o……………………………………………………………………...26
L i m đ u ờ ở ầ
Polycarbonate đ c phát hi n l n đ u tiên b i Hermann Schnellvào năm 1953 ượ ệ ầ ở Ti n sĩ ế ầ
i Bayer Munich, Đ c. c gi i thi u ra th tr t ạ ứ Nó l n đ u tiên đ ầ ầ ượ ớ ị ườ ệ ở ng vào năm 1958 b i
Bayer Mobay, và General Electric. Sau m t th i gian dài nghiên c u và phát tri n, v i các ứ ể ộ ờ ớ
t mà nh a th ng không có đ đ c tính u vi ặ ư ệ ự ườ ượ c nh : ư
+ Đ truy n sáng cao, (t i đa: 90%) ề ộ ố
2.oC)
+ Cách nhi t (t t t i đa: Ug ~ 1 W/m ệ ố ố
+ Đ b n va đ p cao, h n 200 l n so Kính xây d ng thông th ng ộ ề ự ậ ầ ơ ườ
….
Polycarbonate đang d n thay th các lo i nh a thông th ự ế ạ ầ ườ ứ ng PE, PP, PS trong các ng
d ng cho đ i s ng hàng ngày cũng nh trong công nghi p. Ti u lu n này nhóm chúng ụ ờ ố ư ệ ể ậ
em xin trình bày đ tài: ”s n xu t Polycarbonate” ề ả ấ
Ph n I/ Gi
ầ
ớ
i thi u chung v Polycarbonates ề
ệ
I.1/ Gi i thi u ớ ệ
Polycarbonates (PC) đ c bi tên th nh ượ t ế đ n v i ớ ế ươ ng m i ạ ư
Lexan,Makrolon, Makroclear và m t s tên khác là m t polyme nhi t d o. ộ ố ộ ệ ẻ
Polycarbonate là m t tr ng l ng nh , r t linh ho t, b n, ch u nhi t, ch ng v , và ộ ọ ượ ẹ ấ ề ạ ị ệ ố ỡ
formable nhi t d o trong su t. Nó là v t li u đ ệ ẻ ậ ệ ượ ự ụ c l a ch n cho m t lo t các ng d ng ộ ứ ạ ố ọ
ng ườ i dùng cu i đa d ng nh DVD, kính và ng kính quang h c, đèn pha xe h i và các ố ư ạ ố ọ ơ
t b y t b ph n, mái nhà trong su t trong xây d ng, ho c các thi ộ ự ặ ậ ố ế ị ế Ư ể ủ . u đi m chính c a
lo i này trên các lo i nh a là s c m nh tuy t v i c a nó k t h p v i tr ng l ệ ờ ủ ớ ọ ế ợ ứ ự ạ ạ ạ ượ ẹ ng nh .
Trong khi acrylic m nh h n kính 17%, polycarbonate g n nh không th phá v . C a s ỡ ử ổ ư ể ầ ạ ơ
đĩa thu n th ng đ c làm ch ng đ n và v nh đã th y trong các ngân hàng ho c ấ ặ ổ ư ạ ỏ ố ậ ườ ượ
b ng nh a này. Thêm vào đó là l ằ ự ợ i th mà nó ch là 1/3 tr ng l ỉ ế ọ ượ ặ ng c a acrylic, ho c ủ
c đi m duy nh t là nó đ t h n m t trong hai. 1/6 n ng nh th y tinh, và nh ư ủ ặ ượ ắ ơ ể ấ ộ
I.2/ L ch s phát tri n ử ể ị
Polycarbonate có ngu n g c t BPA đ c phát hi n t i Hermann ố ừ ồ ượ ệ ạ Bayer b iở Ti n sĩ ế
Schnellvào năm 1953 và ngay t iạ General Electricc aủ Daniel Fox . Nó l n đ u tiên đ ầ ầ ượ c
gi i thi u ra th tr ớ ị ườ ệ ứ ng vào năm 1958 b i Bayer Mobay, và General Electric. Nghiên c u ở
v nh a polycarbonate có tăng đ u trong hai th p k qua , v i h n 5000 n ph m v ề ớ ơ ự ề ậ ấ ẩ ỷ ề
ch đ này t năm 1995, và g n 20.000 b ng sáng ch đã xu t hi n trên toàn c u. Bayer ủ ề ừ ế ệ ằ ấ ầ ầ
AG , là ng i đ u tiên báo cáo các tính ch t c a m t lo t nh a polycarbonate, đã có ườ ầ ấ ủ ự ạ ộ
b ng sáng ch phát hành. ế ằ
S n xu t th Đ c vào năm 1958, và ả ấ ươ ng m i polycarbonate c a Bayer AG b t đ u ủ ắ ầ ở ứ ạ ở
Hoa Kỳ vào năm 1960. General Electric (GE) b t đ u s n xu t th ắ ầ ả ấ ươ ng m i c a M ạ ủ ỹ
trong năm 1960. Sau khi m t th i gian ki n t ng, b ng sáng ch M đã c p cho Bayer ệ ụ ế ỹ ằ ấ ộ ờ
AG , đã tuyên b m t quá trình chu n b b nh a polycarbonate và có nhi u tuyên b ị ề ự ố ộ ề ẩ ố
ả khác nhau polycarbonat. GE b ng sáng ch c b n tuyên b quá trình ester và các s n ế ơ ả ằ ố
ph m polycarbonate đ hình thành. K t đó nghiên c u sâu r ng đã đ ể ừ ể ẩ ứ ộ ượ ệ c th c hi n ự
trên nh a polycarbonate. Hi n nay H n m t ch c nhà s n xu t Polycacbonate t n t ộ ồ ạ i ự ụ ệ ả ấ ơ
trên toàn th gi i ế ớ
I.3/ Tính ch t c a polycarbonate ấ ủ
I.3.1/Côngth cc ut o ứ ấ ạ
I.3.2/ Các đ c tính c a nh a polycarbonates ủ ự ặ
Polycarbonate (PC) là m t axit polycarbonic tuy n tính chu n b ester t phenol dihydric. ế ẩ ộ ị ừ
Polycarbonate s h u c c kỳ t ở ữ ự ố ự ổ t s n đ nh chi u v i m t s c m nh tác đ ng cao đ ộ ứ ề ạ ớ ộ ị ượ c
t đ r ng. Đi u này làm cho máy tính lý t duy trì trong m t ph m vi nhi ộ ạ ệ ộ ộ ề ưở ể ả ng đ s n
xu t các lá ch n an toàn phòng thí nghi m , hút m chân không và ng ly tâm . ệ ẩ ấ ắ ố
Không th phá v chân không hút m gi m t chân không 740 mm th y ngân (29 ") ể ẩ ỡ ữ ộ ủ
trong 24 giờ
Polycarbonate có th đ i đa nhi ể ượ c h p (t ấ ố ệ ộ t đ làm vi c liên t c 130 ° C, và 140 ° C ụ ệ
ồ ấ trong th i gian ng n), nh ng m t s m t mát v s c m nh c khí x y ra trên n i h p ộ ố ấ ề ứ ư ạ ả ắ ờ ơ
i và các thi t b không nên sau đó đ c s d ng cho các ng d ng chân l p đi l p l ặ ặ ạ ế ị ượ ử ụ ứ ụ
ộ không. Các m i liên h cacbonat trong chu i làm ch đ tài li u đ ph n ng v i m t ỗ ủ ề ả ứ ệ ệ ể ố ớ
ử lo t các axit t p trung và các căn c và nó hòa tan trong dung môi h u c khác nhau. C a ữ ơ ứ ạ ậ
hàng ch t o nh a Dynalab Corp fabricates hàng ngàn c a hàng và máy tính tùy ch nh ế ạ ự ử ỉ
s n ph m. ả ẩ
Lá ch n an toàn máy tính ch t o t 1/4 "dày s ch u đ c nhi t đ lên đ n 130 ° C và ế ạ ừ ắ ẽ ị ượ ệ ộ ế
lá ch n ch ng l ắ ố ạ i tia c c tím. ự
a. Tính ch t v t lý ấ ậ
3 ng riêng: 1,20 – 1,22 g/cm
- Kh i l ố ượ
- Ch s Abbe (V): 34,0 ỉ ố
- Ch s khúc x (n): 1,584 – 1,586 ỉ ố ạ
- Tính d cháy: V0 – V2 ễ
- Ch s oxy gi i h n: 25 – 27% ỉ ố ớ ạ
- Kh năng h p th n c trong 24h: 0,1% ụ ướ ả ấ
- Gi m b c x : t t ứ ạ ố ả
- Gi m tia c c tím (1-380 nm): t t ự ả ố
b. Tính ch t c h c ấ ơ ọ
- Modun đàn h i (E): 2,0-2,4 Gpa ồ
- Đ b n kéo: 55-75 Mpa ộ ề
- C ng đ nén: >80 Mpa ườ ộ
- Kh năng kéo dài: 80-150% ả
- T s Poisson: 0,37 ỉ ố
- Đ c ng – Rockwell: M70 ộ ứ
- T c đ truy n âm: 2270 m/s ề ố ộ
- Ch u mài mòn: 10-15 mg/1000 chu kỳ ị
- H s ma sát: 0,31 ệ ố
c. Tính ch t khác ấ
oC (311oF)
- Nhi ệ ộ t đ nóng ch y (Tm): 155 ả
oC (297oF)
- Nhi t đ th y tinh chuy n ti p: 147 ệ ộ ủ ể ế
oC – 130oC
- Gi ớ ạ i h n làm vi c trên: 115 ệ
oC
- Gi i h n làm vi c d i: -40 ớ ạ ệ ướ
- Nhi t dung riêng: 1,2-1,3 kJ/kg ệ
- C ng đ đi n môi: 15-67 kV/mm ộ ệ ườ
d. Kh năng ch u hóa h c ọ ả ị
- Axit đ c: kém ặ
- Axit loãng: t tố
t - R u: t ượ ố
- Hydrocacbon th m: kém ơ
- Halogen: kém
- H p ch t hydrocacbon và halogen: trung bình ấ ợ
- Giá th ng m i: 2,6 - 2,8 €/kg ươ ạ
I.4/ ng d ng Ứ ụ
a/ Linh ki n đi n t ệ ệ ử
Polycarbonate đ c s d ng ch y u cho các ng d ng đi n t ượ ử ụ ủ ế ệ ử ụ ứ mà t n d ng các tính ụ ậ
năng an toàn c a mình. Là m t ch t cách đi n đi n t ệ ố ủ ệ ấ ộ ị t và có đ c tính ch ng cháy ch u ặ ố
nhi t và nó đ ệ ượ ử ụ ệ c s d ng trong các s n ph m khác nhau liên quan đ n ph n c ng đi n ầ ứ ế ả ẩ
.Tuy nhiên, và vi n thông. Nó cũng có th ph c v nh là m t đi n môi cao- n đ nh t ể ụ ụ ư ệ ễ ổ ộ ị ụ
ng m i c a t polycarbonate ch y u d ng l i sau khi nhà s n xu t duy s n xu t th ả ấ ươ ạ ủ ụ ủ ế ừ ạ ấ ả
c p polycarbonate vào cu i năm 2000. nh t Bayer AG ng ng s n xu t b t ừ ấ ộ ụ ấ ấ ả ố
b/ V t li u xây d ng. ậ ệ ự
Ng i tiêu dùng l n th hai c a polycarbonat là ngành công nghi p xây d ng, ví d nh ườ ụ ư ứ ủ ự ệ ớ
ng âm thanh . cho domelights, kính ph ng ho c cong, và b c t ẳ ứ ườ ặ
c/ L u tr d li u ữ ữ ệ ư
M t ng d ng chính c a polycarbonate là vi c s n xu t đĩa Compact , DVD , và đĩa Blu- ệ ả ộ ứ ụ ủ ấ
ray . Các đĩa này đ ượ ả ộ c s n xu t b i ép phun polycarbonate vào m t h c khuôn có m t ấ ở ộ ố
bên m t stamper kim lo i có ch a m t hình nh tiêu c c c a các d li u đĩa, trong khi ự ủ ữ ệ ứ ả ạ ộ ộ
phía bên n m m c khác là m t m t g ặ ươ ấ ố ộ ng. S n ph m tiêu bi u c a s n xu t t m / ể ủ ả ấ ấ ả ẩ
phim bao g m các ng d ng trong qu ng cáo (b ng hi u, hi n th , b o v poster). ị ả ệ ứ ụ ệ ể ả ả ồ
d/ Ô tô, máy bay, và các thành ph n b o m t ậ ả ầ
Trong ngành công nghi p ô tô, polycarbonate đúc có th s n xu t các b m t r t tr n tru ề ặ ấ ơ ể ả ệ ấ
mà làm cho nó r t phù h p cho Sputter l ng đ ng ho c bay h i l ng đ ng nhôm mà ơ ắ ắ ặ ấ ợ ọ ọ
không c n c s -lông. Bezels trang trí và ph n x quang h c th ng đ ơ ở ả ạ ầ ọ ườ ượ ằ c làm b ng
polycarbonate. Do tr ng l ng th p và ch u va đ p cao, polycarbonate là v t li u ch ọ ượ ậ ệ ấ ậ ị ủ
ả đ o đ làm ng kính đèn pha ô tô. Tuy nhiên, do s c đ kháng đ u th p và nh y c m ạ ứ ề ể ầ ấ ạ ố
v i suy thoái c c tím ( vàng), đèn pha ô tô yêu c u ch t ph b m t bên ngoài. Vi c s ớ ủ ề ặ ệ ử ự ầ ấ ố
c gi i h n trong các ng d ng căng d ng polycarbonate trong các ng d ng ô tô đ ụ ứ ụ ượ ớ ạ ứ ụ
th ng th p. Căng th ng t c vít, hàn nh a và khuôn làm polycarbonate d b ăn mòn ẳ ấ ẳ ừ ố ễ ị ự
c mu i và plastisol . ứ ng su t n t khi nó ti p xúc v i accelerants nh t đ nh nh n ớ ấ ứ ấ ị ư ướ ế ố
Nó có th đ c ép đ làm đ n "th y tinh" , m c dù "đ n ch ng" là chính xác h n cho ể ượ ủ ể ặ ạ ạ ố ơ
các c a s m ng h n, nh đ ử ổ ỏ ư ượ ử ụ ữ c s d ng trong c a s đ n kháng trong xe ô tô. Nh ng ử ổ ạ ơ
rào c n dày c a nh a trong su t đ c s d ng trong các c a s và các rào c n trong các ố ượ ử ụ ử ổ ủ ự ả ả
ngân hàng rút ti n cũng là polycarbonate. ề
Cái g i là "ch ng tr m" bao bì nh a l n cho các h ng m c nh h n, trong đó không th ự ớ ỏ ơ ụ ạ ố ộ ọ ể
m đ c b ng tay, đ c th ng nh t làm t polycarbonate.Tán bu ng lái c a F-22 ở ượ ằ ượ ấ ố ừ ủ ồ
Raptor máy bay chi n đ u đ c làm t ng quang h c cao ế ấ ượ ừ m t m nh ch t l ả ấ ượ ộ ọ
polycarbonate, và là ph n l n nh t c a lo i hình c a nó đ c hình thành trên th gi i. ầ ớ ấ ủ ủ ạ ượ ế ớ
Các công ty an ninh Nam Phi đã phát đ ng "minh b ch thanh tên tr m 'd ạ ộ ộ ướ i nhi u tên ề
tu i bán l c làm t polycarbonate ổ , đ ẻ ượ ừ
e. ng d ng thích h p ợ Ứ ụ
Polycarbonate, là m t v t li u linh ho t v i các đ c tính v t lý ch bi n và h p d n, đã ộ ậ ệ ế ế ạ ớ ặ ậ ấ ẫ
thu hút đ ượ ộ c vô s ng d ng nh h n. Vi c s d ng tiêm đúc chai u ng, kính và h p ệ ử ụ ỏ ơ ố ứ ụ ố
đ ng th c ăn là ph bi n, nh ng vi c s d ng BPA trong s n xu t polycarbonate đã ự ệ ử ụ ổ ế ư ứ ả ấ
ứ khu y đ ng tranh cãi nghiêm tr ng (xem các m i nguy hi m ti m năng trong các ng ề ể ấ ọ ộ ố
d ng ti p xúc th c ph m ), d n đ n s phát tri n và s d ng "BPA-free" nh a trong các ụ ế ự ử ụ ự ự ế ể ẩ ẫ
công th c khác nhau. ứ
Polycarbonate th ng đ ườ ượ ử ụ ụ c s d ng trong b o v m t, cũng nh trong các ng d ng ệ ắ ư ứ ả
xem và ánh sáng đ n ch ng khác mà thông th ng s cho th y vi c s d ng kính , ạ ố ườ ệ ử ụ ẽ ấ
ệ ắ nh ng yêu c u tác đ ng kháng cao h n nhi u. ng kính polycarbonate cũng b o v m t ề Ố ư ả ầ ộ ơ
kh i tia c c tím ánh sáng. Nhi u lo i ng kính đ c s n xu t t polycarbonate, bao ạ ố ự ề ỏ ượ ả ấ ừ
ơ g m c ng kính ô tô đèn pha, ng kính chi u sáng, kính mát / kính ng kính , kính b i ế ồ ả ố ố ố
và m t n SCUBA, và kính an toàn / kính / kính che m t bao g m kính che m t trong th ặ ạ ặ ặ ồ ể
thao mũ b o hi m / m t n và c nh sát ch ng b o đ ng bánh răng . Kính ch n gió trong ố ặ ạ ể ạ ắ ả ả ộ
xe có đ ng c nh th ng đ c làm t ỏ ườ ơ ộ ượ ừ polycarbonate, ch ng h n nh xe máy, ATV, xe ạ ư ẳ
golf, và máy bay nh và máy bay tr c thăng. ự ỏ
ng ánh sáng polycarbonate nh trái ng c v i th y tinh đã d n đ n s phát Tr ng l ọ ượ ư ượ ế ự ủ ẫ ớ
tri n c a màn hình hi n th đi n t đ thay th kính polycarbonate, đ s d ng trong ị ệ ử ể ể ử ụ ủ ể ể ế
các thi t b di đ ng và c m tay. Hi n th nh v y bao g m m i h n e-ink và m t s màn ế ị ị ư ậ ớ ơ ộ ố ể ầ ộ ồ
hình LCD, m c dù màn hình CRT, màn hình plasma và công ngh LCD khác th ệ ặ ườ ẫ ng v n
yêu c u th y tinh cho nhi t đ nóng ch y cao h n và kh năng c a nó s đ ủ ầ ệ ộ ẽ ượ ủ ả ả ơ ắ c kh c
trong chi ti t h n. t t ế ố ơ
u và câu Khi ngày càng nhi u chính ph đang h n ch vi c s d ng kính trong quán r ạ ế ệ ử ụ ủ ề ượ
ụ l c b do s gia tăng c a glassings , kính polycarbonate đang tr nên ph bi n đ ph c ạ ộ ổ ế ủ ự ể ở
u vì s c m nh c a h , đ b n, và c m giác gi ng nh th y tinh. v r ụ ượ ủ ọ ộ ề ư ủ ứ ả ạ ố
Các m c linh tinh khác bao g m b n, hành lý g n nh , MP3/digital tr ề ụ ẹ ồ ọ ườ ng h p máy ợ
nghe nh c , ocarinas , tr ạ ườ ỉ ẫ ng h p máy tính, khiên ch ng b o đ ng , b ng ch d n, ạ ả ợ ố ộ
container tealight n n và bình máy xay sinh t . Nhi u đ ch i và các m t hàng s thích ế ố ồ ơ ề ặ ở
đ c làm t ượ ừ ể ắ ế các b ph n polycarbonate, ví d nh vây cá, con quay h i chuy n g n k t, ụ ư ậ ộ ồ
và flybar khóa đ s d ng v i máy bay tr c thăng đi u khi n vô tuy n . ể ử ụ ự ề ể ế ớ
Đ s d ng trong các ng d ng ti p xúc v i th i ti t ho c tia c c tím b c x , x lý b ể ử ụ ờ ế ứ ụ ế ớ ứ ạ ử ự ặ ề
t. Này, ho c có th là m t l p ph (ví d nh tăng kh năng m t đ c bi ặ ặ ệ t là c n thi ầ ế ộ ớ ủ ụ ư ể ặ ả
kháng mài mòn), ho c m t coextrusion tăng c ng s c đ kháng th i ti t. ặ ộ ườ ứ ề ờ ế
Polycarbonate cũng đ c s d ng nh m t ch t n n in n nhãn và các hình th c khác ượ ử ụ ư ộ ấ ề ứ ấ
ể ặ c a l p công nghi p theo s n ph m in. Polycarbonate cung c p m t rào c n đ m c, ủ ớ ệ ẩ ấ ả ả ộ
các y u t , và m d n. ế ố ờ ầ
f. ng d ng y t Ứ ụ ế
Nhi u l p polycarbonate đ c s d ng trong các ng d ng y t ề ớ ượ ử ụ ứ ụ ế và th c hi n theo c hai ệ ự ả
tiêu chu n ISO 10.993-1 và các tiêu chu n USP L p VI (đôi khi đ c g i là PC-ISO). ẩ ẩ ớ ượ ọ
L p VI là nghiêm ng t nh t trong sáu x p h ng USP. Các l p có th đ c ti t trùng ể ượ ế ạ ặ ấ ớ ớ ệ
c ng pháp. b ng h i n ằ ơ ướ ở 120 ° C, b c x gamma , ho c do ethylene oxide (EtO) ph ặ ứ ạ ươ
Tuy nhiên, nghiên c u khoa h c ch ra v n đ có th v i biocompatibility . Dow ấ ể ớ ứ ề ọ ỉ
t c các s n ph m nh a c a nó có liên quan đ n các Chemical h n ch nghiêm ng t t ế ặ ấ ả ự ủ ế ả ẩ ạ
v i. ứ ng d ng y t ụ ế ớ
g. Đi n tho i ạ ệ
M t s nhà s n xu t đi n tho i thông minh l n s d ng polycarbonate. Nokia đã s ớ ử ụ ộ ố ệ ả ấ ạ ử
ng h p unibody 's vào d ng polycarbonate trong đi n tho i c a h b t đ u v i N9 tr ụ ạ ủ ọ ắ ầ ệ ớ ườ ợ
ạ năm 2011. Th c hành này ti p t c v i các đi n tho i khác nhau trong Lumia lo t. ế ụ ự ệ ạ ớ
Samsung đã b t đ u s d ng polycarbonate v i Galaxy S III n p pin 's vào năm 2012. ắ ầ ử ụ ắ ớ
ắ Th c hành này ti p t c v i các đi n tho i khác nhau trong Galaxy lo t. Apple đã b t ế ụ ự ệ ạ ạ ớ
ng h p unibody 's vào năm 2013 đ u s d ng polycarbonate v i iPhone 5c tr ầ ử ụ ớ ườ ợ
I.5/ Tình hình s n xu t và tiêu th ả ấ ụ
I.5.1/ S n xu t và tiêu dùng polycarbonate châu Âu. ả ấ ở
Đ c là nhà s n xu t chính c a polycarbonate châu Âu: kho ng 40% t ng s n l ứ ủ ả ấ ở ả ượ ng ả ổ
châu Âu đ c s n xu t đây, t o ra kho ng 900 Euro mio giá tr gia tăng. M t th ng d ượ ả ấ ở ả ặ ạ ộ ị ư
th ng m i kho ng 560 mio Euro đ c t o ra b i l i xu t kh u polycarbonate. Do ươ ạ ả ượ ạ ở ướ ẩ ấ
ch c năng c a nó nh là m t phép công ngh , g n nh 120.000 vi c làm Đ c có liên ệ ầ ủ ứ ư ư ệ ộ ở ứ
quan đ n s n xu t và tiêu th polycarbonate. ế ả ụ ấ
Tiêu th qu c gia Đ c polycarbonate l n liên t c h n 4% m i năm trong nh ng năm qua ụ ố ụ ơ ứ ữ ớ ỗ
và đ t kho ng 22% t ng l ạ ả ổ ượ ứ ng tiêu th c a EU trong năm 2010. 90% tiêu th c a Đ c ụ ủ ụ ủ
polycarbonate t p trung trong năm lĩnh v c kinh t tr ng đi m: trong truy n thông quang ự ậ ế ọ ề ể
, ô tô và Lĩnh v c thi t b y t .Ng i ta h c, Xây d ng Xây d ng, Đi n & Đi n t ọ ệ ử ự ự ệ ự ế ị ế ườ ướ c
tính r ng kho ng 8,1 t ằ ả ỷ Euro c a giá tr gia tăng ph thu c vào polycarbonate Công ụ ủ ộ ị
Ngh Đ c. ệ ứ
Tiêu th polycarbonat Đ c năm 2010 ụ ở ứ
-Xây d ng và Xây d ng 22% ự ự
-Truy n thông quang 29% ề
-Đi n / Đi n t 21% ệ ử ệ
-Ô tô 10%
-Thi t b y khoa 8% ế ị
-Khác 10%
I.5.2/ S n xu t polycacbonate Châu Á ả ấ ở
S n xu t polycarbonate c a Trung Qu c đ c d báo s tăng 10-15 ph n trăm m i năm ố ượ ự ủ ẽ ầ ấ ả ỗ
trong vài năm t ớ ệ ấ i và đ t 1,2 tri u t n vào năm 2015, trong khi nhu c u s đ t 2 tri u t n ầ ẽ ạ ệ ấ ạ
vào năm 2015, theo Trung Qu c Công nghi p hóa ch t News. ố ệ ấ
T báo cho bi t Trung Qu c hi n đang tiêu th 1,3 tri u t n polycarbonate m i năm, ờ ế ệ ấ ụ ệ ố ỗ
chi m kho ng 30 ph n trăm c a m c tiêu th toàn c u. Tuy nhiên, th ph n c a Trung ầ ủ ủ ứ ụ ế ầ ầ ả ị
Qu c trong s n xu t polycarbonate toàn c u là th p h n r t nhi u. ơ ấ ề ầ ấ ả ấ ố
Đ n năm 2015, t s n xu t đ tiêu th s đ t 50-60 ph n trăm, báo cáo cho bi l t. ế ỷ ệ ả ụ ẽ ạ ấ ể ầ ế
Ph n II: Nguyên li u cho quá trình ệ ầ
II.1/ Bisphenol A
- Bisphenol A (BPA) tên g i khác c a 4,4’-dihydroxydiphenyldimethylmeth ủ
II.1.1/ Gi ớ i thi u ệ
- Công th c hóa h c C15H16O2
ọ
- Kh i l
ứ ọ
- Công th c c u t o ứ ấ ạ
ng phân t M=228,29. ố ượ ử
II.1.2/ Tính ch tấ
-ch t b t ho c tinh th màu tr ng. ấ ộ ể ắ ặ
0C
-nhi ệ ộ t đ nóng ch y kho ng 158 ả ả
-áp su t b c h i 0.2 mmHg ( ấ ố ơ Ở 0C ). 170
ự Bisphenol A là ch t dùng trong ch t o nh a polycarbonate.nhi u lo i đ h p th c ạ ồ ộ ế ạ ự ề ấ
ng Bisphenol A nh t đ nh và ph m n u s d ng lo i nh a này có th cũng ch a d l ự ế ử ụ ứ ư ượ ể ẩ ạ ấ ị
có th thôi nhi m ra th c ph m khi đ c dùng đ ch a đ ng th c ph m. ự ể ễ ẩ ượ ể ứ ự ự ẩ
m t s nghiên c u cho r ng BPA có tác d ng ph có h i nh : ộ ố ụ ụ ứ ư ạ ằ
_ BPA bi u hi n kh năng kích s nhân lên c a t bào ông th vú. ủ ế ự ể ệ ả ư
_có kh năng đ t bi n n i ti t t . ế ộ ế ố ả ộ
_tuy nhiên nh ng nghiên c u này ch a đ c ki m ch ng c th trên ng i.cũng nh ữ ứ ư ượ ụ ể ứ ể ườ ư
ch a có b ng ch ng cho th y BPA có nguy gây đau tim và đái tháo đ ng. ư ứ ằ ấ ườ
ự _theo k t qu nghiên c u c a các nhà khoa h c M ,các lo i bình s a tr em b ng nh a ứ ủ ữ ẻ ế ằ ạ ả ọ ỹ
polycarbonate có ch a ch t BPA gây r i lo n h th n kinh,ho t đ ng sinh s n,v lâu ạ ả ề ạ ộ ệ ầ ứ ấ ố
dài có th t n th ng não b và gây m t s ch ng b nh khác. ể ổ ươ ộ ố ứ ệ ộ
II.2/ Phosgene
-
II.2.1/ Gi ớ i thi u ệ
-
công th c hóa h c ứ ọ COCl2
là ch t khí r t đ c đã t ng là vũ khí ch t ng i trong th chi n I nh ng l i là ấ ộ ừ ế ấ ườ ư ế ế ạ
h p ch t có giá tr trong ợ ấ ị đi u chề ế nhi u h p ch t h u c cũng nh d ấ ữ ơ ề ợ ư ượ ấ c ch t.
Phosgene đ c đi u ch b ng cách cho h n h p CO, Cl2 tinh khi t đi qua cacbon ượ ế ằ ề ỗ ợ ế
ho t tính: ạ
CO + Cl2 → COCl2 (ΔHrxn = −107.6kJ/mol)
M t l c dùng cho ph n ng v i ộ ượ ng đáng k phosgene đ ể ượ ả ứ ớ bisphenol A (BPA) để
đi u ch các polycarbonate, là h p ch t quan tr ng trong k thu t ch t o plastic ế ạ ề ế ậ ấ ọ ợ ỹ
nhi ệ t dùng làm th u kính hay kính đeo m t ắ ấ
HOCR2-X-CR2OH + COCl2 → 1/n [OCR2-X-CR2OC(O)-]n + 2 HCl
c, phosgene t o ra CO2 và HCl Khi ph n ng v i n ả ứ ớ ướ ạ
COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl
tr ng thái khí, phosgene ph n ng v i Ở ạ ả ứ ớ NH3 t oạ Urea
COCl2 + 4 NH3 → CO(NH2)2 + 2 NH4Cl
II.2.2/ Tính ch tấ
Tính ch t không n đ nh c a các y u t làm nóng vào hai phosgene, xé hi u ng khí. ế ố ủ ấ ổ ị ệ ứ
Diphosgene th y phân ch m trong n c l nh, đ y đ th y phân c n vài gi m t ngày. ủ ậ ướ ạ ầ ủ ủ ầ ờ ộ
Diphosgene sôi có th hoàn thành quá trình th y phân trong m t vài phút, đ t o ra axit ể ạ ủ ể ộ
clohydric và carbon dioxide, m t ch t xúc tác c b n đ tăng t c đ . ố ộ ơ ả ể ấ ộ
- Kh i l ng phân t : 197.82g/mol ố ượ ử
ng phân t : 197,82 - Tr ng l ọ ượ ử
Ph ng pháp ươ
Hai phosgene b i b c x tia c c tím kh trùng b ng clo t ở ứ ạ ử ự ằ ự do căn b n c a methyl ả ủ
- Cl-CO-Och 3 3 Cl2 - (HV) → Cl-CO-OCCl3 3 HCl
- Methyl chloride cũng có th thu đ
chloride đ có đ c: ể ượ
c khí hai tròng g c t do: ể ượ ố ự
H-CO-Och 3 4 Cl2 - (HV) → Cl-CO-OCCl3 4 HCl
- M t l
II.2.3/ ng d ng Ứ ụ
c dùng cho ph n ng v i ộ ượ ng đáng k phosgene đ ể ượ ả ứ ớ bisphenol A (BPA) để
đi u ch các polycarbonate, là h p ch t quan tr ng trong k thu t ch t o plastic ế ạ ề ế ậ ấ ọ ợ ỹ
nhi ệ t dùng làm th u kính hay kính đeo m t ắ ấ
HOCR2-X-CR2OH + COCl2 → 1/n [OCR2-X-CR2OC(O)-]n + 2 HCl
c, phosgene t o ra CO2 và HCl Khi ph n ng v i n ả ứ ớ ướ ạ
COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl
tr ng thái khí, phosgene ph n ng v i Ở ạ ả ứ ớ NH3 t oạ Urea
- Thiên nhiên
COCl2 + 4 NH3 → CO(NH2)2 + 2 NH4Cl
Phosgene là m t tác nhân ng t đôi. M t th i gian chi n tranh ng i Đ c đã s ế ạ ộ ộ ờ ườ ứ ử
d ng phosgene đôi nh m t vũ khí hóa h c. ụ ư ộ ọ
N ng đ khác nhau v vai trò kép phosgene c a con ng ủ ề ộ ồ i ườ
- Hi u ng:0,41 ệ ứ
N ng đ (mg / m ^ 3): ộ ồ
Có th ng i th y mùi ể ử ấ
Ti p xúc có th gây ra s kích thích đáng k giây ự ể ể ế
1-2 phút ti p xúc gây ra ch n th ng nghiêm tr ng ế ấ ươ ọ
30 phút ti p xúc gây t ế ử
Ph n III: Các công ngh s n xu t ấ ệ ả ầ
III.1. Công ngh Hiroyuki US 4122112 ệ
- S n xu t oligomer PC b ng ph n ng gi a h p ch t hydroxyl v i photgen.
III.1.1/ Đ c đi m công ngh ể ặ ệ
- Th i gian ph n ng ng n h n so v i công ngh ch s d ng 1 thi
ữ ợ ả ứ ấ ả ằ ấ ớ
ệ ỉ ử ụ ả ứ ắ ờ ơ ớ ế ị ả ứ t b ph n ng
- H p ch t hydroxyl : ấ
dang thùng cánh khu y do có thêm thi t b ph n ng d ng ng. ấ ế ị ả ứ ạ ố
ợ
- Dung d ch bazo th ị
- Quá trình s n xu t g m 2 giai đo n :
ng dùng NaOH hay KOH v i n ng đ 5-10%. ườ ớ ồ ộ
ấ ồ ạ ả
t b ph n ng d ng ng, ch y u đ chuy n hóa Giai đo n 1 x y ra trong thi ả ạ ế ị ủ ế ả ứ ể ể ạ ố
dihydroxyl thành – OCOCl- b ng quá trình photgen hóa. ằ
Giai đo n 2 di n ra trong thi ễ ạ ế ị ạ t b ph n ng d ng thùng có cánh khu y nh m t o ả ứ ằ ạ ấ
ra các oligomer PC v i kh i l ng phân t ố ượ ớ t ử ươ ả ứ ng đ i th p qua 2-20 ph n ng ấ ố
trùng h p liên ti p. ế ợ
Các oligomer PC t o thành PC qua các ph n ng trùng h p ( t 20-100 p liên ả ứ ạ ợ ừ ư
- Nhi
ti p ) trong thi ế ế ị t b polymer hóa v i s có m t c a xúc tác. ớ ự ặ ủ
0C.
- L u l
t đ thi t b ph n ng : 20 ệ ộ ế ị ả ứ
-
ng tu n hoàn s n ph m : 1500 l/h. ư ượ ẩ ầ ả
Quá trình polymer hóa di n ra trong 30 phút. ễ
Chú thích :
1 : Dihydroxyl 2 : NaOH.
3 : Photgen. 4 : Dung môi h u c . ữ ơ
5 : Thi t b ph n ng d ng thùng. ế ị ả ứ t b ph n ng d ng ng. 6 : Thi ạ ố ế ị ả ứ ạ
7 : S n ph m. 8 : Cánh khu y. ả ẩ ấ
9 : V trao đ i nhi t. 10 : C a n c vào. ổ ỏ ệ ử ướ
11 : C a h i ra. 12 : B m tu n hoàn. ử ơ ầ ơ
13 : Thi t b làm mát. 14, 15 : Đ ng n c làm mát ra, vào. ế ị ườ ướ
16, 17 : Đ ng tháo s n ph m. ườ ẩ ả
III.1.2/ Thuy t minh s đ công ngh ơ ồ ế ệ
H n h p nguyên li u dihydroxyl 1 cùng dung d ch NaOH 2 v i photgen 3 và dung môi ệ ợ ỗ ớ ị
c b m vào thi h u c 4 đ ữ ơ ượ ơ ế ị t b ph n ng d ng ng 5 đ ti n hành giai đo n 1 c a quá ể ế ả ứ ủ ạ ạ ố
c đ a vào thi trình ph n ng. s n ph m 7 c a quá trình này đ ẩ ả ứ ủ ả ượ ư ế ị ạ t b ph n ng d ng ả ứ
thùng cánh khu y 6 có h tr v trao đ i nhi t bên ngoài nh m duy trì m c nhi ỗ ợ ỏ ấ ổ ệ ứ ằ ệ ổ t n
t b ph n ng 6. đ nh cho thi ị ế ị ả ứ
S n ph m c a giai đo n 2 đ c b m tu n hoàn 12 tu n hoàn h n h p ph n ng sau khi ủ ẩ ả ạ ượ ơ ả ứ ầ ầ ợ ỗ
qua thi t b làm l nh 13. ế ị ạ
Đ ki m soát m c ch t l ng trong thi t b ph n ng và l y s n ph m ể ể ấ ỏ ứ ế ị ả ứ ấ ả ẩ
III.2. Công ngh Michiaki Fuji ệ
III.2.1/ Đ c đi m công ngh ể ặ ệ
ị - Công ngh này có th t o ra s n ph m có s c b n c h c cao, có kh năng ch u ứ ề ơ ọ ể ạ ệ ả ẩ ả
- S n ph m PC đ
nhi t, ch s khúc x th p, gi m kh năng khúc x kép, đ truy n quang cao. ệ ạ ấ ỉ ố ề ạ ả ả ộ
ả ẩ ượ ổ ấ c b sung 1 hay nhi u h p ch t hydroxyl, đây là các h p ch t ấ ề ợ ợ
2O- trong phân t
- Nguyên li u : Dyphenyl cacbonat, h p ch t isosorbide và alicyclic dihydroxyl ợ
có ít nh t 1 nhóm – CH ấ .ử
ệ ấ
( h p ch t này đ ng trùng h p nh m tăng c ằ ấ ồ ợ ợ ườ ng đ c ng, kh năng ch u nhi ả ộ ứ ị ệ t
- Quá trình x y ra trong hai giai đo n:
cho s n ph m PC ) ẩ ả
ạ ả
Giai đo n 1 : H n h p h p ch t dihydroxyl và dyphenyl cacbonat đ c cho vào ấ ạ ợ ỗ ợ ượ
thi t b ph n ng. Quá trình đa trùng ng ng đ c ki m soát trong kho ng nhi ế ị ả ứ ư ượ ể ả ệ t
0C, s n ph m PC gi m đ nh t t
150-270 0,03-0,4 dL/g. đ t ộ ừ ớ ừ ả ẩ ả ộ
Giai đo n 2 : Qúa trình đa trùng ng ng ti p t c đ c di n ra trong thi ế ụ ượ ư ạ ễ ế ị ả t b ph n
- Nhi
ng n m ngang ứ ằ
t đ các thi t b : ệ ộ ế ị
11a : 180
6a : 210, 0,101 MPa.
11b : 210
6b : 210, 13,3 kPa
11c : 215
6c : 220, 2 kPa
11d : 225
6d : 230, 67 Pa
11e : 230
- Th i gian l u trong thi
9a : 230, 67 Pa.
t b ph n ng 6a : 80 phút. ư ờ ế ị ả ứ
Chú thích :
1a-1 : Nguyên li u diester axit cacbonic. 1b,1c : H p ch t dihydroxyl ệ ấ ợ
2a : Thùng khu y tr n nguyên l u 3a : Cánh khu y d ng m neo ệ ấ ạ ấ ộ ỏ
4a : B m nguyên li u 5a : Đ ng cung c p xúc tác. ườ ệ ấ ơ
6a, 6b, 6c, 6d : Thi t b ph n ng d ng thùng cánh khu y th ng đ ng. ế ị ả ứ ứ ạ ấ ẳ
7a, 7b, 7c : cánh khu y d ng mái chèo. ấ ạ
7d : Cánh khu y d ng l ấ ạ ưỡ i xo n. ắ
8a, 8b, 8c, 8d : Ông ch ng.ư
9a : Thi t b ph n ng d ng thùng cánh khu y n m ngang. ế ị ả ứ ằ ấ ạ
10a : Cánh khu y.ấ
81a, 81b, 81c, 81d, 81e : Thi t b ng ng t ế ị ư . ụ
82a, 82b, 82c, 82d, 82e ; Thi t b gi m áp. ế ị ả
11a, 11b, 11c, 11d, 11e : Thi t b gia nhi t. ế ị ệ
21b, 21c, 21d : B m răng khía. ơ
III.2.2/ Thuy t minh s đ công ngh ơ ồ ế ệ
i d ng l ng đ c d n vào qua c a 1a-1, Đ u tiên, nguyên li u diphenyl cacbonat d ệ ầ ướ ạ ỏ ượ ẫ ử
h p ch t isosorbide và alicyclic dihydroxyl d n vào qua c a 1b, 1c đ vào b ợ ử ể ẫ ấ ướ c chu n b ẩ ị
nguyên li u đ ệ ượ c th c hi n trong thi ệ ự ế ị ấ t b khu y tr n 2a v i s h tr c a cánh khu y ớ ự ỗ ợ ủ ấ ộ
c đ a t i b m neo 3a. Sau đó, h n h p nguyên li u đ ỗ ệ ợ ỏ ượ ư ớ ướ c đa trùng h p nh b m 4a ợ ờ ơ
t các thi t i l n l ớ ầ ượ ế ị t b ph n ng th ng đ ng 6a, 6b, 6c, 6d và thi ứ ả ứ ẳ ế ị ằ t b ph n ng n m ả ứ
ngang 9a. Ba thi t b 6a, 6b, 6c đ c h tr cánh khu y MAXBLEND 7a, 7b, 7c. Thi ế ị ượ ỗ ợ ấ ế t
t b 9a có cánh khu y d ng mái b ph n ng 6d đ ị ả ứ ượ ỗ ợ c h tr cánh khu y d ng xo n. Thi ấ ạ ắ ế ị ạ ấ
chèo 10a. Ngoài ra, tr t b ph n ng đ u đ c gia nhi t trong ướ c khi h n h p đi vào thi ợ ỗ ế ị ả ứ ề ượ ệ
các thi ế ị t b 11a, 11b, 11c, 11d, 11e nh các b m h tr . ỗ ợ ơ ờ
ủ Các ng ch ng 8a, 8b, 8c, 8d ,8e có vai trò ch ng tách s n ph m ph là phenol c a ư ụ ư ả ẩ ố
quá trình đa trùng ng ng. Các ng ch ng này n i li n v i các thi t b ng ng t 81a, 81b, ố ề ư ư ố ớ ế ị ư ụ
81c, 81d, 81e đ hóa l ng phenol. T t b gi m áp 82a, 82b, 82c, ể ỏ ươ ứ ng ng v i đó, các thi ớ ế ị ả
t b ph n ng ph n ng 6a, 6b, 6c, 6d và 9a. 82d, 82e c a các thi ủ ế ị ả ứ ả ứ
S n ph m cu i cùng có đ nh t 0,56, hàm l ng axit formic d i 2 ppm đ c l y ra t ẩ ả ớ ộ ố ượ ướ ượ ấ ừ
đáy thi t b ph n ng s 9a. ế ị ả ứ ố
- S n xu t polycarbonate d ng h t có đ tinh khi
III.3/ Công ngh Thomas Elsner ệ
- S đ công ngh
t cao và siêu tinh khi t ạ ả ạ ấ ộ ế ế
ơ ồ ệ
Thuy t minh: dòng dung d ch polyme đ c làm s ch qua 3 giai đo n, ế ị ượ ạ ở ạ ạ giai đo n
th nh t dung d ch ch a 5-20% kh i l ng polycabornates đ c b m (1) vào ố ượ ứ ứ ấ ị ượ ơ
thi t b trao đ i nhi t (2) đ c đun nóng trong thi t b đun nóng (3) lên nhi ế ị ổ ệ ượ ế ị ệ ộ t đ
1700C (thi t b trao đ i nhi t (2) là các ng trao đ i nhi t có đ ế ị ổ ệ ố ổ ệ ườ ố ng kính ng
10mm, chi u dài ng 4m, đ c làm t h p kim 59). Sau khi đ c đun nóng, dung ề ố ượ ừ ợ ượ
c cho vào tháp tách (4) áp su t 0,14MPa, d ch đ ị ượ ở ấ ở đây ph n d bay h i đ ễ ơ ượ c ầ
tách ra và làm l nh thi t b ng ng t ạ ở ế ị ư ụ (5), còn ph n n ng ch a polyme đ ặ ứ ầ ượ c
tách ra đáy. K t thúc giai đo n 1 thu đ ở ế ạ ượ ố c dung d ch ch a kho ng 60% kh i ứ ả ị
ng polycarbonates. Dung d ch này đ c b m (6) đ a vào giai đo n 2 c a quá l ượ ị ượ ơ ủ ư ạ
0C
trình cho vào thi t b trao đ i nhi t (7) đ c đun nóng lên nhi t đ 250 thi ế ị ổ ệ ượ ệ ộ ở ế t
áp su t 0,35MPa, ph n nh bay b đun nóng (8). Sau đó cho vào tháp tách (10) ị ở ẹ ấ ầ
thi t b ng ng t (9), k t thúc giai đo n 2 ta h i trên đ nh tháp đ ỉ ơ ượ c ng ng t ư ụ ở ế ị ư ụ ế ạ
thu đ c dung d c polycarbonates có đ tinh khi t 75% . Trong giai đo n làm ượ ộ ị ế ạ
tháp tách (10) đ c b m (11) b m vào thi s ch th 3 dung d ch polyme đi ra t ị ạ ứ ừ ượ ơ ơ ế t
t (12) ngay trong thi t b tách (13). Các ng trao đ i nhi t có b trao đ i nhi ị ổ ệ ở ế ị ố ổ ệ
đ ng kính 10mm, chi u dài 2m và đ ng dòng ườ ề ượ c làm b ng h p kim 59, l u l ợ ư ượ ằ
vào m i ng là 5kg/h. Áp su t trong tháp tách (13) là 0,1Mpa, sau giai đo n 3 ta ỗ ố ấ ạ
thu đ c dung d ch polycarbonate có đ tinh khi t 98,5%. Trong giai đo n làm ượ ộ ị ế ạ
c tách trong tháp tách (17) s ch th 4, dung d ch polycarbonates s đ ạ ẽ ượ ứ ị ở ấ áp su t
0,1kPa thu đ c dung d ch polycarbonates có đ tinh khi t 99,5%. ượ ộ ị ế
Sau khi r i tháp tách (17) dung d ch polycarbonates đ c b m (18) vào thi ờ ị ượ ơ ế ị t b
0C trong methylene
25 t o h t (19). Các h t olycarbonates có đ nh t 1,29 (đo ạ ạ ạ ộ ớ ở
chloride n ng đ 5 g/l). Ph n bisphenol A (BPA) trong h t polycarbonates là ở ồ ầ ạ ộ
kho ng 5 ppm, đ c đo b ng s c ký khí. ả ượ ắ ằ
III.4/ s đ t ng h p công ngh s n xu t PC
ơ ồ ổ
ệ ả
ợ
ấ
IV: K t lu n ế
ậ
- S phát hi n và đ a PC vào cu c s ng c a con ng
ộ ố
ủ
ự
ư
ệ
ườ
i đóng m t vai trò ộ
quan tr ng trong công ngh và s phát tri n không ng ng c a xã h i.
ự
ủ
ừ
ể
ệ
ọ
ộ
- PC đ
c úng d ng r t nhi u trong các nghành ngh quan tr ng nh y t
ượ
ư
ụ
ề
ề
ấ
ọ
ế ,
xây d ng, công ngh thông tin, đi n t ….. nên 2 th p niên g n đây PC ệ ử
ự
ệ
ậ
ầ
đ
ượ
c quan tâm và phát tri n r t m nh m . ẽ
ể ấ
ạ
- Các nhà khoa h c và các nhà s n xu t đang h
ng t
i năm 2015 s phát
ấ
ả
ọ
ướ
ớ
ẽ
tri n và m r ng quy mô s n xu t đ cung c p đ l
ấ ủ ượ
ấ ể
ở ộ
ể
ả
ầ ng PC cho nhu c u
i.
s d ng c a con ng ủ ử ụ
ườ
Tài li u tham kh o
ệ
ả
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Polycarbonate.
2. United States Patent US41122112, US8445624 B2, US 6380345B1,
US6620906B1.
3. http://wwwcourses.sens.buffalo.edu/ce435/PC_CB.pdf
4. http://guichon-ventile.de/faqs/polykarbonat-pc-herstellungsprozess-von-
polykarbonat-pc/
5. Tham kh o ti u lu n k54.
ể
ả
ậ
6.
