- CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 CH2 CH 2 CH3 CH 2 CH2 CH2 CH2 CH
35 50 60 70 110 120 Túi dán đáy
8.7 POLYVINYLCHLORID E PVC 1 Tình hình sản xuất sử dụng PVC
8.7.1 Tình hình sản xuất sử dụng PVC
Sản phẩm PVC được đưa ra thị trường từ năm 1920. PVC đã từng là loại nhựa được sử dụng với số lượng rất lớn, nhưng ngày nay đã bị PE vượt qua. Nhưng hiện nay, PVC được sử dụng với số lượng lớn dùng bao bọc dây cáp điện dùng làm ống thốt nước, máy che mưa, màng nhựa gia dụng v.v…
thường được gọi là VCM, cĩ thể ảnh hưởng đến thần kinh do cĩ tác dụng như thuốc mê, và vào đầu những năm 1970, người ta đã phát hiện rằng VCM cĩ khả năng gây ung thư, và những sản phẩm PVC đã được sản xuất trước đây cĩ chứa một lượng nhỏ chất VCM chưa phản ứng. Việc báo động này lại khởi đầu cho sự phát triển những phương pháp sản xuất PVC cải tiến cĩ chứa hàm lượng VCM thấp hơn so với trước đây. Ngày nay lượng VCM cĩ trong sản phẩm PVC đã giảm đi rất nhiều, cĩ thể chỉ bằng 1/100 so với trước đây, cĩ thể phù hợp với tiêu chuẩn VCM trong thực phẩm đĩng bao bì là < 1ppm.
Ngồi ra PVC đã bị gán tội một cách sai lầm là: chất sản xuất ra dioxin khi xử lý rác bằng phương pháp đốt cháy. Nhưng những điều tra gần đây cho thấy việc đốt rác là sai lầm vì cĩ quá nhiều clo chứa trong vật liệu khác tồn tại trong rác. Ví dụ như lọ muối bọt cũng cĩ thể sản sinh ra dioxin.
Thực tế, phương pháp xử lý rác PVC bằng đốt cháy, lại sinh ra khí HCl, khí này kết hợp với nước tạo thành axit clohydric; cĩ thể loại bỏ khí HCl bằng phương pháp hấp thu vào H2O.
Tại Mỹ lượng PVC được sản xuất hiện nay khoảng 2,7 triệu tấn/năm dùng cho tất cả các ngành cơng nghiệp, trong đĩ lượng PVC được dùng làm bao bì thực phẩm khoảng 207 ngàn tấn/năm và khoảng 1/3 số lượng này được dùng làm bao bì bao gĩi thịt tươi sống.
Màng từ vật liệu PVC cĩ tính dịn, khơng mềm dẻo như PE hoặc PP. Để chế tạo PVC mềm dẻo dùng làm bao bì thì phải dùng thêm chất phụ gia, do đĩ cũng tăng tính chống thấm khí O2 và hơi H2O. PVC đã dẻo hĩa cĩ thể dùng làm màng co để khằng các bao bì chai lọ (màng co bao nắp chai lọ).
Bao bì PVC cĩ những khuyết điểm như sau:
- Tỉ trọng: 1,4g/cm3, cao hơn PE và PP do trong phân tử PVC, clor chiếm khoảng 50% khối lượng do đĩ phải tốn một lượng lớn PVC để cĩ được một diện tích màng cùng độ dày so với PE và PP.
- Loại PVC đã được dẻo hĩa, bởi phụ gia sẽ bị biến tính cứng dịn sau một khoảng thời gian.
- Sản phẩm PVC đã khống chế được dư lượng VCM đến mức thấp hơn 1ppm là mức an tồn cho phép, nhưng ở châu Âu, PVC vẫn khơng được dùng làm bao bì thực phẩm.
- So với giá thành của các loại polyme trùng ngưng khác thì PVC cĩ giá thành thấp hơn.
Cấu trúc
PVC được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp các monomer VCM vinyl chloride, ở áp suất thấp, ở khoảng nhiệt độ khơng cao phản ứng trùng
hợp PVC cĩ thể biểu diễn như sau: H H H H | | | | n (C = C) (–C – C–) n | | | | H Cl H Cl
Phân tử VCM cĩ 1 nối đơi trong phân tử, cĩ thể mở nối đơi tham gia phản ứng trùng hợp ở vị trí đầu hoặc cuối. Do đĩ tùy theo cơng nghệ chế tạo, chất phụ gia được sử dụng cĩ thể tạo ra nhiều loại PVC cĩ tính năng khác nhau đáp ứng nhiều mục tiêu sử dụng của các ngành cơng nghiệp.
Sự phát triển chuỗi mạch PVC cĩ thể từ một đầu hoặc cả hai đầu mạch như sau:
Phân tử PVC được trùng hợp ở cả hai vị trí đầu và vị trí cuối –(CH2 – CHCl) – (CHCl – CH2) – (CH2 – CHCl) – Phân tử PVC được trùng hợp ở vị trí đầu với nhau
– (CH2 – CHCl) – (CH2 – CHCl) – (CH2 – CHCl) –
- Ngồi ra phân tử PVC cũng được hình thành từ sự trùng hợp ngẫu nhiên giữa các VCM. Vật liệu PVC luơn luơn cĩ chứa cấu trúc phân tử trùng hợp ngẫu nhiên và tồn tại ở trạng thái vơ định hình. Màng PVC được sản xuất theo phương pháp đùn ép và thổi thành màng qua khe, cĩ thể điều chỉnh được độ dày màng. Một trong những khĩ khăn gặp phải trong quá trình sản xuất PVC là sự khơng ổn định nhiệt trong quá trình gia nhiệt do độ nhớt cao của khối vật liệu nĩng chảy.
Tính chất của PVC
a) Vật liệu PVC khơng hĩa dẻo
- Sản phẩm từ PVC khơng hĩa dẻo thường bị giảm màu và mất màu khi được gia nhiệt đến gần nhiệt độ chế tạo, do đĩ phải cĩ chất ổn định thêm vào.
- Chống thấm hơi, nước kém hơn các loại PE, PP.
- Tính chống thấm khí và tính chống thấm dầu mỡ khá cao, cĩ thể làm bao bì chứa thực phẩm cĩ hàm lượng chất béo cao, cĩ khả năng bảo quản chất béo khỏi sự oxy hĩa.
- Bị phá hủy bởi một số dung mơi hữu cơ, đặc biệt là loại clorur hydrocarbon (cloroform), và ketone.
- Màng PVC cĩ khuynh hướng đĩng thành khối do tương tác tĩnh điện giữa chúng.
b) Vật liệu PVC đã dẻo hĩa
- Tính chất của PVC đã dẻo hĩa thay đổi tùy theo chất dẻo hĩa đã sử dụng. Thơng thường, nếu tăng lượng chất dẻo hĩa thì sẽ tăng tính mềm dẻo (khơng cứng vững của màng PVC, mặc dù ở nhiệt độ thấp.
- Vật liệu PVC hĩa dẻo cĩ mùi và càng nhiễm mùi khi tiếp xúc với dung mơi hữu cơ. Màng PVC hĩa dẻo bằng chất hĩa dẻo vì cĩ chất ổn định thích hợp thì sẽ tăng độ trong suốt, độ bĩng bề mặt và tính bền cơ. - Cả hai loại PVC đều cĩ thể được in ấn tốt, khơng cần xử lý bề mặt
trước khi in như trường hợp của PE và PP nhưng cũng cĩ một chất hĩa dẻo và chất bơi trơn màng tác động làm cho sự in ấn trở nên khơng rõ nét.
Áp dụng: Ngành thực phẩm chỉ sử dụng loại PVC khơng hĩa dẻo:
- Để phủ bên ngồi các loại màng khác tạo thành bao bì màng ghép, tăng tính chống thấm khí.
- Làm màng co vì cĩ tính khá mềm dẻo để bao bọc các loại thực phẩm tươi sống bảo quản, lưu hành trong thời gian ngắn: như thịt sống, rau quả tươi, làm màng co khằng các nắp chai nước giải khác bằng plastic. Ngồi ra PVC được áp dụng để làm rất nhiều vật gia dụng cũng như các loại sản phẩm thuộc các ngành khác.