PVC cĩ thể sản suất bằng bốn phơng pháp:
C2H6 + Cl2 C2H3Cl + HCl
C2H6 + HCl + O2 C2H3Cl + H2O
- phơng pháp trùng hợp khối.
- Phơng pháp trùng hợp dung dịch.
- phơng pháp trùng hợp nhũ tơng.
- Phơng pháp trùng hợp huyền phù.
Mỗi phơng pháp đều cĩ đặc điểm riêng của nĩ tuy nhiên cĩ nét chung là trọng lợng phân tử của PVC đợc xác định chủ yếu bởi nhiệt độ của quá trình trùng hợp (khoảng từ 40-80oC)
Bảng: Tổng sản lợng PVC của các phơng pháp (Đơn vị: Triệu tấn)
Năm Huyền phù Nhũ hơng Khối
1960 1,43 0,36 0,012 1965 2,9 0,66 0,14 1970 6,2 1,66 0,34 1975 10 1,45 1 1980 13,2 1,64 1,2 Tổng% 82,3% 10,25% 7,5% 1/ Phơng pháp trùng hợp khối.
Là phơng pháp đơn giản tuy nhiên ít đợc sử dụng do sản phẩm polyme tạo thành ở dạng khối, khĩ gia cơng và hao sản phẩm.
Hệ quả phản ứng bao gồm: monome+ chất khởi đầu: Chất khởi đầu hay dùng là proxit benfoill.
Thơng thờng trùng hợp khối ở áp suất cao và nhiệt cao, cũng cĩ thể trùng hợp khí cloraVinyl mà khơng cần áp suất, cho hỗn hợp monome với một ít
Và perxoxit benfoill trùng hợp.ở 60- 77oC sẽ tạo thành polyme lỏng phân tử thấp. ở nhiệt độ thấp hơn tốc độ chuyển mạnh qua dung mơi CCl4 giảm xuống nên cĩ đợc plyme rắn.
2/ Phơng pháp trùng hợp dung dịch.
ở phơng pháp này cĩ thể khắc phục đợc hiện tợng quá nhiệt cục bộ, tr- ờng hợp này dung mơi cĩ thể hồ tan đợc polyme hoặc khơng hồ tan đợc polyme.
Nếu dung mơi khơng hồ tan đợc polyme thi polyme đợc tách ra ở dạng bột. Nếu dung mơi hồ tan đợc polyme thì polyme tách ra ở dạng dung dịch. Nhiệt độ phản ứng 35- 45oC.
Thời gian trùng hợp tơng đối dài, dung mơi tiêu tốn nhiều mà cần với nồng độ tinh khiết cao vì vậy trong thực tế ít đợc sử dụng. Hiện nay trùng hợp dung dịch chỉ để sử dung đồng trùng hợp các monome khác với VC.
3/ Các phơng pháp trùng hợp nhũ tơng.
Thành phần chính trong trùng hợp nhũ tơng bao gồm: monome, chất khởi đầu, mơi trờng phân tán (thờng là nớc), dung dịch muối đậm và chất nhũ hố.
Vinylclorua hồ tan trong nớc kém nên nĩ cĩ thể tham gia phản ứng trùng hợp nhũ tơng.
Do chất khởi đầu tan trong nứơc phản ứng trùng hợp xảy ra trong khu vực tiếp xúc giữa Vinylclorua và nớc polyme tạo thành ở dạng nhũ tơng trong nớc.
Để ổn định và để monome phân tán tốt trong nớc cần bổ sung chất nhũ hố. Chất nhũ hố làm giảm sức căng bề mặt giữaVC và nớc tạo ra các giọt monome phân tán trong nớc tạo ra các giọt nhỏ hơn rất nhiều so với trùng hợp huyền phù. Chất nhũ hố thờng dùng là Ankyl Sunphat bậc hai hoặc muối kiềm của Ankyl Sunphat. Chất nhũ hố khơng tan trong nớc hoặc tan rất ít trong nớc và tạo ra các mixel dạng hình tấm hoặc hình cầu với hệ thống chất khởi mào oxi hố khử , cĩ thể thực hiện phản ứng nhanh hơn tại nhiệt độ thấp khoảng 20oC (NH4)2S2O8, K2S2O8 và hyđropeoxit là những chất khơi mào điển hình ở trong khi binnphit và muối sắt là những tác nhân khử cĩ ích. Những tác nhân biến tính thờng sử dụng để điều chỉnh khối lợng phân tử.
Chất ổn định PH để đảm bảo cho phản ứng trùng hợp nhũ tơng cĩ thể sảy ra. Sản phẩm tạo thành trong quá trình trùng hợp nhũ tơng ở dạng Latex, kích th- ớc hạt bé 0,01.10-6ữ1.10-6, khối lợng phân tử lớn, độ đồng đều cao, nhiệt độ
phản ứng thấp. Vì vậy đợc sử dụng nhiều, tuy nhiên cĩ nhợc điểm là sản phẩm bị nhiễm bẩn ở chất nhũ hố, nên tính chất cách điện của polyme kém.
4/ Phơng pháp trùng hợp huyền phù.
Hệ phản ứng bao gồm: monome, chất khơi mào, mơi trờng phân tán và chất ổn định huyền phù. Trong trờng hợp huyền phù monome đợc chuyển thành các giọt phân tán trong mơi trờng đồng nhất dới tác dụng của chất ổn định.
Do chất khơi màu tan trong monome, nên quá trình kích thích và trùng hợp đều sảy ra trong các hạt monome lơ lủng trong mơi trờng nớc nhờ sự khuấy chộn mạnh mẽ, monome khơng tan trong nớc đợc phân bố trong mơi tr- ờng nớc thành các giọt nhỏ cĩ kích thớc từ 10.10-6ữ5.10-6m. Mỗi giọt monome trong hệ huyền phù cĩ thể đợc xem nh là thiết bị phản ứng trùng hợp khối cực nhỏ cĩ bề mặt thốt nhiệt với mơi trờng nớc lớn, hiện tợng quá tải nhiệt cục bộ. Cùng với sự tiến triển của qúa trình trùng hợp độ nhớt bên trong các giọt tăng lên nên phân chia nhỏ các giọt đã keo tụ rất khĩ, để tránh xảy ra hiện t- ợng này cần bổ xung các chất ổn định nh: geratin, PVA, các chất này tạo… màng xung quanh giọt và ngăn cản các giọt keo tụ lại với nhau.
ở giai đoạn đầu của quá trình trùng hợp huyền phù độ chuyển hố cha đáng kể (1- 2%) các hạt PVC rất nhỏ xuất hiện bên trong các giọt monome, các hạt PVC và nớc dẫn đến sự ghép của chất keo bảo vệ trên PVC, kết quả tạo ra các màng bao bọc xung quanh các giọt, màng vì thế nĩ khơng tan trong chất hố dẻo ở nhiệt độ cao. Cấu trúc của hạt PVC rất quan trọng vì nĩ quyết định hai đặc tính của PVC đĩ là: PVC là vật liệu nhạy nhiệt, nên phải cĩ khả năng chuyển thành sản phẩm cuối cùng mà khơng bị phân huỷ trong khi gia cơng và khả năng hấp thụ các chất phụ gia đặc biệt là hố dẻo.
Muối đệm cĩ vai trị điều chỉnh độ PH.
Quá trình phản ứng xảy ra trong thời gian dài, nhiệt độ phản ứng khoảng 600C và đợc duy trì trong suốt giai đoạn phản ứng, đến khi áp suất bắt
đầu giảm do monome đã tham gia phản ứng thì lúc này mức độ chuyển hố khoảng 80% khơng cịn VC tự do nữa.