Đề tài khảo sát quy trình tạo sản phẩm từ latex cao su thiên nhiên

LỜI CẢM ƠNTrước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Trường Đại họcCông Thương, đặc biệt là Khoa Công nghệ Hóa học, nơi đã tạo điều kiện và môitrường học tập tốt nh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

 MSSV: 2045210022

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI NÓI ĐẦU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về latex cao su thiên nhiên 1

1.1.1 Định nghĩa và thành phần cấu tạo 2

1.1.2 Cao su sơ chế 3

1.2 Đông đặc mủ cao su và bảo quản 4

1.2.1 Sự đông đặc cao su latex 4

1.2.2 Bảo quản cao su latex 5

1.3 Lý thuyết về bột màu vô cơ 5

1.3.1 Khái niệm về bột màu vô cơ 5

1.3.2 Tính chất của bột màu vô cơ 5

1.3.3 Xu hướng sử dụng bột màu vô cơ trong ngành cao su 6

1.3.4 Ứng dụng của bột màu vô cơ 6

1.4 Hoá chất dùng để phối trộn với latex cao su thiên nhiên 7

1.5 Tổng quan về thạch cao 10

1.5.1 Cơ sở lý thuyết 10

1.5.2 Khuôn thạch cao cho tạo hình 11

1.6 Phương pháp đo kiểm 12

1.6.1 Phương pháp đo độ bóng 12

1.6.2 Phương pháp đo cường độ màu bằng máy Color Muse 12

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Dụng cụ, hóa chất và thiết bị 14

2.2 Quy trình thực nghiệm 15

2.2.1 Thuyết minh quy trình 16

2.3 Phương pháp nghiên cứu 16

2.2.2 Phương pháp thực nghiệm 16

2.4 Quy trình gia công sản phẩm latex cao su thiên nhiên 16

2.4.1 Quy trình tạo khuôn thạch cao 16

2.4.2 Quy trình đổ rót sản phẩm từ cao su 19

2.4.3 Quy trình tái chế thạch cao 21

2.5.1 Khảo sát nguyên liệu làm khuôn thạch cao 21

2.5.2 Khảo sát quy trình tạo khuôn và phương pháp đổ rót sản phẩm 21

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu làm khuôn thạch cao 23

3.2 Kết quả khảo sát quy trình tạo sản phẩm 30

3.2.1 Kết quả khảo sát hàm lượng bột màu 30

3.2.2 Kết quả khảo sát độ bóng 33

3.3 Kết quả khảo sát thạch cao tái chế 34

KẾT LUẬN

PHỤ LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Sinh viên thực hiện: Trần Ngọc Quỳnh Châu MSSV: 2045210022

Nhận xét :

Điểm đánh giá:

Ngày ……….tháng ………….năm 2024

Nguyễn Hưng Thủy

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Trường Đại họcCông Thương, đặc biệt là Khoa Công nghệ Hóa học, nơi đã tạo điều kiện và môitrường học tập tốt nhất để em hoàn thành chương trình học và thực hiện đề tài đồ ánchuyên ngành: "Khảo sát quy trình tạo sản phẩm từ latex cao su thiên nhiên"

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến Cô Nguyễn Hưng Thủy, người đã tận tìnhhướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thựchiện đồ án Những đóng góp ý kiến và sự động viên của cô đã giúp em vượt quanhững khó khăn và hoàn thiện đồ án này

Bên cạnh đó, em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa đã giảng dạy, cung cấp nềntảng kiến thức vững chắc, đồng thời hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trongsuốt quá trình học tập

Mặc dù đã cố gắng hết sức, nhưng do giới hạn về thời gian và kiến thức, chắc chắn

đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý của quýthầy cô và các bạn để hoàn thiện hơn

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!

LỜI NÓI ĐẦU

Cao su thiên nhiên là một trong những nguyên liệu quan trọng, đóng vai trò thiếtyếu trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất lốp xe, găng tay, dây thun và cácsản phẩm kỹ thuật Với tính chất vượt trội như độ đàn hồi cao, khả năng chịu màimòn tốt và an toàn với môi trường, cao su thiên nhiên luôn là lựa chọn ưu tiên trongviệc sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống và sản xuất Trong bối cảnh ngànhcông nghiệp cao su phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, việc nghiên cứu và tối ưu hóaquy trình sản xuất từ latex cao su thiên nhiên không chỉ góp phần nâng cao chấtlượng sản phẩm mà còn mang lại giá trị kinh tế cao Điều này đặc biệt quan trọngkhi Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu cao su hàng đầu thế giới, vớinguồn nguyên liệu phong phú và tiềm năng phát triển lớn

Đề tài "Khảo sát quy trình tạo sản phẩm từ latex cao su thiên nhiên" được thực hiệnnhằm tìm hiểu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, cũng như khả năng ứng dụng thực tiễn trong sản xuất Đồng thời, nghiên cứu này cũng là cơ hội để em tiếp cận các kiến thức thực tế, kết nối lý thuyết đã học với thực tiễn sảnxuất

Về lý do chọn đề tài, việc cắt cụt ngón tay và một phần ngón tay thường là do chấnthương; mất ngón tay cũng có thể là do dị tật bẩm sinh và bệnh tật Rất khó để chế tạo ngón tay giả vì chúng đòi hỏi cả tính thẩm mỹ và chức năng Vì thế các nghiêncứu về việc chế tạo các ngón tay giả từ các vật liệu khác nhau được tiến hành nhằmmục đích phục hồi sự tự tin cho người sử dụng Qua đồ án này, với mong muốn vậndụng những kiến thức đã học, kết hợp nghiên cứu thực tiễn để tìm hiểu và đóng gópvào việc khảo sát các quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cao su thiên nhiên, em

đã chọn đề tài "Khảo sát quy trình tạo sản phẩm từ latex cao su thiên nhiên" làm nộidung nghiên cứu Đề tài không chỉ giúp em hiểu rõ hơn về lĩnh vực sản xuất này màcòn mở rộng khả năng ứng dụng kiến thức chuyên ngành vào thực tế, góp phần giảiquyết các vấn đề đang tồn tại trong ngành công nghiệp cao su

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của latex Cao su thiên nhiên 2

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của cao su tự nhiên (cis-1,4 polyisoprene) 2

Hình 1.3 Cấu trúc EZ 8

Hình 1.4 Cấu trúc acid stearic 9

Hình 1.5 Sự tách nước của thạch cao 10

Hình 1.6 Thiết bị đo độ bóng PICOGLOSS 560 MC-X 12

Hình 1.7 Máy so màu cầm tay Color Muse 13

Hình 2.1 Quy trình thực nghiệm 15

Hình 2.2 Quá trình trộn thạch cao trắng với nước thường 17

Hình 2.3 Khuôn thạch cao trắng khuôn đặc (1 ngón) 18

Hình 2.4 A Khuôn thạch cao vàng đắp ngón tay (1 ngón); B Trộn thạch cao vàng trong thau nhựa; C Đổ khuôn thạch cao vàng khuôn đặc 18

Hình 2.5 Thạch cao y tế được đắp trên ngón tay mẫu 18

Hình 2.6 A Nghiền ướt hỗn hợp màu; B Nghiền ướt BHT; C,D Khuấy hỗn hợp cao su bằng máy khuấy từ 20

Hình 2.7 Đổ rót sản phẩm vào khuôn đặc 20

Hình 3.1 Sản phẩm thạch cao trắng khuôn đặc, phương pháp rót rỗng ( A ); phương pháp rót sản phẩm đặc ( B ) 23

Hình 3.2 Sản phẩm thạch cao vàng khuôn đặc, phương pháp rót đặc (A) ; phương pháp rót rỗng (B) 23

Hình 3.3 Sản phẩm khuôn thạch cao vàng đắp tay, phương pháp rót rỗng (A) ; phương pháp rót đặc (B) 24

Hình 3.4 Sản phẩm khuôn thạch cao y tế, phương phát rót đặc (A) ; phương phát rót rỗng .24

Hình 3.5 Sản phẩm khuôn thạch cao trắng đắp tay ; phương pháp rót đặc (A) ; phương pháp rót rỗng (B) 24

Hình 3.6 A) Tái chế thạch cao y tế; B) Tái chế thạch cao vàng và thạch cao trắng; C) Thạch cao vàng sau khi được tái chế 34

Hình 3.7 Thử độ kết dính của thạch cao trên tay 34

3DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cao su latex [2] 2

Bảng 2.1 Dụng cụ 14

Bảng 2.2 Hóa chất 14

Bảng 2.3 Thiết bị sử dụng 14

Bảng 2.4 Đơn pha chế hỗn hợp cao su 19

Bảng 2.5 Khảo sát nguyên liệu làm khuôn 21

Bảng 2.6 Các loại khuôn và phương pháp đổ rót được khảo sát 22

Bảng 3.2 Kết quả so cường độ màu và độ bóng 30

Bảng 3.3 Kết quả đo cường độ màu của các mẫu rót đặc 31

Bảng 3.4 Kết quả đo cường độ màu các mẫu rót rỗng 32

Bảng 3.5 Kết quả đo độ bóng 33

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

1.1 Tổng quan về latex cao su thiên nhiên

Trong công nghiệp cao su, cao su là nguyên liệu quan trọng nhất, nó quyết địnhphần lớn tính năng sử dụng của sản phẩm Do đó việc lựa chọn loại cao su, phâncấp loại cao su là điều rất cần thiết

Nước ta là một nước sản xuất cao su thiên nhiên vì thế nguồn nguyên liệu nàykhông bao giờ cạn kiệt Ngoài ra đối với các yêu cầu sử dụng thông thường, nhất là

để làm săm lốp xe, ngay cả săm lốp xe tải, sử dụng cao su thiên nhiên vẫn cho sảnphẩm có tính năng ưu việt Nếu pha chế đúng cách, độ mài mòn của lốp xe vẫnkhông thua các lốp xe làm bằng cao su tổng hợp

Từ những hạt cao su đầu tiên di nhập được trồng thành công tại Việt Nam vàonăm 1897, đến nay, cây cao su đã có vị thế vững chắc trong ngành nông nghiệp vàngành công nghiệp Việt Nam, góp phần phát triển kinh tế, nâng cao công nghệ chế biến, cải thiện điều kiện xã hội vùng nông thôn và phủ xanh gần 1 triệu ha

Trong thiên nhiên có rất nhiều cao su thuộc nhiều loại thực vật khác nhau Chúngthích hợp với khí hậu vùng nhiệt đới, đặc biệt là miền Bắc Mỹ, Brasil, Trung Mỹ,Châu Phi, từ Maroc đến Madagasca, Sri Lanka, miền Nam Ấn, Việt Nam, Lào vàCampuchia, Thái Lan, Malaysia và Indonesia

Trong số các loại cây cao su, đặc biệt loại được ựa chuộng nhất là cây Heveabrasiliensis, cung cấp khoảng 95-97% cao su thiên nhiên toàn thế giới Đây là giốngcao su được trồng chủ yếu ở nước ta

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

1.1.1 Định nghĩa và thành phần cấu tạo

Latex cao su là một trạng thái nhũ tương (thể sữa trắng đục) của các hạt phân tử cao su (pha phân tán) trong môi trường phân tán lòng Ở Việt Nam, latex được gọi

là mủ cao su nước Công thức cấu tạo:

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của latex Cao su thiên nhiên

Công thức hóa học của latex: phân tử cơ bản của cao su là isoprene polymer 1,4-polyisoprene [C5H8]n) có khối lượng phân tử 105-107 Nó được tổng hợp từ câybằng một quá trình phức tạp của carbohydrate

(cis-Cấu trúc hóa học của cao su tự nhiên (cis-1,4 polyisoprene):

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của cao su tự nhiên (cis-1,4 polyisoprene)

Latex cao su thiên nhiên (NR): hay nói chính xác là latex cao su Polyisoprencethiên nhiên thu hoạch từ cao su thiên nhiên, chủ yếu là loại Hevea Brasiliensis(thuộc họ Euphorbiaceae), bằng phương pháp cạo mủ Cấu tạo latex bao gồm:Pha phân tán: là các hạt tử cao su polyisoprene - được tổng hợp bằng con đườngsinh học (điều khiển bằng hệ thống enzim) Chính vì thế Polyisoprene thu được cónhững tính ưu việt về cấu trúc- điều hòa lập thể rất cao: 100% đồng phân dạng cis,khối lượng phân tử lớn và đồng nhất, mức độ kết bó chặt chẽ, Hàm lượng các hạt

từ cao su tùy theo đặc tỉnh sinh lý của cây dao động từ 25-54%

Môi trường phân tán: là serum lòng có thành phần phức tạp bao gồm thành phầnchủ yếu là nước (52-70%), protein (2-3%), acid béo và dẫn xuất (1-2%), glucid vàhetorosid (khoảng 1%), khoáng chất (0,3-0,7%)

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cao su latex

Năm 1743, Franscois Fresneau đã có những bản vẽ mô tả về cây cao su và khôngngừng tím cách nghiên cứu chiết rút cao su, chính ông là người đầu tiên đề nghị sử dụng nguyên liệu này Năm 1761, hai nhà hóa học Pháp tên là Herissant vàMacquer đã hòa tan được cao su với dung môi là ether và tinh dầu thông Năm

1791, Samuel Peal đưa ra sáng chế làm áo mưa từ cao su, nhưng việc chế tạo áomưa chỉ được xem là mạnh vào sau năm 1823, năm mà Macintosh sử dụng naphthanhư là một dung môi Năm 1819, Thomas Hancock (Anh) khám phá ra quá trìnhnghiền và cán dẻo cao su, tuy nhiên cao su lúc bấy giờ có tính năng rất thấp Năm

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

1839, Charles Goodyear (Hoa Kỳ) phát minh ra quá trình lưu hóa cao su bằng lưuhuỳnh, cao su đã cãi thiện tính năng cơ lý cũng như bền nhiệt Đây là bước ngoặt và

là phát minh vĩ đại nhất trong ngành công nghiệp cao su

Có thể nói nhờ hai phát minh của Hacook (nghiền hóa dẻo) và của Goodyear (lưuhóa) mà kỹ thuật cao su phát triển mạnh mẽ Tiếp theo sau là việc phát minh ra cao

su tổng hợp.Công nghiệp cao su tiến triển mạnh mẽ như hiện nay cũng một phầnlớn nhờ các cuộc khám phá tiếp nối sau này, đặc biệt như khám phá ra chất xúc tiếnlưu hóa, chất phòng lão, chất độn tăng cường và phát minh ra các phương pháp giacông chế biến cao su

Công nghệ sản xuất cao su kỹ thuật bắt đầu phát triển mạnh mẽ để hỗ trợ cho tất

cả các ngành khoa học kỹ thuật từ sau phát minh ra quá trình lưu hóa Bắt đầu từ đây, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ hai phát triển mạnh mẽ và đạt vô sốnhững thành tựu mà cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất không thể với tới Hầuhết các thành tựu khoa học kỹ thuật trong giai đoạn này đều có sự hỗ trợ đắc lực củacác vật liệu cao su kỹ thuật, đặc biệt các miếng đệm kỹ thuật, joint kỹ thuật dùngcho ngành hành không vũ trụ, cơ khí ôtô, máy công cụ,

Cây cao su đầu tiên du nhập vào Đông Dương là do ông J.B Louis Pierre đemtrồng tại Thảo Cầm Viên Sài Gòn năm 1877, những cây này hiện nay đã chết Năm

1897, dược sĩ Raoul lấy những hạt giống tại Java đem về gieo trồng tại Ông Yệm(Bến Cát) Một số đồn điền do bác sĩ Yersin lấy giống ở Colombo đem gieo trồngtại viện Pasteur tại Suối Dầu (Nha Trang) năm 1899-1903, từ đó các đồn điền khácđược mở rộng

1.2 Đông đặc mủ cao su và bảo quản

1.1.3 Sự đông đặc cao su latex

Latex tươi nếu để ngoài trời sẽ tự nhiên đông đặc lại Hiện tượng này là do cácenzyme hay vi khuẩn biến đổi hóa học mà gây ra Nếu đo pH latex tươi, sẽ thấy PH

sẽ giảm xuống cho đến lúc latex đông đặc

Đông đặc bằng cách khuấy trộn : Khi ta khuấy trộn mạnh và kéo dài, latex sẽ bịđông đặc Việc khuấy trộn đã làm cho động năng trung bình của các hạt phân tử cao

su tăng lên; động năng này đạt tới một trị số đủ để khống chế được lực đẩy điện từ 

và vô hiệu hóa lớp protein hút nước Khi latex được cho thêm vào chất có tác dụng

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

giảm độ ổn định latex như oxide kẽm, sự đông đặc sẽ được gia tốc Hiện nay, dùngphương pháp khuấy trộn cơ học như là một thí nghiệm chứng minh hiện tượng về

độ ổn định của latex, nhưng tỉ số giữa độ ổn định cơ lý và độ ổn định hóa học thìchưa được xác định rõ [2]

1.1.4 Bảo quản cao su latex

Mù nước chuyển đến xí nghiệp được đưa vào các bể lắng có kích thước lớn, tạiđây mù nước được khuấy trộn để làm đồng nhất các loại latex từ các nguồn khácnhau; đây là giai đoạn sơ khởi kiểm tra việc tiếp nhận Ở gia đoạn này, tiến hành đotrọng lượng mù khô và thành phần NH3 còn lại trong mủ

Mù tạp dễ bị oxi hóa nếu đề ngoài trời, nhất là phơi dưới ánh nắng, chất lượng

mù sẽ bị giảm Khi đem về phân xưởng, mù tạp được phân loại, ngâm rửa trong các

hồ riêng biệt, để tránh bị oxi hóa và làm mất đi một phần chất bẩn Tùy theo phẩmchất từng loại mù có thể ngâm tối đa là 7 ngày và tối thiểu là 12 giờ Mù tạp ngoàingâm nước có thể ngâm trong dung dịch hóa chất (acid clohidric, acid axalic, cácchất chống lão hóa) để tránh phân hủy cao su

Các loại mù dây, mù đất được nhặt riêng, trước khi tồn trữ được rửa sạch bằngcách cho qua giàn rửa có chứa dung dịch hóa học, thích hợp để tẩy các chất đơ, loại

bỏ tạp chất

1.3 Lý thuyết về bột màu vô cơ

1.1.5 Khái niệm về bột màu vô cơ

Bột màu vô cơ (pigment) là những hợp chất vô cơ không hòa tan trong dung môi,được sử dụng chủ yếu để tạo ra màu sắc cho các sản phẩm như sơn, nhựa, cao su,mực in và vật liệu xây dựng Các bột màu vô cơ thường sở hữu đặc tính ổn định cao

về màu sắc, khả năng chống chịu nhiệt, ánh sáng và hóa chất, làm cho chúng trở thành sự lựa chọn phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp

Pigment được sản xuất từ các nguyên liệu khoáng chất tự nhiên hoặc tổng hợp từ những quá trình hóa học Một số bột màu vô cơ nổi bật bao gồm oxit sắt (dùng đểtạo màu đỏ, nâu), oxit titan (màu trắng), chromate bari (màu vàng) và nhiều hợpchất khác Các pigment này không chỉ cung cấp màu sắc đặc trưng mà còn cải thiện

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

các đặc tính cơ lý của sản phẩm, như độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn vàchịu được tác động của môi trường

1.1.6 Tính chất của bột màu vô cơ

Với tính chất ổn định và khả năng chịu nhiệt cao, bột màu vô cơ đặc biệt được ưachuộng trong những ứng dụng yêu cầu sự bền vững và khả năng chống chịu trongđiều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp cao su, sơn và vậtliệu xây dựng Tuy nhiên, một số loại pigment cũng có thể tác động đến tính chất cơ học và hóa học của các vật liệu, do đó việc nghiên cứu và lựa chọn bột màu vô cơ phù hợp là rất cần thiết

Vì thế màu vô cơ dần được thay thế bằng trừ titanium dioxide (TiO₂) và carbonblack, do có khuyết điểm của phẩm hữu cơ: tỷ trọng cao, khả năng nhuộm màu yếu,cho sản phẩm đục không tươi màu, vài dẫn xuất chrome gia tốc lão hóa cao su vàmột số tham gia vào phản ứng do có lưu huỳnh tự do Có thể kể tới màu trắng:titanium dioxide, sulfite kẽm ; Màu đen: carbon black ; Màu vàng: chromate këm,oxide såt vàng ; Màu xanh lục: chromium hemitrioxide (Cr2O3) xanh lục

1.1.7 Xu hướng sử dụng bột màu vô cơ trong ngành cao su

Bột màu vô cơ, đặc biệt là các loại bột màu gốc oxit kim loại như oxit sắt, oxitcrom, titan dioxide, được ưa chuộng vì chúng có khả năng chống phai màu, giữ màusắc ổn định dưới tác động của tia UV và nhiệt độ cao Điều này đặc biệt quan trọngtrong các ứng dụng ngoài trời hoặc trong các sản phẩm cao su chịu ảnh hưởng mạnh

từ ánh sáng mặt trời

Việc sử dụng bột màu vô cơ thay vì các bột màu hữu cơ giúp giảm thiểu tác độngtiêu cực đến môi trường Bột màu vô cơ thường an toàn hơn, ít gây hại cho sức khỏecon người và dễ phân hủy hơn trong môi trường

Những sản phẩm cao su cần phải chịu được điều kiện khắc nghiệt như lốp xe,dây cáp, hoặc các bộ phận ô tô đều yêu cầu sự ổn định về màu sắc và độ bền cao.Bột màu vô cơ giúp tăng cường khả năng này nhờ vào tính ổn định cao với nhiệt độ

và các tác nhân ngoại cảnh

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

1.1.8 Ứng dụng của bột màu vô cơ

Bột màu vô cơ, đặc biệt là oxit titan (TiO2), thường được sử dụng trong sản xuấtlốp xe để tạo màu sáng và giúp bảo vệ cao su khỏi tác động của tia UV và oxy hóa.Lốp xe có màu sắc ổn định hơn và tuổi thọ cao hơn nhờ vào sự góp mặt của các bộtmàu này

Bột màu vô cơ được sử dụng để tạo màu cho các sản phẩm dây cáp và ống cao

su, giúp chúng dễ dàng nhận diện và có khả năng chịu đựng tốt hơn trong các môitrường ngoài trời, nơi chúng phải chịu ánh sáng mặt trời và nhiệt độ khắc nghiệt.Một số loại bột màu vô cơ, như oxit crom, có khả năng chống ăn mòn tốt, giúpsản phẩm cao su không bị ảnh hưởng bởi hóa chất hoặc môi trường ẩm ướt

1.4 Hoá chất dùng để phối trộn với latex cao su thiên nhiên

a) Lưu huỳnh

Tính chất: Lưu huỳnh là chất màu vàng, tỉ trọng d=2,07 không mùi, không vị,không tan trong nước, tan ít trong cồn, ether, glicerine, tan nhiều trong carbondisulfide, chà sát phát sình điện tích âm Ở trạng thái nguyên chất có phản ứng trungtính Độ dẫn điện và dẫn nhiệt kém Nóng cháy ở 119 °C; thành chất lông màu vàngnhạt, trong, sậm màu ở 160°C; hóa dày và nhão ở 200 - 250 °C, trở lại trạng tháilông ở 3300°C và bốc hơi màu nâu ở 444,6 °C Nhiệt độ bốc cháy là 266 °C, vớingọn lửa màu xanh lam và bốc khí SO2

Tác dụng: Lưu huỳnh được sử dụng là chất lưu hóa cho cao su và latex thiênnhiên, tổng hợp, ngoại trừ cao su chloroprene Lưu huỳnh có tác dụng lưu hóa qua

sự thành lập cầu nối giữa các phân tử hydrocacbon cao su Nếu không có lưu huỳnhhay chất lưu hóa khác thỷ sự lưu hóa không xảy ra và cao su ở trạng thái sống Hoạttính lưu hóa của lưu huỳnh phụ thuộc vào sự có mặt của chất xúc tiên lưu hóa.Nếu không có mặt chất xúc tiến lưu hóa: quá trình lưu hóa ở 150 °C sẽ xảy ra quátrình phá vòng phân tử lưu huỳnh theo cơ chế gốc hoặc ion Các gốc ion hoạt tínhcao sẽ tham gia vào phản ứng với mạch đại phân từ cao su tạo thành một số cầu nốigiữa các mạch polysunfit và một số nhóm pesunfít có khả năng tham gia vào phảnứng khâu mạch đại phân từ, thường tạo thành các sunfit mạch vòng Như vậy nếukhông có mặt xúc tiến lưu hóa thì quá trình lưu hóa xảy ra chậm, đòi hỏi nhiệt năng

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

lớn cho lưu huỳnh Lưu huỳnh chủ yếu tham gia vào phản ứng vòng hóa trong cùngmột mạch đại phân tử do đó mật độ mạng lưới không gian thưa thớt

Nếu có mặt chất xúc tiến thì quá trình lưu hóa xảy ra nhanh hơn, nhiệt độ lưu hóathấp, số liên kết ngang nhiều, số nguyên tử lưu huỳnh liên kết ngang ít, mật độ phân

bố đều

Đối với sản phẩm cao su lưu hóa từ latex, lưu huỳnh không thể hòa trộn vàotrạng thái ban đầu mà cần xử lý biến đổi thành dạng huyền phù: lưu huỳnh khôđược tán nghiền (hoặc dùng các chất phụ gia khác) với nước liên tục nhiều giờ ở máy nghiền bị, có hiện điện của chất phân tán, tẩm ướt và chất kiềm

b) Chất xúc tiến Diethyl dithiocarbamate kẽm (EZ)

Hình 1.3 Cấu trúc EZ

Tính chất: EZ có dạng bột màu trắng d=147; Tºnc: 171 178 °C, không tan trongnước, xăng, cồn, tan trong benzene, chloroform, carbon disulfide (CS2), tan ít trongcarbon tetrachloro acetone

Công dụng: Xúc tiến lưu hóa kể từ nhiệt độ 70 °C, tác dụng cực nhanh ở nhiệt độ

từ 90 – 100 °C cho đến 160 °C Đối với latex chất này khuếch tán tốt khi sử dụngcần biến đổi thành khuếch tán trong nước như mọi trường hợp của chất không tantrong nước khác

c) Chất trợ xúc tiến Oxide kẽm (ZnO)

Tính chất: Bột màu trắng d=5.5.7 - 5.6, ở trạng thái vô định hình hay hình kimtùy theo điều kiện oxide hóa kẽm, kích thước 0.1 - 0.9µm Nhiệt dung riêng: 0.646cal/oC.cm3, ở trạng thái nguyên chất nó tan trong nước: 0.005 g/1 ở 25 °C

Công dụng: Trong ngành cao su ZnO có 6 tác dụng: Tăng trợ lưu hóa cao su haytăng hoạt cho chất gia tốc trực tiếp hoạt qua sự thành lập savon kẽm khi phối hợpvới acid béo; Độn tăng cường lực cao su; Dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt; Nhiệt gelhóa hay thu nhiệt đông đặc latex.; Nhuộm màu trắng (đối với sản phẩm đạt hàm

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

lượng ZnO trên 99% và hàm lượng Pb và Cả không quá 0.1%); Bổ chỉnh hiệu quảcủa MgO lưu hóa cao su polychloroprene

Đặc tính ở hỗn hợp cao su latex: Ở hỗn hợp cao su sống, bởi tính dễ kết tụ ZnOkhó phân tán trong cao su, do đó cần nhồi thật kỹ với cao su có acid stearic thànhhỗn hợp chủ hoặc thực hiện vào tiền kỳ hỗn luyện hoặc xử lý bọc áo hạt ZnO vớiacid stearic

d) Chất trợ xúc tiến Acid Stearic

Acid Stearic CH3(CH2)16COOH

Hình 1.4 Cấu trúc acid stearic

Tính chất: Là một acid béo, tinh thể dạng lá mông, màu trắng sáng Dạng thươngmại: bột, hạt, vẫy, phiến, cục, d=0.84; T°nc: 69.6 °C, T°s: 291°C (100mmHg) Tantrong ether chlorofrom, benzene, CC14, CS2, cồn, không tan trong nước

Công dụng: Trong ngành cao su acid stearic có 6 tác dụng: Tăng hoạt chất gia tốctrực tiếp hoặc qua sự thành lập savon kẽm tan trong cao su khi phản ứng với oxidekẽm; Hóa mềm dẻo cao su cán luyện; Khuếch tán chất độn và hóa chất khác; Giảmtính dính của cao su sống: trơn; Khoáng lão hóa vật lý cho cao su lưu hóa

e) Chất phòng lão BHT

Chất phòng lão còn gọi là chất kháng lão có chức năng cản trợ hay giảm tối thiểu

sự hư hỏng của cao su lưu hóa Sự hư hỏng thể hiện qua sự biến đổi giảm mất cácđặc tính ban đầu, thường đưa đến hiện tượng “chảy nhão"

Cơ chế phòng lão:

RO2 + ArOH→ ROOH + ArO

RO2+ArO sản phẩm phi mâu thuẫn

Trong đó:

R là alkyl hoặc aryl

ArOH là các chất chống oxy hóa phenolic có liên quan Mỗi BHT tiêu thụ hai gốcperoxy

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

Tính chất: Tan trong benzen, toluen, cồn, acetone, cacbontetrachlorua, ethyl

acetate và xăng Không tan trong nước hoặc dung dịch nước pha loãng

Công dụng: BHT là chất chống oxy hoá hiệu quả cao, thường được sử dụng cho:

cao su, nhựa, chất déo, polyether polyols, dầu thực vật, dầu khoáng, nhiên liệu, keodán, mực in, aliphatic and cyclicethers

f) Chất phân tán Tamol

Chất phân tán giúp huyền phù ổn định ở trạng thái phân tán cao [12]

Tamol (NN8906): Muối natri polycondensate của axit naphtalinsulfonic(C11H9NaO4S)

Đây là muối natri của sản phẩm ngưng tụ axit naphthalenesulphonic Nó có mộtmức độ ngưng tụ thấp Tamol NN 8906 chủ yếu được sử dụng làm chất phân tán vàchất ổn định trong sơn

Tính chất: Dạng bột màu vàng rơm, khuếch tán trong nước, có mùi hắc nhẹ

Công dụng: Đối với những chất không phân tán trong nước ta cần sử dụng tamol đểtạo huyền phù

1.5 Tổng quan về thạch cao

1.1.9 Cơ sở lý thuyết

Trong tự nhiên ở dạng đá thạch cao CaSO4.2H2O, dạng tinh thể tấm, màu trắng

Do lẫn tạp chất nên màu thạch cao bị biến thành màu xám tối Thạch cao là nguyênliệu làm khuôn trong công nghệ gốm sứ, là chất phụ gia điều chỉnh độ đóng rắn choximăng, làm tượng trong kiến trúc, mỹ thuật, làm trần thạch cao )

Chu trình sử dụng thạch cao làm khuôn theo dãy biến đổi sau:

10

220-250oC

CaSO4Thạch cao chết

CaSo4.0,5H2OKhuôn sử dụngCaSo4.nH2O

(n>2)

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

Thông thường, có hai mức tách nước có ý nghĩa kỹ thuật:

+ Mức đầu tiên: CaSO4.0,5H2O

Có ứng dụng cao nhất là thạch cao khan CaSO4.0,5H2O, do chúng có những tínhchất như khả năng thủy hóa thuận nghịch, đóng rắn nhanh tạo vật liệu xốp Thạchcao khan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như tượng mỹ thuật, trần thạch cao

Có ý nghĩa nhất trong công nghệ gốm sứ là dùng làm khuôn cho sản phẩm gốm sứ.Thạch cao khan CaSO4 0,5H2O được sản xuất theo các phương pháp cổ điển như nung nóng bột đá thạch cao, thạch cao tái sinh trong nồi, chảo (rang thạch cao).Hoặc nung nóng trong các lò quay ( chiều dài 10 – 20m), theo phương pháp nàychất lượng không cao mặc dù năng suất rất cao

+ Mức thứ hai: CaSO4

Thạch cao không ngậm nước CaSO4 còn gọi là thạch cao chết, màu hơi vàng,đóng rắn rất chậm hoặc hầu như không đóng rắn, không dùng làm khuôn Được sảnxuất bằng cách nung đá thạch cao ở nhiệt độ cao 800 – 1000°C sau đó nghiền mịn.Biến đổi thù hình và cường độ thạch cao:

Thạch cao có rất nhiều dạng thù hình, quá trình phân hủy vì nhiệt của thạch caorất phức tạp Thạch cao có chất lượng cao nhất là a – hemihydrate có dạng hìnhkim Ngoài ra thạch cao còn có dạng thù hình ẞ - hemihydrate, loại thù hình không

có hình dạng nhất định, có kích thước ngắn, ít mong đợi Thạch cao kết tinh từ ahemihydrate đóng rắn chậm nhưng cho cường độ cao hơn nhiều so với từ ẞ – hemihydrate

Quá trình đóng rắn thạch cao có thể phân thành hai gia đoạn chính:

- Hòa tan hemihydrate (CaSO4 0,5H2O) vào nước

- Kết tinh và phát triển tinh thể hydrat (CaSO4 2H2O)

- Kết tinh và phát triển tinh thể hydrat (CaSO4 2H2O)

Liên kết giữa các tinh thể CaSO4 2H2O quyết định độ bền của sản phẩm Tỷ lệnước/thạch cao ảnh hưởng lớn đến độ bền cơ sản phẩm Lượng nước nhiều quá, sẽtạo nhiều lỗ xốp, bền cơ giảm Ngược lại, lượng nước quá ít, không đủ điều kiện đểphát triển các tỉnh thể thạch cao Thông thường tỉ lệ nước/thạch cao = 0,45 – 0,6 Đểlàm chậm quá trình đóng rắn thạch cao, người ta đưa vào các chất như: thủy tinh

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

lòng,CaO, FeSO4 Ngược lại, để làm tăng quá trình đóng rắn, người ta thêm cácchất: NaCl, Na2SO4

1.1.10 Khuôn thạch cao cho tạo hình

Vật liệu làm khuôn có thể là ceramic xốp, polymer, sử dụng 20000 – 30000 lần,nhưng khá đắt, đòi hỏi công nghệ cao Do đó, trong công nghệ, đối với khuônkhông yêu cầu độ bền cao và số lần sử dụng nhiều, ưu tiên sử dụng nguyên liệu làmkhuôn là thạch cao.Khi sử dụng, khuôn thạch cao hút nước, độ ẩm tăng dần (18%),cần sấy khuôn để sử dụng lại Có thể sấy tự nhiên hoặc trong các thiết bị sấy Nhiệt

độ sấy khuôn thạch cao ẩm khoảng 100°C, khi độ ẩm khuôn dưới 5% nhiệt độ sấykhông nên quá 60°C, để tránh phân rã khuôn

1.6 Phương pháp đo kiểm

Hình 1.6 Thiết bị đo độ bóng PICOGLOSS 560 MC-X

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

1.1.12 Phương pháp đo cường độ màu bằng máy Color Muse

Thông tin thiết bị: đường kính: 27.5mm; Cao: 55mm; Nặng: 29g; Pin sạc tíchhợp; Hỗ trợ định dạng màu: LAB, RGB, CIE,

Tính năng máy so mày cầm tay Color Muse: Quét, lưu trữ, tập tin và tham chiếumàu sắc; Quét tham chiếu đối với thư viện màu; Quét màu và lưu trữ chúng trongbảng màu tùy chỉnh của bạn

Ghi nhớ các kết nối thiết bị để kết nối dễ dàng trong các lần sử dụng sau; Cungcấp kết hợp sơn và vật liệu cho các công ty sơn hàng đầu của Hoa Kỳ và quốc tế;Duyệt các thư viện đầy đủ màu sắc của các nhà sản xuất sơn và vật liệu; MUSECOLOR cung cấp màu sắc phù hợp nhất tham chiếu từ màu sắc vật lý; MUSECOLOR giúp sắp xếp các màu phù hợp của bạn thành các bảng màu; Đính kèmhình ảnh vào bảng cảm hứng của bạn

Hình 1.7 Máy so màu cầm tay Color Muse

Trường Đại học Công Thương TPHCM – Khoa CNHH

1.8 Quy trình thực nghiệm