tự động hóa trong quá trình sản xuất nhựa

Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu PVC, chủ yếu là nâng caophẩm chất của nhựa, sản phẩm và các quá trình sản xuất nhựa PVC có trọnglượng phân tử cao, phẩm chất tốt.. Công nghiệ

Lời nói đầu



Trong công nghiệp về các hợp chất cao phân tử, đặc biệt là chất dẻo đã

có từ lâu và phát triển mạnh mẽ Đó là nhờ chất dẻo có nhiều tính chất rấtđặc biệt, chất dẻo đã đáp ứng được nhiều yêu cầu ngày càng cao của khoahọc kỹ thuật và đời sống hàng ngày Không những thế nguồn nguyên liệu đểsán xuất ra chất dẻo tương đối đa dạng đó là than đá dầu mỏ, khí thiên nhiên

và cả những phế phẩm trong nông, lâm nghiệp Chất dẻo lại có ưu điểm là

dễ gia công hơn so với kim loại, gia công nhanh chóng và tiết kiệm hơn ởcác nước công nghiệp hoá học phát triển, chất dẻo có khắp trong các ngànhkinh tế quốc dân và cả trong sinh hoạt hàng ngày Trong nước ta chất dẻocũng đã dược ứng dụng rộng rãi, một số sản phẩm đã dược gia công từ nhựaPVC, PE, polystiron, nhựa phênon-formal

Trong tất cả các loại chất dẻo, PVC là loại phổ biến, được sử dụng rộngrãi Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu PVC, chủ yếu là nâng caophẩm chất của nhựa, sản phẩm và các quá trình sản xuất nhựa PVC có trọnglượng phân tử cao, phẩm chất tốt Công nghiệp chất dẻo từ nhựa PVC đangphát triển rất mạnh là do nhựa PVC có nhiều đặc điểm tốt nh sự ổn định hoáhọc, bền cơ học, dễ gia công ra nhiều loại sản phẩm thông dụng và hơn thếnữa nguồn nguyên liệu cũng tương đối sẵn

Do đó việc nghiên cứu thiết kế các phân xưởng sản xuất PVC sao chođạt hiệu quả cao nhất, tốn ít chi phí nhất, đảm bảo an toàn trong sản xuất làvấn đề vô cùng quan trọng

Phần I

Tổng Quan

I/ Quá trình phát triển của nhựa PVC

1/Quá trình phát triển của nhựa PVC trên thế giới

Ngành công nghiệp sản xuất nhựa PVC phát triển từ rất sớm và nó đãđược sản xuất rộng rãi trong 80 năm:

Năm 1835 lần đầu tiên Regnault điều chế được VC, bằng phương pháp

xử lý dicloetylen với dụng dịch Kalihydroxit

Năm 1872 Baumn lần đầu tiên trùng hợp VC trong ống nghiệm kín dướitác dụng của ánh sáng Thí nghiệm này tiếp tục được Ostromislensky nghiêncứu và công bố đầy đủ vào năm 1912 và nó được sản xuất lần đầu tiên tạiĐức vào năm 1930 Nhưng mãi đến những năm trước và sau chiến tranh thếgiới lần thứ 2 nã mới được sử dụng rộng rãi khi W.Lsemon phát hiện ra rằngkhi đun nóng PVC với trilyphosphate ở 1500C thu được một khối đồng nhấtgiống cao su ở nhiệt độ thường, sau này được gọi là PVC hoá dẻo

Do được tiêu thụ từ rất sớm với một số lượng lớn đã kích thích cho quátrình phát triển các quá trình sản xuất mônome và nghiên cứu PVC sâu rộnghơn PVC cứng (PVC không trộn lẫn chất hoá dẻo) bắt đầu được nghiên cứu

và sử dụng ở Đức, Anh, Mỹ Vào những năm tiếp theo, PVC được nghiêncứu chủ yếu không phải cấu trúc phân tử mà là cấu trúc ngoại vi phân tử,được tao ra trong quá trình trùng hợp như: kích thước hạt, hình dáng độ xốp,

sự phân bố kích thước mặt v.v… do các yếu tố này ảnh hưởng đến các đặctính gia công, chế tạo của polyme Quá trình nghiên cứu các ảnh hưởng này

đã mở rộng lĩnh vực sử dụng của PVC

Đầu năm 1970, PVC đã được sản xuất với một lượng lớn ở nhiều nước

và cũng tại thời điểm này PVC cạnh tranh với polyetylen (PE) để dành vị tríhàng đầu về vật liệu dẻo của thế giới

Từ năm 1986 mức tiêu thụ PVC trên thế giới tăng hàng năm 4%, đặc biệttại khu vực Đông Nam A mức tăng trưởng 7% và nó tiếp tục phát triển tronthời gian tới

Để minh hoạ cho điều này ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng minh ho cho i u n y ta có b ng m c t ng trạ cho điều này ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng điều này ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng ều này ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng ày ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng ảng mức tăng trưởng sản lượng ức tăng trưởng sản lượng ăng trưởng sản lượng ưởng sản lượngng s n lảng mức tăng trưởng sản lượng ượngngPVC trên to n th gi i trong nh ng n m g n ây.ày ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng ế giới trong những năm gần đây ới trong những năm gần đây ững năm gần đây ăng trưởng sản lượng ần đây điều này ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng

Bảng 2: Phân phối PVC theo khu vực địa lý ( năm 1997)

(theo t i li u: Chemical abstracts 1999) ài liệu: Chemical abstracts 1999) ệu: Chemical abstracts 1999)

Trên thế giới 2/3 sản lượng PVC dùng dưới dạng sản phẩm cứng( không

có chất hoá dẻo) như : ống dẫn nước, tấm lợp, bàn ghế, khung của sổ cònlại PVC hoá dẻo được gia công thành những sản phẩm mềm như : màng

máng, bao bì, giầy dép, vải giả da, vỏ bọc dây cáp điện Sự phân phối theolĩnh vực sử dụng được trình bày ở bảng sau:

Bảng 3: Phân phối lĩnh vực sử dụng nhựa PVC

(theo t i li u: encyclopedia of PVC) ài liệu: Chemical abstracts 1999) ệu: Chemical abstracts 1999)

2/Quá trình phát triển của nhựa PVC ở Việt Nam

Do nước ta phải chải qua một thời gian dài chiến tranh, điều đó đã làmcho các nghành công nghiêp của nước ta phát triển chậm hơn rất nhiều sovới thế giới Ngành công nghiệp sản xuất nhựa PVC còng vậy

Vào đầu thập kỷ 60, nhà máy hoá chất Việt Trì đã sản xuất được PVC,với năng suất khiếm tốn 150 tấn/năm Tuy nhiên, do không có kinh tế, sảnlượng quá nhỏ nên quá trình sản xuất sớm dừng lại, đặc biệt khi bước vàochiến tranh phá hoại của Mỹ

Trong thời gian gần đây, công nghiệp gia công chất dẻo lại phát triểnmạnh mẽ với tốc độ tăng trưởng bình quân 28%/năm Để minh hoạ điều đó

ta xem bảng mức tiêu thụ chất dẻo trong thập kỷ 90 trở lại đây:

Bảng 4: Chỉ số tiêu thụ chất dẻo (theo t i li u: Ngu n công nghi p hoá d u) ài liệu: Chemical abstracts 1999) ệu: Chemical abstracts 1999) ồn công nghiệp hoá dầu) ệu: Chemical abstracts 1999) ầu)

Nguyên liệu trong quá trình gia công đều phải nhập khẩu, trong đó PVCnhập dưới hai dạng PVC bét (PVC resin) và PVC hạt (PVC compound) cóchứa sẵn chất hoá dẻo, chất ổn định, chất màu Sau đây là bảng cơ cấunguyên liệu:

B ng 5: C c u nguyên li u Vi t Nam n m 1993 ảng 5: Cơ cấu nguyên liệu ở Việt Nam năm 1993 ơ cấu nguyên liệu ở Việt Nam năm 1993 ấu nguyên liệu ở Việt Nam năm 1993 ệu: Chemical abstracts 1999) ở Việt Nam năm 1993 ệu: Chemical abstracts 1999) ăm 1993

B ng 6: Nhu c u nguyên li u d ki n Vi t ảng 5: Cơ cấu nguyên liệu ở Việt Nam năm 1993 ầu) ệu: Chemical abstracts 1999) ự kiến ở Việt ến ở Việt ở Việt Nam năm 1993 ệu: Chemical abstracts 1999) Nam

Nhu cầu sử dụng PVC ngày càng nhiều, nhà nước đã có dự án phât triển

nghuyên liệu cho ngành nhựa : ( tạp chí hoá chất số 11/2004)

120000 45 triệu USD 300000 157triệu UDS

Vũng tàu 100000 80 Triệu USD 300000 157triệu UDS Vũng tàu 100000 80 Triệu USD 200000 147triệu UDS

Nếu các dự án này trở thành hiện thực trong thời gian gần đây thì ngànhnhựa PVC không những đủ cung cấp cho thị trường trong nước mà có thể

mở rộng xuất khẩu

Trong thời gian không xa, khi các nhà máy lọc hoá dầu ở Dung Quất(Quảng Ngãi và Nghi Sơn (Thanh Hoá) đi vào hoạt động thì đây chính lànguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghiệp chất dẻo nói chung và PVC nóiriêng Điều này dẫn đến giá thành sản phẩm hạ, lại vừa chủ động trong việccung cấp nguyên liệu khi có biến động trên thị trường Đây chính là cơ hộihết sức thuận lợi cho sự phát triển công nghiệp chất dẻo nói chung và PVCnói riêng

II/Cấu tạo, tính chất và biến đổi hoá học của PVC

Nhóm cyclopropan tạo thành nh thế chứng tỏ PVC có cấu tạo theo lối kếthợp “ đầu vào đuôi ” Tuỳ theo điều kiện khử clo thế nào cũng còn lại trongpolymer 13 - 14% clo ở dạng từng nguyên tử clo riêng biệt trong phân tửpolymer:

Cao phân tử PVC có cấu tạo nhánh nhưng rất Ýt, từ 50 đến 100 mắtxích cơ sở mới có một nhánh PVC không có định hướng tinh thể nhưng khikéo căng thật mạnh PVC cũng có khả năng định hướng một phần

2/Tính chất

PVC là một loại polymer vô định hình ở dạng bột màu trắng đôi khi hơivàng nhạt Trọng lượng riêng 1,4 và chỉ số khúc xạ 1,544 PVC hoà tantrong cyclohexanon, têtrahydroruan, dicloretan, hỗn hợp axetôn với sunfurcacbon

PVC là loại nhựa nhiệt dẻo có Tc = 800C và TT = 1600C có nghĩa là dưới

800C PVC ở trạng thái thuỷ tinh, từ 800C đến 1600C ở trạng thái co dãnnhiều và trên 1600C ở trạng thái dẻo Nhưng có một đặc điểm là trên 1400CPVC đã bắt đầu bị phân huỷ toả ra HCl trước khi chảy dẻo ( đốt nóng lâu ởnhiệt độ trên 1000C cũng vẫn bị phân huỷ ), HCl thoát ra cũng như muối sắt,muỗi kẽm có tác dụng xúc tác làm tăng nhanh quá trình phân huỷ Ở nhiệt

độ cao hơn và khi chưng khô PVC bị phân huỷ hoàn toàn tạo thành HCl vàhỗn hợp các sản phẩm phân tử thấp chứ không trở lại monomer clorua vinylban đầu

Quá trình lão hoá nhanh chóng của PVC sẽ làm giảm tính co dãn và làmcho tính chất cơ học kém đi Lão hoá thường là do tác dụng của các tia tửngoại làm biến đổi cấu tạo của polymer, làm cho polymer có cấu tạo lướikém co dãn, khó hoà tan Mức độ lã hoá tuỳ thuộc vào từng vùng, phụ thuộcchủ yếu vào ánh sáng mặt trời, ở nhiệt độ thường PVC có tính ổn định hoáhọc khá tốt, PVC bền với tác dụng của axít HCl, axít H2SO4, axít HNO3

loãng và dung dịch kiềm nồng độ  20%

PVC cũng có nhiều tính chất cơ lý tốt, các tính chất này phụ thuộc vàotrọng lượng phân tử của polymer và phương pháp gia công cũng nh phụthuộc vào mức độ đồng đều của trọng lượng phân tử

Tính chất cách điện của PVC cũng khá tốt nhưng còn kém polymerkhông có cực nhe polyêtylen, polystiron Các tính chất cách điện của PVC

lại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, ví dụ khi tăng nhiệt độ thì hằng số điện môităng cao rất nhanh.

3/Biến đổi hoá học của PVC

PVC có hoạt động hoá học khá lớn, trong các quá trình biến đổi hoá họccác nguyên tử clo tham gia phản ứng và thường còn kéo theo các nguyên tửhydrô ở cacbon bên cạnh PVC có các loại phản ứng chính sau:

+ Nhiệt phân huỷ: Khi đốt nóng PVC có toả ra HCl và xuất hiện hoá trị

tự do nên trong các mạch sẽ xuất hiện nối đôi (1), sẽ có các liên kết lối cácmạch cao phân tử (2), và nếu co ôxy sẽ tạo thành một số nhóm có chứaôxy(3)

CH2 CH

Cl

Cl Cl

Nhiệt độ càng cao HCl toả ra càng mạnh và càng có nhiều liên kết nốicác mạch làm giảm tính chất hoà tan của polymer Ánh sáng mặt trời cũng

có tác dụng đẩy HCl ra và làm ôxy hoá polymer PVC ở trong dung môi và ởngay nhiệt độ thường cũng có HCl thoát ra và ở đây chủ yếu xảy ra quá trìnhôxy hoá Ngược lai, PVC trong khí N2, khi đun nóng không bị ôxy hoá mà sẽ

có cấu tạo lưới

+ Khử HCl: Muốn đuổi hết nguyên tử clo ra khái PVC người ta cho tácdụng dung dịch polymer trong têtrahydrôfuran một thời gian lâu với dungdịch kiềm trong rượu và sẽ tạo thành polyen có cấu tạo nh sau:

Dung dịch polymer nh trên đun nóng với litialuminhydrit ở 1000C sẽbiến hoàn toàn thành pôlyêtylen ( chảy mềm ở nhiệt độ 1200C - 1300C ) + Thay thế các nguyên tử clo: Mức độ thay thế không cao và thườngtrọng lượng phân tử bị giảm

Thay clo bằng nhóm axêtát: khi đun nóng lâu ở nhiệt độ 650C dung dịch

- CH 2 - CHCl - CH 2 - CHCl-nCH 3 COOAg  nAgCl + - CH 2 - CH(OCOCH 3 ) – CH 2

– CH(OHOCH 3 )

-PVC với hỗn hợp axít axêtic và axít axêtát bạc:

Thay clo bằng nhóm amin: khi tác dụng dung dịch PVC với NH3 trongbình có áp suất và ở nhiệt độ cao sẽ tạo thành một số nhóm amin và các liênkết imin nối các mạch (mức độ thay thế không quá 15 - 20% ):

nhiệt độ thường với xúc tác Friêden Craphpơtơ ( clorua nhôm ) sẽ tạo thànhmột số nhóm aryl

III/Chất ổn định và chất hoá dẻo đối với nhựa PVC

1/Chất ổn định

Dưới tác dụng của nhiệt đô và ánh sáng :

- Polyme thường bị phân huỷ giải phóng HCl, HCl sinh ra do quátrình phân huỷ là chất xúc tác cho quá trình đề hydroclorua do đóquá trình phân huỷ xảy ra càng mạnh hơn

- Quá trình phân huỷ hình thành nên các liến kết đôi trong mạchpolyme và các liên kết đôi này tăng khi sự phân huỷ nhiệt tăng, sốlượng liên kết đôi trong mạch polyme tăng làm màu của PVC tối đi

- Sự phân huỷ của PVC khi đun nóng cũng theo phản ứng chuỗi,trung tâm bắt đầu phân huỷ là ở những phần mạch mà ở đó có liênkết C-H và C - Cl yếu Đó là những vị trí nguyên tử clo đính vớinguyên tử cácbon bậc ba và nhóm nằm ở cuối mạch

Do đó nó đã làm chất lượng của nhựa PVC xấu đI, màu của chúng trởnên tối hơn, làm giảm tính chất hoá học và lý học của nhựa đồng thời sinh raHCl gây độc hại và ô nhiễm môi trường Vì vậy chúng ta phải thêm chất ổnđịnh vào nhựa PVC

Để làm tăng tính ổn định nhiệt của nhựa PVC các chất ổn định cần thoảmãn các yêu cầu sau:

- Hấp thô HCl không cho chúng tồn tại tự do trong nhựa xúc tác choquá trình phân huỷ

- Có khả năng trôn tốt trong nhựa PVC

- Thay thế các nguyên tử clo ở vị trí các bon bậc ba

- Phá vỡ liên kết đôi

- Chống oxy hoá

Theo cấu tạo chia chất ổn định thành các loại sau :

2/Chất hoá dẻo

PVC là nguyên liệu cứng, chỉ ở nhiệt độ cao ( lớn hơn nhiệt độ thuỷ tinhtức là trên 70 đến 800C ) mới có đàn hồì Do đó không thể gia công nhựaPVC ở nhiệt độ thường, khi gia công phải nâng nhiệt độ của nhựa PVC nêntrên nhiệt độ hoá thuỷ tình như vậy quá trình gia công rất phức tạp và tốnkém Do đó để khắc phục nhược điểm trên ta đem trộn thêm chất hóa dẻovào nhựa PVC trong quá trình gia công

Mục đích của chất hoá dẻo khi trộn với nhựa PVC làm giảm nhiệt độ hoáthuỷ tinh, nhiệt độ dòn của nhựa tạo cho polyme có khả năng đàn hồi Nghĩa

là tăng khả năng gia công Polyme ở nhiệt độ thấp Quá trình hoá dẻo làmtăng độ mềm dẻo của mạch, do đó có thể làm tăng độ bền va đập cũng nhưtăng độ giãn dài khi kéo đứt Tuy nhiên việc thêm chất hoá dẻo vào bên cạnhnhững ưu điểm trên nó cũng có nhược điểm là làm giảm độ bền kéo, độ bềnxén

Cơ chế hoá dẻo đối với nhựa PVC được giải thích nh sau:

Trong phân tử PVC có hai dạng nhóm: có cực H - C - Cl và không có cực

H - C - H Do đó ở nhiệt độ thường lực tương giữa các phân tử polyme còng

nh lực tương tác nội tại là rất lớn do đó ở nhiệt độ thường nhựa PVC cứng.Khi tăng nhiệt độ của khối PVC làm các phân tử Polyme chuyển động nhiệtdẫn đến khoảng cách giứa các phân tử cũng như các phần của phân tử xa

+

nhau làm tăng khả năng quay nội tại của các phận tử, độ mềm dẻo của phân

tử polyme tăng Khi ta thêm chất hoả dẻo vào khối PVC do ái lực của chúngvới polyme chóng sẽ khuếch tán vào giữa các phân tử polyme cũng như cácphần của polyme làm giảm lực tương tác giữa chúng cũng như độ nhớt củakhối PVC làm tăng tính mềm dẻo của phân tử polyme

Khả năng hoà tan các chất hoả dẻo vào PVC phụ thuộc vảo nhiệt độ Khinhiệt độ thấp khả năng hoà tan kém khi nhiệt độ tăng khả năng hoà tan tăng.Hiện nay lý thuyết và thực nghiệm đã chỉ ra rằng bản chất hoá học của cácchất hoá dẻo, kích thước và hình dạng của phân tử có ảnh hưởng lớn đếnhiệu ứng hoá dẻo

Các loại chât hoá dẻo:

+ Ete của axít hữu cơ ( ftalát, adipát và xêbanxinát )

+ Ete của axít vô cơ ( arilfôtfát, alkilfôtfát và aril alkil fôt fát )

+ Ete pôliêtilen glicôl và của dẫn xuất dầu không no

+ Chất hoá dẻo loại pôlime ( cao su nitril và pôliête )

+ Các chất hoá dẻo khác ( nitril, amít, cacbua hit )

Việc lựa chọn chất hoá dẻo dựa trên các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ sôi của chất hoá dẻo tương đối cao đế quá trình trộn lẫnkhông bị bay hơi

- Chất hoá dẻo không độc không cháy điều này ảnh hưởng đến quátrình sử dụng sản phẩm

- Chất hoá dẻo có khả nằng trộn tốt với Polyme

- Chất hoá dẻo có nhiệt độ hoá thuỷ tinh thấp nếu chất hoá dẻo làPolyme

- Phù hợp với quan điểm kinh tế nghĩa là giá thành thấp Thực tế đây

là một yếu tố quan trọng

IV/Sản phẩm đi từ nhựa PVC

1/Sản phẩm đi từ nhựa PVC không hoá dẻo

 Tính chất và công dụng của PVC không hoá dẻo

 Tính chất của PVC không hoá dẻo

PVC cứng không hoá dẻo có hai tính chất rất quan trọng đó là bền cơhọc và ổn định hoá học

Về phương diện cơ học PVC cứng là một loại vật liệu cứng đàn hồi, cómôdun đàn hồi cao ( -10000 kg/cm2 ), cường độ va chạm riêng cao ( -100, -200kg/ cm2 ) và độ bền tĩnh học khi kéo cũng tương đối lớn ( 500 - 800 kg/

cm2 ) Nhưng khi xét đến tính chất cơ học của PVC cứng (không hoá dẻo)cần phải chú ý đến mấy vấn đề sau:

+ Tính chất cơ học phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và bề mặt của sảnphẩm

+ Tính chất của PVC cứng khác nhau theo chiều dọc và chiều ngang,còn khác nhau theo thời gian vì trong điều kiện nhiệt độ bình thường PVCcứng không ở trạng thái cân bằng mà phục hồi dần dần theo thời gian gâynên quá trình biến dạng chậm (khi đun nóng biến dạng nhanh hơn )

+ Quá trình gia công cũng ảnh hưởng nhiều đến tính chất của PVCcứng Trong khi gia công mà đun nóng, làm lạnh không đều, Ðp dính cáclớp không đều , sẽ tạo thành nhiều ứng suất nội phân bố không đều sẽ làmgiảm sức bền của vật phẩm

Ta cần phải biết các ảnh hưởng trên, ảnh hưởng của ứng suất nội, củanhiệt độ, tính chất phục hồi của nhựa, để biết cách sử dụng cho thích hợp,

để thận trọng hơn khi gia công và chú ý đến hệ số an toàn về sức bền khitính toán kích thước sản phẩm

- Công dụng của PVC không hoá dẻo

+ Chính nhờ có độ bền cơ học và tính ổn định hoá học rất tốt cũng nh cókhả năng dùng nhiều phương pháp gia công ( hàn, dán, ) nên có thể xemPVC cứng là một loại vật liệu xây dựng chống ăn mòn rất tốt.

+ Màng mỏng PVC cứng dày 0.01 - 0.05mm dùng để làm màng ngăn,làm bao gãi

+ Màng và tấm PVC cứng dùng đẻ bọc lót thùng điện phân, làm thùngchứa axít và kiềm

+ ống PVC dùng để chuyên trở các chất lỏng ăn mòn, dùng để thay ốngchì rất tốt

Khi thêm chất hoá dẻo nhiệt độ hoá mềm của nhựa giảm xuống nên giacông dễ dàng hơn nhưng chất hoá dẻo làm giảm tính chất ổn định hoá học vàtính chất cách điện của pôlymer, giảm tính chất chịu nhiệt và làm cho nhựa

dễ bị lão hoá Vì thế muốn có sản phẩm chịu nhiệt tốt và ổn định hoá học thìdùng PVC không có chất hoá dẻo, còn được gọi là PVC cứng Khi sử dụngloại PVC cứng này phải gia công ở nhiệt độ cao ( 160 - 1700C ) nên phảidùng thêm chất ổn định nhiệt để đảm bảo tính chất ổn định nhiệt với nhiệtcủa PVC

2/Sản phẩm đi từ nhựa PVC hoá dẻo

 Tính chất và công dụng của PVC hoá dẻo

Tính chất:

Khi thêm chất hóa dẻo vào nhiệt độ hoá mềm của nhựa giảm cho nêngia công sẽ dễ dàng nhưng mặt khác nó làm giảm tính chất ổn định hoá học,tính chịu nhiệt và một số tính chất khác

Các tính chất cơ lý và tính chất cách điện có thể thay đổi nhiều tuỳ theothành phần và lượng chất hoá dẻo, chất độn cũng nh độ nhớt của PVC

Về tính chất hoá học thì PVC hoá dẻo có kém hơn với PVC cứng(không hoá dẻo ) Sản phẩm từ 60 phần PVC và 40 phần tricredinphốtphát

có tính chất ổn định hoá học khá nhất, có thể chịu được tác dụng của axítHCl và axít H2SO4 nồng độ dưới 60% và ở nhiệt độ 600C.

V/Các quá trình công nghệ sản xuất nhựa PVC

1/Nguyên liệu

Nguyên liệu cho quá trình sản xuất nhựa PCV là Vinylclorua Vinylcluađược sản sản xuất trong công nghiệp đi từ etylen, axetylen hoặc từ hỗn hợpetylen và axetylen

Các phương pháp sản xuất vinyl clorua

+ Sản xuất Vinylclorua bằng phương pháp hydroclo hoá axetylen, xúc tácHgCl2, phản ứng tiến hành trong pha khí nhiệt độ khoảng từ 100 đến 170oC,

áp suất 0,3.106 Pa

C 2 H 2 + Cl 2  CH 2 =CHCl

+ Sản xuất Vinylclorua bằng phương pháp clo hoá etylen sau đó đemcrắcking EDC, cơ chế trình bày như trên Phẩn ứng tiến hành trong pha lỏnghoặc pha khí với sự có mặt của xúc tác FeCl3 có bổ xung thêm CaCl2

Đây là phản ứng toả nhiệt và giảm áp do đó phản ứng thích hợp ở ápsuất cao và nhiệt độ thấp Nhiệt độ phản ứng 85-90oC đối với pha khí và 50-

90oC đối với pha lỏng, áp suất 0,3-0,5Mpa

Ngày nay crăcking EDC dưới tác dụng của nhiệt độ được sử dụng phổbiến, đây là phản ứng thu nhiệt và tăng thể tích Nhiệt độ phản ứng từ 400-

550oC trong điều kiện áp suất khí quyển

+ Đi từ axetylen và etylen, quá trình kết hợp : Quá trình này có nhiều ưuđiểm : là tận dụng được HCl sinh ra do phản ứng crăcking EDC cho tácdụng với axetylen và tận dụng nhiệt của phản ứng toả nhiệt cung cấp chophản ứng thu nhiệt

2/Cơ sở hoá học và động học của quá trình trùng hợp Vinylclorua sản xuất PVC

Clorua vinyl trùng hợp theo cơ cấu trùng hợp gốc nghĩa là phải có chấtkhởi đầu và trùng hợp qua ba giai đoạn

Gọi là chất khởi đầu vì gốc của nó là đoạn đầu của mạch cao phân tử,cũng có thể gọi là chất kích thích vì chính nó có tác dụng kích động phản

ứng trùng hợp, có hai chất khởi đầu thường dùng là peroxit benzoin,azodinitril.

Giai đoạn một khơi mào :

- Peroxýt benzôin công thức là (C6H5COO)2 do tác dụng nhiệt nó bị

phân giải ra các gốc nh sau:

(C 6 H 5 COO) 2 2 C 6 H 5 COO

C 6 H 5 COO C 6 H 5 + CO 2

Chính các gốc bendôát và gốc phênin trên kích động phản ứng trùnghợp

- Azodinitril của axít diisobuytiric có công thức phức tạp hơn:

và còng do tác dụng nhiệt mà cung phân giải ra thành các gốc tự do

CH3

CCN

N N

CNCCH3

Khoảng 60-80% gốc trên tham gia kích động trùng hợp, còn lại baonhiêu kết hợp với nhau thành phần tử thấp theo các phản ứng sau đây:

CN

CH

CH3

CCN

33

các gốc trên gọi là gốc hoạt động và được ký hiệu bằng R cho đơn giản khiviết phản ứng trùng hợp

+ Giai đoạn hai phát triển mạch: kích độnh trùng hợp gốc hoạt động R

Hay tổng quát hơn:

CH3CH3 CN

N N

CNCCH3