Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các phụ gia đến tính chất nhựa polypropylene tại nhà máy sản xuất polypropylene dung quất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - ĐÀO THỊ THANH TUYỀN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHỤ GIA ĐẾN TÍNH CHẤT NHỰA POLYPROPYLENE TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT POLYPROPYLENE DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - ĐÀO THỊ THANH TUYỀN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHỤ GIA ĐẾN TÍNH CHẤT NHỰA POLYPROPYLENE TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT POLYPROPYLENE DUNG QUẤT Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật Hóa học : 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS Trương Lê Bích Trâm PGS.TS Đoàn Thị Thu Loan Đà Nẵng – Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành trân trọng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Q Thầy, Cơ Khoa Hóa, Cán giảng viên - Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Phạm Văn Đồng – Quảng Ngãi tạo điều kiện cho tơi hồn thành khóa đào tạo Thạc sĩ định hướng, hồn thành nghiên cứu Luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Giảng viên Hướng dẫn khoa học TS Trương Lê Bích Trâm PGS.TS Đồn Thị Thu Loan trực tiếp tận tụy hướng dẫn để tơi hồn thành đề tài Luận văn Trân trọng! TÓM TẮT NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHỤ GIA ĐẾN TÍNH CHẤT NHỰA POLYPROPYLENE TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT POLYPROPYLENE DUNG QUẤT Học viên: Đào Thị Thanh Tuyền Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 8520301 Khóa: 35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Polypropylene (PP) loại nhựa nhiệt dẻo quan trọng sử dụng ngày tăng nhờ giá hợp lý, độ cứng cao, điểm võng nhiệt cao, khả gia công tốt với nhiều phương pháp đúc tiêm, ép đùn, đúc thổi, tạo hình nhiệt, Do vậy, polypropylene ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp thực phẩm, đóng gói sản phẩm, cơng nghiệp ô tô, hàng gia dụng Tuy nhiên, trình gia cơng sử dụng tác dụng nhiệt độ cao, ánh sáng, oxy khơng khí, ứng suất, dư lượng xúc tác, nhựa PP dễ bị phân hủy oxy hóa gây biến màu, suy giảm tính lý gây lão hóa vật liệu Chính vậy, phụ gia ổn định oxy hóa ln có mặt đơn phối liệu nhựa PP để giảm thiểu suy giảm tính chất q trình gia công sử dụng nhựa PP Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng ba loại phụ gia Hindered phenol (AE), Phosphite (AK) Calcium stearate (HA) đến tính chất nhựa PP, đồng thời đưa đơn phối liệu tối ưu cho nhựa PP sản xuất Nhà máy Sản xuất Polypropylene Dung Quất Từ khóa: Polypropylen, phụ gia, phụ gia chống oxy hóa, hindered phenol, phosphite STUDIES OF THE EFFECT OF ADDITIVES ON THE PROPERTIES OF POLYPROPYLENE PRODUCED AT DUNG QUAT POLYPROPYLENE PLANT Abstract: Polypropylene is one of the most important thermoplastics and used increasingly due to good price, high stiffness, high deflection temperature, good processability with many processing methods such as injection molding, extrusion, blow molding, thermoforming, Therefore, it has a wide range of applications such as in the packaging and food industries, the automotive industry, household appliances, However, during processing and using under high temperature, light, oxygen, stress, catalyst residues, PP is easily degraded causing discoloration, deterioration of physical mechanical properties and aging materials Therefore, antioxidant additives are always presented in the PP formulations to reduce the deterioration of their properties during processing and using In this study, three additives including Hindered phenol (AE), Phosphite (AK) and Calcium stearate (HA) were used to investigate their effects to the properties of PP and an optimal formulation was chosen for PP produced at Dung Quat Polypropylene Plant Key words: Polypropylene, additives, anti-oxidant additives, hindered phenols, phosphites MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật sử dụng Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ POLYPROPYLENE 1.1 Lịch sử đời 1.2 Đặc điểm Polypropylene 1.2.1 Đặc tính chung 1.2.2 Tính chất vật lý 1.2.3 Tính chất học 1.2.4 Tính chất hóa học 1.3 Công dụng 1.4 Cấu trúc phân tử Polypropylene 10 1.5 Phân loại Polypropylene 12 1.6 Q trình oxy hóa Polypropylene 13 1.6.1 Các yếu tố gây oxy hóa 13 1.6.2 Sự ảnh hưởng hình thái cấu trúc đến trình oxy hóa PP 14 1.6.3 Cơ chế oxy hóa Polyolefin 14 1.6.4 Cơ chế oxy hóa Polypropylene 16 1.7 Phương pháp ổn định Polypropylene 19 1.7.1 Chất chống oxy hóa sơ cấp 19 1.7.2 Chất chống oxy hóa thứ cấp 20 1.7.3 Chất trung hòa axit (Acid scavengers) 22 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT HẠT NHỰA POLYPROPYLENE TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT POLYPROPYLENE DUNG QUẤT 23 2.1 Giới thiệu Nhà máy sản xuất Polypropylene Dung Quất 23 2.2 Công nghệ sản xuất Polypropylene 24 2.3 Phụ gia trình sản xuất Polypropylene Nhà máy 26 2.3.1 Irganox 1010 (AE) 26 2.3.2 Irgafos 168 (AK) 28 2.3.3 Calcium stearate (HA) 28 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 30 3.1 Nguyên liệu dụng cụ 30 3.1.1 Nguyên liệu 30 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 31 3.2 Nội dung nghiên cứu 32 3.2.1 Quy trình nghiên cứu 32 3.2.2 Các nội dung nghiên cứu 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 4.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng phụ gia đến tính chất PP 40 4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Irganox 1010 đến tính chất PP 40 4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Irgafos 168 đến tính chất PP 42 4.1.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Calcium stearate đến tính chất PP 43 4.2 Kết phân tích thời gian cảm ứng oxy hóa (OIT) 45 4.3 Kết phân tích nhiệt trọng lượng TGA 46 4.4 Kết phân tích tính chất lý 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT PP Polypropylene PE Polyethylene MCI Mitsui Chemicals Institue MFR Melt Flow Rate (Chỉ số chảy) YI Yellowness Index (Độ vàng) AE Hindered phenol (Phenol cồng kềnh) AK Phosphite HA Calcium stearate TGA Thermogravimetric analysis (Phân tích nhiệt trọng lượng) OIT Oxidation Induction Time (Thời gian cảm ứng oxy hóa) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1: Một số đặc tính nhựa Polypropylene 3.1: Một số thông số nhựa PP BSRTM T-3034 30 4.1: So sánh đơn phối liệu nghiên cứu với Nhà máy sản xuất PP Dung Quất 45 4.2: Thời gian cảm ứng oxy hóa mẫu PP 46 4.3: Kết đo tính chất lý mẫu PP 48 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1: Bao bì dệt từ sợi PP 1.3: Thảm trải sàn làm từ nhựa PP 1.4: Bảng điều khiển ô tô 10 1.5: Nội thất ô tô 10 1.6: Cấu trúc Isotactic Polypropylene 11 1.7: Cấu trúc Atactic Polypropylene 11 1.8: Cấu trúc Syndiotactic Polypropylene 11 1.9: Cấu trúc Polypropylene khối 12 1.9: Phản ứng oxy hóa khử phosphite thioester với hydroperoxide 21 2.1: Sản lượng PP Nhà máy sản xuất PP Dung Quất giai đoạn 2011-2017 23 2.2: Sơ đồ cơng nghệ tóm tắt Nhà máy PP Dung Quất 25 3.1: Hạt nhựa Polypropylene 31 3.2: Sơ đồ nghiên cứu 33 3.3: Thiết bị đo số màu Color meter Nippon Denshoku 34 3.4: Thiết bị đo số chảy Extrusion Plastometer, Ray-Ran 35 3.5: Thiết bị đo độ bền va đập HIT 50P, Zwick/Roell 36 3.6: Mẫu đo độ bền va đập 36 3.7: Thiết bị đo độ bền kéo độ bền uốn AG-X plus, Shimadzu 37 3.8: Mẫu đo độ bền uốn 37 3.9: Mẫu đo độ bền kéo 38 4.1: Ảnh hưởng hàm lượng AE đến số chảy MFR PP 40 4.2: Ảnh hưởng hàm lượng AE đến độ vàng YI PP 41 4.3: Ảnh hưởng hàm lượng AK đến số chảy MFR PP 43 4.4: Ảnh hưởng hàm lượng AK đến độ vàng YI PP 43 4.5: Ảnh hưởng hàm lượng HA đến số chảy MFR PP 44 4.6: Ảnh hưởng hàm lượng HA đến độ vàng YI PP 45 4.7: Giản đồ OIT PP bột nhà máy PP compound 46 4.8: Giản đồ TGA PP compound PP nhà máy 47 Discoloration During End Uses  Indoor:  Similar to discoloration during storage  Indoor + high temperature:  Air oxidation is the main discoloration mechanism  Outdoor: For the outdoor applications where the samples are exposed to UV light, the first part of discoloration is due to the oxidation of additives such as hindered phenols and UV absorbers, following by the oxidation of polyolefins Properly designed hindered phenols and UV absorbers can reduce the first step of the discoloration Effective HALS can be used to reduce discoloration of polyolefin Conclusions  Residual catalyst is the main root cause during resin production An appropriate catalyst deactivation process can be used to solve the discoloration problem  Discoloration and black spec formation during extrusion is primarily caused by oxidation of hindered phenol AO’s and localized oxidation of resin  Discoloration of PE is higher than that of PP, copolymers containing PE have higher discoloration than those containing PP, discoloration of homopolymer higher than that of copolymer Conclusions  Additive formulation for BSRPP was established Phosphites reduce the discoloration of hindered phenol  Gas fading during storage is caused by the oxidation of hindered phenol AO’s via NOx  The mechanism of discoloration during out door end use is initially by air oxidation of hindered phenol and UV absorbers and following by oxidation of polyolefin Acknowledgements Binh Son Refining and Petrochemical Joint Stock Company, Vietnam for providing resins, additives Graduate and undergraduate students: Trang Truong, Phong Nguyen, Thuy Tran Dr Thoi Ho - Flint Hills Resources for sharing his knowledge and experiences Thank you for your attention! ... xuất Nhà máy sản xuất Polypropylene Dung Quất thông qua việc khảo sát ảnh - hưởng số phụ gia đến tính chất nhựa PP Đề xuất đơn pha chế tối ưu cho nhựa PP sản xuất Nhà máy sản xuất Polypropylene Dung. .. thành đề tài Luận văn Trân trọng! TÓM TẮT NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHỤ GIA ĐẾN TÍNH CHẤT NHỰA POLYPROPYLENE TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT POLYPROPYLENE DUNG QUẤT Học viên: Đào Thị Thanh Tuyền Chuyên... BÁCH KHOA - - ĐÀO THỊ THANH TUYỀN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHỤ GIA ĐẾN TÍNH CHẤT NHỰA POLYPROPYLENE TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT POLYPROPYLENE DUNG QUẤT Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật Hóa