TÌM HIỂU VỀ CHẤT DẺO VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHỰA PVC

Chia sẻ: bkprod

Hiện nay chất dẻo là một loại vật liệu không thể thiếu trong cuộc sống, chúng ta có thể thấy nó hiện diện hầu như tất cả trong những vật dụng hằng ngày cho đến những cỗ máy và cả những phi thuyền cực kì hiện đại. Từ khi xuất hiện cho tới nay chất dẻo đã thực sự tạo nên một cuộc cách mạng rất lớn về công nghệ vật liệu, có muôn vàn những sản phẩm khác nhau, chủng loại khác nhau được làm ra từ chất dẻo, và tất cả chúng đều cho thấy được những ưu việt của nó so với vật...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: TÌM HIỂU VỀ CHẤT DẺO VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHỰA PVC

TÌM HIỂU VỀ CHẤT DẺO VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHỰA PVC


Trước tiên chúng em xin cảm ơn PGS.TS Phan Minh Ngọc đã hướng dẫn,
giúp đỡ tận tình chúng em hoàn thành đồ án.


Hiện nay chất dẻo là một loại vật liệu không thể thiếu trong cuộc sống,
chúng ta có thể thấy nó hiện diện hầu như tất cả trong những vật dụng hằng
ngày cho đến những cỗ máy và cả những phi thuyền cực kì hiện đại. Từ khi
xuất hiện cho tới nay chất dẻo đã thực sự tạo nên một cuộc cách mạng rất lớn
về công nghệ vật liệu, có muôn vàn những sản phẩm khác nhau, chủng loại
khác nhau được làm ra từ chất dẻo, và tất cả chúng đều cho thấy được những ưu
việt của nó so với vật liệu truyền thống. Dưới đây là bài tìm hiểu về chất dẻo và
một loại chất dẻo cụ thể là nhựa PVC do nhóm sinh viên ( Nguyễn Văn Dũng,
Mai Khương Duy, Nguyễn Đình Đạo, Nguyễn Văn Cường ,Quách Văn
Đức, Nguyễn Tiến Bắc) thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.Phan
Minh Ngọc.




Hà Nội 12/2011




1
Mục lục
Trang
Lời mở đầu………………………………………………………..1

I. Khái quát chung về chất dẻo…………………………………...3
1.Khái niệm………………………………………………………………3
2.Phân loại………………………………………………………………..3

II.Một số chất dẻo thông dụng…………………………………...4
1.Nhựa epoxy…………………………………………………………….4
2. Nhựa phenol-formandehyt……………………………………………7
3.Polyetyle……………………………………………………………….10
4.Nhựa ABS……………………………………………………………..11
5.Nhựa polymetacrylat(PMMA)………………………………………..14
6.Polystiren(PS)…………………………………………………………16

III.Sơ lược về nhựa PVC………………………………………..17
1.Lịch sử phát triển……………………………………………………..17

IV.Sản xuất Pvc trong công nghiệp……………………………..19
1.Nguyên liệu…………………………………………………………...19
2.Phản ứng tổng hợp……………………………………………………22
3.Các phương pháp sản xuất……………………………………………25
4.Sơ đồ tổng hợp PVC bằng phương pháp huyền phù………………..26
5.Tính chất và ứng dụng……………………………………………….29

Tài liệu tham khảo…………………………………………….. 37




2
І. Khái quát chung về chất dẻo.
1. Khái niệm [3]
Chất dẻo là một loại vật liệu có thành phần chính là polime ngoài ra còn có
các phụ gia khác . Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi
chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác
dụng.
2. Phân loại [4]
a. Theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ.

‫٭‬Nhựa nhiệt dẻo : Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm
Tm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Nhựa nhiệt dẻo có
khả năng tái sinh được nhiều lần

‫ ٭‬Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng
thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và
sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái
sinh.

‫٭‬Vật liệu đàn hồi (elastome): là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.
b .Phân loại theo ứng dụng

‫ ٭‬Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng
nhiều trong những vật dụng thường ngày, như : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,...

‫ ٭‬Nhựa kỹ thuật : Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại
nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như : PC, PA...

‫٭‬Nhựa chuyên dụng : Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt
cho từng trường hợp.




3
IІ) Một số loại chất dẻo thông dụng
1. Nhựa epoxy
1.1, Khái niệm về nhựa epoxy [3]
Nhựa epoxy là những oligome có ít nhất một nhóm - epoxy trong phân
tử, có khả năng chuyển hoá thành dạng nhiệt rắn có cấu trúc không gian.
1.2. Cấu trúc,phân loại và tính chất của nhựa epoxy.[8]
a. Cấu trúc
Nhựa epoxy – dian là sản phẩm của phản ứng giữa bisphenol A và
epiclohidrin Bisphenol A được tạo ra từ phản ứng của axeton và phenol trong
môi trường axit mạnh từ 10 – 50°C.

CÊu tróc cña nhùa epoxy – dian cã d¹ng :
CH 3
(n + 1) HO C OH + (n + 2) CH 2 - CH - CH 2 - Cl
O
CH 3


CH 3 CH 3 (10)

CH 2-CH-CH 2 O C O-CH 2-CH-CH 2 O C O-CH 2-CH-CH 2
O OH O
CH 3 CH 3
n




Nhùa epoxy – dian


b.Phân loại.

- Nhựa epoxy mạch thẳng

RCH CHRCH CHR
O O




4
- Nhựa epoxy mạch vòng

R

CH HC
O O
CH HC
R


c. Tính chất hóa học của nhựa epoxy.
Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động là epoxy và hydroxyl, có thể
tham gia vào nhiều loại phản ứng khác nhau. Nhóm epoxy rất dễ phản ứng với
các tác nhân ái nhân (nucleophin). Với các tác nhân ái điện tử (electrophin),
phản ứng xảy ra thuận lợi khi có xúc tác proton như rượu, phenol, axit … Do
nhóm hydroxyl hoạt động kém hơn nhóm epoxy nên phản ứng tiến hành phải
có xúc tác hoặc nhiệt độ cao

d. Tính chất lý học của nhựa epoxy.
Nhựa epoxy khi chưa đóng rắn là loại nhựa nhiệt dẻo không màu hoặc có
màu vàng sáng . Tuỳ thuộc khối lượng phân tử mà nhựa epoxy có thể ở dạng
lỏng(M7) thì các rượu
oxybenzolic tạo từ phenol và HCHO tạo ra di, tri metylol phenol và cứ tiếp tục
trùng ngưng với nhau hoặc phenol để tạo thành nhựa nhiệt rắn.
Nhựa nhiệt rắn ở trạng thái ban đầu có khả năng nóng chảy và hoà tan gọi
là rezol. Rezol là sản phẩm không phụ thuộc vào nhiệt độ mà chuyển nhanh hay
chậm sang trạng thái không nóng chảy, không hoà tan.
Nhựa ở giai đoạn cuối cùng gọi là rezit, nhựa này hoàn toàn không nóng
chảy, không hoà tan.
d. Ảnh hưởng của xúc tác và lượng đến tính chất.
Xúc tác axit: tạo thành nhựa nhiệt dẻo novolac, không có khả năng tự
đóng rắn và không tạo ra mạng lưới không gian.
Xúc tác là bazơ :sản phẩm tạo thành là nhựa rezolic.
+ Nếu là kiềm mạnh (NaOH, KOH) thì lượng HCHO tham gia vào phản ứng
nhiều hơn, vận tốc phản ứng lớn nhưng sản phẩm có màu tối hơn và tạo sản
phẩm có khả năng hoà tan trong nước.
+ Nếu xúc tác NH4OH dư thì nó dễ bay hơi, sản phẩm có màu vàng sáng
nhưng phản ứng ở nhiệt độ cao.




9
2.4- Ứng dụng của nhựa phenol - formaldehyt: [8]
Nhựa rezolic lỏng (không có nước) sử dụng rộng rãi để tẩm vải, sợi,
dùng làm bột ép, dùng làm vật liệu ép tầng, keo dán và sơn.
+ Bột ép :vật liệu ép dạng bột là hỗn hợp cấu tử phức tạp chủ yếu từ nhựa
novolac và rezolic. Bột ép sử dụng trong kỹ thuật và sinh hoạt, dùng làm vật
liệu cách điện có thể chịu tác dụng của dòng điện 20kv ở to =200oC.
+ Vật liệu ép tầng:
Tectolit là chất dẻo lớp, được dùng để chế tạo từ những tấm vải có tẩm nhựa
rezolic, vải dùng có thể là vải thủy tinh, vải dệt chéo, vải tổng hợp.
+ Keo dán và sơn: Nhựa phenol - formaldehyt có ý nghĩa quan trọng dùng
để sản xuất keo dán và sơn.
Keo phenol - formaldehyt có độ bền mối nối cao, chịu ẩm và vi khuẩn nhưng
có nhược điểm là màng dán dòn.
Nhựa phenol - formaldehyt là loại nhựa tổng hợp dùng để sản xuất sơn.

3. Polyetylen.

3.1 Khái niệm.[4]

Polyetylen ( PE ) là 1 loại nhựa dẻo được sử dụng rất phổ biến và rộng rãi
trên thế giới. PE là một hợp chất hữu cơ gồm nhiều nhóm –(CH2-CH2)-liên kết
với nhau bằng liên kết hidrô no.Polyetylen được điều chế bằng cách trùng hợp
các monomer etylen (C2H4)

nCH2=CH2 -(CH2-CH2)n-

3.2 Tính chất.[3]

3.2.1 Tính vật lý

PE màu trắng,hơi trong,không dẫn điện và không dẫn nhiệt,không cho
không khí và nước thấm qua,trong suốt, hơi có ánh mờ,có bề mặt láng
bóng,mềm dẻo.


10
Chống thấm khí CO2 , O2 , N2 và dầu mỡ đều kém nhưng chống thấm nước
và hơi nước tốt.Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230 độ C) trong thời gian ngắn.

Bị căng phồng và hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy
rửa như axeton,nước 0xy già...

Khi đốt PE cháy chậm với ngọn lửa màu xanh,có một đầu màu vàng và
mùi dầu hoả.

3.2.2 Tính chất hoá học.

PE có tính chất như hydrocacbon no,nhưng không tác dụng với
axít,kiềm,thuốc tím,nước brôm.Ở nhiệt độ cao hơn ,PE hoà tan kém trong các
dung môi hữu cơ như toluene,ete,glierin..

3.3 Phân loại và ứng dụng[7]

3.3.1 Ứng dụng của polyethylene

+ Dùng để sản xuất màng co, màng căng, găng tay bảo hộ, tham gia quá
trình biến đổi các loại chất dẻo khác.

+ Làm đồ đựng cứng và mềm(có thể dùng để làm sọt đựng rác hay màng
gói hoa quả).

+ Được ứng dụng nhiều trong công nghiệp đóng gói,chế tạo bao bì,vỏ bọc
dây điện,đồ chơi trẻ em,ống dẫn nước ,túi nhựa,màng nhiệt...

+ Làm sợi và lớp lót thùng đạn,áo chống đạn..

3.3.2 Phân loại.

Dựa vào khối lượng phân tử tỷ trọng,độ phân nhánh,đô kết tinh và mức
độ khâu mạch,PE được chia thành 8 loại :

 VLDPE (PE tỷ trọng rất thấp)
 LDPE (PE tỷ trọng thấp)
 LLDPE (PE tỷ trọng thấp mạch thẳng)
 MDPE (PE tỷ trọng trung bình)

 HDPE (PE tỷ trọng cao)
 UHMWPE (PE có khối lượng phân tử cực cao)
 .PEX hay XLPE (PE khâu mạch)
 HDXLPE (PE khâu mạch tỷ trọng cao)

11
+Dựa vào điều kiện tổng hợp,PE được chia làm 3 loại : PE áp suất cao,PE áp
suất trung bình,PE áp suất thấp.

3.4 Sản lượng và giá thành.[6]

Nước ta vẫn chưa sản xuất được PE nên phải nhập hạt nhựa PE nguyên
sinh từ nước ngoài,chúng ta mới chỉ sản xuất được hạt nhựa PE tái sinh.

-Tình hình năm 2010-2011:
+ Trong 3 tháng đầu năm 2010, khối lượng nhựa PE nguyên liệu
nhập khẩu chỉ đạt 151,5 nghìn tấn, giảm so với cùng kỳ năm 2009. Do
giá nhập khẩu trung bình tăng lên, nên giá trị nhập khẩu trong quý I
năm nay tăng mạnh so với cùng kỳ năm ngoái, đạt 216,1 triệu USD.
+ Theo thống kê của tổng cục hải quan,6 tháng đầu năm 2010,lượng
PE nhập khẩu đạt 360,3 nghìn tấn,trị giá 519,5 triệu USD ,chiếm 32,9%
trong tổng khối lượng nhập khẩu chất dẻo nguyên liệu.

-So với cùng kì năm ngoái ,nhập khẩu PE tăng 10% khối lượng và
55% trị giá nhập khẩu. Giá nhựa PE có biến động mạnh, giá nguyên liệu
các loại nhựa PE nhập khẩu từ 27/10 đến 2/11/2011 như sau:

 Hạt nhựa HDPE :1,45USD/kg(cảng Hải Phòng).
 Hạt nhựa LLDPE: 1,5USD/kg(cảng Hải Phòng).
 Hạt nhựa LDPE: 1,64USSD/kg(cảng Cát Lái-HCM).
 Hạt nhựa PE-LDPE :1,31USD/kg(cảng Cát Lái-HCM).
 Hạt nhựa HDPE - BORSTAR FB1460 HD POLYETHYLENE
:1,38USD/kg(cảng Cát Lái-HCM).
 Hạt nhựa PE - High Density Polyehtylene Resins LH606
:1,51USD/kg(cảng cát lái-HCM).
 Hạt nhựa PE 2045.11G (POLYETHYLENE RESIN):1,5USD/kg(cảng
Cát Lái-HCM).
 So với tháng 8 và tháng 9 thì giá hạt nhựa PE đã giảm cụ thể
trong 8/2011:
 Hạt nhựa PE nguyên sinh : LDPE 2426K :1,62USD/kg(cảng Hải
Phòng)
 Hạt nhựa PE $2.21/kg(cảng lát lái-HCM)
 Nhựa hạt Polyethylene (mới 100%):1,6USD/kg(cảng Hải Phòng)




12
4. Nhựa ABS.
4.1 Khái niệm. [4]
Acrylonitrile Butadien Styrene ( ABS ) là một polymer được tìm thấy
lần đầu tiên vào thế chiến thứ II và nó được dùng thay thế cho cao
su trong một số lĩnh vực. Sản phẩm nhựa ABS thương mại đầu tiên
được sản xuất vào năm 1950. ABS là một loại nhựa nhiệt dẻo, khoảng
nhiệt độ sử dụng của nó vào khoảng -25◦C đến 60◦C, nóng chảy ở
nhiệt độ khoảng 105◦C. Thành phần nhựa ABS gồm có ba monomer
Acrylonitrile, Butadien, Styrene, tỉ lệ ba monomer này có thể thay đổi từ
15%-35% Acrylonitrile, 40%-60% Styrene và 3%-30% Butadien.

4.2 Công thức [9]
* Cấu trúc ABS: đó là một chuỗi dài các polybutadien đan chéo
với các chuỗi ngắn poly( Styren- CO-Acrylonitrile).CTPT : (C8H8·
C4H6·C3H3N)n

4.3 Tính chất của nhựa ABS.[9]
a.Tính chất vật lí.
+ Nhựa ABS cứng, rắn, nhưng không giòn,cách điện, không thấm
nước
+ Tính chất đặc trưng của ABS là khả năng chịu va đập và độ
dai. Khả năng chịu va đập và độ dai của nó thay đổi không đáng kể ở
nhiệt độ thấp, độ ổn định dưới tác dụng của trọng lực rất tốt.
b.Tính chất hóa học
Nhựa ABS có khả năng kháng dung dịch axit hydrochloric tập trung
kiềm và axit phosphoric, rượu, dầu thực vật, động vật. Khi tiếp xúc với
hydrocarbon thơm thì nhựa ABS sẽ bị trương lên và khi trong môi
trường axit sunfuric, nitoric thì bị phá hủy tính chất vật lý. Nhựa ABS bị
hòa tan trong axeton, este, ehtylence dichloride.

4.4 Ưu nhược điểm và ứng dụng của nhựa ABS .[3]
*Ưu và nhược điểm của nhựa ABS.
+. Ưu điểm.
Nhựa ABS dễ mạ điện, dễ gia công, giá thành ở mức chấp nhận
được, nhiều mẫu mã, chủng loại ,tuổi thọ khá lâu , ít bị phá hỏng do ảnh
hưởng của môi trường.
+ Nhược điểm.
Nhựa ABS không chịu được nhiệt độ cao, khả năng chịu ẩm và
chống lão hóa ở mức trung bình.
-Với các đặc tính như,cách điện, khả năng ép phun không giới
hạn… nhựa ABS được ứng dụng vào rất nhiều các lĩnh vực trong đời
sống.

13
+ Trong kĩ thuật điện, điện tử: làm vỏ các thiết bị, làm một số phụ
kiện, làm thiết bị cách điện ( vỏ ổ điện, bảng điện..).
+ Trong kĩ thuật nhiệt lạnh: làm vỏ cho các thiết bị nhiệt lạnh..
+ Trong công nghiệp oto, xe máy: làm một số chi tiết máy của xe
hơi, xe máy..
+ Trong công nghiệp bao bì: làm thùng chứa, bao bì đặc biệt, mũ bảo
hiểm..
+ Trong vật liệu xây dựng: ống dẫn nước, ống gen…
+ Một số sản phẩm được ép phun như: phím máy tính, vỏ điện thoại,…

4.4 Tình hình sản xuất, sản lượng, giá cả nhựa ABS ở nước ta. [6]

Hiện nay ở nước ta chưa có nhà máy sản xuất loại nhựa này, do vậy
chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài về dưới dạng hạt nhựa.
Do đó giá thành hạt nhựa ABS ở nước ta khá cao, theo giá báo tại trang chủ
của tập đoàn hóa chất Việt Nam thì giá hạt nhựa nhập khẩu vào 9/06/2010 là
2USD/kg, tới tháng 2/2011 giá hạt nhựa này đã tăng lên 2.1USD/kg. Theo
dự báo của các nhà đầu tư thì giá hạt nhựa sẽ tăng lên do đang khó khăn
trong nhập nguyên liệu đầu vào, đó là còn chưa kể đến một số nhà máy còn
xin hoạt động với công suất khoảng 50% do bảo dưỡng và đại tu nhà máy ,
trang thiết bị.

5 Poli mety metacrylat(PMMA)
5.1 Khái niệm [4]

Chất dẻo PMMA( poli mety metacrylat) là chất dẻo đi từ dẫn xuất
của axit meta acrylic.PMMA(hay thủy tinh hữu cơ PEXIGLAS)là
nhựa nhiệt dẻo trong suốt có cấu trúc vô định hình,có công thức
(C5O2H8)n.




14
5.2 Tính chất.[3]
5.2.a Tính chất vật lí.

Tính chất quan trọng nhất của PMMA là trong suốt, không màu,
đồng thời bền vững trước tác dụng của thời tiết và khí hậu. PMMA có chỉ
số bức xạ cao nhất( cho lọt qua 92% ánh sáng thường, đặc biệt có thể lọt
qua 75-76% tia cực tím và phần lớn các tia hồng ngoại.Chỉ đứng sau
thủy tinh thạch anh).Vì vậy thường ứng dụng PMMA để sản xuất các
dụng cụ quang học.
Song thủy tinh hữu cơ chỉ có 1 nhược điển so với kính vô cơ là dễ
bị xước bề mặt do độ cứng cao.

5.2.b Tính chất hóa học.
Loại chất dẻo này hòa tan tốt trong este,xeton,cacbua hidro thơm
hoặc cacbua hidro được clorua hóa.Chúng không tan trong rượu có phân
tử lượng thấp và trong cacbua hidro béo,xong các chất này có thể dùng
để làm loãng các dung dịch trên với một số lượng nào đó..
Poli metta crylat là polimer có mạch cacbon chứa este ở mạch nhánh, vì
vậy ở nhiệt độ bình thường nó bền vững với nhiều chất trong đó có cả axit
loãng, kiềm loãng,không tác dụng với nước, rượu, dầu khoáng và dầu thực
vật.
5.3 Phạm vi ứng dụng.
+ Thủy tinh hữu cơ thường được sử dụng làm chất thay thế (không vỡ và
nhẹ)cho thủy tinh , ví dụ làm vỏ hộp đèn ở xe cộ hoặc kính bảo hộ , kính chắn
gió máy bay,cửa sổ trần nhà.
+ Trong Y tế công nghệ và cấy ghép :Cấy ghép xương giả, làm kính áp
tròng,răng giả,phẫu thuật thẫm mỹ(làm giảm nếp nhăn hay vết sẹo vĩnh viễn).
+ Sử dụng nghệ thuật và thẫm mĩ : làm đồ nội thất, làm sơn,đồ trang sức.
+ Ứng dụng khác : đèn led chiếu sáng,dĩa CD,DVD.[2].

5.4 Giá thành và sản lượng.[6]
Hiện nay nước ta vẫn phải nhập khẩu hạt nhựa PMMA nguyên sinh
để sản xuất vật liệu. Tính đến ngày 29/10/2010 giá thành nhựa PMMA tại
Việt Nam được nhập khẩu từ các hãng của Đài Loan và Hàn Quốc là
43.000đ/kg.
Giá thành nhập khẩu nhựa PMMA là:
1. R001 nhựa hạt trong suốt PMMA VH001: 2,43 USD/kg HQ
2. R003 nhựa hạt màu đỏ PMMA VH 121: 2,71 USD/kg HQ
3. Hạt nhựa PMMA VH083T013 Smoke 5,2 USD/kg HQ



15
6. Poly stiren(PS)
6.1.Định nghĩa. [4]
Poly stiren(PS) là polime được tổng hợp từ mono stiren(SM), có thể
trùng hợp bằng phương pháp trùng hợp khối, trùng hợp nhũ tương hoặc huyền
phù.
+Nguyên liệu để sản xuất PS là Styren có công thúc phân tử là. C8H8.

6.2 Tính chất của PS.[3]

PS là chất dẻo, trong suốt, cứng , không mùi , khi cháy có nhiều khói.
Vì PS có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động nên dễ tham gia phản ứng o xi
hóa vì thế PS nhanh bị lão hoá trong không khí khi có ánh sáng trực tiếp.Vòng
benzen có thể tham gia phản ứng sunfo hoá, nitro hoá…
-PS không phân cực do đó bền với các hoá chất phân cực và phân cực
mạnh.

6.3 Ứng dụng của PS. [7]

+ PS đươc làm vật liệu cách điện (điều kiện không tải hoặc tải trọng bé và
tĩnh).
+ Làm các sản phẩn khác dùng trong dân dụng và công nghiệp phải biến
tính bằng cách hoá dẻo hoặc đòng trùng hợp với các monomer khác.
+ PS xốp được dùng làm vỏ đựng máy khi vận chuyển, cách âm và nhiệt
thấp trong xây dựng.

6.4 Sản lượng và giá thành.[6]

‫٭‬Trong nước chưa có dự án sản xuất PS nhưng đến nay công ty Poly
stiren đã đầu tư dây chuyền sản xuất dự kiền 11\2011 sẽ đưa vào sản xuất vòi
công suất khoảng 4.000 tấn\tháng (công suất thực tế của dây chuyền đạt
6.000tấn\tháng) đáp ứng 100% nhu cầu về PS trong cả nước.
‫ ٭‬Giá thành:
+Giá nhập khẩu PS hiện nay khoảng 1.500-1.700USD/ tấn.
+Giá bán PS trong nước khoảng 1.820USD/tấn.




16
III. Sơ lược về nhựa PVC.[1]
1. Lịch sử phát triển.
1..1. PVC trên thế giới
PVC có quá trình phát triển hơn 100 năm nay. Năm 1835 lần đầu tiên
nhà hóa học Liebig đã tổng hợp được vinylclorua. Vào năm 1872 Baumann lần
đầu tiên tổng hợp ra PVC. Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở
Mỹ và Đức. Tuy nhiên, đến năm 1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô
công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức. Nếu như năm 1947 lượng PVC tiêu thụ ở
Anh là khoảng 6.600 tấn, thì 10 năm sau là 66.000 tấn. Năm 1979 Anh tiêu
thụ hơn 440.000 tấn PVC, còn năm 1990 là 615.000 tấn .Sự tăng trưởng và
phát triển kinh tế là yếu tố quyết định đến nhu cầu tiêu thụ PVC.

Bước sang thế kỷ 21nhu cầu PVC lớn hơn nhiều so với dự báo. Sản lượng
PVC của thế giới năm 2006 đạt tới hơn 32 triệu tấn và mức tăng trưởng trong
giai đoạn 2001-2006 là hơn 5% năm.Dự kiến đến năm 2012, công suất PVCcủa
thế giới sẽ đạt 50 triệu tấn/năm. Khu vực châu Á được dự báo dẫn đầu thế giới
với mức tăng trưởng nhu cầu bình quân hàng năm là khoảng 7%/ năm trong giai
đoạn từ nay đến những năm 2010 và đến năm 2012 sẽ chiếm 50% tổng công
suất của thế giới, trong đó cao nhất là Trung Quốc, tiếp đến Malaysia, Việt
Nam và Ấn độ

Đơn vị:1.000 tấn

STT Khu vực 1991 2001 2006 2011
1 Tây Âu 6.030 5.500 5.800 6.100
2 Trung Âu 2.440 500 700 1.000
3 CIS 300 800 1.700
4 NAFTA 6.090 6.500 7.300 7.800
5 Nam Mỹ 940 1.100 1.500 1.600
6 Châu phi-Trung Đông 830 1.400 2.100 2.700
7 Châu Á-Châu Đại Dương 5.860 10.600 14.600 19.800
Cộng: 22.190 25.900 32.800 40.700


Bảng 1:Sản Lượng PVC trên thế giới.



17
1.2. PVC ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cho đến những năm sáu mươi của thế kỷ trước PVC
cũng như các chất dẻo khác vẫn còn xa lạ với hầu hết mọi người. Trong
những năm 1959 – 1962, tại nhà máy hóa chất Việt Trì, Trung Quốc đã
giúp ta xây dựng một dây chuyền sản xuất PVC bằng công nghệ đi từ
cácbua canxi (đất đèn -CaC2) qua axetylen (CH≡CH) với công suất thiết kế
ban đầu là 350 tấn/năm, sau đó đến lên 500 tấn/năm. Sau 9 năm vận hành
do công suất quá nhỏ, công nghệ lạc hậu,năng suất thiết bị thấp (trung
bình khoảng trên 30%), sản phẩm có chất lượng không ổn định và nhất
là giá thành quá cao(hơn nhập khẩu nhiều lần) người ta đành phải dẹp
bỏ.
Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấy được hiểu là công
nghiệp gia công chế biến nhựa. Tất cả các loại nhựa (trong đó có PVC)
đều phải nhập khẩu. Những sản phẩm nhựa thời kỳ này vừa đơn điệu về
mẫu mã lại thiếu chủng loại và số lượng. Chính vì vậy, trong những
năm đầu của thập kỉ 80,hàng nhựa của nước ngoài tràn ngập thị trường
Việt Nam.
Bắt đầu từ những năm 1990, tức là từ khi đất nước bước vào thời
kỳ đổi mới, ngành công nghiệp này mới thực sự có sự bứt phá và hơn
mười năm trở lại đây đã dành lại được thị trường trong nước. Không
những thế hang nhựa Việt Nam đang từng bước vươn ra thị trường quốc
tế và khu vực. Năm 2006 kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm nhựa đã
vượt 500 triệu USD và đạt khoảng 1 tỉ USD vào năm 2010.Tuy nhiên với
việc hầu như tất cả nguyên liệu đầu vào đều phải nhập thì khả năng cạnh
tranh của sản phẩm nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong giai đoạn
toàn cầu hóa hiện nay.
Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với
sự hiện diện của liên doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina). Đây là liên
doanh giữa Công ty Cổ phần Nhựa và Hóa chất Thái Lan (TPC), Tổng Công
ty Hóa chất Việt Nam (Vinachem) và Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast).




18
Như vậy, cho đến năm 2010 - 2011 và cả các năm sau đó, Việt Nam vẫn còn
phải nhập khẩu PVC nếu như ngay từ bây giờ không có nhà đầu tư nào quan
tâm đến lĩnh vực này.

IV. Sản xuất PVC trong công nghiệp.[1]

1.Nguyên liệu
1.1.Monome vinyclorua(MVC).CH2=CHCl.
Mặc dù đã được biết đến từ hơn 100 năm nhưng Vinylclorua (VC) chỉ
trở thành một hóa chất quan trọng vào những năm 20 và 30 của thế kỷ trước,
khi sản phẩm trùng hợp của VC cho ta Polyvinylclorua (PVC) với nhiều ứng
dụng khác nhau. Dưới đây là một vài tính chất hóa lý của MVC:
• Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, MVC là một chất khí không
màu dễ cháy, dễ nổ.
• Nhiệt độ nóng chảy: -153,7 0C
• Nhiệt độ sôi: - 13,9 0C
• Tỉ trọng hơi: 2,15 (không khí = 1)
Để thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo quản, MVC thường được nén
ở áp suất khoảng 3 kg/cm2 . Tại áp suất này MVC là một chất lỏng trong suốt,
không màu,có tỉ trọng 0,92 g/ml (ở 25 0C).
MVC tan rất ít trong nước,dễ hoà tan trong các dung môi hữu cơ.


19
1.2 Một số thông số kỹ thuật của MVC:

Vinyl clorua, hàm lượng tối thiểu: 99,99%
Axit clohydric (HCl), tối đa: 1 ppm
Sắt (Fe), tối đa: 1 ppm
Hợp chất axetylen, tối đa: 10 ppm
Hợp chất clorua(Cl-), tối đa: 100 ppm
Nước, tối đa: 100 ppm
1,3-Butadien, tối đa: 10 ppm
Chất ức chế, tối đa: 5 ppm
Chất không bay hơi, tối đa : 5 ppm
1.3 Tổng hợp MVC.

*Từ axetilen.

CH ≡CH + HCl → CH2 = CHCl (1)
I

*Từ ethylen (II) quá trình xảy ra theo hai bước: Trước tiên là clo hóa

ethylen để tạo ra 1,2- ethylen- diclorua(EDC-III), tiếp theo là nhiệt phân EDC

thành MVC và axit HCl :

CH2 = CH2 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl (2)
II III

CH2Cl – CH2Cl →CH2 = CHCl + HCl (3)


Như vậy, chỉ một nửa phần tử Clo tham gia vào phản ứng để tạo thành

MVC, nửa còn lại tạo thành HCl. Lượng HCl này đôi khi không có nơi tiêu thụ

đòi hỏi phải xử lý rất tốn kém.



20
Có nhiều hướng để khắc phục vấn đề của HCl. một trong những hướng đó

là sử dụng kết hợp cả axetilen và ethylene, khi ấy HCL đề hydroclo hóa axetilen

tức là kết hợp các phản ứng (1), (2), (3)

H-C≡C-H + CH2=CH2 + Cl2 = 2 CH2=CHCl (4)

*Sơ đồ khối của quá trình trên.




Quy trình tổng hợp MVC từ acetylen và ethylen


Ngày nay, do yếu tố kinh tế trong quá trình tổng hợp acetylen (đi từ than
cốc, đá vôi với bước trung gian là cácbua can xy - CaC2 - cần rất nhiều
năng lượng) nên hầu hết các nhà sản xuất đã sử dụng HCl dư này để oxy -
clo hóa ethylen với sự có mặt của xúc tác:
CH2 = CH2 + 2HCl + ½ O2 → CH2Cl – CH2Cl + H2O (5)
Kết hợp cả 3 phản ứng (2), (3) (lấy hệ số 2) và (5) ta có:
2 CH2 = CH2 + Cl2 + ½ O2 → 2 CH2 = CHCl + H2O (6)




21
Sơ đồ qúa trình sản xuất MVC kết hợp oxyclo hóa ethylene

2.Phản tổng hợp PVC.

2.1. Phản ứng trùng hợp.

n CH2 = CHCl → (- CH2 – CHCl -) n (7)

Trong công nghiệp, PVC được tổng hợp bằng cách polyme hóa monome
vinylclorua (MVC) với xúc tác (phản ứng (1)). Ở điều kiện phản ứng, xúc tác
sẽ phân hủy, tạo thành những gốc tự do có một electron không cặp đôi.
Electron này có hoạt tính cao. Nó tham gia vào phản ứng tách liên kết đôi của
MVC để tạo ra một gốc tự do mới hợp thành bởi gốc ban đầu và phân tử
MVC. Đến lượt, gốc tự do mới này lại phản ứng với một phân tử MVC khác.
Quá trình lập lại nhiều lần tạo ra một đại phân tử bao gồm nhiều phân tử
monome VC được gọi là quá trình trùng hợp (hay polyme hóa. Số lượng phân
tử MVC có trong đại phân tử PVC được gọi là độ trùng hợp. Độ trùng hợp
phụ thuộc vào điều kiện phản ứng trùng hợp. Xúc tác quá trình polyme hóa là
những chất có khả năng tạo gốc tự do như các peroxit, peraxit, perester, hợp
chất azo….

2.2.Các bước của quá trình trùng hợp.
Quá trình trùng hợp gồm các bước sau:
• Phản ứng khơi mào
• Phản ứng lan truyền


22
• Phản ứng chuyển mạch
• Phản ứng ngắt mạch (kết thúc)
a. Phản ứng khơi mào:
Phản ứng khơi mào xảy ra khi chất xúc tác hay còn gọi là chất khơi mào
(I*) phân hủy thành gốc tự do (R.), gốc tự do này tác dụng với một phân tử
MVC tạo ra một gốc tự do mới.
I* → 2R. (8)

H Cl
‫׀ ׀‬
R. + CH2 = CHCl → R – C – C. (9)
‫׀ ׀‬
H H
(IV)
b. Phản ứng lan truyền.
Là phản ứng tiếp theo, trong đó nhiều đơn vị monome được thêm vào
gốc hoạt động (IV) để cho một gốc tự do mới có mạch phân tử lớn hơn (V):

H Cl H Cl H Cl
‫׀ ׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ |
R – C – C. + CH2 = CHCl → R – C – C – C – C. (10)
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ |
H H H H H H
(V)
c. Phản ứng chuyển mạch:

Ở bước chuyển mạch, một gốc tự do có mạch phân tử lớn (VI) tự kết
thúc phản ứng bằng cách tác dụng với một phân tử monome để cho một đại
phân tử (VII) và một gốc tự do mới (VIII). Gốc này sau đó khởi động một
phản ứng lan truyền khác.
H Cl H Cl
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀ ׀‬
R’ – C – C. + CH2 = CHCl → R’ – C – C – H + CH2 = C.Cl (11)
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀ ׀‬
H H H H
(VI) (VII) (VIII)
23
hoặc:

H Cl H Cl
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀ ׀‬
R’ – C – C. + CH2 = CHCl → R’ – C – C – Cl + CH2 = C.H (12)
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀ ׀‬
H H H H
(VI) (VII’) (VIII’)


hoặc:


H Cl Cl
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
R’ – C – C. + CH2 = CHCl → R’ – C = C – H + CH3 –.CHCl (13)
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
H H H

d.Phản ứng kết thúc:
Phản ứng kết thúc khi các mạch ngừng phát triển cùng với việc tạo
thành sản phẩm cuối cùng. Quá trình này có thể xảy ra bằng:
• Phản ứng bất cân xứng:


R’CH2-C.HCl + R’CH2-C.HCl → R’CH = CHCl + R’CH2-CH2Cl (14)
hoặc
• Phản ứng kết hợp:
R’CH2-C.HCl + R’CH2-C.HCl → R’CH2-CHCl - CHCl – CH2R’ (15)



2.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng trong tổng hợp PVC.
a. Nhiệt độ phản ứng:
Qua nghiên cứu và thực tiễn, người ta rút ra kết luận là khối lượng phân
tử của polyme được quyết định bởi nhiệt độ phản ứng. Vì vậy, một khi khối
lượng phân tử của PVC đã được lựa chọn thì chúng ta ít có khả năng thay đổi
nhiệt độ.
24
Nhiệt độ phản ứng càng cao khối lượng phân tử càng thấp và ngược lại.
Trong thực tế nhiệt độ phản ứng tổng hợp PVC được lựa chọn trong
khoảng từ 35 – 70oC.
b. Tác nhân chuyển mạch:
Như đã nói ở trên, trong trường hợp cần polyme có khối lượng phân tử
nhỏ thì phải chọn nhiệt độ phản ứng cao. Tuy nhiên, nhiệt độ cao thì khó
khống chế tốc độ phản ứng và có nguy cơ gây nổ do áp suất tạo ra trong quá
trình trùng hợp. Áp suất cao cũng đòi hỏi thiết bị phản ứng phải có độ dày
lớn, gây tốn kém và giá thành cao.
Để khắc phục nhược điểm trên trong thực tế người ta thêm vào quá
trình phản ứng một số hóa chất có tác dụng điều chỉnh khối lượng phân tử
theo ý muốn ở nhiệt độ vừa phải, gọi là tác nhân chuyển mạch. Đó là các
hợp chất hữu cơ có chứa clo hoặc mercaptan. Những tác nhân chuyển mạch
khi thêm vào cũng sẽ làm chậm tốc độ phản ứng một cách đáng kể, thậm
chí với nồng độ cao, chúng có thể làm ngừng quá trình polyme hóa. Mặt
khác các tác nhân chuyển mạch cũng làm giảm độ tinh khiết của polyme, do
đó chỉ nên sử dụng chúng khi thật cần thiết.
c. Chất khơi mào
Mặc dù phản ứng trùng hợp của MVC đầu tiên phát hiện nhờ tác dụng
khơi mào của ánh sáng, nhưng trong công nghiệp, người ta chỉ sử dụng các
tác nhân khơi mào là hóa chất. Các nhóm chất chính thường được sử dụng
nhất là các peroxit hữu cơ và các hợp chất azo, như:
Benzoyl peroxit, lauroyl peroxit, caproyl peroxit, t-butyl perpivalat,
2,4-dicloobenzoyl peroxit, di-izopropyl peroxydicacbonat, 1,1-azo-bis-
isobutyrat...
Các gốc tự do từ peroxit hữu cơ có độ hoạt động rất mạnh so với từ hợp
chất azo. Các hợp chất azo lại có giá cao hơn các peroxit hữu cơ. Chính vì vậy
trong thực tế, peroxit hữu cơ được dùng phổ biến hơn nhiều. Trong một vài
trường hợp, do yêu cầu cụ thể có thể dùng hỗn hợp chất khơi mào để cho
polyme có khối lượng phân tử khác nhau.

3.Các phương pháp sản xuất PVC
Các phương pháp trùng hợp được ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất
PVC
‫٭‬Trùng hợp khối:là phương pháp đơn giản để sản xuất PVC ,nhưng PVC
tạo thành được hòa tan trong pha vinyl cloru
25
Trùng hợp khối chỉ dùng trong những trường hợp công suất nhỏ và để sản xuất
ra những sản phẩm có tỉ khối thấp,ít hấp thụ chất hóa dẻo.Do phản ứng tỏa
nhiệt mạn nên trong trường hợp này chỉ nên giới hạn mức độ chuyển hóa MVC
khoảng 50%-60%.Lượng MVC dư được thu hồi và tái sử dụng.
‫٭‬Trùng hợp trong dung dịch:là quá trình trùng hợp dung dịch của vinyl
clorua đồng thể khi polymer hòa tan trong dung môi.Qúa trình trùng hợp trong
dung dịch
kéo dài tương đối lâu và đòi hỏi một lượng dung môi lớn,độ tinh khiết cao nên
ít được sử dụng trong công nghiệp.
‫٭‬Trùng hợp nhũ tương:là phương pháp đầu tiên được sử dụng trong công
nghiệp để tổng hợp PVC.Trong phương pháp này monomer được phân tán
trong nước dưới dạng nhũ ổn định.Sản phẩm tạo thành cũng ở dạng nhũ của
những hạt polymer trong nước.
‫٭‬Trùng hợp huyền phù:là phương pháp sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp để sản xuất PVC với nhiều ưu điểm như:sản phẩm tạo ra ở dạng hạt,bụi
dễ gia công,vận tốc trùng hợp cao,nhiệt độ phản ứng thấp và không xảy ra
hiện tượng quá nhiệt cục bộ như trùng hợp khối.Trong trùng hợp huyền phù
của vinyl clorua ,sự khuấy trộn và trạng thái của hệ đều đóng vai trò quan
trọng xác định hình thái sản phẩm.
Trong các phương pháp trên phổ biến và chiếm sản lượng lớn nhất là
phương pháp trùng hợp huyền phù,tiếp đến là trùng hợp nhũ tương,tiếp đến là
trùng hợp dung dịch và cuối cùng là trùng hợp khối.Trùng hợp trong dung
dịch tuy dễ thực hiện nhưng có bất lợi la phải dùng lượng lớn dung môi hữu
cơ nên tốn kém và rất độc hại.Chính vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng cho
các trường hợp mà các yếu tố kỹ thuật không cho phép sử dụng những phương
pháp khác hoặc vì những yêu cầu đặc biệt như sản xuất các loại polymer làm
sơn phủ bề mặt.

4.Sơ đồ dây chuyền tổng hợp PVC bằng phương pháp huyền phù.
4.1, Giới thiệu về phương pháp .
Về hình thức, trùng hợp huyền phù giống trùng hợp nhũ tương, trong đó
các monome được phân tán trong pha nước thành các hạt rất nhỏ. Tuy nhiên,
ở đây hệ phân tán được duy trì bằng việc kết hợp giữa khuấy trộn và hóa chất
“ bảo vệ”. Hóa chất bảo vệ có thể là một colloit (keo) tan trong nước hoặc
một chất vô cơ dạng bột mịn phân tán trong nước. Mặt khác, trong trùng hợp
huyền phù người ta sử dụng các chất khơi mào hoà tan được trong monome.

26
Do đó, về khía cạnh nào đấy, có thể coi như trong mỗi hạt polyme nhỏ li ti tạo
thành diễn ra quá trình trùng hợp khối.

4.2 Thành phần nguyên vật liệu.
‫٭‬Monome VC dùng để trùng hợp phải ở thể lỏng nên cần được làm lạnh
và giữ nhiệt độ rất thấp(nhỏ hơn nhiệt độ của VC là -13ͦ C ).Độ nguyên chất của
VC phải trên 99,9% trọng lượng,phải đảm bảo lượng axetylen thấp hơn 0.002%
trọng lượng.
‫٭‬Dung môi nước dùng trong quá trình trộn phải là nước ngưng tinh khiết.
‫٭‬Những chất khơi mào phù hợp bao gồm: Các peroxit của benzoyl,
lauroyl, caproyl, dodecyl, p-cloo-benzoyl, axetyl-cyclohexane-sulphonyl và
3,5,5-trimehylhexanoyl; các peroxy-dicarbonat của dietyl và di-izopropyl; các
hợp chất azo như 1,1’-azobis-izobutyronitril và dimethyl 1,1’-azobis-
izobutyrat.
Hiện nay thông dụng nhất là các peroxy-dicarbonat. Tuy nhiên như đã
đề cập ở trên, việc lựa chọn chất khơi mào thích hợp phụ thuộc vào nhiệt
độ phản ứng trùng hợp. Nồng độ của chất khơi mào thường ở mức 0,01-
0,1% tùy thuộc vào bản chất hóa học của chất khơi mào, nhiệt độ phản ứng và
mức độ chuyển hóa.
‫٭‬Chất tạo huyền phù thường sử dụng là những chất colloit (keo) tan
trong nước như polyvinyl alcol, gelatin, protein tự nhiên, các dẫn xuất
xenlulo tan trong nước như metyl và cacboxymetyl xenlulo, dextran, tinh
bột, natri alginat...
Một số loại bột mịn vô cơ không tan trong nước cũng được sử dụng làm
tác nhân tạo huyền phù. Các chất đó là bột talc, cao lanh, betonit, bari sulphat
và nhôm hydroxit.
Chất được sử dụng phổ biến nhất là polyvinyl alcol (PA).PA có nhiều
loại tùy thuộc vào mức độ thuỷ phân cũng như khối lượng phân tử. Lượng PA
thường chiếm từ 0,05-0,5% khối luợng monome.
‫٭‬Ngoài những chất trên, người ta còn sử dụng các loại muối đệm như
natri hydro phốt phát hay borax để tránh giảm pH của pha nước khi phản ứng
trùng hợp xảy ra.Đôi khi một số chất chống tạo bọt như Ctanol, polyetylen
silicat cũng được sử dụng để giảm thiểu sự hình thành bọt khi tách monome
dư ở cuối giai đoạn phản ứng.
4.3Quy trình sản xuất.
Dưới đây là dây chuyền công nghệ sản xuất PVC bằng phương
pháp huyền phù .
27
28
Tên các thiết bị trong sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PVC
bằng phương pháp huyền phù.
1. Bồn phản ứng, 2. Bồn thu hồi MVC, 3,5. Bồn chứa vữa PVC, 4. Tháp
chưng cất,
6. Bồn chứa MVC thu hồi, 7. Máy li tâm, 8. Máy sấy, 9. Xử lý khí thải, 10.
Máy sàng, 11. Xilô chứa bột PVC, 12. Bồn chứa nước, 13. Bồn chứa MVC,
14.Bồn chất khơi mào,15:16 Thùng lường nước, 17;18Thùng lường MVC,
20. Bơm li tâm. 21. Máy đóng bao, 22. Máy nén khí, 23. Phễu thu hồi bụi
PVC, 24. Máy nén khí nóng.
Các bồn đựng sản phẩm trùng hợp và bồn phản ứng đều được tráng men
đặc biệt giúp giảm lượng polymer bám dính vào thành bồn.Phần đáy của
chúng luôn có các chân vịt để trộn đều hỗn hợp trong đó.
*Thuyết minh quy trình sản xuất.
Quá trình trùng hợp huyền phù theo được tiến hành trong thiết bị phản
ứng có áp lực (autoclave) .
Sau quá khi điều chế xong monomer ta đi hóa lỏng monomer dưới áp
suất cao.
(1)Nước cất được nạp vào trước tiếp theo là tác nhân tạo huyền phù, muối
đệm dưới dạng dung dịch. Sau khi không khí được đuổi ra khỏi thiết bị phản
ứng bằng khí trơ, MVC và chất khơi mào được nạp vào dưới áp lực.Chế độ
khuấy được duy trì sao cho có thể phá vỡ pha lỏng của MVC để tạo ra
những hạt nhỏ li ti với kích cỡ mong muốn, nước nóng sẽ làm nóng hỗn hợp
phản ứng lên khoảng 40-70 oC( hai thanh ở hai bên nồi phản ứng có nhiệm vụ
điều tiết nhiệt độ) và đưa áp suất nồi lên khoảng 5-8atm. Duy trì thật đúng
nhiệt độ và áp suất của nồi phản ứng để phản ứng trùng hợp phát triển mạch
polymer ( nhiệt độ không sai quá 1 oC , áp suất không quá 0.1kg/cm^2). Sau
khi các chất được nạp vào bình phản ứng máy khuấy sẽ hoạt động trộn thật đều
chúng lên, nhiệt độ được hệ thống duy trì từ 40-70 độ( nhiệt độ phù hợp nhất là
60 oC) khi đó các tác nhân phân tán, dung dịch đệm, chất khơi mào bắt đầu
hoạt động và phản ứng trùng hợp xảy ra ( tốc độ đính mạch khoảng chừng
10^3-10^5 phân tử/s). Cuối cùng hạ áp suất xuống dưới mức quy định thì tăng
nhiệt độ lên khoảng 60-70 oC cho đến khi áp suất còn khoảng 2-3atm thì coi


29
như phản ứng trùng hợp đã hoàn thành. Trong khi phản ứng nếu áp suất trong
nồi tăng vượt so với cho phép thì nước cất sẽ được xả vào để làm giảm áp suất
xuống.
Sau khi phản ứng xong sản phẩm( còn gọi là vữa PVC) ở (1) sẽ được nén ở
áp suất cao cho tràn sang thiết bị (2)- sản phẩm ở (1) bao gồm 10-20% MVC
còn chưa phản ứng hết, chất khơi mào, polymer – tại thiết bị (2) MVC sẽ được
thu hồi vào thiết bị (6) bằng phương pháp sục khí bay hơi, sau khi tách MVC
dư xong toàn bộ vữa PVC đó tiếp tục được chuyển sang thiết bị (3) dưới áp
suất cao – vữa PVC lúc này bao gồm polymer cần điều chế và chất khơi mào-
tại đây vữa PVC sẽ được đưa sang nồi chưng cất (4) dưới áp suất cao để tách
chất khơi mào, chất khơi mào sau khi tách sẽ được thu hồi và chuyển về thiết bị
(6) để cho quay trở lại bình phản ứng. Polymer tinh khiết còn lại được bơm
cao áp tới thiết bị (5), tại thiết bị (5) tiếp tục dùng bơm cao áp, bơm lên máy li
tâm (7) để tách nước( tách được khoảng 75% nước), sau khi tách nước sản
phẩm được đưa tới thiết bị (8) để sấy khô theo phương pháp “ sấy tầng sôi”, khí
nóng sẽ được thổi bởi một máy nén khí nóng(24) từ dưới đáy thiết bị (8) lên
với nhiệt độ khoảng 80 oC, trong quá trình này sẽ tạo ra khí thải và những hạt
bụi PVC bay lên, khí thải sẽ được thiết bị (9) xử lý, bụi PVC bay lên sẽ được
thu hồi bởi thiết bị (23) cho quay lại (8), PVC khô từ (8) được qua máy sang
(10) để phân loại kích cỡ hạt PVC sau đó đưa xuống máy đóng bao (21).


5. Tính chất và ứng dụng của PVC.
5.1 Tính chất của PVC.
Một trong số những tính chất quan trọng liên quan đến quá trình
gia công cũng như sử dụng sau này là tính bền nhiệt của PVC.Bột nhựa thu
được từ quá trình trùng hợp được gọi là PVC nguyên thuỷ. Từ 65oC trở lên
nhựa PVC bắt đầu chảy mềm và từ 100oC, PVC bắt đầu phân huỷ nhiệt. Quá
trình phân hủy nhiệt diễn ra với sự tách axít clohydric (HCl) từ nhựa dẫn
đến sự chuyển màu (từ trắng qua vàng nhạt cho đến màu đen) và sự thay đổi
các tính chất hóa, lý và điện. Cuối cùng PVC sẽ bị biến chất, ta gọi nhựa bị
lão hóa. Không chỉ bị lão hóa do nhiệt mà PVC còn bị lão hóa dưới tác dụng
của ánh sáng (tia tử ngọai của ánh sáng mặt trời).
Chính vì vậy, trong thực tế PVC không bao giờ được sử dụng một mình
mà phải được phối hợp với các phụ gia khác nhau để cho sản phẩm cuối. Qua
quá trình đó có thể thay đổi có chọn lọc các đặc tính hóa lý của PVC nguyên
thuỷ, tạo ra những sản phẩm phù hợp yêu cầu sử dụng. Các phụ gia đó bao
gồm: chất hóa dẻo, chất chống lão hóa, chất ổn định nhiệt,chất ổn định ánh
sáng, chất độn, chất màu, chất bôi trơn...


30
Các hỗn hợp (bao gồm PVC và các phụ gia) được gia công, bằng các
phương pháp: đúc áp lực (ép phun, ép đùn, thổi), cán tráng, dát, tách lớp, định
hình chân không...
Bàng 2 là những đặc tính kỹ thuật chính của một vài loại PVC phổ biến
được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam.


Tính SG 580 SG 660 SG 710
chất
Giá trị K 56 - 59 65 - 67 70 - 72
Khối lượng riêng, g/ml 0,50 - 0,60 0,48 - 0,55 0,46 - 0,48
Chất dễ bay hơi,% 0,3 max 0,3 max 0,3 max
Độ trùng hợp 650 - 720 1000 - 1050 1300 -
1320
Hàm tro,% < <
98 > 99 > 99


PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt. PVC tồn tại ở hai
dạng là huyền phù (PVC.S - PVC Suspension) và nhũ tương (PVC.E - PVC
Emulsion). PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, monome VC còn dư, và
khi gia công chế tạo sản phẩm do sự tách thoát HCl ... PVC chịu va đập
kém. Để tăng cường tính va đập cho PVC thường dùng chủ yếu các chất
sau: MBS, ABS, CPE, EVA với tỉ lệ từ 5 - 15%. PVC là loại vật liệu cách
điện tốt, các vật liệu cách điện từ PVC thường sử dụng thêm các chất
hóa dẻo tạo cho PVC này có tính mềm dẻo cao hơn, dai và dễ gia công
hơn.
PVC có tính kiềm cháy tốt đây chính là lí do vì sao nó chiếm vị trí
độc tôn trong xây dựng dân dụng.
5.2 Các chất phụ gia.
PVC nguyên thủy hầu như không có ứng dụng thực tế. Để có thể gia
công thành những sản phẩm tiêu dùng phải dùng một số hóa chất bổ sung để
duy trì, cải thiện hoặc tạo ra những tính năng mới cho nhựa. Ta gọi chung
những hóa chất này là các phụ gia. Phụ gia có thể là một hóa chất riêng biệt
hay kết hợp 2, 3 hóa chất để có được hiệu ứng cao hơn (synergic) hay mang
tính chọn lọc hơn... Khi ấy ta sẽ có một hệ chất phụ gia.Việc lựa chọn phụ gia
cần phải chú ý đến một số yếu tố sau:
‫٭‬Phụ gia hoặc hệ phụ gia phải có khả năng giảm đến mức tối đa sự phân
hủy của nhựa trong quá trình gia công.
31
‫ ٭‬Lĩnh vực ứng dụng sản phẩm.
‫٭‬Môi trường sử dụng sản phẩm.
‫٭‬Điều kiện gia công sản phẩm...

Dưới đây giới thiệu các chất phụ gia cho sản phẩm sản xuất từ PVC:

5.2.1. Chất ổn định
Chất ổn định giúp các sản phẩm từ PVC chống lại các tác động bên
ngoài như: nhiệt độ, ánh sáng, sự ôxy hóa... Chúng có thể được phân loại như
sau:
‫٭‬Muối kim loại của axít vô cơ: 3PbO.PbSO4.H2O; 2PbCO3.Pb(OH)2;
2PbO.PbHPO3.1/2H2O;
‫٭‬Muối kim loại của axít béo: stearat, laurat, naphthenat,ricinoleat...
‫٭‬Phức kim loại: Các phenat của Ba/Cd và Ba/Cd/Zn;
‫٭‬Hợp chất có chứa nhóm epoxi
─ CH ─ CH ─
O
như:
- Glicidyl ether của resorcinol, di-iso-butylphenol;
- Ester epoxi hóa của axít: oleic, lauric...
- Dầu thực vật epoxi hóa: dầu đậu nành, dầu thầu dầu...
- Nhựa epoxi...
Các loại khác:các chelat, các chất chống oxi hóa, mercaptit...
Việc lựa chọn các chất ổn định phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: mục đích
sử dụng sản phẩm, điều kiện và môi trường sử dụng sản phẩm, các yếu tố kỹ
thuật cũng như kinh tế...Ngoài ra kinh nghiệm thực tế của nhà sản xuất cũng
đóng một vai trò rất quan trọng.

5.2.2. Chất hóa dẻo
Chất hóa dẻo giúp cho việc gia công dễ dàng hơn và tạo ra những sản
phẩm có độ linh hoạt, mềm dẻo.
Cũng như các chất ổn định, số lượng chất hóa dẻo cho nhựa PVC rất
phong phú và đa dạng. Có thể phân loại các chất hóa dẻo như sau:
‫ ٭‬Các ester của axit thơm, trong đó ester của axit phtalic – các phtalate -
chiếm đến hơn 70% tổng lượng các chất hóa dẻo trên thị trường.

Ester của axit aliphatic: Các adipat, sebacat, azelat… phù hợp cho sản
32
xuất các sản phẩm sử dụng ở nhiệt độ thấp. Còn acetyl-tributyl citrate và một
số dẫn xuất tương tự được sử dụng cho các sản phẩm không độc hại.
‫ ٭‬Chất hóa dẻo polymer: Những chất hóa dẻo loại này thường không bị
bốc hơi và dịch chuyển ra khỏi hỗn hợp nhựa nên được sử dụng cho bao bì và
các sản phẩm chịu nhiệt độ cao.Ví dụ như: adipat và sebacat của propylene
glycol (PPA và PPD).
‫ ٭‬Các phosphat hữu cơ: Do tính độc hại nên ít được dùng. Chúng chỉ được
sử dụng khi đòi hỏi sản phẩm có khả năng chống cháy cao. Ví dụ: tritolyl
phosphat (TTP) và trixylyl phosphat (TXP).
‫ ٭‬Chất hóa dẻo từ epoxy: Là các loại dầu thực vật epoxy hóa và các eter
của epoxy-axit như dầu đậu nành epoxy hóa, butyl epoxy-stearat …


5.2.3. Các loại phụ gia khác

a. Chất bôi trơn: Được sử dụng với 2 mục đích:
• Làm giảm độ bám dính giữa chất dẻo ở trạng thái nóng với vật liệu làm
khuôn mẫu. Các chất loại này được gọi là chất bôi trơn bên ngoài. Ví dụ: Axit
stearic và các muối kim loại của nó (Cd, PB, Ca, Ba…), axit myristic, sáp
parafin. Tỉ lệ dùng thường là từ 0,25 – 0,6 phần khối lượng.
• Tạo sự trượt dễ dàng giữa các phân tử polymer với nhau. Các phụ gia
dạng này gọi là bôi trơn bên trong. Chúng ít được dùng cho loại PVC hóa dẻo
nhưng lại phổ biến đối với PVC cứng (không hóa dẻo). Ví dụ amit hoặc
glyceryl ester của các axit: stearic, oleic. Có thể dùng riêng từng lọai hay hỗn
hợp của 2, 3 thậm chí 4 loại. Tỉ lệ sử dụng không qúa 4 phần khối lượng.
b. Chất độn.
Chất độn sử dụng cho PVC nói riêng hay cho chất dẻo nói chung, không
chỉ với mục đích giảm giá thành mà còn để cải thiện tính năng kỹ thuật của
chúng.
• Chất độn cho PVC cứng: Canxi cacbonat (CaCO3), thạch cao;
• Chất độn cho PVC hóa dẻo: CaCO3, muội than, đất sét, canxi silicat…
c. Chất màu
Việc lựa chọn chất màu cần chú đến một số đặc tính của chúng như:
• Khả năng phân tán vào nhựa;
• Độ bền nhiệt;
• Độ bền với môi trường sử dụng;

33
• Độ dịch chuyển
• Độ bền màu…



Màu Hóa chất vô cơ Hóa chất hữu cơ
Đen Muội than, oxit sắt đen Đen anilin
Trắng Titan dioxit
Đỏ cadmi, chì molibdat, Azo, perylen, quinacridin,
Đỏ
sulphocromat molibdat đỏ antraquinom
Vàng crom, vàng niken/titan, Azo,antraquinon, benzidin,
Vàn
g bismut vanadat
Xan Oxit crom, oxit Co/Cr/Zn/Ti Phthalocyanin
h
Tím Dioxazin

Bảng 3: Một số chất màu thông dụng cho nhựa PVC

5.3 Các phương pháp gia công.
5.3.1. Phương pháp ép đùn: Các loại sản phẩm có độ dài lớn được sản
xuất bằng cách gia nhiệt PVC đến nhiệt độ chảy mềm hoặc nóng chảy, rồi
dùng áp lực đẩy vào khuôn định hình mở hoặc kín. Phương pháp ép đùn cũng
cho phép sản xuất những sản phẩm có khối lượng lớn như ván nhân tạo,
khung cửa, tấm trần, các loại ống và để bọc các loại dây và cáp điện.
5.3.2. Phương pháp ép phun: Nhựa nóng chảy đuợc phun vào khuôn.
Phương pháp này để sản xuất những sản phẩm phức: vỏ máy tính, vỏ tivi,
van, cầu dao điện...
5.3.3. Phương pháp cán tráng: Dùng để sản xuất các loại màng mỏng,
các tấm với kích thước và độ dày khác nhau (các loại vải bọc, giấy dán
tường, vải áo mưa, bao bì đựng thưc phẩm...).

5.3.4. Định hình nhiệt: Nhựa chảy mềm được ép trong khuôn thành
những tấm cứng. Từ các tấm này định hình sản phẩm bằng nhiệt. Phương
pháp này dùng để sản xuất các loại sản phẩm như: bồn tắm, vòi hoa sen và
bao bì xốp có túi khí.
5.3.5. Phương pháp thổi: Để tạo các sản phẩm rỗng bên trong bằng cách
dùng áp suất không khí thổi các ống phôi chảy mềm trong các khuôn định
hình. Phương pháp này chủ yếu để sản xuất các loại chai lọ.

34
5.3.6. Phương pháp nhúng và phủ: Nhựa PVC được hòa tan thành dung
dịch. Nhúng khuôn vào dung dịch này để tạo ra các loại sản phẩm như găng
tay y tế, đồ chơi, dụng cụ thể thao. Phương pháp phủ để phủ các sản phẩm
như: mặt sau tấm thảm, tấm trải sàn, cọc rào, giá đựng chén, bát, tay dựa của
ghế..


5.6. Ứng dụng của nhựa PVC.
5. 6.1 Trong xây dựng.
Lĩnh vực xây dựng là nơi mà PVC được sử dụng nhiều và rộng rãi nhất.
Trong đó, các loại ống dẫn và phụ kiện chiếm đến hơn một phần 3 tổng sản
lượng PVC trên toàn thế giới. Năm 2007, con số này là 39% trong tổng số 33,5
triệu tấn nhu cầu PVC trên thế giới. Ở Việt Nam, các số liệu tương ứng là 47%
của 240.000 tấn (xem Hình 1 và 2).




H.1. Ứng dụng trên thế giới




35
H.2. Ứng dụng ở Việt Nam.


Ống PVC được sử dụng trong những điều kiện kỹ thuật cũng như môi
trường khắt khe đã chứng tỏ là một loại vật liệu có độ bền và độ tin cậy cao.
Chúng được dùng rộng rãi để cấp thoát nước sinh hoạt, thuỷ lợi, lưu chuyển hóa
chất, bảo vệ cáp điện và các loại cáp trong ngành bưu chính viễn thông…

Ống PVC không bị gỉ, bị ôxy hóa hay ăn mòn. Do đó chi phí bảo trì thấp,
nước trong ống không bị nhiễm bẩn. Ống PVC cũng không ảnh hưởng đến mùi
vị của nước, không có phản ứng hóa học ngay cả với những chất lỏng có hoạt
tính mạnh.

Ống PVC dễ uốn, chịu được sự va chạm và các chấn động. Ống PVC cũng là
sự lựa chọn tối ưu trên phương diện giá thành. Ống PVC nhẹ nên chi phí vận
chuyển thấp và công lắp đặt thấp (chỉ bằng 60-70% so với các loại ống khác).

Ngoài ống dẫn, PVC được sử dụng cho xây dựng nhà cửa và trang trí nội
ngoại thất. Vật liệu PVC dùng trong lắp đặt và trang trí nhà cửa hiện nay chưa
phổ biến ở Việt Nam (chỉ chiếm khoảng 24% tổng nhu cầu). Nhưng trên thế
giới, ở nhiều nước tỉ lệ này rất cao. Ví dụ như ở Mỹ 60%. Điều đó là do độ bền
lâu, khả năng lắp đặt dễ dàng, dễ bảo trì và tính hấp dẫn người tiêu thụ của các
sản phẩm PVC. Trong nhiều khâu, các sản phẩm PVC đã thay thế những vật
liệu truyền thống như gỗ, đồng và nhôm.




36
5.6.2 PVC trong kỹ thuật điện và điện tử.

Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát triển một cách nhanh chóng
và đột phá. Như trên đã nói, cách đây hơn 50 năm, người ta đã phát hiện ra PVC
có những tính chất không những giống mà còn vượt trội cao su trong việc bọc
dây cáp điện. Ngày nay, PVC chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sản xuất đồ
điện và điện tử. Một số lĩnh vực sản xuất phổ biến cần dùng PVC:
• Máy điều hòa không khí
• Đĩa mềm cho máy vi tính
• Dụng cụ gia đình
• Bàn phím
• Máy tính
• Dụng cụ đồ điện
• Cáp quang
• Máy giặt
• Đĩa mềm cho máy vi tính
• Máy lạnh…

5.6.3. PVC trong sản xuất ôtô, xe máy.

PVC đóng một vài trò to lớn trong chế tạo ôtô, môtô hiện đại. Nó được sử
dụng thay thế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm
chắn gió, tấm lót sàn, tấm chắn bùn và nhiều chi tiết khác. Theo tài liệu của Hội
đồng các nhà sản xuất PVC châu Âu (ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản
xuất cần 16kg PVC. Như dùng PVC thay thế một phần kim loại trong chế tạo
ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm được khoảng 800 triệu Euro, còn cả thế giới
tiết kiệm được tới 2,5 tỷ Euro.
Những thành tựu đạt được trong công tác chữa trị và dự phòng của ngành y
tế nhờ vào những sản phẩm PVC hơn 50 năm qua rất đáng ghi nhận: Từ găng
tay y tế đến túi đựng máu, từ ống truyền dịch, truyền máu và chạy thận nhân
tạo,bơm kim tiêm dùng một lần, van tim nhân tạo đến rất nhiều dụng cụ y tế
khác nhau. Chúng được sử dụng rộng rãi và có độ tin cậy cao nhờ những tính
ưu việt của PVC như:
• Không màu và trong suốt
• Mềm dẻo, bền và ổn định
• Dễ thanh, tiệt trùng
• Chịu được hóa chất. Không có phản ứng hóa học khi tiếp xúc với nhiều môi
trường khác nhau
• Dễ chế tạo
• Có thể tái sinh
• Giá rẻ


37
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.


1.Vinachem.com.vn
2. vinaplast.com.vn.
3. tailieu.vn.
4.wikipedia.com.vn
5.vinanet.com.vn.
6. customs.gov.vn ( wed tổng cục hải quan Việt Nam ).
7. thuongmai.vn
8. thuviendientu.com.
9.library.hut.edu.vn




38
39
40
41
42
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản