Poly ester Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Poly ester Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNPoly ester Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNPoly ester Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNPoly ester Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNPoly ester Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester MỤC LỤC Phần I/ TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I LÝ THUYẾT CHUNG VỀ POLYESTER II POLYRETYLEN TEREPHTALAT (PET)… …………………………………… 11 2.1 Tính chất chung phân loại polyretylen terephtalat (pet) 11 2.2 Giới thiệu chung sợi polyester Phần II/ CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 17 Chương 1: NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PET 17 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP PET 17 1.2 NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH TỒNG HỢP PET 21 1.3 CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MONOMER ………… ………………………… 25 1.3.1 Công nghệ sản xuất TPA………………………………………………………25 1.3.1.1 Công nghệ oxi hóa hãng Amoco…………………………………… 27 1.3.1.2 Công nghệ hãng Eastman 30 1.3.2 Công nghệ sản xuất DMT………………………………………………… 33 Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester 1.3.2.1 Công nghệ hãng Witten…………………………………… …… …34 1.3.2.2 Công nghệ hãng H&G……………………………….………… ……36 1.4 CÔNG NGHỆ TRÙNG HỢP PET ………399 1.4.1 IPT (Công nghệ thực theo Invista) Quy trình NG3TM……………….…41 1.4.2 Công nghệ Lurgi Zimmer DHI……………………………………………… 42 1.4.3 Công nghệ Buhler (Tái chế PET)…………………………………………… 46 1.5 ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ 47 1.5.1.Đánh giá công nghệ sản xuất monome……………………………………… 47 1.5.2 Đánh giá công nghệ trùng hợp PET………………………………………….49 Chương 2: SẢN XUẤT XƠ, SỢI…………………………………………… 50 2.1 Quy trình……………………………………………………………………50 2.2 Sản xuất sợi Filament………………………………………………… … 50 2.3 Sản xuất xơ ngắn PSF……………………………………………… …….51 Chương 3: LIÊN HỆ VỚI NHÀ MÁY TƠ SỢI ĐÌNH VŨ VIỆT NAM……………… 52 KẾT LUẬN……………………………………………… 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………74 Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester Phần Một TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Thập niên 1930, W.H.Carothers đồng viện Duponts tổng hợp polyester dựa phản ứng ngưng tụ đa phân tử Sợi polyester tổng hợp dựa phương pháp kéo nguội không sử dụng công nghiệp dệt nhiệt độ nóng chảy thấp dễ tan số dung môi thông thường Năm 1941 J.R.Whinfield J.T.Dickson tổng hợp loại polyester từ acid terephthalic số rượu hai chức Loại sợi có nhiệt độ nóng chảy cao, tính chất vượt trội nên bắt đầu ứng dụng công nghiệp dệt với tên gọi Terylene Kể từ nhiều sợi polyester tổng hợp đưa vào sản xuất từ nguyên liệu ban đầu acid terephthalic Gia đình sợi polyester ngày đông đúc với phát triển ngành công nghiệp hóa chất, loại sợi polyester sản xuất với sản lượng cao là: Poly ethylene terephthalate, poly 1-4 butylene terephthalate, poly 1-4 bis cyclohexane terephthalate Bằng cách đưa rượu thơm hai chức thay cho rượu hai chức mạch thẳng, người ta sản xuất sợi polyester có đơn vị cấu trúc chứa vòng thơm Những sợi tạo thành họ polyacrylate, sản xuất phương pháp kéo nóng chảy sau ủ nhiệt độ gần với nhiệt độ nóng chảy để làm tăng mật độ pha tinh thể Do chúng có khả hình thành pha tinh thể trạng thái lỏng nên mật độ pha tinh thể sợi cao, sợi có tính chất lý ưu việt hẳn polyester thông thường Phần lớn polyester polymer đồng trùng hợp Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester I/ Tổng quan polyester - POLYESTER sản phẩm trùng ngưng axit carboxylic đa chức (polyaxit) ancol đa chức (polyol) hay từ trình trùng hợp mở vòng lactone Trong đó, polyol polyaxit hai có chứa nối đôi - Nhựa polyester không no chia thành nhiều loại tuỳ thuộc vào nhóm cấu trúc mạch chính, thông thường orthophtalic, isophtalic, terephtalic, clorendic, bisphenol–fumarate dicyclopentadien + Nhựa orthophtalic: hay loại nhựa thông thường, sở anhydric phtalic (AP), anhydric maleic (AM) propylen glycol (PG) Hai nhóm axit AP vị trí carbon nằm cạnh vòng thơm khó để tổng hợp sản phẩm có khối lượng phân tử (KLPT) cao, nhựa sản xuất từ AP có tính ổn định nhiệt thấp kháng hoá chất so với sử dụng isophtalic hay terephtalic + Nhựa isophtalic: người ta thay AP axit isophtalic để tạo nhựa có KLPT cao hơn, hai nhóm –COOH vị trí tách riêng C vòng benzen nên tạo điều kiện hình thành mạch dài Nhựa tạo thành có độ bền lớn, kháng nhiệt, dẻo dai độ đàn hồi lớn hơn, cải thiện tính chất so với nhựa từ AP Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester + Nhựa terephtalic: polyester tổng hợp từ axit terephtalic với mong muốn cải thiện tính chất nhựa giống việc thay AP axit isophtalic Tuy nhiên, trường hợp không xảy ra, nhựa terephtalic xuất ưu điểm nhỏ nhiệt độ gây biến dạng lớn loại nhựa isophtalic, tính chất quan trọng khác modul, độ cứng, độ bền hoá chất thiên nhựa isophtalic Axit terephtalic có độ hoà tan khả phản ứng thấp, đòi hỏi phải sử dụng xúc tác áp lực nén sản xuất nhựa thương mại Nếu không đủ điều kiện trên, thời gian tổng hợp nhựa polyester terephtalic kéo dài đến lần so với thời gian tổng hợp nhựa từ isophtalic Với kết vậy, nhà nghiên cứu hướng đến terephtalate từ sợi PET qua sử dụng phế thải từ trình sản xuất nhựa PET Nguồn nguyên liệu thải đề polymer hoá PG nhiệt độ cao Sản phẩm thuỷ phân sau cho phản ứng với AM hoà tan vào styren để sản xuất loại polyester terephtalic có hiệu mặt kinh tế + Nhựa Bisphenol A–fumarate: loại polyester cứng sản phẩm trình ngưng tụ propoxylate (do bisphenol A phản ứng với propylenol) với axit fumaric Cấu trúc bisphenol tạo cho loại nhựa đặc biệt có độ cứng, tính ổn định nhiệt bền ứng suất cao Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester + Nhựa Clorendic: nhựa POLYESTER độc sở axit HET (hexaclorocyclopentadien) anhydric Khi axit tác dụng với polyol neopentyl glycol cho sản phẩm có độ cứng vượt trội, đặc biệt với tính ổn định nhiệt chịu môi trường oxi hoá Sự có mặt nhóm clo hấp thụ gốc tự tạo cho nhựa khả chống bắt lửa cực tốt II/ Tính chất hóa lý chung Polyeste 2.1 Tính chất vật lý Cấu trúc polyester sau: O O H2 C H2 C O C Poly ethylene terephthalate C n O O O H2 C H2 C H2 C H2 C O C Poly 1-4 butyllene terephthalate C n O Poly 1-4 bis methylene cyclohecxan terephythalate O O H2 C H2 C O C n O Xơ polyester có đô ̣ bề n ho ̣c cao, ở tra ̣ng thái ướt xơ không bi ̣giảm đô ̣ bề n ho ̣c Độ bền đứt ướt so với độ bền đứt khô: 90 – 95% (độ bền đứt khô: 30 – 40g/tex) Xơ polyester có khả chố ng biế n da ̣ng và giữ nế p, song kém bề n với ma sát nên it́ đươ ̣c sử du ̣ng dê ̣t kim, găng tay và bit́ tấ t Sau vò nhàu nhiề u lầ n xơ Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester polyester có khả phu ̣c hồ i la ̣i tra ̣ng thái ban đầ u Vì vâ ̣y người ta thường pha trô ̣n nó với các loa ̣i xơ khác dễ nhàu xơ và viscose để ta ̣o loa ̣i vải pha : PE/CO, PE/VISCOSE… Polyester có khố i lươ ̣ng riêng d=1.38g/cm3, xơ khó trương nở nước, khó thoát mồ hôi, khó nhuô ̣m Người ta chỉ nhuô ̣m polyester với phẩ m phân tán ở nhiê ̣t đô ̣ cao 1300C hoă ̣c 1000C có chấ t tải Polyester là loa ̣i xơ nhiê ̣t dẻo, đô ̣ bề n nhiê ̣t vươ ̣t xa các loa ̣i xơ thiên nhiên và đa số các loa ̣i xơ hoá ho ̣c khác Ở 2650C xơ mới bắ t đầ u bi ̣ mề m và ở 2800C xơ bi ̣ nóng chảy và phân huỷ Có hàm ẩ m thấ p nên xơ polyester có khả cách điê ̣n cao Nhưng đồ ng thời cũng dễ tić h điê ̣n nên gây khó khăn quá trin ̀ h dê ̣t Các thông số vật lý khác: - Độ mảnh: 1,3 den - Độ hồi ẩm: 0,3% - Độ hút ẩm kém: 0,4 – 0,5% (điều kiện tiêu chuẩn) THÔNG SỐ Xơ – sợi cắt ngắn (staple) Loại thường Sợi filament Loại dún thấp Loại thường Chịu lực cao Độ bền đứt (gf/tex) 40 – 60 20 – 30 40 – 60 60 – 80 Độ giãn đứt (%) 30 – 55 25 – 30 – 15 15 – 30 Bảng 1.1 Thông số lý dạng sợi polyester Cách nhâ ̣n biế t sợi polyester: - Khi đưa vào ngo ̣n lửa và gầ n lửa: phầ n chưa cháy co la ̣i - Khi ở ngo ̣n lửa: cháy châ ̣m và chảy, khói màu đen, muô ̣i than - Khi lấ y ngo ̣n lửa: cháy châ ̣m và tự tắ t - Phầ n tro còn la ̣i: ̣t tròn, cứng, rắ n, không bóp vỡ, khói màu đen - Mùi: thơm Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester 2.2 Tính chất hóa học  A, Ảnh hưởng axit Polyester tương đối bền với tác dụng axit Hầu hết axit hữu vô với nồng độ không cao nhiệt độ thường không gây ảnh hưởng đến độ bền sợi, nhiệt độ 70oC với nồng độ axit cao (H2SO4 > 70%, HNO3 >60%) sợi polyester bị phá huỷ phận  B, Ảnh hưởng bazơ Sợi Polyester bền với tác dụng kiềm Khi đun sôi lâu dung dịch xút 1%, sợi polyester bị thuỷ phân Nó hoàn toàn bị phá huỷ gia công dung dịch xút 5% 180oC Trong dung dịch NaOH 40% KOH 50% nhiệt độ thường bị phá huỷ mạnh, nhiệt độ sôi hoàn toàn bị phá huỷ Sở dĩ sợi polyester bền với kiềm mạch phân tử chúng có chứa nhóm estes dễ bị thuỷ phân  C, Ảnh hưởng chất khử oxi hoá Sợi polyester tương đối bền với chất khử oxi hoá (hidro peroxit, natrihypocloit natri hidrosunfit gây hư hại nhẹ cho polyester) Ví dụ: Khi gia công dung dịch NaClO có nồng độ ClO hoạt động 5g/l với PH= 7-10 Ở nhiệt độ thường vòng tuần lễ độ bền sợi giảm không đáng kể, chịu tác dụng dung dịch chất khử dung dịch Na 2SiO4 vòng ngày độ bền sợi không thay đổi  D, Ảnh hưởng dung môi Polyester bền với dung môi thường giặt tẩy mỡ (chứa Hidrocacbon Clo Benzen, toluene, acetone, cloetan, rượu tetraclorua cacbon) Tuy nhiên không bền với dung môi chứa oxi 10 Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester  E, Khả nhuộm màu polyester Do polyester chứa nhóm ưa nước, lại có cấu trúc chặt chẽ xơ polyester có hàm ẩm thấp, làm cho polyester có khả cách điện cao, dễ tích điện gây khó khăn trình dệt Mạch đại phân tử polyester thể tính bất đối xứng cao chiều ngang chiều dọc, nhóm (– CO – C6H4 – CO –) linh động, khó quay tự do, nhóm ester liên hợp với nhân thơm nên có độ phân cực lớn Những đặc điểm làm cho polyester đặn, gấp khúc, không phân nhánh có độ định hướng cao, làm cho xơ khó nhuộm loại thuốc nhuộm có tính chất tương tự nhiệt độ cao hay có mặt chất tải Xơ polyester không chứa nhóm base chẳng chứa nhóm acid mạnh, dùng loại thuốc nhuộm cation hay anion để nhuộm chúng Để nhuộm polyester thường dùng thuốc nhuộm phân tán loại thuốc nhuộm có tính chất tương tự nhiệt độ cao hay có mặt chất tải, vài trường hợp dùng thuốc nhuộm hoàn nguyên azoic III/ Polyretylen Terephtalat (PET) 3.1 TÍNH CHẤT CHUNG VÀ SỰ PHÂN LOẠI CỦA POLYRETYLEN TEREPHTALAT (PET) 3.1.1 Tính chất hóa lý Công thức phân tử: (C8H10O4)n Công thức cấu tạo:  Tùy thuộc vào trình tổng hợp nhiệt độ, polyethylen terephtalat tồn hai dạng vô định hình suốt bán kết tinh Vật liệu bán kết tinh xuất suốt (kích thước hạt