Đồ án tốt nghiệp polymer

ĐỒ

ÁN

TỐT

NGHIỆP
-

1

-

PHẦN

1.

LÝ

THUYẾT

CHUNG
I.

Giới

thiệu

chung
I.1.

Lịch

sử

phát

triển
Trong

công

nghiệp

chất

dẻo,

Polyvinyl

clorua

(PVC)

là

một

trong
ba chất

dẻo

chủ

lực

gồm

Polyolefin

(PO),

PVC

và

Polystyren

(PS).

Nó

đứng
hàng thứ

hai

sau

Polyolefin

với

tổng

công

suất

toàn

thế

giới

năm

1997

là

trên

25
triệu tấn,

tiêu

thụ

khoảng

22

triệu

tấn.
Vinyl

clorua

được

tìm

ra

lần

đầu

tiên

bởi

Regnault

năm

1835,

polyme Polyvinyl

clorua

(PVC)

được

quan

sát

thấy

lần

đầu

tiên

năm

1938.
Năm

1912, Baumann

trình

bày

phản

ứng

trùng

hợp

monome

vinilic

gồm
vinyl

clorua

sử dụng

ánh

sáng

mặt

trời

để

tạo

ra

sản

phẩm

PVC

ở

dạng

bột
trắng.

Từ

đó,

công nghệ

trùng

hợp

PVC

đã

có

những

bước

phát

triển

mạnh
mẽ

chủ

yếu

ở

Mỹ

và Đức.

Sản

phẩm

thương

mại

của

PVC

ra

đời

lần

đầu

tiên
ở

Đức

vào

đầu

những năm

30

sử

dụng

quá

trình

trùng

hợp

nhũ

tương.

Năm
1932,

bước

đột

phá

đầu tiên

để

giải

quyết

vấn

đề

quá

trình

và

sự

ổn

định

nhiệt
diễn

ra

khi

Semon

phát minh

ra

chất

hoá

dẻo

cho

PVC,

quá

trình

sử

dụng

chất
ổn

định

được

phát

triển vào

những

năm

30

của

thế

kỉ

20[5].
Hiện

nay

PVC

là

một

trong

những

polyme

chính

của

thế

giới.

Do
tính chất

cơ

lý

tốt

nên

PVC

được

sản

xuất

với

sản

lượng

lớn.

Tuy

nhiên

tính

ổn
định nhiệt

và

tính

mềm

dẻo

của

PVC

kém

hơn

một

số

nhựa

thương

phẩm

khác
như Polyetylen

(PE)

và

PS.

PVC

được

sản

xuất

chủ

yếu

bằng

trùng

hợp
gốc.

Tuy nhiên,

trùng

hợp

gốc

của

PVC

cho

ra

nhiều

các

đồng

phân

và

các
khuyết

tật

cấu trúc.

Những

nhân

tố

này

là

quan

trọng

sống

còn

đối

với

người

sử
dụng

PVC,

vì chúng

tạo

ra

những

vấn

đề

về

màu

sắc,

độ

ổn

định

nhiệt,

độ

tinh
thể,

ứng

xử

gia công

và

tính

chất

cơ

học

của

thành

phẩm.

Nghiên

cứu

về

khuyết
tật

cũng

đem

lại
sự

hiểu

biết

sâu

sắc

về

bản

chất

của

phản

ứng

phụ

xảy

ra

trong

quá

trình

trùng
hợp[5].
Ngoài

các

chất

phụ

gia

như

chất

hoá

dẻo,

chất

ổn

định

nhiệt,

chất

bôi

trơn,
chất

độn

và

các

polyme

khác,

đã

có

nhiều

công

trình

nghiên

cứu

nhằm

cải

thiện

-

2

-
ĐỒ

ÁN

TỐT

NGHIỆP

những

tính

chất

yếu

kém

của

PVC,

ví

dụ

như

đồng

trùng

hợp

với

các

monome
khác

và

thay

đổi

hình

thái

của

hạt

để

tăng

cường

tính

dễ

gia

công.

Polyme

ghép
đồng

trùng

hợp

của

PVC

với

monome

acrylic

và

vinyl

axetat,

blend

với

MBS

và
acrylonitryl

butadien

styren

(ABS)

đã

được

thử

nghiệm

để

tăng

sức

chịu

va

đập.
Copolyme

của

PVC

với

monome

imit

và

PVC

clo

hoá

đã

được

nghiên

cứu

để
tăng

tính

chống

cháy

của

PVC.

Tổng

hợp

polyme

khối

lượng

phân

tử

cao

và

một
liên

kết

ngang

PVC

để

tăng

modun.

Tổng

hợp

PVC

hoá

dẻo

nội

là

một

giải

pháp
cho

vấn

đề

của

chất

hoá

dẻo

(DOP)

di

chuyển

từ

bên

trong

ra

bên

ngoài
vật liệu[5].
I.2.

Tình

hình

sản

xuất

và

tiêu

thụ

PVC:
Trên

thế

giới
Trong

phần

lớn

thời

gian

của

thập

niên

1990,

sản

xuất

PVC

là

một

lĩnh

vực sản
xuất

không

đạt

lợi

nhuận

cao.

Điều

này

đã

khiến

nhiều

công

ty

đóng

cửa

nhà
máy,

rút

khỏi

sản

xuất

PVC

hoặc

sáp

nhập

với

nhau.

Rất

ít

nhà

máy

mới

được
dự

kiến

xây

dựng.
Tuy

nhiên,

nhu

cầu

PVC

đã

tăng

mạnh

vào

cuối

thập

niên,

bất

chấp

những
vấn

đề

môi

trường.

Kết

quả

là,

sau

khi

ảnh

hưởng

của

cuộc

khủng

hoảng
tài chính

châu

á

giảm

dần,

nhu

cầu

PVC

đã

tăng

lên

sít

sao

với

mức

cung

và
lợi nhuận

đã

tăng

trở

lại

trong

năm

l

999.
Trong

5

năm

tới,

thị

trường

PVC

toàn

cầu

với

tổng

khối

lượng

26

triệu

tấn
sẽ

tăng

trưởng

khoảng

4,1%/năm.

Châu

á

là

thị

trường

lớn

nhất

và

cũng

sẽ

có

tỷ
lệ

tăng

trưởng

cao

nhất

(trừ

Nhật

Bản).

Sản

xuất

PVC

ở

châu

Mỹ

Latinh
và Trung

Đông,

châu

Phi

cũng

sẽ

tăng

nhanh

nhưng

với

mức

khởi

điểm

thấp,
còn Bắc

Mỹ

có

tiềm

năng

tăng

trưởng

khá

chắc

chắn

(khoảng

4%/năm).
Ngành

xây

dựng

là

lĩnh

vực

sử

dụng

chủ

yếu

đối

với

các

sản

phẩm

PVC.
Trong

lĩnh

vực

hàng

tiêu

dùng

và

bao

bì

đóng

gói,

các

sản

phẩm

PVC

đang

mất

dần

thị

phần

vì

nó

được

thay

thế

bởi

các

sản

phẩm

khác

thân

môi

trường

hơn.
Những

yếu

tố

ảnh

hưởng

đến

sản

xuất

PVC

toàn

cầu

là:

-

Sự

tăng

trưởng

kinh

tế

sẽ

kéo

theo

sự

tăng

nhu

cầu

PVC.
-

Giá

năng

lượng

cao

có

thể

làm

giảm

tốc

độ

tăng

trưởng

kinh

tế.
-

Các

vấn

đề

về

môi

trường

có

thể

không

kìm

hãm

sự

tăng

trưởng

sản

xuất
PVC,

nhưng

có

thế

hạn

chế

việc

xây

dựng

các

nhà

máy

PVC

mới.[6]
Cơ

cấu

sử

dụng

5,3

triệu

tấn

PVC

tại

các

nước

Tây

Âu

như

sau:
Cơ

cấu

sử

dụng

PVC

tại

các

nước

Tây

Âu

:
Ống

dẫn
Kết

cấu

xây

dựng
Tấm

màng

cứng
Bọc

cáp
Chai

lọ
Màng

mềm
Lát

sàn
Các

ứng

dụng

khác
Lớp

sơn

lót
Ống

mềm

3%
Sản

phẩm

xốp
Cộng
27%
18%
10%
9%
9%
7%
6%
6%
3%
3%
2%
100%
Tại

Việt

Nam
Từ

nhưng

năm

đầu

của

thập

kỷ

60

Việt

Nam

đã

"sản

xuất

được"

PVC

do

Nhà
máy

hóa

chất

Việt

Trì

sản

xuất.

Trong

phương

án

sản

phẩm

của

nhà

máy

có

150
tấn/năm

PVC

chủ

yếu

để

giải

quyết

cân

bằng

do

việc

tạo

ra

HCL,

cho

kết

hợp
với

axetylen

từ

đất

đèn

nhập

ngoại,

thành

VCM

và

trùng

hợp.

Những

tấn
bột trắng

ngả

hồng

đầu

tiên

ấy

đã

được

Nhà

máy

Cao

su

Sao

vàng

cán

thành
tấm "nilông"

che

mưa,

nhà

máy

ăcquy

Hải

Phòng

làm

những

tấm

lá

cách
điện
Song

vừa

không

kinh

tế,

lại

sản

lượng

quá

nhỏ,

chẳng

giải

quyết

được

vấn

đề

gì
nên

ngành

sản

xuất

này

sớm

chấm

dứt,

đặc

biệt

khi

bước

vào

chiến

tranh

phá
hoại

của

Mỹ.
Trong

những

năm

của

thập

kỉ

90

công

nghiệp

gia

công

chất

dẻo

trong

nước
phát

triển

mạnh

với

tốc

độ

tăng

bình

quân

tới

28%/năm.

Năm

1990

tiêu

thụ

chất
dẻo

trong

nước

là

0,5

kg/người

đến

năm

1996

đã

lên

tới

5,7

kg/người.

Toàn

bộ
nhựa

nguyên

liệu

là

nhập

khẩu;

trong

số

đó

PVC

chiếm

trung

bình

1/3.

PVC nhập

dưới

2

dạng:

Bột

PVC

(PVC

resin)

và

hạt

PVC

(PVC

compound)
chứa

sẵn chất

hóa

dẻo,

chất

ổn

định,

chất

màu.[6]
Năm

2000

cả

nước

tiêu

thụ

khoảng

150.000

tấn

bột

PVC,

trong

nước

sản

xuất
đáp

ứng

được

khoảng

40%

nhu

cầu

và

phải

nhập

khẩu

60%

từ

nhiều

nước

trên
thế

giới.[7]
Năm

2002,

toàn

ngành

nhựa

Việt

Nam

đã

sử

dụng

1.260.000

tấn

nguyên

liệu
nhựa,

trong

đó

PP,

PE,

PVC

là

các

nguyên

liệu

được

sử

dụng

nhiều

nhất

chiếm
khoảng

71,3%

tổng

nhu

cầu

nguyên

liệu.[6.2]
Mức

tiêu

thụ

theo

từng

loại

nguyên

liệu

nhựa

năm

2002

như

sau:
PP: 380.000

tấn
PVC: 180.000

tấn
PE: 340.000

tấn

Nguồn

cung

cấp

PVC

bột

và

hạt,

cũng

như

một

số

bán

thành

phẩm

PVC

(tấm
trải

nhà,

và

giả

da)

và

phụ

gia

chủ

yếu

là

chất

hóa

dẻo

DOP

là

các

nước

Đông

Á
và

Đông

Nam

Á

(Nhật

Bản,

Singapo,

Hàn

Quốc,

Đài

Loan,

Thái

Lan ).
Bảng

thống

kê

nhập

khẩu

PVC:

đvt

triệu

USD

[10]
Tên

nước Năm

1998 Năm

1999 Năm

2000 10tháng/2001
Hàn

Quốc 11.7 7.4 16.5 6.1
Singapo 8.8 4.9 16.5 4.0
Thái

Lan 12.5 12.1 21 11.3
Nhật

Bản 7.7 4.8 7.9 3.1
Arập

xê

út 0.4 0.2
Ấn

Độ 2.2 0.4
Hồng

Kông 2.7 0.1
Malaixia 0.2
TỔNG

SỐ
53.5 41 73 36
Lượng

PVC

nhập

tăng

hàng

năm:

năm

1997

,

riêng

PVC

nhập

trên

72.000
tấn.

Theo

kế

hoạch

dự

kiến

của

Tổng

công

ty

nhựa

Việt

Nam

nhu

cầu

bột

PVC
và

chất

hóa

dẻo

trong

thời

gian

tới

như

sau

:
Năm 2000 2005 2010
PVC 100.000 200.000 400.000
DOP 28.000 28.000 67.000
Các

dự

án

sản

xuất

PVC

theo

danh

mục

các

dự

án

nguyên

liệu

và

bán
thành

phẩm

nghành

nhựa

giai

đoạn

2001–2010.

(Ban

hành

kèm

theo

Quyết

định
số

11/2004/QĐ-BCN

ngày

17

tháng

02

năm

2004

của

Bộ

trưởng

Bộ

Công
nghiệp)
Tên

dự

án Địa

điểm
2005 2010
Công

suất
(tấn/n)
Tổng
vốn
(triệu

USD)
Công

suất
(tấn/n)
Tổng
vốn
(triệu
USD)
Nhà

máy

sản

xuất
PVC1

mở

rộng
Đồng
Nai
120.000 45
Nhà

máy

sản
xuất

PVC2
Vũng
Tàu
100.000 80
Nhà

máy

sản

xuất
PVC3
Vũng
Tàu
200.000 147
Bộ

Công

nghiệp

đã

vạch

ra

một

chiến

lược

của

ngành

hóa

dầu

để

đón

đầu
các

bước

đi

tiếp

sau

của

sự

phát

triển

PVC:

tạo

ra

etylen

từ

cracking

nafta

(hoặc
khí

thiên

nhiên),

clo

hóa

rồi

gặp

nhau

ở

VCM,

đồng

thời

cung

cấp

2-etyl
hexanol

và

axit

terephtalic.

Theo

dự

kiến

vào

khoảng

năm

2010

chúng

ta

sẽ

có
khả

năng

sản

xuất

từ

đầu

đến

cuối

500.000

tấn

nhựa

PVC

và

75.000

tấn

DOP.
Tương

lai

của

nghành

sản

xuất

nhựa

PVC

tại

Việt

Nam

là

khả

quan.[6]
II.

Vinyl

clorua
II.1.

Tính

chất

của

vinyl

clorua
Vinyl

clorua

có

nhiệt

độ

sôi

-134°C

là

một

chất

khí

ở

áp

suất

và

nhiệt

độ
thường.

Ở

nhiệt

độ

trùng

hợp

điển

hình

là

50-70°C

thì

áp

suất

bay

hơi

của

vinyl
clorua

là

800-1250

kPa.

Vinyl

clorua

tan

nhẹ

trong

nước.

Tính

chất

này
ảnh hưởng

đến

quá

trình

trùng

hợp

huyền

phù.

Quá

trình

trùng

hợp

vinyl

clorua

toả nhiệt

rất

mạnh.

Nhiệt

dung

riêng

và

nhiệt

hoá

hơi

của

nó

là

1,352

kJ.kg
-1

K
-
1

và
20,6

kJ

mol
-1
.

Giới

hạn

nổ

của

vinyl

clorua

trong

không

khí

là

4-22%

thể

tích.[2]
Một

số

tính

chất

vật

lý

của

vinyl

clorua

[8]
Khối

lượng

phân

tử 62,501
Nhiệt

độ

sôi

ở

760

mmHg,

°C -13,37
Nhiệt

độ

nóng

chảy

°C -78
Tỷ

trọng

tại

-20°C,

g/ml 0,98343
Độ

nhớt

tại

-20°C,

eP 0,274
Sức

căng

bề

mặt

tại

-10°C,

dyne/cm 20,88
Áp

suất

hơi

tại

25°C,

mm 3000
Nhiệt

dung

riêng

của

lỏng,

cal/g/°C 0,38
Nhiệt

dung

riêng

của

hơi,

cal/g/mol/°C 10,8-12,83

Ẩn

nhiệt

hóa

hơi

tại

25°C,

cal/g 71,26
Nhiệt

độ

tới

hạn,

°C 158,4
Áp

suất

tới

hạn,

atm 52,2
II.2.

Các

quy

trình

sản

xuất

vinyl

clorua

(VCM)
Những

biến

đổi

trong

lịch

sử

của

các

quy

trình

sản

xuất

VCM[5].
1.

Quy

trình

axetylen

và

HCl
2.

Quy

trình

kết

hợp

etylen

và

axetylen
3.

Quy

trình

khí

trộn

từ

Naphta
4.

Quy

trình

oxy-clo

hóa
II.2.1.

Quy

trình

axetylen
Giai

đoạn

đầu

của

công

nghiệp

PVC,

bắt

đầu

vào

những

năm

1930

đến
giữa

những

năm

1960,

loại

nguyên

liệu

thấp

của

PVC

được

sản

xuất

bằng phương

pháp

axetylen.

VCM

được

tổng

hợp

từ

axetylen

và

HCl

bằng
phản

ứng trong

pha

khí

với

sự

có

mặt

của

clorua

thủy

ngân

làm

xúc

tác

ở

nhiệt
độ

khoảng
150

o
C.

Axetylen

được

sản

xuất

từ

cacbua

(carbide)

chế

tạo

từ

than

đá[5].
CaC
2

+

2H
2
O

→CH≡CH

+

Ca(OH)
2
CH≡CH

+

HCl

→

CH
2
=CHCl

(VCM)
II.2.2.

Quy

trình

kết

hợp

etylen

và

axetylen
Etylen

giá

rẻ

từ

nghành

công

nghiệp

hóa

dầu

mới

phát

triển

lúc

đó
đã cung

cấp

nguyên

liệu

thấp

để

sản

xuất

etylen

điclorua

(EDC).

EDC

là

tiền
thân của

VCM.

Phân

hủy

nhiệt

của

EDC

cho

ra

VCM

và

HCl,

chất

này

không
được
sử

dụng

cho

mục

đích

nào

trong

công

nghiệp

hóa

dầu

lúc

bấy

giờ.

Quá

trình

axetylen

của

VCM

được

coi

là

thích

hợp

để

tiêu

thụ

HCl

từ

sự
phân

hủy

nhiệt

của

EDC.

Cuối

những

năm

60

tại

Nhật,

sự

kết

hợp

giữa

hai

quá
trình

etylen

và

axetylen

để

sản

xuất

VCM

đã

được

ứng

dụng

như

là

một
giai đoạn

quá

độ

của

công

nghiệp

than

và

hóa

dầu[5].
CH
2
=CH
2

+

Cl

2

→

CH
2
Cl

–

CH
2
Cl

(EDC)
CH
2
Cl

–

CH
2
Cl

→CH
2
=CHCl

(VCM)

+

HCl
CH≡CH

+

HCl

→CH
2
=CHCl

(VCM)
II.2.3.

Quy

trình

khí

trộn

từ

naphta

(dầu

mỏ).
Trong

các

quy

trình

được

đề

cập

trên

đây

thì

quy

trình

axetylen

từ

các

hợp
chất

của

cácbua

vẫn

cần

đến.

Cả

etylen

và

axetylen

đều

được

điều

chế

trực

tiếp
từ

phản

ứng

phân

hủy

ở

nhiệt

độ

cao

của

naphta

ở

2000

o
C.

Trước

tiên,

hỗn

hợp
khí

etylen

và

axetylen

phản

ứng

với

HCl

và

axetylen

được

chuyển

đổi
thành VCM.

Sau

đó,

phần

etylen

còn

lại

phản

ứng

với

HCl

và

chuyển

thành
EDC.

Quy trình

này

được

gọi

là

quy

trình

khí

trộn

và

đã

được

phát

triển
bởi

Kureha
Chemical

vào

những

năm

60.

Sau

đó,

Kureha

Chemical

đã

phát

triển

tiếp

quá
trình

này

bằng

việc

đổi

nguyên

liệu

thấp

từ

naphta

thành

dầu

thô

và

thành

công
trong

việc

phát

triển

dây

chuyền

mới

vào

những

năm

70.
Nippon

Zeon

cũng

phát

triển

quy

trình

VCM

tương

tự,

quy

trình

kết

hợp
axetylen

và

etylen

từ

sự

phân

hủy

của

naphta.

Trong

quy

trình

này,

trước

tiên
khí

phân

hủy

được

tách

ra

riêng

rẽ

thành

axetylen

và

etylen

và

sau

đó

mỗi

khí
được

cung

cấp

cho

mỗi

phản

ứng

tương

ứng.

axetylen

được

tách

riêng
bằng phương

thức

hấp

thụ

dung

dịch

bằng

dung

môi

dimetyl

formandehyt.
Những

quy

trình

này

bị

loại

bỏ

vào

cuối

những

năm

70

do

thiếu

tính

cạnh
tranh

về

kinh

tế

so

với

quy

trình

oxy-clo

hóa[5].
II.2.4.

Quy

trình

oxy-

clo

hóa
Đầu

những

năm

60,

quy

trình

oxy-clo

hóa

được

phát

triển

bởi

Dow
Chemical,

Stauffer

và

Goodrich

ở

Mỹ.

Tại

Nhật,

Tosoh

ứng

dụng

quy

trình

oxy-
clo

hóa

vào

năm

1966[5].
Từng

bậc

phản

ứng

của

quy

trình

oxy

clo

hóa

có

thể

được

thể

hiện

như
dưới

đây:
CH
2
=CH
2

+

Cl
2

→

CH
2
Cl

–

CH
2
Cl
CH
2
Cl

–

CH
2
Cl

→CH
2
=CHCl

+

HCl
CH
2
=CH
2

+

2HCl

+

½

O
2

→CH
2
Cl

–

CH
2
Cl

+

H
2
O
Phản

ứng

tổng

của

quy

trình

oxy

clo

hóa

cân

bằng

là:
2CH
2
=CH
2

+

Cl
2

+

½

O
2

→2CH
2
Cl

–

CH
2
Cl

+

H
2
O
Các

bước

của

quy

trình:
(1)

Clo

hóa

trực

tiếp
(2)

Tinh

chế

EDC
(3)

Oxy-clo

hóa
(4)

Phân

hủy

nhiệt

của

EDC
(5)

Thu

hồi

HCl

từ

lỏng

và

khí

thải
[6]Dưới

đây

là

công

nghệ

của

Công

ty

EVC

để

sản

xuất

VCM

và

etylen
điclorua

(EDC)

từ

etylen,

clo

và

oxy,

áp

dụng

quy

trình

oxy-clo

hóa

với

lớp

xúc
tác

tầng

cố

định,

hiệu

suất

cao

(quy

trình

LTC).

Quy

trình

công

nghệ
này

đã giành

được

giải

thưởng

Kirkpatrick

Chemical

Engineering

Achievement

Award. Trên

thế

giới,

hiện

có

52

nhà

máy

áp

dụng

công

nghệ

này

đang

vận
hành

hoặc đang

được

xây

dựng,

với

tổng

công

suất

4,7

triệu

tấn

VCM/

năm

và
11,2

triệu
tấn

EDC/

năm.

Công

suất

của

từng

nhà

máy

nằm

trong

khoảng

từ

10.000

đến

650.000

tấn

VCM/

năm.
Mô

tả

quy

trình:
EDC

được

sản

xuất

cả

ở

công

đoạn

clo

hóa

bổ

sung

và

công

đoạn

oxy

-
clo

hóa

của

quy

trình.

ở

công

đoạn

clo

hóa

bổ

sung,

etyl

và

clo

phản

ứng

với
nhau

trong

pha

lỏng,

tạo

thành

EDC:
C
2
H
4

+

Cl
2
→ C
2
H
4
Cl
2

+

nhiệt
Nhiệt

của

phản

ứng

được

sử

dụng

để

chưng

cất

EDC

tạo

thành

ở
công đoạn

clo

hóa

trực

tiếp

và

công

đoạn

oxy

-

clo

hóa,

nhờ

đó

tiết

kiệm

được
0,6

tấn hơi

/tấn

VCM

so

với

các

quy

trình

thông

thường.
Ở

công

đoạn

oxy

-

clo

hóa,

etylen,

oxy

và

HCl

phản

ứng

với

nhau

tạo

thành
EDC:
C
2
H
4

+

2HCl

+

1/2O
2
→ C
2
H
4
Cl
2

+

H
2
O
Đây

là

phản

ứng

ở

pha

hơi,

diễn

ra

trong

tầng

xúc

tác

cố

định,

nhiệt

phản
ứng

được

sử

dụng

để

sinh

hơi

cao

áp.

Bằng

việc

sử

dụng

oxy

thay

cho

không
khí,

lượng

khí

quạt

ra

giảm

95%,

chi

phí

năng

lượng

và

chi

phí

đầu

tư
cũng giảm.

EDC

được

rửa

và

làm

khô,

sau

đó

được

tinh

chế

trong

bộ

phận
clo

hóa trực

tiếp.
VCM

được

tạo

ra

nhờ

cracking

EDC

hồi

lưu

đã

làm

sạch

và

EDC

từ

công
đoạn

clo

hóa

trực

tiếp.

Phản

ứng

cracking

này

được

thực

hiện

trong

lò
nhiệt phân:
C
2
H
4
Cl
2

→

C
2
H
3
Cl

+

HCl
Sau

khi

làm

nguội

nhanh

và

thu

hồi

năng

lượng

trong

một

hệ

thống

đặc
biệt,

các

sản

phẩm

được

tách

thành

HCl

(hồi

lưu

về

công

đoạn

oxy

-

clo

hóa),
VCM

có

độ

tinh

khiết

cao

và

EDC

chưa

phản

ứng

(hồi

lưu

về

công

đoạn

clo

hóa
và

tinh

chế).
Quy

trình

sản

xuất

VCM

này

có

thể

được

điều

chỉnh

"cân

bằng"

sao

cho
nhà

máy

chỉ

sản

xuất

sản

phẩm

VCM

hoặc

nhà

máy

có

thể

được

thiết

kế

để

sử
dụng

các

dòng

EDC

hoặc

HCl

nhập

từ

ngoài.

Quy

trình

này

được

tự

động

hóa

để
có

thể

vận

hành

ổn

định,

an

toàn,

với

khả

năng

giảm

năng

suất

khi

cần.

Ngoài

ra,
quy

trình

này

cũng

được

thiết

kế

để

có

thể

khởi

động

và

ngừng

một
cách

dế dàng.

Chi

phí

nhân

công,

vốn,

chi

phí

vận

hành

và

bảo

dưỡng

thấp.
Hiệu

suất phản

ứng

đối

với

etylen

và

clo

đạt

trên

98%.[6]
Quy

trình

sản

xuất

EDC

bằng

phản

ứng

clo

hoá

trực

tiếp

ở

nhiệt

độ
cao

(quy

trình

HTC)
Đây

là

quy

trình

của

Công

ty

EVC

để

sản

xuất

etylen

điclorua

(EDC)

từ

etylen

và

clo.

Quy

trình

này

có

hiệu

quả

năng

lượng

cao

vì

sử

dụng

nhiệt

phản
ứng

để

làm

bay

hơi

EDC,

nhờ

đó

có

thể

tinh

chế

sản

phẩm

bằng

chưng

cất

phân
đoạn.

Khác

với

những

quy

trình

khác

như

quy

trình

LTC,

ở

quy

trình

này

không
cần

dùng

nước

rửa

sản

phẩm

để

loại

bỏ

clorua

sắt

(III),

vì

vậy

không

cần

xử

lý
nước

thải.
Nhiệt

tạo

ra

trong

quá

trình

đủ

để

tinh

chế

các

dòng

EDC

khác,

như

EDC

trong
nhà

máy

VCM

cân

bằng

hoặc

EDC

sản

suất

theo

quy

trình

oxy

-

clo

hóa,

nhờ

đó
tiêu

thụ

hơi

giảm

đáng

kể.
Mô

tả

quy

trình:
Thiết

bị

phản

ứng

có

thiết

kế

độc

đáo

với

một

thanh

chữ

U

nối

với

bình
tách

lỏng

-

khí

nằm

ngang.

Các

khí

phản

ứng

được

nạp

vào

đáy

của

thanh

chữ

U
này,

tại

đây

chúng

được

hòa

tan

và

liên

kết

với

nhau

dưới

áp

suất

tĩnh

đủ

lớn

để
ngăn

ngừa

sự

sôi

trong

vùng

phản

ứng.

Trên

vùng

này,

nhiệt

phản

ứng

tạo

ra

các
bong

bóng

hơi

nổi

lên

trên

và

đi

vào

bình

phản

ứng

nằm

ngang.

Sự

chênh

lệch
mật

độ

trong

hai

nhánh

của

thanh

chữ

U

đảm

bảo

sự

tuần

hoàn

tự

nhiên

của
EDC.
Uu

điểm:
Các

ưu

điểm

chính

của

quy

trình

HTC

là:
-

Tiết

kiệm

năng

lượng:

lượng

hơi

tiêu

hao

thực

trong

nhà

máy

cân

bằng

có

thể
giảm

0,8

tấn

/tấn

VCM.
-

Sản

phẩm

sạch:

EDC

sản

xuất

theo

quy

trình

này

có

thể

được

sử

dụng

trực

tiếp
trong

lò

phản

ứng

cracking

hoặc

bán

ra

ngoài.
-

Độ

an

toàn

cao:

Công

ty

EVC

đã

phát

triển

hệ

thống

điều

khiển

và

bảo

vệ

chắc
chắn,

có

khả

năng

xử

lý

tất

cả

các

nguy

cơ

đã

biết.
-

Hiệu

quả

sử

dụng

nguyên

liệu

cao:

thiết

bị

phản

ứng

của

quy

trình
HTC chuyển

hóa

các

khí

nguyên

liệu

etylen

và

clo

thành

EDC

sạch

với
hiệu

suất chuyển

hóa

đạt

98,5%

và

99,0%

tương

ứng.
-

Thiết

kế

đã

được

thử

nghiệm

tốt,

đáng

tin

cậy:

thiết

bị

phản

ứng

HTC

không

có
các

bộ

phận

chuyển

động,

được

chế

tạo

từ

các

vật

liệu

được

chọn

lọc

tốt,

đã

biểu
thị

tuổi

thọ

vận

hành

cao

và

nhu

cầu

bảo

dưỡng

thấp.
-

Lượng

nước

thải

giảm:

không

cần

rửa

sản

phẩm

EDC

sản

xuất

theo

quy

trình
này,

vì

vậy

lượng

nước

thải

cần

phải

xử

lý

giảm.

Ngoài

ra,

mức

tiêu

thụ
xút cũng

rất

thấp.[6]
Quy

trình

sản

xuất

EDC

bằng

phương

pháp

oxy

clo

hóa
Đây

là

quy

trình

Vinnolit

của

Công

ty

Vin

Tec

dùng

để

sản

xuất

EDC
bằng

phản

ứng

tỏa

nhiệt

giữa

các

nguyên

liệu

etylen,

HCl

khan

và

oxy.

Có

thể
sử

dụng

HCl

khan

từ

quá

trình

sản

xuất

VCM

hoặc

từ

các

quá

trình

khác.
Công

nghệ

này

đã

được

áp

dụng

tại

13

thiết

bị

phản

ứng

ở

10

nhà

máy,

hoặc

như
một

nhà

máy

sử

dụng

HCl

riêng

rẽ

hoặc

như

một

bộ

phận

của

quy

trình

VCM
cân

bằng.

Trong

một

số

trường

hợp

nó

có

thể

thay

thế

cho

các

công

nghệ

oxy

-
clo

hóa

hiện

có

bằng

cách

thay

đổi

thiết

bị

phản

ứng

cho

phù

hợp.

Hai

dây
chuyền

sản

xuất

theo

công

nghệ

này

cũng

đang

trong

giai

đoạn

hoàn

thiện.
Mô

tả

quy

trình:
Có

thể

sử

dụng

oxy

từ

nhà

máy

tách

không

khí

hoặc

từ

quy

trình

hấp

phụ
áp

suất

cao

PSA.

Quy

trình

Vinnolit

cũng

có

khả

năng

dùng

cả

etylen

và

/

hoặc
HCl

khan

chứa

các

dòng

khí

đuôi

từ

các

quy

trình

clo

hóa

trực

tiếp,

axetalđehyt,
monoclo

axetic

axit,
Phản

ứng

tỏa

nhiệt

của

quy

trình

diễn

ra

trong

thiết

bị

phản

ứng

tầng

sôi

có

xúc
tác

clorua

đồng,

ở

nhiệt

độ

200

–

220°C.

Nhiệt

phản

ứng

được

thu

hồi

để

sinh
hơi

cao

áp

(10

bar)

hoặc

gia

nhiệt

các

chất

lỏng

truyền

nhiệt.
Bột

xúc

tác

được

loại

bỏ

nhờ

bộ

lọc

xúc

tác

khí

nóng

kiểu

mới,

hoặc

bằng
cách

xử

lý

nước

thải

sao

cho

nó

đáp

ứng

các

quy

định

chặt

chẽ

nhất

về

giới

hạn
hàm

lượng

đồng,

đioxin

và

furan.

Quy

trình

thân

môi

trường

này

sử

dụng

khí
hồi

lưu,

nạp

nó

trở

lại

thiết

bị

phản

ứng

sau

khi

đã

ngưng

tụ

EDC

và

nước.

Sau
khi

loại

bỏ

EDC,

nước

thải

của

quá

trình

đáp

ứng

những

yêu

cầu

chặt

chẽ

nhất
về

môi

trường.
Sau

khi

loại

bỏ

CO
2

và

cloral/

cloetanol,

EDC

thô

được

tinh

chế
trong thiết

bị

chưng

cất

EDC.

Nó

có

thể

được

sử

dụng

làm

nguyên

liệu

nạp

lò
cracking nhiệt

phân

hoặc

bán

ra

ngoài.
Những

đặc

điểm

và

ưu

điểm

quan

trọng:
*

Đáng

tin

cậy:

Sự

khống

chế

nhiệt

độ

ổn

định,

liên

kết

với

thiết

bị

truyền

nhiệt
hiệu

quả

cao

và

sự

phân

phối

nhiệt

đồng

đều

(không

có

các

điểm

quá
nóng) trong

tầng

sôi

khiến

cho

dây

chuyền

thiết

bị

có

thể

dễ

dàng

đạt

tỷ

lệ
thời

gian vận

hành

trên

99%

/năm.

Hệ

thống

phun

nguyên

liệu

được

thiết

kế
đặc

biệt

cho phép

vận

hành

hai

năm

không

cần

bảo

dưỡng.

Diện

tích
truyền

nhiệt

lớn

cho phép

đạt

nhiệt

độ

và

áp

suất

hơi

nước

cao

hơn

trong

các
ống

xoắn

làm

lạnh

nhờ
đó

tăng

độ

an

toàn

đối

với

nhiệt

độ

giới

hạn

ở

bề

mặt,

nơi

có

thể

xảy

ra

sự

ăn
mòn

do

nhiệt

độ

xuống

đến

điểm

sương

của

axit

HCl.
*

An

toàn:

oxy

được

phối

trộn

với

HCl

khan

bên

ngoài

thiết

bị

phản

ứng

và
được

nạp

vào

tầng

sôi

độc

lập

với

etylen.

Hàm

lượng

oxy

trong

dòng

hồi

lưu

là
khoảng

0,5%

(thể

tích),

ngoài

giới

hạn

cháy

nổ.
*

Linh

hoạt:

thiết

bị

có

thể

vận

hành

ở

mức

20%

công

suất

thiết

kế

và

có

thể
thay

đổi

nhanh

chóng

chế

độ

nạp

liệu

cho

phù

hợp.
*

Chi

phí

sản

xuất

thấp:

xúc

tác

có

tuổi

thọ

phục

vụ

không

hạn

chế,

tỷ

lệ

hao

hụt
thấp

nhờ

hệ

thống

xyclon

hiệu

quả

cao

(tiêu

hao

dưới

20

gam

xúc

tác/

tấn

EDC).
Hiệu

suất

phản

ứng

cao

của

nguyên

liệu

(98,5%

đối

với

etylen,

99%

đối

với

HCl
khan,

94%

đối

với

oxy)

và

khả

năng

sử

dụng

oxy

giá

thành

thấp

từ

quy

trình
PSA

đảm

bảo

tính

cạnh

tranh

cao

của

quy

trình

này

nhờ

giá

thành

sản

xuất

thấp.

*

Hiệu

quả

về

môi

trường:

Hiệu

suất

phản

ứng

99%

là

yếu

tố

then

chốt

để

giảm
sự

hình

thành

các

sản

phẩm

phụ.

Hệ

thống

lọc

khí

nóng

hiệu

quả

cao

cho

phép
tách

những

lượng

nhỏ

bột

xúc

tác

mịn.

Ngoài

việc

loại

bỏ

EDC

dư

trong

nước
thải

bằng

phương

pháp

giải

hấp

với

hơi

nước,

quy

trình

này

không

cần

thiết

bị
xử

lý

bổ

sung

khác

cho

nước

thải.

Nước

thải

đạt

tiêu

chuẩn

môi

trường

của

EU
đối

với

các

nhà

máy

sản

xuất

vinyl:

hàm

lượng

EDC

<

5

g/

tấn

công

suất

tinh
chế

EDC,

hàm

lượng

Cu

<

1

g/tấn

công

suất

oxy

-

clo

hóa,

các

thành

phần

tương
tự

đioxin

<

1

µg

TEQ/

tấn

công

suất

oxy

-

clo

hóa.[6]
Các

thông

số

vận

hành

chính:
Nhiệt

độ

vận

hành:

200

-

225
o
C
Áp

suất

vận

hành: 2,5

-

4

bar
Áp

suất

hơi: 0

bar
Sản

xuất

EDC

bằng

quy

trình

oxy-

clo

hoá

một

bước
Đây

là

quy

trình

VCM

cân

bằng

của

Công

ty

EVC,

sử

dụng

oxy

sạch

và
etylen

trong

phản

ứng

oxy

-

clo

hóa

để

chuyển

hóa

HCl

thành

EDC

với

lượng
khí

đuôi

thấp

nhất,

không

có

các

chất

gây

ô

nhiễm

cỡ

micro,

không

gây

nhiễm
độc

kim

loại

nặng

đối

với

nước

thải,

không

có

sự

tích

trữ

bùn

xúc

tác

để

phải

xử
lý

một

cách

tốn

kém.
Quy

trình

này

đã

được

vận

hành

thương

mại

từ

năm

1979.

Từ

đó

đến

nay
đã

có

18

nhà

máy

được

đưa

vào

vận

hành

với

công

suất

từ

50.000

đến

600.000
tấn/

năm.
Mô

tả

quy

trình:
Ở

thiết

bị

phản

ứng

với

tầng

xúc

tác

cố

định,

vỏ

đơn;

nhiệt

phản

ứng

được
lấy

đi

để

sinh

ra

hơi

cao

áp.

Phản

ứng

được

thực

hiện

với

sự

dư

thừa

lớn

etylen.
Sự

chia

tầng

xúc

tác

một

cách

linh

hoạt,

sự

phân

bố

nhiệt

độ

phản

ứng

thích

hợp
và

lưu

lượng

nạp

liệu

cao,

cùng

với

hệ

thiết

bị

phản

ứng

đơn

chiếc

là

những

yếu
tố

giúp

tạo

ra

sản

lượng

tối

đa

và

hạn

chế

sản

phẩm

phụ

ở

mức

tối

thiểu.

Sau

khi
ngưng

tụ

và

tách

các

sản

phẩm

phản

ứng

(EDC

và

nước),

etylen

dư

được

nén

và

hồi

lưu

trở

lại

dòng

khí

đã

được

làm

sạch

này

được

rút

ra

một

phần

để
ngăn ngừa

sự

tích

tụ

các

chất

trơ.

Thông

thường,

dòng

khí

sạch

này

được

làm
khô

và đưa

đến

bộ

phận

clo

hóa

trực

tiếp

để

thu

hồi

etylen.
Điều

kiện

vận

hành:
Thiết

bị

phối

trộn

oxy

được

thiết

kế

đặc

biệt

và

hệ

thống

khóa

liên

động
đảm

bảo

sự

vận

hành

an

toàn

ngoài

giới

hạn

cháy

nổ.

Kiểu

thiết

kế

đơn

giản

và
quy

cách

chất

lượng

cao

của

vật

liệu

chế

tạo

khiến

cho

thời

gian

sử

dụng

giữa
hai

lần

sửa

chữa

lên

đến

2

–

3

năm,

tỷ

lệ

thời

gian

vận

hành

đạt

98%

trong

một
năm.

Nhiệt

phản

ứng

được

thu

hồi

để

sinh

hơi

cao

áp

(18

bar)

sử

dụng

cho

các
bộ

phận

khác

của

quy

trình

VCM

(ví

dụ

nhiệt

phân).

Nước

thải

không

chứa

bột
xúc

tác

lơ

lửng,

vì

vậy

không

cần

để

lắng

và

xử

lý

như

nước

thải

độc

hại.

Hàm
lượng

đồng

trong

các

dòng

nước

thải

của

tầng

xúc

tác

cố

định

dưới

0,3

ppm,

vì
vậy

không

cần

phải

xử

lý.[6]
Chỉ

tiêu

tiêu

hao

nguyên

vật

liệu:
Quy

trình

thường

đạt

hiệu

suất

chọn

lọc

98%

đối

với

etylen

và

HCl,

hiệu
suất

chuyển

hóa

HCl

đạt

99,8%.

Do

vận

hành

trong

môi

trường

giàu

etylen,

quy

trình

chỉ

tạo

ra

khoảng

một

nửa

lượng

CO

và

CO
2

so

với

các

quy

trình

tầng

sôi
thông

thường

khác.

Chỉ

tiêu

tiêu

hao

đối

với

1

tấn

EDC

là:
HCl: 0,748

tấn
etylen: 0,288

tấn
oxy:

0,170

tấn
Nước

làm

lạnh: 48

m
3
Điện: 50

kWh
Năng

lượng

làm

lạnh: 1320

kcal
Hơi

sinh

ra

(17,5

bar): 0,850

tấn
III.

Tính

chất

của

PVC
Nhựa

PVC

có

dạng

bột

trắng,

độ

bền

nhiệt

thấp,

mềm

dẻo

khi

dùng

thêm
chất

hóa

dẻo,

kháng

thời

tiết

tốt,

ổn

định

kích

thước

tốt,

độ

bền

sử

dụng

cao.

sự
chống

lão

hóa

cao,

dễ

tạo

màu

sắc,

trọng

lượng

nặng

hơn

so

với

một

số

chất

dẻo
khác,

cách

điện

tần

số

cao

kém,

độ

bền

ổn

định

nhiệt

kém,

độ

bền

va

đập

kém,
độc

với

chất

độn,

PVC

là

nguyên

liệu

không

dễ

cháy.
Nhựa

PVC

được

tạo

thành

từ

phản

ứng

trùng

hợp

VC:
n

CH
2
CH
Cl
VC
CH
2
CH
n
Cl

PVC
PVC

tạo

thành

là

hợp

chất

no

và

phản

ứng

trùng

hợp

có

khuynh

hướng

xảy

ra

theo

cơ

chế

trùng

hợp

gốc[5].
III.1.

Cấu

trúc:
Cấu

trúc

của

PVC

phụ

thuộc

mạnh

cả

vào

tính

chất

vật

lý

và

sự

ổn

định
nhiệt.

Mặc

dù

quang

phổ

1
H

NMR

được

sử

dụng

để

xác

định

cấu

trúc

của

PVC
nhưng

quang

phổ

13
C

NMR

vẫn

là

phương

pháp

được

ưu

tiên

sử

dụng

hơn

để
xác

định

cấu

trúc

của

PVC.

Những

nghiên

cứu

này

đã

xác

định

được

số

lượng

của

các

đơn

vị

monome

cộng

thêm

vào

mạch.

Phương

thức

kết

hợp
monome vào

mạch

đang

phát

triển

không

bị

ảnh

hưởng

bởi

cấu

trúc

lập

thể

của
đoạn

cuối
mạch.

Năng

lượng

hoạt

hóa

cho

sự

cộng

hợp

kiểu

cấu

trúc

isotactic

cao

hơn

cấu
trúc

syndiotactic

khoảng

500-600

cal/mol.

Vì

vậy

hàm

lượng

của

cấu

trúc
syndiotactic

trong

PVC

thu

được

bởi

trùng

hợp

gốc

sẽ

giảm

khi

tăng

nhiệt

độ
phản

ứng.

[5]
III.2.

Trạng

thái

tinh

thể

và

vô

định

hình
Trạng

thái

tinh

thể

tương

ứng

với

chuỗi

syndiotactic.

Mặc

dù

chuỗi
syndiotactic

thu

được

từ

trùng

hợp

gốc

thường

ngắn

nhưng

có

lực

hút

rất

mạnh
giữa

các

mạch

chứa

liên

kết

lưỡng

cực

C-Cl

từ

đó

cung

cấp

lực

hút

mạnh

tạo
thành

tinh

thể.

Nhiệt

độ

nóng

chảy

lý

thuyết

của

PVC

syndiotactic

tinh
khiết khoảng

400

o
C,

nhưng

loại

polyme

như

vậy

chưa

từng

được

tổng

hợp.
Nhiệt

độ
nóng

chảy

của

PVC

tổng

hợp

bằng

trùng

hợp

gốc

là

102-210

o
C

phụ

thuộc

vào
kích

thước

nhỏ

và

độ

không

hoàn

hảo

của

cấu

trúc

thu

được.

Sự

đông

đặc

lại

của
PVC

liên

quan

tới

trạng

thái

tinh

thể.

Polyme

thương

mại

ước

tính

có

từ

7

đến
20%

hàm

lượng

tinh

thể.

Khi

phản

ứng

trùng

hợp

diễn

ra

tại

nhiệt

độ

thấp

hơn
thì

hàm

lượng

tinh

thể

trong

PVC

giảm.

Khả

năng

của

PVC

tạo

ra

phạm

vi

rộng
các

kết

cấu

với

các

loại

chất

hóa

dẻo

là

rất

quan

trọng

trong

các

ứng

dụng

thực
tế.

Cấu

trúc

tinh

thể

đóng

vai

trò

liên

kết

vật

lý

giữa

các

loại

vật

liệu

khác

nhau
trong

thực

tế.

Đơn

vị

đo

của

syndiotactic

PVC

được

xác

định

là

đơn

vị
orthorhombic

với

a-,

b-

và

c-

tương

ứng

với

1,06,

0,54

và

0,51

nm.

Vì

hầu

hết
PVC

ở

trạng

thái

vô

định

hình

nên

nhiệt

độ

hóa

thủy

tinh

phụ

thuộc

vào

cấu

trúc
phân

tử.

Ảnh

hưởng

của

M
n

và

cấu

trúc

là

riêng

rẽ.

Nhiệt

độ

hóa

thủy

tinh

T
g
của

PVC

thường

là

70-80

o
C.

Khi

thêm

chất

hóa

dẻo

vào

thì

nhiệt

độ

hóa

thủy
tinh

T
g

sẽ

giảm

xuống

dưới

nhiệt

độ

phòng[5].
III.3.

Độ

ổn

định

nhiệt
Tính

nhạy

cảm

của

PVC

tổng

hợp

bằng

trùng

hợp

gốc

đối

với

sự

thoái
hóa

nhiệt

đã

được

tìm

hiểu

khá

rõ

và

được

quy

cho

sự

có

mặt

của

các

khuyết

tật
cấu

trúc

như

đơn

vị

đầu

nối

đầu,

clo

bậc

3

ở

các

bon

mạch

nhánh

và

nguyên

tử
clo

gần

kề

liên

kết

đôi.

Đốt

nóng

PVC

lên

trên

100
o
C

làm

cho

nó

thoái

hóa.
Polyme

tỏa

ra

HCl

xúc

tác

cho

quá

trình

loại

trừ

HCl

ở

monome

tiếp

theo,

kết
quả

là

sự

giải

phóng

nhanh

axit

ở

xa

hơn

tạo

thành

mạch

polyene.

Mạch

polyene
trải

qua

phản

ứng

thứ

hai

như

ngắt

mạch

hay

sự

tạo

thành

liên

kết

ngang,

dẫn

tới
sự

tạo

thành

các

hợp

chất

thơm

như

benzen

hay

toluene,

ảnh

hưởng

đến

tính
chất

của

polyme.

Điều

này

thể

hiện

ở

màu

sắc,

tính

tan

của

polyme

giảm

và

các
tính

chất

cơ

và

tính

chất

điện

kém

đi.

Sự

khử

HCl

được

xúc

tiến

mạnh

bởi

chính
HCl.

Độ

dài

giới

hạn

của

mạch

polyene

có

thể

là

do

sự

ổn

định

cộng

hưởng

hoặc
do

sự

có

mặt

của

các

nhóm

riêng

như

mạch

nhánh.
Sự

không

ổn

định

của

PVC

liên

quan

tới

cấu

trúc

của

chúng.

Sự

không
tinh

khiết

có

vẻ

như

không

phải

là

nguyên

nhân

của

sự

thoái

hóa,

bởi

vì

sự

ổn
định

không

tăng

sau

khi

kết

tủa.

Nhóm

cuối

mạch

của

PVC

khá

ổn

định.

Nhóm
metyl

clorua

là

ổn

định

bởi

vì

cacbon

bậc

1

không

liên

kết

với

cacbon

có

nguyên
tử

clo

bậc

3

trong

mạch

chính.

Hai

nhóm

được

cho

rằng

là

nguyên

nhân

của

sự
không

ổn

định

là

clo

gần

kề

nối

đôi

và

clo

bậc

3

ở

cacbon

mạch

nhánh.
Sự không

ổn

định

của

hai

nhóm

đó

là

tương

tự

nhau,

nhưng

số

lượng

cacbon
bậc

3 lớn

hơn

rất

nhiều,

vì

vậy

ảnh

hưởng

của

nó

có

ý

nghĩa

quan

trọng

hơn.

Mặc

dù
hệ

thống

liên

hợp

được

biết

là

không

ổn

định

nhưng

ảnh

hưởng

thì

lại

không

lớn
lắm

bởi

vì

số

lượng

của

chúng

nhỏ.

Vậy

nguyên

nhân

chính

của

sự

loại

trừ

HCl
dẫn

đến

những

cấu

trúc

khuyết

tật

khác

nhau

là

do

nguyên

tử

clo

bậc

3.

[5]
Hiện

nay

ở

Việt

Nam

đang

sử

dụng

nhựa

PVC

với

các

thông

số

kỹ

thuật
sau(số

liệu

năm

2000)

[7]
Lĩnh

vực

sử

dụng Số

lượng Tỷ

lệ Chỉ

số

chảy(g/10min)
Ép

đùn 60.000 30 69
Ép

phun
30.000 60 66
Cán

tráng
40.000 5 57
Các

loại

khác
20.000 5
Cộng 150.000 100
IV.

Ứng

dụng

của

nhựa

PVC
PVC

là

loại

nhựa

đa

năng

nhất,

do

có

nhiều

ứng

dụng

khác

nhau
trong hầu

hết

các

lĩnh

vực

của

cuộc

sống

xã

hội,

từ

đồ

chơi

trẻ

em,

bao

bì
đựng

thực phẩm,

trang

thiết

bị

nội

thất,

phương

tiện

vận

tải,

điện

và

điện

tử
cho

đến

các dụng

cụ

y

tế,

vật

liệu

xây

dựng
- Sản

phẩm

cứng:

ống

nước,

màng

mỏng

cứng,

tấm

cứng,

vật

liệu

xây

dựng

- Sản

phẩm

mềm:

ống

nước,

màng

mỏng

mềm,

giả

da,

dép

nhựa
- PVC

không

độc:

chai

lọ

chất

dẻo,

thùng

chứa

thực

phẩm,

màng

bao

bì
thực

phẩm

[7]
Dưới

đây

là

một

số

ví

dụ:

PVC

mềm
Nhựa

PVC

mềm

được

sử

dụng

làm

túi

đựng

máu.
Tính

chất

của

nhựa

giúp

máu

được

bảo

quản

lâu

hơn,
an

toàn

hơn

mà

túi

có

khối

lượng

nhỏ.

Cửa

sổ
PVC

được

sử

dụng

làm

khung

cửa

sổ.

Nhựa

PVC

chưa
hoá

dẻo

là

một

trong

những

polyme

thích

hợp

nhất

ở
nhiệt

độ

thường

và

chỉ

hư

hỏng

chút

ít

sau

nhiều

năm

sử
dụng.
Bao

bì
PVC

được

sử

dụng

rộng

rãi

để

làm

các

hộp

đựng

thực
phẩm.

Với

tính

cách

ly

cao,

thức

ăn

được

đóng

gói

và

bảo

quản

rất

tốt,

bảo

vệ

sản

phẩm

khỏi

hư

hỏng

và

hao
hụt.
Vỏ

đồng

hồ

ôtô
PVC

đúc

làm

bảng

đồng

hồ

cho

xe

ôtô

vừa

có

tính

kinh
tế

vừa

đảm

bảo

độ

bền,

khả

năng

chống

cháy,

cũng

như
tính

đa

dạng

trong

thiết

kế.
Vỏ

cáp
PVC

lúc

đầu

được

sử

dụng

làm

vỏ

dây

cáp

cách

điện
thay

thế

cho

cao

su

trong

thế

chiến

thứ

hai,

nhưng

hiện
nay

đã

trở

thành

vật

liệu

ưu

việt

hơn

vì

tính

mềm

dẻo,

dễ
lắp

đặt

và

chống

cháy.

Cáp

PVC

không

bị

cứng

và

dòn
qua

thời

gian

và

được

ứng

dụng

trong

rất

nhiều

lĩnh

vực.
V.

Phản

ứng

trùng

hợp-

cơ

sở

lý

thuyết

trùng

hợp

gốc.
V.1.

Khởi

đầu
Trong

quá

trình

trùng

hợp

gốc

của

monome

vinylic,

cấu

trúc

đầu
mạch của

polume

bao

gồm

thành

phần

của

chất

khởi

đầu

hoặc

đầu

mạch

bão
hoà

hoặc chưa

bão

hoà

được

tạo

ra

bởi

sự

không

cân

xứng.

Trong

trường
hợp

gốc

của vinyl

clorua,

tuy

nhiên,

phản

ứng

chuyển

mạch

diễn

ra

nhanh
chóng

cho

ra những

đầu

mạch

khác

nhau

so

với

những

monome

vinylic

liên
hợp

khác.

2,2’- azobisisobutylnytryl(AIBN)

hoặc

benzoil

peroxyt

(BPO)

được
sử

dụng

làm

chất khởi

đầu

cho

quá

trình

trùng

hợp

của

VC,

phân

số

của

đầu
mạch

thu

được

từ chất

khởi

đầu

thường

là

0,14-0,4

nếu

sự

kết

thúc

được
gây

ra

bởi

sự

kết

hợp hoặc

sự

mất

cân

xứng,

thì

giá

trị

theo

thứ

tự

là

2,0

và
1,0.

Một

nhóm

nghiên

cứu của

IUPAC

đã

chỉ

ra

rằng

cấu

trúc

đoạn

đầu

hay
cuối

mạch

của

PVC

thu

được
từ

chất

khởi

đầu

thì

không

bền

lắm,

điều

đó

dẫn

tới

sự

chuyển

mạch

lên
monome

của

mạch

này

có

ưu

thế

hơn.

Những

phát

triển

gần

đây

trong

kĩ

thuật
trùng

hợp

gốc

có

thể

áp

dụng

cho

quá

trình

trùng

hợp

VC

để

có

được
một polyme

có

cấu

trúc

định

sẵn

tốt[5].
Gần

đây,

người

ta

đã

trình

bày

một

phương

pháp

mới

để

xác

định

hằng

số
tốc

độ

phân

ly

chất

khởi

đầu

dựa

trên

việc

sử

dụng

tốc

độ

trùng

hợp

tức

thời
trong

2

thí

nghiệm

gần

giống

nhau

với

nồng

độ

chất

khởi

đầu

khác

nhau.

để

xác
định

tính

đúng

đắn

của

phương

pháp.

Latex

PVC

đã

được

chuẩn

bị

với

việc

cho
thêm

Kali

persunfat

(K
2
S
2
O
8
)

để

khởi

đầu

cho

phản

ứng

trùng

hợp

những

giọt
nhỏ

monome

với

kích

thước

dưới

mircon.

Giá

trị

K
d

đã

được

xác

định

là

2,5.10
-6
s
-1

tại

51°C

và

bậc

của

phản

ứng

khi

có

nồng

độ

chất

khởi

đầu

được

tìm

là

0,5.
V.2.

Phát

triển

mạch
Phản

ứng

phát

triển

mạch

là

một

phản

ứng

thành

phần

quan

trọng

để

xác
định

khối

lượng

phân

tử

và

các

khuyết

tật

cấu

trúc

CH
2

=

CHCl

có

thể

gắn

vào
mạch

polyme

theo

2

cách:

đầu

nối

đầu

hay

đầu

nối

đuôi,

các

nghiên

cứu

về

tính
chất

của

polyme

chỉ

ra

rằng

phần

lớn

là

cộng

hợp

kiểu

đầu

nối

đuôi.

Bên

cạnh
sự

cộng

hợp

của

các

đơn

vị

đơn

vị

monome

thì

các

phản

ứng

phụ

ví

dụ

như

sự