Tiểu luận Nhựa Polyetylen PE

Nhựa Pe Polyetylen, sản xuất, ứng dụng, cấu tạo, .... akjdhgfhkbjglkemnadinbjknalksrngbưháohuighvivhưbruiahsughbơávnn sm,zxmmqaèighưaùaoqékdjvbhbbửagsuhừakqvnaknzv hưebúg2iwỏk3fi2kwnẹksnv;LAM;KVNJẺGHJEÌNBỨD

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI KHOA KHOA HỌC SỨC KHỎE – KẾ TỐN TÀI CHÍNH Tiểu Luận Mơn Học Sản Xuất Chất Dẻo Đề tài: Nhựa Polyetylen (PE) Gv: Nguyễn Thành Luân Nhóm sv: Nhóm Niên Khóa 2019-2023 Đồng Nai Tháng 12 Năm 2021 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm Danh sách thành viên nhóm STT Họ & Tên Ngơ Dương Đức Chính MSSV 15190159 Đánh giá ++++ Ghi nt Lê Hoài Bảo 15190174 +++ tv Lê Đình Đơng 15190159 +++ tv Lê Xuân Hoàng Long 15190167 +++ tv (+: đánh giá mức độ tham gia tiểu luận; tối đa ++++) (nt: nhóm trưởng; tv: thành viên) Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm Mục lục Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm Lời nói đầu Từ lâu nghành công nghiệp sản xuất chất dẻo, nhựa, polyme trở lên vô quan trọng thời đại công nghiệp 4.0 Chiếm phần số polietylen (PE) Polietylen từ lâu có mặt nhiều hoạt động công nghiệp, đời sống ngày Tuy nhiên chúng có nhũng tính chất sử dụng chúng cho hợp lí khơng phải biết Hiểu điều đó, nhóm chúng em chọn đề tài Nhựa Poly Ethylen (PE) nhằm trình bày số thơng tin liên quan đến tính chất, ứng dụng PE Hy vọng thông qua đọc này, người có nhìn tổng quan PE từ sử dụng cho hợp lí Dù cố gắng song với vốn kiến thức cịn mình, chúng em khơng thể tránh khỏi sai xót Chúng em mong nhận đóng góp tích cực từ q thầy bạn Các thành viên I Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm - SƠ LƯỢC VỀ POLYME Nhựa polymer khơng phải vật liệu xa lạ hầu hết Vậy polyme - gì? Polyme khái niệm dùng để chỉ hợp chất có khối lượng phân tử lớn I cấu trúc chúng có lặp lặp lại nhiều lần mắt xích Các mắt xích nối với thơng qua liên qua liên kết cơng hóa trị Nghĩa - - phân tử nhiều nối với có chung cặp eletron Polyme hình thành từ monome nối tiếp với lặp lặp lại, phần tử lặp lặp lại gọi mắt xích polyme Ví dụ: Polietilen (PE); polistiren (PS); polivinyclorua (PVC); PVA; PMMA… - (Hình I.1- Hạt nhựa polyme) Polyme thường chất rắn, không bay hơi, nhiệt độ nóng chảy khơng xác định- nằm - khoảng rộng Polyme bền nhiệt độ thường, không tan dung môi thông thường Nhựa Poly Ethylen (PE) II 1.1 - Nhóm GIỚI THIỆU NHỰA PE Giới thiệu, nguồn gốc, phân loại Giới thiệu Polietilen (tiếng Anh: polyetylen hay polyethene; viết tắt: PE), nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic) sử dụng phổ biến giới (hàng năm tiêu thụ 60 - triệu tấn) Polietilen hợp chất hữu (poly) gồm nhiều nhóm etylen CH2-CH2 liên kết với - liên kết hydro nội phân tử Polietilen điều chế phản ứng trùng hợp monome etylen (C2H4) (Hình II.1.1- monome etylen) (Hình II.1.2- mắt xích PE) (Hình II.1.3- Mơ hình khơng gian PE) Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm (Hình II.1.4- Mẫu PE dạng hạt) 1.2 Nguồn gốc 1.2.1 Lịch sử hình thành Polyetylen - Polyethylen tổng hợp lần nhà hoá học người Đức Hans von Pechman vào năm 1898, cách tình cờ q trình ơng nghiên cứu diazomethane Khi đồng nghiệp ông khảo sát hợp chất màu trắng, nhờn mỡ sáp mà ông tổng hợp, họ nhận thấy chứa mạch dài -CH2- đặt tên polymethylene Trong thời gian đầu Polyethene chưa thể sản xuất dạng rắn, cịn dạng mỡ sáp khơng có ứng dụng (Hình II 1.5- PE ban đầu) Nhựa Poly Ethylen (PE) - Nhóm Cho đến năm 1933, nhà hoá học E W Fawcett R O Gibson, làm việc Imperial Chemical Company (ICI), tìm phương pháp tổng hợp polyetylen dạng rắn thí nghiệm với ethylene áp suất nhiệt độ cực cao Ngay sau ICI xin sáng chế cho vật liệu bắt đầu thương mại hoá Màng Pe đời 1.2.2 - Sự phát triển nhanh chóng Polyetylen từ xưa Ứng dụng PE dùng làm vật liệu màng Nó sử dụng lớp phủ cáp nước sau trở thành vật liệu cách điệu quan trọng ứng dụng quân quan trọng radar cách nhiệt Do polyetylen mỏng nhẹ việc giúp cho việc đặt radar cách nhiệt lên máy bay giúp giảm trọng lượng Chính nhờ điều đưa nước Anh tiến công nghệ vượt bậc lĩnh vực radar Nhờ vào PE mà nước Anh sở hữu hệ thống radar tối ưu giới vào - Chiến Tranh Thế Giới thứ Sau chiến tranh, Polyetylen trở thành tiêu điểm lớn với người tiêu dùng Chính quyền Mỹ sau quan tâm thoả thuận chuyển nhượng quyền với ICI để sản xuất polythyelene nước Nó trở thành chất nhựa Hoa Kỳ bán tỷ bảng năm Trước chiến tranh giới thứ kết thúc, sản lượng Mỹ vượt xa nước Anh (Hình II.1.6- Sản xuất PE Mỹ năm 1920) 1.2.3 Lợi ích mà Polyetylen đem lại Nhựa Poly Ethylen (PE) - Nhóm Ngày nay, Polyetylen có ưu điểm chống ẩm, chống điện hoá chất vượt trội Nó sử dụng rộng rãi sản xuất thùng đựng hàng (container), dây cáp cách điện, đường ống, lớp lót, lớp phủ màng kỹ thuật.Nó sử dụng bọc hàng tiêu dùng, đồ gia dụng, đồ điện, nhiều thứ khác Nhược điểm Polyetylen độ bền học kém, trừ có chút trợ giúp từ cốt thép Nhưng với cải tiến công nghệ nay, nhà sản xuất tiếp tục cải thiện chức - làm cho sử dụng hiệu Nhờ vào đời Polyetylen mà đời sống người phát triển vào việc sử dụng nhiều loại sản phẩm nhựa (Hình II.1.7- Màng bọc làm từ PE) Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm Phân loại 1.3 - Hiện PE trở thành quan trọng tất loại vật liệu nhựa Polyethylene chia thành nhiều loại khác chủ yếu dựa tỷ trọng độ phân nhánh thong thường gồm có loại sau: - LDPE (Low-Density Polyethylene) (0.910-0.940 g/cm3) - ULDPE (Ultra low-Density Polyethylene) (0.89 - 0.915g/cm3) - LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene) (0.916-0.940g/cm3) - VLDPE (Very Low Density Polyethylene) (0.940 - 0.965 g/cm3) - HDPE (High-Density Polyethylene) (0.94 - 0.965 g/cm3) - HMW-HDPE (High-Molecular-Weigh High-Density) - UHMW-PE (Ultrahigh-Molecular-Weigh-Polyethylene) Trong đó, vài thơng tin loại PE sau: - LDPE (PE tỷ trọng thấp): Tỷ trọng: 0,910 - 0,925 g/cm³; Nhiệt độ hóa thủy tinh Tg ≈ -110 °C; loại PE quan trọng thông dụng dễ hàn nhiệt loại rẻ nhất, tổng hợp phương pháp khơi mào gốc tự (LDPE) 10 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm Axit, kiềm, nước Brom thuốc tím Ở nhiệt độ cao 70°C PE hịa tan dụng dung môi Toluen, Xylen, Tricloetylen, Amyl axetat dầu thơng, dầu khống,… Dù nhiệt độ cao PE khơng thể hịa tan nước Trong loại rượu béo, Axeton, Ete Etylic, Glixerol loại dầu thảo mộc - Tính chất điện: Polyetylen (nhựa PE) chất cách điện tốt Nó cung cấp khả theo dõi tốt; nhiên, trở nên dễ dàng tính điện tích (có thể giảm cách - thêm graphite, cacbon đen chất chống tĩnh điện) Tính chất quang học: Tùy thuộc vào lịch sử nhiệt độ dày màng PE thay đổi gần rõ ràng (trong suốt), milky-đục (mờ) đục Độ suốt giảm tinh thể chúng lớn bước sóng ánh sáng khả kiến Một vài ưu nhược điểm 3.1 Ưu điểm - Có tính ngăn cản nước độ ấm tốt - Có tính hàn nhiệt tốt - Bên cạnh cịn giữ tính mềm dẻo dù nhiệt độ thấp Có thể sử dụng điều kiện -580C - Nếu nhiệt độ thay đổi độ nhớt PE thay đổi nên PE dễ gia công - Nhựa PE không gây độc hại nên yên tâm sử dụng với thực phẩm - Giá thành loại nhựa rẻ so với loại nhựa khác 3.2 Nhược điểm - Có tính ngăn cản mùi hương bị giới hạn - Có tính thấm O2 cao - Loại nhựa PE có tính kháng dầu mỡ thấp 13 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm - Khi nhựa PE nấu chảy nhiệt độ cao gây mùi khó chịu - Bên cạnh đó, màng PE thường có màu đục Muốn cải thiện tình trạng PE phải làm lạnh nhanh sau đun khó III 14 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm III SẢN XUẤT NHỰA PE Lý thuyết Sử dụng phản ứng trùng hợp etilen nhiệt độ cao, áp suất lớn (Hình III.1.1- Phản ứng trùng hợp etilen) Các công nghệ sản xuất 2.1 Công nghệ sản xuất áp suất cao - Áp suất: 1000-2000at - Khơi mào phản ứng: O2 - Hàm lượng oxi: Nếu % Oxi cao, etylen bị phân hủy; - Nhiệt độ: tăng làm tăng hiệu suất đẩy nhanh trình trùng hợp đến mức độ làm giảm trọng lượng phân tử - Áp suất : Áp suất hệ thống tăng vận tốc phản ứng hiệu suất polime lớn, polime có trọng lượng phân tử cao tính chất lý tốt 15 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm ( quy trình cơng nghệ sản xuất PE áp cao) - Sản phẩm: Thường LDPE; Mn: 45 000 – 60 000 Tạo nhánh nhiều, mật độ kết tinh thấp 50-60%; Tỷ trọng thấp Ưu điểm: Sản phẩm (ko dùng chất khởi đầu hữu cơ), tính cách điện cao Khuyết điểm: Vì áp suất cao: kích thước thiết bị bé nên suất bé Năng lượng tiêu hao nhiều trình nén khí; Thiết bị đắt, làm từ thép đặc biệt, vấn đề làm kín thiết bị, vận chuyển etylen áp suất cao có nhiều khó khăn  Phương pháp áp cao sử dụng 2.2 Phương pháp áp suất trung bình - Nhiệt độ: T=115-1200C - Áp suất: 30 ÷40 atm (áp suất trung bình) - Xúc tác: oxit crom - Áp suất lớn [η] lớn ,MP cao; Nhiệt độ phản ứng lớn [η] giảm, hiệu suất phản ứng giảm; Khi nhiệt độ cao xảy nhiều phản ứng phụ như: ngắt mạch, oxi hoá, nên hiệu suất giảm 16 Nhựa Poly Ethylen (PE) • - Nhóm Các giai đoạn trình: Chuẩn bị xúc tác: Trộn CrO3 với chất mang alumino silicat Yêu cầu xúc tác phải tích tự bề mặt mao quản phải lớn Vtd= 1cm3/g; F = - 400÷500m2/g Xúc tác sử dụng dạng huyền phù 0,2-0,6% Chọn dung mơi: Dung mơi chỉ hồ tan C2H4 khơng hồ tan polymer, rượu metylic, xiclohecxan, xăng tinh khiết…CH3OH dung môi tốt nhiệt độ - khơng hồ tan polymer hồ tan monome Tách xúc tác khỏi hỗn hợp sản phẩm: Muốn tách xúc tác phải hồ tan PE dung mơi thích hợp tách xúc tác máy li tâm Sau sấy tách dung mơi ta PE đem tạo hạt Ưu điểm: Không dùng thiết bị đắt tiền; Thể tích thiết bị lớn suất cao giá thành hạ -% tinh thể lớn (>85%) phân nhánh; Khối lượng riêng d lớn HDPE; Xúc tác rẻ, an tồn sử dụng (ít độc, khơng gây cháy nổ); Dễ tái sinh dung mơi Nhược điểm: Vì xúc tác chất rắn (CrO3) nên tách xúc tác khó khăn, muốn tách phải hồ tan PE lọc, sau sấy tách dung mơi phức tạp 2.3 Phương pháp Trùng hợp xúc tác Ziegle-Natta - Áp suất: P=3-4atm (áp suất thấp) - Nhiệt độ: T=80-1000C; - Dung môi: rượu metylic - Xúc tác: Al(C2H5)3; TiCl4  Sản phẩm tạo thành HDPE có độ kết tinh cao 90 -95% (Mơ hình sản xuất phương pháp áp suất thấp) 17 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm Ưu điểm: Tiến hành áp suất thấp nên lượng tiêu hao bé xuất sản xuất lớn giá thành thấp; Trọng lượng phân tử PE lớn nên độ bền học, bền nhiệt cao phương pháp áp suất cao Nhược điểm: Phải hồn ngun dung mơi nên dây chuyền sản xuất phức tạp tốn kém; Phải tách hết xúc tác khỏi PE rửa; Xúc tác dễ cháy nổ tiếp xúc với khơng khí IV ỨNG DỤNG CỦA NHỰA PE TRONG THỰC TẾ Nhựa PE có nhiều ứng dụng quan trọng đời song người hoạt động cơng nghiệp có nhiều tính chất quý bền, dai, dẻo, kháng nước, khơng độc hại… Do tính chất vật lý hóa học nêu trên, polyetylen dùng làm màng mỏng, làm vật liệu cách điện, làm màng bọc chống ăn mịn xí nghiệp sản xuất hóa chất Ngồi PE cịn ứng dụng gia cơng làm đồ gia dụng Cụ thể loại PE sử dụng nhiều HDPE, LDPE, LLDPE - Ứng dụng HDPE Cứng MDPE LDPE HDPE chịu nhiệt độ lên tới 120oC HDPE dùng làm bao bì trùng nước HDPE cắt - thành dây hẹp để dệt thành bao dệt HDPE ứng dụng nhiều lĩnh vực đóng gói làm chai đựng sữa, chai đựng hóa chất thuốc tẩy, cồn, xe đựng rác ống nước 1/3 loại đồ chơi trẻ em sản xuất từ HDPE 18 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm (Ống nhựa làm từ HDPE)  Năm 2007, lượng tiêu thụ HDPE toàn cầu lên đến 30 triệu - Ứng dụng LDPE LDPE có mạch polymer có độ dài ngắn, phân nhánh cao khác nhau, nên độ kết - tinh thấp có đặc tính chảy tốt, dễ dàng gia cơng LDPE có độ bền kéo thấp, độ bền va đập cao, ứng dụng cho đồ vật chứa đựng cứng màng nhựa mềm sọt đựng rác hay màng gói rau 19 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm (túi nilon LDPE)  Năm 2009, doanh thu bn bán LDPE tồn cầu 22.2 tỉ USD - Ứng dụng LLDPE Trong gia cơng tạo màng mỏng LDPE với khả kháng lại tác động phá hủy môi trường tốt lại không dễ gia cơng LLDPE ứng dụng nhiều đóng gói, bao bì, tấm, vỏ bọc dây điện, đồ chơi trẻ em, vật chứa đựng, ống dẫn nước 20 Nhựa Poly Ethylen (PE) - Nhóm Nhờ tính tốt dai, dẻo, độ cao nên ứng dụng nhiều thổi tạo màng, ứng dụng màng phủ nông nghiệp, màng đa lớp hay compositefilm Trong năm 2009, doanh thu buôn bán LLDPE đạt tới 24 tỉ USD Các ứng dụng thực tế (Túi chất dẻo làm từ PE) 21 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm (Đồ gia dụng làm từ PE) (Đồ chơi trẻ em) 22 Nhựa Poly Ethylen (PE) - Nhóm Dùng màng PE bảo vệ đồ dùng gần nước, đồ gỗ dễ ẩm: Dùng lớp màng PE mỏng bao bọc chi tiết cần bảo vệ, sau thời gian chi tiết bị bẩn tháo bỏ thay lớp màng (Ứng dụng thực phẩm) Màng PE an tồn khơng có độc lại dai, mỏng suốt nên sử dụng nhiều chế biến ăn làm bánh; Việc ứng dụng màng PE tùy theo yêu cầu khả sáng tạo người; Như hình màng PE bọc để giã thịt; để thịt khơng bị khơ dính vào chày/thớt; Hoặc dùng màng PE để bọc tô bột nhào để đợi lên men, hay dùng để thay dầu để chống dính cho bột vào khn… 23 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm (Ứng dụng công nghiệp) Đồ đạc bảo quản màng PE tránh bụi bẩn, ẩm mốc, q trình oxi hóa làm gỉ sét… Do màng PE có khả khơng cho bụi hay; khơng khí nước, vi khuẩn qua khơng phản ứng với dung mơi hóa học, axit kiềm; nên chúng tác động đến đồ đạc bên đồng thời chống trầy xước cho trình di chuyển 24 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm (Ứng dụng khác) - Ngành y tế: Một số loại polyetylen trọng lượng phân tử cực cao, dẻo dai chống mài mịn, kháng hóa chất sử dụng làm khớp nhân tạo thay khớp gối khớp háng Tóm lại: Nhựa PE có nhiều ứng dụng thực tế, từ đời sống đến công nghiệp, đồ gia dụng nhựa PE bền giá rẻ Tuy nhiên, tiếp xúc với nhiệt độ cao độc khó phân hủy mơi trường nên sử dụng chúng phải trọng nhiều V 25 Nhựa Poly Ethylen (PE) V - Nhóm KẾT LUẬN Với tính chất q có sẵn, nhựa PE có thời gian chiếm lĩnh thị trường lâu Ngày với công nghệ phát triển có nhiều sản phẩm tìm nhằm mục đích thay PE, chưa có loại chất “sốn ngơi” nhiều lý Nếu có loại vật liệu nhẹ, khơng độc hại lại bền đẹp giá thành lại - cao quy trình cơng nghệ lại q phức tạp Hiện nay, nước ta chưa có nhà máy sản xuất hạt nhựa PE Dự kiến tương lai khu cơng nghiệp dầu khí Long Sơn xây dựng vào hoạt động xây - dựng tổ hợp hóa dầu sản xuất hạt nhựa đây, có hạt nhựa PE Như trình bày, PE loại nhựa dẻo phổ biến hữu ích sống thời với đặc điểm tính vượt trội Tuy nhiên vấn đề đặt việc xử lý rác thải liên quan đến nhựa PE Mặc dù polyethylene tái chế được, sản phẩm nhựa sử dụng xong thấy rải rác nhiều nơi, mặt đất lẫn biển PE không bị phân hủy vi sinh vật, phải đến vài kỷ PE phân hủy được.Do vậy, hy vọng thời gian tới nghiên cứu phụ gia bổ sung vào sản phẩm PE để rác thải PE dễ dàng xử lý tăng khả tái chế hiệu để giá trị PE thực tiến đến tầm cao VI 26 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tschem- polyme tính chất tham khảo Misschem.vn – khoa hóa học Giáo trình hữu cơ- polyme- Phan Thanh Sơn Nam Youtube- Polietilen developer Thoidaimoi.com- chất liệu thời đại Phan Thanh Bình- NXB DHQG Tp HCM Polietylen- chemical comupund Plastics materials – seventh edition Brydson – Plastic - PE - … -Hết- 27 ... LDPE, HDPE, LLDPE) - MDPE (PE tỷ trọng trung bình) 11 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm - VLDPE (PE tỷ trọng thấp) - UHMWPE (PE có khối lượng phân tử cực cao) - PEX hay XLPE (PE khâu mạch) - HDXLPE... dụng nhiều HDPE, LDPE, LLDPE - Ứng dụng HDPE Cứng MDPE LDPE HDPE chịu nhiệt độ lên tới 120oC HDPE dùng làm bao bì trùng nước HDPE cắt - thành dây hẹp để dệt thành bao dệt HDPE ứng dụng nhiều... Loại nhựa PE có tính kháng dầu mỡ thấp 13 Nhựa Poly Ethylen (PE) Nhóm - Khi nhựa PE nấu chảy nhiệt độ cao gây mùi khó chịu - Bên cạnh đó, màng PE thường có màu đục Muốn cải thiện tình trạng PE