POLYSTYREN Báo cáo thí nghiệm hóa học

POLYSTYREN m acid =153.6 M Khái niệm: Polystyrene (PS) loại polymer tổng hợp từ styrene monomer( SM) Có thể tổng hợp từ phương pháp trùng hợp khối, trùng hợp nhũ tương huyền phù Trong thí nghiệm tiến hành theo phương pháp trùng hợp nhũ tương II Nguyên liệu: Styren monomer (SM): I • • • Nguyên liệu để trùng hợp tạo polystyrene styrene monmer (SM) Trong điều kiện thường (30) tránh tiếp xúc không khí, sau thời gian bảo quản khoảng 18 tháng SM bị trùng hợp phàn tạo oligomer styrene (8.1) n=35 • Olygomer tồn SM dạng hòa tan, ngăn cản trình trùng hợp tạo PS theo phương pháp huyền phù Vì vậy, cần phải loại bỏ oligomer styrene khỏi SM trước trùng hợp Hệ tạo nhũ tương: • Hệ tạo nhũ tương sử dụng dung môi phân tán ( chủ yếu ) chất hoạt động bề mặt dạng muối axit béo hữu với natri • Thành phần hệ thường sử dụng: Acid oleic 1.5kg NaOH 0.21 kg O 100kg Hệ chất khơi màu: • Chất khơi màu sử dụng peroxyd có khả phân hủy tạo gốc tự nhiệt độ thấp Thường sử dụng persulfat kali Trong số trường hợp, sử dụng hệ MEKP-C(naphthanat cobalt 10% xylen ) điều kiện phòng thí nghiệm MEKP có khả tạo gốc tự lớn, nhiệt phản ứng tạo mạnh Nhưng điều kiện công nghiệp sử dụng trình giải nhiệt khó khăn III Phản úng tổng hợp: • Phản ứng tổng hợp PS xảy theo chế gốc tự do: + Giai đoạn khơi màu: + Giai đoạn phát triển mạch: +Giai đoạn ngắt mạch: Dị li: Tái hợp: Truyền mạch: • Đặc điểm phản ứng: Phản ứng (8.3), (8.4) tỏa nhiệt G -4 kcal/mol Cần giải nhiệt tổng hợp mẻ lớn 50kg Phản ứng (8.5) làm cho phân tử PS có nối đôi cuối mạch Phản ứng (8.6) làm cho PS tăng gấp đôi có đô đa phân tán cao Phản ứng (8.7) làm cho phan tử PS có mạch nhánh có độ đa phân tán cao so với phản ứng (8.6) nhiều Trong sản xuất người ta cón cho chất ổn định nhiệt cho phản ứng chất khử gốc hoạt động để điều khiển trọng lương phân tử IV Tính chất PS ứng dụng: • PS nhựa hiệt dẻo, không màu, có độ cứng cao so với PE, PA PS có độ kết tinh • • • V a • • • b • • • nên xuốt, nhiệt độ chuyển thủy tinh PS khoảng 70100 Nhiệ độ chảy mềm PS khoảng 168190 tùy theo trọng lượng phân tử Trong điều kiện nhiệt độ 280 không khí, PS dễ bị depolymer hóa tạo monomer ban đầu PS tan SM toluen Trong môi trường tử ngoại PS dễ bị giòn PS sử dụng để sản xuất nhửng sản phẩm theo công nghệ ép phun chủ yếu Quy trình công nghệ tổng hợp: Tính toán công thức tổng hợp: Tách oligomer styren: Styrene monomer dạng công nghiệp thí nghiệm sau thời gian bảo quản thường có oligomer theo phản ứng (8.1) Mặt khác, nhà sản xuất cho chất bảo vệ HQ Do cần tách chất trước tổng hợp Phương pháp chủ yếu phương pháp chưng cất phân đoạn Khối lượng riêng SM khoảng 0.88g/ Thể tích chưng cất ½ thể tích ban đầu Công thức tổng hợp PS: PS tổng hợp bắng phương pháp trùng hợp nhũ tương Khối lượng riêng nhũ tương tạo khoảng 0.97g/ Thể tích phản ứng ½ lần thể tích ban đầu khối lượng tổng hợp môt mẻ M(g) Công thức tổng hợp PS: Acid oleic 2g NaOH 0.4g 100g SM 50g MEKP 1g 0.2g Tổng 153.6g Khối lượng chất cần thiết: macid = M 153.6 mNaOH = 0.4 M 153.6 mH 2O = 100 M 153.6 mSM = 50 M 153.6 mMEKP = mCo2+ = M 153.6 0.2 M 153.6 Quá trình tổng hợp: a Chưng cất SM: • Cân SM cho vào bình cấu theo tính toán, cho vài viên đá bọt lắp hệ thống theo dạng chưng cất phân đoạn, cho vào 0.01%HQ so với SM Gia nhiệt để chưng cất SM Lấy SM đỉnh phân đoạn 145145.7 Khi lượng háo chất bình cầu 1520% so với ban đầu độ nhớt tăng lên rõ rệt Dừng chưng cất, tháo dụng cụ, đổ phần lại rửa bình cầu b Tong hop PS: • • Giải thích quy trình: • cho vào bình cầu theo công thức tính toán, lắp hệ thống theo dạng tổng hợp hoàn lưu NaOH hòa tan vào nước sau acid oleic đưa vào từ từ khuấy mạnh để tạo nhũ • Sau 30 phút, đưa vào để phân tán hệ nhũ hóa • Sau SM đưa vào để phân tán hệ Gia nhiệt đến 90, nhập MEKP vào tiến hành phản ứng trùng hợp • Sau thời gian 3h, lấy mẫu kiểm tra: mẫu lấy khoảng ml vào cốc 50 ml, nhỏ HCl 20% vào từ từ lắc nhũ bị phá hoàn toàn Nếu có xuất hạt rắn phản ứng xem kết thúc • Hạ nhiệt độ phản ứng 30 Cho HCl 20% vào từ từ để phá nhũ Sau hỗn hợp đỗ cốc tách hạt PS bắng phương pháp lắng, ly tâm lọc • Sau rữa hạt rắn lại nhiều lần với nước cất Sấy hạt 80 6h VI Kiểm tra mẫu: • Mẫu PS sau tổng hợp hòa tan dung môi đo độ nhớt đặc trưng, đo độ phân tán cở hạt rây • Đo DSC mẫ để xác định nhiệt độ chuyển thủy tinh nhiệt độ chảy mềm sản phẩm  ... tổng hợp: Tính toán công thức tổng hợp: Tách oligomer styren: Styrene monomer dạng công nghiệp thí nghiệm sau thời gian bảo quản thường có oligomer theo phản ứng (8.1) Mặt khác, nhà sản xuất cho... 168190 tùy theo trọng lượng phân tử Trong điều kiện nhiệt độ 280 không khí, PS dễ bị depolymer hóa tạo monomer ban đầu PS tan SM toluen Trong môi trường tử ngoại PS dễ bị giòn PS sử dụng để sản... tăng lên rõ rệt Dừng chưng cất, tháo dụng cụ, đổ phần lại rửa bình cầu b Tong hop PS: • • Giải thích quy trình: • cho vào bình cầu theo công thức tính toán, lắp hệ thống theo dạng tổng hợp hoàn