Chế tạo chai đựng nước, vỏ bút bi, bồn nước

là nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester và được dùng trong tổng hợp sợi, vật đựng đồ uống , thức ăn và các loại chất lỏng; có thể phun ép để tạo hình; và trong kỹ nghệ thường kết hợ

Polyethylene terephthalate có thể viết là poly(ethylene

terephthalate ) hay còn gọi là PET , PETE hoặc PETP cũ hơn là

PET-P là nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester và được dùng trong tổng hợp sợi, vật đựng đồ uống , thức ăn và các loại chất lỏng; có thể phun ép để tạo hình; và trong kỹ nghệ thường kết hợp với sợi thủy tinh PET là một trong số những nguyên vật liệu sử dụng trong việc sản xuất sợi thủ công.Nó cũng có thể được gọi bằng các tên thương

hiệu Dacron ; ở Anh, Terylene ; Liên Xô , LAVSAN Đa số PET

được sản xuất trên thế giới là cho sợi tổng hợp (> 60%), và sản xuất chai chiếm khoảng 30% nhu cầu toàn cầu Nếu nó được sử dụng

trong dệt thì PET được gọi bằng tên thông thường của nó là polyester, trong khi các từ viết tắt PET thường được sử dụng trong việc sản suất

chai lọ Nó là Polyester chiếm 18% sản lượng polymer thế giới và nó đứng thứ tư trong việc sản xuất các polymer ; sau các

polymer : polyethylene (PE) , polypropylene (PP) và polyvinyl clorua(PVC) tương ứng là đầu tiên, thứ hai và thứ ba

PET gồm các đơn vị polyme của các monomer ethylene

terephthalate, lặp đi lặp lại với đơn vị (C 10 H 8 O 4 ) PET thường đượctái chế, và nó là biểu tượng số 1 trong việc tái chế

Hình vẽ mô hình 3D và monome của Polyethylene terephthalate

b. Tính chất vật lí

Trạng thái tự nhiên của PET là không màu ở dạng nhựa bán tinh thể Dựa vào cách nó được xử lý, PET có thể ở dạng nửa cứng đến cứng, và nó rất nhẹ Nó có thể chứa khí đốt an toàn và giữ ẩm cũng

Khoảng 60% kết tinh trên

ngưỡng thủy tinh hóa là nhiện liệu cho các sản phẩm thương mại, ngoại trừ sợi polyester Rõ ràng các sản phẩm có thể được sản xuất bằng cách nhanh chóng làm lạnh polymer tan chảy bên dưới nhiệt độ thủy tinh Tg để tạo thành một chất rắn vô định hình Cũng giống như thủy tinh, PET ở dạng vô định hình khi các phân tử của nó không có

đủ thời gian để tự sắp xếp theo trình tự, kết cấu tinh thể nóng chảy được làm nguội Ở nhiệt độ phòng các phân tử được làm nguội tại chỗ, nhưng, nếu năng lượng nhiệt đủ được đưa trở lại vào chúng bằng cách nung nóng trên Tg, chúng bắt đầu di chuyển một lần nữa, cho phép các tinh thể tạo hạt và phát triển Quá trình này được gọi là sự kết tinh thể rắn

Khi để nguội từ từ, các polymer nóng chảy tạo thành một chất

liệu kết tinh Vật liệu này có chứa nhiều tinh thể spherulites (tinh thể

cầu) nhỏ khi kết tinh từ một chất rắn vô định hình, chứ không phải

hình thành một tinh thể đơn lớn Ánh sáng có xu hướng phân tán qua

nó vượt qua ranh giới giữa các tinh thể và các vùng vô định hình giữa chúng Tán xạ này có cho ta PET là một tinh thể trắng đục trong hầu hết các trường hợp Phương pháp kéo sợi là một trong số ít các quy

trình công nghiệp để sản xuất ra sản phẩm đơn tinh thể này.Hình trên

là về cấu trúc của tinh thể cầu spherulites

c. Sản xuất PET

Polyethylene terephthalate được sản xuất từ ethylene glycol

và dimethyl terephthalate (C 6 H 4 (CO 2 CH 3 ) 2) hoặc axit

terephthalic Trước đây việc sản xuất là từ một phản ứng ester, Sau này là một phản ứng este

 Quá trình Dimethyl terephthalate

Phản ứng Polyesterification trong sản xuất PET

Trong quá trình Dimethyl terephthalate, hợp chất này và

ethylene glycol dư sẽ phản ứng trong nhiệt độ nóng chảy ở khoảng 150-200 °C với một chất xúc tác cơ bản Methanol (CH3OH) được lấy

ra bằng cách chưng cất cho phản ứng chuyển tiếp Ethylene glycol dư được chưng cất ra ở nhiệt độ cao hơn với sự trợ giúp của phương pháphút chân không Bước tiền transesterification thứ hai tại 270-280 ° C, với chưng cất liên tục của ethylene glycol

Hình Phản ứng Polyesterification trong sản xuất PET

 Các phản ứng này được lý tưởng hóa như sau:

Bước đầu tiên:

C 6 H 4 (CO 2 CH 3 ) 2 + 2 Hoch 2 CH 2 OH →

C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 OH) 2 + 2 CH 3 OH

Bước thứ hai:

n C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 OH) 2 →[(CO) C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 O)] n + n Hoch 2 CH 2 OH

 Quá trình axit terephthalic:

Phản ứng trùng ngưng

(polycondensation) trong sản

xuất PET Trong các quá

trình axit terephthalic và este

hóa của ethylene glycol và

acid terephthalic được thực

hiện trực tiếp ở áp suất trung bình (2,7-5,5 bar) và nhiệt độ cao

(220-260 ° C) Nước bị loại bỏ trong các phản ứng, và nó cũng liên tục bị loại bỏ bằng cách chưng cất:

n C 6 H 4 (CO 2 H) 2 + n Hoch 2 CH 2 OH →[(CO)C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 O)] n + 2 n H 2 O

Bảng các thuộc tính của PET

Tỉ trọng 1,38 g / cm 3 (20 ° C), vô định hình :

1.370 g / cm 3 ,đơn tinh thể: 1.455 g /

cm 3

Độ hòa tan trong nước Thực tế không tan

Vicat B 82 ° C

hệ số giãn nở tuyến tính

Sản xuất polyethylene terephthalate trên toàn cầu trong năm 2012

2. Quy trình chế tạo chai nước.

Sơ đồ quy trình sản xuất chai nhựa Pet

3. Quy trình sản xuất phôi Pet:

a) Nhựa hóa trong xi lanh nguyên liệu:

Nguyên liệu(hạt nhựa Pet) được đưa vào thiết bị sấy ở 180oC trong vòng 3-4h Sau

đó được đưa vào máy tạo phôi hoạt độngbán liên tục Trong máy, qua các vòng gia nhiệt, nhựa hóa lỏng

b) Tạo hình trong khuôn: Dưới áp lực của xilanh, nhựa

được bơm vào khuôn qua các rãnh, cửa có tiết diện

nhỏ.Vùng tạo hình phôi được xác lấp trước – khuôn khépkín trước khi nhựa được bơm vào Cuối cùng nhờ hệ

thống làm lạnh để hạ nhiệt độ của phôi

c) Chu kỳ ép phôi ngắn chỉ vài chục giây đến vài phút Mỗichu kỳ cho ra số phôi tùy theo mỗi loại khuôn, từ 2 đến

16 phôi

d) Phôi tạo thành sẽ tự động cho ra thùng chứa, ở đó phôi được kiểm tra bọt khí và cắt bỏ bavia Những sản phẩm đạt yêu cầu sẽ để nguội ngoài không khí một thời gian rồi đóng bao sau đó được chuyển qua khâu thổi chai Phế phẩm được chuyển qua khâu xử lý nhựa tái chế

3.1. Sản xuất chai nước.

3.2. Phương pháp thổi

o Là phương pháp trong đó khí nén được thổi vàomột “túi” nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt củakhuôn

o Đây là một phương pháp quan trọng để tạo ranhững chi tiết, những sản phẩm bằng chất dẻo cóthành mỏng như các loại chai, lọ và thùng chứa

o Những loại được sản xuất để dùng cho ngànhthực phẩm và dược phẩm thì đòi hỏi rất cao về chấtlượng

o Tuỳ theo loại sản phẩm (phụ thuộc vào loại vậtliệu nhựa gia công) mà ta có hai phương pháp thổi :phương pháp đùn và phương pháp phun

3.3. Bộ khuôn thổi chai nước:

3.4. Khâu thổi chai gồm 2 giai đoạn chính:

o Gia nhiệt làm mềm phôi: Phôi Pet sẽ được cấp nhiệt

để trở nên mềm dẻo hơn chuẩn bị cho công đoạn kéo thổi

o Thổi chai trong khuôn:

-Phôi Pet sau khi được làm mềm sẽ được gắn lên ngàm kẹp của khuôn Khuôn được đóng kín, thanh đẩy sẽ kéo phần phôi Pet xuống tận đáy

khuôn Lúc này khí nén được bơm vào làm tăng áp lực trong lòng khuôn, phôi Pet sẽ bị dạt ra ngoài, định hình theo hình dạng của khuôn

Vật liệu

Tạo phôi Vào khuôn

Làm nguội Thổi

Sản phẩm Khí

-Áp suất thổi được tính toán kỹ lưỡng, sau khi thổi sẽ có giai đoạn giữ áp Mục đích của giai đoạn này là để phôi Pet được định hình hoàn toàn và

được làm nguội(thường bằng nước lạnh)

-Kết thúc là quá trình nhả áp, thanh đẩy sẽ được kéo lên, những phần của khuôn sẽ được tách

ra, sản phẩm được lấy ra dễ dàng

-Sản phẩm sẽ được kiểm tra, đóng bao và lưu kho Phế phẩm sẽ được chuyển qua khâu xử lý nhựa tái chế

4. Phương pháp đùn – thổi.

4.1. Sơ đồ quy trình.

4.2. Giải thích quy trình:

Phương pháp này được mô tả bằng hình vẽ sau:

Vật liệu

Phun Vào khuôn Thổi Làm nguội

Sản phẩm

Cần thổi

o Vật liệu nhựa tạo ra thành một ống nhựa dẻo haycòn gọi là phôi Sau đó phôi còn nóng và dẻo đượcđưa vào khuôn, hệ thống thổi khí nén sẽ thổi phôitạo áp lực làm cho phôi giãn ra và ép nhựa dẻo lên

bề mặt trong của khuôn để tạo thành hình dángtheo mong muốn

o Hệ thống làm nguội sẽ làm nguội cho chai cứng vàkhông bị biến dạng Sau đó hệ thống khuôn sẽ mở

ra và sản phẩm được đưa ra ngoài

5. Phương pháp phun – thổi.

5.1. Sơ đồ quy trình công nghệ:

5.2. Giải thích quy trình:

Nguyên lý của phương pháp này được mô tả như hình vẽ:

(1) Nhựa dẻo được phun vào xung quanh cần

thổi

(2) Khuôn mở ra và cần thổi cùng với nhựa dẻo được

di chuyển đặt vào khuôn

(3) Khí nén được đưa vào, làm ép nhựa dẻo vào bềmặt khuôn nhằm đạt được sản phẩm có hình dạngnhư mong muốn

(4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài

So với phương pháp đùn, phương pháp này cho năngsuất thấp hơn do chu trình dài hơn Điều đó lý giải tạisao phương pháp này ít được sử dụng trong sản xuất

B. CHẾ TẠO VỎ NHỰA BÚT BI.

Trong chiếc bút bi có khá nhiều chi tiết nhưng chúng ta chỉ đề

cập tới vỏ nhựa bút bi chúng được chế tạo từ chất dẻo là polystyrene.

khá giòn Nó là một loại nhựa rẻ tiền

cho mỗi đơn vị khối lượng Nó là

một màng ngăn khá tốt với hơi nước

và khí oxy Nó có điểm nóng chảy tương đối thấp.Polystyrene là một trong số những chất dẻo được sử dụng rộng rãi nhất, quy mô sản xuất của nó là vài tỉ kg mỗi năm Polystyrene trong tự nhiên ở dạng trong suốt, nhưng có thể được thêm màu Sử dụng như các dạng bao bì bảo

vệ (như bộ bọc và bảo vệ đĩa CD và các đĩa DVD), hộp đựng (chẳng hạn như "clamshells"), nắp, chai lọ, khay, lẫy, và dao kéo dùng một lần

Bảo vệ đĩa CD,DVD Hộp đựng “clamshells” Dao kéo… dùng 1 lần

 Polystyrene là một polymer nhiệt dẻo nghĩa là nó sẽ ở trạng thái rắn (thủy tinh) ở nhiệt độ phòng nhưng nếu đun nóng chảy trên khoảng

100 ° C sẽ chuyển qua nhiệt độ thủy tinh hóa của nó Và nó sẽ trở nênkhô và cứng lại khi làm nguội Đặc điểm nhiệt độ này được lợi dụng

để ép đùn, và cũng cho đúc chân không , vì vậy nó có thể được đúc thành khuôn mẫu với chi tiết đẹp

 Polystyrene phân hủy rất chậm và do đó là chủ để gây tranh cãi ngày nay Nó thường là một hình thức xả rác ra môi trường bên ngoài, đặc biệt là dọc bờ biển và các tuyến đường thủy trên sông hoặc biển, đặc biệt là ở dạng xốp của nó rất hay bị xả ra môi trường gây ô nhiễm

b Cấu trúc :

 Xét về mặt hóa học,

polystyrene là một hydrocarbon

gồm các mắt xích dài mà xoay

quanh các tâm carbon sẽ được gắn

vào nhóm phenyl (tên được đặt cho

vòng benzen thơm) Polystyrene có

công thức hóa học là (C8H8)n; nó có chứa các nguyên tố hóa học carbon và hydro

 Tính chất của vật liệu được xác định bởi lực hấp dẫn nguyên tử van der Waals giữa các chuỗi polyme

Từ các phân tử hydrocarbon chuỗi xích

dài gồm hàng nghìn nguyên tử do vậy

tổng số lực hút giữa các phân tử rất lớn

Khi đun nóng (hoặc biến dạng ở một tốc

độ nhanh chóng, nhờ sự kết hợp của việc chảy lỏng và đặc tính cách nhiệt), các chuỗi có thể tăng thêm một mức độ cao hơn trong cấu tạo

và chúng sẽ trượt qua nhau Điểm yếu giữa các phân tử này (so với sức bền trong nội phân tử do mạch chính hydrocarbon ) là tính linh hoạt và độ đàn hồi Đặc trưng của mạch phân tử là dễ dàng bị biến dạng khi ở trên nhiệt độ chuyển sang trang thái thủy tinh hóa có thể được ứng dụng đễ dễ dàng làm mềm và ứng dụng đúc khi nấu chảy

 Polystyrene được đúc ép có tính chất mạnh mẽ như nhôm thuầnkhiết, nhưng nhiều đặc tính linh hoạt hơn và nhẹ hơn nhiều (1,05 g /

 Phản ứng trùng hợp:

nối các monome styren Trong

phản ứng trùng hợp, các liên kết pi

carbon-carbon (ở nhóm vinyl) bị bẻ gãy

và tạo nên hai liên kết đơn (sigma) mới

carbon-carbon sẽ được hình thành, và

một trong số chúng sẽ gắn với một monomer styrene Các liên kết sigma mới được hình thành là bền hơn nhiều so với liên kết pi đã bị bẻgãy , do đó nó là rất khó để depolymerize polystyrene ( phá hủy liên kết các monomer polystyrene) Một chuỗi polystyrene thường bao gồm một vài ngàn monome , khối lương một phân tử chứa khoảng 100,000-400,000 monome

 Mô hình 3-D cho thấy rằng mỗi nguyên tử cacbon bất đối xứng năm trên đường trục sẽ nằm ở

trung tâm của một tứ diện,

với 4 liên kết của nó hướng

về đỉnh Hãy xem xét rằng

các liên kết –C-C- được luân chuyển để các vòng xích trên đường trụchoàn toàn nằm trong mặt phẳng của sơ đồ Từ sơ đồ mặt phẳng này, không phải tự nhiên mà các nhóm phenyl (benzene) được đặt nghiêng

ra phía ngoài từ mặt phẳng của sơ đồ, và những nhánh hướng vào bên trong Các đồng phân của nó, một dạng có các nhóm phenyl năm về

cùng một phía được gọi là polystyrene isotactic , loại này không được sản xuất thương mại.

 Atactic polystyrene

Hình thức duy nhất về mặt thương mại quan trọng của

polystyrene là atactic, trong đó các nhóm phenyl được phân bố ngẫu nhiên trên cả hai mặt

của các mắt xích

polymer Vị trí ngẫu

nhiên này làm cho các

chuỗi xếp thẳng với đủ vị trí

và đều nhau để đạt được sự kết

tinh Loại nhựa này có nhiệt độ

thủy tinh hóa Tg của nó xấp xỉ ~

90 ° C Và phản ứng trùng hợp

được bắt đầu với gốc tự do

 Syndiotactic polystyrene

Trùng hợp Ziegler-Natta có thể dùng để sản xuất polystyrene syndiotactic với các nhóm phenyl năm ở vị trí bên trên xen kẽ hai bên đường trục hydrocarbon Hình thức này rất ít ở dạng tinh thể với nhiệt độ kêt tinh Tm 270 ° C (518 ° F) Do vậy vật liệu này không được sản xuất thương mại bởi vì sự trùng hợp xảy ra chậm

Polystyren được xếp thứ 6 về những chất dẻo được tái chế

Tên

Hợp chất liên quan Styrene (monomer)

Trừ khi có ghi chú khác, các dữ liệu được lấy cho hóa chất ở

trạng thái tiêu chuẩn (25 ° C (77 ° F), 100 kPa)

Thuộc tính

Độ giãn dài tại điểm đứt gãy 3-4%

C Ứng dụng của polystylen và một số chất dẻo đặc trưng.

 Polystyrene thường được hình thành bằng cách phun ép đúc trong chân không hoặc là phun ép đúc nhưng trong một quá trình đặc biệt

Copolyme Polystyrene (Copolyme : chất đồng trùng hợp) cũng được

sản xuất theo cách này , chất này chứa một hay nhiều monome khác ngoài styrene Trong những năm gần đây các vật liệu tổng hợp

polystyrene được sản xuất chủ yếu với thành phần chính là cellulose (xenlulozơ) và tinh bột Polystyrene cũng được sử dụng trong một số vật liệu nổ polymer-bonded (PBX) Copolyme Polystyrene

Polystyrene (PS) được sử dụng để sản xuất loại nhựa dùng một lần như dao kéo và hộp đựng đồ ăn , vỏ đựng đĩa CD , vỏ máy phát hiện khói thuốc, khung bằng lái , bộ dụng cụ mô hình lắp ráp bằng nhựa, và nhiều vật khác , đối với một vật cứng và chúng ta muốn tiết kiệm nhựa Phương pháp sản xuất bao gồm ép nóng (hình thành chân không) và ép phun.

Hình: Máy phát hiện khói thuốc.

trọng trong nghiên cứu y sinh học

và khoa học Đối với các dụng cụ sử dụng này, chúng hầu như luôn luôn phải được thực hiện bằng cách ép đúc, và thường tiệt trùng sau đúc, hoặc bằng cách chiếu xạ hoặc bằng cách xử lý với ethylene oxide.Và đượcbiến tính bề mặt sau khi đổ khuôn, thường là với các tia plasma giàu oxy, thường được thực hiện để tạo nên các nhóm phân cực Phần lớn các nghiên cứu y sinh học hiện đại dựa trên việc sử dụng các sản phẩm đó; do đó họ đóng một vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu dược phẩm

 Dạng xốp

Polystyrene dạng xốp là chất cách

cấu cách nhiệt trong xây dựng như hệ thống bảng điều khiển

polystyrene xốp màu xám, kết hợp với graphite có đặc tính cách nhiệt cao cấp Chúng cũng được sử dụng cho các công trình kiến trúc

không trọng lượng chịu lực (như trụ hoặc cột dùng để trang trí) PS dạng xốp cũng thể hiện đặc tính chống rung tốt, do đó nó được sử dụng rộng rãi trong bao bì Nhãn hiệu xốp của Công ty hóa chất Dow được chính thức sử dụng cho tất cả các sản phẩm có nguồn gốc từ polystyrene xốp , mặc dù đúng ra nó chỉ nên được sử dụng để "

extruded closed-cell ” ( ép kín cell )

Tấm xốp polystyrene (EPS)

Tấm xốp polystyrene (EPS) là một lớp xốp kín cứng và bền Nóthường có màu trắng và được làm từ hạt polystyrene được giãn nở ra trước

Do nó có những đặc tính kỹ thuật như trọng lượng thấp , độ cứng cao, và khả năng định hình ,vì vậy EPS có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng khác nhau Giá trị những ứng dụng của

nó trên thị trường của có khả năng tăng đến hơn 15 tỷ USD đến năm

2020