MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nhựa, chất dẻo lĩnh vực mà ngành cơng nghệ hóa học quan tâm Một chất dẻo nhựa tổng hợp đời phát triển, nhu cầu sản xuất ứng dụng trở nên cần thiết Từ chất dẻo nhựa người chế tạo nhiều loại vật liệu hữu ích, bền đẹp mà có vật liệu trước sánh nhẹ bền, cách ẩm, không dẩn nhiệt, bền nhiệt, bền với dung môi hữu mơi trường xâm thực, chúng thoả mãn yêu cầu thiết kế Cũng điều mà Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ việc nghiên cứu chế tạo loại vật liệu nhựa chất dẻo thời đại yêu cầu không nhỏ Nhóm tiểu luận chọn trình bày báo cáo loại vật liệu PE, loại chất dẻo polymer có nhiều ưu điểm ứng dụng nhiều đời sống Nội dung báo cáo gồm có phần: Phần 1: Giới thiệu chung PE: Khái quát số đặc điểm cấu tạo, tính chất phân loại ứng dụng PE Phần 2: Tổng hợp PE: Giới thiệu phương pháp tổng hợp PE sơ đồ công nghệ sản xuất PE, sơ lược nguyên lý làm việc cấu tạo thiết bị Phần 3: Kết luận: Tổng kết PE số vấn đề bao quanh xử lý chất thải PE Phần 4: Tài liệu tham khảo Vì thời gian tìm hiểu nghiên cứu khơng nhiều với kiến thức hạn hẹp nên tiểu luận có nhiều thiếu sót, mong thơng cảm góp ý để làm sau tốt Chân thành cám ơn cô Dương Thị Thúy Hoa nhiệt tình giảng dạy giúp chúng em hồn thành tiểu luận Quy Nhơn ngày 21 tháng năm 2012 Nhóm tiểu luận GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PE 1.1 KHÁI NIỆM  Polyetylen (viết tắt: PE), nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic) sử dụng phổ biến giới (hàng năm tiêu thụ toàn cầu đạt 78 triệu tấn)  Polyetylen hợp chất hữu (poly) gồm nhiều nhóm etylen CH2-CH2 liên kết với liên kết hydro no Được điều chế phản ứng trùng hợp  monoetilen (C2H4) Cấu trúc monomer C2H4 GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ  Cấu trúc không gian PE Cấu trúc lập thể PE  Công thức cấu tạo đơn giản PE: (-CH2-CH2-)n 1.2 TÍNH CHẤT 1.2.1 Tính chất vật lý  Polyetylen màu trắng, trong, không dẫn điện khơng dẫn nhiệt, khơng cho nước khí thấm qua Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt độ hóa thủy tinh Tg ≈ -100 °C nhiệt độ nóng chảy Tm ≈ 120 °C  Cơ tính polyethylene phụ thuộc vào yếu tố kiểu phân nhánh, độ kết tinh phân tử lượng 1.2.2 Tính chất hóa học  Polyetylen có tính chất hóa học hydrocacbon no khơng tác dụng với dung dịch axít, kiềm, thuốc tím nước brơm  Ở nhiệt độ cao 70oC PE hòa tan dung môi toluene, xilen, amilacetat, tricloetylen, dầu thơng, dầu khống… GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ  Dù nhiệt độ cao, PE khơng thể hòa tan nước, loại rượu béo, aceton, ete etylic, glicerin loại dầu thảo mộc 1.3 PHÂN LOẠI   Hiện PE trở thành quan trọng tất loại vật liệu nhựa Polyethylene chia thành nhiều loại khác chủ yếu dựa tỷ trọng độ phân nhánh thong thường gồm có 10 loại sau:  Ultra high molecular weight  Cross-linked polyethylene (PEX or polyethylene (UHMWPE) XLPE)  Ultra low molecular weight  Medium density polyethylene polyethylene (ULMWPE or PEWAX) (MDPE)  High molecular weight  Linear low density polyethylene polyethylene (HMWPE) (LLDPE)  High density polyethylene (HDPE)  Low density polyethylene (LDPE)  High density cross-linked  Very low density polyethylene polyethylene (HDXLPE) (VLDPE) 1.4 ỨNG DỤNG Do tính chất vật lý hóa học nêu trên, polyetylen dùng làm màng mỏng, làm vật liệu cách điện, làm màng bọc chống ăn mòn xí nghiệp sản xuất hóa chất Ngồi PE ứng dụng gia cơng làm đồ gia dụng GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Trên thị trường, polyethylene quan trọng phổ biến LDPE, HDPE LLDPE 1.4.1 LDPE (PE tỷ trọng thấp)    Tỷ trọng: 0,910 - 0,925 g/cm³ Nhiệt độ hóa thủy tinh Tg ≈ -110 °C Quan trọng thông dụng dễ hàn nhiệt loại rẻ nhất, tổng hợp phương pháp khơi mào gốc tự  LDPE có mạch polymer có độ dài ngắn, phân nhánh cao khác nhau, nên độ  kết tinh thấp có đặc tính chảy tốt, dễ dàng gia cơng LDPE có độ bền kéo thấp, độ bền va đập cao, ứng dụng cho đồ vật chứa đựng cứng màng nhựa mềm sọt đựng rác hay màng gói rau  Năm 2009, doanh thu bn bán LDPE toàn cầu 22.2 tỉ USD (khoảng 15.9 tỉ Euro) Túi xốp làm từ LDPE GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Màng thông dụng bao bì PE 1.4.2 HDPE (PE tỷ trọng cao)   Tỷ trọng: 0.941 - 0,965 g/cm³ Mạch HDPE có độ phân nhánh thấp, độ kết tinh cao độ bền kéo cao, tổng hợp cách sử dụng hệ xúc tác chromium/silica, Ziegler-Natta hay xúc tác có kim loại phối tử trung tâm (metallocene)  Cứng MDPE LDPE HDPE chịu nhiệt độ lên tới 120 oC   HDPE dùng làm bao bì trùng nước HDPE cắt thành dây hẹp để dệt thành bao dệt HDPE ứng dụng nhiều lĩnh vực đóng gói làm chai đựng sữa, chai đựng hóa chất thuốc tẩy, cồn, xe đựng rác ống nước 1/3 loại đồ  chơi trẻ em sản xuất từ HDPE Năm 2007, lượng tiêu thụ HDPE toàn cầu lên đến 30 triệu GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Sản phẩm làm HDPE 1.4.3 LLDPE (PE tỷ trọng thấp mạch thẳng)   Có tỷ trọng khoảng 0.915-0.925 g/cm3 Là polymer mạch thẳng có mạch phân nhánh ngắn, thơng thường copolymer ethylene với alpha-olefin  LLDPE có độ bền kéo, tính va đập, kháng đâm xuyên, ứng suất nứt cao LDPE Trong gia cơng tạo màng mỏng LDPE với khả kháng lại tác động phá hủy môi trường tốt lại không dễ gia công LLDPE ứng dụng nhiều đóng gói, bao bì, tấm, vỏ bọc dây điện, đồ chơi trẻ em, vật chứa đựng, ống dẫn nước  Nhờ tính tốt dai, dẻo, độ cao nên ứng dụng nhiều thổi tạo màng, ứng dụng màng phủ nông nghiệp, màng đa lớp hay composite film  Trong năm 2009, doanh thu buôn bán LLDPE đạt tới 24 tỉ USD (17 tỉ Euro) GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Màng bọc thức ăn làm từ LLDPE PHẦN II: TỔNG HỢP PE 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PE  Phản ứng trùng hợp etylen thành PE thực theo chế gốc ion  PE tổng hợp hai phương pháp: phương pháp trùng hợp áp suất cao phương pháp trùng hợp ionic áp suất cao, áp suất thấp GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ 2.1.1 Phương pháp trùng hợp áp suất cao  Phương trình tổng hợp PE áp suất cao P=1000at; t0=100-3000C n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n O2 (0,05-0,1%)  Hình dạng PE tạo thành: 2.1.2 Trùng hợp áp suất thấp  Phương trình tổng hợp PE có sử dụng hệ xúc tác Ziegler-Natta: P=30-50at; t0=70-800C (-CH2-CH2-)n n CH2=CH2 TiCl4 + Al(C2H5)3 GV: Dương Thị Thúy Hoa 10 Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ  Hình dạng PE tạo thành: 2.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ GV: Dương Thị Thúy Hoa 11 Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Sơ đồ công nghệ sản xuất PE 2.3 THUYÊT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: Nguyên liệu làm đưa vào thiết bị phản ứng, sau polyme hóa tạo nhựa PE thiết bị phản ứng Ở khí chưa phản ứng (N 2, H2,C2,C4 ) xả bớt để tránh cháy nổ Sản phẩm PE trình đưa qua phận tách tinh chế sản phẩm Nhựa PE đảm bảo yêu cầu đưa sản xuất vật dụng phù hợp Các chất khí lẫn sản phẩm tách đưa vào máy nén, sau làm lạnh thu hồi hydrocacbon Sau qua thiết bị lọc, nitơ tinh khiết quay trở lại thiết bị tách sản phẩm GV: Dương Thị Thúy Hoa 12 Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ PHẦN III: KẾT LUẬN Hiện nay, nước ta chưa có nhà máy sản xuất hạt nhựa PE Dự kiến tương lai khu cơng nghiệp dầu khí Long Sơn xây dựng vào hoạt động xây dựng tổ hợp hóa dầu sản xuất hạt nhựa đây, có hạt nhựa PE Hình ảnh hạt nhựa PE Như trình bày, PE loại nhựa dẻo phổ biến hữu ích sống thời với đặc điểm tính vượt trội Tuy nhiên vấn đề đặt việc xử lý rác thải liên quan đến nhựa PE Mặc dù polyethylene tái chế được, sản phẩm nhựa sử dụng xong thấy rải rác nhiều nơi, mặt đất lẫn biển PE không bị phân hủy vi sinh vật, phải đến vài kỷ PE phân hủy Do vậy, hy vọng thời gian tới nghiên cứu phụ gia bổ sung vào sản phẩm PE để rác thải PE dễ dàng xử lý tăng khả tái chế hiệu để GV: Dương Thị Thúy Hoa 13 Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ phát huy tính hữu dụng kinh tế bảo vệ nhà xanh nhân loại PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa lý Polymer Tác giả Bùi Chương Nhà xuất bách khoa Hà Nội Hóa học hợp chất cao phân tử GS.TS Ngô Duy Cường Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội Bài giảng mơn hóa lý polimer GV Dương Thị Thúy Hoa Bài giảng môn kỹ thuật chất dẻo GV Phan Thế Anh GV: Dương Thị Thúy Hoa 14 ... em sản xuất từ HDPE Năm 2007, lượng tiêu thụ HDPE toàn cầu lên đến 30 triệu GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Sản phẩm làm HDPE 1.4.3 LLDPE (PE tỷ trọng... bán LDPE tồn cầu 22.2 tỉ USD (khoảng 15.9 tỉ Euro) Túi xốp làm từ LDPE GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ Màng thơng dụng bao bì PE 1.4.2 HDPE (PE tỷ... chúng em hoàn thành tiểu luận Quy Nhơn ngày 21 tháng năm 2012 Nhóm tiểu luận GV: Dương Thị Thúy Hoa Bài tiểu luận hóa lý polymer Trình bày polyetylen Tổ PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PE 1.1 KHÁI NIỆM