tiªu tèn rÊt nhiÒu n¨ng l­îng. MÆt kh¸c cao su dÉn nhiÖt kÐm cho nªn viÖc lµm l¹nh kh«ng ®­îc ®ång ®Òu dÉn tíi qu¸ nhiÖt côc bé g©y ph©n huû nhiÖt vµ oxy ho¸ côc bé. §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng nµy ng­êi ta dïng ph­¬ng ph¸p nghiÒn ­ít. Tuy nhiªn, sau khi nghiÒn, ta ph¶i sÊy bét cao su. B»ng ph­¬ng ph¸p nµy ta cã thÓ nghiÒn tíi kÝch th­íc h¹t tõ 20 ( 100 (m. ( NghiÒn l¹nh: Ta ph¶i lµm l¹nh cao su xuèng tõ -300C ®Õn -800C tuú theo lo¹i cao su. NghiÒn ë nhiÖt ®é nµy cã thÓ tiÕt kiÖm ®­îc n¨ng l­îng so víi ph­¬ng ph¸p nghiÒn nãng. MÆt kh¸c do nhiÖt ®é thÊp vµ nghiÒn trong m«i tr­êng nit¬ láng nªn h¹n chÕ ®­îc qu¸ tr×nh oxy hãa vµ ph©n huû nhiÖt cao su. Víi ph­¬ng ph¸p nµy ng­êi ta cã thÓ nghiÒn cao su tíi kÝch th­íc h¹t tõ 100(m ( 400(m. KÝch th­íc h¹t cµng nhá th× gi¸ thµnh cµng cao. VÝ dô ®Ó nghiÒn 100 kg EPDM cã kÝch th­íc 1mm cÇn cã 10 kW.h, 100kg nit¬ láng. L­îng h¹t cao su cã kÝch cì 87% (250(m, 50% (125(m vµ 10% (90(m. Tuú theo môc tiªu sö dông mµ ta chän kÝch th­íc h¹t kh¸c nhau [13]. 1.3.2.2. Kh¶ n¨ng sö dông bét cao su phÕ th¶i ( Dïng ®Ó tr¶i mÆt ®­êng [8,13] Ng­êi ta cho thªm vôn cao su vµo nhùa ®­êng (bitum) ®Ó tr¶i mÆt ®­êng. So víi mÆt ®­êng bitum th«ng th­êng th× mÆt ®­êng bitum biÕn tÝnh cã nh÷ng ­u ®iÓm nh­ h¹n chÕ sù ph¸t triÓn bïn, tho¸t n­íc nhanh, ®é bÒn mái cao, gi¶m ®é lón, gi¶m tÝnh ph¶n x¹ vµ nøt do søc nãng, chèng ®ãng b¨ng mÆt ®­êng tèt h¬n, gi¶m tiÕng ån xe cé, chi phÝ b¶o d­ìng thÊp, tuæi thä mÆt ®­êng t¨ng,... øng dông th­¬ng m¹i cña lo¹i nhùa ®­êng lµm tõ cao su b¾t ®Çu ë Arizona (Mü) tõ nh÷ng n¨m 1960. Møc sö dông lo¹i nhùa ®­êng nµy t¨ng lªn gÊp ®«i tõ n¨m 1995 ®Õn n¨m 1999 CSPT ë d¹ng h¹t ®­îc trén víi uretan dïng ®Ó lµm th¶m tr¶i s©n vËn ®éng. BÒ mÆt gåm hçn hîp cña uretan vµ cao su vôn ®­îc ®­a vµo sö dông nh­ c¸c bÒ mÆt tr¶i nhùa kh¸c nh­ng cã ­u ®iÓm b¶o vÖ, tr¸nh cho c¸c vËn ®éng viªn chÊn th­¬ng nhiÒu h¬n. Cao su tõ lèp th¶i cßn ®­îc trén lÉn víi ®Êt. C¸c nghiªn cøu cho thÊy cao su trén vµo ®Êt lµm gi¶m sù ®ãng r¾n cña ®Êt, t¨ng c­êng kh¶ n¨ng tho¸t n­íc, ®ång thêi nhu cÇu vÒ n­íc, ph©n bãn, thuèc trõ s©u còng Ýt ®i. ( ChÕ t¹o c¸c s¶n phÈm ®óc, Ðp tõ bét CSPT vµ chÊt kÕt dÝnh uretan nh­ tÊm ®Öm lãt cho vËt nu«i, tÊm ®Öm n¬i giao nhau cña ®­êng ray xe löa, tÊm cao su ®Öm ch©n ga « t«, vµ tÊm lãt trong m«n thÓ thao ®iÒn kinh,... Ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng phï hîp ®Ó s¶n xuÊt ra c¸c s¶n phÈm kh«ng ®­îc mµi mßn hoÆc yªu cÇu cã tÝnh co gi·n [8]. ( ChÕ t¹o vËt liÖu blend [8,12,13] Ng­êi ta dïng bét CSPT ®Ó chÕ t¹o c¸c lo¹i vËt liÖu blend trªn c¬ së cao su nguyªn sinh hoÆc nhùa nhiÖt dÎo. Hµm l­îng CSPT ®­a vµo tuú thuéc tÝnh chÊt cña s¶n phÈm, th­êng tõ 5 ( 30%. Tæ hîp vËt liÖu nhùa nhiÖt dÎo/CSPT lµm t¨ng tÝnh ®µn håi vµ gi¶m biÕn d¹ng dÎo cho vËt liÖu. 1.3.2.3. C¸c c«ng nghÖ “devulcanization” Devulcanzation (t¸i sinh cao su) lµ ph­¬ng ph¸p ph¸ vì c¸c liªn kÕt sunfua trong m¹ch cao su, s¾p xÕp c¸c cÇu nèi l­u huúnh liªn ph©n tö thµnh cÇu nèi néi ph©n tö. Cao su sau khi t¸i sinh l¹i cã ®é dÎo vµ cã thÓ l­u ho¸ l¹i ®­îc. ( Ph­¬ng ph¸p t¸i chÕ nhiÖt: ®©y lµ h×nh thøc ®Çu tiªn cña ph­¬ng ph¸p devulcanization. Devulcanization dïng nhiÖt lµ ph­¬ng ph¸p lµm vì c¸c liªn kÕt sunfua b»ng c¸ch dïng nhiÖt ®é cao trong thêi gian nhÊt ®Þnh ®èi víi cao su t¸i chÕ. Quy tr×nh nµy ®ång thêi còng lµm g·y c¸c m¹ch chÝnh cña ®¹i ph©n tö cao su, lµm chÊt l­îng cao su kÐm ®i [8,15]. ( Ph­¬ng ph¸p devulcanization víi sãng siªu ©m: nh÷ng thö nghiÖm sö dông sãng siªu ©m ®Ó ph¸ vì liªn kÕt sunfua trong cao su l­u ho¸ ®· vµ ®ang ®­îc tiÕn hµnh. Nghiªn cøu víi c¸ch dïng sãng siªu ©m ®Ó bÎ gÉy liªn kÕt sunfua cho thÊy cã kÕt qu¶ tèt h¬n so víi viÖc sö dông nhiÖt [8]. ( Devulcanization b»ng vi khuÈn: ng­êi ta nghiÒn cao su thµnh bét, sau ®ã cho vµo mét chÊt láng cã chøa lo¹i vi khuÈn ¨n sunfua nh­: thilbacillus, rodococcus vµ sulfolobus. VÒ mÆt kü thuËt, ph­¬ng ph¸p nµy cã thÓ thùc hiÖn ®­îc nh­ng rÊt phøc t¹p, v× vËy thùc hiÖn rÊt tèn kÐm [8]. 1.3.3. NhiÖt ph©n cao su Cao su nghiÒn nhá cã thÓ ®­îc nhiÖt ph©n ë 4000C d­íi ¸p suÊt hydro thÊp (100 ( 500 psi) kÕt qu¶ thu ®­îc 50 ( 60% dÇu, 5 ( 10% khÝ vµ 30 ( 40% muéi than. ViÖc nhiÖt ph©n lèp ë nhiÖt ®é 600 ( 8000C sÏ cho c¸c s¶n phÈm dÇu dÔ bay h¬i, khÝ vµ b· (chñ yÕu lµ muéi than vµ c¸c chÊt v« c¬ nh­ d©y thÐp vµ ZnO). KÕt qu¶ phô thuéc vµo b¶n chÊt qu¸ tr×nh nhiÖt ph©n, nh­ng nãi chung lµ thu ®­îc 40 ( 50% dÇu, 30 ( 40% chÊt r¾n, 10 ( 20% khÝ. Do hµm l­îng muéi than vµ d©y thÐp (10%) trong lèp cao su nªn ph­¬ng ph¸p tèt nhÊt lµ nhiÖt ph©n lèp, sau ®ã xö lý dÇu thu ®­îc b»ng hydro. Khi ®ã sÏ dÔ dµng t¸ch riªng muéi than vµ d©y thÐp d­íi d¹ng s¶n phÈm phô cña qu¸ tr×nh. Nghiªn cøu míi ®©y cho thÊy cã thÓ t¨ng ®¸ng kÓ chÊt l­îng cho muéi than cßn l¹i sau nhiÖt ph©n hoÆc ho¸ láng lèp. C¸c nhµ nghiªn cøu cã thÓ t¹o ra muéi than cã diÖn tÝch bÒ mÆt trªn 400 m2/g, nhê ho¹t ho¸ than nhiÖt ph©n lèp b»ng h¬i n­íc hoÆc sö dông lß quay ®Ó ho¹t ho¸ muéi than trong dßng khÝ CO2 [14]. 1.3.4. Sö dông lµm nhiªn liÖu Cao su phÕ th¶i lµ mét chÊt ch¸y cã nhiÖt l­îng cao. Do vËy, ng­êi ta cã thÓ tËn dông cao su phÕ th¶i ®Ó lµm nhiªn liÖu. Thµnh phÇn cña s¶n phÈm cao su (lµm lèp xe) phÕ th¶i vµ thµnh phÇn cña than ®¸ ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 6. B¶ng 6: Thµnh phÇn cña lèp « t« vµ than ®¸ Thµnh phÇn  Lèp « t«  Than ®¸   Cacbon  26,4%  52%   Cacbuahydro  59,0%  33%   N­íc  2,7%  8,0%   Tro  2,8%  7,0%   D©y kim lo¹i  9,0%  -   Clo  < 0,1%  1%   L­u huúnh  1 ( 2%  1 ( 3%   KÏm  2,5%  0,02%   NhiÖt l­îng (KJ/kg)  31.000  27.000   Nh­ vËy, chóng ta cã thÓ tËn dông cao su phÕ th¶i ®Ó lµm nhiªn liÖu cho c«ng nghiÖp xi m¨ng, s¶n xuÊt g¹ch, gèm, sø hay nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn lµ mét biÖn ph¸p rÊt kinh tÕ. Tuy nhiªn, viÖc nµy cÇn ®­îc nghiªn cøu vµ thö nghiÖm ®Ó rót ra quy tr×nh thÝch hîp [13]. 1.3.5. Ch«n lÊp Dïng c¸c vËt liÖu polyme phÕ th¶i (trong ®ã cã cao su phÕ th¶i) ®Ó lÊp kÝn c¸c hå ao, n¬i ®Êt tròng, c¸c hÇm khai th¸c kh«ng cßn sö dông… Tuy nhiªn cÇn ph¶i quan t©m ®Õn viÖc: lµm sao cho chiÕm Ýt kh«ng gian vµ kh«ng g©y nguy h¹i cho m«i tr­êng [13]. 1.4. Mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu tËn dông cao su phÕ th¶i ë ViÖt Nam ( Tæ hîp víi cao su nguyªn sinh [16] Ph­¬ng ph¸p c«ng nghÖ thÓ hiÖn trªn s¬ ®å sau ë ®©y bét CSPT cã kÝch th­íc h¹t víi ®­êng kÝnh d = 0,4 mm ®­îc chÕ t¹o tõ lèp « t« cò b»ng ph­¬ng ph¸p nghiÒn nãng, mµi, cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ CSTN hoÆc hçn hîp CSTN/cao su butadien-styren (SBR) ®· sµng läc c¸c v¶i sîi vµ vôn kim lo¹i… Trong c¸c b­íc trªn th× c«ng nghÖ trén hîp trªn m¸y trén kÝn vµ m¸y Ðp l­u ho¸ cã ¶nh h­ëng quyÕt ®Þnh ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖu vµ s¶n phÈm. C«ng ®o¹n trªn m¸y trén kÝn, phô gia biÕn ®æi cÊu tróc vËt liÖu VL01 (tù chÕ t¹o trªn c¬ së cao su c¾t m¹ch) ®­îc trén hîp cïng víi CSTN vµ bét CSPT, cã t¸c dông ¶nh h­ëng tíi sù quyÕt ®Þnh, b¸m dÝnh pha hoÆc lÊy ®Çy c¸c kho¶ng trèng trªn bÒ mÆt lªn kÕt pha. ë c«ng ®o¹n Ðp l­u ho¸, nhiÖt ®é vµ hÖ Ðp l­u ho¸ sö dông sÏ quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc h×nh thµnh c¸c liªn kÕt kh©u l­íi trªn bÒ mÆt liªn kÕt pha gi÷a CSTN vµ bét CSPT. ( ChÕ t¹o vËt liÖu cao su nhùa dÎo tæ hîp VËt liÖu nhùa nhiÖt dÎo tæ hîp ®­îc chÕ t¹o tõ hçn hîp polypropylen (PP) vµ bét CSPT víi tû lÖ 50/50 víi c¸c phô gia t­¬ng tù nh­ vËt liÖu cao su tæ hîp nh­ng cã thªm mét l­îng chÊt ho¸ dÎo parafin vµ hÖ kh©u l­íi hçn hîp l­u huúnh vµ peroxyt. Qu¸ tr×nh trén hîp ®ång thêi víi qu¸ tr×nh kh©u l­íi gi÷a c¸c m¹ch polyme lµ quan träng nhÊt, ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh kh©u l­íi ®éng (dynamical crossed-linking) vµ quyÕt ®Þnh sù h×nh thµnh cÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu cao su nhùa nhiÖt dÎo tæ hîp. ë giai ®o¹n nµy ®ång thêi víi qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n pha c¸c qu¸ tr×nh c¬ - ho¸ - nhiÖt ®· t¹o ra c¸c gèc tù do trªn mÆt pha PP còng nh­ c¸c nèi ®«i cßn l¹i trong bét CSPT. C¸c gèc tù do nµy ph¶n øng víi nhau t¹o thµnh c¸c nèi liªn kÕt gi÷a c¸c pha polyme nãi trªn. Vai trß cña hÖ kh©u l­íi peroxyt trong viÖc t¹o ra liªn kÕt trªn bÒ mÆt giíi h¹n gi÷a hai pha kh«ng biÕn ®æi cÊu tróc lµ bét CSPT vµ PP lµ rÊt quan träng. Mèi liªn kÕt nµy ®­îc quyÕt ®Þnh bëi c¸c qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n pha ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y, kh©u m¹ch ghÐp, g¾n kÕt vËt lý vµ h×nh thµnh líp chuyÓn ho¸ pha. Do vËy c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh kh©u l­íi ®éng lo¹i chÊt kh©u l­íi vµ thµnh phÇn c¸c phô gia t¹o pha ®Òu cã ¶nh h­ëng ®Õn cÊu tróc vµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu cao su nhiÖt dÎo tæ hîp vµ bét CSPT. Ta cã b¶ng ¶nh h­ëng cña hÖ kh©u l­íi ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖu tæ hîp nh­ sau: B¶ng 7: ¶nh h­ëng cña hÖ kh©u l­íi ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖu tæ hîp HÖ kh©u l­íi  §é bÒn kÐo ®øt (MPa)  §é d·n kÐo ®øt (%)   Kh«ng cã peroxyt  12  30   S + peroxyt  17  20   S + peroxyt + MBT  22  50   S + peroxyt + MBTS  25  50   S + peroxyt + MBT + DPTT  20  80   (MBT- 2 mecapto benzothiazol, MBTS- 2 mecapto benzothiazol disunfit, DPTT- di-pentametylen thiuram tetrasunfit) [18] ( ChÕ t¹o vËt liÖu tæ hîp tõ PP vµ phÕ liÖu hçn hîp cao su/v¶i cña lèp « t« Trong qu¸ tr×nh xö lý b»ng c¸ch nghiÒn ë nhiÖt ®é thÊp lèp « t« cò, th«ng th­êng ta chØ thu ®­îc 30 ( 40% bét cao su phÕ liÖu nguyªn chÊt, sè cßn l¹i (60 ( 70%) phÕ liÖu thu ®­îc lµ hçn hîp bét cao su víi c¸c lo¹i sîi gia c­êng sö dông trong s¶n xuÊt lèp « t«. Mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu ®­îc chÕ t¹o b»ng c¸ch trén PP víi phÕ liÖu hçn hîp nµy ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 8. B¶ng 8: Mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu tæ hîp tõ PP vµ phÕ liÖu hçn hîp cao su/v¶i cña lèp « t« Sè TT mÉu  Tû lÖ thÓ tÝch phèi liÖu PP/phÕ liÖu hçn hîp  Tû träng (kg/dm3)  §é bÒn nÐn (MPa)   1  1/2,5  1,4  8,70   2  1/3,0  1,3  7,93   3  1/3,5  1,1  6,33   4  1/4,0  1,1  4,33   Víi c¸c tÝnh chÊt ®· nghiªn cøu, lo¹i vËt liÖu nµy cã thÓ sö dông lµm tÊm ®Öm trong kü thuËt x©y dùng. Ph­¬ng ph¸p chÕ biÕn vµ gia c«ng ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y trén kÝn Banbury [17]. PhÇn thø hai: Môc tiªu, vËt liÖu, néi dung vµ ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1. Môc tiªu nghiªn cøu Nh»m ®­a ra ®­îc biÖn ph¸p xö lý vµ tËn dông thÝch hîp ®Ó t¸i sö dông c¸c lo¹i cao su phÕ th¶i nh»m tiÕt kiÖm nguyªn liÖu vµ b¶o vÖ m«i tr­êng. 2.2. Néi dung nghiªn cøu §Ó thùc hiÖn môc tiªu nghiªn cøu trªn, chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu xö lý CSPT b»ng nhiÖt, tËn dông thay thÕ mét phÇn nguyªn liÖu nguyªn sinh trong qu¸ tr×nh gia c«ng cao su. Néi dung nghiªn cøu bao gåm c¸c phÇn sau: + Kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý nhiÖt tíi sù c¾t cÇu nèi kh«ng gian cña CSPT. KÕt qu¶ ®­îc ®¸nh gi¸ th«ng qua sù thay ®æi ®é tr­¬ng cña vËt liÖu trong dÇu Diezen, tõ ®ã chän ra chÕ ®é xö lý thÝch hîp. + ChÕ t¹o vËt liÖu tæ hîp CSTN/CSPT víi thµnh phÇn kh¸c nhau. + Kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu, tõ ®ã chän ra thµnh phÇn thÝch hîp. + Nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu. + Nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi qu¸ tr×nh trén hîp cña vËt liÖu th«ng qua biÓu ®å quan hÖ gi÷a momen quay, n¨ng l­îng vµ nhiÖt ®é víi thêi gian trén. Nghiªn cøu nµy ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y trén kÝn Haake - CHLB §øc. + Nghiªn cøu cÊu tróc h×nh th¸i cña vËt liÖu ®­îc thùc hiÖn b»ng kÝnh hiÓn vi ®Ön tö quÐt (SEM) JSM-5300 cña h·ng JEOL (NhËt B¶n). + Nghiªn cøu ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt träng l­îng (TGA) trªn m¸y ph©n tÝch nhiÖt TA50 cña h·ng SHIMADZU- NhËt B¶n.. Tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu nhËn ®­îc, ®­a ra quy tr×nh c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó xö lý, tËn dông CSPT lµm nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt mét sè s¶n phÈm cao su kü thuËt vµ d©n dông. 2.3. VËt liÖu nghiªn cøu C¨n cø yªu cÇu vÒ tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu còng nh­ gi¸ thµnh cña mét sè s¶n phÈm cao su, chóng t«i chän ®¬n pha chÕ cho vËt liÖu nghiªn cøu gåm c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n sau: ( VËt liÖu cao su nguyªn sinh ®­îc chóng t«i sö dông lµ CSTN lo¹i SVR-3L cña c«ng ty Cao su ViÖt Trung, Qu¶ng B×nh s¶n xuÊt theo tiªu chuÈn TCVN 3769-95. C¸c chØ tiªu cña lo¹i cao su nµy lµ: + Hµm l­îng chÊt bÈn cßn l¹i trªn d©y 0,02 + Hµm l­îng tro 1,00 + Hµm l­îng chÊt dÔ bay h¬i 1,00 + Hµm l­îng nit¬ 0,60 ( CSPT lµ cao su thiªn nhiªn (CSTN), ký hiÖu lµ CSPT1, vµ blend cña CSTN víi polyetylen tû träng thÊp (LDPE), ký hiÖu lµ CSPT2, ®­îc lÊy tõ c¸c vËt phÈm phÕ th¶i cña Nhµ m¸y Cao su - Nhùa H¶i Phßng vµ C«ng ty GiÇy Thôy Khuª. ( Phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tõ dÇu nhùa thiªn nhiªn ký hiÖu lµ D01 vµ vËt liÖu VL01 ®­îc chÕ t¹o tõ CSTN c¾t m¹ch t¹i phßng thÝ nghiÖm vËt liÖu Polyme, ViÖn Ho¸ häc - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. ( C¸c lo¹i phô gia kh¸c: + Oxit kÏm (ZnO): ZINCOLLIED G/1183 cña Indonesia s¶n xuÊt. + L­u huúnh (S): d¹ng bét, hµm l­îng 99,9% do h·ng SAE KWANG CHEMICAL IND. Co,. Ltd Hµn Quèc s¶n xuÊt. + Axit stearic (C17H35COOH): cã ký hiÖu Type 401 cña h·ng PT. ORINDO FINE CHEMICAL - Indonesia. + Than ®en (C): sö dông lµ lo¹i LUCARB HAF (N 330) do Hµn Quèc s¶n xuÊt. + Silic dioxit (SiO2): ZEOSIL 155 cña Hµn Quèc. + Phßng l·o D: cña Trung Quèc s¶n xuÊt. + Xóc tiÕn DM: ORICEL - DM (G) h·ng PT.ORINDO FINE CHEMICAL - Indonesia. + Xóc tiÕn D: ORICEL - M (G) cña h·ng PT. ORINDO FINE CHEMICAL - Indonesia. 2.4. Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.4.1. Xö lý cao su phÕ th¶i CSPT sau khi thu gom ®­îc lµm s¹ch, ph©n lo¹i, sÊy kh« vµ xö lý nhiÖt. HiÖu qu¶ xö lý nhiÖt cña vËt liÖu ®­îc ®¸nh gi¸ th«ng qua ®é tr­¬ng trong dÇu Diezen. C¸c mÉu ®em ng©m ®Òu ë d¹ng tÊm, chiÒu dÇy ≤1mm. 2.4.2. Thµnh phÇn c¬ b¶n cña vËt liÖu tæ hîp CSTN/CSPT Dùa trªn ®¬n pha chÕ cña mét sè s¶n phÈm tõ cao su, chóng t«i sö dông c¸c ®¬n pha chÕ c¬ b¶n ®Ó nghiªn cøu nh­ sau: MÉu ®¬n pha chÕ c¬ b¶n cña mÉu CSPT1 + CSTN/CSPT1 + Than ®en + Oxit kÏm + L­u huúnh + Xóc tiÕn D + Xóc tiÕn DM + Phßng l·o D + Axit stearic MÉu ®¬n pha chÕ c¬ b¶n cña mÉu CSPT2 + CSTN/CSPT2 + Silic dioxit + Oxit kÏm + L­u huúnh + Xóc tiÕn D + Xóc tiÕn DM + Phßng l·o D + Axit stearic Trªn c¬ së ®¬n pha chÕ c¬ b¶n trªn, chóng t«i cè ®Þnh c¸c thµnh phÇn kh¸c, chØ thay ®æi tû lÖ CSTN/CSPT ®Ó kh¶o s¸t. 2.4.3. ChÕ t¹o mÉu nghiªn cøu VËt liÖu nghiªn cøu ®­îc chÕ t¹o qua c¸c c«ng ®o¹n sau: + C¸n c¾t m¹ch CSTN råi trén hîp víi CSPT vµ c¸c phô gia kh¸c. C«ng viÖc ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y c¸n 2 trôc cña h·ng TOYOSEIKI - NhËt B¶n. + VËt liÖu sau khi ®­îc xuÊt tÊm ®­îc c¾t thµnh c¸c miÕng nhá sao cho cã thÓ ®iÒn ®Çy khu«n mÉu vµ ®­îc Ðp trªn m¸y Ðp thuû lùc (còng cña h·ng TOYOSEIKI - NhËt B¶n) víi c¸c th«ng sè: NhiÖt ®é Ðp: 1400C ( 50C ¸p suÊt Ðp (chØ sè ®ång hå): 300 kg/cm2 Thêi gian Ðp: 30 phót MÉu nghiªn cøu ®­îc c¾t theo c¸c tiªu chuÈn cña ViÖt Nam ®Ó kh¶o s¸t c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu. 2.4.4. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh trén vËt liÖu trªn m¸y trén kÝn §Ó kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi qu¸ tr×nh trén hîp cña tæ hîp vËt liÖu CSTN/CSPT, chóng t«i dùa vµo sù biÕn thiªn momen quay, n¨ng l­îng vµ nhiÖt ®é theo thêi gian trén. Qu¸ tr×nh ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y trén kÝn Haake víi c¸c th«ng sè nh­ sau: HÖ sè ®iÒn ®Çy 0,7 NhiÖt ®é b¾t ®Çu trén: 90oC Tèc ®é trôc quay: 30 vßng/phót Thêi gian trén: 7 phót 2.4.5. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu Chóng t«i tiÕn hµnh ®o mét sè tÝnh chÊt c¬ lý tiªu biÓu cña vËt liÖu theo tiªu chuÈn hiÖn hµnh ë ViÖt Nam nh­ sau: + §é bÒn kÐo ®øt [MPa] TCVN 4509-88 + §é d·n dµi khi ®øt [%] TCVN 4509-88 + §é cøng [shoreA] TCVN 1595-88 + §é bÒn mµi mßn [cm3/1,61km] TCVN 5363-88 §o ®é bÒn kÐo ®øt ®­îc th­c hiÖn trªn m¸y cã ký hiÖu YG - 622 sè m¸y 01 s¶n xuÊt t¹i §µi Loan n¨m 1998. §o ®é cøng trªn m¸y ®o ký hiÖu JIS K6301A TECLOCK. GS 706N cña NhËt B¶n. M¸y ®o ®é mµi mßn ký hiÖu YG - 634 s¶n xuÊt t¹i §µi Loan n¨m 1998. C¸c m¸y trªn ®Æt t¹i phßng thÝ nghiÖm cña c«ng ty giÇy Thôy Khuª. 2.4.6. Nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt SEM Nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu ®­îc thùc hiÖn trªn kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt JSM 5300 cña h·ng JEOL (NhËt B¶n). MÉu vËt liÖu ®­îc c¾t b»ng dông cô chuyªn dông LEICA (cã ký hiÖu RM 2125 RT) ë nhiÖt ®é th­êng. MÉu ®­îc c¾t víi kÝch th­íc thÝch hîp, g¾n lªn gi¸ ®ì, bÒ mÆt c¾t cña mÉu ®­îc ®em phñ mét líp b¹c máng b»ng ph­¬ng ph¸p bèc bay trong ch©n kh«ng trong m¸y AGAR AUTO SPUTTER COATER ®Ó t¨ng ®é t­¬ng ph¶n. MÉu t¹o ®­îc cho vµo buång ®o cña kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö ®Ó chôp ¶nh. Ph©n tÝch nµy ®­îc tiÕn hµnh t¹i phßng Nghiªn cøu vi cÊu tróc thuéc ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. 2.4.7. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt cña vËt liÖu trªn m¸y ph©n tÝch nhiÖt träng l­îng Nguyªn lý cña ph­¬ng ph¸p nµy nh­ sau: khi t¨ng nhiÖt ®é dÇn lªn sÏ cã c¸c qu¸ tr×nh hãa lý xÈy ra nh­ bay h¬i n­íc vµ c¸c chÊt thÊp ph©n tö lµm khèi l­îng cña vËt liÖu gi¶m dÇn. Sau ®ã ®Õn mét nhiÖt ®é nµo ®Êy cã c¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc (nh­ ph¶n øng oxy ho¸, c¾t m¹ch, ph©n huû,…) x¶y ra lµm khèi l­îng vËt liÖu thay ®æi. C¨n cø vµo biÓu ®å ghi ®­îc vÒ møc ®é vµ tèc ®é tæn hao träng l­îng cã thÓ biÕt ®­îc qu¸ tr×nh ph©n huû nhiÖt cña vËt liÖu. B»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch nµy, cã thÓ ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt, còng nh­ ®¸nh gi¸ sù t­¬ng t¸c pha polyme/polyme trong tæ hîp vËt liÖu. PhÐp ph©n tÝch ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y ph©n tÝch nhiÖt TA50 cña h·ng SHIMADZU (NhËt B¶n) ®Æt t¹i phßng Ph©n tÝch nhiÖt thuéc ViÖn Ho¸ häc - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. C¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh ph©n tÝch nhiÖt träng l­îng TGA ®­îc chän nh­ sau: Tèc ®é n©ng nhiÖt : 100C/phót Kho¶ng nhiÖt ®é nghiªn cøu: t0phßng ( 6000C M«i tr­êng nghiªn cøu: kh«ng khÝ PhÇn thø ba: KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.1. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý nhiÖt tíi sù c¾t cÇu nèi kh«ng gian cña cao su phÕ th¶i Qua mét sè tµi liÖu, chóng t«i tiÕn hµnh xö lý nhiÖt ®èi víi CSPT ë nhiÖt ®é 1800C vµ 2000C trong c¸c kho¶ng thêi gian kh¸c nhau. Sù c¾t cÇu nèi kh«ng gian ®­îc ®¸nh gi¸ th«ng qua sù t¨ng ®é tr­¬ng cña vËt liÖu trong dÇu Diezen. Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý nhiÖt tíi sù t¨ng ®é tr­¬ng cña vËt liÖu (c¸c mÉu vËt liÖu phÕ th¶i ®­îc xö lý nhiÖt ®Òu ë d¹ng tÊm máng) ®­îc tr×nh bµy trong c¸c h×nh d­íi ®©y.
H×nh 5: ¶nh h­ëng cña thêi gian xö lý nhiÖt tíi ®é tr­¬ng cña mÉu vËt liÖu CSPT1
H×nh 6: ¶nh h­ëng cña thêi gian xö lý nhiÖt tíi ®é tr­¬ng cña mÉu vËt liÖu CSPT2 Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn ta thÊy r»ng thêi gian xö lý nhiÖt cµng l©u th× ®é tr­¬ng cña CSPT cµng lín; nhiÖt ®é cµng cao th× kh¶ n¨ng t¨ng ®é tr­¬ng cµng nhiÒu. §iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch lµ nhiÖt l­îng cung cÊp cho CSPT cµng lín th× kh¶ n¨ng lµm ®øt c¸c cÇu nèi kh«ng gian gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö cao su cµng cao, do ®ã lµm t¨ng ®é tr­¬ng cña vËt liÖu. Do n¨ng l­îng liªn kÕt cña c¸c liªn kÕt: EC–C = 370 kJ/mol, EC–S = 310 kJ/mol, ES–S = 270 kJ/mol [15]. Do vËy, viÖc xö lý CSPT b»ng nhiÖt ë ®©y chñ yÕu lµ c¾t m¹ch monosunfit, disunfit vµ polysunfit (lµ c¸c cÇu nèi kh«ng gian), ngoµi ra mét phÇn c¸c liªn kÕt –C–C– trong m¹ch ®¹i ph©n tö còng bÞ g·y do ®ã dÉn ®Õn viÖc gi¶m khèi l­îng ph©n tö cña cao su dÉn ®Õn hËu qu¶ lµ gi¶m c¬ tÝnh cña vËt liÖu t¸i sinh. V× vËy nhiÖt ®é vµ thêi gian xö lý nhiÖt ph¶i chän sao cho phï hîp. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ thu ®­îc cho thÊy, nÕu nhiÖt ®é xö lý thÊp (1800C) th× kh¶ n¨ng c¾t cÇu nèi kh«ng cao. Do vËy, dï thêi gian xö lý nhiÖt cã dµi h¬n 100 phót th× ®é tr­¬ng còng kh«ng t¨ng nhiÒu. Trong khi ®ã ë 2000C th× trong 15 phót ®Çu, tèc ®é c¾t cÇu nèi x¶y ra rÊt m¹nh (®é tr­¬ng t¨ng nhanh) nh­ng sau ®ã gi¶m dÇn. C¨n cø vµo nh÷ng kÕt qu¶ trªn, chóng t«i chän nhiÖt ®é xö lý cho CSPT lµ 2000C vµ thêi gian lµ 10 phót ®èi víi CSPT d¹ng bét, 15 phót ®èi víi d¹ng tÊm máng. Xin l­u ý: khi sö dông c¸c lo¹i CSPT vµo nghiªn cøu, CSPT1 ®­îc sö dông ë d¹ng tÊm chiÒu dµy ≤1mm ®· qua xö lý nhiÖt ë 2000C trong thêi gian 15 phót; CSPT2 ®­îc sö dông ë d¹ng bét kÝch th­íc h¹t 0,5((1 mm, lo¹i CSPT nµy ®­îc chia lµm 2 lo¹i: CSPT2.1 lµ cao su blend CSTN/LDPE ë d¹ng bét ch­a qua xö lý nhiÖt, CSPT2.2 lµ cao su blend CSTN/LDPE ë d¹ng bét ®· qua xö lý nhiÖt ë 2000C trong thêi gian 10 phót. 3.2. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSPT dï ®· ®­îc xö lý nhiÖt nh­ng c¸c liªn kÕt kh«ng gian vÉn cßn nhiÒu, do vËy khi sö dông l¹i lµm nguyªn liÖu nh×n chung ng­êi ta chØ thay thÕ mét phÇn nguyªn liÖu cao su nguyªn sinh. §Ó x¸c ®Þnh hµm l­îng thÝch hîp cña CSPT, chóng t«i tiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c mÉu vËt liÖu cã thµnh phÇn cao su vµ c¸c phô gia cè ®Þnh råi ®­a tû lÖ CSPT kh¸c nhau vµ tiÕn hµnh gia c«ng trong cïng mét ®iÒu kiÖn, sau ®ã kh¶o s¸t c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu. 3.2.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT1 tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT1 Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng hµm l­îng CSPT1 tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu ®­îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh d­íi ®©y.
H×nh 7: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT1 ®Õn ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu CSTN/CSPT1
H×nh 8: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT1 ®Õn ®é d·n dµi khi ®øt cña vËt liÖu CSTN/CSPT1
H×nh 9: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT1 ®Õn ®é cøng cña vËt liÖu CSTN/CSPT1
H×nh 10: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT1 ®Õn ®é mµi mßn cña vËt liÖu CSTN/CSPT1
H×nh 11: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT1 ®Õn ®é d·n dµi d­ cña vËt liÖu CSTN/CSPT1 NhËn thÊy r»ng, ®èi víi mÉu cã CSPT d¹ng tÊm máng th× khi hµm l­îng CSPT t¨ng lªn th× ®é cøng cña vËt liÖu t¨ng, ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi khi ®øt, ®é bÒn mµi mßn ®Òu bÞ gi¶m xuèng, tuy nhiªn sù gi¶m nµy ë giai ®o¹n ®Çu cßn chËm. Khi hµm l­îng CSPT v­ît qu¸ 20% th× c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý gi¶m m¹nh h¬n. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ do CSPT ë d¹ng tÊm do cã ®é dµy nhÊt ®Þnh vµ do kh¶ n¨ng truyÒn nhiÖt cña cao su kÐm nªn mét phÇn cao su ë phÝa trong ch­a c¾t m¹ch kh«ng gian. Khi c¸n trén, c¸c tÊm bÞ ph¸ vì t¹o ra c¸c h¹t kh¸ th« vµ do liªn kÕt gi÷a bÒ mÆt cña CSPT víi CSTN h¹n chÕ nªn g©y c¶n trë t­¬ng t¸c, lµm gi¶m ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu. MÆt kh¸c, khi cho CSPT vµo, do lóc ban ®Çu hµm l­îng CSPT cßn thÊp nªn c¸c h¹t ph©n bè kh¸ ®Òu ®Æn, kh¶ n¨ng liªn kÕt gi÷a CSTN vµ CSPT cßn t­¬ng ®èi tèt nªn c¬ tÝnh gi¶m chËm. Khi hµm l­îng CSPT v­ît qu¸ 20%, c¸c h¹t CSPT tËp trung thµnh c¸c pha riªng rÏ lµm cho cÊu tróc cña vËt liÖu kh«ng cßn chÆt chÏ n÷a dÉn tíi sù gi¶m m¹nh c¬ tÝnh cña vËt liÖu. 3.2.2. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT2 tíi tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT2 §Ó thùc hiÖn phÇn nghiªn cøu nµy, chóng t«i sö dông CSPT2.2 (CSPT2 d¹ng bét ®· xö lý nhiÖt ë 2000C trong thêi gian 10 phót). Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ®­îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh sau:
H×nh 12: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT2.2 ®Õn ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2
H×nh 13: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT2.2 ®Õn ®é d·n dµi khi ®øt cña vËt liÖuCSTN/CSPT2.2
H×nh 14: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT2.2 ®Õn ®é cøng cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2
H×nh 15: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT2.2 ®Õn ®é mµi mßn cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2
H×nh 16: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng CSPT2.2 ®Õn ®é d·n dµi d­ cña vËt liÖu CSTN/CSPT2.2 NhËn thÊy r»ng, ®èi víi mÉu cã CSPT2.2, ®é cøng cña vËt liÖu t¨ng vµ ®é bÒn mµi mßn gi¶m xuèng khi hµm l­îng CSPT t¨ng. Tuy nhiªn, ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi khi ®øt l¹i t¨ng vµ ®¹t cùc ®¹i khi hµm l­îng CSPT lµ 20% sau ®ã gi¶m m¹nh ®ét ngét. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch r»ng, khi cho hµm l­îng CSPT víi mét hµm l­îng nhá (( 20%) th× nã cã t¸c dông lµm t¨ng sù tho¸t khÝ trong qu¸ tr×nh gia c«ng vµ nh­ vËy vËt liÖu cã cÊu tróc ®Òu ®Æn h¬n. Tuy nhiªn khi hµm l­îng CSPT v­ît qu¸ 20% th× chóng t¹o thµnh c¸c pha phÕ th¶i riªng cã tÝnh chÊt c¬ lý thÊp lµm gi¶m tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu. §é cøng cña vËt liÖu t¨ng lªn khi hµm l­îng CSPT t¨ng, ®iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch r»ng trong CSPT vÉn cßn mét hµm l­îng l­u huúnh d­ vÉn ch­a lo¹i bá hÕt ®­îc. Do vËy trong qu¸ tr×nh l­u ho¸, nã cã thÓ tham gia c¸c ph¶n øng kh©u m¹ch lµm cho ®é cøng cña vËt liÖu t¨ng lªn. MÆt kh¸c, trong CSPT2.2 cã LDPE, khi hµm l­îng CSPT2.2 t¨ng th× hµm l­îng LDPE t¨ng theo vµ do vËy còng lµm cho ®é cøng cña vËt liÖu t¨ng theo. 3.3. ¶nh h­ëng cña c¸c phô gia biÕn ®æi cÊu tróc tíi cÊu tróc, tÝnh n¨ng c¬ lý vµ nhiÖt cña vËt liÖu C¨n cø vµo nh÷ng kÕt qu¶ thu ®­îc ë trªn, chóng t«i chän mÉu cã 20% CSPT ®Ó nghiªn cøu tiÕp. §Ó lµm t¨ng c¸c tÝnh n¨ng c¬ lý cña vËt liÖu CSTN/CSPT, chóng t«i sö dông mét sè t¸c nh©n biÕn ®æi cÊu tróc. C¸c t¸c nh©n nµy cã thÓ g©y ¶nh h­ëng tíi sù ®Þnh h­íng, b¸m dÝnh hoÆc lÊp ®Çy c¸c kho¶ng trèng trong vËt liÖu.