bài soạn công nghệ tổng hợp polime

CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER Câu 1: Các công đoạn tổng hợp polymer: TH Polymer Tổng hợp tinh chế monomer Vận chuyển lưu trữ monomer Tổng hợp polymer hệ phản ứng Thu hồi polymer sp phụ Câu 2: Ưu nhược điểm hệ polymer: Loại Khối, mẻ Khối, liên tục Dung dịch-huyển phù đặc Huyền phù Nhũ tương Ưu điểm Quy trình đơn giản, sử dụng coposite đắp tay đúc có hình dạng Kiểm soát nhiệt đô, độ đa phân tán Kiểm soát nhiệt độ, sử dụng sản phẩm dạng dung dịch Kiểm soát nhiệt độ, sản phẩm hạt khô Kiểm soát nhiệt độ, độ phản ứng nhanh Nhược điểm Tỏa nhiệt, độ đa phân tán phân tử lượng cao Độ chuyển hóa vòng thấp, tách monomerpolymer, cần nhiệt độ áp suât cao Chi phí dung môi cao, tốn chi phí sấy polymer Khó khuấy trộn tăng kích thước hệ Hàm lượng chất HĐBM cao, bền Câu 3: So sánh nhiệt từ phản ứng polymer hóa: *Thông thường, polymer hóa mạch-trùng hợp có nhiệt phản ứng cao, polymer hóa bậc-trùng ngưng có nhiệt phản ứng thấp Bảng 1.3-giáo trình/9 *Ý nghĩa giá trị nhiệt công nghiệp: giá trị nhiệt phản ứng cho phép điều chỉnh, kiểm soát nhiệt độ thích hợp cho trình sản xuất loại polymer khác Nhiệt độ cao làm cho mạch polymer bị giảm cấp phân hủy  ảnh hưởng đến tính chất polymer; nhiệt thấp phản ứng polymer hóa diễn chậm Việc kiểm soát nhiệt phản ứng quan trọng, có tính chất định TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER trình sản xuất polymer hóa mạch, trình sản xuất polymer hóa bậc không phản vấn đề mang tính định  tăng tính chất polymer, hiệu sản xuất sử dụng nguồn lượng đảm bảo phát triển bền vững Câu 4: So sánh bồn phản ứng khuấy trộn liên tục dạng ống Bồn phản ứng khuấy trộn liên tục-CSTR Bồn phản ứng dạng ống-dòng chặn liên tục-PFR -Dùng cho phản ứng polymer hoa khối -Có khả trộn theo phương bán kính theo chế gốc tự tốt, trộn đảo(backmixed) -Có mức độ trộn đảo tốt trừ cho tuần hoàn khép kín -Thường có giai đoạn, hoạt động đẳng -Nhiều giai đoạn, dải nhiệt độ từ 100-170 nhiệt C -Độ chuyển hóa monomer không đổi -Có thể tạo thành polymer từ monomer -Có thể tạo thành copolymer,có thành qui mô pilot phần đồng -Hoạt động thời gian dài mà không -Dễ bảo trì, sữa chữa; chi phí thấp cần bảo trì -Khó bảo trì,sữa chữa; chi phí cao Câu 5: Các ưu-nhược điểm dung môi dễ bay khó bay phương pháp polymer hóa dung dịch: Dễ bay Khó bay Ưu điểm -Tạo sp polymer có độ tinh khiết cao,ko chứa dung môi -Dễ tách, thu hồi polymer, monomer lẫn dung môi -Dễ dàng kiểm soát nhiệt độ phản ứng cách hoàn lưu -Kiểm soát tốt độ nhớt phản ứng giai đoạn cuối -Lượng thất thoát dm thấp, bảo quản dễ dàng, an toàn TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Nhược điểm -Gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe công nhân -Dung môi bay làm tăng áp suất bão hòa gây nguy hiểm lưu trữ vận chuyển -nhiệt độ sôi dm cao  ko dùng cho monomer có nhiệt độ sôi thấp -khó tách loại dm, monomer khỏi sp  tạp chất nhiều; dm chứa sp bay  tạo bọt khí gia công nhiệt độ cao  giảm tính chất lí Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER Câu 6: Quá trình polymer hóa huyền phù đặc( dung môi): Kiểm soát nhiệt độ trình dễ dàng Áp dụng cho chế: gốc tự do, ion, phức phối trí Ưu điểm dung môi có tác dụng giảm độ nhớt hỗn hợp phản ứng polymer tan dung môi dung môi Quá Trình Polymer hóa huyền phù đặc Có thể sử dụng sản phẩm dạng dung dịch Thêm chất khơi màu xúc tác phân bố vào mtruong phản ứng thời điểm p/ư -> kiểm soát xác PTL thành phần copolymer Sp có chứa dung môi ->khi gia công nhiệt độ cao -> dm bay ->bọt khí-> giảm tính chất lí Hiệu kinh tế thấp:tốn chi phí cho dm, chi phí sây khô sp cao Nhược điểm Dung môi dễ bay ảnh hưởng tới sức khỏe công nhân gây ô nhiễm môi trường Thu hồi dung môi khó khăn tốn hiệu thấp Câu 7: Ưu nhược điểm hệ khơi màu hệ ( metallogene-CpMtX2) so với hệ cũ ( Ziegler-Natta- TiCl3 & Al(C2H5)2Cl hay TiCl4 & Al(C2H5)3)cho trình tổng hợp Poly(propylene): Ziegler-Natta -Hoạt tính khơi mào, tính chọn lọc cao.(Thế hệ 1: 90% i-PP, 5kg i-PP/1g Ti.Thế hệ 2: chon lọc hiệu tăng, làm i-PP bị nhiễm bẩn muối Ti ko phản ứng.Thế hệ 3: 98% i-PP, 2400kg/1g Ti) - Giá thành rẻ ( so với Metallogene) -Rất nhạy với tạp chất  monomer, dung môi phải tinh chế kĩ TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Metallogene -Hiệu khơi màu cao nhiều lần: 100 lần so với Ziegler-Natta -Tính chon lọc điều hòa lập thể cao.100% s-PP -Giá thành cao Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER Câu 8: Quá trình cho phép tổng hợp Poly(styrene) – PS theo tất chế: Quá trình polymer hóa dung dịch tổng hợp PS theo tất chế: gốc tự do, ion, phức phối trí.Vì: cần styrene, chất khơi màu, …hòa tan dm phản ứng xảy Câu 9: Tổng hợp poly(butadiene)-PB phương pháp dung dịch nhũ tương: Dung dịch -Chất khơi mào:Ziegler-Natta,anion,gốc tự do,metallocene Ziegler-Natta, anion->cis-1,4butadiene -> elastomer Ziegler-Natta -> trans Anion -> ninyl, phải rút ẩm hệ nhạy với H2O -Ziegler nhạy với tạp chất  đòi hỏi mono butadiene phải có độ tinh khiết cao -Việc loại bỏ nhiệt kiểm soát nhiệt khó khăn tốc độ phản ứng nhanh -Phải sấy sp để đảm bảo dư lượng monomer dm thấp Nhũ tương -Hóa mạch gốc tự do, tốc độ phát triển mạch cao,sản phẩm có phân tử lượng cao -Kiểm soát nhiệt dễ dàng Câu 10: Quá trình tổng hợp polymer hóa anion dùng để tổng hợp loại polymer mà monomer có nhóm rút điện tử tâm hoạt tính anion cho phản ứng thân hạch tốt chất thân điện tử.vd: PS,PMMA Câu 11: Có thể sản xuất cao su butyl - poly(1,4-butadiene), EPDM phương pháp gốc tự nhũ tương không? Vì sao? TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER - Poly(butadien): tổng hợp phương pháp gốc tự nhũ tương có tốc độ phát triển mạch cao tạo thành sản phẩm có phân tử lượng cao, đảm bảo chất lượng elastomer; trình nhũ tương cho phép kiểm soát nhiệt độ thích hợp -Được :các mạch gốc tự phát triển bị cô lập vật lí tránh tái hợp nhanh gốc tự do.Một nhũ gồm: nước, monomer, chất khơi mào, chất tạo nhũ chất điều chỉnh phân tử lượng.Các giọt monomer phân tán pha nước.Pha nước chứa chất khơi mào, giọt monomer phân tán micell hình thành từ chất nhũ hóa.Tâm khơi màu sơ cấp hình thành pha nước phân tán vào micell cho phản ứng polymer hóa đây.Hạt polymer hình thành micell có xu hướng hấp thu monomer từ pha nước xung quanh tăng kích thước hạt polymer giọt monomer -Cao su butyl: ko có Polymer liên kết đôi phản ứng với kcm anion gây tắt mạch -EPDM: Câu 12: Các phương pháp hóa học cần thiết để tổng hợp monomer cho phản ứng điều chế PET: -Tổng hợp AT-Acid terephtalic (hay PTA-Purified Terephtalic Acid): Petrolium naptha Toluene paraxylene + Oxi hóa p-xylene  PTA Me-OH TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 DMT – dimethyl terephtalate Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER Phương trình: -Tổng hợp MEG-Monoethylene Glycol Axetylene [O] ethylene oxide H2O mono-ethylene glycol Phương trình: Câu 13: Ưu nhược điểm trình tổng hợp PET từ AT DMT-Dimethyl terephtalate DMT Ưu điểm -DMT hòa tan tốt AT -DMT có tính acid AT-> vận tốc phản ứng chậm->chất lượng PET tốt Nhược điểm -Chi phí dung môi cao -Sản phẩm phụ methanol (thay H2O) AT Câu 14: Ưu nhược điểm phương pháp polymer hóa pha rắn(SPP-solid phase polimerization): Ưu điểm TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Nhược điểm Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER -Khả tạo thành polymer có PTL cao mà ko tăng mức độ giảm cấp nhiệt polymer -Cần thời gian lâu trình liên tục xử lí chậm trình theo mẻ -Phá hủy nhiệt oxi hóa tăng polymer với kèm theo làm tăng màu vàng ko loại bỏ hoàn toàn khỏi bồn phản ứng với chi phí thích hợp - Tăng chi phí đầu tư thêm so với chi phí bồn áp suất CP Câu 15: Phương pháp tổng hợp nilon-6 nilon-6,6 khác công đoạn nào? nylon 6,6 tong hop bat dau tu muoi nylon 6,6 tao ket hop giua acid adipic va hexamethylenediamine nc (qua trinh theo me or noi ap suat va qt pol hoa lien tuc nylon dc tong hop bang pu polymer hoa mach mo vong caprolactam o 533k 4-5 h quyen nito Câu 16: So sánh trình tổng hợp PC-poly(carbonate) phương pháp liên diện nóng chảy: Phương pháp liên diện -Sản xuất: Phosgen + BPA/pyridin  PC -Phản ứng pha: pha khí: phosgen-COCl2; pha lỏng- CH2Cl2 -Xúc tác R3N -Tạp chất nhiều -Phản ứng phụ: ArO-CO-N+R3Cl- TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Phương pháp nóng chảy -Trans ester hóa: BPA + DPC(diphenyl carbonate) với xúc tác Na, Li, K, tetraalkyl ammonium -Không sử dụng dung môi phosgen -Ưu điểm: sản phẩm cân bền Độ đa phân tán, oligome không đổi Các hợp chất phân tử lượng nhỏ(oligome mạch thẳng) thấp phương pháp liên diện Page CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP VÀ TÁI CHẾ POLYMER Các tạp chất khác giảm -Nhược điểm: Polymer ko hoàn toàn khóa mạch có nhóm phenol cuối mạch tạo màu, oxi hóa, giảm độ bền Câu 17: Nguyên tắc tổng hợp nhựa UF, MF dùng công nghiệp ván ép: Ván ép sản phẩm tạo thành từ hỗn hợp đúc thành phần : nhựa amine dạng xi rô, cellulose, resin sấy phun Nguyên tắc tổng hợp: - - Sản xuất theo mẻ Điều chế nhựa amine dạng xy rô trước o Tổng hợp hợp chất methylol ( -CH2OH) từ acryamide(CH2=CHCONH2) o Thêm tác chất, điều chỉnh phản ứng để tạo thành dạng xy rô Phối trộn với chất độn – cellulose, keo sấy phun  hỗn hợp đúc – ván ép TRẦN NGỌC HẬU - 1019045 Page