Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu sử dụng các loại phế liệu PVC thay thế để sản xuất ống U-PVC

Luận van tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huynh Đại PhúHình 1.2 Kha năng cung - cau PVC của Việt Nam Như vậy, cho đến năm 2010 - 2011 và cả các năm sau đó, Việt Nam vẫn còn phải nhập khẩu PVC nếu

BO GIAO DỤC VA DAO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM TP.HO CHÍ MINH

KHOA HOA

LUAN VAN TOT NGHIEP

ONG U-PVC

Giáo Viên Hướng Din: PGS-TS Huynh Dai Phú

Sinh Viên Thực Hiện: Lê Hữu ToànNgành: Hóa Hữu Cơ

Ip.Hỗ Chi Minh, 2014

NHẬN XÉT CUA HỘI DONG

` ÔÔỒÒÔỒÔ CC CCC ỐỐỐỐỐỒ.ỔỔÔ.ỐỒ ỐỒ.Ồ Ộ Ố.Ố EEE O EH

Ade ee RAR a eee EAE kh Ree EEE R ERE EE RENEE EE EEEHEREREES REREAD ESSER EEE EEDEEEEEEED SEEGER EEEEEEEEI EERE EEE SEER EEEEA EER ERERORSE ESSE NOES ORE

{}.ÍĨ.G<ịHỊ Ự HỘ 4Ó HH HA itt it iii iii iii ri 040099948

1110 20 1./10/ 11 i4

AAR eee EERE AREER EERE RENEE EERE REE A11 EE EREEEDSEEEREEE EEE SEE REESE OEEERESEEOEEEEESEEE EERE EE SSEEEESEOREESSESEESEERS SEER ERE T ODE OES

A An nna E 0 RARER RR VÀ MU 46 06 ADEE SEARED ERR TH AE OE EE ER EEA EEE EASES EEREGIEEEEESE AES ERE SEESSESEEEESEESEREEET ETERS EE ER SEE RER ERE TET

AAR RR RAR Renee FC ee REE 40600064 04040646 K0 Á EERE EOE 00406 OE OEE EOE EEE EEE EE EER EEEEEEEEEEEEREEERSEEEEEEESE EE EEE EERE EEE EEEEEREEEEEEEE EGER

accesses wer peinetesecteeretremnsssnasereaeen Gay er aa aac

— As hs Foy let ar aa 8 PON NT si

CONG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHIA VIET NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

GIÁY XÁC NHẬN

TÍNH HIỆU QUA CUA DE TÀI

Tên đề tài: NGHIÊN CUU SU DỰNG CÁC LOẠI PHE LIEU PVC THAY THE DE

SAN XUẤT ONG U-PVC

Nơi thực hiện: DOANH NGHIỆP TU NHÂN SAN XUẤT NGOC LAN

Giáo viên hướng dẫn: PGS-TS Huỳnh Đại Phú

Trường: Đại học Bách Khoa TP.HCM

Sinh viên thực hiện: l.ẻ Hữu Toàn Ngành: Hoa Hữu Cơ

Trường: Đại học Sư Phạm TP.HCM

Họ và Tên người xác nhận: “ Hy Thanh L nupa G0665

= %(aw s4e£ NEbiiE+2ã%44592%i0h g6): của Doanh nghiệp tư nhân sản xuất Ngọc Lan

Sau thời gian nghiên cứu thực hiện dé tai tại Doanh nghiệp tư nhân sản xuất Ngọc Lan,

chúng tôi đã đạt được những kết quả sau:

Tìm ra tỉ lệ phối trộn mang co ti ưu là 40%.

Ti lệ phối trộn màng co dé nghị áp dụng vào sản xuất là 60%, với ti lệ này,

doanh nghiệp tiết kiệm được 1.789.500 đồng cho 1 tin sản phẩm

_ Ong sản xuất ra không còn bị biến dang do nhiệt, chất lượng tăng cao rõ rệt

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huynb Đại Phú

MỤC LỤC

LOI CAMON:- ¿220221 0SGSAGiti2XOAWG2Oe1+ S0-atek eee

Ngư gu rat dai naa eee aun cae es 10

CHUONG fb: GIỚI THIEU TONG QUAN 02222222 2221220222222 xe H

I Lich sử phát triển của PVC 6 ‘i PROSE TSNY | |

3.2 Các chất phụ gia trong gia cổng PVC 550 22scessvee 34

3.3 Các phương pháp gia công coc co oeeeieee 37

33 Công deg cle PVC is cscci NES 38

4 Thị trường nhựa ở Việt Naim ccccecssesesneccousessnennnuessnesessnsessneenasensnesees 42

$ Công nghệ sản xuất ống PVC 5 Hee 45

SỈ Q1 2C221á6U(AGiLA 660G 0i00sickx06e<ke¿ 45

53 Đănh gi li NỀN: eceedcececceceisitoioesoidatsueecseisaeei 47

6` NGà (GMỐ Go G406 xeec TT OREO enter 179 155,48

GIÌ MằngCOyTÔNSG(cÀ60000GG 0 (GGÀI(0GGGLS6/G06i024600((022xcðt:teed 48

Eš 8k SPRWNE _— ÔÔ 49 6.4 Chất gia cường: CPE I35A Fret re SED AN +06 49

GS ĐI NÊN” S100 SE: S4 (0 nrdiii6tS6titieexezeoliisee2i 49

mm Brirrrrarararrarsadarrrasrasaasdiase 50

Lé Hiru Toan 1 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS,Huỳnh Đại Phú

¿ /''QUn V0 CO0 Di xoqewuniirdgttresaorasetonesil0tswooissndtoos: 50

RO ye 0N i ———————————— 50

FF) Diy nghệ tên THÂNG,.4/2⁄2/2424222⁄2/22)))/32/2002022402000101/2//20áá/8 51

8 Các tiêu chuẩn vả phương pháp đánh giá 68

Kã SEEDER IRS TIT -wessarrrrarssarraanuerroessi 688.2 Đô ben nén hướng kính 69

CHƯƠNG II: KET QUA VÀ THẢO LLUẬN 255552226 a |

©) BR a HN BI easeenedeaeeseenedeeaeeoroessveseobee=i 70

m8 a 709.2 Chế độ chạy máy chế tạo MAU .cccccccccccssecssssecsvcssesssssseeessceesessuseeveesseneees 709,3 Độ bén kéo ảnh hưởng bởi hàm lượng mảng co -: - 70

9.4 Độ bén nén ảnh hưởng bởi hàm lượng màng co -555- 83

CHƯƠNG IV: KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ, 205 222115 94

ok TS”, ar 97

PT Tic bv2212666010002015U0À2102265GS206GG440i22ã620G20100662(0612241 98

I2 Các bảng biểu kết quả đo độ Ben nén 22 222222 2S 98

Lê Hữu Toàn 2 Cử Nhân Hóa

DANH SACH CAC BANG BIEU

Bang 1.1 Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam l4

Bang 1.2 Tiêu thụ nhựa PVC trên đầu người ở một số nước va khu vực 14Bang 2.1 Những tính năng ưu việt của thiết bị cải tiến 52-5555-52cccsec 32Bảng 3.1 Một số đặc tính kỹ thuật của PVC Q0 34Bảng 3.2 Tinh chất của một số chất hỏa dẻo phtalat 36Bang 3.3 Một số chất mau thông dung cho nhựa PVC -c- 37Bảng 3 4 So sánh giá lắp đặt tắm trang tri ngoại thắt 22222222222 40Bảng 4.1 Tham khảo một số thị trường xuất khẩu sản phim nhựa đạt kim ngạch cao

II 6200/0061 EE RO OSTA SS RY I SE RCE ER TO RET SORE 43

Bang 4.2 Nhập khẩu thiết bị và máy móc sản xuất nhựa của Việt Nam 45

Bảng 7.1 Một số tham số kỹ thuật chú yếu của các loại máy băm 51Bang 9.1 Ti lệ các thành phan nguyên liệu sản xuất Ong PCV 70Bảng 9.2 Chế độ nhiệt máy đủn 0 2222222222222 EZECEEEEZEerrccccrrrrrreeccee 70Bảng 9.3 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 0 lần 1 522-2555 222222201020562 71

Bang 9.4 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu Ø lần 2 555255 010020220222 << 7

Bảng 9.5 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 0 lần 3 22-0 0202202212552 72Bang 9.6 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 1 lẳn L 222-2222 c22zcccccce 73Bang 9.7 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 1 lần 2 2222 - vv2222cseccccccee 73

Bảng 9.8 Kết qua đo lực kéo đứt mẫu 1 lần 3 22 0 021221 c22sxe2 14Bảng 9.9 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 2 lần l -.552-(v0 2232222 22 75

Bảng 9.10 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 2 lần 2 2222222 g2 zZcczsccccccre 75

Bảng 9.11 Kết qua đo lực kéo đứt mẫu 2 lần 3 252C 022227722 cccccee 76Bảng 9.12 Kết qua đo lực kéo đứt mẫu 3 lẫn L G2022 65555202 7?

Bảng 9.13 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 3 lần 2 2222252 5552-56 T1Bang 9.14 Kết quả do lực kéo đứt mẫu 3 lẳn3 22222222 vzzccczrzrcccccce 78Bảng 9.15 Kết quả đo lực kéo đứt mẫu 4 lằn oe cc ecseeccceeessecenenneeenvenes 79Bang 9.16 Kết quả do lực kéo đứt mẫu 4 lần 2 2220 6255 Nhi, 79

Lê Hữu Toàn 3 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Bang 9.17 Kết qua đo lực kéo đứt mẫu 4 fan 3 23462655540x04i6:72358⁄323::22ggii 80 Bang 9.18 Thống kê ứng suất kéo 2209090 2 0000000121012 Lộ) Bảng 9.19 Thong kê modưn kẻo -. - 0 922 22222 EE1159273ec2xcreerrksgrrrrrrre 82

Băng E38 KẾ qui đobi lẫn sấu dhgoa của cấu Di | Soe arg a email 83

Bảng 9.21 Kết qua đo độ bén nén nit gọn của mẫu 0 lằn 2 83

Bảng 9.22 Kết qua đo độ ben nén rút gọn của mẫu 0 lần 3 84

Bảng 9.23 Kết quả do độ bên nén rút gọn của mẫu Flan 1 85

Bang 9.24 Kết quả đo độ bén nén rút gọn của mẫu 1 lằn2 BS Bang 9 25 Kết quả đo độ bền nén rút gọn của mẫu DIAM 3 R6 Bảng 9 26 Kết quả đo độ ben nén rút gọn của mẫu 2 Wan L S- 87 Bang 9.27 Kết quả đo độ bén nén rút gọn của mẫu 2 lằn 2 87

Bang 9.28 Kết quả đo độ bén nén rút gọn của mẫu 2 lằn \ 88

Bảng 9.29 Kết quả đo độ bên nén rút gọn của mẫu 3 lẳn 1 89

Bảng 9.30 Kết quả đo độ bén nén rút gọn của mẫu 3 lằn 2 89

Bảng 9.31 Kết quả đo độ bền nén rút gọn của mẫu 3 lẳn 3 - 90

Bảng 9.32 Kết quả do độ bẻn nén rút gọn của mẫu 4 lằn Ì 91

Bảng 9.33 Kết quả đo độ ben nén rút gọn của mẫu 4 lằn 2 9]

Bảng 9.34 Kết qua do độ bén nén rút gọn của mẫu 4 lần 3 92

CÓ ĐẾ UV n ko | N NNẽ 93

Bang 10.1 Giá trị thành tién của các loại phế liệu trong | tin sản phẩm 94

Bảng 12.1 Kết quả đo độ bén nén của mẫu 0 lẳn 1 S2 98 Bảng 12 2 Kết quả đo độ bển nén của mẫu 0 lần 2 2 s22 2z 99 Bảng 12.3 Kết quả đo độ bén nén của mẫu 0 fan 3 —— 100

Bảng 12.4 Kết quả đo độ bén nén của mẫu l lần I 100

Bảng 12.5 Kết quả đo độ bén nén của mẫu I lẳn 2 2252222222222 100 Bang 12.6 Kết quả do độ bén nén của mẫu 1 Man 3 (S221 e2 101 Bang 12.7 Kết quả do độ bển nén của mẫu 2 lẳn 1 10) Bảng 12.8 Kết quả do độ bền nén của mẫu 2 lần 2 à- 2-5520 102

Lê Hữu Toàn 4 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỷnh Đại Phú

Bang 12.9 Kết qua đo độ bền nén của mẫu 2 lần 3 103Bang 12.10 Kết quả đo độ bền nén của mẫu 3 lần l À 2-2-5 525222522 104

Bang 12.11 Kết quả đo độ bền nén của mẫu 3 lan 2 105Bang 12 12 Kết qua do độ bền nén của mẫu 3 lẳn 3 ees |

Bang 12.13 Kết quả đo độ bên nén của mẫu 4 lần 1 l06

Bảng 12.14 Kết quả đo độ bên nén của mẫu 4 lằn 2 107Bang 12.15 Kết quả đo độ bén nén của mẫu 4 lẳn 3 - 108

Lê Hữu Toàn 5 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS,Huỷ: nh Đại Phú

BANG BIEU HÌNH

Hinh 1.1 Sơ đỗ phát triển nganh hóa đầu ở Việt Nam 50056555255, 13

Hình 1.2 Khả năng cung - cầu PVC của Việt Nam oeeecee ccseecseeeeneeennn 15

Hình 2.1 Quy trình tổng hop MVC từ acetylen va ethylene ¿ 17Hình 2.2 Sơ đồ quá trình sản xuất MVC kết hợp oxyclo hóa cthylene 17

Hình 2.3 Trung Quốc sản xuất PVC từ acetylen nhiều hon từ etylen sania 18

Hình 2.4 Sơ dé nhiệt phân EDC thành MVC (2 11s ccccreg 20

Hình 2.5 Sơ đỗ quy trình tổng hợp PVC huyén phù 2222-5222 c0 29

Hình 2.6 Cải tiến thành thiết bị phan ứng trong cỏng nghệ sản xuất PVC-S của

Hồng BDNá):616101212106di055G Q8 Dani dhe Sisal 32

Hình 3.1 Các lĩnh vực ửng dụng của PVC trên thé giới 22-s2 38

Hình 3.2 Các lĩnh vực ứng dụng của PVC tại Việt Nam 39

Hinh 4.1 Tiêu thụ sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam 42Hình 4.2 Kim ngạch xuắt khẩu nhựa của Việt Nam từ năm 2004 đến năm 2009 43Hình 4.3 Kim ngạch nhập khẩu nhựa nguyên liệu của Việt Nam 44Hình 5.1 Qui trình sắn xuất dng uPVC 222222222 2022222222232 22721117 cecee 45

Hình 6/1 Phê liệu bạo Oli iii cast C6 as cake nna bal 48HH0 td El eerenmrenernmenerqnsenmen eran receenesmemersrmemencemnaisrsiieenth 48

Hình 7.1 Qui trình sản xuất ông uPVC tái chế ở doanh nghiệp Ngọc Lan 50

Hi 722 SOB mắy lag sss s1::211//1112100/6126G0000/05-51 Sn il s2

HN ESE Si 54

Hinh 7:5 Cần No wie vitesse sci yi eee a 55

Hình 7.6 Máy đủn vit 2 giai Goin csssscsssssececsssecseceesessansssssscasnuecesssseeeetsoneeecees 55

Hình 7.7 Máy đùn có hệ thống gia nhiệt và hệ thống làm mát bằng không khí 56

Hình 7.8 Quá trình lưu thông một chất long truyền nhiệt đến trục vít 57

Hình 7:87Tm hiển tells ses ee pe yess toes ate 57

Hình 7.10 Đầu tạo hình hệ CH scssesciessvcnsisansonsssosscosnissonsonscsnoosnnpnesnsensnsvesonnsnsssosscoss SD

Lê Hữu Toàn 6 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS Huynh Dai Phú

Hình 7.11 Máy dian điểu khiển gián tiếp 02 (2222222221020, ce 60

Hinh 7.12 Sơ dd dây chuyển tạo ống TH nai 61

Hình 7.13 Sơ đỗ day chuyển đùn profilc 6]Hình 7.14 Nguồn cấp liệu co thẻ điều chỉnh rảnh -2222 252 64Hình 7.15 Các biện pháp giảm ma sát bằng các loại trục vit - 65Hình 7.16 Nóng chảy tiếp giáp trong máy đùn đơn trục vÍt 66

Hinh 7.17 Nóng cháy phân tan trong máy din đơn trục vil 414600000681 66

Hini: i Mu tời õ Đền kõ »oeeo san eenesecnievesenaddsaeressecaenseebees) 68

Hình 9.1 Đồ thị ứng lực của mẫu Ø khi kéo lần 1 - 71Hinh 9.2 Đỏ thị ứng lực của mẫu O khi kẻo lằn 2 - 72Hình 9 3 Đỏ thị ứng lực của mẫu 0 khí kéo lằn 3 màHình 9.4 Dé thị ứng lực của mẫu l khí kéo lẳn 1 73

Hình 9 5 Đỗ thị ứng lực của mẫu 1 khi kéo lần 2 74Hình 9.6 Đỗ thị ứng lực của mẫu 1 khi kẻo lần 3 Ặ0- sec 74Hình 9.7 Đỗ thị ứng lực của mẫu 2 khi kéo lần l 5-5<5 15

Hình 9.8 Dé thị ứng lực của mẫu 2 khi kéo lần 2 co ceG 76

Hình 9.9 Đỗ thị ứng lực của mẫu 2 khi kéo lần 3 76

Hình 9.10 Đồ thị ứng lực của mẫu 3 khi kéo lằn ! 77 Hình 9.11 Đề thị img lực cúa mẫu 3 khi kẻo lằn 2 22222 22 2s re 78

Hình 9.12 Đồ thị ứng lực của mẫu 3 khi kéo lằn 3 TT GUUỢNHG -) 200001154 78

Hình 9.13 Đồ thi ứng lực của mẫu 4 khi kẻo lần 5-52 - 79 Hình 9.14 Đồ thi ửng lực của mẫu 4 khi kẻo lần 2 6655555555562 80

Hinh 9.15 Dé thi ứng lực của mẫu 4 khi kéo lan 3 KG S9 CA St 8C as 80

Hình 9.16 Đỗ thị tương quan ứng suất kéo vả tỉ lệ mảng co 81Hình 9.17 Đề thị tương quan giữa ti lệ mang co và modun kéo 82

Hình 9.18 Đồ thị ứng lực của mẫu 0 khi chịu nén lần ! ae 83

Hinh 9.19 Đỗ thị ứng lực của mẫu 0 khi chịu nén lần ? %4

Hinh 9.20 Đỗ thị ứng lực của mẫu 0 khi chịu nén lần 3 - 84

Lê Hữu Toàn 7 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Hinh 9.21 Đỏ thị dng lực của mẫu ! khi chịu nén Man 1 85

Hình 9.22 Đỏ thị ứng lực của mẫu 1 khi chịu nén lần 2 86

Hinh 9.23 Đỏ thị ứng lực của mẫu 1 khi chịu nén lần 3 86

Hình 9.24 Đỏ thị ing lực của mẫu 2 khi chịu nén lằn bs 87 Hình 9.25 Đỏ thi ung luc của mẫu 2 khi chịu nén Bn 2 88

Hình 9 36 Đỏ thị ứng lực của mẫu 2 khi chịu nén lần 3 party isn qag Ke Hình 9 27 Dé thị ung lực của mẫu 3 khi chịu nén lẫn 1 Oe Hình 9.28 Dé thị ứng lực của mẫu 3 khi chịu nén lần 2 90

Hình 9 29 Đỏ thị ứng lực của mẫu 3 khi chịu nén lần 3 - 90

Hình 9 30 Đỏ thị ứng lực của mẫu 4 khi chịu nén lẫn 1 91

Hình 9.31 Đề thị ứng lực của mẫu 4 khi chịu nén lằn 2 92

Hình 9 32 Dé thị ứng lực của mẫu 4 khi chịu nén lần 3 92

Hình 9 33 Đỏ thị tương quan img suất nén ngang vả tỉ lệ mảng co 9

Hình 11.1 Ong U-PVC tái chế độn mảng co Qnnnssseceeecerrree 95

Lê Hữu Toàn 8 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huyah Dai Pho

LOI CAM ON

Sau 4 năm học tập, em đã có được những kiến thức bỏ ich qua sự tận tình dạy

dỗ, chỉ dẫn của thầy có Mặc dù là một sinh viên cử nhân hóa không được đảo tạobài bản về công nghệ vật liệu nhưng nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh ĐạiPhú, em đã hoàn thanh luận văn này đúng hạn Bài luận văn tốt nghiệp nảy đã giúp

em củng cố những kiến thức đã học vả tiếp nhận thêm những kiến thức mới v6 cùng

bé ích về công nghệ sản xuất cũng như hỏa polime Đây 14 một bước ngoặc lớn giúp

em tự tin hơn sau khi tết nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các thay cô trong khoa Hóa trường DH sư phạm,những người đã dạy em suốt 4 năm qua, để em có được những kiến thức và kính

nghiệm như ngày hôm nay.

Em xin chân thành cảm ơn thay Phú đã giúp đỡ em hoàn thành tốt luận văn

của mình Thay đã tận tình chi dẫn giúp em hiểu rõ nhiệm vụ luận văn của minhcũng như những thiếu sót dé sửa chữa, hoàn thành tốt luận văn đúng ngày quy định

Con xin chan thanh cảm ơn chú Ha Thanh Tâm — giám đốc doanh nghiệp sanxuất Ngọc Lan - cùng toan thé các cô chủ, anh chị công nhân viên trong công ty đã

tạo mọi điều kiện giúp em hoanh thành luận van nảy.

Lê Hữu Toàn 9 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

MỞ ĐÀU

PVC - polyvinyl clorua l một loại polime - san phẩm của công nghiệp hóa

dau, một loại vật liệu được sử đụng rất phổ biến trong đời sống của con người Vi

dụ như được sử dụng dé làm lớp phi cho sản nhà, cửa số, cửa ra vào, đây cáp điện,

đường ống vả làm bao bì Hảng năm, 3,7 triệu tắn PVC được sản xuất tại các nước

thuộc Liên minh Châu Âu (EU); tại Anh, có 0,7 triệu tắn được tiêu thụ vả 0,18 tin

được thải bỏ Tại Việt Nam, lượng nhựa PVC thải ra hang năm cũng không nhỏ

Van dé đặt ra là lam sao giải quyết được hết lượng rác thải trên Các biện pháp

lựa chọn dé thái bỏ rác thải PVC bao gồm: chôn lấp, thiêu hủy vả tái chế Do tínhchất khá ben với mỏi trường, việc chôn lấp sẽ tốn nhiều thời gian ma hiệu qua

không cao Biện pháp thiêu hủy hiện nay được nhiều nước áp dụng, tuy nhiênphương pháp nay đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và chi phi đầu tư lớn nên khó có the

dp dụng ở Việt Nam Biện pháp tái chế là giải pháp được xem là có triển vọng nhấtkhi việc tái chế tạo ra được sản phẩm nảo đó có giá trị Cụ thể là việc tái chế nhựaphế thải để sản xuất ống uPVC

Ong uPVC tái chế hiện nay chủ yếu được dùng để tưới tiêu, dẫn nước thái,

cung cấp nước trong chăn nuôi Xã hội ngày một phát triển, yêu cầu của Ong uPVCtái chế cũng tăng lên Dé đáp ứng yêu cầu đó, việc nâng cao chất lượng và giảm giá

thành của ống uPVC tái chế là van dé sống còn của nhiều công ty ở Việt Nam

Trong quá trình thực tập vả lam việc tại DNTN SX Ngọc Lan, tôi nhận thấy

ming ống nước của doanh nghiệp đang gặp khỏ khăn do nguồn phế liệu giá cao, hỗn tạp, kém chất lượng ảnh hướng tới chất lượng của ống nước uPVC, làm ống bị

biến dạng khi để ngoài nắng Đây là vấn để khá bức xúc đối với doanh nghiệp.Trong các loại nhựa phé liệu thì mang co được xem là loại nguyên liệu tốt nhất đẻsản xuất ống uPVC Loại phế liệu này khá phổ biến như nhăn trà xanh 0°, sữa đậu

nảnh Soya, với số lượng lớn, đặc biệt là gid thành thấp hơn có khả năng thay thé

nguồn nguyên liệu cũ Vì vậy tôi thực hiện để tải này để nghiền cứu chất lượng ống

uPVC với các tỉ lệ nguyên liệu khác nhau nhằm tim ra thành phan tốt nhất để sản

xuất ống uPVC

Lê Hữu Toàn 10 Cử Nhân Hóa

Luận vẫn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TONG QUAN

1 Lich sử phát triển của PVC

I.1 PVC trên thế giới

PVC có quá trình phát triển từ rất sớm trong hơn 100 năm qua Lan đầu tiền nha hóa học Henri Regnault tổng hợp ra vinylclorua vao năm 1835 Tiếp sau đó năm 1872, polyvinyl clorua được Baumann điều chế ra khi ông phơi ống nghiệm chứa vinylclorua đưới ánh sang mặt trời, đó là chất bột mau trắng, ban chất hóa học

của nó chưa được xác định Thi nghiệm nảy được Iwan Ostromislensky (Nga) va

Fritz Klatte (Đức) nghiên cứu đầy đủ hơn vào nằm 1912 Tuy nhiên polyme mới

nay vẫn không được ứng dụng và không được chủ ý quan tâm nhiều bởi tỉnh kém

én định, cứng va rất khó gia công Cudi thé kỷ 19, các san phẩm như axetylen va

clo đang trong tình trạng khủng hoảng thửa, việc có thé sản xuất được PVC từ các

nguyên liệu nay là một giải pháp rất hữu hiệu Năm 1926, khi tiến sỹ Waldo Semon

vỏ tinh phát hiện ra chất hoá déo cho PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên đẻ khắc phục nhược điểm khi gia công cho PVC, sau đó là các nghiên cứu vẻ chất ồn

định cho PVC Năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức nhưng

phải đến năm 1937, PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoản chỉnh

tại Đức và sau đó là ở Mỹ, Anh, Nhật Bản

Nhu cầu toàn cầu đối với polyvinyl clorua (PVC) đã gia tăng một cách đều

đặn trong mười năm qua Trong năm 2000, nhu cầu PVC toản cầu đứng ở mức

22 181.797 tắn, trước khi tăng lên 32.308 053 tắn vào năm 2011 Một phần dang kế

của sự gia tăng nhu cầu đối với nhựa PVC là từ khu vực Châu Á-Thái Bình Dương,

va xu hướng tương tự dy kiến sẽ tiếp tục trong giai đoạn 2011-2020 Ngành xâyđựng Trung Quốc được cho là sẽ ảnh hướng lớn tới sự phát triển ngành công nghiệp

nhựa PVC trong vải năm tới.

Theo kế hoạch 5 năm Jan thứ 12 của Trung Quốc, chính phủ đã tuyên bố sẽ xây dựng 36 triệu đơn vị nhà ớ giá rẻ vào nim 2015 để đáp img nhu cầu của các gia đình có thu nhập thắp Chính quyền Trung Quốc hiện đang khuyến khích vả hỗ trợ

tải chính cho các dự án xây dựng Ngoài ra, nhu cầu PVC từ ngảnh nông nghiệp,

bao bì, ngành điện và ô tô trong khu vực Châu Á-Thái Bình Dương cũng thúc đầy

sự tăng trưởng Khu vực châu Á-Thái Bình Dương sẽ tiếp tục chiếm hơn 65% nhu

clu PVC toản cầu trong năm 2020 vả nhu cầu toàn clu đối với nhựa PVC dự kiến

sẽ tăng trưởng với tỉ lệ CAGR (Compound Annual Growth Rate) lả 4,9% từ năm

2011 đến năm 2020, đạt 49.534 I45 tắn trong năm 2020

Lê Hữu Toàn 11 Cử Nhân Hóa

1.2 PVC & Việt Nam

Ở Việt Nam, cho đến những năm 60 của thé ki 20, PVC và các chất dẻo khác vẫn còn xa lạ đối với mọi người Tại nha máy hóa chất Việt Tri, Trung Quốc da

giúp ta xây dựng một đây chuyển sán xuất PVC bang công nghệ đi tir canxi cacbua(dat dén-CaC,) với công suất thiết kế ban dau là 350 tắn/năm Tuy nhién, sau 9 nămhoạt động, do công suất quá nhỏ, công nghệ lạc hậu, năng suất thiết bị thắp (trung

bình khoáng trên 30%), sản phẩm có chất lượng không ổn định va nhất là gia thanh

quá cao so với nhập khấu, người ta đã phải đứng san xuất

Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấy được hiểu là công nghiệp gia

công chế biển nhựa Tất cá 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 chúng loại

va số lượng Chính vì vay, trong những năm đầu của thập kỷ 80, hàng nhựa cua

nước ngoài tràn ngập thị trường Việt Nam Chi bắt đầu từ những năm 1990, tức

là từ khi đất nước bước vảo thời kỳ đổi mới, nganh công nghiệp nay mới thực sự có

sự birt phá và hơn mười năm trở lại đây đã dành lại được thị trường trong nước.

Không những thé hàng nhựa Việt Nam đang từng bước vươn ra thị trường quốc tế

vả khu vực Năm 2006 kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm nhựa đã vượt 500 triệuUSD và dự kiến sẽ đạt ngưỡng 1 ti USD vào năm 2010 Tuy nhiên với việc hầu như

tit cả nguyên liệu đầu vào đều phải nhập thi khả năng cạnh tranh của sản phẩm

nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong giai đoạn toản cầu hóa hiện nay.

Năm 1981 là năm mở đâu cho sự phát triển ngành công nghiệp dau khí Việt

Nam với việc khai thác mó khí ở huyện Tién Hải tinh Thái Binh và sự ra đời cùa

Xi nghiệp Liên doanh dầu khi Việt-Xô Theo số liệu của Tập đoàn Dầu khí quốc

gia Việt Nam, đến hết tháng 12 năm 2006, trên 235 triệu tấn dầu quy đổi đãđược khai thác trong đó dau thô đạt trên 205 triệu tan và cung cấp 30 tỉ m` khí

cho sản xuất điện vả các nhu cầu dân sinh khác Hiện nay, tổng lượng dầu khí khai thác hằng năm đạt trung bình khoảng 20 triệu tấn Dầu khi đã có sẵn nhưng

việc sử đụng tải nguyên quý báu nảy như hiện nay (bán 100% dầu thô và làmnhiên liệu 100% lượng khí) thi chưa thực sự hiệu quá Chính vi vậy, ngảnh Dầukhí và Hóa chất đã lập các chiến lược phát triển lau dai cho việc chế biến và đãđược Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại các Quyết định 343/2005/QĐ-TTg ngày26/12/2005 và 386/2006/QĐ-TTg ngày 09/3/2006 Các quyết định trên là việc cụthể hóa đường lối phát triển ngành hóa dầu Việt Nam

oO Việt Nam, cũng như tẤt cả các nước Đông Nam A khác (kế cả Đải Loan),

công ngiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC Sơ để sau

Lê Hữu Toàn 12 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt n GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

cho ta khái quát các bước phát triển của quá trinh san xuất PVC từ đầu mỏ và sự

phat triển của ngảnh hóa dau Việt Nam:

=itmnm' oe

Punt on |

Hình 1 1 Sơ dé phát triển ngành hóa đầu ớ Việt Nam

Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện điện

của liên doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina) Đây la 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) Nhờ liên doanh nảy lượng

PVC nhập khẩu giảm từ 74.000 tan năm 1997 xuống còn 61.000 tấn vào năm 1999

và chi còn trên dưới 50.000 tấn vào những năm sau này, Công suất của TPC Vina là

100.000 tin/nam Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (Liên doanh giữa

Petronas Malaysia với Ba Rịa — Vũng Tàu) có công suất 100.000 tắn/năm cũng bắt

dau tham gia vảo thị trường Bang 7 / là lượng tiêu thụ nhựa nói chung và PVC nói

néng ở Việt Nam trong những năm qua và dy đoán đến năm 2011 (tinh cả sản

lượng của dây chuyển sắn xuất PVC thứ hai của Công ty TPC Vina với công suất là90.000 tắn/năm dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào giữa qúy 4 năm 2008) Bang 7.2

cho ta mức tiêu thụ nhựa PVC tính trên đầu người của một số nước vả khu vực.

Lê Hữu Toàn 13 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghỉ GVHD: PGS-TS.Huỳnh

Nhựa nói chung PVC

Bình quân | San xuất

Năm Tổngcầu tiêu thụ trong Nhập khấu Tống cầu tiêu thụ

(tấn) (kg/đầu nước (tan)

Theo TPC Vina, Hiệp hội nhựa Việt Nam

Bang 1.1 Lượng tiêu thu các loại nhựa và PVC ở Việt Nam

Bang 1 2 Tiêu thụ nhựa PVC trên đầu người ở một số nước và khu vực (kg/đẫu người)

Khả năng cung - cầu nhựa PVC ở Việt Nam được thẻ hiện trong biểu dé sau:

Lê Hữu Toàn 14 Cir Nhân Hóa

Luận van tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huynh Đại Phú

Hình 1.2 Kha năng cung - cau PVC của Việt Nam

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 nao quan tâm

đến lĩnh vực này

2 Tông hợp PVC

2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Monome vinylclorua (MVC)

2.1.1.1 Sơ lược vẻ vinylclorua

Mặc dù đã được biết đến từ hơn 100 năm nhưng Vinyiclorua (VC) chỉ trở

thành một hóa chất quan trọng vào những năm 20 va 30 của thé ký trước, khi sản phẩm trùng hợp của VC cho ta Polyvinylclorua (PVC) với nhiều img dụng khác

nhau Dưới đây là một vài tính chất hóa ly của MVC:

e Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, MVC là một chất khí không mau dé

cháy, dé nô,

e Nhiệt độ nóng chảy: -153,7°C

e Nhiệt độ sôi: -13,9”C

se Tỉ trọng hơi: 2,15 (không khí = 1)

Đề thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo quản, MVC thường được nén ở áp

suất khoảng 3 kg/cm’, Tại áp suất nay MVC là một chat lỏng trong suốt, khong

mau, có tỉ trọng 0,92 g/ml (ở 25°C).

Lê Hữu Toàn 15 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS Huynh Dai Phú

2112 Một số thông sô kỉ thuật của san phẩm thương mạiVinyl clorua, ham lượng tôi thiêu: 99,99%,

Axit clohydric (HCI), tôi đa: lppm

Sắt (Fe), tối da: 1 ppm

Hợp chat axetylen, tối đa: 10 ppm

Hợp chất clorwa(Ct ), tối đa: 100 ppm

Nước, tối đa: 100 ppm

I,3-Butadien, tôi da: 10 ppm

Như vậy, chi một nửa phan tử clo tham gia vao phản img để tạo thành MVC,

nửa còn lại tạo thành HCI Lượng HCI này đôi khi không có nơi tiêu thụ, đòi hoi

phái xử ly rất tốn kém

Có nhiêu hướng khắc phục van dé nảy Một trong những hướng đó lả sứ dung

kết hợp ca acetylen và ethylene Khi ấy, HCI để hydroclo hóa acetylen, tức là kết

hợp các phan ứng (2) (3) và (4):

Lê Hữu Toàn 16 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghi GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Sơ đồ khối của quá trinh trên:

Hình 3 ! Quy trình tong hơn MVC từ acetvien và ethylene

Ngày nay, do yếu tố kinh tế trong quá trình tổng hợp acetylen (đi tử than cóc,

đá vôi với bước trung gian là cácbua can xy - CaC; - cần rất nhiều năng lượng) nên

hau hết các nha sản xuất đã sử dụng HCI du này dé oxy - clo hỏa ethylen với sự có

mặt của xúc tác:

CH;=CH; + 2HCI + 1⁄4 O; => CH;Cl-CH;CI + HạO (6)

Kết hợp cả 3 phản ứng (3), (4) (lẫy hệ số 2) vả (6) ta có:

2 CH,=CH, + Ch + 1⁄4 O; —+ 2 CH;=CHCI + H,O (7)

Sơ để của qúa trình được thể hiện trong Hinh 2.2:

Lê Hữu Toàn 17 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghi GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

a) Quả trình sản xuất MVC từ acetylen và HCI được sử đụng rộng rãi ở một số

nước từ những năm 1950 Ngảy nay với sự phat triển của công nghiệp dâu mỏ, hau hết các nước đã chuyển sang sử dụng ethylen làm nguyên liệu chủ yếu dé sản xuất

MVC Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với việc khủng hoáng năng lượng

thưởng xuyên xáy ra trên thé giới cộng với sự gia tăng giá cá các phương tiện vận

chuyên vả dé tận dụng những thuận lợi tại chỗ (như trữ lượng than đá đổi dao tại

vùng Tây Bắc và khu vực Nội Mông có thé giúp phát triển đồng thời nhiệt điện

-yếu to chính quyết định giá thành của acetylen) Trung Quốc đã quay trở lại phương

pháp nảy Theo số liệu thống kê trong tổng sản lượng nhựa PVC của Trung Quốc

nằm 2006 là 6,5 triệu tan thì 4,2 triệu tắn được sản xuất từ nguồn acetylen, chi có2,3 triệu tan là di từ etylen Theo số liệu mới nhất, hiện nay ở Trung Quốc ti lệ giữa

PVC sản xuất từ acetylen va từ etylen la 65:35 (Xem Hinh 2 3)

Theo: Hiệp hội công nghiệp sản vuất xut-clo Trung Quốc, CCALA

Hình 2 3 Trung Quốc san xuất PVC tử acetylen nhiêu hon từ etylen

Một trở ngại của phương pháp sản xuất MVC từ acetylen là vấn dé ô nhiễm môi trường Vì quá trình này sử dụng xúc tác là clorua thủy ngân (HẸCl;) rất độc

hại, mà đến nay chưa có biện pháp xử lý nó triệt dé và hiệu qua

Lê Hữu Toàn 18 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỷỳnh Đại Phủ

b) Trong qua trình sản xuất MVC từ etylen và clo người ta ding xúc tác láclorua sắt hai (FeC];), nên ít tác động đến môi trường hơn so với phương pháp trên

Phan ứng có thé thực hiện ở cả bai pha: lỏng va khí

Trong pha lỏng người ta dùng chính sản phẩm cia phan img, etylendicloetan

(EDC), lam dung môi dé hoà tan etylen và clo, Phản img xảy ra ở 50-70°C va áp

suất 4-5 atm, Hiệu suất đạt 95-96% so với etylen.

Quá trình trong pha khí được tién hành ở 90-130°C và áp suất 7-10 atm Vi day

là phản img tỏa nhiệt mạnh nên việc kiếm soát nhiệt độ phan ứng dé tránh xảy ra

cháy né là rất quan trọng Dé tránh chảy nô, người ta thiết kế thiết bị phan img dang

ống chùm, cho khí đi qua khoảng cách giữa các ống chùm đã được làm lạnh bên

trong Ngoài ra còn có the dùng khí tro dé làm giảm khả năng gay nô hoặc ding

lượng ctylen du

Do nhiều yếu tế kỹ thuật thuận lợi như nêu đưới đây nên phương pháp tổng

hợp trong pha léng thường được áp dụng rộng rai hon:

Thiết bị phan img đơn giản;

Dé điều chỉnh nhiệt độ phản ứng

Không cần dùng lượng etylen dư hoặc khí tra

Nhiệt phản ứng được dùng ngay dé đun nóng dung môi và làm bay hơisản phẩm tạo thành

¢) Oxyclo hóa etylen: Đây là phương pháp tối ưu vả hiệu quả nhất để tổng hợp MVC Xúc tác sử đụng là clorua đồng trộn với KCI hoặc một số clorua kim loại kiểm khác Phản ứng được thực hiện ở 250-350°C theo sơ để sau:

Cu;C]; + 1⁄4 O; —+ CuO.CuC]; (9)

CuO.CuCl; + HCl + 2 CuCl, + H;O (10)

Khi sử dung xúc tác là hỗn hợp của clorua đồng I và I1, mudi kim loại kiểm cho vào có tác đụng làm giảm nhiệt độ nóng chảy vả cá áp suất hơi của hỗn hợp mudi nóng chảy Nền của xúc tác là alumina, silica hoặc một chất rắn xốp bên với

các điều kiện phan ứng.Phản ứng được thực hiện ở điều kiện áp suất 2-10 atm Có 2

loại thiết bị phản ứng được sử dụng phê biến nhất: Ong chùm vả tang sôi.

Nhiệt phân 1,2 - cthlendiclorua (EDC); Để sản xuất MVC người ta tiến hảnh

tách một phân tử HCI từ EDC ở nhiệt độ cao (450-600°C), gọi là nhiệt phân - phản

ứng (4).Quá trình nay có thé thực hiện khi dùng hoặc không dùng xúc tác

Lê Hữu Toàn 19 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Qua thực tế người ta thấy mức độ chuyén hóa cũng như hiệu suất của MVCthu được của hai qúa trình không khác nhau nhiều Mặt khác, việc chế tạo thiết bịnhiệt phân không dùng xúc tác để dàng vả đơn giản bơn nhiều Vì vậy, ngày nay

trên thế giới việc sử dụng quy trình nhiệt phân không dùng xúc tác để sản xuấtMVC được ứng dung nhiều hơn /finh 2.4 là sơ đổ quá trình nhiệt phân EDC đề thu

được MVC:

EDC thu hos

HCl Mvc San phim phụ

Hình 24 Sơ dé nhiệt phản EDC thành MVC

2.2 Téng hợp polyvinylclorua (PVC)

2.2.1 Phản ứng trùng hợp

Trong công nghiệp, PVC được tổng hợp bằng cách polyme hóa monome

vinylclorua (MVC) với xúc tác (phản ứng (1)) Ở điều kiện phan ứng, xúc tác sẽphân hủy, tạo thành những gốc tự do cỏ một electron không cặp đôi Electronnay có hoạt tỉnh cao Nó tham gia vao phan ứng tách liên kết đôi của MVC để tạo

ra một gốc tự do mới hợp thành bởi gốc ban đầu vả phân từ MVC Đến lượt, gốc

tự do mới này lại phản ứng với một phân tử MVC khác Quả trình lập lại nhiềulần tạo ra một đại phân tử bao gồm nhiều phân tử monome VC được gọi là quátrình trùng hợp (hay polyme hóa Số lượng phân tử MVC cỏ trong đại phân tửPVC được gọi 14 độ trùng hợp Độ trùng hợp phụ thuộc vảo diéu kiện phản ứng

trùng hợp.

Lê Hữu Toàn 20 Cử Nhân Hóa

Xúc tác quá trình polyme hỏa là những chất có kha năng tao gốc tự do như

các peroxit, peraxit, perester, hợp chat azo

2.2.2 Các bước của quá trình trùng hợp

Quá trình trùng hợp gôm các bước sau:

® Phan ứng khơi mao

© Phan ứng phát triển mạch

© Phan ứng ngat mạch (kết thúc), gdm 3 loại:

~ Phan img chuyển mạch

— Phản tng di ly

Phan img tai hop

2.2.2.1 Phan ứng khơi mao

Phan img khơi mao xảy ra khi chất xúc tác hay còn gọi là chat khơi mào (1*)

phan hủy thành gốc tự do (R'), gốc tự do nay có tính hoạt động cao và có khả năng phát triển thành polyme

La phản ứng tiếp theo, trong đó nhiều đơn vị monome được thêm vảo gốc

hoạt động (IV) dé cho một gốc tự do mới có mạch phan tử lớn hơn (V):

Phản ứng kết thúc khi các mạch ngừng phát triển cùng với việc tạo thành

sản phẩm cuối cùng Quá trình nảy có thé xảy ra bằng:

© Phản ứng chuyên mạch.

Lê Hữu Toàn 21 Cử Nhân Hóa

© bước chuyên mạch, một gốc tự do có mạch phân tử lớn (VI) tự kết thúc

phan ứng bằng cách tác dụng với một phản tử monome để cho một đại phân tử

(VII) và một gốc tự do mới (VIII) Gốc này sau đó khởi động một phán ing

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

2.2.3 Các yếu tố ảnh hướng đến tốc độ phản ứng trùng hợp

Tốc độ phan ứng trùng hợp phụ thuộc vảo các yếu tô sau:

— Độ tình khiết của monome

~ Bán chất vả nông độ của chất khơi mào

~ Nhiệt độ phản ứng

2.2.3.1 Nhiệt độ phản ứng

Qua nghiên cứu và thực tiễn, người ta nit ra kết luận lả khối lượng phân tử

của polyme được quyết định bởi nhiệt độ phản ứng Vì vậy, một khi khối lượng

phần tử của PVC đã được lựa chọn thi chúng ta ít có khả năng thay đổi nhiệt độ

Nhiệt độ phán ứng cảng cao khối lượng phân tử cảng thấp và ngược lại Trong

thực tế nhiệt độ phản ứng tổng hợp PVC được lựa chọn trong khoảng từ 35

-70°C.

2.2.3.2 Tác nhân chuyển mach

Như đã nói ở trên, trong trường hợp cin polyme có khối lượng phân tử nhó

thi phải chọn nhiệt độ phản ứng cao Tuy nhiên, nhiệt độ cao thì khó khống chế

tốc độ phản img và có nguy cơ gây nd do áp suất tạo ra trong quá trình trùng hợp

Áp suất cao cũng đòi hỏi thiết bị phản ửng 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

¥ muốn 6 nhiệt độ vừa phải, gọi là tác nhân chuyển mạch Đó là các hợp chấthữu 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 kẻ, thậm chi với nồng độ cao,

chúng có thé làm ngừng quá trình polyme hóa Mặt khác các tác nhân chuyểnmạch cũng lam giám độ tinh khiết của polyme, do đó chỉ nên sử dụng chúng khi

thật cần thiết

2.2.3.3 Chất khơi mào

Mặc dù phản img trùng hợp của MVC đầu tiên phát hiện nhờ tac dụng khơi

mao của ánh sáng, nhưng trong công nghiệp, người ta chi sử đụng các tác nhân

khơi mao là hóa chất Các nhóm chat chính thường được sứ dung nhất la các

peroxit hữu cơ va các hợp chất azo, ví đụ như:

Lê Hữu Toàn 23 Cir Nhân Hóa

Benzoyl peroxit

Lauroyl peroxit

Caproyl peroxit

t-Butyl perpivalat 2,4-Diclorobenzoyl peroxit

Diisopropyl peroxydicacbonat

l,1ˆ-Azo-bis-isobutyronitril

Dimetyl-1,I `=azo-bis-isobutyrat

Azo-bis(2,4-dimetylvaleronitril)

Các gốc tự do tir peroxit hữu cơ có độ hoạt động rất mạnh so với từ hợp chat

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 thé dùng hỗn hợp chất khơi mào để cho polyme có khối

lượng phân tử khác nhau.

Các hợp chất peroxit đễ bị phân huỷ trong điều kiện bình thường nên các cơ sở

sử dụng cắn phải có nhà kho đặc biệt để bảo quản (lạnh và kin)

Trong đó phổ biến va chiếm sản lượng lớn nhất la trùng hợp huyền phù, tiếp

đến là trùng hợp nhũ tương, trùng hợp trong dung dịch và cudi cùng là trùng hợpkhối.

Trùng hợp trong dung dịch tuy dé thực hiện và dé điều khiển nhưng có bit

lợi là phải sử dụng lượng lớn dung môi hữu cơ (vi monome không tan trong

nước) nên rất tốn kém và rất độc hai Chính vì vậy phương pháp này chi áp dụng

cho những trường hợp mả các yếu tố kỳ thuật không cho phép dùng những phương pháp khác hoặc vì những yêu cẳu đặc biệt, vi dụ như sản xuất các lọai

polyme lam chất sơn phủ bề mặt

Lê Hữu Toàn 24 Cử Nhân Hóa

Luận vin tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

3.2.4.1 Trùng hợp khói

Phương pháp trùng hợp khối MVC với chất khơi mào được biết từ năm 1930

nhưng không được áp dụng phỏ biến Trùng hợp khối chỉ đùng cho những trường

hợp công suất nhỏ và dé sản xuất ra những sản phẩm có tí khói thấp, ít hp thụ chất

hóa déo, Do phan img tỏa nhiệt mạnh nên trong trưởng hợp nay chỉ nên giới hạn

mức độ chuyên hóa MVC khoảng 50-60% Lượng MVC dư được thu hỏi và tái sử

dụng

Phản ứng xảy ra trong thiết bị dạng ống chùm có đường kính nhỏ đặt song

song MVC được day qua ông chùm bằng bơm áp lực Tốc độ diy MVC được điều

chỉnh sao cho khi đến đoạn cuối của thiết bị thì 50-60% MVC được chuyển hóathành PVC Sau khi qua khỏi thiết bị phan ứng hỗn hợp được giảm áp,MVC du được

bốc hơi, làm sạch và quay trở lại trạm bơm cao áp để tiếp tục sử dụng.

Ngày nay, người ta tiến hành quá trình trùng hợp khối qua hai giai đoạn để có

thé thu được những sản phẩm có kích thước hạt khác nhau, kể cả loại xốp dùng chocác sắn phẩm hóa déo cũng như loại có ti trong cao cho sản phẩm không hóa déo

Ở bước một, gọi là “tiên trùng hợp”, khoảng 50% khdi lượng monome va chit

khơi mào được nạp vảo thiết bị phản img có cánh khuấy mé neo.Hỗn hợp phản ứng

được khuấy mạnh để tạo thành những hạt có tỉ trọng cao.Mức độ chuyên hóa ở

bước này là khoảng 7-10%.

Bán thành phẩm “tiền polyme” trên được chuyển sang thiết bị phản img thứhai cùng với lượng còn lại của monome vả chất khơi mảo.Phản ứng được tiếp tụccho đến khi mức độ chuyến hóa đạt đến 65-85%

Trùng hợp khối có ưu điểm là sử dụng ít chất khơi mào nên để lại du trong sản

phẩm cuối Tuy nhiên, do khó điều chỉnh nhiệt phản ứng, khó lam lạnh cũng như

khó thu hồi và làm sạch monome du dé tai sử đụng Tổng công suất nhựa PVC sảnxuất bằng phương pháp nay trên thế giới trong một năm chỉ đạt khoảng | triệu tắn

2.2.4.2 Trùng hop nhũ tương

Trùng hợp nhũ tương là phương pháp được ứng dụng vào công nghiệp đầu

tiên dé tổng hợp PVC Ở nước Anh chỉ duy nhất có phương pháp này được sử dụngcho mãi đến năm 1944

Trong trùng hợp nhũ tương, monome được phản tán trong nước đưới dạng nhũ

én định Sản phẩm tạo thành cũng tổn tại đưới dang nhũ (hay còn gọi lả latex) của

những hạt polyme trong nước.

© Đơn phi liệu

Lê Hữu Toàn 25 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Đề phân tán monome vao pha nước cần phải dang chất phân tán (chất tạo nhũ)

và khuấy mạnh Ti lệ giữa monome va nước tùy thuộc vảo quá trình trao đôi nhiệt

lựa chọn Ti lệ này càng lớn thì nhiệt phản img tỏa ra cảng lớn và do đó, lượng nhiệt

cân phải tải ra khỏi thiết bị phản ứng bang tác nhân làm lạnh càng lớn nếu muốn

duy trì nhiệt độ phan img không đổi Mặt khác, ti lệ này còn phụ thuộc vào độ én

định của latex polyme tạo thành.

Các chất khơi mào sử dụng trong trùng hợp nhù tương thường phải tan trong

nước như các persulphat của kim loại kiểm hoặc của amoni Chúng được kich bìabằng các hợp chất như sulphua dioxit, natri sulphit, natri bisulphit,

hidrosulphit để tạo thành một hệ gọi là hoạt hóa khử Hệ khơi mao cũng như he

độ của chúng quyết định đến tốc độ phan img trùng hợp tại nhiệt độ phan ứng đã

chọn vả như vậy sẽ quyết định chu kỷ thời gian vả cuối cùng là quy mé của nhà

máy.

Các chất hoạt động bé mặt anion là những tác nhân tạo nhũ được ding phổbiển nhất Đó là muối kim loại kiểm hoặc amoni; các sulphonat hoặc sulphat của

các axit béo mạch đài như: natri - hoặc amonioleat, palmitat và stcarat; cetyl sulphat

natri và các hợp chất tương ty; muối của các axit dialkyl sulphosucinic, alkan- và

alkylbenzene-sulphonic; dinonyl-citrat amoni; dialkyl-phosphit và phosphat natn

Nông độ chất tạo nhũ phải lớn hơn ngưỡng của nồng độ tạo mixen Trên giới hạnnày, cỡ hạt (của polyme tạo thành) sẽ giảm khi nồng độ chất hoạt động bê mặt tăng

Thường thì cỡ hạt polyme nhũ tương sử dụng cho các quá trình gia công “nóng chảy” là 0,3 xm, còn cỡ hạt của polyme dạng past thì lớn hơn, có khi vượt | pm.

Sau đây là vi dụ về đơn phối liệu tổng hợp PVC nhũ tương (tính theo phan khỏi

lượng) :

Nước 100

Chất tạo nhù 0,0 - I Muối đệm 0,05 - 0,1

Persulphat amoni 0,050 - 0,25

Hydrosulphit natri 0-0,2 Monome vinyl clorua (MVC) $5 - 90

© Qua trình trùng hợp

Trong quy trình sản xuất theo mẻ (không liên tục), trước tiên nước được nạpvào thiết bj phản ứng (autoclave) sau đó đến chất tạo nhũ, chất khơi mào, kiểm vàmuối đệm để khống chế pH Không khí trong autoclave được lùa ra hết bằng khí

Lê Hữu Toàn 26 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

nite hoặc MVC Sau đỏ nạp MVC dưới áp suất tương đương áp suất riêng của

MVC (2 - 10 atm) Nhiệt độ của khối phan img được nâng dan đến mức đã chọn

bằng hơi nước qua lớp vỏ áo của autoclave Áp suất trong autoclave tăng din lên khoảng 5 - 15 atm Khi polyme bắt đầu được tạo ra áp suất trong thiết bị phản ứng

sẽ giám din cùng với sự giám lượng monome Quá trình giảm áp suất trongautoclave có thé được ding lam thông số kiểm tra tiến trình trùng hợp Độ chuyển

hóa được lựa chọn & mức 85 - 95% Thời gian phan ứng phụ thuộc vảo nhiệt độ,

nông độ va bản chất của hệ khơi mào, thường là khoảng 6 giờ hoặc ít hơn Tiếp đó,

autoclave được nắng nhiệt lên trong chân không dé thu hỏi lượng monome dư.Latex sau 46 được lam lạnh va đưa vào bén chứa sản phẩm

Latex thương phẩm thường có hàm khô từ 32 đến 45%, cỡ hạt từ 0,05

-0,25um Độ ổn định của latex được duy tri ở pH = 10 - 11, đôi khi bổ sung thêm

chất tạo nhũ dé tăng thời gian bảo quản Khi môi trường chuyển sang axit thi latex

bị tụ

Dé tăng hàm khô của latex lên khoảng 50%, người ta dùng phương pháp tạo

kem giống như cách lảm với latex cao su thiên nhiên, nhờ thêm vào khoảng 19% chất

làm đặc Sau 1 - 2 ngày hỗn hợp phân thành 2 lớp, phía trên loãng hơn và phía đướiđặc hơn, có thể tách để dàng

Các chất déo hóa có thể được trộn vao latex PVC bằng máy nghiền keo hoặc

các thiết bị tương tự Latex PVC đã hoặc chưa dẻo hóa có thé dùng trực tiếp để tạo

ra sản phẩm Nhưng hau hết thường được chế biến tiếp tục dé tạo polyme dang bột

© Tach polyme khỏi latex

Dé có PVC nhũ tương dạng bột, người ta cho thêm chất điện ly vào latex dé

đông tụ Tiếp theo là rửa, lọc và sấy khỏ Tuy nhiên, trên quy mô công nghiệp thì

cách này ít được ứng dung Với công suất lớn, bột PVC nhũ tương thu được bằng phương pháp sấy phun, tương tự như sản xuất sửa bội.

2.2.4.3 Trùng hợp huyền phù

Vẻ hinh thức, trùng hợp huyền phù giống trùng hợp nhũ tương, trong đó các

monome được phân tan 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 vả hóa chất '* bảo vệ” Hóachất bảo vệ có thé lả một colloit (keo) tan trong nước hoặc một chất vô cơ dạng bộtmịn phn tin trong nước Mặt khác, trong trùng hợp huyền phủ người ta sử đụng

các chất khơi mao hoa tan được trong monome Do đó, về khía cạnh nao đấy, có thé

coi như trong mỗi hạt polyme nhỏ li ti tạo thành diễn ra quá trình trùng hợp khỏi

© Đơn phối liệu

Lê Hữu Toàn 27 Cir Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huynh Đại Phú

Những chất khơi mảo phi hợp bao gém: Các pcroxit của benzoyl, lauroyl,

caproyl, dodecyl, p-cloo-benzoyl axetyl-cyclohexane-sulphonyl vả

3,5,5-trưnehylhexanoyl; các peroxy-dicarbonat của dietyl va di-izopropyl; các hợp chat

azo như 1,1'-azobis-izobutyronitril va dimethyl |,1"-azobis- izobutyrat, Hiện nay

thông dụng nhất lả các peroxy-dicarbonat Tuy nhiên như đã đẻ cập ở trén, việc lựa

chọn chất khơi mao thich hợp phụ thuộc vào nhiệt độ phan ứng trùng hợp Nông độ

của chất khơi mào thường ở mức 0,01-0,1% tủy thuộc vảo bản chất hóa học của

chất khơi mao, nhiệt độ phan img va mức độ chuyển hóa.

Chất tạo huyén phù thường sử dụng là những chất colloit (keo) tan trong nước

như polyviny! alcol, gelatin, protein tự nhiên, các dẫn xuất xenlulo tan trong nước

như mety! va cacboxymetyl xenlulo, dextran, tinh bột, natn alginat

Một số loại bột mịn vô cơ không tan trong nước cũng được sử dụng làm tác

nhân tạo huyền phù Các chất đỏ là bột talc, cao lanh, betonit, bari sulphat va nhôm

hydroxit.

Chất được sử dụng phỏ biển 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 natrihydro phốt phát hay borax để tránh giảm pH của pha nước khi phan img trùng hợp

xây ra.Đôi khí 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

Luận văn tốt nghi GVHD: PGS-TS.Huỳnh Dai Phú

Hình 2.5 là sơ đổ công nghệ quả trình trùng hợp huyen phủ

n

Hình 2.5 Sơ đỗ quy trình tong hợp PVC huyén phù

|, Bản phản ứng 2 Bon thu hồi MVC, 3.5 Bổn chứa vữa PVC, 4 Tháp chưng cắt.ú Bên chứa MVC thu hỏi 7 May lí tâm, 8 Máy say, 9 Xứ lý khí thải, 10 May sàng, !!

Xilé chứa bột PVC 12 May đóng bao, 13 Máy nén khí

Quá trình trùng hợp huyền phù theo mẻ được tiễn hành trong thiết bị phản ứng

cỏ ấp lực (autoclave) 1 Nước được nạp vào trước, tiếp theo là tác nhân tạo huyền

phù, muếi đệm đưới dạng dung dịch Sau khi không khí được đuổi ra khỏi thiết bịphản ứng bằng khí trơ, MVC và chất khơi mảo được nạp vào dưới áp lực.Chế độkhuấy 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 Quá trình gia nhiệt cũng như làm lạnh được điều chỉnh chính xác theo nhiệt độ yêu cầu để sản xuất mỗi loại sán phẩm (từ 50 - 70°C).

Trùng hợp huyền phủ vẻ cơ bản là những chuỗi trùng hợp khỏi nhỏ trong phanước Cơ chế cũng như động học phản ứng giống như trùng hợp khối.Ngoài ra, cáchạt nhỏ li ti được tạo ra ban đầu không nhất thiết phải tổn tại trong suốt cả thời gianphan ứng Phụ thuộc vào ban chất và nồng độ của chất tạo huyén phủ cũng như chế

độ khuấy, những hạt nhỏ li ti có thể liên kết lại với nhau và sau đó lại bị phân tán Những hạt polyme có thể được tạo thành từ một giọt hoặc từ một số giọt liên kết với

nhau tại thời điểm nhất định của phản ứng

Phản ứng được xem là kết thúc khi áp suất trong thiết bị giảm đến một trị số

cho trước Hỗn hợp sau phản ứng, được gọi la vữa, không én định chứa các hạt

Lê Hữu Toàn 29 Cử Nhân Hóa

Luận vin tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huynh Đại Phú

polyme trong pha nước và monome chưa phản ứng Ngừng khuấy sẽ dẫn đến việclắng tụ các hạt polyme Chính vi vậy, vừa PVC van phải tiếp tục được khuấy cho

đến khi tháo hết sang bình khác cũng có máy khuấy 2 Lượng MVC còn lại sauphan ứng chiếm 10-20% khối lượng ban đầu Phin lớn lượng MVC sẽ được tách ra

bằng bay hơi vá được thu hỏi tại thiết bị ngưng tụ và bỏn chứa 6 Do tính độc hại

cao của MVC nên lượng MVC du cần phai được tiếp tục tách triệt đẻ Vi thể, vitaPVC được chuyển sang bổn chứa 3, gia nhiệt và chưng cất trong tháp 4 và lượng

MYC còn lại cũng được thu vào bồn chứa 6 Vita PVC sau khi tách MVC du được

đưa đến bỏn chứa §, tách nước tại máy ly tâm 7, làm khô tại máy sdy 8 Những chất

bay hơi được dẫn qua thiết bị xử lý khí thải 9, phần còn lại không độc hại được thải

ra ngoải không khi Bột PVC khô sau khi qua máy sảng 10 để loại những hạt quá

cỡ, được khí nén day qua silo chứa 11 va được đóng bao với trọng lượng mỗi bao là

25 kg tai máy đóng bao 12.

® Dây chuyển sản xuất

Sơ 46 trên Hinh 2.5 là ví dụ về một nhà máy sản xuất PVC bằng phương pháp

huyén phù Sơ dé này có thé sử dung cho tổng hợp PVC nhũ tương với việc chỉ cần thay công đoạn tách nước bằng máy ly tâm 7 và máy sấy khô 8 bằng hệ thống sdy

phun.

Đi cùng với dây chuyển công nghệ trên là các công trình phụ trợ: kho va bồnchứa nguyên liệu, thiết bị phục vụ cho việc pha chế các chất phụ gia, xúc tác

Thiết bị phản ứng hay còn gọi là autoclave, phải chịu được áp suất làm việc tới

15 kg/cm’ (1500 kN/m’*) Autoclave và hầu hết các thiết bị khác trong dây chuyểnsản xuất được chế tạo bằng thép không gi để chống ăn mòn và nhất là tránh chopolyme thu được bị lẫn tạp chất kim loại, ảnh hưởng xấu tới chất lượng cũng nhưyêu cầu sử dụng tiếp theo của nhựa PVC Bé mặt bên trong các thiết bị, nhất là củaautoclave, phái luôn được giữ sạch va bóng Bởi vì các vết bắn, vết lm, vết xướcđều là những nơi dé các hạt polyme tạo thành bám vảo, rất khó tẩy rửa Mặt khácnhững hạt bám vào sẽ lại lả những mắm cho những hạt khác bám theo nếu khôngđược tay rửa kịp thời Theo thời gian và dudi tác động của nhiệt độ phản ứng,những hạt polyme nay sẽ ảnh hướng đến chất lượng polyme cũng như đến qua trình

gia công bột để tạo sản phẩm Dé tránh hiện tượng bám dính trên thưởng sau mỗi

chu kỳ nhất định, người ta dùng súng phun nước với áp lực cao dé rửa thành béntrong thiết bị phan img, Một sé hóa chất cũng được sử dụng dé chéng hiện tượng

bám dính trên.

Kích thước autoclave cũng rất khác nhau và ngày cảng lớn để nhà máy luôn đủ

cung cắp nhựa cho nhu cầu ngày một tăng Autoclave nhỏ nhất có dung tích ImỶ

Lê Hữu Toàn 30 Cử Nhân Hóa

Luận vẫn tắt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

còn loại lớn với dung tích 100 - 150 mì Khi dung tích thiết bị tăng, tỉ lệ giữa diện

tích bề mặt va thé tích thiết bị sẽ giảm, đồng thời điện tích trao đổi nhiệt được giữa

thánh thiết bị vá lớp vỏ bọc bên ngoài cũng giám Mặt khác, thé tích thiết bị tăng sẽ

làm cho độ day của thảnh thiết bị tăng theo dé dam bao chịu được áp suất của quả

trinh.

Dé tránh việc giảm khả năng truyền nhiệt có thé tăng tỉ lệ giữa nước và

monome Như vậy, nếu thiết bị phan ứng cảng lớn thì phan thé tích dành cho

monome cảng nhỏ, Hệ quả là sắn lượng nhựa mỗi mẻ sẽ ting chậm hơn so với tốc

độ tăng dung tích thiết bị Một trở ngại nữa của sự tăng thé tích autoclave là vấn dé

khuấy, tức là kích thước cánh khuất, công suất motor khuấy cũng phải đủ lớn để

duy tri sự đồng đều môi trường phan ứng

Tắt ca những trở ngại trên buộc nhà thiết kế chế tạo phải lựa chọn autoclave

phù hợp với thực tế chứ không thể theo mong muốn Cũng chính vì vậy, nhả sản

xuất phái căn cứ vào số lượng cũng như dung tích của mỗi thiết bị phản ứng để lựachọn công suất cho nhà máy

Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu cải tiễn công nghệ sản xuất PVC nhằm tạo

được sản phẩm cỏ chất lượng ngày cảng cao, đáp ứng được ngảy cảng nhiều nhu

cầu cũng như nâng công suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm Một ví dụ của

hướng nghiên cứu này là cải tiến của Công ty Vinnolit thuộc hãng ThyssenKrupp

Công ty này đã chế tạo autoclave với thành bình phía trong có gắn (ốp) thêm một lớp các nửa ống tròn bằng thép không gi (xem Hinh 2.6) dé tăng khả năng truyền

nhiệt và nhờ đó đã đạt được những kết quả như trong Bang 2./

Lê Hữu Toàn 31 Cừ Nhân Hóa

Luan van tốt nghỉ GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Có nhiều khả năng thay đôi kỳ thuật tông hợp dé tạo ra hang loạt loại nhựa

PVC có các tính chất khác nhau Cho đến nay, người ta đã thống kẻ được hơn 400 loại nhựa PVC lưu thông trên thị trường

Những tính chat va đặc điểm cơ bản của PVC bao gồm

Khối lượng phân tử trung bình phân tử và sự phân bổ nó trong polymer Kích cỡ và dạng các hạt polyme

= Ti trọng

Nhiệt chảy mềm

Lê Hữu Toàn 32 Cử Nhân Hóa

Luận vẫn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huynh Dai Phú

Một trong số những tính chất quan trọng liên quan đến quá trình gia công cũng

như sử đụng sau nảy lả tính bền nhiệt của PVC Bột nhựa thu được tit quá trình trùnghợp được gọi là PVC nguyên thuỷ Từ 65°C trở lên nhựa PVC bắt dau chay mềm va

từ 100°C, PVC bắt đầu phan huy nhiệt Quá trình phân hủy nhiệt dién ra với sự tách

axit clohydric (HC!) từ nhựa dẫn đến sự chuyển mau (từ trắng qua vang nhạt cho đến mâu đen) va sự thay đối các tính chất hóa, ly vả điện Cuối cùng PVC sẽ bị biến

chat, ta gọi nhựa bị lão hóa Không chỉ bị lão hóa do nhiệt ma PVC con bị lão hóa

dưới tác đụng của ánh sáng (tia tử ngọai của ánh sang mặt trời).

Chính vì vậy, trong thực tế PVC không bao giờ được sử dụng một mình màphải được phối hợp với các phụ gia khác nhau dé 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 dung 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 mâu,

chất bôi trơn

Các hỗn hợp (bao gdm PVC và các phụ gia) được gia công, bằng các phươngpháp: đúc áp lực (ép phun, ép din, thổi), cán tring, dat, tách lớp, định hình chân

không

Bảng 3.1 là những đặc tinh kỳ thuật chính của một vải loại PVC phé biến

được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam.

| <01 |

Lê Hữu Toàn 33 Cử Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS Huỳnh Đại Phú

- Giữ lại trên sảng 270 mesh,%

Bảng 3.1 Một só đặc tính kỳ thuật của PVC

3.2 Các chất phụ gia trong gia công PVC

PVC nguyên thúy hằu như không có ứng đụng thực tế Dé có thé gia công

thanh những sản phẩm tiêu dùng phải dùng một số hóa chất bô sung dé duy trì,

cải thiện hoặc tạo ra những tinh năng mới cho nhựa Ta gọi chung nhừng hóa

chất nay là các phụ gia Phụ gia có thé 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 chat phy gia Việc lựa chon phụ gia cần phải chú ý đến một

số yếu 16 sau:

® Phụ gia hoặc hệ phụ gia phái có khá năng giảm đến mức tối đa sự phân

hủy của nhựa trong quá trình gia công;

* Lĩnh vực ứng dụng sản phẩm,

= Môi trường sử dụng sản phẩm;

s Điều kiện gia công sản phẩm

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

3.21 Chất dn định

Chất ổn định giúp các sản phẩm từ PVC chống lại các tác động bên ngoài

như: nhiệt độ, ánh sang, sự 6xi hóa Chúng có thé được phân loại như sau:

* Muỗi kim loại của axit v6 cơ: 3PbO.PbSO,.H;O; 2PbCO;.Ph(OH);;

2PbO.PhHPO;.1/⁄2H;O;

* Muối kim loại của axit béo: stearat, laurat, naphthenat,ricinoleat

* Phức kim loại: Các phenat của Ba/Cd va Ba/Cd/Zn;

* Hợp chất cơ thiếc: Thiếc dibutyl-dilaurat (DBTL), thiếc dibutyl maleat

~ Glicidyl ether của resorcinol, di-iso-butylphenol.

— Ester epoxi hóa của axit: oleic, lauric

~ Dẫu thực vật epoxi hóa: dẫu đậu nành, dầu thầu dau

Lê Hữu Toàn 34 Cir Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huy nh Dai Phú

Nhựa epoxi

Các loại khác: các chelat, các chất chong oxi hóa, mercaptit,,

Việc lựa chọn các chất ổn định phụ thuộc vao rat nhiều yếu tố: mục đích sử

dụng sản phẩm, điều kiện va môi trường sử dụng sản phẩm, các yếu tố kỳ thuật cũng như kinh tế Ngoài ra kinh nghiệm thực tế của nhà sản xuất cũng đóng một

vai trò rất quan trọng

Vi du, đối với sản phim có yêu cẩu cao vẻ tính không độc bắt buộc ta phải

chọn hệ chất én định lả hỗn hợp của dau đậu nành epoxi hóa (3-5 phan) và phức

Ca/Mg/Zn (1,5-3 phan), Đối với PVC dé sản xuất ống dẫn nước sinh hoạt và phụ

kiện ta dùng sulphat chi trung tính (3PbO.PbSO,.H;O) với ti lệ không qua 2 phânkhối lượng

3.2.2 Chất hóa dẻo

Chất hóa dẻo giúp cho việc gia công dễ dang hơn vả tạo ra những sản

phẩm cỏ độ linh hoạt, mềm dẻo

Cũng như các chất ổn định, số lượng chất hóa déo cho nhựa PVC rất phong phú va đa dang Có thé phân loại các chất hóa déo như sau:

Các ester của axit thơm, trong đó ester của axit phtalic - các phtalate - chiếm

đến hơn 70% tổng lượng các chất hỏa déo trên thị trường Bang 3.2 là một sốphtalat thông đụng đùng cho các sản phẩm PVC

Lê Hữu Toàn 35 Cử Nhân Hóa

Luận vin tắt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

Bang 3 2 Tinh chất của một sô chất hỏa déo phialat

® Ester của axit aliphatic: Các adipat, sebacat, azelat phù hợp cho san

xuất các sản phẩm sử dụng ở nhiệt độ thấp Còn acetyl-tributyÌ citrate vamột số dẫn xuất tương tự được sử dung cho các sản phim không độc hại

© Chất hóa dẻo polymer: Những chất hóa dẻo loại này thường không bị bốc

hơi và địch chuyển ra khói hỗn hợp nhựa nên được sử dụng cho bao bì và

các sản phẩm chịu nhiệt độ cao.Vi dụ như: adipat va sebacat của

propylene glycol (PPA va PPD).

* Các phosphat hữu cơ: Do tính độc hai nên it được dùng Chúng chi được

sử dụng khi đòi hỏi sản phẩm có khả năng chống chấy cao Ví dy:

tritoly] phosphat (TTP) và trixylyl phosphat (TXP).

© Chất hóa dẻo tir epoxy: Là các loại dâu thực vật epoxy hóa va các eter

của epoxy-axit như dau đậu nành epoxy hóa, butyl epoxy-stearat

Việc lựa chọn chính xác các chất hỏa déo cho từng loại sản phẩm cũng

tương tự như việc lựa chọn các chất ôn định

3.2.3 Các loại phụ gia khác

a Chất bôi trơn: Được sử dụng với 2 mục đích:

Làm giảm độ bám dính giữa chất déo ở trạng thái nóng với vật liệu làmkhuôn 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

Ti lệ dùng thường là từ 0,25 — 0,6 phân khối lượng

Tạo sự trượt dễ dàng giữa các phản tử polymer với nhau Các phụ gia dạng

này gọi là bôi trơn bên trong, Chúng ít được ding cho loại PVC hóa déo nhưng lại

phổ biển đối với PVC cứng (không hóa đẻo) 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 4loại Tỉ lệ sử dung không qúa 4 phan khối lượng

b Chất độn:

Chat độn sử dụng cho PVC nói riêng hay cho chất dẻo nói chung, không chỉ

với mục đích giảm giá thành mà còn dé cái thiện tinh năng kỳ thuật của chúng

— Chất độn cho PVC cứng: Canxi cacbonat (CaCO;), thạch cao:

— Chất độn cho PVC hóa đẻo: CaCO;, muội than, đất sét, canxi silicat

c Chất màu

Việc lựa chọn chất mau cần chủ đến một số đặc tính của chủng như:

~ Kha năng phân tán vào nhựa,

Lê Hữu Toàn 36 Cừ Nhân Hóa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS-TS.Huỳnh Đại Phú

~ Độ bẻn nhiệt;

— Độ bên với môi trưởng sử dung:

~ Đệ địch chuyển

~ Độ bên màu

Một số chat mau thường sử dụng cho PVC được liệt kê trong Bang 3 3:

Đỏ cadmi, chỉ molibdat, Azo, perylen, quinacridin, đó sulphocromat molibdat antraquinom

Vang crom, vang niken/titan,

bismut vanadat

Oxit crom, oxit Co/Cr/Znv/Ti

Bang 3.3 Một số chất màu thông dung cho nhựa PVC

3.3 Các phương pháp gia công

Những hỗn hợp PVC với các phụ gia được chuyển thành sản phẩm bằng các phương pháp gia công khác nhau tùy thuộc vảo loại sản phẩm.

a 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 đây 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, tim trần, các loại ống và để bọc các loại dây va cáp điện.

b Phương pháp ép phun: Nhựa nóng chảy được phun vào khuôn.

Phương pháp này dé sản xuất những sản phẩm phức: vỏ máy tính, vỏ tivi,

van, cầu đao điện

c Phương pháp cán tráng: Dùng để sản xuất các loại mảng mỏng, các tắm với kích thước và độ day khác nhau (các loại vải bọc, giấy đán tường,

vai áo mưa, bao bì đựng thưc phẩm )

d Định hình nhiệt: Nhựa chảy mềm được ép trong khuôn thành

những tẩm cứng Từ các tim này định hình sản phẩm bằng nhiệt Phương pháp nảy dùng để sản xuất các loại sản phẩm như: bén tắm, voi hoa sen

và bao bì xốp có túi khí.

Lê Hữu Toàn 37 Cử Nhân Hóa