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

Chia sẻ: Nguyen Van Dung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

521
lượt xem 121
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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(M
1.3.1. Màng phủ bảo vệ Màng phủ chống ăn mòn trên cơ sở nhựa epoxy được dùng để bảo vệ cho các thiết bị bằng thép trong nhà máy hóa chất,lọc hóa dầu,thực phẩm,giấy … và nhiều kết cấu xây dựng như cầu cống đập.… Các thùng chứa kim loại và bể bê tông được sơn phủ bằng sơn epoxy chống ăn mòn có thể giữ được độ tinh khiết của các chất chứa trong nó như rượu vang, bia, chất tẩy rửa Hệ sơn giàu kẽm từ epoxy – nhựa than đá được dùng nhiều trong công nghiệp đóng tàu biển. Màng phủ epoxy cũng được sử dụng rộng rãi trong bảo vệ bề mặt ống thép dẫn khí, dầu thô, nước muối, dung dịch kiềm, sản phẩm dầu mỏ. 1.3.2. Keo dán. Keo dán epoxy được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghiệp hàng không, tự động hóa, điện – điện tử. Ngành kiến trúc và nghệ thuật cũng sử dụng nhiều do những tính năng nổi bật của loại vật liệu này. Ngoài việc chủ yếu là để gắn kim loại kim, gỗ, sứ, bê tông, chất dẻo …, keo dán epoxy còn được dùng trong ngành y tế để gắn xương gãy, chữa răng. 1.3.4. Vật liệu compozit. Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng sợi thuỷ tinh đã được sử dụng để chế tạo các thùng chứa chuyên chở axit, dung dịch kiềm, dầu mỏ … với giá thành thấp hơn thép, nhẹ hơn và có độ bền ăn mòn cao hơn .Việc sử dụng những đường ống chế tạo từ chất dẻo epoxy – thuỷ tinh không những dễ bảo quản, vận chuyển dầu thô, nước, khí thiên nhiên mà còn dùng vận chuyển nước thải, khí độc trong nhà máy hoá chất. 1.4 Sản lượng và giá thành của nhựa epoxy. 6
Bảng giá nhập khẩu các loại nhựa epoxy của Việt Nam [6] Thời điểm Chủng loại Giá cả/kg Địa điểm 1/2010 Nhựa tổng hợp A-(epoxy resin-784A) 3.41 USD Cảng Cát Lái 3/2010 Nhựa epoxy nguyên sinh –Epoxy resin 1000 JPY Chi cục HQ KCX SN300A-5 Long Bình(Đồng Nai) 7/2010 Nhựa lỏng epoxy resin 3550 7.42 USD Cảng Sài Gòn KV1 Nhựa lỏng epoxy resin 2798SA 11.67 USD 5/2011 Nhựa epoxy nguyên sinh 6101 dạng lỏng 0.4 USD Cảng Cát Lái 7,8/2011 Hạt nhựa epoxy resin E12 2.9 USD Cảng Hải Phòng 10/2011 Nhựa epoxy nguyên sinh (EPORITE 3.71 USD Cảng Tân cảng 5502A) 2.Nhựa Phenol-formaldehyt. 2.1 Nguyên liệu [4] Nguyên liệu chính để sản xuất phenol-formaldehyt là phenol, focmaldehyt. Ngoài ra người ta đi từ một số dẫn xuất của phenol như: crezol, xilenol, rezolsin. Còn các aldehyt thì ngoài formaldehyt người ta còn dùng furfurol. 2.2 Phân loại nhựa Phenol-formaldehyt [8] Phenol - formaldehyt có 3 loại : ‫ ٭‬Novolac: là nhựa Phenol - formaldehyt nhiệt dẻo, không có khả năng tự đóng rắn tạo thành polime mạng lưới không gian. ‫٭‬Nhựa rezol : là nhựa chưa đóng rắn, nó là một hỗn hợp sản phẩm phân tử thấp mạch thẳng và nhánh. ‫٭‬Nhựa rezit :Là loại nhựa tổng hợp thương mại đầu tiên do một nhà hóa học người Đức tên là Bakelats phát minh ra Nhựa đã đóng rắn hoàn toàn tạo thành polime có mạng lưới không gian dày đặc, ở trạng thái không nóng chảy không hòa tan trong bất kỳ dung môi nào. 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc tạo nhựa và tính chất [3] 7
a. Cấu tạo hoá học của nguyên liệu . Phenol có độ chức khác nhau do vị trí hoạt động của các nhóm thế. Phenol đơn chức gồm : phenol m - crezol và 1,3,5 m - xilenol, rezorsin và có 3 vị trí hoạt động là nguyên liệu để điều chế tạo nhựa nhiệt rắn. OH OH OH OH         CH3 CH3 OH H3 C     Phenol m-Crezol 1,3,5-xilenol Rezolsin Các nhóm chức hydroxyl của phenol không tham gia phản ứng đa tụ. Chỉ có formaldehyt và furfurol mới có khả năng tạo nhựa không nóng chảy, không hoà tan với phenol có 3 vị trí hoạt động. Còn những Aldehyt khác như : acetaldehyt, aldehyt butyric .....do chiều đi phân tử lớn hơn, có hoạt tính kém hơn nên không có khả năng tạo nhựa có cấu trúc không gian. b. Tỷ lệ mol giữa phenol:formaldehyt. Nếu tỉ lệ mol giữa phenol: formandehyt là 1:1 Ở giai đoạn của phản ứng chủ yếu tạo thành nhựa o và p, m – oxybenzoic trong đó o- oxybebzenoic chiếm đa số. Trong trường hợp tạo nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc thẳng gọi là nhựa xaliheninic . OH OH OH CH2OH + HCHO Hoặc c CH2OH OH OH CH2 OH OH CH2OH + OH HH CH2 OH 8
Nếu tỉ lệ giữa phenol: formanldehyt là 1:2 hoặc cao hơn thì tạo thành các metylol phenol ở giai đoạn đầu, và phản ứng tiếp tục sẽ tạo thành nhựa không nóng chảy, không hoà tan OH OH HO-H2C CH2OH + HCHO c.Độ PH của môi trường. + Nếu tiến hành trùng ngưng trong môi trường axit (pH< 7) thì các rượu oxybenzolic tạo thành từ phenol và HCHO không bền nó nhanh chóng ngưng tụ với nhau hoặc với phenol (đặc biệt khi đun nóng ) để tạo thành nhựa nhiệt dẻo. + Nếu tiến hành trùng ngưng trong môi trường bazơ (pH >7) 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