Tiểu luận: Tổng hợp polycacbonat

ộ

ợ

B môn: Công ngh t ng h p ệ ổ ch t chung gian

ấ

ể

ậ

Ti u lu n T ng h p polycacbonat ợ

ổ

ễ

ồ

ữ

GVHD : T.S : Nguy n H ng Liên. SVTH: M ch Duy H u MSSV ạ :20103189

Gi

ệ

i thi u chung v ề

ớ polycacbonates

ị

Gi i thi u ớ ệ

ớ

i thi u chung Gi ệ polycacbonates

L ch s phát ử tri nể

ấ ả

S n xu t và tiêu thụ Tính ch t ấ chung

ứ ng d ng ụ

ớ

i thi u ệ

• Polycacbonates đ

• Đ c bi ượ

c vi t là PC ượ t t ế ắ

ng m i là ạ ế ế

• Là m t polyme nhi

t đ n v i tên th ớ lexan, Makrolon và m t s tên khác ươ ộ ố

t d o ộ ệ ẻ

ề ị

• Tr ng l ọ nhi ệ

ạ ẹ ấ t,ch ng v , trong su t…. ng nh , r t linh ho t, b n, ch u ố ượ ố ỡ

L ch s phát tri n

ử

ể

ị

• Polycacbonates đ

c phát hi n t i bayer ệ ạ

ượ b i ti n s hermann schnell năm 1953. ở ễ ỹ

• L n đ u tiên gi ầ

i thi u ra th tr ầ ị ườ ớ

ở

• Các nghiên c u v nó tăng m nh trong ề

ng vào ệ năm 1958 b i bayer mobay và General Electric.

ứ ạ

hai th p k qua. ậ ỷ

ng ắ ầ ả ấ ươ

• General Electric b t đ u s n xu t th m . ở ỹ

m i năm 1960 ạ

Tính ch t chung ấ

• Công th c c u t o ứ

• Các đ c tính chung c a nh a PC

ấ ạ

ủ ự ặ

Công th c c u t o

ứ ấ ạ

Các đ c tính chung

ặ

• Tính ch t v t lý

• Tính ch t c h c ấ ơ ọ

• Tính ch t khác

ấ ậ

• Tính ch t ch u hóa h c ọ

ấ

ấ ị

Tính ch t v t lý

ấ ậ

• Kh i l

ng riêng : 1.20 –

• Ch s Abbe(V) : 34.0

ố ượ 1.22 g /cm3

• Ch s khúc x (n) : 1.584- .

ỉ ố

ỉ ố ạ

• Tính d cháy : V0 – V2

586

ễ

• Ch s oxy gi ỉ ố

i h n : 25 – 27 ớ ạ

• Kh năng h p th n

• Gi m b c x : t

c trong 24h : 0.1% ụ ướ ả ấ

• Gi m tia c c tím (1-380mm) : t

t ứ ả ạ ố

t ự ả ố

Tính ch t c h c

ấ ơ ọ

• Modun đàn h i (E) : 2.0- 2.4

ồ

• Đ b n kéo : 55-75 Mpa

Gpa

• Kh năng kéo dài : 80 – 150%

ộ ề

• C ng đ nén : > 80Mpa

ả

• T s Poison : 0.37

ườ ộ

• Đ c ng – Rockwell : M70

ỉ ố

• T c đ truy n âm : 2270M/S

ộ ứ

• Ch u mài mòn : 10-

ề ố ộ

ị

• H s ma sát : 0.31

15mg/1000 chu kỳ

ệ ố

Tính ch t khác ấ

• Nhi

t đ nóng ch y (Tm) : 155 C ệ ộ ả ⁰

• Nhi

(311 F)⁰

t đ th y tinh chuy n ti p : 147 C ệ ộ ủ ể ế ⁰

(297 F)⁰

• Gi

i h n làm vi c trên : 115 C - ệ ⁰

• Gi

ớ ạ 130 C ⁰

i h n làm vi c d i : -40 C ớ ạ ệ ướ ⁰

• Nhi

t dung riêng : 1.2-1.3

• C ng đ đi n môi : 15-67

ệ Kj/Kg

ộ ệ ườ

KV/mm

Kh năng ch u hóa h c

ả

ọ

ị

• Axit đ c : kém ặ

• Axit loãng : t

• R u : t ượ

tố

• Hydrocacbon th m : kém

t ố

• Halogen : kém

• H p ch t hydrocacbon và halogen : trung

ấ

• Giá th

ợ bình

ng m i : 2.6 – 2.8 $/Kg ươ ạ

ứ

ng d ng ụ

• Linh ki n đi n t ệ

• V t li u xây d ng

ệ ử

• L u tr d li u

ậ ệ ự

• Oto, máy bay, các thành ph n b o m t ậ

ữ ữ ệ ư

•

ầ ả

•

ng d ng thích h p ứ ụ ợ

• Đi n tho i ạ

ứ ng d ng y t ụ ế

ệ

Tình hình s n xu t và tiêu th

ả

ấ

ụ

•

Châu Âu Ở

Châu Á Ở

Châu Âu

Ở

• Xây d ng và Xây d ng 22% ự

Tiêu th polycarbonat Đ c năm 2010 ụ ở ứ

• Truy n thông quang 29%

ự

• Đi n / Đi n t

ề

• Ô tô 10%

• Thi

21% ệ ử ệ

• Khác 10%

t b y khoa 8% ế ị

Châu Á

Ở

ự ế

• Trung Qu c d ki n tăng 10 – 15 % trong ố i đ t 1.2 tri u t n vào năm 2015 ớ ạ

• Nhu c u s đ t 2 tri u t n vào năm 2015

vài năm t ệ ấ

ệ ấ ẽ ạ ầ

• Th ph n Trung Qu c s n xu t PC toàn ố

ị ấ ầ

ả c u là th p h n r t nhi u ề ầ ơ ấ ấ

Nguyên li u cho quá ệ trình

• Bisphenol A

• Phosgene

Bisphenol A

• Gi

i thi u ớ ệ

ọ

+, Tên khoa h c : 4,4- dihydroxydiphenyldimethylmeth

+, Công th c hóa h c : C15H16O2 ứ ọ

+, kh i l ng phân t : 228.29 ố ượ ử

• Công th c c u t o ứ ấ ạ

• Tính ch tấ

+, ch t b t ho c tinh th m u tr ng ặ ể ầ ấ ộ ắ

+, nhi t đ nóng ch y kho ng 180 C ệ ộ ả ả ⁰

170 ấ ố ơ ở

+, áp su t b c h i 0.2mmHg( C)⁰

ệ bào ng th vú. +, bi u hi n kh năng kích thích s ự ả nhân lên c a t ư ể ủ ế ư

+, có kh năng đ t bi n n i ti t t . ộ ế ố ế ả ộ

+, gây nguy c đâu tim và đái tháo ơ đ ngườ

ệ ầ ạ ạ ố

+, gây r i lo n h th n kinh, ho t đ ng sinh s n, t n th ng não… ươ ả ổ ộ

Phosgene

• Gi

i thi u ớ ệ

c s d ng trong th chi n I +, r t đ c h i, đ ấ ộ ạ ượ ử ụ ế ế

+, đi u ch b ng cách ế ằ ề

CO + Cl2 → COCl2 (ΔHrxn = −107.6kJ/mol)

HOCR2-X-CR2OH + COCl2 → 1/n [OCR2-X- CR2OC(O)-]n + 2 HCl

+, ph n ng v i n ả ứ

+, đi u ch polycacbonates ề ế

c ớ ướ

COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl

• công th cứ

• Tính ch tấ

+,kh i l ng phân t : 197.82 g/mol ố ượ ử

ậ

ủ ẽ

+, Diphosgene th y phân ch m trong ủ n nhi c l nh, và th y phân manh m khi tăng ướ ạ t đ . ệ ộ

• ng d ng Ứ ụ

+, đi u ch các polycacbonate. ề ế

ọ

+,s d ng làm vũ khí hóa h c trong ử ụ chi n tranh ế

Các công ngh s n xu t ấ

ệ ả

• Công ngh Hiroyuki US 412212

• Công ngh Michiaki Fuji ệ

• Công ngh Thomas Elsner

ệ

Công ngh Hiroyuki US 4122112

ệ

• Đ c đi m công ngh

ể ặ ệ

ả ứ ằ ấ

+, s n xu t PC b ng ph n ng Hydroxyl v i ớ ả photgen.

+, h p ch t Hydroxyl ấ ợ

+, Ngoài thi t b thùng cánh khu y còn thêm ế ị ấ

thi t b ph n ng d ng ng. ế ị ả ứ ạ ố

ng dùng NaOH và KOH 5- ị ườ

+, dung d ch th 10%

+, quá trình g m 2 giai đo n: ạ ồ

- giai đo n 1: thi t b d ng ng ạ ế ị ạ ố

+, giai đo n 2:thi t b d ng thùng ạ ế ị ạ

ạ

+, các Oligomer PC t o thành PC qua các ph n ng trùng h p t 20-100 p liên ti p. ư ợ ừ ả ứ ế

+, nhi t đ thi t b ph n ng : 20 C ệ ộ ế ị ả ứ ⁰

+, l u l ư ượ ng tu n hoàn s n ph m : 1500l/h ả ầ ẩ

+, quá trình polymer hóa kho ng 30 phút. ả

• S đ dây chuy n công ngh

•

ơ ồ ề ệ

•

1: Dihydroxyl 2: NaOH

•

3: Photogen 4: Dung môi h u cữ

•

5: thi

t b p d ng ng

ế ị ư ạ

ố

•

t b P d ng

ế ị ư ạ

6: Thi thùng

•

ả

ẩ

7: S n ph m 8: Cánh khu yấ

•

9: V trao đ i nhi

ỏ

ổ

ệ

•

10: C a n

c vào

ử

ướ

•

11: C a n

c ra

ử

ướ

•

12: B m tu n hoàn

ầ

•

13: Thi

t b làm l nh

ế ị

ạ

•

14, 15: Đ ng n

c làm

ừ

ướ

mát ra, vào

•

16, 17: đ

ng tháo s n

ườ

ả

ph mẩ

Chú thích :

Công ngh Michiaki Fuji

ệ

• Đ c đi m công ngh

ể ặ ệ

t h n ả ẩ ố ơ

+, công ngh t o ra s n ph m t ệ ạ nhi u.ề

ợ

+,nguyên li u: Dyphenyl cacbonate, h p ệ ch t Isorbide, Alicyclic dihydroxyl.. ấ

c b xung 1 hay nhi u ẩ

ổ ợ

+, S n ph m : đ ề ượ ả nhóm hydroxyl, đây là các h p ch t có ít nh t ấ m t nhóm – CH2O- trong phân t ấ . ử ộ

c x y ra trong 2 ượ ả

+ quá trình này cũng đ giai đo n.ạ

ợ

ế ị

t đ 150-270 C. S n ệ ộ ả

- giai đo n 1 : H n h p dihydroxyl và dyphenyl ỗ ạ t b ph n ng, quá c cho vào thi cacbonat đ ả ứ ượ nhi trình trùng ng ng ⁰ ở ư ph m PC gi m đ nh 0.03-0.4 dL/g. ớ ộ ả ẩ

ti p t c di n ụ ế ụ ễ

t b ph n ng n m ngang: - giai đo n 2: quá trinh ng ng t ạ ra trong thi ế ị ả ứ ư ằ

•

nhi t đ các thi ệ ộ t b : ế ị

• 6a : T= 210 C, P= 0,101

11a : T= 180 C⁰

⁰

• 11b : T= 210 C⁰

• 6b : T= 210 C, P= 13,3 kPa

Mpa

• 11c : T= 215 C⁰

• 6c : T= 220 C, P= 2 kPa

⁰

• 11d : T= 225 C⁰

• 6d : T= 230 C, P= 67 Pa

⁰

• 11e : T= 230 C⁰

• 9a : T= 230 C, P= 67 Pa.

⁰

• Th i gian l u trong thi

⁰

t b 6a : 80 phút. ư ờ ế ị

• S đ dây chuy n công ngh

ơ ồ ề ệ

• 1a-1 : Nguyên li u diester axit cacbonic.

- Chú thích :

• 1b,1c : H p ch t dihydroxyl

ệ

• 2a : Thùng khu y tr n nguyên l u

ấ ợ

• 3a : Cánh khu y d ng m neo

ệ ấ ộ

• 4a : B m nguyên li u ơ

ấ ạ ỏ

•

ệ

• 6a, 6b, 6c, 6d : Thi

5a : Đ ng cung c p xúc tác. ườ ấ

ả ứ ạ

• 7a, 7b, 7c : cánh khu y d ng mái chèo.

cánh khu y th ng đ ng. ẳ ấ t b ph n ng d ng thùng ế ị ứ

• 7d : Cánh khu y d ng l

ấ ạ

• 8a, 8b, 8c, 8d : Ông ch ng.ư

• 9a : Thi

ạ ấ ưỡ i xo n. ắ

t b ph n ng d ng thùng cánh ế ị ả ứ ạ

• 10a : Cánh khu y.ấ

• 81a, 81b, 81c, 81d, 81e : Thi

khu y n m ngang. ấ ằ

• 82a, 82b, 82c, 82d, 82e ; Thi

t b ng ng t . ế ị ư ụ

• 11a, 11b, 11c, 11d, 11e : Thi

t b gi m áp. ế ị ả

• 21b, 21c, 21d : B m răng khía.

t b gia nhi t. ế ị ệ

Công ngh Thomas Elsner

ệ

• Đ c đi m

ể ặ

ả ạ ấ ộ

+, s n xu t PC d ng h t có đ tinh khi ạ t cao và siêu tinh khi t ế ế

• S đ công ngh

ơ ồ ệ

• 1: b mơ

• 2: thi

• 3: thi

t b trao đ i nhi ế ị ổ t ệ

• 4: tháp tách

• 5: thi

t b đun nóng ế ị

• 6: b mơ

• 7: thi

t b ng ng t ế ị ư ụ

• 8: thi

t b trao đ i nhi ế ị ổ t ệ

• 9: thi

t b đun nóng ế ị

• 10: tháp tách

• 11: b mơ

• 12: thi

t b ng ng t ế ị ư ụ

• 13: thi

t b trao đ i nhi t ế ị ổ ệ

• 14: thi

t b tách ế ị

• 15: b mơ

• 16: thi

t b ng ng t ế ị ư ụ

• 17: tháp tách

• 18: b mơ

• 19: thi

t b trao đ i nhi t ế ị ổ ệ

t b t o h t ế ị ạ ạ

K lu n ế ậ

• S phát hi n ra PC đóng m t vai trò quan i. ườ

ệ ộ

• PC có m t vai trò quan trong trong cu c s ng,

tr ng v i con ng ớ ự ọ

ộ

ố c ng d ng trong nhi u ngành ngh ề ụ ề

ộ nó đ ượ ứ khác nhau.

ạ ự ề ệ

• S tăng m nh v công ngh , hi n đ i hóa ạ c nhu c u s n ầ ứ ầ

ệ ượ ầ ả

đang ph n nào đáp ng đ l ng PC trên toàn c u. ượ

c quan tâm và phát ượ ẫ

• V t li u PC v n đang đ ậ

tri n m nh trong 2 th p niên qua. ậ ệ ể ạ

Tài li u tham kh o

ệ

ả

• http://en.wikipedia.org/wiki/Polycarbonate.

• United States Patent US41122112, US8445624 B2, US 6380345B1, US6620906B1.

• http://guichon-ventile.de/faqs/polykarbonat-pc-herstellungsprozess-von-polykarbonat-pc/

• http://wwwcourses.sens.buffalo.edu/ce435/PC_CB.pdf

•

• Tham kh o ti u lu n k54.

Các trang tài li u n c ngoài khác. ệ ướ

ể ả ậ

Tiểu luận: Tổng hợp polycacbonat