TRƯỜNG CAO ĐẴNG KỶ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG TP.HCM KHOA ĐỘNG LỰC LỚP 13CĐ-Ô3 TÌM HIỂU NHỰA PVC SVTH: 1- Lê Quang Phi 2- Phạm Tuấn Anh NHẬN XÉT ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… MỤC LỤC I.MỠ ĐẦU II.SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN .3 1.PVC giới 2.PVC Việt Nam III.TỔNG HỢP PVC 1.Nguyên liệu 1.1 Mnome vinylclorua (MVC), CH2 = CHCl 1.2 Tổng hợp MVC tổng hợp polyvinylclorua (pvc) .10 2.1 Phản ứng trùng hợp 10 2.2 Các bước trình tổng hợp .10 Các phương pháp sản xuất PVC .12 3.1 Trùng hợp huyền phù .12 3.2 Quy trình sản xuất 14 4.Tính chất ứng dụng PVC 14 4.1 Tính chất PVC .14 4.2 Ứng dụng PVC .18 IV.Kết luận 21 Tài liệu tham khảo 22 I.MỠ ĐẦU Cùng với việc phát triển công nghiệp dầu mỏ khí thiên nhiên, sản phẩm hóa chất hữu đạt phát triển nhảy vọt nhờ kết hợp(danh từ thông dụng tích hợp – intergration) nhanh chóng với công nghệ lọc dầu Sản phẩm hóa học từ dầu mỏ mở ngành mới: ngành hóa dầu Trong đó, Nhựa tổng hợp sản phẩm có sản lượng lớn giá trị Polyvinylclorua (PVC) loại nhưạ tổng hợp cách trùng hợp vinylclorua monomer (MVC): n CH2 = CHCl → (- CH2 – CHCl -) n (1) Hiện PVC loại nhựa nhiệt dẻo sản xuất tiêu thụ nhiều thứ giới (sau polyethylen – PE Polypropylene - PP) Hình cho tabức tranh tổng thể nhu cầu loại chất dẻo giới năm 2007 Hình 1: Nhu cầu chất dẻo năm 2007 giới Trong thời đại nay,chúng ta sống môi trường bị bao quanh loại nhựa tổng hợp Điều làm cho nhiều người lầm tưởng tiêu thụ nhiều dầu mỏ để sản xuất chất dẻo Ngoài ra, bàn luận vấn đề liên quan đến chất thải có nguồn gốc từ dầu mỏ,người ta hay đổ lỗi cho loại chất dẻo Thực tế Theo số liệu năm 1989 Bộ Công Thương quốc tế Nhật Bản, có tới 85% lượng dầu dùng cho phương tiện vận tải cho xí nghiệp, nhà máy nhiệt điện để sưởi ấm Còn Naphta,nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu, chiếm 14% tổng sản lượng dầu mỏ tiêu thụ (xem Hình 3) Hình 2: Tỉ lệ phân đoạn sản phẩm trình lọc dầu Hình 3: Các lĩnh vực ứng dụng dầu mỏ Hình 3: Các lĩnh vực ứng dụng dầu mỏ II.SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1.PVC giới PVC có trình phát triển 100 năm Năm 1835 lần nhà hóa học Liebig tổng hợp vinylclorua Vào năm 1872 Baumann lần tổng hợp PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC tổng hợp Mỹ Đức Tuy nhiên, đến năm 1937 PVC sản xuất quy mô công nghiệp hoàn chỉnh Đức.Việc tiến sĩ hóa học người Đức Waldo Simon vô tình phát đặc tính quý báu PVC thay cao su hàng loạt ứng dụng nhu cầu to lớn nguyên vật liệu phục vụ cho chiến tranh giới thứ hai sau phục vụ cho việc khắc phục hậu chiến tranh, phát triển đất nước thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất PVC phát triển nhanh chóng nhiều nước Mỹ, Đức,Anh Nhật Bản Có thể lấy nước Anh để minh họa cho nhân xét Nếu năm 1947 lượng PVC tiêu thụ Anh khoảng 6.600 tấn, 10 năm sau 66.000 tấn, tức sau năm lượng tiêu thụ PVC gần tăng gấp đôi Năm 1979 Anh tiêu thụ 440.000 PVC, năm 1990 615.000 [1] Sự tăng trưởng phát triển kinh tế yếu tố định đến nhu cầu tiêu thụ PVC Bước sang kỷ 21, điều kiện kinh tế toàn cầu cải thiện nhu cầu PVC lớn, lớn nhiều so với dự báo Sản lượng PVC giới năm 2006 đạt tới 32 triệu mức tăng trưởng giai đoạn 2001-2006 5%/năm.Dự kiến đến năm 2012, công suất PVC giới đạt 50 triệu tấn/năm Khu vực châu Á dự báo dẫn đầu giới với mức tăng trưởng nhu cầu bình quân hàng năm khoảng 7%/năm giai đoạn từ đến năm 2010 đến năm 2012 chiếm 50% tổng công suất giới, cao Trung Quốc, tiếp đến Malaysia, Việt Nam tiểu lục địa Ấn độ Bảng sản lượng PVC giới năm1991, 2001, 2006 dự báo cho 2011 Bảng công suất PVC Châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007, Trung Quốc với nhảy vọt đột biến vươn lên vị trí dẫn đầu giới 2.PVC Việt Nam Ở Việt Nam, năm sáu mươi kỷ trước PVC chất dẻo khác xa lạ với hầu hết người Trong năm 1959 – 1962, nhà máy hóa chất Việt Trì, Trung Quốc giúp ta xây dựng dây chuyền sản xuất PVC công nghệ từ bua canxi (đất đèn - CaC2) qua axetylen (CH≡CH) với công suất thiết kế ban đầu 350 tấn/năm, sau đến năm 1975 nâng lên 500 tấn/năm Sau năm vận hành công suất nhỏ, công nghệ lạc hậu, suất thiết bị thấp (trung bình khoảng 30%), sản phẩm có chất lượng không ổn định giá thành cao (hơn nhập nhiều lần) người ta đành phải dẹp bỏ Ngành công nghiệp nhựa Việt Nam lúc hiểu công nghiệp gia công chế biến nhựa Tất loại nhựa (trong có PVC) phải nhập Những sản phẩm nhựa thời kỳ vừa đơn điệu mẫu mã lại thiếu chủng loại số lượng Chính vậy, năm đầu thập kỷ 80, hàng nhựa nước tràn ngập thị trường Việt Nam.Chỉ năm 1990, tức từ đất nước bước vào thời kỳ đổi mới, ngành công nghiệp thực có bứt phá mười năm trở lại dành lại thị trường nước Không hàng nhựa Việt Nam bước vươn thị trường quốc tế khu vực Năm 2006 kim ngạch xuất sản phẩm nhựa vượt 500 triệu USD dự kiến đạt ngưỡng tỉ USD vào năm 2010.Tuy nhiên với việc tất nguyên liệu đầu vào phải nhập khả cạnh tranh sản phẩm nhựa Việt Nam yếu, giai đoạn toàn cầu hóa Năm 1981 năm mở đầu cho phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam với việc khai thác mỏ khí huyện Tiền Hải tỉnh Thái Bình đời Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Việt Xô Theo số liệu Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam, đến hết tháng 12 năm 2006, 235 triệu dầu quy đổi khai thác dầu thô đạt 205 triệu cung cấp 30 tỉ m3 khí cho sản xuất điện nhu cầu dân sinh khác Hiện nay, tổng lượng dầu khí khai thác năm đạt trung bình khoảng 20 triệu quy đổi Dầu khí có việc sử dụng tài nguyên quý báu (bán 100% dầu thô làm nhiên liệu 100% lượng khí) chưa thực hiệu Chính vậy, ngành Dầu khí Hóa chất lập chiến lược phát triển lâu dài cho bước chế biến Thủ tướng Chính phủ phê duyệt III.TỔNG HỢP PVC 1.Nguyên liệu 1.1 Mnome vinylclorua (MVC), CH2 = CHCl Mặc dù biết đến từ 100 năm Vinylclorua (VC) trở thành hóa chất quan trọng vào năm 20 30 kỷ trước, sản phẩm trùng hợp VC cho ta Polyvinylclorua (PVC) với nhiều ứng dụng khác Dưới vài tính chất hóa lý MVC: • Ở điều kiện nhiệt độ áp suất thường, MVC chất khí không màu dễ cháy, dễ nổ • Nhiệt độ nóng chảy: -153,7 0C • Nhiệt độ sôi: - 13,9 0C • Tỉ trọng hơi: - 2,15 (không khí = 1) Để thuận tiện cho việc vận chuyển bảo quản, MVC thường nén áp suất khoảng kg/cm2 Tại áp suất MVC chất lỏng suốt, không màu,có tỉ trọng 0,92 g/ml (ở 25 0C) MVC tan nước,dễ hoà tan dung môi hữu 1.2 Tổng hợp MVC Tổng hợp MVC trình bày qua phản ứng sau: • Từ acetylen: CH ≡CH + HCl → CH2 = CHCl (2) (I) • Từ ethylen: Khi từ ethylen (II), trình xảy theo bước: Trước tiên clo hóa ethylen để tạo 1,2- ethylen-diclorua (EDC – III), nhiệt phân EDC thành MVC axit clohydric (HCl): CH2 = CH2 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl (II) (3) (III) CH2Cl – CH2Cl → CH2 = CHCl + HCl (4) Như vậy, nửa phân tử clo tham gia vào phản ứng để tạo thành MVC, nửa lại tạo thành HCl Lượng HCl nơi tiêu thụ, đòi hỏi phải xử lý tốn Có nhiều hướng khắc phục vấn đề Một hướng sử dụng kết hợp acetylen ethylene Khi ấy, HCl để hydroclo hóa acetylen, tức kết hợp phản ứng (2), (3) (4): CH ≡CH + CH2 = CH2 + Cl2 → CH2 = CHCl (5) Sơ đồ khối trình trên: Hình 6: Quy trình tổng hợp MVC từ acetylen ethylen 10 Hình 8: Trung Quốc sản xuất PVC từ acetylen nhiều từ etylen Một trở ngại phương pháp sản xuất MVC từ acetylen vấn đề ô nhiễm môi trường Vì trình sử dụng xúc tác clorua thủy ngân (HgCl2) độc hại, mà đến chưa có biện pháp xử lý triệt để hiệu b) Trong trình sản xuất MVC từ etylen clo người ta dùng xúc tác clorua sắt hai (FeCl2), nên tác động đến môi trường so với phương pháp Phản ứng thực hai pha: lỏng khí Trong pha lỏng người ta dùng sản phẩm phản ứng, etylendicloetan (EDC), làm dung môi để hoà tan etylen clo Phản ứng xảy 50-70oC áp suất 4-5 atm Hiệu suất đạt 95-96% so với etylen Quá trình pha khí tiến hành 90-130oC áp suất 7-10 atm.Vì phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên việc kiểm soát nhiệt độ phản ứng để tránh xảy cháy nổ quan trọng Để tránh cháy nổ, người ta thiết kế thiết bị phản ứng dạng ống chùm, cho khí qua khoảng cách ống chùm làm lạnh bên Ngoài dùng khí trơ để làm giảm khả gây nổ dùng lượng etylen dư… Do nhiều yếu tố kỹ thuật thuận lợi nêu nên phương pháp tổng hợp pha lỏng thường áp dụng rộng rãi hơn: • • • Thiết bị phản ứng đơn giản Dễ điều chỉnh nhiệt độ phản ứng Không cần dùng lượng etylen dư khí trơ 12 • Nhiệt phản ứng dùng để đun nóng dung môi làm bay sản phẩm tạo thành c) Oxyclo hóa etylen: Đây phương pháp tối ưu hiệu để tổng hợp MVC Xúc tác sử dụng clorua đồng trộn với KCl số clorua kim loại kiềm khác Phản ứng thực 250-350oC theo sơ đồ sau [2]: CuCl2 + CH2 = CH2 → CH2Cl – CH2Cl + Cu2Cl2 Cu2Cl2 + ½ O2 → CuO.CuCl2 CuO.CuCl2 + HCl → CuCl2 + H2O (8) (9) (10) Khi sử dụng xúc tác hỗn hợp clorua đồng I II, muối kim loại kiềm cho vào có tác dụng làm giảm nhiệt độ nóng chảy áp suất hỗn hợp muối nóng chảy Nền xúc tác alumina, silica chất rắn xốp bền với điều kiện phản ứng.Phản ứng thực điều kiện áp suất 2-10 atm Có loại thiết bị phản ứng sử dụng phổ biến nhất: Ống chùm tầng sôi Nhiệt phân 1,2 - ethlendiclorua (EDC): Để sản xuất MVC người ta tiến hành tách phân tử HCl từ EDC nhiệt độ cao (450-600o C), gọi nhiệt phân - phản ứng (4).Quá trình thực dùng không dung xúc tác [2] Qua thực tế người ta thấy mức độ chuyển hóa hiệu suất MVC thu hai qúa trình không khác nhiều Mặt khác, việc chế tạo thiết bị nhiệt phân không dùng xúc tác dễ dàng đơn giản nhiều Vì vậy, ngày giới việc sử dụng quy trình nhiệt phân không dùng xúc tác để sản xuất MVC ứng dụng nhiều Hình sơ đồ trình nhiệt phân EDC để thu MVC: Hình 9: Sơ nhiệt phân thành MVC đồ EDC 13 tổng hợp polyvinylclorua (pvc) 2.1 Phản ứng trùng hợp Trong công nghiệp, PVC tổng hợp cách polyme hóa monomer vinylclorua (MVC) với xúc tác (phản ứng (1)) Ở điều kiện phản ứng, xúc tác phân hủy, tạo thành gốc tự có electron không cặp đôi Electron có hoạt tính cao Nó tham gia vào phản ứng tách liên kết đôi MVC để tạo gốc tự hợp thành gốc ban đầu phân tử MVC Đến lượt, gốc tự lại phản ứng với phân tử MVC khác Quá trình lập lại nhiều lần tạo đại phân tử bao gồm nhiều phân tử monome VC gọi trình trùng hợp (hay polyme hóa Số lượng phân tử MVC có đại phân tử PVC gọi độ trùng hợp Độ trùng hợp phụ thuộc vào điều kiện phản ứng trùng hợp Xúc tác trình polyme hóa chất có khả tạo gốc tự peroxit, peraxit, perester, hợp chất azo… 2.2 Các bước trình tổng hợp Quá trình trùng hợp gồm bước sau: • • • • Phản ứng khơi mào Phản ứng lan truyền Phản ứng chuyển mạch Phản ứng ngắt mạch (kết thúc) 2.2.1 Phản ứng khơi mào: Phản ứng khơi mào xảy chất xúc tác hay gọi chất khơi mào (I*) phân hủy thành gốc tự (R.), gốc tự tác dụng với phân tử MVC tạo gốc tự 14 2.2.2 Phản ứng lan truyền: Là phản ứng tiếp theo, nhiều đơn vị monome thêm vào gốc hoạt động (IV) gốc tự có mạch phân tử lớn (V): 2.3 Phản ứng chuyển mạch: Ở bước chuyển mạch, gốc tự có mạch phân tử lớn (VI) tự kết thúc phản ứng cách tác dụng với phân tử monome đại phân tử (VII) gốc tự (VIII) Gốc sau khởi động phản ứng lan truyền khác: 15 2.2.4 Phản ứng kết thúc: Phản ứng kết thúc mạch ngừng phát triển với việc tạo thành sản phẩm cuối Quá trình xảy bằng: • Phản ứng bất cân xứng: R’CH2-C.HCl + R’CH2-C.HCl → R’CH = CHCl + R’CH2-CH2Cl (21)hoặc • Phản ứng kết hợp: R’CH2-C HCl + R’CH2-C.HCl → R’CH2-CHCl - CHCl – CH2R’ (22) Các phương pháp sản xuất PVC - Có phương pháp trùng hợp ứng dụng công nghiệp để sản xuất PVC: • Trùng hợp khối • Trùng hợp dung dịch • Trùng hợp nhũ tương • Trùng hợp huyền phù -Trong phổ biến chiếm sản lượng lớn trùng hợp huyền phù, tiếp đến trùng hợp nhũ tương, trùng hợp dung dịch cuối trùng hợp khối 3.1 Trùng hợp huyền phù Về hình thức, trùng hợp huyền phù giống trùng hợp nhũ tương, monome phân tán pha nước thành hạt nhỏ Tuy nhiên, hệ phân tán trì việc kết hợp khuấy trộn hóa chất “ bảo vệ” Hóa chất bảo vệ colloit (keo) tan nước chất vô dạng bột mịn phân tán nước Mặt khác, trùng hợp huyền phù người ta sử dụng chất khơi mào hoà tan monome Do đó, khía cạnh đấy, coi hạt polyme nhỏ li ti tạo thành diễn trình trùng hợp khối • Đơn phối liệu 16 Những chất khơi mào phù hợp bao gồm: Các peroxit benzoyl, lauroyl, caproyl, dodecyl, p-cloo-benzoyl, axetyl-cyclohexane-sulphonyl 303,5,5trimehylhexanoyl; peroxy-dicarbonat dietyl di-izopropyl; hợp chất azo 1,1’-azobis-izobutyronitril dimethyl 1,1’-azobisizobutyrat Hiện thông dụng peroxy-dicarbonat Tuy nhiên đề cập trên, việc lựa chọn chất khơi mào thích hợp phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng trùng hợp Nồng độ chất khơi mào thường mức 0,01- 0,1% tùy thuộc vào chất hóa học chất khơi mào, nhiệt độ phản ứng mức độ chuyển hóa Chất tạo huyền phù thường sử dụng chất colloit (keo) tan nước polyvinyl alcol, gelatin, protein tự nhiên, dẫn xuất xenlulo tan nước metyl cacboxymetyl xenlulo, dextran, tinh bột, natri alginat Một số loại bột mịn vô không tan nước sử dụng làm tác nhân tạo huyền phù Các chất bột talc, cao lanh, betonit, bari sulphat nhôm hydroxit Chất sử dụng phổ biến polyvinyl alcol (PA).PA có nhiều loại tùy thuộc vào mức độ thuỷ phân khối lượng phân tử Lượng PA thường chiếm từ 0,05-0,5% khối luợng monome Ngoài chất trên, người ta sử dụng loại muối đệm natri hydro phốt phát hay borax để tránh giảm pH pha nước phản ứng trùng hợp xảy ra.Đôi số chất chống tạo bọt Ctanol, polyetylen silicat sử dụng để giảm thiểu hình thành bọt tách monomer dư cuối giai đoạn phản ứng Sau ví dụ đơn phối liệu (tính theo phần khối lượng): Nước 100 Colloit tạo huyền phù 0,1-0,5 Muối đệm – 0,1 Chất khơi mào 0,05 – 0,3 Chất chống tạo bọt – 0,002 MVC 50 – 70 17 3.2 Quy trình sản xuất Hình 10: Sơ đồ quy trình tổng PVC huyền phù Bồn phản ứng, Bồn thu hồi MVC, 3,5 Bồn chứa vữa PVC, Tháp chưng cất, Bồn chứa MVC thu hồi, Máy li tâm, Máy sấy, Xử lý khí thải, 10 Máy sàng, 11 Xilô chứa bột PVC, 12 Máy đóng bao, 13 Máy nén khí Quá trình trùng hợp huyền phù theo mẻ tiến hành thiết bị phản ứng có áp lực (autoclave) Nước nạp vào trước, tác nhân tạo huyền phù, muối đệm dạng dung dịch Sau không khí đuổi khỏi thiết bị phản ứng khí trơ, MVC chất khơi mào nạp vào áp lực.Chế độ khuấy trì cho phá vỡ pha lỏng MVC để tạo hạt nhỏ li ti với kích cỡ mong muốn Quá trình gia nhiệt làm lạnh điều chỉnh xác theo nhiệt độ yêu cầu để sản xuất loại sản phẩm (từ 50 – 70oC) 18 Trùng hợp huyền phù chuỗi trùng hợp khối nhỏ pha nước Cơ chế động học phản ứng giống trùng hợp khối.Ngoài ra, hạt nhỏ li ti tạo ban đầu không thiết phải tồn suốt thời gian phản ứng Phụ thuộc vào chất nồng độ chất tạo huyền phù chế độ khuấy, hạt nhỏ li ti liên kết 32lại với sau lại bị phân tán Những hạt polyme tạo thành từ giọt từ số giọt liên kết với thời điểm định phản ứng Phản ứng xem kết thúc áp suất thiết bị giảm đến trị số cho trước Hỗn hợp sau phản ứng, gọi vữa, không ổn định chứa hạt polyme pha nước monome chưa phản ứng Ngừng khuấy dẫn đến việc lắng tụ hạt polyme Chính vậy, vữa PVC phải tiếp tục khuấy tháo hết sang bình khác có máy khuấy Lượng MVC lại sau phản ứng chiếm 10-20% khối lượng ban đầu Phần lớn lượng MVC tách bay thu hồi thiết bị ngưng tụ bồn chứa Do tính độc hại cao MVC nên lượng MVC dư cần phải tiếp tục tách triệt để Vì thế, vữa PVC chuyển sang bồn chứa 3, gia nhiệt chưng cất tháp lượng MVC lại thu vào bồn chứa Vữa PVC sau tách MVC dư đưa đến bồn chứa 5, tách nước máy ly tâm 7, làm khô máy sấy Những chất bay dẫn qua thiết bị xử lý khí thải 9, phần lại không độc hại thải không khí Bột PVC khô sau qua máy sàng 10 để loại hạt cỡ, khí nén đẩy qua silo chứa 11 đóng bao với trọng lượng bao 25 kg máy đóng bao 12 • Dây chuyền sản xuất Sơ đồ Hình 12 ví dụ nhà máy sản xuất PVC phương pháp huyền phù Sơ đồ sử dụng cho tổng hợp PVC nhũ tương với việc cần thay công đoạn tách nước máy ly tâm máy sấy khô hệ thống sấy phun Đi với dây chuyền công nghệ công trình phụ trợ: kho bồn chứa nguyên liệu, thiết bị phục vụ cho việc pha chế chất phụ gia, xúc tác Thiết bị phản ứng hay gọi autoclave, phải chịu áp suất làm việc tới 15 kg/cm2 (1500 kN/m2 ) Autoclave hầu hết thiết bị khác dây chuyền sản xuất chế tạo thép không gỉ để chống ăn mòn tránh cho polyme thu bị lẫn tạp chất kim loại, ảnh hưởng xấu tới chất lượng yêu cầu sử dụng nhựa PVC Bề mặt bên thiết bị, autoclave, phải giữ bóng Bởi 33 vết bẩn, vết lõm, vết xước nơi để hạt polyme tạo thành bám vào, khó tẩy rửa Mặt khác hạt bám vào lại mầm cho 19 hạt khác bám theo không tẩy rửa kịp thời Theo thời gian tác động nhiệt độ phản ứng, hạt polyme ảnh hưởng đến chất lượng polyme đến qúa trình gia công bột để tạo sản phẩm Để tránh tượng bám dính thường sau chu kỳ định, người ta dùng súng phun nước với áp lực cao để rửa thành bên hiết bị phản ứng Một số hóa chất sử dụng để chống tượng bám dính Kích thước autoclave khác ngày lớn để nhà máy đủ cung cấp nhựa cho nhu cầu ngày tăng Autoclave nhỏ có dung tích 1m3 loại lớn với dung tích 100 – 150 m3 Khi dung tích thiết bị tăng, tỉ lệ diện tích bề mặt thể tích thiết bị giảm, đồng thời diện tích trao đổi nhiệt thành thiết bị lớp vỏ bọc bên giảm Mặt khác, thể tích thiết bị tăng làm cho độ dày thành thiết bị tăng theo để đảm bảo chịu áp suất trình Để tránh việc giảm khả truyền nhiệt tăng tỉ lệ nước monome Như vậy, thiết bị phản ứng lớn phần thể tích dành cho monome nhỏ Hệ sản lượng nhựa mẻ tăng chậm so với tốc độ tăng dung tích thiết bị Một trở ngại tăng thể tích autoclave vấn đề khuấy, tức kích thước cánh khuất, công suất motor khuấy phải đủ lớn để trì đồng môi trường phản ứng Tất trở ngại buộc nhà thiết kế chế tạo phải lựa chọn autoclave phù hợp với thực tế theo mong muốn Cũng vậy, nhà sản xuất phải vào số lượng dung tích thiết bị phản ứng để lựa chọn công suất cho nhà máy Hiện có nhiều nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất PVC nhằm tạo sản phẩm có chất lượng ngày cao, đáp ứng ngày nhiều nhu cầu nâng công suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm Một ví dụ hướng nghiên cứu cải tiến Công ty Vinnolit thuộc hãng ThyssenKrupp Công ty chế tạo autoclave với thành bình phía có gắn (ốp) thêm lớp nửa ống tròn thép không gỉ (xem Hình 11) 20 Hình 11 : Cải tiến thành thiết bị phản ứng công nghệ sản xuất PVC-S hãng Vinnoilt 4.Tính chất ứng dụng PVC 4.1 Tính chất PVC Có nhiều khả thay đổi kỹ thuật tổng hợp để tạo hàng loạt loại nhựa PVC có tính chất khác Cho đến nay, người ta thống kê 400 loại nhựa PVC lưu thông thị trường Những tính chất đặc điểm PVC bao gồm: • • • • • • • • • Khối lượng phân tử trung bình phân tử phân bổ polyme Kích cỡ dạng hạt polyme Tỉ trọng Nhiệt chảy mềm Độ xốp Độ bền học Độ bền hóa chất Độ bền nhiệt Độ cách điện Tất tính chất phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật trình tổng hợp Một số tính chất quan trọng liên quan đến trình gia công sử dụng sau tính bền nhiệt PVC.Bột nhựa thu từ trình trùng hợp gọi PVC nguyên thuỷ Từ 65o C trở lên nhựa PVC bắt đầu chảy mềm từ 100o C, PVC bắt đầu phân huỷ nhiệt Quá trình phân hủy nhiệt diễn với tách axít clohydric (HCl) từ nhựa dẫn đến chuyển màu (từ trắng qua vàng nhạt màu đen) thay đổi tính chất hóa, lý điện Cuối PVC bị biến chất, ta gọi nhựa bị lão hóa Không bị lão hóa nhiệt mà PVC bị lão hóa tác dụng ánh sáng (tia tử ngọai ánh sáng mặt trời) 21 Chính vậy, thực tế PVC không sử dụng mà phải phối hợp với phụ gia khác sản phẩm cuối Qua trình thay đổi có chọn lọc đặc tính hóa lý PVC nguyên thuỷ, tạo sản phẩm phù hợp yêu cầu sử dụng Các phụ gia bao gồm: chất hóa dẻo, chất chống lão hóa, chất ổn định nhiệt,chất ổn định ánh sáng, chất độn, chất màu, chất bôi trơn Các hỗn hợp (bao gồm PVC phụ gia) gia công, phương pháp: đúc áp lực (ép phun, ép đùn, thổi), cán tráng, dát, tách lớp, định hình chân không 4.2 Ứng dụng PVC 4.2.1 Trong xây dựng Lĩnh vực xây dựng nơi mà PVC sử dụng nhiều rộng rãi Trong đó, loại ống dẫn phụ kiện chiếm đến phần tổng sản lượng PVC toàn giới Năm 2007, số 39% tổng số 33,5 triệu nhu cầu PVC giới Ống PVC sử dụng điều kiện kỹ thuật môi trường khắt khe chứng tỏ loại vật liệu có độ bền độ tin cậy cao Chúng dùng rộng rãi để cấp thoát nước sinh hoạt, thuỷ lợi, lưu chuyển hóa chất, bảo vệ cáp điện loại cáp ngành bưu viễn thông… Ống PVC không bị gỉ, bị ôxy hóa hay ăn mòn Do chi phí bảo trì thấp, nước ống không bị nhiễm bẩn Ống PVC không ảnh hưởng đến mùi vị nước, phản ứng hóa học với chất lỏng có hoạt tính mạnh Ống PVC dễ uốn, chịu va chạm chấn động Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canađa ước tính “độ gãy” ống PVC 100km 0,5 điểm, ống gang 32,6 ống thép 7,9 Khi lắp đặt, tuổi thọ ống lên tới 100 năm Ống PVC lựa chọn tối ưu phương diện giá thành Ống PVC nhẹ phí vận chuyển thấp công lắp đặt thấp (chỉ 60-70% so với loại ống khác) Ngoài ống dẫn, PVC sử dụng cho xây dựng nhà cửa trang trí nội ngoại thất Vật liệu PVC dùng lắp đặt trang trí nhà cửa chưa phổ biến Việt Nam (chỉ chiếm khoảng 24% tổng nhu cầu) Nhưng giới, nhiều nước tỉ lệ cao Ví dụ Mỹ 60% Điều 22 độ bền lâu, khả lắp đặt dễ dàng, dễ bảo trì tính hấp dẫn người tiêu thụcủa sản phẩm PVC Ngoài ứng dụng trên, PVC dùng để làm mương, máng thủy lợi, màng mỏng phục vụ nông nghiệp, hàng rào, mái che… Một ví dụ: Toàn phần mái che phía (khoảng 60.000 m2 ) sân vận động đại nước Pháp (sân Stade de France), với sức chứa lên tới 80.000 người, phủ màng PVC 4.2.2 PVC kỷ thuật điện tử Đây lĩnh vực mà nhờ PVC phát triển cách nhanh chóng đột phá Như nói, cách 50 năm, người ta phát PVC có tính chất giống mà vượt trội cao su việc bọc dây cáp điện Ngày nay, PVC chiếm gần 50% thị phần lĩnh vực sảnxuất đồ điện điện tử Một số lĩnh vực sản xuất phổ biến cần dùng PVC: • Máy điều hòa không khí • Đĩa mềm cho máy vi tính • Dụng cụ gia đình • Bàn phím • Máy tính • Dụng cụ đồ điện • Cáp quang • Máy giặt • Đĩa mềm cho máy vi tính • Máy lạnh… 4.2.3 PVC sản xuất ô tô,xe máy PVC đóng vài trò to lớn chế tạo ôtô, môtô đại Nó sử dụng thay kim loại vật liệu khác để chế tạo phận sườn xe, chắn gió, lót sàn, chắn bùn nhiều chi tiết khác Theo tài liệu Hội đồng nhà sản xuất PVC châu Âu (ECVM), ôtô sản xuất cần 16kg PVC Như dùng PVC thay phần kim loại chế tạo ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm khoảng 800 triệu Euro, giới tiết kiệm tới 2,5 tỷ Euro Việc sử dụng PVC làm cho: • • • Tuổi thọ xe dài hơn: Do độ bền PVC, tuổi thọ xe tăng từ 11,5 năm năm 1970 lên 17 năm Khách hàng có nhiều lựa chọn hơn: Do PVC rẻ, nên tùy thuộc vào yêu cầu thị trường, nhà sản xuất có nhiều phương án sử dụng nguyên vật liệu để tạo nhiều mẫu mã hấp dẫn khách hàng với giá hợp lý; Các chi tiết từ PVC có tính mềm dẻo nên người sử dụng xe an toàn Với phận chi tiết nhựa, xe nhẹ nhờ 23 • tiêu thụ nhiên liệu hơn, góp phần vào việc tiết kiệm bảo tồn nguồn tài nguyên lượng giới ngày cạn kiệt giới.hơn trường hợp xảy tai nạn giao thong 4.2.4 PVC việc chăm sóc bảo vệ sức khoẻ người Những thành tựu đạt công tác chữa trị dự phòng ngành y tế nhờ vào sản phẩm PVC 50 năm qua đáng ghi nhận: Từ găng tay y tế đến túi đựng máu, từ ống truyền dịch, truyền máu chạy thận nhân tạo,bơm kim tiêm dùng lần, van tim nhân tạo đến nhiều dụng cụ y tế khác Chúng sử dụng rộng rãi có độ tin cậy cao nhờ tính ưu việt PVC như: • • • • • • • • Không màu suốt Mềm dẻo, bền ổn định Dễ thanh, tiệt trùng Chịu hóa chất Không có phản ứng hóa học tiếp xúc với nhiều môi trường khác Dễ chế tạo Có thể tái sinh Giá rẻ 4.2.5 Những ứng dụng khác • • • • • • Bao bì cho thực phẩm hàng hóa tiêu dùng Đồ chơi trẻ em Dày dép Áo mưa Túi xách Các mặt hàng tiêu dùng khác Những sản phẩm dùng phổ biến tính ưu việt nêu trên, chúng dể cho nhiều màu sắc hấp dẫn, dễ lắp đặt lau chùi làm vệ sinh 24 IV.Kết luận HƯỚNG TỚI TƯƠNG LAI Đã gần 80 năm trôi qua kể từ công nghiệp sản xuất PVC đời Hãy nhìn quanh ta: Điện nước dẫn đến hầu khắp gia đình; túi máu cứu bệnh nhân toát khỏi tử thần, đàm thoại giúp ta nhận thông tin nóng hổi xảy cách xa hàng ngàn số… Tất điều không trở thành thực chí chưa đạt đến trình độ như thiếu vắng PVC Sản phẩm từ PVC cần cho sống đại Bởi chúng ngày trở nên: An toàn hơn, nhỏ gọn hơn, nhanh chóng hơn, suốt hơn, hơn, mềm mại hơn, bền hơn, rẻ tóm lại tố 25 Tài liệu tham khảo [1] George Matthews, PVC: Production, Properties and Uses, The Institute of Materials, London, 1996 [2] Leonard I Nass, Encyclopedia of PVC, Marcel Dekker, Inc., New York and Basel, 1976 [3] W.V.Titow, PVC Plastics: Properties, processing and Applications, Elsevier applied Science, London and New York, 1990 26 [...]... bền nhiệt của PVC. Bột nhựa thu được từ quá trình trùng hợp được gọi là PVC nguyên thuỷ Từ 65o C trở lên nhựa PVC bắt đầu chảy mềm và từ 100o C, PVC bắt đầu phân huỷ nhiệt Quá trình phân hủy nhiệt diễn ra với sự tách axít clohydric (HCl) từ nhựa dẫn đến sự chuyển màu (từ trắng qua vàng nhạt cho đến màu đen) và sự thay đổi các tính chất hóa, lý và điện Cuối cùng PVC sẽ bị biến chất, ta gọi nhựa bị lão... thành thiết bị phản ứng trong công nghệ sản xuất PVC- S của hãng Vinnoilt 4.Tính chất và ứng dụng của PVC 4.1 Tính chất của PVC Có nhiều khả năng thay đổi kỹ thuật tổng hợp để tạo ra hàng loạt loại nhựa PVC có các tính chất khác nhau Cho đến nay, người ta đã thống kê được hơn 400 loại nhựa PVC lưu thông trên thị trường Những tính chất và đặc điểm cơ bản của PVC bao gồm: • • • • • • • • • Khối lượng phân... các sản phẩm PVC Ngoài những ứng dụng trên, PVC còn được dùng để làm mương, máng thủy lợi, màng mỏng phục vụ nông nghiệp, hàng rào, mái che… Một ví dụ: Toàn bộ phần mái che phía ngoài (khoảng 60.000 m2 ) của sân vận động hiện đại nhất nước Pháp (sân Stade de France), với sức chứa lên tới 80.000 người, được phủ bằng màng PVC 4.2.2 PVC trong kỷ thuật điện tử Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát... chất bôi trơn Các hỗn hợp (bao gồm PVC và các phụ gia) được gia công, bằng các phương pháp: đúc áp lực (ép phun, ép đùn, thổi), cán tráng, dát, tách lớp, định hình chân không 4.2 Ứng dụng của PVC 4.2.1 Trong xây dựng Lĩnh vực xây dựng là nơi mà PVC được sử dụng nhiều và rộng rãi nhất Trong đó, các loại ống dẫn và phụ kiện chiếm đến hơn một phần 3 tổng sản lượng PVC trên toàn thế giới Năm 2007, con... bẩn Ống PVC cũng không ảnh hưởng đến mùi vị của nước, không có phản ứng hóa học ngay cả với những chất lỏng có hoạt tính mạnh Ống PVC dễ uốn, chịu được sự va chạm và các chấn động Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canađa đã ước tính “độ gãy” của ống PVC trên 100km bằng 0,5 điểm, trong khi của ống gang là 32,6 và của ống thép là 7,9 Khi được lắp đặt, tuổi thọ của ống có thể lên tới hơn 100 năm Ống PVC cũng... phương pháp này Theo số liệu thống kê trong tổng sản lượng nhựa PVC của Trung Quốc năm 2006 là 6,5 triệu tấn thì 4,2 triệu tấn được sản xuất từ nguồn acetylen, chỉ có 2,3 triệu tấn là đi từ etylen Theo số liệu mới nhất, hiện nay ở Trung Quốc tỉ lệ giữa PVC sản xuất từ acetylen và từ etylen là 65:35 (Xem Hình 8) 11 Hình 8: Trung Quốc sản xuất PVC từ acetylen nhiều hơn từ etylen Một trở ngại của phương... hiện ra PVC có những tính chất không những giống mà còn vượt trội cao su trong việc bọc dây cáp điện Ngày nay, PVC chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sảnxuất đồ điện và điện tử Một số lĩnh vực sản xuất phổ biến cần dùng PVC: • Máy điều hòa không khí • Đĩa mềm cho máy vi tính • Dụng cụ gia đình • Bàn phím • Máy tính • Dụng cụ đồ điện • Cáp quang • Máy giặt • Đĩa mềm cho máy vi tính • Máy lạnh… 4.2.3 PVC. .. 4.2.3 PVC trong sản xuất ô tô,xe máy PVC đóng một vài trò to lớn trong chế tạo ôtô, môtô hiện đại Nó được sử dụng thay thế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấm chắn bùn và nhiều chi tiết khác Theo tài liệu của Hội đồng các nhà sản xuất PVC châu Âu (ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản xuất cần 16kg PVC Như dùng PVC thay thế một phần kim loại trong... Euro Việc sử dụng PVC sẽ làm cho: • • • Tuổi thọ của xe dài hơn: Do độ bền của PVC, tuổi thọ của xe tăng từ 11,5 năm trong những năm 1970 lên 17 năm như hiện nay Khách hàng có nhiều lựa chọn hơn: Do PVC rẻ, nên tùy thuộc vào yêu cầu của thị trường, nhà sản xuất có nhiều phương án sử dụng nguyên vật liệu để tạo ra nhiều mẫu mã hấp dẫn khách hàng với giá cả hợp lý; Các chi tiết từ PVC có tính mềm dẻo... dụng để giảm thiểu sự hình thành bọt khi tách monomer dư ở cuối giai đoạn phản ứng Sau đây là một ví dụ đơn phối liệu (tính theo phần khối lượng): Nước 100 Colloit tạo huyền phù 0,1-0,5 Muối đệm 0 – 0,1 Chất khơi mào 0,05 – 0,3 Chất chống tạo bọt 0 – 0,002 MVC 50 – 70 17 3.2 Quy trình sản xuất Hình 10: Sơ đồ quy trình tổng PVC huyền phù 1 Bồn phản ứng, 2 Bồn thu hồi MVC, 3,5 Bồn chứa vữa PVC, 4 Tháp