Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu Polyme Blend trên cơ sở cao su thiên nhiên

TrườngđạihọcsưphạmHàNộiII KhoáluậntốtnghiệpTrườngđạihọcsưphạmhà nội2 KHOAHOáHọC --- --- Vũ đìnhchuyên Nghiêncứuchếtạovàtínhchất vậtliệupolymeblendtrêncơsởcao sunitrilbutadien,nhựapol

TrườngđạihọcsưphạmHàNộiII Khoáluậntốtnghiệp

Trườngđạihọcsưphạmhà nội2

KHOAHOáHọC -  -

Vũ đìnhchuyên

Nghiêncứuchếtạovàtínhchất vậtliệupolymeblendtrêncơsởcao

sunitrilbutadien,nhựapolyvinylcloruavàcaosuthiên nhiên

KhóaluậntốtnghiệpđạihọcChuyênngành:Hóacôngnghệ-Môitrường

Ngườihướngdẫnkhoahọc:PGS.TS.ĐỗQuangKháng

Th.S.LươngNhưHải

HàNội-2009

LuậnvănnàyđượchoànthànhtạiViệnKhoahọcvàCôngnghệViệtNam.EmxinchânthànhcámơnsựgiúpđỡnhiệttìnhvàđầytráchnhiệmcủaPGS.TSĐỗQuangKháng,ThS.LươngNhưHải–phòngCôngnghệVậtliệuPolyme–

ViệnHoáHọcvàthầyLêCaoKhải tổCôngnghệMôitrường–KhoaHoáHọc–TrườngĐHSPHàNộiII

Xinchânthànhc ả m ơ n cáctậpt h ể khoahọc:PhòngCôngnghệVậtliệuPolyme,phòngthínghiệmPhântíchnhiệt–

ViệnHoáHọc,phânviệnVậtliệuPolymevàCompozit–ViệnKhoa

họcVậtliệu,phòngViphântích–ViệnKỹthuậtNhiệtđới,

CôngtygiầyThụyKhuêđãnhiệttìnhgiúpđỡvàtạođiềukiệnthuậnlợichoem hoànthànhkhoáluậntốtnghiệptheođúngthờigianquyđịnh

EmxinchânthànhcảmơncácthầycôtrongkhoaHoáhọcTrườngĐạiHọcSưPhạmHàNộiIIđãtậntìnhchỉbảoemtrongsuốtthờigianhọctạitrường.Em

Lời cam đoan

Tg :Nhiệtđộhoáthuỷtinh

Trênthếgiới,vậtliệublendtrêncơsởcaosunitrilbutadienvànhựapolyvinylcloruađãđượcnghiêncứuvàứngdụngnhiềutrongđờisốngvàsảnxuất.Chúngđượcsảnxuấtlàmốngdẫndầu,dẫnkhí,vỏbọccápđiện,trụcinv à đếgiàyđặcchủng,

ởnướctatrongthờigiangầnđâyđãnghiêncứuvàchếtạothànhcôngvậtliệublendgiữaPVCvàNBR.Vậtliệunàycókhảnăngbềnmôitrườngvàmộtsốtínhchấtcơlýtốt,tuynhiêncónhượcđiểmlàtínhchấtcơhọcchưac a o

Bêncạnhđósảnlượngcaosuthiênnhiên(CSTN)trongnướcngàycàngtăng.CSTNcótínhchấtcơ

lýtốtvàđộđànhồicaonhưngdonhữnghạnchếvềkhảnăngbềnmôitrườngnê nkhôngthểứngdụngsảnxuấtc á c sảnphẩmcaosukỹthuậtvàvìvậyCSTNchủyếuđượcxuấtkhẩuởdạngthô,hiệuquảkinhtếthấp.Mặtkhácvớinhucầupháttriểnkinhtế-

xãhội,hàngn ă m nướctalạiphảinhậpkhẩumộtloạtcácsảnphẩmcaosukỹthuậtvớigiáthànhcao

Chương1T ổngquan

1.1 Tổngquanvềvậtliệupolymeblend

1.1.1 Mộtsốkháiniệmvềvậtliệupolymeblend

Vậtliệutổhợppolyme(polymeblend)đượccấuthànhtừhaihaynhiềuloạipolymenhiệtdẻohoặcpolymenhiệtdẻovớicaosuđểlàmtăngđộbềnhoặcgiảmgiáthànhsảnphẩmvậtliệu.Giữacácpolymethànhphầncóthểcótươngtáchoặckhôngtươngtácvậtlývàhóahọc

Polymeblendcóthểlàhệđồngthểhoặcdịthể.Tronghệđồngthểcácpolymethànhphầnkhôngcóđặctínhriêng,còntrongpolymedịthểthìcáctínhchấtcủapolymethànhphầnhầunhưvẫnđượcgiữ nguyên

Polymeblendlàmộtloạivậtliệucómộthoặcnhiềuphatrongđócómộtphaliêntục(phanềnmatrix)vàmộthoặcnhiềuphaphântán(phagiánđoạn),mỗiphađượctạonênbởimộtpolymethànhphần

Mụcđíchcủaviệcnghiêncứuchếtạoravậtliệupolymeblendlàtạorav ậ t liệum

lý,kỹthuậttốtđápứngđượcyêucầucủathựctế(nhờviệcđiềuchỉnht ỷ l ệ cácpolymethànhphần,h à m lượngc á c chấttươnghợp,

…);đồngthờigópphầnvàoviệcgiảmn h ẹ điềukiệngiacôngpolyme,giảmgiáthànhsảnphẩm[1, 2,11]

Trongnghiêncứupolymeblendngườitacầnquantâmtớimộtsốkháin i ệ m sau:

- Sựtươnghợpcủacácpolyme(compatibility):môtảsựtạothànhmộtphatổhợpổnđịnhvàđồngthểtừhaihoặcnhiềupolyme

- Khảnăngtrộnhợp:nóilênkhảnăngnhữngpolymedướinhữngđiềukiệnnhấtđịnhcóthểtrộnvàonhautạothànhnhữngtổhợpđồngthểhoặcdịt h ể [3]

T r

1.1.2 Sựtươnghợpcủacácpolyme

Sựtươnghợpcủacácpolymelàkhảnăngtạothànhmộtphatổhợpổnđịnhvàđồngthểtừhaihaynhiềupolyme.Nócũngchínhlà

khảnăngtrộnlẫntốtcácpolymevàonhautạonênmộtvậtliệupolymeblend

Sựtươnghợpcóliênquanchặtchẽtớinhiệtđộngquátrìnhtrộnlẫnvàhòatancácpolyme.Cácpolymetươnghợpvàonhaukhinănglượngtựdotươngtáccủachúngmanggiátrịâm[2]:

GTr=HTr–T.STr<0vàđạohàmriêngbậchaicủanănglượngtựdoquátrìnhtrộntheotỷlệthể

Đểnghiêncứukhảnăngtrộnhợpcũngnhưs ự tươnghợpcủacácpolymengườitadựavàođịnhluậtcânbằngnhiệtđộngcủacácquátrìnhhóahọccũngn h ư c á c thuyếtđịnhlượng,thuyếtF l o r y – Huggins– Staverman,thuyếtcânbằngtrạng thái[3]

1.1.3 Nhữngyếutốảnhhưởngtớitính chấtcủavậtliệutổhợp

Tínhchấtcủavậtliệutổhợpđượcquyếtđịnhbởisựtươnghợpcủacácpolymetrongtổhợp.Từnhữngkếtquảnghiêncứungườitachỉrarằngsự tươnghợpcủacácpolymephụthuộcvàocácyếutốsau:

- Bảnchấthóahọcvàcấutrúcphântửcủacácpolyme

* Dựavàonhiệtđộhoáthuỷtinh:Nếupolymeblendthuđượcc ó hainhiệtđộhoát

huỷtinh(Tg)củahaipolymebanđầuthì2polymekhôngtươnghợp

Nếupolymeblendcó2nhiệtđộhoáthuỷtinhvàmỗiTgcósựchuyểndịchgiátrịT

gc ủ apolymenàyvềphíagiátrịTgc ủ apolymekiathìsựtươnghợpkhônghoàntoàn.Nếupolymeblendchỉcómộtnhiệtđộhoáthuỷtinhthì2polymetươnghợphoàntoàn

* Phươngphápchụpảnhhiểnviđiệntửquét

* Phươngphápđotánxạánhsáng

* Phươngphápđođộnhớtcủadungdịchpolymeblend:Khitrộnlẫnhaipolymec

ùnghòatantốtvàomộtdungmôinếu2polymetươnghợpthìđộnhớtcủahỗnhợptănglên.Nếu2polymekhôngtươnghợpthìđộnhớtcủahỗnhợppolymegiảmxuống

1.1.6 Chấttươnghợptrongpolyme

Cácchấttươnghợpđượcđưavàotrongpolymeblendvớimụcđíchlàmtăngs ự tươnghợpcủac á c polymeblendkhôngtươnghợpmộtphầnhoặc

khôngtươnghợphoàntoàn,giúpchosựphântáncácphapolymevàonhautốthơn.Ngoàir a nócũngtăngcườngsựbám dínhbềmặthaiphapolyme,g i ả m ứngsuấtgiữahaiphapolyme,ngănngừasựkếttụcủacácpolymethànhphầntrongquátrìnhg ia công.Vìv ậy chấttươnghợpcótácdụngl à m chopolymenàydễphântánvàopolymekianhờcáctươngtácđặcbiệt[2,11].

Cácchấttươnghợpchocácpolymethườnglàcáchợpchấtthấpphântửv à

c á c copolyme.Mạchcủachấttươnghợpcócấutrúckhốihoặcghép.Trongđ ó cómộtkhốicókhảnăngtrộnhợptốtvớipolymethứnhất,cònkhốithứhaicókhảnăngtrộnhợptốtvớipolymethứhai[2]

- Đưavàocáchợpchấtcóhainhómchức:Cáchợpchấtc óhainhómchứcđưavàocókhảnăngphảnứngvớicácnhómchứcởcuốimạchcủahaipolymethànhphầnđểtạocopolymekhối

- Đưav à o hỗnhợpc ủ a peoxitv à hợpchấtđ a chức:Cóthểgiúptăngcườngtốthơnchosựtươnghợpcủacácpolyme.Trongđóvaitròcủapeoxitl à hoạthóaphảnứnggiữamộtpolymevàítnhấtvớimộtnhómchứccủahợpchấtđachức.Sauđósẽxảyraphảnứnggiữanhómchứccònlạivớipolymet h ứ haivàtạothànhcopolymeghép

1.1.7.3 Sửdụngcácpolymecóphảnứngchuyểnvị

Khih a i h a y nhiềupolymeđượcblendhóaởtrạngtháinóngchảy,thườngc ómộtv à i phảnứngchuyểnvịx ả y r a Kếtq u ả c ủ a c á c phảnứngchuyểnvịlàtạothànhcáccopolymelàchấttươnghợptrongquátrìnhblendhóa.

1.1.7.4 Sửdụngcácquátrìnhcơhóa

Trongquátrìnhgiacôngblendhóacácpolymeởtrạngtháinóngchảytrêncácmáygiacông.Dotácdụngcủalựccán,xé,nén,épxảyracácquátrìnhphânhủycơhọccủacácpolymetạoracácgốctựdođồngthờidosựđứtmạchởcuốimạchpolyme,cácgốcpolymekhácnhautạothànhcóthểkếthợpvớinhauhoặccộngvàoc á c nốiđôicủapolymekhácđ ể tạothànhcopolymekhốihoặcghép.Nhưvậyquátrìnhblendhóadễdànghơn

1.1.7.5 Thêm vàohệcácchấtkhâumạchchọnlọc

Trongphươngphápnàychấttươnghợpđưavàochỉphảnứngvớimộtpolymethà

làphươngphápkhâumạchcóchọnlọc(lưuhóađộng).Nóthườngđượcứngdụngchohệpolymeblendcủacaosu/

nhựanhiệtdẻodocaosukhikhâumạchhoàntoànthìtínhchấtcủavậtliệukhôngđượcbảotoànvìvậyngườitachỉlưuhóacóchọnlọcphaphântánđểngănngừachúngkếttụlạivớinhau

1.1.7.6 Gắnvàocácpolymethànhphầncácnhóm chứccótươngtácđặcbiệtKhibiếntínhhóahọccácpolymethànhphầnvớicácnhómch

ứccócáctươngtácđặcbiệtnhư:liênk ế t hydro,tươngt á c ion–

dipolv à dipolsẽlàmthayđổientanpycủaquátrìnhtrộnhợpcácpolyme,giảmứngsuấtbềmặt

tươngtácdipol-vàtăngdiệntíchbềmặttươngtácphakếtquảlàquátrìnhtrộnhợpxảyradễdànghơn

1.1.7.7 Thêm vàocácionme

Cácionmelàcácđoạnmạchpolymechứamộtlượngnhỏcácnhómion,c á c ionmecóthểtăng cườngkhảnăngtươnghợpcủacácpolyme.

1.1.7.8 Thêm vàocácpolymethứbacókhảnăngtrộnlẫnvớitấtcảcácpha

KhiđưavàopolymeblendA/

BmộtpolymethứbaCcókhảnăngtrộnhợplẫnhoàntoànhoặcmộtphầnvới2phathànhphầnA,BthìCđượcxemn h ư là“dungmôi”chungchocảAvà B

1.1.7.9 Tạocácmạnglướiđanxennhau

Đểtăngcườngtươnghợpchoc á c polymec ó t h ể kếthợphaipolymetrongmộtmạnglướiđanxennhauđểtạoramộthệbềnvững.Nhượcđiểmcủacácphươngphápnàylà sảnphẩmkhótáisinh

1.1.7.10 Phươngpháphỗnhợptăngcườngtươnghợpcácpolyme

* Sửdụngdungmôichung

Haipolymekhôngcókhảnăngtrộnhợpđượchòatanvàomộtdungmôivàkhuấyliêntụcchotớikhihòatanhoàntoàn,sauđótiếnhànhloạibỏdungmôitathuđượcpolymeblendgiảđồngthể

* Thêmvàocácchấtđộnhoạttínhnhưlàchấttrợtươnghợp

Trongphươngphápn à y chấtđộnhoạttínhđóngv a i trònhưl à chấttươnghợpgiữahaipolyme.Điềukiệntiênquyếtcủacácchấtđộnhoạttínhlàphảinằmởbềmặtphânchiahaipha[30]

- Cấutrúcvàtínhchấtvậtlýcủapolyme.

- Giáthành

Cácpolymecóbảnchấthóahọcgiốngnhausẽdễphốihợpvớinhaucònnhữngpolymekhácnhauvềcấutạohóahọccũngn h ư độphâncựcsẽkhótrộnhợpvớinhau.Trongtrườnghợpnàyt a phảidùngc á c chấtlàmtươnghợp.Tacũngcầnbiếtmộtđ i ề u làtrongpolymeblend,cấutửkếttinhmộtphầnlàmtăngđộbềnhóachất,độbềnhìnhdạngdướinhiệtđộvàđộbềnmàimòn.P h ầ n v ô địnhhìnhl à m tăngđ ộ ổnđịnhkíchthướccũngnhưđộbềnnhiệtdướitảitrọngcaohơn

Đểtạovậtliệutổhợp,ngườitacóthểtiếnhànhtrựctiếptrongcácmáytrộncácpolymecònởdạnghuyềnphùhoặcnhũtương.Đốivớicácpolymethôngthườngngườit a phốitrộntrongcácmáyép đùn(Extruder)mộttrụchoặchaitrục

Trongtấtcảcáctrườnghợpthờigianphốitrộn,nhiệtđộvàtốcđộtrộncóảnhhưởngquyếtđịnhtớicấutrúccũngnhưtínhchấtcủavậtliệu.Vìthếởmỗihệcụthể,căncứvàotínhchấtcủapolymebanđầucũngnhưđặctínhlưubiếncủat ổ hợpngườitachọnđiềukiệnchuẩnbị(tạot ổ hợp)vàgiacôngthíchhợp[3]

1.1.8.2 Cácphươngphápchếtạovậtliệupolymeblend

* Chếtạopolymeblendtừcácdungdịchpolyme

Theophươngphápnàythìcácpolymethànhphầnphảihòatantốtvàonhautrongcùngmộtdungmôihoặctantốttrongcácdungmôicókhảnăngtrộnlẫnvàonhau.Đểcácpolymetrongdungdịchphântántốtvàonhaucầnphảikhuấychúngtrongnhiệtđộcaovàđôikhikèmtheoquátrìnhgianhiệttrongthờigiankhádài.Saukhithuđượcmàngpolymeblendcầnphảiđuổih ế t dungmôibằngphươngphápsấyởnhiệtđộvàápxuấtthấpđểtránhrạn

* Chếtạopolymeblendtừhỗnhợpcáclatexpolyme

Sovớiphươngphápchếtạoblendtừdungdịchthìphươngphápnàycóưuđiểmhơnvìđasốcácsảnphẩmpolymetrùnghợptrongnhũtươngtồntạidướidạngcáclatexvớimôitrườngphântánlànước.Quátrìnhtrộncáclatexd ễ dàngvàpolymethuđượccóhạtphântánđềuvàonhau

* Chếtạopolymeblendởtrạngtháinóngchảy

Phươngphápchếtạovậtliệupolymeblendởtrạngtháinóngchảyđólàphươngphápkếthợpđồngthờicácyếutốcơ- nhiệt,cơ-

hóavàtácđộngcưỡngbứclêncácpolymethànhphần,phụgia, t r ê n máygiacôngnhựanhiệtdẻođểtrộnhợp chúngvớinhau

1.1.9.Ưuđiểmcủavậtliệupolymeblend

- Việcchếtạovậtliệupolymeblendgiúpchocácnhàkhoahọcvàcácnhàkinhtếcóthểcânđối,tốiưuhóavềmặtgiáthànhvàcôngnghệchếtạocũngnhưtínhchấtvậtliệu

- Vậtliệupolymeblendphốihợpđượccáctínhchấtquýcủacácvậtliệuthànhphần,tạoracácvậtliệucótínhchấtđặcbiệtmàcácvậtliệuriêngrẽkhôngcóđược.Dođócóthểđápứngđượcyêucầutrongcáclĩnhvựckhoahọc, đờisốngvàkinhtế

Quátrìnhnghiêncứuchếtạosảnphẩmmớitrêncơsởvậtliệupolymeblendnhanhvàthuậnlợihơnnhiềusovớicácvậtliệukhácvìnóđượcchếtạotừnhữngvậtliệuvàcôngnghệsẵncó[2,11]

1.2 Vậtliệupolymeblendtrêncơsởcaosunitrilbutadien,nhựapolyvinylclo

ruavàcaosuthiênnhiên

1.2.1 Caosuthiênnhiên

1.2.1.1 .1.LịchsửpháttriểnCSTN

Câycaosu(HeveaBrasiliensis)làmộttrongnhữngloạicâycôngnghiệprấtquantrọng,ngườitatrồngcaosuđểlấymủ,từmủnàyhọtáchrađượcmộtloạivậtliệupolymegọilàcaosuthiênnhiên.LoạicâynàyđượctrồngnhiềunhấtởcácnướcMalaysia,Indonesia,TrungQuốc,ấnĐộ,ViệtNam,

CâycaosuđượcpháthiệnvàsửdụnglầnđầutiênvàocuốithếkỷXVIt ạ i Nammỹ.Vàothờigiannàythổdânởđâyđãbiếttríchnhựacâycaosuđểt ẩ m vàovải,sợilàmgiầy,dépđirừng.Nhữngsảnphẩmđầutiênnàycóthờigians ử dụnglâuhơnn h ữ n g sảnphẩmthôngthường,tuyv ậ y n ó vẫncònnhiềunhượcđiểmlàđộbềnchưađượcổnđịnhvàhaydínhgâyracảmgiáckhóchịu,dođócaosuthiênnhiênchưađượcsửdụngrộngdãi[4].Đếnnăm1939,khicácnhàkhoahọcGudervàGencocphátminhđượcquytrìnhlưuhóacaosuthiênnhiên,chuyểncaosutừtrạngtháichảynhớtsangtrạngtháiđànhồicao,bềnvữngthìcaosuthiênnhiênmớiđượcsửdụngrộngdãiđểs ả n xuấtranhiềusảnphẩmthôngdụng.ĐếnđầuthếkỷXX,cùngvớisựpháttriểncủangànhhóahọcvàđặcbiệtlàsựrađờicủathuyếtcấutạopolymethìc a o suthiênnhiênđãđượcnghiêncứumộtcáchkỹlưỡngvàứngdụngrộngd ã i trongcáclĩnhvựckhoahọc,kỹthuậtvàđờisống.Trongnhữngthậpniêngầnđây,mặcdùcónhiềuloạicaosuđượctổnghợpnhưngsảnlượngcaosuthiênnhiêntrênthếgiớivẫntăngmộtcáchđángkể,dướiđâylàthốngkêvềsả n xuấtvàtiêuthụcaosuthiênnhiêntrênthếgiớiđếnnăm2007:

Bảng1:Sảnxuấtvàtiêuthụcaosuthiênnhiêntrênthếgiớitrongnhữn

gnămgầnđâyNăm Sảnxuất(1000tấn) Tiêuthụ(1000tấn)

1.2.1.3 Cấutạohóahọccủacaosuthiênnhiên

Thànhphầnchủyếucủacaosuthiênnhiênlàpolyisoprenmàmạchđạiphântửcủanóđượchìnhthànhtừcácmắtxíchisopentencisđồngphânliênk ế t vớinhauởvịtrí1,4

CH3

CH2

C C

H 3 C

C

CH2

H C

CH2

Ngoàic á c

mắtxíchisoprenđồngphân1,4-cis,trongCSTNc ò n cókhoảng2%cácmắtxíchisoprenthamgiavàohìnhthànhmạchđạiphântửởvị trí3,4.KhốilượngphântửtrungbìnhcủaCSTNlà 1,3.106[4].

Mứcđộdaođộngkhốilượngphântửrấtnhỏ(từ1052.106)

1.2.1.4 .4.Tínhchấtcaosuthiênnhiên

*Tínhchấtvậtlý

CSTNởnhiệtđộthấpcócấutrúctinhthể,vậntốckếttinhlớnnhấtđượcx á c địnhlàở-

250C.CSTNkếttinhcóbiểuhiệnrõrànglênbềmặt:độcứngtăng,bềmặtvậtliệumờ(khôngtrongsuốt).CSTNtinhthểnóngchảyởnhiệtđ ộ 400C.Quátrìnhnóngchảycáccấutrúctinhthểcủacaosuthiênnhiênxảyracùngđiềukiệnvớihiệntượnghấpthụnhiệt(17KJ/kg)

ởnhiệtđộ20–

300C,caosusốngdạngcrepkếttinhởđạilượngbiếndạngdãndài70%,hỗnhợpcaosuđãđượclưuhóakếttinhởđạilượngbiếndạngdãndài200%

CSTNt a n tốttrongc á c dungmôihữuc ơ mạchthẳng,mạchvòng,tetracloruacacbonvàsunfuacacbon.CSTNkhôngtantrongrượu,xeton.Khiphavàodungdịchc

rượu,xetonxuấthiệnhiệntượngkếttủa(keotụ)caosutừdungdịch[4]

CSTNcókhảnăngphốitrộntốtvớicácloạichấtđộnvàcácchấtphốihợptrênmáyluyệnkínhoặcluyệnhở.HợpphầntrêncơsởCSTNcóđộbềnk ế t dínhnộicao,khảnăngcántráng,épphuntốt,mứcđộcongótkíchthước

- Phươngpháplytâm

- Phươngphápphânlớpbằngcácchấtđiệngiải

* Keotụmủcaosu:Keotụmủsauđórửaphầnkeotụbằngnướcmềmrồisấyca

osuđếnđộẩmcầnthiết.Sảnxuấtcaosusốngbằngphươngphápkeotụchophépnhậnđượcsảnphẩmcóđộtinhkhiếtcaovìtrongquátrìnhkeotụhầuhếtcáchợpchấttantrongnướcđượcgiữ lạiởphầnnướcthải

Trênthươngtrườngquốctế,CSTNđượctraođổiở2dạng:Crephongkhóivàcreptrắng

Crephongkhóiđượcsảnxuấttừmủcaosubằngphươngphápkeotụtheodâychuyềnkhépkíngồm8khâuchính:

Sơđồdâychuyềncôngnghệsảnxuấtcrephongkhói

Creptrắngcũngđượcsảnxuấttheodâychuyềntươngtựnhưsảnxuấtc r e p hongkhóinhưngcókháclàlatexđượctẩytrắngbằngNaHSO3(5%),tỷl ệ thểtíchlà1/10sovớilatexđể tẩyrửatạpchấtbámquanhhạtlatexlàmchos ả n

350Ctrongphòngsấytrongkhoảngtừ2 – 3tuần,chứkhôngsấyhongkhói[4]

1.2.1.6 MộtsốứngdụngcủavậtliệublendtrêncơsởCSTN cởViệtNam

- Vậtliệudùngtrongthủylợi:sửdụnghệvậtliệublendcaosuthiênnhiên,caosucloroprenđãchếtạothànhcôngcáctúiđậpcaosuđóngvaitròđiềutiếtlưulượngnướctrongcáchồchứa.ĐậpcaosulàsảnphẩmmớicủangànhxâydựngthủylợivàtiềnbộkhoahọckỹthuậttrongứngdụngthựctếcủavậtliệublendcaosuViệtNam.Chođếnnaychúngtađãthaythếđược40%caosutổnghợpbằngcaosuthiênnhiên,nhưngvẫnđảmb ả o độbềnvữngvàổnđịnhcủađập

- Vậtliệuphụcvụvậntảibiểnvàkhaikhoáng:BlendtrêncơsởcaosuthiênnhiênvàPEtỷtrọngthấp(LDPE)đãđượcdùngđểchếtạohàngloạtđệm chốngvađậpchotàubiển[5]

-Vậtliệusảnxuấtgiầychấtlượngcao.Bằngviệcbiếntínhcaosuthiênnhiênbằngpolyetylentỷtrọngthấp(LDPE)đ ể giảmt ỷ trọngv à tăngkhảnăngbềnmôitrường[6]

1.2.2 Caosunitrilbutadien

Caosubutadiennitril(NBR)làsảnphẩmđồngtrùnghợpcủabuta1,3-đienvàacrylonitrilvớisựcómặtcủa hệxúctácoxyhóakhửpersunfatkalivàtrietanolamin.Acrylonitrilcókhảnăngthamgiavàophảnứngvớibutađienđ ể tạothànhhailoạisảnphẩmkhácnhau:

+S ả n phẩmc h ủ yếuc ó mạchphânt ử dài–

mạchđạiphântửc a o s u butađiennitril:

xianuaxiclohexencómàuthẫmhơnvàcómùirõhơn.Dựavàođặcđiểmn ày tacóthểdễdàngphânbiệtđượccácloạicaosuvàhàmlượngnitrilcótrongcaosu.

KhốilượngphântửtrungbìnhcủacaosuNBRdaođộngtrongkhoảng

200.000đến300.000

CaosuNBRcócấutrúckhônggianđiềuhòavìthếnókhôngthểkếttinhtrongquátrìnhbiếndạng.Tínhchấtc ơ lý,tínhchấtcôngnghệcủac a o s u NBRphụthuộcvàoh à

m lượngnhómnitriltrongnó;khảnăngchịumôitrườngdầu,mỡ,dungmôihữuc ơ tăn

gcùngh à m lượngnhómacrylonitrilt h a m giavàophảnứngtạomạchphântửcaosu.ảnhhưởngcủanhómnitril

đếnkhảnăngchịudầumỡcủacao sucóthểgiảithíchtrêncơsởlýthuyếtsau:

+Thuyếthấpthụ:Liênkết CN trongcaosucóđộphâncựclớnnên

lựctácdụngtươnghỗgiữacácđoạnmạchphântửcónhómCN

tăng,nănglượngliênkếtvậtlýgiữacácđoạnmạchcao,nănglượngkếtdínhnộiphântử

cànglớnkhihàmlượngnhómCN càngcao.Nănglượngkếtdínhnộiphântửngănchặnhiệntượngtáchcácphântửpolymeraxatrongquátrìnhtrươngv à hòatanvìthếcùngvớisựtănghàmlượngnhómnitrilkhảnăngchịudầumỡcủa

caosucũngtốthơn

+Thuyếtchechắn:Dokíchthướckhônggiancácnhómphâncực CN

lớnvàkhoảngcáchkhônggiangiữacácnhómCN tớiliênkếtkhôngnogầnnêncácnhómCN

đãbaotrùmlênkhônggianliênkếtno,ngăn chặnsựthâmnhậpc á c tácnhânt á c dụngvàokhônggianliênk ế t đơnvàkhoảngkhônggiangiữac á c mạchphântử.Khih à m lượngnitrilcàngcaothìkhảnăngvàhiệuquảchechắntốthơn

CaosuNBRlàcaosuphâncựclớnnênnócókhảnăngtrộnhợpvớihầuhết cácpolymephâncực,vớicácnhựatổnghợpphâncực,…

CaosuNBRcóliênkết

khôngnotrongmạchnêncókhảnănglưuhóabằnglưuhuỳnhphốihợpvớicácloạixúctiếnlưuhóathôngdụng.NgoàihệthốnglưuhóathôngdụngcaosuNBRcòncókhảnănglưuhóabằngxúctiến

lưuhóanhómthiuram,nhựaphênolfoocmadehyt.CaosuNBRlưuhóabằngthiuramhoặcphênolfoocmadehytcótínhchấtcơlýcao,khảnăngchịunhiệttốt[4]

1.2.3 Nhựapolyvinylclorua

1.2.3.1 Giớithiệuchung

Polyvinylclorua(PVC)làsảnphẩmtrùnghợpnhũtươngvinylcloruanhờchấtnhũhóagelatinvàchấtkhơimàopeoxitởnhiệtđộkhoảng500c,ápsuất6atm:

ởViệtNam,nhucầusửdụngPVCrấtlớn,từnăm1955đếnnăm1975toànbộPVCsửdụngđềuphảinhậpkhẩutừnướcngoài.Sau1975,cùngvớiviệcnhậpkhẩuPVCtừnướcngoài,cáccôngty,nhàmáyvàxínghiệptrongnướcđãchútrọngnhậpcôngnghệvàthiếtbịgiacôngPVCkháhiệnđạitừNhậtBản, HànQuốc,ĐàiLoan,CHLBĐức…

Từ1990trởlạiđây,đãcónhiềuliêndoanhgiữacácdoanhnghiệpViệtN a m v ớ

i cáccôngtynướcngoàitrongcáclĩnhvựcchấtdẻo:côngtyMitsui–Vina,Lotus,…vớitổngvốnđầutưkhoảng550triệuUSD.Trongđóphầnlớnvốnđầutưvàod ựánsảnxuấtnguyênvậtliệuliênquantớiPVCnhư bộtPVC,PVCcompound,dầuhóadẻoDOP,…[7]

Năm2002,côngt y liêndoanhJ V PVCv ớ i vốnđầut ư c ủ a hãngPetronas(Malaysia)là50%,PetroViệtNamlà43%,Tramasuco(NhậtBản)7%,tổngvốnđầutư70triệuUSDđặttạikhuPhúMỹ,BàRịa–VũngTàu.Côngxuất:100.000tấn/

năm,t ậ p chungsảnxuấtbốnloạinhựaPVCkhácnhau[12]

1.2.3.2 CấutrúccủaPVC

C l c ủ a phânt ử trước.PVCc ó c ấ u tạomạchthẳng,rấtítnhánh.[8].

ởnhiệtđộcaovàkhibịchưngkhôPVCphânhủyhoàntoàntạothànhHClvàhỗnhợpthấpphântử,khôngtạor a monomevinylcloruabanđầu

Nhiệtđ ộ phânh ủ y PVCl à mộttrongnhữngchỉtiêuquantrọngtronggiacông.Khiph

tạoramộtsốnốiđôicáchmột,đồngthờitrongmạchcaophântửcũngtạothànhliênkếtngangnốimộtsốmạchcaophântửvớinhau.Đểbiếtđượcmứcđộphânhủycóthểcăncứvàosựbiếnđổimàusắccủanhựa

CầnchúýđếnquátrìnhlãohóanhanhchóngcủaPVClàmgiảmtínhmềmdẻovàlàmchotínhchấtcơhọckémđi.NguyênnhâncủasựlãohóalàdotácdụngcủatiatửngoạibiếnđổicấutạocủavậtliệuPVClàmchovậtliệunàycócấutạolướikémcogiãn,khóhòatan.Mứcđộlãohóatùythuộcvàotừngvùngchủyếuphụthuộcánhsángmặttrời

PVCcónhiềutínhchấtcơlýkhátốt,cáctínhchấtnàyphụthuộcvàotrọnglượngphântửpolymevàphươngphápgiacông,nócònphụthuộcvàomứcđộđồngđềucủatrọnglượngphântử

PVCcókhảnăngcáchđiệntốtnhưngcònkémcácpolymekhôngcócựcnhưpolyetylen(PE),polystylen(PS)…

TínhchấtcáchđiệncủaPVCphụthuộcvàonhiệtđộ[9]

* Tínhchấthóahọc

PVCkhátrơvềmặthóahọc,tuynhiêntrongmộtsốtrườnghợpcóthểtham giamộtsốphảnứngnhư phảnứngclohóa,phảnứngđehidroclohóa,phảnứngchuyểnhóathànhcácpolyme…Mộtsốphảnứngtiêu biểu:

Dướitácdụngcủaaxetatbạc,clobịthaythếbằngnhómaxetatvàtạothànhpolyvinylaxetat:

+PVCbềnvớiH2SO4tớinồngđộ90%,HNO3t ớ i50%,CH3COOHtới70%.Khôngbịbiếnđ ổ i dướitácdụngcủakiềm,c á c khícôngnghiệpnhưN o2,Cl2,SO3,cácdungdịchmuốicủanhôm,natri,kali,magie,kẽm;xăng,dầu,mỡ.PVCrấtkhócháy[7]

1.2.3.4 Phươngphápsảnxuất

* Cácphươngphápsảnxuất

PhảnứngtrùnghợpPVCcóthểsảnxuấttheocácphươngpháp:trùnghợpnhũtương,trùnghợphuyềnphù,trùnghợpdungmôivàtrùnghợpkhối.TrongcôngnghiệpPVCchủyếuđượcsảnxuấttheohaiphươngpháplàtrùnghợphuyềnphùvàtrùnghợpnhũtương

Khívinylclorua

Điện phân muối

Khívinylclorua

Trùng hợpLy tâm,

Sấy khô

PVC dạng