Công nghệ sản xuất pvc theo phương pháp huyền phù

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án môn học

Lêi nãi đầu

Trong công nghiệp về các hợp chất cao phân tử, đặc
biệt là chất dẻo đà có từ lâu và phát triển mạnh mẽ. Đó là
nhờ chất dẻo có nhiều tính chất rất đặc biệt, chất dẻo đÃ
đáp ứng đợc nhiều yêu cầu ngày càng cao của khoa học kỹ
thuật và đời sống hàng ngày. Không những thế nguồn
nguyên liệu để sán xuất ra chất dẻo tơng 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 u điểm là dễ gia
công hơn so với kim loại, gia công nhanh chóng và tiết kiệm
hơn. ở các nớc công nghiệp hoá học phát triển, chất dẻo có
khắp trong các ngành kinh tế quốc dân và cả trong sinh
hoạt hàng ngày. Trong nớc ta chất dẻo cũng đà dợc ứng dụng
rộng rÃi, một số sản phẩm đà dợc gia công từ nhựa PVC, PE,
polystiron, nhựa phênon-formal.
Trong tất cả các loại chất dẻo, PVC là loại phổ biến, đợc
sử dụng rộng rÃi. Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên
cứu PVC, chủ yếu là nâng cao phẩm chất của nhựa, sản
phẩm và các quá trình sản xuất nhựa PVC có trọng lợng
phân tử cao, phẩm chất tốt. Công nghiệp chất dẻo từ nhựa
PVC đang phát triển rất mạnh là do nhựa PVC có nhiều đặc
điểm tốt nh sự ổn định hoá học, bền cơ học, dễ gia công
ra nhiều loại sản phẩm thông dụng và hơn thế nữa nguồn
nguyên liệu cũng tơng đối sẵn.
1

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

Do ®ã việc nghiên cứu thiết kế các phân xởng sản xuất
PVC sao cho đạt hiệu quả cao nhất, tốn ít chi phí nhất,
đảm bảo an toàn trong sản xuất là vấn 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 đà đợc sản xuất rộng rÃi trong 80 năm:
Năm 1835 lần đầu tiên Regnault điều chế đợc VC, bằng
phơng pháp xử lý dicloetylen với dụng dịch Kalihydroxit.
Năm 1872 Baumn lần đầu tiên trùng hợp VC trong ống
nghiệm kín dới tác dụng của ánh sáng. Thí nghiệm này tiếp
tục đợc Ostromislensky nghiên cứu và công bố đầy đủ vào
năm 1912 và nó đợc sản xuất lần đầu tiên tại Đức vào năm
1930. Nhng mÃi đến những năm trớc và sau chiến tranh thế
giới lần thứ 2 nó mi đợc sử dụng rộng rÃi khi W.Lsemon phát
hiện ra rng khi đun nóng PVC với trilyphosphate ở 150 0C
thu đợc mét khèi ®ång nhÊt gièng cao su ë nhiƯt ®é thờng,
sau này đợc gọi là PVC hoá dẻo.
Do đợc tiêu thụ từ rất sớm với một số lợng lớn đà kích

thích cho quá trình phát triển các quá trình sản xuÊt
2

2/2/2023


I HC BCH KHOA H NI

ỏn mụn hc

mônome và nghiên cứu PVC sâu rộng hơn. PVC cứng (PVC
không trộn lẫn chất hoá dẻo) bắt đầu đợc nghiên cứu và sử
dụng ở Đức, Anh, Mỹ. Vào những năm tiếp theo, PVC đợc
nghiên cứu chủ yếu không phải cấu trúc phân tử mà là cấu
trúc ngoại vi phân tử, đợc tao ra trong quá trình trùng hợp
nh: kích thớc hạt, hình dáng độ xốp, sự phân bố kích thớc
mặt v.v do các yếu tố này ảnh hởng đến các đặc tính
gia công, chế to của polyme. Quá trình nghiên cứu các ảnh
hởng này đà mở rộng lĩnh vực sử dụng của PVC.
Đầu năm 1970, PVC đà đợc sản xuất với một lợng lớn ở
nhiều nớc và cũng tại thời điểm này PVC cạnh tranh với
polyetylen (PE) để dành vị trí hàng đầu về vật liệu dẻo
của thế giới.
Từ năm 1986 mức tiêu thụ PVC trên thế giới tăng hàng
năm 4%, đặc biệt tại khu vực Đông Nam A mức tăng trởng
7% và nó tiếp tục phát triển tron thời gian tới.
Để minh hoạ cho điều này ta có bảng mức tăng trởng sản lợng PVC trên toàn thế giới
trong những năm gần đây.
Năm
Triệu tấn

1965

1970

1975

1980

1995

1990

1995

1997

3.0

6.0

8.1

12

15

20.7

23.5

hơn 25

Bảng 1: Tổng sản lợng trên thế giíi ( triƯu tÊn )
(theo tµi liƯu: Manufacture and processing of PVC)
Sở dĩ PVC có mức tăng trởng lớn nh vậy là do chúng có
nhiều u điểm nh : ổn định hoá học cao, bền cơ học cao,
dễ gia công, tạo ra nhiều sản phẩm thông dụng và có nguồn
nguyên liệu tơng đối dồi dào. Tuy nhiên, bên cạnh tính u
việt, PVC còn có những nhợc điểm nh : chịu nhiÖt kÐm
3

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

(<800C), ®é hoà tan dung môi kém, trong khi gia công có
khí HCl thoát ra.
Mức tiêu thụ và phân phối nhựa PVC theo khu vực địa
lý không giống nhau, để minh hoạ điều này ta có bảng
thống kê số liệu sau :
Bảng 2: Phân phối PVC theo khu vực địa lý ( năm 1997)
(theo tài liệu: Chemical abstracts 1999)
Khu vực

%

Bắc Mỹ ( Mỹ và Canada )

33

Nhật Bản

18

Châu Âu

32,6

Nam Mỹ

2,2

Các nơi khác

14,2

Tổng

100%

Trên thế giới 2/3 sản lợng PVC dùng dới dạng sản phẩm
cứng( không có chất hoá dẻo) nh : ống dẫn nớc, tấm lợp, bàn
ghế, khung của sổ... còn lại PVC hoá dẻo đợc gia công thành
những sản phẩm mềm nh : màng mỏng, bao bì, giầy dép,
vải giả da, vỏ bọc dây cáp điện... Sự phân phối theo lĩnh
vực sử dụng đợc trình bày ở bảng sau:

Bảng 3: Phân phối lĩnh vùc sư dơng nhùa PVC
(theo tµi liƯu: encyclopedia of PVC)
LÜnh vực

%

Xây dựng

50,1

Nội thất

10,4

Điện

7,3

Bao bì

6,7

Giải trí

5,9

4

2/2/2023

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

Giao th«ng

5,3

May mặc

4,7

Các lĩnh vực khác

9,6

Tổng

100%

2/Quá trình phát triển của nhựa PVC ë ViƯt Nam
Do níc ta ph¶i ch¶i qua mét thêi gian dài chiến tranh,
điều đó đà làm cho các nghành công nghiêp của nớc ta phát
triển chậm hơn rất nhiều so với thế giới. Ngành công nghiệp
sản xuất nhựa PVC cũng vậy.
Vào đầu thập kỷ 60, nhà máy hoá chất Việt Trì đà sản
xuất đợc PVC, với năng suất khiếm tốn 150 tấn/năm. Tuy
nhiên, do không có kinh tế, sản lợng quá nhỏ nên quá trình
sản xuất sớm dừng lại, đặc biệt khi bớc vào chiến tranh phá

hoại của Mỹ.
Trong thời gian gần đây, công nghiệp gia công chất dẻo
lại phát triển mạnh mẽ với tốc độ tăng trởng 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 tài liệu: Nguồn công nghiệp hoá dầu)
Năm
Lợng tiêu thụ (kg/ngời)

1990

1996

0,5

5,7

Nguyên liệu trong quá trình gia công đều phải nhập
khẩu, trong đó PVC nhập dới hai dạng PVC bột (PVC resin) và

5

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

PVC h¹t (PVC compound) có chứa sẵn chất hoá dẻo, chất ổn
định, chất màu... Sau đây là bảng cơ cấu nguyên liệu:
Bảng 5: Cơ cấu nguyên liệu ở Việt Nam năm 1993
Dạng sản phẩm

Tấn

PVC bột

31000

PVC hạt

68000

Các bán sản phẩm PVC

35000

Chất hoá dẻo DOP

10000

Tổng

51300

Hàm lợng PVC nhập vào đáng kể, năm 1997 nhập 72000
tấn, theo kế hoạch dự kiến của Tổng công ty nhựa Việt
Nam, nhu cầu PVC và chất hoá dẻo trong thời gian tới đợc mô

tả trong bảng sau:
Bảng 6: Nhu cầu nguyên liệu dự kiến ở Việt Nam
Năm

2000

2005

2010

PVC (tấn)

100000

200000

400000

DOP (tấn)

28000

28000

67000

Nhu cầu sử dụng PVC ngày càng nhiều, nhà nớc đà có dự
án phât triển nghuyên liệu cho ngành nhựa : ( tạp chí hoá
chất số 11/2004)

2005
Địa điểm

Công suất

2010
Tổng vốn đầu t

6

Công suất

Tổng vốn đàu t

2/2/2023


I HC BCH KHOA H NI
Đồng nai ( nâng

ỏn mơn học

120000

45 triƯu USD

300000

157triƯu UDS

Vịng tµu

100000

80 TriƯu USD

300000

157triƯu UDS

Vịng tµu

100000

80 Triệu USD

200000

147triệu UDS

công suất)

Nếu các dự án này trở thành hiện thực trong thời gian gần
đây thì ngành nhựa PVC không những đủ cung cấp cho
thị trờng trong nớc mà cã thĨ më réng xt khÈu.
Trong thêi gian kh«ng 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 là nguồn nguyên liệu dồi dào cho
công nghiệp chất dẻo nói chung và PVC nói riêng. Điều này
dẫn đến giá thành sản phẩm hạ, lại vừa chủ động trong

việc cung cấp nguyên liệu khi có biến động trên thị trờng.
Đây chính là cơ hội hết sức thuận lợi cho sự phát triển công
nghiệp chất dẻo nói chung và PVC nói riêng

II/Cấu tạo, tính chất và biến đổi hoá häc
cđa PVC
1/CÊu t¹o
PVC nãi chung cã thĨ cã hai d¹ng cấu tạo sau :
-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl- ( kết hợp 1-2 hay kết hợp
đầu đuôi)
-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-

( Kết hợp 1-1 hay kết hợp

đầu - đầu)
Nhng qua nghiên cứu các tính chất hoá học của PVC qua
các khảo sát bằng quang học thấy rằng nó có cÊu t¹o chđ
7

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án môn học

yÕu theo lối kết hợp 1 - 2 hay đầu vào đuôi và dới đây
là sơ đồ cấu tạo của phân tử PVC:

Để xác minh cấu tạo nh trên là đúng C.S Marvol còn làm thí

nghiệm khử clo trong PVC bằng cách đun nóng dung dịch
PVC trong diôxan với bột kẽm

Nhóm cyclopropan tạo thành nh thế chứng tỏ PVC có cấu
tạo theo lối kết hợp đầu vào đuôi . Tuỳ theo điều kiện
khử clo thế nào cũng còn lại trong polymer 13 - 14% clo ở
dạng từng nguyên tử clo riêng biệt trong phân tử polymer:
Cao phân tử PVC có cấu tạo nhánh nhng rất ít, từ 50
đến 100 mắt xích cơ sở mới có một nhánh. PVC không cã

8

2/2/2023


I HC BCH KHOA H NI

ỏn mụn hc

định hớng tinh thể nhng khi kéo căng thật mạnh PVC cũng
có khả năng định hớng một phần.
2/Tính chất
PVC là một loại polymer vô định hình ở dạng bột màu
trắng đôi khi hơi vàng nhạt. Trọng lợng riêng 1,4 và chỉ số
khúc

xạ

1,544.

PVC

hoà

tan

trong

cyclohexanon,

têtrahydroruan, dicloretan, hỗn hợp axetôn với sunfur cacbon.
PVC là loại nhựa nhiệt dẻo có Tc = 800C và TT = 1600C có
nghĩa là dới 800C PVC ở trạng thái thuỷ tinh, từ 80 0C đến
1600C ở trạng thái co dÃn nhiều và trên 1600C ở trạng thái dẻo.
Nhng có một đặc điểm là trên 140 0C PVC đà bắt đầu bị
phân huỷ toả ra HCl trớc khi chảy dẻo ( đốt nóng lâu ở
nhiệt độ trên 1000C cũng vẫn bị phân huỷ ), HCl thoát ra
cũng nh muối sắt, muỗi kẽm có tác dụng xúc tác làm tăng
nhanh quá trình phân huỷ. ở nhiệt độ cao hơn và khi chng
khô PVC bị phân huỷ hoàn toàn tạo thành HCl và hỗn hợp
các sản phẩm phân tử thấp chứ không trở lại monomer
clorua vinyl ban đầu.
Quá trình lÃo hoá nhanh chóng của PVC sẽ làm giảm
tính co dÃn và làm cho tính chất cơ học kém đi. LÃo hoá thờng là do tác dụng của các tia tử ngoại làm biến đổi cấu tạo
của polymer, làm cho polymer có cấu tạo lới kém co dÃn, khó
hoà tan. Mức độ là hoá tuỳ thuộc vào từng vùng, phụ thuộc
chủ yếu vào ánh sáng mặt trời, ở nhiệt độ thờng PVC có
tính ổn định ho¸ häc kh¸ tèt, PVC bỊn víi t¸c dơng cđa

9

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án môn học

axÝt HCl, axít H2SO4, axít HNO3 loÃng và dung dịch kiềm
nồng độ  20%.
PVC cịng cã nhiỊu tÝnh chÊt c¬ lý tèt, các tính chất
này phụ thuộc vào trọng lợng phân tử của polymer và phơng
pháp gia công cũng nh phụ thuộc vào mức độ đồng đều
của trọng lợng phân tử.
Tính chất cách điện của PVC cũng khá tốt nhng còn
kém polymer không 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 môi tăng 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 học các nguyên tử clo tham gia phản ứng và
thờng còn kéo theo các nguyên tử hydrô 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 các mạch cao phân tử (2), và
nếu co ôxy sẽ tạo thành một số nhóm có chứa ôxy(3).

10

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

NhiƯt ®é càng cao HCl toả ra càng mạnh và càng có
nhiều liên kết nối các 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 ở ngay nhiệt
độ thờng cũng có HCl thoát ra và ở đây chủ yếu xảy ra quá
trình ôxy hoá. Ngợc lai, PVC trong khí N 2, khi đun nóng
không bị ôxy hoá mà sẽ có cấu tạo lới.
+ Khử HCl: Muốn đuổi hết nguyên tử clo ra khỏi PVC
ngời

ta

cho

tác

dụng

dung

dịch

polymer

trong

têtrahydrôfuran một thời gian lâu với dung dịch kiềm trong
rợu và sẽ tạo thành polyen có cấu tạo nh sau:
-CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CHDung dịch polymer nh trên đun nóng với
litialuminhydrit ở 1000C sẽ biến hoàn toàn thành pôlyêtylen (
chảy mềm ở nhiệt độ 1200C - 1300C ).
+ Thay thế các nguyên tử clo: Mức độ thay thế không
cao và thờng trọng lợng phân tử bị giảm.
11

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án môn học

Thay clo bằng nhóm axêtát: khi đun nóng lâu ở nhiệt
độ 650C dung dÞch
- CH2- CHCl - CH2- CHCl-

nAgCl + - CH2- CH(OCOCH3)

CH2 CH(OHOCH3) PVC với hỗn hợp axít axêtic và axít axêtát bạc:
Thay clo bằng nhóm amin: khi tác dụng dung dịch PVC
với NH3 trong bình có áp suất và ở nhiệt độ cao sẽ tạo thành

một số nhóm amin và các liên kết imin nối các mạch (mức độ
thay thế không quá 15 - 20% ):

- CH2- CHCl – CH2 – CHCl -

nHCl + - CCH2 – CHNH2 CHCl

Thay clo bằng các nhóm thơm: khi cho tác dụng dung
dịch PVC trong têtrahydrôfuran hay diclorêtan với benzen
( hay alkylbenzen ), ë 00 C hay ë
AlCl3
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
Cl

Cl

+

CH2 CH CH2 CH CH2 CH

Cl

Cl

nhiƯt ®é thêng víi xúc tác Friêden Craphpơtơ ( clorua
nhôm ) sẽ tạo thành một số nhóm aryl.
III/Chất ổn định và chất hoá dẻo đối với nhựa PVC
1/Chất ổn định
Dới tác dụng của nhiệt đô và ánh sáng :
12

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đồ án môn học

Polyme thêng bị phân huỷ giải phóng HCl, HCl sinh
ra do quá trình phân huỷ là chất xúc tác cho quá
trình đề hydroclorua do đó quá trình phân huỷ
xảy ra càng mạnh hơn.

-

Quá trình phân huỷ hình thành nên các liến kết đôi
trong mạch polyme và các liên kết đôi này tăng khi sự
phân huỷ nhiệt tăng, số lợng 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 liên kết C-H và C - Cl yếu. Đó
là những vị trí nguyên tử clo đính với nguyên tử
cácbon bậc ba và nhóm nằm ở cuối mạch.

Do đó nó đà làm chất lợng của nhựa PVC xấu đI, màu
của chúng trở nên tối hơn, làm giảm tính chất hoá học và lý
học của nhựa đồng thời sinh ra HCl gây độc hại và ô nhiễm
môi trờng. Vì vậy chúng ta phải thêm chất ổn định vào
nhựa PVC.
Để làm tăng tính ổn định nhiệt của nhựa PVC các chất
ổn định cần thoả mÃn các yêu cầu sau:
-

Hấp thụ HCl không cho chúng tồn tại tự do trong nhựa
xúc tác cho quá 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 ho¸.

13

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án môn học

-

HÊp thô gốc tự do

-

Có khả năng phản ứng với tạp chất trong nhựa.

-

Chống lại sự hấp thụ tia cực tím.

Ngoài ra chất ổn định phải không độc hại, không
chuyển vị, không mùi, không làm xấu màu của nhựa và có
thể có một số tính chất của nhựa PVC và rẻ, dễ kiếm.
Rất khó kiếm một chất ổn định cùng lúc thoả mÃn tất cả
các yêu cầu trên. Trong thực tế tuỳ từng trờng hợp, loại nhựa
PVC, mục đích sử dụng, điều kiện làm việc của nhựa mà
ta sử dụng các chất ổn định khác nhau.
Theo cấu tạo chia chất ổn định thành các loại sau :
-

Muối, xà phòng chì

-

Muối, xà phòng của các kim loại khác.

-

Hợp chất cơ kim .

-

Chất ổn định hữu cơ hỗn hợp

-

Hỗn hợp các chất ổn định.

Chất vô cơ và cơ kim là quan trọng nhất vì ngoài tác
dụng ổn định nhiệt, chúng còn ngăn ngừa PVC khỏi bị
phân huỷ trong điều kiện gia công ở nhiệt độ cao cà
chúng có khả năng bảo vệ các tính chÊt cđa vËt liƯu trong
thêi gian dµi khi sư dơng vật phẩm. Khi chọn chất ổn định
nhiệt, cần phải biết điều kiện sử dụng sản phẩm, và nó
cũng có một nhợc điểm là tạo ra các muối clorua kim loại.
Muối clorua kim loại làm ảnh hởng đến độ trong suốt của
pôlime, tính điện môi giảm. Chính điều đó mà trong thùc
tÕ ngêi ta kh«ng bao giê dïng mét chÊt ỉn định mà đảm

14

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

b¶o vỊ kinh tế và kỹ thuật do đó ngời ta dùng hỗn hợp các
chất ổn định khác nhau ( có ổn định nhiệt, ổn định ánh
sáng... ).
2/Chất hoá dẻo
PVC là nguyên liệu cứng, chỉ ở nhiệt độ cao ( lớn hơn
nhiệt độ thuỷ tinh tức là trên 70 đến 80 0C ) mới có đàn
hồì. Do đó không thể gia công nhựa PVC ở nhiệt độ thờng,
khi gia công phải nâng nhiệt độ của nhựa PVC nên trên
nhiệt độ hoá thuỷ tình nh vậy quá trình gia công rất phức
tạp và tốn kém. Do đó để khắc phục nhợc điểm trên ta
đem trộn thêm chất hóa dẻo vào nhựa PVC trong quá trình
gia công.
Mục đích của chất hoá dẻo khi trộn với nhựa PVC làm
giảm nhiệt độ hoá thuỷ 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 làm tăng
độ mềm dẻo của mạch, do đó có thể làm tăng độ bền va
đập cũng nh tăng độ giÃn dài khi kéo đứt. Tuy nhiên việc
thêm chất hoá dẻo vào bên cạnh những u điểm trên nó cũng
có nhợc điểm là làm giảm độ bền kéo, độ bền xén.
Cơ chế hoá dẻo đối với nhựa PVC đợc giải thích nh sau:

15

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

Trong ph©n tư PVC cã hai d¹ng nhãm: cã cùc H - C - Cl và
không có cực H - C - H. Do đó ở nhiệt độ thờng lực tơng
giữa các phân tử polyme cũng nh lực tơng tác nội tại là rất
lớn do đó ở nhiệt độ thờng nhựa PVC cứng. Khi tăng nhiệt
độ của khối PVC

làm các phân tử Polyme chuyển động

nhiệt dẫn đến khoảng cách giứa các phân tử cũng nh 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 chúng với
polyme chúng sẽ khuếch tán vào giữa các phân tử polyme
cũng nh các phần của polyme làm giảm lực tơng tác giữa
chúng cũng nh độ nhớt của khối 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. Khi nhiệt độ thấp khả năng hoà tan kém khi
nhiệt độ tăng khả năng hoà tan tăng. Hiện nay lý thuyết và
thực nghiệm đà chỉ ra rằng bản chất hoá học của các chất
hoá dẻo, kích thớc và hình dạng của phân tử có ảnh hởng
lớn đến hiệu 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 ... ).

16

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

ViƯc lùa chọn chất hoá dẻo dựa trên các yêu cầu sau:
-

Nhiệt độ sôi của chất hoá dẻo tơng đối cao đế quá
trình trộn lẫn không bị bay hơi.

-

Chất hoá dẻo không độc không cháy điều này ảnh hởng đến quá trình 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 là Polyme

-

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 cơ học và ổn định hoá học.
Về phơng diện cơ học PVC cứng là một loại vật liệu
cứng đàn hồi, có môdun đàn hồi cao ( -10000 kg/cm 2 ), cờng độ va chạm riêng cao ( -100, -200kg/ cm 2 ) và độ bền
tĩnh học khi kéo cũng tơng đối lín ( 500 - 800 kg/ cm2 ). Nhng 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 sản phẩm.
+ Tính chất của PVC cứng khác nhau theo chiều dọc và
chiều ngang, còn khác nhau theo thời gian vì trong điều

17

2/2/2023

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

kiƯn nhiƯt độ bình thờng PVC cứng không ở trạng thái cân
bằng mà phục hồi dần dần

theo thời gian gây nên quá

trình biến dạng chậm (khi đun nóng biến dạng nhanh
hơn ).
+ Quá trình gia công cũng ảnh hởng nhiều đến tính
chất của PVC cứng. Trong khi gia công mà đun nóng, làm
lạnh không đều, ép dính các lớp không đều ,... sẽ tạo thành
nhiều ứng suất nội phân bố không đều sẽ làm giảm sức
bền của vật phẩm
Ta cần phải biết các ảnh hởng trên, ảnh hởng của ứng
suất nội, của nhiệt 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 khi tính toán
kích thớc 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 có khả năng dùng nhiều phơng pháp gia
công ( hàn, dán,...) nên có thể xem PVC 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 gói.
+ Màng và tấm PVC cứng dùng đẻ bọc lót thùng điện

phân, làm thùng chứa axít và kiềm.
+ ống PVC dùng để chuyên trở các chất lỏng ăn mòn,
dùng để thay ống chì rất tốt.

18

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

Khi thªm chất hoá dẻo nhiệt độ hoá mềm của nhựa
giảm xuống nên gia công dễ dàng hơn nhng chất hoá dẻo
làm giảm tính chất ổn định hoá học và tính 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 thì dùng PVC không có chất hoá
dẻo, còn đợc gọi là PVC cứng. Khi sử dụng loại PVC cứng này
phải gia công ë nhiƯt ®é cao ( 160 - 170 0C ) nên phải dùng
thêm chất ổn định nhiệt để đảm bảo tính chất ổn định
nhiệt với nhiệt của 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 nên gia công sẽ dễ dàng nhng 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 theo thành phần và lợng 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 đợc tác dụng của axít HCl và axít H 2SO4
nồng độ dới 60% và ở nhiệt độ 600C.

19

2/2/2023


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đồ án mơn học

V/C¸c qu¸ trình công nghệ sản xuất nhựa
PVC
1/Nguyên liệu
Nguyên liệu cho quá trình sản xuất nhựa PCV là
Vinylclorua. Vinylclua đợc sản sản xuất trong công nghiệp
đi từ etylen, axetylen hoặc từ hỗn hợp etylen và axetylen..
Các phơng pháp sản xuất vinyl clorua
+ Sản xuất Vinylclorua bằng phơng pháp hydroclo hoá
axetylen, xúc tác HgCl2, phản ứng tiến hành trong pha khí
nhiệt độ khoảng từ 100 đến 170oC, áp suất 0,3.106 Pa.
C2H2 + Cl2

CH2=CHCl

+ Sản xuất Vinylclorua bằng phơng pháp clo hoá etylen sau
đó đem crắcking EDC, cơ chế trình bày nh trên. Phẩn ứng
tiến hành trong pha lỏng hoặc 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 áp suất 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.
CH2=CH2 + Cl2
ClCH2-ClCH2

ClCH2-ClCH2
CH2=CHCl + HCl

+ Sản xuất VC bằng phơng pháp nhiệt phân EDC : trớc
đây phản ứng tiến hành dới tác dụng của NaOH có nhiệt độ
vào khoảng 150oC và áp suất 1 Mpa.
CH2Cl-CH2Cl + NaOH CH2=CHCl + NaOH +
H2O
20

2/2/2023