slide báo cáo PVC bản word

vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm như nhẹ hơn nhưng có độ bền cơ học tốt, sản phẩmđa dạng, màu sắc đẹp, giá cả phù hợp…Do vậy, vật liệu nhựa đã được sử dụng rấtnhiều trong các lĩnh vực khác

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghiệp chất dẻo là một trong những ngành công nghiệp còn rất trẻ.Đặc biệt trong những năm gần đây, khi các nguồn nguyên liệu truyền thống như:sắt, thép, gỗ bắt đầu sắp cạn kiệt, thì các ngành công nghiệp chất dẻo trên thế giớiphát triển mạnh mẽ Sản phẩm của ngành công nghiệp chất dẻo dần dần thay thế

vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm như nhẹ hơn nhưng có độ bền cơ học tốt, sản phẩm

đa dạng, màu sắc đẹp, giá cả phù hợp…Do vậy, vật liệu nhựa đã được sử dụng rấtnhiều trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội như sản xuất hàng gia dụng(bàn, ghế, vỏ chai, ống nước…), sản xuất vỏ bọc dây điện, keo dán, sơn, dùng làmvật liệu composite, kể cả trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, hàng không và đạidương Trong đó, PVC là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay

I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NHỰA PVC

I.1 Quá trình hình thành PVC

Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triễn hơn 100 năm qua Năm 1835 lầnđầu tiên Henault đã tổng hợp được vinyclorua, nguyên liệu chính để tạo nên PVC.Polyvinylclorua được quan sát thấy đầu tiên 1872 bởi Baumann khi phơi ốngnghiệm chứa vinylclorua dưới ánh sang mặt trời, sản phẩm tạo ra có dạng bột màutrắng và bản chất hoá học của nó chưa được xác định Các nghiên cứu về sự tạothành PVC đầy đủ hơn đã được công bố vào năm 1912 do Lwan Ostromislensky(Nga) và Fritz Klattle (Đức) nghiên cứu độc lập Tuy nhiên polymer mới này vẫnkhông được ứng dụng và không được quan tâm chú ý nhiều bởi tínhkém ổn định, cứng và khó gia công Cuối thế kỷ 19, các sản phẩm như axetylen vàclo đang trong tình trạng khủng hoảng thừa, việc có thể sản xuất được PVC từ cácnguyên này là một giải pháp hữu hiệu Năm 1926, khi tiến sĩ Waldo Semon vô tình

phát hiện ra chất hoá dẻo của PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên để khắcphục nhược điểm khi gia công cho PVC, sau đó là các nghiên cứu về chất ổn địnhcho PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức nhưngphải đến năm 1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnhtại Đức và sau đó là ở Mỹ Vào những năm tiếp theo, PVC được nghiên cứu chủyếu không phải cấu trúc phân tử mà là cấu trúc ngoại vi phân tử, được tạo ra trongquá trình trùng hợp như: kích thước hạt, độ xốp, v.v… do các yếu tố này ảnhhưởng đến các đặc tính gia công, chế tạo của polyme Quá trình nghiên cứu cácảnh hưởng này đã mở rộng lĩnh vực sử dụng của PVC.

I.2 Quá trình phát triển của nhựa PVC

I.2.1.Trên thế giới

Theo dự báo của các chuyên gia Marketing về lĩnh vực công nghiệp hoáchất, thị trường dựa trên thế giới ngày càng tăng Nhu cầu nhựa PVC của các khuvực Châu Á - Thái Bình Dương đặc biệt là Trung Quốc, Ấn Độ sẽ là yếu tố chủyếu làm tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC Mức tăng nhu cầu PVC của các nước

tư bản gấp khoảng 2 lần mức tăng tổng sản phẩm quốc dân của nước đó Ở cácnước Đông Âu, Châu Phi, Trung cận đông, nhu cầu tiêu thụ PVC cũng tăng domức độ đầu tư vào các nước này tăng lên Nhu cầu về nhựa PVC theo bình quânđầu người ở các nước phát triển lại thấp hơn so với các nước đang phát triển(chiếm 2/3 dân số thế giới) Từ năm 1991 – 1997 mức tăng bình quân về PVChàng năm của các nước Châu Á - Thái Bình Dương là 6.2%, trong khi mức tăngbình quân trên thế giới là 5.3%.Nhu cầu tăng lớn nhất về PVC ở các nước Châu á -Thái Bình Dương là Nhật: chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: 14,1%,Malaixia: 13,9%, Trung Quốc: 12,3%

- Sản lượng PVC của thế giới được thể hiện ở biểu đồ hình tròn sau:Tiếp theo là bảng cho thấy công suất sản xuất PVC của Châu Á – TháiBình Dương giai đoạn 2000-2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biếnđãn vươn lên vị trí dẫn đầu thế giới

Bảng1: công suất sản xuất nhựa PVC của châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007

I.2.2 Việt Nam

Năm 2002, toàn nghành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260.000 tấn nguyênliệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 71.3%tổng nhu cầu nguyên liệu Sản lượng tiêu thụ PVC là 200.000 tấn chiếm khoảng13.5% Trước năm 2000, nghành nhựa của nước ta chủ yếu nhập khẩu 10 năm trởlại đây, sản lượng nhựa của VN đã tăng trưởng nhanh và đều đặn với tộc độ trungbình là 15% năm Bất chấp sự suy thoái kinh tế toàn cầu và biến động giá vật liệunhựa trong năm 2008, sản lượng nhựa VN vẫn đạt 2.3 triệu tấn tăng 22% so vớinăm 2008 Dự kiến sản lượng tiếp tục tăng, giai đoạn 2000-2010 (đơn vị nghìntấn)

Hiện nay nước ta đã có 2 Liên doanh sản xuất bột PVC Công ty Liên doanhgiữa Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng công ty Hoá chất Việt Nam và Công

ty Thái Plastic – Chemical Public Ltd với công suất 80.000tấn/năm Năm 2001 nhàmáy hoạt động với công suất 100% năm 2002 công suất Nhà máy tăng lên 100.000tấn/năm [1] Công ty TNHH nhựa và hoá chất Phú Mỹ tại khu công nghiệp Cái Mép làliên doanh giữa công ty xuất nhập khẩu tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu với tổng công ty

dầu khí Petronas của Malaysia có công suất là 100.000 tấn bột PVC/năm Ngoàiviệc sản xuất bột PVC hai Công ty Liên doanh trên còn sản xuất PVC Compoundvới công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty này đã sử dụng hết công suất thiết kế,nhưng vẫn chưa đáp ứng hết nhu cầu các chủng loại PVC Compound trong nước

mà chỉ sản xuất chủ yếu các loại PVC làm phụ kiện còn các loại PVC dùng cho các chitiết đặc chủng vẫn phải nhập khẩu Khả năng cung cầu PVC ở Việt Nam đượcthể hiện trong sơ đồ sau:

Khả năng cung-cầu PVC ở Việt Nam[1]

- Tiềm năng thị trường

Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho các sản phẩm vật liệu xây dựng lànhựa PVC Sản phẩm ống nhựa rất cần cho việc đầu tư xây dựng và cải thiện cơ sở hạtầng của đất nước, đặc biệt là các nghành như giao thông, xây dựng dân dụng, điện

tử viễn thông…do đó nhu cầu sản lượng PVC tăng trong những năm tiếp theo Giá

cả của nhựa PVC cũng tăng nhẹ so với mấy năm trước

I.2.3 Các dự án phát triển tại Việt Nam

+ Dự án Tổ hợp hóa dầu miền Nam với vốn đầu tư 4.5 tỷ USD với công suấtchế

biến của tổ hợp là 2.7 triệu tấn nguyên liệu/năm từ nguồn khí etan trong nước,propan và naphtha nhập khẩu, hàng năm sản xuất gần 2 triệu tấn sản phẩm chính là

PE, PP và VCM cho sản suất nhựa PVC

+ Đối với dự án tại phường Hưng Đạo- Dương Kinh- Hải Phòng chuẩn bị hoànthành thêm một nhà xưởng sản xuất ống PVC

+ Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu tư 109,4 triệu USD đi từ nguyên liệu VCMtrùng hợp thành PVC

+ Công ty Mitsui- Vina và bây giờ là TPC- Vina tổng vốn đầu tư 90 triệu USD,nguyên liệu là VCM nhập khẩu trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm

+ Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem tại thành phố Hồ Chí Minh có vốnđầu tư 2,99 triệu USD

+Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu tư 12 triệu USD sản xuất DOPcông suất 30000 tấn/năm từ các nguyên liệu ngoại nhập

Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so vớigiá mặt bằng chung trên thế giới Do đó, các cơ sở sản xuất các sản phẩm PVCtrong nước đang phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất Nguyênnhân của tình trạng trên là do sự hụt giá của đồng tiền các nước cung cấp nguyênliệu cho ngành nhựa Việt Nam Hơn nữa, các nhà máy mới đi vào hoạt động, giáthành sản phẩm vẫn mang giá trị khấu hao ban đầu, nên giá thành vẫn cao hơn mứcbình thường Do vậy các dự án trên trở thành hiện thực thì trong thời gian tới giáthành sản phẩm và sản lượng PVC trong nước sẽ đáp ứng đủ cho thị trường trong

nước và giá thành sẽ hạ xuống dẫn đến không còn phải nhập khẩu nguyện liệu vànhựa PVC nữa.

Khi các nhà máy lọc dầu ở Dung Quất (Quảng Ngãi) và Nghi Sơn (ThanhHoá) đi vào hoạt động sẽ là cơ hội thuận lợi cho sự phát triển công nghiệp chất dẻonói chung và PVC nói riêng

Bước đi của ngành PVC như vậy đã rất rõ ràng, cụ thể do đó chúng ta có quyền

hy vọng vào một tương lai tốt đẹp

II LÝ THUYẾT CHUNG

II.1 Đặc điểm cấu tạo, tính chất hóa học và ứng dụng của PVC

II.1.1 Đặc điểm cấu tạo

-PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, rất ít nhánh Khối lượng phân tử củaPolyvinylclorua kĩ thuật từ 18.000 – 30.000 đơn vị

-Cấu trúc của PVC có 2 dạng chủ yếu: Kết hợp đầu nối đuôi và đầu nối đầuTrùng hợp VC theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử theo “ đầu nối đuôi”thành mạch phát triễn Trong mạch phân tử, các nguyên tử Clo ở vị trí 1;3

-PVC là một polymer phân cực mạnh Ở trạng thái không kéo căng PVC hoàntoàn vô định hình, chỉ khi nào kéo căng thật mạnh mới có khả năng định hướng mộtphần

-Do trong PVC có Cl nên cấu trúc thu được là hỗn hợp cả 3 loại:

II.1.2.Tính chất của PVC

PVC là một loại polymer vô định hình ở dạng bột màu trắng đôi khi hơi vàng nhạt.

Là loại vật liệu cách điện tốt, tính mềm dẻo, dai (có mặt chất hóa dẻo), có độ bền vađập kém và dể gia công PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù và nhũ tương PVChuyền phù có kích thước hạt lớn hơn PVC nhũ tương Trọng lượng riêng 1.45–1.50(g/cm3) và chỉ số khúc xạ 1.544

Độ trùng hợp của Dp=670

Khối lượng phân tử M=42.000

Trọng lượng riêng d=1,38 ÷ 1,4 (g/cm3)

Nhiệt độ hoá thuỷ tinh Tg=73 ÷ 800C

Giới hạn bền kéo σkéo =400 ÷ 600 (kg/ cm2)

Giới hạn bền uốn σuốn =800 ÷ 1600( kg/cm2)

-Ở điều kiện nguội PVC không tan trong các chất hoá dẻo nhưng ở nhịêt độ cao thì

bị trương nhiều và có trường hợp lại tan Polymer ở dạng nhũ tương có độ hoà tankém hơn polymer huyền phù, polymer dung dịch

• Tính chất nhiệt

- PVC không bền nhiệt, có nhiệt độ phân hủy nhỏ hơn nhiệt độ chảy Tg = 800C và

Tf = 1600C nghĩa là dưới 800C PVC ở trạng thái thuỷ tinh, từ 800C đến 1600C ởtrạng thái mềm dẻo và trên 1600C ở trạng thái chảy nhớt Nhưng có một đặc điểm

là trên 1400C PVC đã bắt đầu bị phân huỷ sinh ra HCl trước khi chảy dẻo ( đốtnóng lâu ở nhiệt độ trên 1000C cũng vẫn bị phân huỷ ), HCl thoát ra có tác dụngxúc tác làm tăng nhanh quá trình phân huỷ Khi gia nhiệt PVC không chảy mà bịcháy Khi xảy ra hiện tượng cháy tạo nhiều các liên kết đôi, để lâu ngày các liênkết này phản ứng khâu mạch tạo ra polymer có khối lượng phân tử rất lớn, cứng vàmất tính tan trong dung môi

Dưới tác dụng của nhiệt thì liên kết giữa Cl-C bị gãy vì phân cực mạnh, đồngthời tách cùng với H bên cạnh tạo HCl (hoặc tạo ra Clo) Các nối đôi C=C, cùng vớiHCl đóng vai trò xúc tác phân hủy nhiệt nhanh hơn Chính các liên kết đôi này làmsản phẩm có màu vàng

-Biện pháp để chống cháy PVC

+Tác động vào yếu tố oxi: Thông thường cho vào nhựa những hợp chất hữu cơ cóthành phần khí trơ hoặc chất oxi hóa mạnh như nhóm halogen Khi có tác dụngnhiệt, hợp chất phân hủy lấy oxi của môi trường làm nồng độ oxi giảm (< LOIPVC

=60), và dập tắt sự cháy Ưu điển rõ nét của phương pháp này là hàm lượng chấtchống cháy đưa vào nhựa rất thấp nên không làm ảnh hưởng đến cơ tính của nhựa.+Sử dụng phụ gia INTUMAX AC-2BG (AC-2) Thành phần có chứa Carbon vàchất trợ nở, không có gốc halogen và khi cháy không sinh ra khí độc cũng như khí

có tính chất ăn mòn…Khi cháy thì phụ gia này phản ứng lại nhiệt và lửa bằng cách

nở phồng lên và hình thành lớp vỏ cách ly dày bằng than, dập lửa và ngăn chặnbùng phát lửa

+Bổ sung một số chất độn như hợp chất vô cơ khó cháy: antimoan trioxit (Sb2O3),CaCO3, Al(OH)3, Mg(OH)2

-Khả năng cháy của PVC chậm: PVC có tính chất làm chậm lửa cao do hàmlượng clo của nó, ngay cả trong trường hợp không có chất chống cháy Ví dụ, nhiệt độđánh lửa của PVC là cao 455 ° C, và là một vật liệu với ít nguy cơ sự cố cháy vì nókhông được đánh lửa dễ dàng

[2]Đối với PVC lượng nhiệt tỏa ra khi cháy thấp hơn rất nhiều so với các loại nhựakhác Do đó PVC được sử dụng rộng rãi

• Độ bền hoá học

- PVC là một polymer bền hoá học cao làm các thùng chứa, ống dẫn hoá chất

-PVC bền với tác dụng của axít HCl, axít H2SO4, axít HNO3 loãng và dungdịch

kiềm nồng độ ≈ 20%

• Sự phân hủy của PVC dưới tác dụng cơ học

Trong quá trình gia công, cũng như trong quá trình sử dụng sản phẩm dưới tácdụng lực cơ học làm sinh ra ứng suất ngoại có thể dẫn đến sự phá hủy mạchpolymer, thực chất nó làm đứt mạch polymer sinh ra gốc tự do(dưới tác dụng cơhọc) có khả năng khơi mào cho các phản ứng hóa học làm giảm khối lượng phân tửdẫn tới giảm tính chất cơ lí Ở cùng nhiệt độ nếu PVC chịu đồng thời của tác động

cơ học thì sự phân hủy HCl tăng lên 1,5-2 lần so với khi không chịu tác dụng lực

thì hầu như không thay đổi về tính chất

[2]-Quá trình lão hoá nhanh chóng của PVC sẽ làm giảm tính co dãn và làm chotính

chất cơ học kém đi Lão hoá thường là do tác dụng của các tia tử ngoại làm biếnđổi cấu tạo của polymer, làm cho polymer có cấu tạo lưới kém co dãn, khó hoà tan.Mức độ lã hoá tuỳ thuộc vào từng vùng, phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng mặt trời

-PVC không độc, có nhiều tính cơ lý tốt Phụ thuộc vào phụ gia, monomer VCcòn dư và sự tách thoát HCl, khối lượng phân tử của polymer cũng như mức độ đồngđều của khối lượng phân tử và phương pháp gia công.

-PVC chịu va đập kém, để tăng cường tính va đập cho PVC thường dùng chủyếucác chất (MBS, ABS, EVA với tỉ lệ từ 5-15%)

-Khả năng gia công không cao không thích hợp cho sản phẩm có kích thướclớn

• Tính dẫn điện:

Thông thường các polyme trong đó có Polyvinylclorua không có những phần tửtích điện Do vậy điện trở của polyme rất lớn (1015– 1018 Ωm) vì thế olyvinylcloruađược dùng làm vỏ bọc dây cách

-Một số tính chất của PVC cứng và PVC mềm [3]

b.Tính chất hoá lí

-PVC cứng bền với axit và bazo cũng như dầu, acohol, và hydrocacbon béo.Nhưng nhạy với hydrocacbon thơm và hydrocacbon chứa clo, este, và có thểtrương trong xeton.

-PVC mềm rất nhạy với tác nhân khí quyển và ánh sáng Khả năng phân hủysinh

học phù hợp khi tiếp xúc với thực phẩm

-PVC có hoạt động hoá học khá lớn, trong các quá trình biến đổi hoá học cácnguyên tử Clo tham gia phản ứng và thường kéo theo các nguyên tử hydro ởCacbon bên cạnh Một số phản ứng đặc trưng của PVC

• Nhiệt phân huỷ

-Khi gia nhiệt PVC không chảy mà bị phân hủy, tạo liên kết đôi vì dưới tácdụng

của nhiệt thì liên kết giữa Cl-C bị gãy vì phân cực mạnh, đồng thời tách cùng với

H bên cạnh tạo HCl (hoặc tạo ra Clo)

-Các nối đôi C=C, cùng với HCl đóng vai trò xúc tác phân hủy nhiệt nhanhhơn

Chính các liên kết đôi này làm sản phẩm có màu vàng

-Để lâu ngày các liên kết này phản ứng khâu mạch tạo ra polymer có khốilượng

phân tử rất lớn, cứng và mất tính tan trong dung môi

• Khả năng trộn lẫn với chất hóa dẻo và các nhựa khác

-Các loại chất hóa dẻo như phatalate, acid béo dieste, phosphste, epoxide, hóadẻo polymeric, hóa dẻo thứ cấp…Đối với PVC thường được trộn với hầu hết chất hoádẻo loại este phân tử thấp như: DOP (dioctyl phtalat), DBP(dibuty phtalat) DIOP(diizooctyl phtalat) Có tác dụng làm mềm, dễ cuốn làm giảm độ dòn ở nhiệt

độ thấp, làm giảm nhẹ điều kiện gia công và tăng thời gian sử dụng của sản phẩm.Nguyên nhân của việc dùng chất dẻo là do PVC là polymer có mạch phân tử cứng

do nhóm thế clo làm cho thềm thế năng quay (uo) lớn gây cản trở không gian

-Cơ chế của việc hoá dẻo được giải thích như sau:

Trong phân tử PVC có hai nhóm, nhóm có cực H-C-Cl và nhóm không có cựcHC-H Độ cứng của PVC không biến dạng là do lực liên kết nội tại giữa các phân tử.Các phân tử hóa dẻo sẽ chiếm vị trí giữa các mạch polymer làm tăng khoảng cáchcác mạch và giảm lực liên kết giữa các phân tử

Khi đun nóng làm chuyển động của các phân tử tăng lên, các phân tử trượt lênnhau, làm suy yếu dần lực liên kết giữa các phân tử và làm mềm polyme

[3]

• Thay clo bằng nhóm amin:

Khi tác dụng dung dịch PVC với NH3 trong bình có áp suất và ở nhiệt độ caosẽ

tạo thành một số nhóm amin và các liên kết imin nối các mạch (mức độ thay thếkhông quá 15 - 20% )

- CH2- CHCl – CH2 – CHCl - + nNH  3→ nHCl + CCH2 – CHNH2 – CHCl

-• Thay clo bằng các nhóm thơm:

Dung dịch PVC trong tetrahydrofuran hay dicloretan với benzen (hayalkylbenze), ở 00 C hay ở nhiệt độ thường với xúc tác clorua nhôm sẽ tạo thành một sốnhóm aryl

-Ngoài ra PVC còn được dùng làm mương, máng thủy lợi, màng phục vụ nôngnghiệp, hàng rào, mái che, profile, tấm và màng Ví dụ toàn bộ phần mái che phíangoài (khoảng 60.000 m2) của sân vận động hiện đại nhất nước Pháp (sân Stade deFrance), với sức chứa lên tới 80.000 người, được phủ bằng màng PVC

• PVC trong kỹ thuật điện và điện tử: Chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sảnxuất đồ điện Thường dùng làm dây và cáp điện Một số lĩnh vực phổ bếncần dùng PVC:

-Máy điều hòa không khí, máy giặt, máy lạnh

-Dụng cụ gia đình

-Máy tính, đĩa mềm cho máy vi tính, bàn phím

-Cáp quang, decal chịu nhiệt ứng dụng trong đồ họa

-Dụng cụ đồ điện…

• PVC trong sản xuất ô tô, xe máy

-Sử dụng thay thế một số kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn

xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấm chén bùn và nhiều chi tiết khác

-Ưu điểm:

+Tăng tuổi thọ của xe, sử dụng an toàn hơn khi bị ai nạ giao thông

+Khối lượng xe nhẹ hơn nên tiêu thụ ít nguyên liệu hơn, giảm ônhiễm môi trường

• PVC trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe con người

-Phổ biến trong nghành y tế: từ găng tay y tế đến túi đựng máu, từ ống chuyềndịch, truyền máu và chạy thận nhân tạo, bơm kim tiêm , vab tim nhân tạo đến rấtnhiều dụng cụ y tế khác nhau Chúng được sử dụng rộng rãi, độ tin cậy cao nhờ cónhững tính ưu việt

+Không màu trong suốt, mềm dẻo, bền và ổn định, dễ thanh, tiệt trùng

+Chịu được hóa hóa chất, không phản ứng hóa học khi tiếp xúc với nhiềumôitrường khác nhau, dễ chế tạo, có thể tái sinh, giá rẻ.

• Những ứng dụng khác

-Đồ chơi trẻ em, dày dép, áo mưa, túi sách, làm phao tắm, rèm cửa, thùng chứahóa chất, lưới đánh cá, tóc giả, bàn phím, uPVC được làm cửa sổ, màng bọc thựcphẩm

-Các mặt hàng tiêu dùng khác: ống dẻo lưới, ống tải nước, dùng làm dụng cụphòng hộ khi làm việc trong môi trường nhiễm xạ: giầy, ủng, quần áo bảo hộ laođộng, sợi PVC làm vải lát tường cách nhiệt, cách âm, tạo sợi quăn phồng làm lôngthú nhân tạo

II.2.Nguyên liệu để sản xuất PVC huyền phù

II.2.1.Vinylclorua

-Nguyên liệu để sản xuất PVC là vinyclorua C2H3Cl

Là chất khí không màu, có mùi ete nhẹ, không tan trong nước nhưng tan trongcác dung môi hữu cơ như axeton, rượu etylic, HC thơm, HC mạch thẳng.Trong phân tử VC có liên kết nối đôi và một nguyên tử Clo linh động, do đó phảnứng hoá học chủ yếu là phản ứng kết hợp hoặc phản ứng của nguyên tử Clo trongphân tử VC

Trong phản ứng oxi hoá VC ở nhiệt độ 50÷1500C có mặt HCl dễ dàng tạo ramonome axetat dehit

Do phân tử có chứa nối đôi VC có thể tham gia phản ứng trùng hợp tạo PVC

- Phản ứng của nguyên tử Clo

+ Thuỷ phân

Khi đun nóng với kiềm HCl bị tách ra khỏi VC cho ta axetylen

Tác dụng với acolat hay fenolat cho ta este VC:

- Tạo hợp chất cơ kim

+ VC trong điều kiện không có không khí ở 4500C có thể bị phân huỷ tạo thànhaxetylen và HCl do phản ứng polyme hoá axetylen và có thể phản ứng tiếp tục tạo

ra một lượng nhỏ 2- clo- 1,3- butadien

Còn trong điều kiện có không khí VC bị oxi hoá hoàn toàn

- Bảo quản: Trước đây VC được bảo quản và vận chuyển với sự có mặt của mộtlượng nhỏ phenol để ức chế phản ứng polyme hoá Ngày nay VC được sản xuấtvới độ tinh khiết cao và không cần chất ức chế trong bảo quản đồng thời do đượclàm sạch nước nên VC không gây ăn mòn có thể được bảo quản trong các thùngthép cacbon thường.

-Vinylclorua được sản xuất trong công nghiệp đi từ etylen, axetylen hoặc từ hỗnhợp etylen và axetylen

-Các phương pháp sản xuất vinylclorua

+Khử hydro và clo của dicloêtan bằng dung dịch rượu kiềm

Phương pháp này không kinh tế tốn nhiều NaOH, rượu, sản phẩm không tinh khiết

và thiết bị phản ứng lớn Ngày nay crăcking EDC dưới tác dụng của nhiệt độ được

sử dụng phổ biến, đây là phản ứng thu nhiệt và tăng thể tích Nhiệt độ phản ứng từ400-550oC trong điều kiện áp suất khí quyển

+Clo hoá etylen ở nhiệt độ cao

Phương pháp này chưa dùng trong công nghiệp vì chưa có phương pháp lấy nhiệtphản ứng ra

+Nhiệt phân dicloetan

Phương pháp này rất kinh tế, dây chuyền sản xuất đơn giản nhưng xúc tác khôngbền, không được tái sinh và ở nhiệt độ cao tạo ra sản phẩm phụ như C2H2, Dien…+Giai đoạn đầu của nghành công nghiệp PVC, thì VMC được tổng hợp từ axetylen

và HCl bằng pha khí với xúc tác Hg2Cl ở nhiệt độ 150oC Axetylen được sản xuất

từ CaC2

+Oxiclo hoá etylen: đây là quá trình toả nhiệt và giảm áp Xúc tác cho quá trình làCuCl2 Quá trình tiến hành ở nhiệt độ từ 300-350oC, áp suất 0.1-0.3 Mpa Ưu điểm

của phương pháp là tận dụng HCl sinh ra do quá trình cracking EDC dùng cho quátrình oxyclo hoá tạo EDC Không sử dụng axetylen giảm giá thành sản phẩm.

II.2.2.Chất khởi đầu (chất khơi mào)

Mục đích tạo ra các gốc tự do, các gốc tự do này sẽ khơi mào cho quá trìnhchuyền mạch của monome từ đó làm tăng vận tốc của quá trình phản ứng Ở đây ta sửdụng hai loại chất khơi mào có nhiệt độ, thời gian phân hủy khác nhau, như thế nó

có tác dụng phân hủy từ từ và đều trong quá trình phản ứng Như vậy quá trìnhphản ứng xảy ra được ổn định, êm dịu và dể kiểm soát quá trình phản ứng

-Peroxit Benzoil:Công thức cấu tạo

-Peroxit axetyl:Công thức cấu tạo

II.2.3.Nước mềm

-Nước sử dụng cho quá trình trùng hợp là nước đã được xử lý khử khoáng, táchcặn bẩn cơ học tách các ion ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp Nước được sửdụng với các vai trò sau:

+Làm dung môi và môi trường phân tán VCM, dưới tác dụng của cánh khuấyvà

chất ổn định VCM bị phá vở thành các giọt monome có kích thước khoảng 150µm,tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng

+Một lượng nước lấp đầy khoảng trống giữa các giọt monome và các hạtpolyme

tạo thành làm cho khoảng cách giữa các giọt và các hạt rộng ra Do đó làm cho độnhớt của hỗn hợp giảm xuống giảm trở lực khuấy, tăng mức độ đồng đều cho quátrình trùng hợp Ngoài ra nó còn hạn chế được hiện tượng kết dính nhau của cáchạt PVC tạo thành, nghĩa là nó ổn định trạng thái huyền phù

+Làm chất tải nhiệt cho phản ứng, hạn chế được hiện tượng nhiệt cục bộ

II.2.4.Dung dịch đệm

Quá trình trùng hợp không thể tránh khỏi sự hình thành HCl, thêm vào đó một

số chất khởi đầu khi phân huỷ tạo ra một số axit Quá trình này xảy ra ngoài sự kiểmsoát, khi pH tăng lên thì xảy ra hiện tượng vận tốc phản ứng giảm do H+ sinh ra tácdụng với gốc hoạt gốc tự do trong hệ phản ứng, thậm chí làm tắt phản ứng Vì vậy màtrong hệ phản ứng người ta cho thêm vào một số muối vô cơ NaHCO3, Na2CO3

hoặc dung dịch kiềm loãng Sự có mặt của các muối này sẽ duy trì pH của hỗn hợpluôn lớn hơn 7

II.2.5.Chất ổn định nhiệt

Tác dụng của AD-5 là tăng cường khả năng ổn định nhiệt của mạch PVC Tácdụng chủ yếu là ở trong quá trình xử lý sản phẩm sau khi trùng hợp như ở các giaiđoạn thu hồi, tách nước, sấy tiến hành ở 100 ÷ 1100C Còn trong quá trình trùnghợp, phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ 55 ÷ 580C nên ảnh hưởng không đáng kể đếnmạch phân tử PVC

Công thức phân tử C35H50O3

Loại này thường sử ở dạng nhủ tương trắng ,nhiệt độ nóng chảy 49 ÷ 50 oC Khôngtan trong nước, tan được một số dung môi như xeton, etyl axetat, hexan.AD- 5 làhợp chất dễ bị kết tủa nên cần bảo quản ở nhiệt độ thường nơi thoáng mát và tối

II.2.6.Chất ổn định huyền phù

Suốt trong quá trình phản ứng độ nhớt của hổn hợp phản ứng, giọt monomechuyển dần sang trạng thái lỏng nhớt Kết thúc phản ứng độ nhớt của hổn hợp gồmVCM

và hạt PVC tăng lên, các hạt PVC có xu hướng đông tụ, nhất là vùng mà ít chịu tácđộng của cánh khuấy Sự đông tụ các hạt polyme tạo thành tảng làm cản trở quátrình khuấy và giảm hiệu quả truyền nhiệt mất khả năng kiểm soát nhiệt độ của hổnhợp phản ứng Để khắc phục hiện tượng này người ta sử dụng chất ổn định huyềnphù Trong hổn hợp phản ứng chất ổn định huyền tiến tới bề mặt phân giới giữa haipha làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha Thường dùng là polyvinyl ancol,hydroxypropyl methylcellulose

II.2.7 Chất dập tắt phản ứng

Chất này được sử dụng với mục đích dập tắt các gốc tự do, ngăn không cho phảnứng tiếp tục xảy ra trong trường hợp có sự cố, áp suất bên trong thiết bị tăng lên

đột ngột mà ta không thể kiểm soát được quá trình, dễ xảy ra nguy cơ cháy nổ Ta

có thể sử dụng chất ức chế là hydroquinon hoặc chất làm chậm mecaptan

II.2.8.Chất chống đông

Trong quá trình sản xuất nhựa PVC, ở giai đoạn hóa lỏng VCM và ở bồn chứachất khơi mào trước khi cho vào thiết bị phản ứng ta sử dụng VCM ở 50C Do đó phảidùng chất chống đông trong nước để ngăn chặn nước chuyển trạng thái rắn va đậpvơi cánh quạt làm hỏng cánh khuấy Chất chống đông ở đây ta sử dụng là dungdịch Etylen Glycol

Etylen Glycol là một chất lỏng không màu, không mùi, điểm nóng chảy là

130C,

điểm sôi là 197,20C, điểm bắt cháy là 1160C, trọng lượng riêng d=1,113 ở 200C,tan được trong nước

III QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC

III.1.Cơ sở hóa học của quá trình trùng hợp PVC

Clorua vinyl trùng hợp theo cơ cấu trùng hợp gốc nghĩa là phải có chất khởiđầu và trùng hợp qua ba giai đoạn