TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Phim cảm quang khô được ứng dụng phổ biến trong công nghệ sản xuất mạch
in. Sau sử dụng, tất cả photoresist bị thải bỏ và được xác định là chất thải nguy hại.
Hiện nay, nguồn thải chính trong khu vực là nhà máy FVC Fujitsu với thải lượng 15 –
16 tấn/ tháng. Phương pháp xử lý duy nhất hiện nay là đốt trong lò hai cấp.
Kết quả nghiên cứu của đề tài xác nhận PR không chứa kim loại nặng ở mức độ
nguy hiểm và dung môi hữu cơ. Về cơ bản PR gồm hai phần chính là este acrylic khâu
mạch (91 – 93 %) thể hiện tính trơ khó phân hủy trong môi trường, và phần acrylat
linh động (7 – 9 %).
Đề tài thử nghiệm quá trình tạo blend polyme với PR để cố định acrylat linh
động, đồng thời tạo khối monolith (blend polyme) có thể sử dụng được như vật liệu tái
chế. Nghiên cứu đề xuất mẫu blend cao su thiên nhiên (NR) và blend cao su tổng hợp
nitril (NBR) chứa khoảng 40 % PR với chất trợ tương hợp CSTNgAM và dầu hạt điều
cho các blend tương ứng. Kiểm tra các đặc tính của mẫu vật liệu cho thấy sự có mặt
của PR trong điều kiện nghiên cứu cho phép cải thiện tính chịu lão hoá, trương nở
trong dung môi và chịu mài mòn của vật liệu, đồng thời không có sự rò rỉ của acrylat.
Nghiên cứu cũng đề xuất một qui trình và dây chuyền tái chế PR cho hai nhóm sản
phẩm: (i) đế giầy chịu dầu, gioăng chịu dầu, và (ii) gioăng ống ly tâm, gioăng kính
dân dụng với công suất 10 tấn/ tháng có tính khả thi.

i SUMMARY OF RESEARCH CONTENT Dry film photoresist is prevailingly used in production of printed wiring

1.Tên đề tài 1
2. Mục tiêu 1
3. Nội dung nghiên cứu 1
4. Sản phẩm của đề tài 2
5 Tiến độ và trình bày báo cáo 2
5.1 Tiến độ thực hiện 2
5.2 Trình bày báo cáo 2
Chương I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 4
1.1 Giới thiệu 4
1.2 Nghiên cứu ứng dụng quang khắc 4
1.3 Tình hình nghiên cứu 5
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 5
1.3.2 Các nghiên cứu trong nước 8
1.4 Cách tiếp cận của nghiên cứu 9
1.4.1 Photoresist phế thải và ảnh hưởng đến môi trường 9
1.4.2 Tái chế photoresist bằng blend polyme phù hợp 10
Kết luận chương I 12
Chương II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG 14
2.1 Tương hợp blend chất đàn hồi - cơ sở của nghiên cứu 14
2.1.1 Các kiểu blend 14
2.1.2 Quá trình blend và tương hợp 15
2.1.2.1 Quá trình lưu biến 16
2.1.2.2 Phát triển hình thái 17
2.1.3 Các phương pháp tương hợp 19
2.2 Nguyên liệu sử dụng 19
2.2.1 Nguyên liệu chính (nền) 19
2.2.2 Nguyên liệu phụ trợ 19
iii

2.3 Phương pháp nghiên cứu 20

3.3.1.4 Ảnh hưởng của PR và trợ tương hợp đến hình thái pha của blend NBR 45
3.3.2 Thăm dò hệ cao su thiên nhiên NR 45
3.3.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng PR và trợ tương hợp đến tính năng cơ lý 45
3.3.2.2 Ảnh hưởng của PR và trợ tương hợp đến tính trương nở 47
3.3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng PR đến chế độ lưu hoá 47
iv

3.3.2.4 Ảnh hưởng của PR và trợ tương hợp đến hình thái pha của blend NR 47
3.3.3 Nhận xét chung về hệ thăm dò 48
3.3.3 Lực chọn hệ blend cho nghiên cứu tiếp theo 51
3.3.3.1 Tiêu chí lựa chọn 51
3.3.3.2 Chọn lựa hệ blend cho nghiên cứu tiếp theo 52
Kết luận mục 3.3 52
3.4 Điều chỉnh thành phần và chế độ gia công 54
3.4.1 Thiết lập đơn pha chế và công nghệ phù hợp 54
3.4.1.1 Thiết lập đơn pha chế 54
3.4.1.2 Điều chỉnh chế độ gia công 55
3.4.2 Tối ưu hàm lượng than đen 55
3.4.2.1 Thử nghiệm tối ưu hàm lượng than đen 55
3.4.2.2 Kết qủa thử nghiệm ảnh hưởng của than đen đến tính năng cơ lý 56
3.4.2.3 Kết qủa thử nghiệm ảnh hưởng của than đen đến đặc tính lưu hoá 58
3.4.2.3 Bàn luận về ảnh hưởng của than đen đến tính chất của blend 60
3.4.3 Tối ưu hàm lượng chất trợ tương hợp 62
3.4.3.1 Thử nghiệm tối ưu hàm lượng chất trợ tương hợp 62
3.4.3.2 Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng trợ tương hợp tính năng cơ lý 63
3.4.3.3 Kết qủa thử nghiệm ảnh hưởng của trợ tương hợp đến đặc tính lưu hoá 65
3.4.3.3 Bàn luận về ảnh hưởng của trợ tương hợp đến tính chất của blend 68
3.4.4 Tính ổn định của vật liệu 70
3.4.4.1 Ổn định của vật liệu blend Cao su Thiên nhiên NR với CSTNgAM (G2, I2) 71
3.4.4.2 Ổn định của vật liệu blend cao su NBR với dầu hạt điều (H1, K1) 73

4.2.2 Tạo điều kiện thực hiện xử lý PR bằng cách tái chế tạo blend polyme 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
PHỤ LỤC 104
Phụ lục mục 3.5 (Tính kinh tế môi trường) 104
Phụ lục chung của báo cáo 108

vi CHỮ VIẾT TẮT TỪ TIẾNG VIỆT

BVMT Bảo vệ môi trường
BCL Bãi chôn lấp
CTNH Chất thải nguy hại
CSTNgAM Cao su thiên nhiên maleic hoá
Cty Công ty
CTR Chất thải rắn
ĐHBK Đại học Bách khoa
ĐH Đại học
HCM Thành phố Hồ Chí Minh
HD dầu hạt điều
KCN Khu công nghiệp
KCNC Khu công nghệ cao
NCKH Nghiên cứu khoa học
NM Nhà máy
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TNHH Trách nhiệm hữu hạn
TNMT Tài nguyên và Môi trường
TT Trung tâm
TTH trợ tương hợp

3 R Reduce, reuse, recycle/ tối thiểu, tái sử dụng, tái chế
ASE Center of Analytical Services and Experimentation HCMC/
TT. Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm Tp. HCM
DFR Dry Film Resist/ Phim khô cảm quang
DTA Differential Thermal Analysis/ phân tích nhiệt vi sai
CERCLA Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act
Luật về Trách nhiệm pháp lý, Đền bù Phản hồi Môi trường Tích cực (1980)
EMAS Eco- Management and Audit Scheme/
Hệ thống Quản lý Sinh thái và Kiểm toán
EPA Environmental Protection Agency/ Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ
ETM Center for Environmental Technology & Management/
TT. Công nghệ và Quản lý Môi trường
FE Field emission/Phát xạ trường
ICP Inductively coupled Plama/ Plasme cảm ứng kết hợp
ICP-MS Inductively coupled Plama – mass spectrometry/
Plasme cảm ứng kết hợp khối phổ
IPC The Institute for Interconecting and Packaging Electronic Circuits/
Viện Mạch điện đóng gói và kết nối
IRE Institute of Environment and Resources/ Viện Môi trường và Tài nguyên
IRS Infrared spectrograpgy/ Phổ hồng ngoại
GC Gas chromatography/ Sắc ký khí
GC-MS Gas chromatography-mass spectrometry/ Sắc ký khí ghép khối phổ

MATC Maximum Acceptable Toxicant Concentration/
Giá trị ngưỡng độc tính cấp
MCC Microelectronic and Computer Technology Corporation/
Công ty Vi điện tử và Công nghệ máy tính
NBR Acrylonitril butadien rubber/ Cao su nitril
NR Natural rubber/ Cao su thiên nhiên
TCLP Toxicity Characteristic leaching Procedure/

Bảng 3.12 Ma trận các phương án thăm dò
Bảng 3.13 Hàm lượng PR trong dãy mẫu của hệ thăm dò
Bảng 3.14 Ký hiệu các nhóm mẫu
Bảng 3.15 Ký hiệu các nhóm mẫu
Bảng 3.16 Tổng hợp các tính chất của hệ thăm dò NR
Bảng 3.17 Tổng hợp các tính chất của hệ thăm dò NBR
Bảng 3.18 Tiêu chí lựa chọn hệ blend cho các nghiên cứu tiếp
Bảng 3.19 Đánh giá chọn lựa hệ blend cho nghiên cứu
Bảng 3.20 Ký hiệu các nhóm mẫu cao su thiên nhiên và tổng hợp
Bảng 3.21 Biến thiên moment Max và thời gian theo hàm lượng than đen (blend NR-G)
Bảng 3.22 Biến thiên moment Max và thời gian theo hàm lượng than đen (blend NBR-H)
Bảng 3.23 Ký hiệu các nhóm mẫu cao su thiên nhiên và tổng hợp (I1, I2, K1, K2)
Bảng 3.24 Biến thiên moment max, và thời gian theo hàm lượng than đen (blend NR-I)
Bảng 3.25 Biến thiên moment max và thời gian theo hàm lượng than đen (blend NBR-K)
Bảng 3.26 Hàm lượng acrylat (ppm) linh động trong các mẫu blend theo hàm lượng PR
Bảng 3.27 Hàm lượng acrylat (ppm) linh động trong các mẫu blend theo hàm lượng than
Bảng 3.28 Danh sách thiết bị chính của dây chuyền
Bảng 3.29 Đơn pha trộn cho 2 loại sản phẩm
Bảng 3.30 Đặc tính của sản phẩm
Bảng 3.31 Kết quả đo đạc mẫu kiểm tra
Bảng 3.32 Tính định phí dự án
Bảng 3.33 Dòng tiền lưu của cơ sở

ix Danh sách hình
Hình 1.1 Các hợp phần của phim khô resist
Hình 2.1 Sơ đồ quá trình cán trộn chảy của 2 polyme
Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống văn bản quản lý môi trường

Hình 3.31 Biến thiên dãn dài theo hàm lượng than đen (mẫu NBR-H)
Hình 3.32 Biến thiên độ cứng theo hàm lượng than đen (mẫu NBR-H)
Hình 3.33 Đường cong lưu hoá mẫu G1 (trợ tương hợp HD)
Hình 3.34 Đường cong lưu hoá mẫu G2 (trợ tương hợp CSTNgAM)
Hình 3.35 Đường cong lưu hoá mẫu H1 (trợ tương hợp HD)
Hình 3.36 Đường cong lưu hoá mẫu H2 (trợ tương hợp CSTNgAM)
Hình 3.37 Biến thiên kéo đứt theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu NR-I)
Hình 3.38 Biến thiên dãn dài theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu NR-I)
Hình 3.39 Biến thiên độ cứng theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu NR-I)
x

Hình 3.40 Biến thiên kéo đứt theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu NBR-K)
Hình 3.41 Biến thiên dãn dài theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu NBR-K)
Hình 3.42 Biến thiên độ cứng theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu NBR-K)
Hình 3.43 Đường cong lưu hoá mẫu I1 (trợ tương hợp HD)
Hình 3.44 Đường cong lưu hoá mẫu I2 (trợ tương hợp CSTNgAM)
Hình 3.45 Biến thiên moment xoắn và thời gian theo hàm lượng TTH (K)
Hình 3.46 Đường cong lưu hoá mẫu K1 (trợ tương hợp HD)
Hình 3.47 Đường cong lưu hoá mẫu K2 (trợ tương hợp CSTNgAM)
Hình 3.48 Trương nở của blend NR-PR (G2) trong nước
Hình 3.49 Trương nở của blend NR-PR (I2) trong nước
Hình 3.50 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NR-PR (G2) sau lão nhiệt
Hình 3.51 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NR-PR (G2) sau lão nhiệt nước
Hình 3.52 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NR-PR (I2) sau lão nhiệt
Hình 3.53 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NR-PR (I2) sau lão nhiệt nước
Hình 3.54 Trương nở của blend NBR-PR (H1) trong nước và dầu
Hình 3.55 Trương nở của blend NBR-PR (K1) trong nước và dầu
Hình 3.56 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NBR-PR (H1) sau lão nhiệt
Hình 3.57 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NBR-PR (H1) sau lão nhiệt dầu
Hình 3.58 Biến thiên tỷ lệ kéo đứt và dãn dài của blend NBR-PR (KI) sau lão nhiệt


Thời gian thực hiện: từ tháng 10 năm 2009 đến tháng 10 năm 2010
Kinh phí được duyệt: 350 triệu đồng
Kinh phí đã cấp: 315.000.000 đồng theo TB số:
- TB 162/ TB - SKHCN ngày 29/09/2009 số tiền 230.000.000 đ
- TB 115/ TB - SKHCN ngày 29/07/2010 số tiền 85.000.000 đ
2. Mục tiêu
Mục tiêu chính:
Tái chế photoresist phế thải từ sản xuất bo mạch điện theo hướng biến tính với
cao su nhựa
Mục tiêu cụ thể:
1. Xác định đặc tính của photoresist phế thải
2. Thử nghiệm blend cao su, nhựa với photoresist phế thải và đề xuất hướng sử
dụng blend
3. Nội dung nghiên cứu
Căn cứ theo đề cương đã được phê duyệt và mục tiêu đã xác định, đề tài tập
trung vào một số nội dung nghiên cứu sau:
3.1. Nghiên cứu điều tra tình hình quản lý CTNH và photoresist phế thải, làm rõ cách
quản lý chất thải photoresist, xác định lượng photoresist phát sinh ở địa bàn nghiên
cứu là các tỉnh Đồng Nai, tỉnh Bình Dương và Tp. Hồ Chí Minh.
3.2. Kiểm tra, xác định một số đặc tính của photoresist phế thải (PR) và đánh giá ảnh
hưởng của PR đến môi trường.
3.3 Nghiên cứu thăm dò một số blend gồm cao su NR, NBR, CR với các chất trợ
tương hợp khác nhau. Các thông số cơ lý kết hợp với các ảnh SEM đã được thảo luận.
Cùng với một số tiêu chí đặt ra, nghiên cứu đã chọn được hai loại blend điển hình (cao
su tổng hợp và cao su thiên nhiên) có tính khả thi cao có thể áp dụng trong thực tế.
3.4. Đề tài tối ưu đơn pha chế cho hai hệ blend chọn qua các thông số: (i) thành phần
đơn như hàm lượng than đen, chất trợ tương hợp, và (ii) thông số lưu hoá như nhiệt
độ, thời gian lưu hoá; (iii) nghiên cứu tính ổn định của sản phẩm/ vật liệu thông qua:
Xác định tính trương nở của sản phẩm/ vật liệu trong các loại dung môi

5.2 Trình bày báo cáo
Báo cáo trình bày thành 4 chương. Chương 1 Tổng quan về tình hình nghiên
cứu trong và ngoài nước, cách tiếp cận của đề tài; chương 2 cơ sở về blend đàn hồi,
vật liệu sử dụng và phương pháp nghiên cứu; chương 3 trình bày kết quả và thảo luận,
và cuối cùng là Kết luận chung. Một số trích dẫn và bảng số được đưa vào phụ lục
nằm sau kết luận.
Tập thể nhóm nghiên cứu chân thành cám ơn Thành phố thông qua sở Khoa
học và Công nghệ, Chương trình NCKH về Bảo vệ Môi trường của Tp. HCM và Sở
Tài Nguyên và Môi trường Tp. HCM đã ủng hộ mọi mặt về tinh thần và tài chính cho
đề tài. Trong quá trình thực hiện, chúng tôi đã nhận được sự hợp tác, giúp đỡ của
nhiều đơn vị và cá nhân. Thay mặt cho nhóm nghiên cứu, Chủ nhiệm gửi lời cám ơn
trân trọng tới:
- Quĩ tái chế của Tp. Hồ Chí Minh về thu thập tài liệu và các góp ý hiệu quả
2

- Phòng Quản lý Chất thải rắn (Sở TNMT TP), Chi cục BVMT tỉnh Đồng Nai,
Chi cục BVMT tỉnh Bình Dương, Công ty Môi trường Việt Úc đã cung cấp tài
liệu gốc, và hướng dẫn chúng tôi thu thập các tài liệu ở địa phương
- Các phòng thí nghiệm của Viện Môi trường và Tài nguyên, TT Dịch vụ Phân
tích Thí nghiệm (ASE), Khoa Môi trường (ĐHBK TP HCM), Viện Đào tạo
Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS), Phòng Thí nghiệm Hóa dầu (ĐHBK Hà
Nội), TT Công nghệ và Quản lý Môi trường (ETM), Khoa Môi trường (ĐHDL
Văn Lang), Viện Vệ sinh Dịch tễ Hà Nội, Trạm quan trắc môi trường và phòng
Độ bền Vật liệu phi kim loại (VITTEP) đã hỗ trợ, phối hợp cùng chúng tôi
trong việc phân tích và đo đạc các thông số nghiên cứu.

Chủ nhiệm đề tài
3
phòng thí nghiệm của Bell năm 1947. Để cải thiện hiệu quả của những bán dẫn ban
đầu, kỹ thuật in đá (in thạch) được sử dụng để sản xuất transistor trên đơn tinh thể
silicon nhưng bicromat gelatin không đáp ứng được yêu cầu của công nghệ. Một mốc
quan trọng đạt được khi các nhà nghiên cứu của Kodak bước vào lĩnh vực này. Martin
Hepher và Hans Wagner phát minh ra chất cảm quang công nghiệp đầu tiên gọi là
phim mỏng cảm quang Kodak (Kodak thin film resist - KTFR). Phim này được làm từ
cao su mạch vòng cyclized rubber (poly cis-isoprene) và bis-azide (2,6-bis (4-
azidobenzal)-4-methylcyclohexanone). Sử dụng chất cảm quang này, kích thước của
thiết bị bán dẫn đạt tới 2µm. Phát hiện này dẫn tới sự bùng nổ của thiết bị bán dẫn
4

mạch rắn sản xuất ở qui mô công nghiệp và đồng thời khai sinh quang khắc công
nghiệp.
Việc phát triển mạnh mẽ của ngành sản xuất bo mạch trong những năm gần đây
gắn liền với một ứng dụng quan trọng của công nghệ quang khắc là phim cảm quang
khô (Dry Film Resist). Về bản chất đây là quá trình quang khắc nhưng thay vì công
đoạn tạo màng resist từ dạng lỏng (phức tạp) người ta chế tạo sẵn các màng phim và
đơn giản dán lên các tấm đế để tạo ảnh. Các hợp phần của DFR mô tải trong hình 1.1.
Kỹ thuật này làm cho quá trình chuyển ảnh trở nên dễ dàng hơn rất nhiều với các thiết
bị không quá phức tạp và không đòi hỏi trình độ chuyên môn cao. Một số nhà cung
cấp DFR lớn như: MG Chemical (Hoa Kỳ), Ashhi-Kasey E materials Corporation
(Nhật Bản), Dupont (Pháp) hay Kolon (Hàn Quốc), v.v… cung cấp các sản phẩm đa
dạng cho các công nghệ khác nhau, cho các sản phẩm khác nhau và thậm chí cho cả
người dùng nghiệp dư tự làm với các thiết bị đơn giản. Chỉ riêng Kolon, h
iện nay đã
chiếm đến hơn 40% thị phần về DFR ở Hàn quốc và đứng thứ 5 trên thế giới về tổng
sản phẩm DFR.
Chi tiết về sản phẩm và ứng dụng có thể tìm thấy trên các trang web
của các công ty.
Thành phần chính xác của phim khô resist có thay đổi, nhưng đều gồm những

của Boris Livshits (1997) trình bày nghiên cứu cải tiến công nghệ khô bóc tách
photoresist trong quá trình sản xuất PWB. Mục tiêu của n/c là khắc phục nhược điểm
của phương pháp khô không tách hoàn toàn lớp photoresist hoặc gây hư hỏng sản
phẩm do các cơ chế gắn liền với công nghệ plasma [10] [107].
Cũng từ năm 2002, EPA khởi động dự án nghiên cứu khảo sát phát triển công
nghệ thân thiện với môi trường có mã số R829554. Dự án có mục tiêu chung là
“nghiên cứu, khảo sát sử dụng cách tiếp cận ôn hòa để tách màng phim hữu cơ và cặn
thải phát sinh trong quá trình sản xuất mạch in và thiết bị vị điện tử” với tên đăng ký
là dự án “Tách photoresist và lớp phim sau ăn mòn plasma bằng CO
2
tới hạn và siêu
tới hạn cùng với phụ gia” [63]. Dự án khởi động từ năm 2002 và kết thúc năm 2004
tiêu tốn 325,000 USD. Kết quả 15 tài liệu đã được công bố liên quan tới dự án trong
đó có 7 bài báo, 1 patent, 4 bài trình bày và 2 tài liệu hội thảo [63].
Phương pháp sử dụng công nghệ phù hợp để giảm thiểu lượng photoresist sử
dụng và giảm lượng thải photoresist. Một số nghiên cứu đề cập đến việc kiểm soát
bằng kỹ thuật phân bố lớp polyme bằng in phun có kiểm soát như Percin (1998) [102],
thay đổi phương pháp tráng lớp resist không cần quay của Han (2005) [62] và Percin
(2003) [101]. Trong hầu hết các dây chuyền chế tạo bán dẫn cần đến việc phủ một
lượng polyme hữu cơ lên đĩa. Tuy nhiên các phương pháp truyền thống làm cho 95 %
polyme đắt tiền này trở thành chất thải cần thải bỏ. Gần đây một số tài liệu mô tả
phương pháp phun ma trận giọt nhỏ 2D cho phép phun chính xác lượng photoresist
cần thiết. Và như vậy lượng PR loại bỏ khỏi dây chuyền sẽ nhỏ hơn rất nhiều được
Demirci đề cập đến trong các năm 2003, 2005, 2006 [39] [40] [41] [42].
• Xử lý chất thải lỏng (công nghệ ướt)
Liên quan tới xử lý dòng thải lỏng có chứa photoreist phế thải có nhiều patent
đề cập đến. Với 9 patent tiếp cận điển hình sau: Xử lý photoresist phế thải. ERB
ALLEN JEFFERSON (US). EP0544469 [51]; Cải thiện quản lý dung dịch thải chứa
photoresist. STRANTZ JOHN WALTER JR (US). US5112491 [70]; Phương pháp xử
lý phục hồi dịch hiện ảnh chứa phế thải photoresist (waste photoresist developing

dung dịch lỏng COD cao (high COD liquid treatment process) [69]. Tác giả W. A.
Whitaker III, (1996) cho biết acrylic từ dây chuyền công nghệ đúc, PR phát sinh có
thể chôn hoặc tái sử dụng [137].
Chôn lấp
Theo tài liệu của EPA Hoa Kỳ (1994), hàng năm có khoảng 5 ngàn tấn
photoresist phế thải cần được chôn lấp ở các BCL hợp vệ sinh từ các nhà máy độc lập
sản xuất PWB [50]. Như vậy nếu tính cả các nhà máy sản xuất riêng biệt (chiếm 50 %
thị phần) thì lượng này sẽ gấp đôi tới 10 ngàn tấn/ năm [83].
• Nghiên cứu ứng dụng acrylic polyme
Có rất ít tài liệu nói về xử lý photoresist phế thải từ dây chuyền quang khắc
nhưng các nghiên cứu ứng dụng acrylic polyme trong các sản phẩm hay ứng dụng lại
khá phổ biến. Một số hướng nghiên cứu với tài liệu tham khảo mô tả như sau:
ử dụng phụ gia acrylat trong công nghệ chất dẻo, cao su [78] [111]
- S
- Phụ gia acrylic trong vữa, xi măng. Polyme làm biến tính thành phần ưa nước
của xi măng được ứng dụng rộng rãi. Nhiều nghiên cứu chỉ ra vài biến thể của
7

polyme trong thành phần xi măng cải thiện độ bền, gắn kết dẻo của xi măng.
Phần lớn các biến thể dùng trong pha phân tán lỏng [48] [110] [8] [82].
- Cấu trúc của polyme với đoạn mạch (meth) acrylic axít – vật liệu lai hybrid –
hướng tới nghiên cứu nhằm tạo ra vật liệu cấu trúc mới [64] [66]
Nhận xét về phương pháp xử lý
- Xu hướng và nghiên cứu công nghệ để hạn chế chất thải độc hại là thay đổi
công nghệ như bóc tách khô photoresist thay cho phương pháp ướt hay sử dụng
hoá chất ít độc hại hơn; Phương pháp plasma khí lỏng tích cực hay Phương
pháp phun ma trận giọt nhỏ 2D để giảm lượng thải photoresist.
- Việc tiêu huỷ photoresist vẫn phổ biến trên thế giới. Hướng tái chế gặp khá
nhiều khó khăn mà một trong những khó khăn lớn nhất đó là chất tái chế không
đủ độ tinh khiết để sử dụng lại trong dây chuyền sản xuất quang khắc.

[91].
b/ Đoàn Thị Ngọc Thuỷ, 2007. N/c đề xuất công nghệ xử lý chất thải nhựa
photoresist theo hướng đốt và thu hồi dung môi hữu cơ (2007). Nghiên cứu này trích
dẫn lại kết quả của Bình (2003) [46].
• Hiện trạng xử lý chất thải photoresist của NM Fujitsu
Theo báo cáo về quản lý CTNH của Sở TNMT Thành phố và Báo cáo hoàn tất
xử lý tiêu huỷ chất thải nhựa cảm quang photoresist (VINAUASEN, 2008), việc xử lý
photoresist được thực hiện trong lò đốt 2 cấp [26].
Như vậy, hiện nay ở Việt Nam phương pháp được áp dụng (hoặc nghiên cứu
hạn chế) là phương pháp chôn lấp, nhiệt (đốt). Các phương pháp đều bộc lộ những
yếu điểm lớn. Với cách chôn lấp, CTNH chưa ổn định dễ bị rò rỉ và là nguồn gây ô
nhiễm nước ngầm nghiêm trọng và cần diện tích BCL lớn; Với xử lý nhiệt, chi phí cao
và tiềm ẩn phát sinh nguồn ô nhiễm thứ cấp.
1.4 Cách tiếp cận của nghiên cứu
Theo mục tiêu được đặt ra cho nghiên cứu, phần thử nghiệm có hai nội dung
chính và mỗi nội dung này được trình bày với các cách tiếp cận riêng.
1.4.1 Photoresist phế thải và ảnh hưởng đến môi trường
Nguồn photoresist phế thải từ công nghiệp sản xuất PR ổn định ở 15 - 16 tấn/
tháng và có xu hướng tăng cùng với việc phát triển công nghiệp điện tử. Tại Việt
Nam, PR cho đến nay được coi là chất thải nguy hại vì đơn giản: “không biết rõ độc
tính của photoresist” [140]. Tại Hoa Kỳ, EPA cho rằng: “PR là đối tượng được cho là
CTNH như đã qui định trong 40 CFR Part 261 Subpart C” (EPA, 1994). EPA đưa ra
quyết định trên là do nghi ngờ PR có thể chứa thành phần độc hại phát sinh từ bản
chất của dây chuyền công nghệ hoặc/và từ dây chuyền điện hoá đi kèm. PR được gắn
mã F006 (dành cho chất thải mạ điện). Cũng theo EPA (1984), trên cơ sở kiến nghị
của IPC, EPA đã xem xét và khẳng định việc quản lý theo Qui tắc 3 thông qua các
diễn giải qui định. Công văn ngày 12 tháng 7 năm 1994 của Cơ quan BVMT Hoa Kỳ
phúc đáp ý kiến của IPC nêu rõ nguyên tắc xác định: ”Việc qui định (kiểm soát) của
nó (photoresist rắn) phụ thuộc vào kiểu của hoạt động khai thác trong từng thiết bị. Vì
vậy việc xác định nó có phải là CTNH hay không sẽ phụ thuộc vào việc phân tích

của chất thải thể hiện qua nồng độ cấp (EC) của vi sinh trong môi trường trao đổi với
chất thải. Kết hợp với phương pháp này việc xác định các thông số hoá lý môi trường
như pH, độ đục, màu, COD, BOD, amoni, N-Org trong dung dịch hỗ trợ cho việc giải
đoán nồng độ ảnh hưởng của nước chiết tách từ dung môi nước - mô phỏng quá trình
rò rỉ trong môi trường. Phương pháp nghiên cứu này đang được thực hiện tại PTN của
Viện KTNĐ&BVMT và Viện Môi trường và Tài nguyên.
1.4.2 Tái chế photoresist bằng blend polyme phù hợp
Phân tích ban đầu cho thấy PR là polyme của nhựa photoresist acrylat. Chất
thải cảm quang
1
gồm 98% là ester acrylate. Hàm lượng kim loại nặng như đồng, chì
trong chất thải thấp. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã xác định 91 – 99 % khối lượng
của PR ở dạng acrylat khâu mạch.
Ở dạng polyme, PR có trạng thái ổn định cao hơn và chất thải khá đồng nhất
với thành phần chính polyme este acrylic - đây chính là một cơ hội cho việc xử lý
bằng cách tạo các blend polyme. Việc tạo polyme blend trong trường hợp này là công
nghệ ổn định và đóng rắn trong đó chất nền là một polyme thích hợp và chất thải (ở
dạng phù hợp) được đưa vào như một chất độn trơ hay chất gia cường cao phân tử.
Như vậy với việc chọn lựa chất nền và chất thải phù hợp cho phép tạo một blend trộn
hợp hoặc có thể tương hợp. Việc trộn chất độn trơ thường lảm giảm tính chất của
blend polyme. Tuy nhiên chất gia cường cao phân tử có khả năng thay đổi tính chất

1
Mẫu lấy từ NM Fujitsu
10

của blend polyme hoặc tạo ra những tính chất mới cho blend và từ đó có thể chế tạo
các như sản phẩm cao su kỹ thuật với chi phí thấp hơn.
Việc chọn nguyên liệu sử dụng luôn xuất phát từ: (1) tính phổ biến và chi phí
(tính kinh tế) của nguyên liệu. Tuy nhiên nguyên liệu còn bị hạn chế bởi (2) khả năng

Về nguyên tắc: Cao su thiên nhiên có tính phân cực thấp gần như không phân
cực, trong khi đó, photoresist là chất phân cực mạnh. Như vậy hai chất trên sẽ không
trộn hợp. Để có sự tương hợp trong quá trình trộn cần dùng hệ trợ tương hợp. Có hai
khả năng xảy ra: (i) làm giảm độ phân cực của photoresist; hoặc (ii) làm tăng độ phân
cực của cao su thiên nhiên; (iii) Đưa thêm lượng chất phân tán cải thiện phân bố của
các cấu tử.
11

Qua khảo sát ban đầu một số chất trợ tương hợp, trong nghiên cứu này sẽ thăm
dò một số hệ trợ tương hợp cho phép tạo các blend cao su thiên nhiên, cao su phân cực
với photoresist. Cụ thể nghiên cứu sẽ sử dụng một số chất trợ tương hợp: NR maleic
hoá, cao su epoxy, dầu hạt điều và cao su acrylat làm chất trợ tương hợp.
Quá trình tạo blend polyme với chất thải có hai nhóm điều kiện luôn cần kiểm
tra: (i) Kiểm tra tính tương hợp; (ii) và kiểm tra độc tính của mẫu thử.
Kiểm tra tính tương hợp – Đây là một việc khó khăn và phức tạp vì thực tế
không đạt được điều kiện trộn hợp lý tưởng. Để kiểm tra cần đến nhiều phép đo đạc
hỗ trợ. Việc kiểm tra nhanh được thực hiện trước nhằm dự đoán tình trạng mẫu thông
qua ghi nhận của kỹ thuật viên về quan sát bằng mắt phân bố của các thành phần trong
blend và cảm nhận về hình thái khi trộn mẫu (bám trục, dẻo, nhiệt độ, bề mặt vật liệu
khi xuất tấm mỏng, ….). Việc kiểm tra tiếp theo dựa trên kiểm tra cơ tính của vật liệu
dựa vào giả thiết điều kiện trộn hợp sẽ tạo nên một hệ blend có độ bền kéo và dãn đứt
nhất định. Các kiểm tra sâu hơn sẽ được thực hiện cho các mẫu có tiềm năng ứng
dụng dựa trên các kỹ thuật về phân tích nhiệt vi sai, nhiệt trọng lượng vi sai, phổ hồng
ngoại và ảnh SEM.
Kiểm tra độc tính – Các mẫu thử bên cạnh điều kiện về cơ hoá lý tính cần không
chứa độc tố và độc tính. Các thành phần độc hại phát hiện trong chất thải (một thành
tố của blend) cần phải được cố định và đóng rắn. Phương pháp TCLP với mẫu sản
phẩm và mẫu so sánh (không chứa cảm quang phế thải) sẽ được thực hiện nhằm phát
hiện các trường hợp không đáp ứng cách yêu cầu về ổn định. Phương pháp này kết
hợp với việc xác định độc tính trong phần tan của mẫu với chỉ thị sinh học D. magna.

2.1 Tương hợp blend chất đàn hồi - cơ sở của nghiên cứu
Trộn hợp là một giải pháp công nghệ quan trọng có hiệu quả để tạo ra nhiều vật
liệu mới có tính chất cải thiện và rẻ tiền xuất phát từ hai hay nhiều polyme ban đầu.
Do đặc điểm về cấu trúc, độ phân cực, chiều dài và kết cấu phân tử hầu hết các
polyme không thể hoà trộn tuỳ ý. Người ta đã chứng minh bằng cả lý thuyết và thực
nghiệm là cần có sự phù hợp nhất định trên mạch mới có thể trộn hợp hoặc cần có
tương hỗ tác dụng tối đa giữa các polyme [93]. Các giải pháp tổng quát để hoà trộn
nhiều polyme trong kỹ thuật:
 Sử dụng các cấu tử có khả năng tương tác với thành phần trong hệ
 Sử dụng các tác nhân tương hợp
 Biến tính một hay nhiều thành phần của hệ blend để tạo sản phẩm tương hợp
Những hệ trộn hợp có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật quan trọng có thể chia theo bản
chất vật liệu ban đầu: (i) Hệ trộn hợp cao su/cao su; (ii) Hệ trộn hợp cao su /nhựa.
Trong trường hợp này hệ được nghiên cứu là hệ loại cao su/nhựa.
Do hầu hết các polyme gồm cả các chất đàn hồi không trộn hợp, các pha của nó
bị tách rời với sự kết dính yếu giữa pha nền (matrix) và pha phân tán. Tính chất của
những blend này thường kém hơn tính chất của từng polyme. Để phát triển sản phẩm
blend có đặc tính cao hơn từ 2 hay nhiều polyme này có thể thực hiện tương hợp hóa
bằng cách thêm hợp phần thứ 3, gọi là chất trợ tương hợp, hoặc tăng cường tương tác
cơ học hay hoá học các hợp phần polyme. Vai trò của quá trình tương hợp là:
• Làm giảm năng lượng bề mặt pha và cải thiện tính kết dính pha
• Đạt được sự phân bố cao trong quá trình trộn
• Ổn định sự phân bố cao chống lại sự kết tụ trong quá trình gia công và làm việc
của sản phẩm
Mục tiêu cuối cùng là đạt được hình thái cho phép có ứng suất ổn định, chuyển
trạng thái trơn tru từ pha này sang pha khác và cho phép sản phẩm chống lại sự phá
huỷ dưới đa ứng suất. Trong trường hợp blend chất đàn hồi, quá trình tương hợp có
thể cần thiết để tạo sự đồng nhất của các chất độn, chất lưu hoá và chất hóa dẻo để thu
được sản phẩm tốt về cơ tính và hình thái [34] [35] [103] [129].
2.1.1 Các kiểu blend