tìm hiểu về polivinyl clorua (PVC) và tơ clorin

• PVC tan trong các xêton, hydrocacbon clo hoá và ester.. Không tan trong monomer, rượu, nước, hidrocacbon no... Dung môi cho vào trấ ước, VC l ng cho vào sau, ch tỏ ấ kh i ở đầu là pero

TR Ư Ờ N G Đ I H C CÔNG NGHI P TP.HCM Ọ Ệ

Bài Ti u Lu n V ể ậ ềĐ ề Tài POLYMER

tài:

Đề tìm hi u v polivinyl clorua (PVC) và t clorin. ể ề ơ

Gi ng viên: ả Nguy n V n S n ễ ă ơ

Thành viên nhóm:

Mai Ti n Khang ế MSSV: 14000753

Tr nh Ng c Toàn ị ọ MSSV: 14000

A. T ng quan v nh a polivinyl clorua (PVC) ổ ề ự

I Đị nh ngh a: ĩ

- PVC có c u t o phân t m ch th ng, r t ít nhánh Kh i l ấ ạ ử ạ ẳ ấ ố ượ ng phân

t c a Polyvinylclorua k thu t t 18.000 – 30.000 ử ủ ĩ ậ ừ đơ n v ị

- C u trúc c a PVC có 2 d ng ch y u: K t h p ấ ủ ạ ủ ế ế ợ đầ u n i uôi và ố đ đầ u

n i ố đầ u Trùng h p VC theo c ch g c t do là s k t h p các phân ợ ơ ế ố ự ự ế ợ

t theo “ ử đầ u n i uôi” thành m ch phát tri n Trong m ch phân t , ố đ ạ ể ạ ử

các nguyên t Clo v trí 1;3 ử ở ị

- PVC là m t polymer phân c c m nh tr ng thái không kéo c ng ộ ự ạ Ở ạ ă

PVC hoàn toàn vô nh hình, ch khi nào kéo c ng th t m nh m i có đị ỉ ă ậ ạ ớ

kh n ng nh h ả ă đị ướ ng m t ph n ộ ầ

– PVC là h p ch t hoá h c c a Cacbon, Hydro và Clo H p ph n PVC ợ ấ ọ ủ ợ ầ được d nẫ

xu t t nguyên li u t nhiên nh d u khoáng và mu i PVC ấ ừ ệ ự ư ầ ố được phát hi n l nệ ầ

u tiên n m 1835 trong phòng thí nghi m c a Regnaut Sau 50 n m PVC m i

c s n xu t v i s l ng l n PVC c trùng h p t monomer VinylClorua

(VC) VC có công th c c u t o CH2=CH-Cl, t tr ng dVC = 0,9692 g/cm3 Nhi t ứ ấ ạ ỷ ọ ệ độ nóng ch y: Tnc = -1600C, nhi t ả ệ độ sôi: Ts = -19,30C VC n ng ở ồ độ 4-27% t o v iạ ớ không khí moat h n h p gây n VC có th ỗ ợ ổ ể được s n xu t t acetylen, etylen theoả ấ ừ các phương trình sau:

• Kh hydro và clo c a dicloethane b ng dung d ch rử ủ ằ ị ượu ki mề

• Clo hoá ethylene nhi t ở ệ độ cao

• Nhi t phân dicloethaneệ

• Hydro và clo hoá acetylene

PVC là ch t d o c ng, cách i n t t, b n v i axit, ấ ẻ ứ đ ệ ố ề ớ được

dùng làm v t li u i n, ng d n nậ ệ đ ệ ố ẫ ước, da gi …ả

II Các tính ch t c lý c a nh a polivinlyl clorua (PVC) ấ ơ ủ ự

(1) C u t o phân t PVC: ấ ạ ử

PVC có c u t o phân t ki u “ấ ạ ử ể đầu – uôi”đ

– Tuy nhiên c u t o không i u hoà nh v y mà có s phân nhánh S phân ấ ạ đ ề ư ậ ự ự nhánh ph thu c vào nhi t ụ ộ ệ độ trùng h p Khi nhi t ợ ệ độ trùng h p vợ ượt quá 40 – 45oC thì s phân nhánh có khuynh hự ướng t ng Polymer m ch nhánh không ă ạ

nh ng có nh hữ ả ưởng đến tính ch t hoá h c mà còn làm thay ấ ọ đổi tính ch t v t lý.ấ ậ – Đặc tính c u trúc còn ấ được th hi n qua ể ệ độ ế k t tinh, m ch càng nhánh thì ạ độ

k t tinh càng kém ế Độ ế k t tinh còn quy t nh nhi t ế đị ệ độ ch y c a nh a, ngh a là ả ủ ự ĩ quy t nh nhi t ế đị ệ độ gia công Độ ế k t tinh càng t ng thì nhi t ă ệ độ m m c a nh a t ngề ủ ự ă

và do ó nhi t đ ệ độ gia công s cao h n ẽ ơ Độ ế k t tinh t ng làm gi m tính tan c a ă ả ủ Polymer trong dung môi

(2) PVC là m t lo i nh a không ộ ạ ự độ c h i: ạ

– Vì PVC bao g m Clo trong c u trúc hoá h c c a nó, do ó có ngồ ấ ọ ủ đ ười cho r ng ằ PVC e d a cân b ng sinh thái c ng nh khí Clo và các khí đ ọ ằ ũ ư độc h i khác nh Flo ạ ư hoá và hydrocacbon Clo hoá khác i u này hoàn toàn sai, vì PVC là m t nguyên Đ ề ộ

li u tr ng thái r n và các nguyên t Clo c a nó ệ ở ạ ắ ử ủ được liên k t ch t ch c ng nh ế ặ ẽ ũ ư

c trung hoà v m t hoá h c, PVC không phân hu sinh h c, vi khu n không th

t n công vào PVC và phá v c u trúc c a nó ấ ỡ ấ ủ được

(3) Kh i l ố ượ ng phân t và ử độ phân b kh i l ố ố ượ ng phân t : ử

– Các lo i PVC thạ ương m i có kh i lạ ố ượng phân t trung bình Mw trong kho ngử ả

40.000 – 480.000 tương ng v i kh i lứ ớ ố ượng trung bình s Mn trong kho ng 20.000 –ố ả

91.500 T s Mw/Mn trong kho ng 2 – 5,25.ỉ ố ả

– L a ch n úng giá tr K c a PVC là m t vi c r t quan tr ng trong vi c gia công ự ọ đ ị ủ ộ ệ ấ ọ ệ PVC

4) Kích th ướ c và hình dáng h t: ạ

– Các h t Polymer huy n phù có d ng hình c u lõm tâm g i là các “Cenosphere”.ạ ề ạ ầ ở ọ

“Cenosphere” là t p h p các h t s c p t o thành c u trúc x p giúp vi c h p th hoáậ ợ ạ ơ ấ ạ ấ ố ệ ấ ụ

d o xây ra nhanh chóng.ẻ

– Kích thước h t thay ạ đổi trong kho ng r ngả ộ

– Các ph n t h t PVC ầ ử ạ được nh a hoá (phá v , nóng ch y, k t dính) thành c m n (0,1ự ỡ ả ế ỡ ị

micron) do tác d ng c a nhi t và l c c t Nh a hoá không t t s nh hụ ủ ệ ự ắ ự ố ẽ ả ưởng đến c tínhơ

c a s n ph m vì l c liên k t gi a các ph n t s c p (1 micron) y u h n l c liên k t gi aủ ả ẩ ự ế ữ ầ ử ơ ấ ế ơ ự ế ữ

các ph n t m n (0,1 micron) và c c m n (0,01 micron).ầ ử ị ự ị

– Ph n t s c p (1 micron) là ầ ử ơ ấ đơn v ch y c a PVC C u trúc x p và hình dáng h t quy tị ả ủ ấ ố ạ ế

nh kh i l ng riêng g p c a PVC, do ó quy t nh th tích c a m t m gia công và n ng

su t c a máy gia công.ấ ủ

5) Kh i l ố ượ ng riêng g p c a PVC: ộ ủ

– Kh i lố ượng riêng g p c a PVC nh tộ ủ ũ ương th p kho ng 0,25 g/cm3 Các lo i PVC nhấ ả ạ ũ

tương thương m i thạ ường g p có kh i lặ ố ượng g p t 0,4 – 0,55 g/cm3 PVC huy n phùộ ừ ề

lo i không x p có kh i lạ ố ố ượng riêng g p cao h n (0,7g/cm3) trong khi lo i PVC huy nộ ơ ạ ề

phù thông thường (lo i ạ để gia công) có kh i lố ượng riêng g p kho ng 0,4 – 0,5g/cm3.ộ ả

6) Độ tinh khi t: ế

– Độ tinh khi t c a PVC nh hế ủ ả ưởng đến màu s c, ắ độ trong su t và tính n nh nhi tố ổ đị ệ

c a s n ph m Các t p ch t thủ ả ẩ ạ ấ ường là ch t kh i mào, ch t n nh huy n phù, nhấ ơ ấ ổ đị ề ũ

tương còn l n trong quá trình Polymer hoá Polymer nh tẫ ũ ương thường có t l t p ch tỉ ệ ạ ấ

cao h n.ơ

7) Tính ch t v t lý: ấ ậ

– Tính ch t c a polymer luôn ph thu c vào kh i lấ ủ ụ ộ ố ượng phân t trung bình Mw,ử nhi t ệ độ m m, ề độ ề b n kéo, ng su t nh dãn, ứ ấ đị độ ề b n kéo khi đứ độ ềt, b n xé,

c ng và b n nén c a compound PVC không hoá d o s t ng theo kh i

lượng phân t ử

8) Tính ch t hoá h c: ấ ọ

• PVC b t ắ đầu b phân h y nhi t ị ủ ở ệ độ 130 – 1500C Nhi t ệ độ th y tinh hoá ủ kho ng 950C T c ả ố độ ph n ng phân hu t ng theo nhi t ả ứ ỷ ă ệ độ, d u hi u c a ấ ệ ủ

s phân hu làs thay ự ỷ ự đổi màu t tr ng sang vàng sang nâu r i sang en.ừ ắ ồ đ

• Tính d b phân hu b i nhi t c a PVC ph thu c vào hàm lễ ị ỷ ở ệ ủ ụ ộ ượng t p ch t ạ ấ

l n vào Do v y PVC nh tẫ ậ ũ ương kém b n nhi t h n PVC trùng h p kh i.ề ệ ơ ợ ố

• PVC h u h t tr v i O2, O3 nh ng d b phân hu b i các ch t oxy hoá ầ ế ơ ớ ư ễ ị ỷ ở ấ

m nh nh Permanganat ạ ư đậm đặc

• PVC b n v i các oxit ki m tr H2SO4 (>90%) và HNO3 (>50%) nhi t ề ớ ề ừ ở ệ độ cao 600C nhi t Ở ệ độ ớ l n h n 600C PVC b phân hu b i các acid m nh.ơ ị ỷ ở ạ

• PVC ít b nh hị ả ưởng c a nhóm Halogen Riêng Br2 và F2 tác d ng v i PVCủ ụ ớ ngay nhi t ở ệ độ thường

• PVC tan trong các xêton, hydrocacbon clo hoá và ester D tan nh t là ễ ấ trong các h n h p dung môi phân c c và không phân c c, ví d nh ỗ ợ ự ự ụ ư

Axeton, và Benzen Không tan trong monomer, rượu, nước, hidrocacbon no

• PVC b n v i acid và ki m nhi t ề ớ ề ở ệ độ 200C

9) Tính ch t v môi tr ấ ề ườ ng:

– nh hẢ ưởng c a môi trủ ường ph thu c vào hàm lụ ộ ượng ch t hoá d o trongấ ẻ

h n h p ỗ ợ Độ ấ h p th nụ ước c a PVC c ng nh h n 1%, do ó PVC c ng ủ ứ ỏ ơ đ ứ

loãng khác

– Có r t ít dung môi h u c tác ấ ữ ơ động lên PVC C n, acid h u c vàhydro ồ ữ ơ

carbon m ch th ng không nh hạ ẳ ả ưởng lên PVC M t s dung môi t t c a PVCộ ố ố ủ

là diclorua elthlen, nitrobenzene, các acetone nh : cyclohexanone, tetra ư

hydro furan.69

– Nói chung, h u h t các ch t hoá d o ầ ế ấ ẻ đều b trích ly b i dung môi ti p ị ở ế

xúc i u này ch Đ ề ỉ được gi m ả đến m c t i thi u b ng cách ch n ch t hoá d o ứ ố ể ằ ọ ấ ẻ

thích h p.ợ

– M t s hãng s n xu t nh a PVC trên th gi i:ộ ố ả ấ ự ế ớ

S ph thu c tính ch t c lý (mô un dàn h i, ự ụ ộ ấ ơ đ ồ độ ề b n kéo đứ đột, giãn dài khi

ham lượng clay trong kho ng t 0-3%, mô un àn h i c a v t li u gi m i, th m ả ừ đ đ ồ ủ ậ ệ ả đ ậ

chí nh h n so v i m u PVC ( không có clay) n u làm lỏ ơ ớ ẫ ế ượng n u hàm lế ượng clay

ti p tucj t ng quá 2 % Tế ă ương t , ự độ ề b n kéo đứt c a v t li u ủ ậ ệ đạt giá tr l n nh t ị ớ ấ ở

hàm lượng clay 1% ( độ ề b n kéo đứ đạt t 27,95 Mpa, t ng 20,3% so v i h n h p ă ớ ỗ ợ

PVC ban đầu), ti p ó khi làm lế đ ượng clay l n h n 1%, ớ ơ độ ề b n kéo đứt c a v t li u ủ ậ ệ

compozit gi m (so v i giá tr c c ả ớ ị ự đại) nh ng v n l n h n ư ẫ ớ ơ độ bên keo đứt c a h n ủ ỗ

h p PVC ban ợ đầu Độ giãn dài khi đứt c a v t li u t ng khi hàm lủ ậ ệ ă ượng clay t ng và ă

ban đầu) Ti p ó ế đ độ giãn dài khi đứt c a v t li u có xu hủ ậ ệ ướng gi m, th m chí nh ả ậ ỏ

h n m u PVC khi hàm lơ ẫ ượng clay l n quá 1,5%.ớ

Mô un àn h i và đ đ ồ độ ề b n kéo đứt c a v t li u t ng theo hàm lủ ậ ệ ă ượng clay t i 1% là ớ

do có s tự ương tác t t gi a clay h u c và nên PVC v i các nguyên t H c a nhóm ố ữ ữ ơ ớ ử ủ

OH trong clay hình thành liên k t hydro – Cl H – O- Ngoài ra, có th gi thuy t r ng ế ể ả ế ằ

có ph n ng ng ng t gi a các nguyên t Cl kém b n (d ho t ả ứ ư ụ ữ ử ề ễ ạ động hóa h c) c a ọ ủ

PVC và các nguyên t H nhóm OH c a clay ử ủ để ạ t o thành c u n i C – O – clay gi a ầ ố ữ

PVC và clay Khi hàm lượng clay trong h n h p PVC l n h n 1%, các h t clay có kích ỗ ợ ớ ơ ạ

thướ ớc l n h n (do s k t t c a các h t clay) làm gián o n pha nên PVC, do ó làm ơ ự ế ụ ủ ạ đ ạ đ

gi m mô dun àn h i và ả đ ồ độ ề b n kéo đứt c a v t li u.ủ ậ ệ

S t ng ự ă độ giãn dài khi d t c a v t li u khi hàm lứ ủ ậ ệ ượng clay t ng t i 1% là do s ă ớ ự

phân b ố đồng đề và s tự ương tác t t c a clay v i n n PVC Ti p ó ố ủ ớ ề ế đ độ giãn dài khi d tứ

c a v t li u gi m i i u này có th do các nguyên t H OH c a các h t clay “d : ủ ậ ệ ả đ Đ ề ể ử ở ủ ạ ư

tương tác v i các nguyên t O nhóm C=O DOP (tớ ử ở ương tác hydro) làm gi m hi u ả ệ

qu hóa d o c a DOP, h n ch kh n ng trả ẻ ủ ạ ế ả ă ượt c a các m ch PVC.ủ ạ

III Các ph ươ ng pháp t ng h p PVC: ổ ợ

Trên th trị ường hi n nay có ít nh t 400 lo i nh a PVC khác nhau, và không có 2 lo iệ ấ ạ ự ạ

nh a nào gi ng nhau v tính ch t Có 4 phự ố ề ấ ương pháp t ng h p PVC:ổ ợ

– Trùng h p kh i (PVC-M): là phợ ố ương pháp trùng h p VC trong kh i, cho ợ ố đến nay thì

phương pháp này ít được s d ng do polymer thu ử ụ đượ ở ạc d ng m t kh i l n có tr ngộ ố ớ ọ

lượng không đều nên khó nghi n và x lý M t khác khó d n nhi t ph n ng ra, do óề ử ặ ẫ ệ ả ứ đ làm phân h y polymer t o ra khí HCl và polymer có màu.ủ ạ H t có kích thạ ướ đồc ng nh tấ kho ng 0,15mm, r t tinh khi t.ả ấ ế

– Trùng h p dung d ch: c ng nh các phợ ị ũ ư ương pháp khác, trùng h p trong dung d chợ ị

ti n hành nhi t ế ở ệ độ th p 35-450C Dung môi cho vào trấ ước, VC l ng cho vào sau, ch tỏ ấ

kh i ở đầu là peroxyt benzoyl Có th dùng hai lo i dung môi:ể ạ

• Dung môi không hòa tan polymer (rượu), trong trường h p này polymer d n d nợ ầ ầ tách ra d ng b t m n.ở ạ ộ ị

• Dung môi hòa tan c polymer va monomer (dicloetan, axeton…) Tách polymerả

ra b ng cách dùng nằ ướ để ế ủc k t t a ho c ch ng c t.ặ ư ấ

– Tuy nhiên phương pháp này ít dùng trong th c t do quá trình trùng h p lâu và t nự ế ợ ố nhi u dung môi.ề

– Trùng h p nh tợ ũ ương (PVC-E): ây ch t kh i ở đ ấ ở đầu tan trong nước vì th ph n ngế ả ứ trùng h p x y ra khu v c ti p xúc gi a VC và H2O Polyme t o ra s tr ng thái nhợ ả ở ự ế ữ ạ ẽ ở ạ ũ

tương trong nước, c n ph i keo t ho c cho nầ ả ụ ặ ước b c h i ố ơ để tách polymer ra S nả

ph m thẩ ường d ng lat ch và kích thở ạ ế ước h t polymer r t bé (0,06-0,25mm), ạ ấ độ trong cao, tr n l n t t, d gia công.ộ ẫ ố ễ

– u i m Ư đ ể đặc bi t c a phệ ủ ương pháp này là có kh n ng ti n hành trùng h p liên t c.ả ă ế ợ ụ

Nh khu y ờ ấ đều và polyme tách ra liên t c nên s n ph m r t ụ ả ẩ ấ đồng nh t.ấ

– Trùng h p huy n phù (PVC-S): ợ ề để trùng h p huy n phù ta cho VC l ng (dợ ề ỏ ưới áp

su t) phân tán trong nấ ước có keo a nư ước (gelatin và rượu PVR) và ch t kích ấ động tan trong monomer B ng cách ch n ch t kích ằ ọ ấ động ho c h n h p h p ch t kích ặ ỗ ợ ợ ấ động có

th i u ch nh ể đ ề ỉ được v n t c trùng h p và trong nhi u trậ ố ợ ề ường h p nâng cao ợ đượ độc

ch u nhi t và ánh sáng c a polymer thu ị ệ ủ được Polyme thu được s ch h n nhi u so v iạ ơ ề ớ polymer nh tủ ương, có c u trúc ch c ch , ít hút d u, kích thấ ặ ẽ ầ ước h t và hình d ng c aạ ạ ủ

b t khô ph thu c vào quá trình s y.ộ ụ ộ ấ

IV Các ng d ng c a nh a PVC: ứ ụ ủ ự

• PVC trong ngành xây d ng: ự

-S d ng nhi u và r ng rãi nh t, trong ó các lo i ng d n và ph ki n chi m ử ụ ề ộ ấ đ ạ ố ẫ ụ ệ ế

h n 1/3t ng s n lơ ổ ả ượng PVC trên th gi i.ế ớ

-Hi n nay có xu hệ ướng làm đồ ộ n i th t b ng ván g nh a, pvc froam picomat ấ ằ ỗ ự

Các v t li u áp ng ậ ệ đ ứ được tiêu chí v t li u xanh, tái s d ng ậ ệ ử ụ được, không m i ố

m t, d thi công, ch ng cháy, ch u nọ ể ố ị ướ đồ ề ốc, b n t t và có th s n ph ể ơ ủ được -Ngoài ra PVC còn được dùng làm mương, máng th y l i, màng ph c v ủ ợ ụ ụ

nông nghi p, hàng rào, mái che, profile, t m và màng Ví d toàn b ph n mái ệ ấ ụ ộ ầ

che phía ngoài (kho ng 60.000 mả 2), c a sân v n ủ ậ động nước Pháp (sân Stade de France), v i s c ch a lên t i 80.000 ngớ ứ ứ ớ ườ đượi, c ph b ng màng PVC.ủ ằ

• PVC trong k thu t i n và i n t : ỹ ậ đ ệ đ ệ ử Chi m g n 50% th ph n l nh v c ế ầ ị ầ ở ĩ ự

s n xu t ả ấ đồ đ ệ i n Thường dùng làm dây và cáp i n M t s l nh v c ph b n c n đ ệ ộ ố ĩ ự ổ ế ầ

dùng PVC:

-Máy i u hòa không khí, máy gi t, máy l nh đ ề ặ ạ

-D ng c gia ình ụ ụ đ

-Máy tính, a m m cho máy vi tính, bàn phím đĩ ề

-Cáp quang, decal ch u nhi t ng d ng trong ị ệ ứ ụ đồ ọ h a

-D ng c ụ ụ đồ đ ệ i n

• PVC trong s n xu t ô tô, xe máy: ả ấ

• -S d ng thay th m t s kim lo i và v t li u khác ử ụ ế ộ ố ạ ậ ệ để ch t o các b ph n sế ạ ộ ậ ườn

xe, t m ch n gió, t m lót sàn, t m chén bùn và nhi u chi ti t khác.ấ ắ ấ ấ ề ế

- u i m: + T ng tu i th c a xe, s d ng an toàn h n khi b ai n giao thôngƯ đ ể ă ổ ọ ủ ử ụ ơ ị ạ

+ Kh i lố ượng xe nh h n nên tiêu th ít nguyên li u h n, gi m ô nhi m ẹ ơ ụ ệ ơ ả ễ

môi trường

• PVC trong vi c ch m sóc và b o v s c kh e con ng ệ ă ả ệ ứ ỏ ườ i:

-Ph bi n trong nghành y t : t g ng tay y t ổ ế ế ừ ă ế đến túi đựng máu, t ng chuy n ừ ố ề

d ch, truy n máu và ch y th n nhân t o, b m kim tiêm, vab tim nhân t o ị ề ạ ậ ạ ơ ạ đến r t ấ

nhi u d ng c y t khác nhau Chúng ề ụ ụ ế được s d ng r ng rãi, ử ụ ộ độ tin c y cao nh ậ ờ

có nh ng tính u vi tữ ư ệ

+ Không màu trong su t, m m d o, b n và n nh, d thanh, ti t trùng ố ề ẻ ề ổ đị ễ ệ

+ Ch u ị được hóa hóa ch t, không ph n ng hóa h c khi ti p xúc v i nhi u môi ấ ả ứ ọ ế ớ ề

trường khác nhau, d ch t o, có th tái sinh, giá r ễ ế ạ ể ẻ

• Nh ng ng d ng khác: ữ ứ ụ

-Đồ ch i tr em, dày dép, áo m a, túi sách, làm phao t m, rèm c a, thùng ch a ơ ẻ ư ắ ử ứ

hóa ch t, lấ ướ đi ánh cá, tóc gi , bàn phím, uPVC ả được làm c a s , màng b c th cử ổ ọ ự

ph mẩ

-Các m t hàng tiêu dùng khác: ng d o lặ ố ẻ ướ ối, ng t i nả ước, dùng làm d ng c ụ ụ

phòng h khi làm vi c trong môi trộ ệ ường nhi m x : gi y, ng, qu n áo b o h lao ễ ạ ầ ủ ầ ả ộ

thú nhân t o.ạ

B. T ng quan v t clorin ổ ề ơ

nh ngh a:

- T là nh ng v t li u polime hình s i dài và m nh v i ơ ữ ậ ệ ợ ả ớ độ ề b n nh t ấ

nh

đị

Phân lo i: ạ

M t s lo i t t ng h p th ộ ố ạ ơ ổ ợ ườ ng g p ặ