Poly(vinyl chloride) (PVC)

PHAN THẾ ANH Poly(vinyl chloride) (PVC) KTSX Chất dẻo Giới thiệu - PVC (n = 700 – 1500) polymer không đắt, có phạm vi ứng dụng rộng rãi, cứng không bền nhiệt -Với n = 10 PVC không tan VCM trương mạnh solvat phần monomer (27 % kl)  ảnh hưởng đến trình trùng hợp tính chất sản phẩm -PVC - Giá trị K đại diện cho M  (S 68/173 - trùng hợp huyền phù, K = 68; VY 110/57 nhựa có độ nhớt 110) - Với K = 66 - 68 để sản xuất sản phẩm cứng như: ống, dây điện, khung cửa sổ - Với K = 65 -71 dùng gia công vật liệu mềm: mềm, sàn nhà, giấy dán tường, ống mềm hay dụng cụ y tế - Với K = 55 - 60 dùng cho sản phẩm đúc tiêm hay đúc thổi - SG 580: Polyvinyl Chloride Homopolymer having low molecular weight - SG 660 : Polyvinyl Chloride Homopolymer having medium molecular weight - SG 710 : Polyvinyl Chloride Homopolymer having high molecular weight Properties Impurity & Foreign matter (Black, Brown, Rust) Polymer degree Corresponding K- Value Apparent Bulk Density Test Method Unit Visual check Point/ 100ml Typical Value SG 580 SG 660 SG 710 A A A JIS – K6721 640-740 9080-1070 1220-1320 DIN–53726 56-59 65-67 70-72 0.50 0.48 0.46 JIS – K6721 G/ml Grade K – Value SG 580 56-59 SG 660 65-67 SG 710 70-72 Application - Rigid product, rigid profiles, bottles - Semi-Rigid and rigid film & sheets - Fittings, … - Rigid pipes, flexible hose, wires and cables - Artificial leathers, food packagin, film and sheets - Shoes and general purpose grade, plug and pressure fittings - Soft profile, wires and cable, semi-rigid and flexible profiles - Artificial leather, Flexible and semi rigid films & sheet - Semi - Rigid and flexible products - - PVC không sử dụng đơn lẻ, luôn trộn hợp với thành phần khác như: chất ổn định nhiệt, chất hóa dẻo, chất bôi trơn PVC cứng: hàm lượng phụ gia < 10%, PVC mềm hàm lượng chất hóa dẻo 20 – 100 phr, thông thường 50 phr Nguyên liệu - VCM có bp = −13.4 C, - Áp suất hóa nhiệt độ trùng hợp 50 - 70 oC 800 - 1250 kPa  TBPU có chiều dày chịu áp suất khoảng 1725 kPa - Phản ứng trùng hợp tỏa nhiệt mạnh - Giới hạn nổ không khí - 22 vol% - 90 % VCM sản xuất công nghiệp theo phản ứng chính: + Hydro clo hóa acetylene + Cracking nhiệt 1,2-dichloroethane Trùng hợp - Có quy trình sản xuất sử dụng cho việc tổng hợp PVC thương mại: huyền phù (80 %), nhũ tương (12 %), khối (8 %) - Vpư= 25 - 150 m3 - Các thành phần cho trình trùng hợp huyền phù gồm: - Hàm lượng chất phụ thuộc vào loại PVC cần sản xuất, kích thước TBPU, loại thiết bị Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù - Quá trình xảy TBPU theo dõi việc kiểm tra liên tục nhiệt độ nước vỏ bọc - Mặc dù PVC không hòa tan monomer trương với hàm lượng VCM 27 % để hình thành nên gel dính chặt - Khi tăng độ chuyển hóa lên 70% hay lớn áp suất bắt đầu giảm, lúc đầu chậm sau gảm nhanh - Khi độ chuyển hóa tăng lên 80 - 85 %, thiếu hụt monomer nên tốc độ phản ứng giảm nhanh - Phản ứng kết thúc áp suất định trước cách thêm vào chất ngắt mạch hay (và) thải monomer không phản ứng qua thiết bị thu hồi - Sau tách monomer, nhựa huyền phù nước chứa - 3% monomer chưa phản ứng, tách trình chưng cất gián đoạn hay liên tục - Mẻ phản ứng tháo từ TBPU sang thùng chứa sau làm nguyên liệu cho tháp chưng cất Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù 10 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù - Monomer chưa phản ứng hồi lưu làm nguyên liệu cho phản ứng sau - Sau qua thiết bị trao đổi nhiệt huyền phù làm nguyên liệu cho máy ly tâm liên tục thu bánh ẩm chứa 20 - 30 % ẩm - Nước lại sau tách bình flash thông thường hay (và) thiết bị sấy tầng sôi - Hạt PVC sau sấy chứa hàm lượng VCM ppm 11 12 13 14 -AG1: polyvinyl alcohol (partially hydrolyzed grade71.0 ± 1.5 mol% ) Polyvinyl alcohol (78.5 ÷ 81.5 mol%) RCS (CH3)3C (Coating) HO (CH3)3C -AG2: -AG5: (CH2)2COOC18H37 PW (5 metric tons) AD-3: HOC6H4 – C3H6 – C6H4OH AD5 hydroxypropyl (10 metric tons) Agitation methylcellulose (30 metric tons) (46 metric tons) VCM AG1, AG2, AG5 2MT DW - C-19: di 2- etylhperoxidicarbonate - C-29: cumyl peroxyneodecanoate Catalyst Heat up Reaction 15 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Additives - Nước - Nước sử dụng cho trình cần phải khử khoáng 16 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Additives- Protective Colloids (Granulating Agents) - Chất ổn định huyền phù sử dụng loại: primary secondary - Chức primary điều khiển kích thước hạt, ảnh hưởng đến độ xốp tính chất morphology - Yêu cầu polymer giảm tối đa lượng VCM hấp thụ tốt chất hóa dẻo độ xốp phải đồng hạt Và điều đạt với việc sử dụng chất ổn định thứ hai (secondary) 17 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù 18 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Figure The effect of the degree of hydrolysis of poly(vinyl acetate) on PVC grain properties A) Grain porosity; B) Mean grain size 19 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù - PVA có độ thủy phân 70 % không tan nước khả ổn định cho VCM, thường sử dụng 70 - 85% - Chất ổn định huyền phù thứ ảnh hưởng chủ yếu đến kích thước hạt phân bố kích thước hạt 20 10 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Additives - Initiators - Có thời điểm chất khơi mào benzoyl peroxide azo thường sử dụng, diacetyl peroxides, peroxydicarbonates (PDC), and alkyl peroxyesters - Thời gian bán sống yếu tố định cho việc lựu chọn CKM ứng với loại PVC - Có thể sử dụng hai chất khơi mào khác cho phản ứng để đạt kết tốt 21 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Additives - Initiators - Khi sản xuất nhựa K70-80 nhiệt độ 52 oC, peroxydicarbonate (6, 7, hay 9)được sử dụng CKM ban đầu - Khi K63-68 sử dụng peroxydicarbonate (PDC) đủ - Nhưng với K60 hay nhỏ PDC cần có CKM thứ hai (4) thêm vào 22 11 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù 23 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Morphology - Điều khiển morphology hạt PVC đại lượng để điều khiển chất lượng nhựa PVC: kích thước hạt, phân bố kích thước hạt quan trọng độ xốp khối lượng riêng 24 12 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù - Control of Grain Size: Kích thước giọt lỏng 30 - 40 m, kích thước hạt (GMS) 100 - 180 m - Nhựa mềm tạo kích hạt thấp 100 - 130 m, nhựa cứng GMS cao 150 - 180 m - Với K thấp hạt có kích thước trung gian 130 - 160 m - Control of Porosity and Bulk Density: thay đổi khối lượng riêng VCM 52 oC từ 0.85 g/cm3 lên 1.4 g/cm3 PVC làm co thể tích đến 39% 25 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Figure Schematic representation of the mechanism of VCM polymerization 26 13 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù 27 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Figure A) Classification of PVC grains; B) Typical cellular PVC grains – layout as in Figure 6A 28 14 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù K-Value (Molecular Mass) Figure The effect of temperature on molecular mass and K-value 29 30 15 ... phù 18 Quá trình sản xuất - Trùng hợp huyền phù Figure The effect of the degree of hydrolysis of poly(vinyl acetate) on PVC grain properties A) Grain porosity; B) Mean grain size 19 Quá trình sản