tổng hợp polyvinylclorua (pvc) - tiểu luận các hợp chất trung gian

Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
MỤC LỤC
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 1
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
1. MỞ ĐẦU
1.1. Giơí thiệu chung
Cùng với việc phát triển công nghiệp dầu mỏ và khí thiên nhiên, các sản phẩm hóa chất
hữu cơ cũng đạt được sự phát triển nhảy vọt nhờ sự kết hợp (danh từ thông dụng hiện nay
là sự tích hợp – intergration) nhanh chóng với công nghệ lọc dầu. Sản phẩm hóa học từ
dầu mỏ mở ra một ngành mới: ngành hóa dầu. Trong đó, Nhựa tổng hợp là sản phẩm có
sản lượng lớn và giá trị nhất. Polyvinylclorua (PVC) là một loại nhưạ tổng hợp được
bằng cách trùng hợp vinylclorua monomer (MVC):
n CH2 = CHCl → (- CH2 – CHCl -)
n

Hiện nay PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên thế giới
(sau polyethylen – PE và Polypropylene – PP)
Thành phần PVC có đặc thù mà các loại nhưạ khác không có: Trong phân tử monomer
VMC (CH2=CHCl) có tới gần 60% khối lượng là từ clo (Cl), clo được hình thành qua
quá trình điện phân muối ăn (NaCl). Do đó có thể nói rằng, PVC được hình thành từ 60%
muối ăn. Với sản lượng nhựa hiện nay, để sản xuất PVC chỉ cần 0,5% tổng sản lượng dầu
tiêu thụ. Điều này rất quan trọng, nhất là trong giai đoạn hiện nay khi dầu mỏ đang là một
vấn đề nóng trên thế giới. Với giá cao ngất ngưỡng, dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ
không chỉ còn đơn thuần là vấn đề kinh tế. Trong khi đó, nhờ đặc tính trên, PVC ít phụ
thuộc vào sự biến đổi của dầu mỏ hơn so với những loại polyme được tổng hợp từ 100%
dầu mỏ. Tại mọi thời điểm, giá của PVC bao giờ cũng thấp hơn khoảng từ 20 - 30% so
với các loại chất dẻo cùng được ứng dụng rộng rãi khác như PE, PP và PS
Ưu điểm thứ hai là do clo đem lại cho PVC. Đó là tính kìm hãm sự cháy. Cũng chính vì
đặc điểm này mà PVC gần như chiếm vị trí độc tôn trong lĩnh vực xây dựng dân dụng.
Về mặt ứng dụng, PVC là loại nhựa đa năng nhất.Giá thành rẻ, đa dạng trong ứng dụng,

nhiều tính năng vượt trội là những yếu tố giúp cho PVC trở thành vật liệu lý tưởng cho
hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau: Xây dựng dân dụng, kỹ thuật điện, vô tuyến viễn
thông, dệt may, nông nghiệp, sản xuất ôtô, xe máy, giao thông vận tải, hàng không, y
tế Ở bất kỳ đâu chúng ta đều bắt gặp sự hiện diện của PVC.
1.2. Tình hình phát triển
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 2
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
1.2.1. Trên thế giới
PVC có quá trình phát triển hơn 100 năm nay. Năm 1835 lần đầu tiên nhà hóa học Liebig
đã tổng hợp được vinylclorua. Vào năm 1872 Baumann lần đầu tiên tổng hợp ra PVC.
Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức. Tuy nhiên, đến năm
1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức.Việc tiến sĩ
hóa học người Đức Waldo Simon vô tình phát hiện ra những đặc tính quý báu của PVC
có thể thay thế cao su trong hàng loạt ứng dụng và nhất là nhu cầu to lớn về nguyên vật
liệu phục vụ cho cuộc chiến tranh thế giới thứ hai cũng như sau đó là phục vụ cho việc
khắc phục hậu quả chiến tranh, phát triển đất nước đã thúc đẩy ngành công nghiệp sản
xuất PVC phát triển nhanh chóng ở nhiều nước như Mỹ, Đức,Anh và Nhật Bản.
Có thể lấy nước Anh để minh họa cho nhân xét trên. Nếu như năm 1947 lượng PVC tiêu
thụ ở Anh là khoảng 6.600 tấn, thì 10 năm sau đã là 66.000 tấn, tức là cứ sau mỗi 3 năm
lượng tiêu thụ PVC gần như tăng gấp đôi. Năm 1979 Anh tiêu thụ hơn 440.000 tấn PVC,
còn năm 1990 là 615.000 tấn
Sự tăng trưởng và phát triển kinh tế là yếu tố quyết định đến nhu cầu tiêu thụ PVC.
Bước sang thế kỷ 21, các điều kiện kinh tế trên toàn cầu đã được cải thiện và vì thế nhu
cầu PVC rất lớn, lớn hơn nhiều so với dự báo. Sản lượng PVC của thế giới năm 2006 đạt
tới hơn 32 triệu tấn và mức tăng trưởng trong giai đoạn 2001-2006 là hơn 5%/năm.Dự
kiến đến năm 2012, công suất PVC của thế giới sẽ đạt 50 triệu tấn/năm. Khu vực châu Á
được dự báo dẫn đầu thế giới với mức tăng trưởng nhu cầu bình quân hàng năm là
khoảng 7%/năm trong giai đoạn từ nay đến những năm 2010 và đến năm 2012 sẽ chiếm
50% tổng công suất của thế giới, trong đó cao nhất là Trung Quốc, tiếp đến Malaysia,

Việt Nam và tiểu lục địa Ấn độ.
Bảng 1 là sản lượng PVC của thế giới trong các năm1991, 2001, 2006 và dự báo cho
2011. Bảng 2 là công suất PVC của Châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007,
trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đã vươn lên vị trí dẫn đầu thế giới.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 3
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Bảng 1: Sản lượng PVC của thế giới
Đơn vị : 1000 tấn
TT Khu vực 1991 2001 2006 2011
1 Tây Âu 6030 5500 5800 6100
2 Trung Âu 2440 500 700 1000
3 CIS 300 800 1700
4 NAFTA 6090 6500 7300 7800
5 Nam Mỹ 940 1100 1500 1600
6 Châu Phi –
Trung Đông
830 1400 2100 2700
7 Châu Á-
Châu Đại
Dương
5860 10600 14600 19800
Tổng 22190 25900 32800 40700
Theo TPC Vina,CMAI và Vinolit
Bảng 2: Sản lượng PVC của Châu Á- Thái Bình Dương
Đơn vị tính : 1000 tấn
TT Quốc Gia 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
1 Nhật Bản 2685 2613 2540 2523 2448 2448 2448 2448
2 Hàn Quốc 1180 1180 1240 1240 1240 1240 1240 1240
3 Đài Loan 1535 1566 1679 1679 1698 1717 1717 1717

4 Trung
Quốc
2665 2892 3265 4623 6000 8000 10000 11200
5 Thái Lan 760 795 795 795 795 795 795 795
6 Malaysia 97 260 260 260 271 280 280 280
7 Indonesia 621 621 621 621 621 621 621 621
8 Philippine
s
102 100 100 100 106 110 110 110
9 Việt Nam 80 80 115 200 200 200 200 200
10 Ấn Độ 791 811 775 775 775 800 1035 1035
11 Pakista 100 100 100 100 100 100 100 100
12 Ả rập Xê
Út
324 324 324 324 394 394 394 394
13 Australia 240 240 140 140 140 140 140 140
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 4
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
1.2.2. PVC ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cho đến những năm sáu mươi của thế kỷ trước PVC cũng như các chất dẻo
khác vẫn còn xa lạ với hầu hết mọi người. Trong những năm 1959 – 1962, tại nhà máy
hóa chất Việt Trì, Trung Quốc đã giúp ta xây dựng một dây chuyền sản xuất PVC bằng
công nghệ đi từ các bua canxi (đất đèn - CaC2) qua axetylen (CH≡CH) với công suất
thiết kế ban đầu là 350 tấn/năm, sau đó đến năm 1975 nâng lên 500 tấn/năm. Sau 9 năm
vận hành do công suất quá nhỏ, công nghệ lạc hậu, năng suất thiết bị thấp (trung bình
khoảng trên 30%), sản phẩm có chất lượng không ổn định và nhất là giá thành quá cao
(hơn nhập khẩu nhiều lần) người ta đành phải dẹp bỏ.
Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấy được hiểu là công nghiệp gia công chế biến
nhựa. Tất cả các loại nhựa (trong đó có PVC) đều phải nhập khẩu. Những sản phẩm nhựa

thời kỳ này vừa đơn điệu về mẫu mã lại thiếu chủng loại và số lượng. Chính vì vậy, trong
những năm đầu của thập kỷ 80, hàng nhựa của nước ngoài tràn ngập thị trường Việt
Nam.Chỉ bắt đầu từ những năm 1990, tức là từ khi đất nước bước vào thời kỳ đổi mới,
ngành công nghiệp này mới thực sự có sự bứt phá và hơn mười năm trở lại đây đã dành
lại được thị trường trong nước. Không những thế hàng nhựa Việt Nam đang từng bước
vươn ra thị trường quốc tế và khu vực. Năm 2006 kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm
nhựa đã vượt 500 triệu USD và dự kiến sẽ đạt ngưỡng 1 tỉ USD vào năm 2010.Tuy nhiên
với việc hầu như tất cả nguyên liệu đầu vào đều phải nhập thì khả năng cạnh tranh của
sản phẩm nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong giai đoạn toàn cầu hóa hiện nay.
Năm 1981 là năm mở đầu cho sự phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam với
việc khai thác mỏ khí ở huyện Tiền Hải tỉnh Thái Bình và sự ra đời của Xí nghiệp Liên
doanh dầu khí Việt Xô. Theo số liệu của Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam, đến hết
tháng 12 năm 2006, trên 235 triệu tấn dầu quy đổi đã được khai thác trong đó dầu thô đạt
trên 205 triệu tấn và cung cấp 30 tỉ m3 khí cho sản xuất điện và các nhu cầu dân sinh
khác. Hiện nay, tổng lượng dầu khí khai thác hằng năm đạt trung bình khoảng 20 triệu
tấn quy đổi. Dầu khí đã có nhưng việc sử dụng tài nguyên quý báu này như hiện nay (bán
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 5
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
100% dầu thô và làm nhiên liệu 100% lượng khí) thì chưa thực sự hiệu quả. Chính vì
vậy, ngành Dầu khí và Hóa chất đã lập các chiến lược phát triển lâu dài cho bước chế
biến và đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại các quyết định 343/2005/QĐ-TTg
ngày 26/12/2005 và 386/2006/QĐ-TTg ngày 09/3/2006. Các quyết định trên là việc cụ
thể hóa đường lối phát triển ngành hóa dầu Việt Nam.
Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác (kể cả Đài Loan), công ngiệp
sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC. Sơ đồ sau cho ta khái quát
các bước phát triển của quá trình sản xuất PVC từ dầu mỏ và sự phát triển của ngành hóa
dầu:
Hình 1: Sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam
Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện của liên

doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina). Đây là liên doanh giữa Công ty Cổ phần
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 6
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Nhựa và Hóa chất Thái Lan (TPC), Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam (Vinachem) và
Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast). Nhờ liên doanh này lượng PVC nhập khẩu giảm từ
74.000 tấn năm 1997 xuống còn 61.000 tấn vào năm 1999 và chỉ còn trên dưới 50.000
tấn vào những năm sau này.Công suất của TPC Vina là 100.000 tấn/năm. Cuối năm
2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (Liên doanh giữa Petronas Malaysia với Bà Rịa –
Vũng Tàu) có công suất 100.000 tấn/năm cũng bắt đầu tham gia vào thị trường. Bảng 4 là
lượng tiêu thụ nhựa nói chung và PVC nói riêng ở Việt Nam trong những năm qua và dự
đoán đến năm 2011 (tính cả sản lượng của dây chuyền sản xuất PVC thứ hai của Công ty
TPC Vina với công suất là 90.000 tấn/năm dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào giữa qúy 4
năm 2008).
1.3. Nhu cầu sử dụng PVC
Hình 2 cho ta bức tranh tổng thể về nhu cầu các loại chất dẻo của thế giới năm 2007
Theo CMAI
Hình 2: Nhu cầu các loại chất dẻo của thế giới năm 2007
Trong thời đại hiện nay,chúng ta hầu như sống trong một môi trường bị bao quanh bởi
các loại nhựa tổng hợp. Điều đó làm cho nhiều người lầm tưởng là chúng ta đã tiêu thụ
quá nhiều dầu mỏ để sản xuất chất dẻo. Ngoài ra, mỗi khi bàn luận vấn đề liên quan đến
chất thải có nguồn gốc từ dầu mỏ, người ta hay đổ lỗi cho các loại chất dẻo.
Thực tế không phải như vậy. Theo số liệu năm 1989 của Bộ Công Thương quốc tế Nhật
Bản, có tới 85% lượng dầu được dùng cho các phương tiện vận tải cho các xí nghiệp, nhà
máy nhiệt điện để sưởi ấm Còn Naphta, nguyên liệu chính cho công nghiệp hóa dầu,
chỉ chiếm 14% tổng sản lượng dầu mỏ tiêu thụ (xem Hình 2 và 3).
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 7
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Hình 3: Tỉ lệ sản phẩm dầu mỏ tiêu thụ năm 2007

Hình 4: Lĩnh vực ứng dụng của sản phẩm dầu mỏ
Nhu cầu tiêu thụ PVC ở Việt Nam và Thế giới được thể hiện qua đồ thị hình 5 và 6
Hình 5: Nhu cầu tiêu thụ PVC trên thế giới
Hình1 cho thấy một xu hướng của nhu cầu thế giới PVC từ 1990 đến 1997 và dự báo đến
năm 2003. Hàng năm tốc độ tăng trưởng của nhu cầu thế giới PVC từ 1990 đến 1997 là
4,4%. Tỷ lệ tăng trưởng trung bình sau năm 1997 là dự đoán là 3,8% mỗi năm. Tại Bắc
Mỹ, Mỹ và Canada, nhu cầu đang phát triển liên tục ở một tỷ lệ khoảng 3% mỗi năm.
Các nước công nghiệp ở châu Âu, như Đức, PVC các ngành công nghiệp đang trong giai
đoạn trưởng thành. Tốc độ tăng trưởng của Tây Âu được dự đoán là 1,7% mỗi năm. Ở
châu Á, tốc độ tăng trưởng lớn như 4,5%. Tỷ lệ này cao dựa trên sự tăng trưởng nhanh
chóng của ngành công nghiệp PVC Trung Quốc, Ấn Độ và các nước khác của ASEAN.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 8
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Hình 6: Nhu cầu tiêu thụ PVC ở Việt Nam
Ở nước ta theo tính toán trong vòng 1 năm nữa, thì nhu cầu nguyên liệu cần tới 1,2
– 1,5 triệu tấn năm trị giá hơn 1 tỷ đô la.
Hiện nay đã có một vài dự án của các công ty Nhật, Nam Triều Tiên, Pháp, Thái
Lan, trao đổi với ngành chất dẻo Việt Nam về việc xây dựng Nhà máy PVC với công suất
100.000 tấn/năm .
Nền công nghiệp hoá chất đóng vai trò tiên phong trong công cuộc đổi mới và
phát triển, lĩnh vực công nghiệp hoá chất gắn liền với sự phát triển của đất nước.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 9
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Vào đầu thập kỷ 60, nhà máy hoá chất Việt Trì đã sản xuất được PVC, với năng
suất 150 tấn/năm. Tuy nhiên, do không kinh tế sản lượng quá nhỏ nên quá trình sản xuất
sớm dừng lại, đặc biệt khi bước 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 trưởng bình
quân 28%/năm. Để minh hoạ điều đó ta có bảng mức tiêu thụ chất dẻo trong thập kỷ 90

Lượng PVC nhập vào mỗi năm vào khoảng 72000 tấn và theo kế hoạch dự kiến
của Tổng công ty nhựa Việt Nam, nhu cầu PVC và chất hoá dẻo trong thời gian tới được
mô tả ở bảng sau
Nhu cầu PVC ngày càng nhiều, do đó phải tính đến xây dựng ngành sản xuất PVC
để tiết kiệm được chi phí và để đáp ứng nhu cầu của thị trường. Cho đến nay đã có 6 dự
án sản xuất PVC, chiếm trong số 7 dự án về sản xuất nguyên liệu và 30 dự án cả ngành
nhựa.
- Công ty Mitsui- Vina và bây giờ là TPC- Vina tổng vốn đầu tư 90 triệu USD,
nguyên liệu là VCM nhập khẩu trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm.
- Công ty Elfatoche Việt Nam tại Đồng Nai, vốn đầu tư 3,55 triệu USD công
suất 30000 tấn/năm.
- Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem tại thành phố Hồ Chí Minh có vốn
đầu tư 2,99 triệu USD. Hai nhà máy này có sản phẩm là PVC hạt và đang hoạt động, sản
phẩm của hai nhà máy này đủ cung cấp cho thị trường hiện nay.
- Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu tư 109,4 triệu USD đi từ nguyên liệu VCM
trùng hợp thành PVC.
- Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu tư 12 triệu USD sản xuất DOP
công suất 30000 tấn/năm từ các nguyên liệu ngoại nhập.
- Dự án LG- Vina, vốn đầu tư 12,5 triệu USD, sản xuất DOP công suất 30000
tấn/năm .
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 10
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so với giá
mặt bằng chung trên thế giới. Do đó, các cơ sở sản xuất các sản phẩm PVC trong nước
đang phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất. Nguyên nhân của tình
trạng trên là do sự hụt giá của đồng tiền các nước cung cấp nguyên liệu cho ngành nhựa
Việt Nam. Hơn nữa, các nhà máy mới đi vào hoạt động, giá thành sản phẩm vẫn mang
giá trị khấu hao ban đầu, nên giá thành vẫn cao hơn mức bình thường. Do vậy các dự án
trên trở thành hiện thực thì trong thời gian tới giá thành sản phẩm và sản lượng PVC

trong nước sẽ đáp ứng đủ cho thị trường trong nước và giá thành sẽ hạ xuống dẫn đến
không còn phải nhập khẩu nguyện liệu và nhựa PVC nữa.
Khi các nhà máy lọc dầu ở Dung Quất (Quảng Ngãi) và Nghi Sơn (Thanh Hoá) đi
vào hoạt động sẽ là cơ hội thuận lợi cho sự phát triển công nghiệp chất dẻo nói chung và
PVC nói riêng.
Bước đi của ngành PVC như vậy đã rất rõ ràng, cụ thể do đó chúng ta có quyền hy
vọng vào một tương lai tốt đẹp.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 11
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
2. CHẤT TỔNG HỢP PVC
2.1. Tính chất vật lý, hóa học, cấu trúc
2.1.1. Cấu trúc
Polyvinylclorua được trùng hợp theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp của các phân tử theo
"đầu nối đuôi" thành mạch phát triển. Trong mạch phân tử, các nguyên tử clo ở vị trí 1;3.
……– CH
2
– CH – CH
2
– CH – CH
2
– CH –……
Cl Cl Cl
Người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như: hóa học, vật lý, quang học …
để chứng minh điều này.
Ví dụ: Khử Cl trong Polyvinylclorua bằng cách đun nóng dung dịch
Polyvinylclorua trong dioxan với bột kẻm thì thấy có nhóm cyclo propan được tạo ra.
Tùy theo điều kiện khử Cl mà trong Polyme còn lại 13 ÷ 16% Cl ở dạng nguyên tử
Cl riêng biệt.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh

Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 12
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Ở trạng thái không kéo căng thì Polyvinylclorua hoàn toàn ở dạng vô định hình và
chỉ khi nào kéo thật mạnh mới có khả năng định hướng một phần nhưng không kết tinh.
Trong phân tử Polyvinylclorua cũng có cấu tạo nhánh nhưng ít, chiếm khoảng từ
50 –100 mắc xích mới có một nhánh.
2.1.2. Tính chất vật lý
PVC là một Polyme vô định hình ở dạng bột có màu trắng đục tỉ trọng 1,4 ÷ 1,45 g/mc
3
với chỉ số khúc xạ 1,544.
PVC là nhựa nhiệt dẻo có t
c
= 80
độ C
kém bền nhiệt, kém đồng đều về trọng lượng phân
tử, độ trùng hợp có thể từ 100 ÷ 2000. Để có vật liệu bền và co giãn thì 70% các phần tử
Polyme phải có độ trùng hợp 1000 trở lên
PVC bị lão hoá nhanh chóng, do đó làm giảm tính co giãn và tính chất cơ học.
Tính chất điện của sản phẩm PVC phụ thuộc vào quá trình tổng hợp.
+ Hằng số điện môi tại 100Hz và 30
độ C
là 3,41.
+ Hằng số điện môi tại 60Hz và 30
độ C
là 3,54.
+ Hệ số công suất tại hai thời điểm trên là 3,51% và 2,5%.
+ Cường độ điện môi 1080 V/mil
+ Điện trở suất 10
15
Ω

Với các giá trị trên cho thấy tính chất cách điện của PVC khá tốt. Tuy nhiên còn tuỳ
thuộc nhiều vào nhiệt độ áp suất .
2.1.3. Tính chất hóa học
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 13
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
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 thường 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).
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
2
CH CH
ClCl
- HCl
CH CH
1
- HCl
CH
2
CHC CH
CH

2
CH
2
CH CH
Cl
Cl
CH
2
CH
2
CH CH
Cl
Cl
CH
2
CH
2
CH CH
2
C
H
2
C
H
2
CH CH
ClCl
- HCl
CH
2

CHCH
CH
O
Cl
3
+ O
2
Nhiệt độ 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 thường cũng có HCl
thoát ra và ở đây chủ yếu xảy ra quá trình ôxy hoá. Ngược lai, PVC trong khí N
2
, khi đun
nóng không bị ôxy hoá mà sẽ có cấu tạo lưới.
- Khử HCl: Muốn đuổi hết nguyên tử clo ra khái PVC người ta cho tác dụng
dung dịch polymer trong têtrahydrôfuran một thời gian lâu với dung dịch kiềm
trong rượu và sẽ tạo thành polyen có cấu tạo như sau:
-CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH-
Dung dịch polymer nh trên đun nóng với litialuminhydrit ở 100
độ C
sẽ biến hoàn toàn
thành pôlyêtylen ( chảy mềm ở nhiệt độ 120
độ C
- 130
độ C
)
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 14
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
- Thay thế các nguyên tử clo: Mức độ thay thế không cao và thường trọng lượng

phân tử bị giảm.
Thay clo bằng nhóm axêtát: khi đun nóng lâu ở nhiệt độ 65
độ C
dung dịch
- CH
2
- CHCl - CH
2
- CHCl-
 →
COOAgnCH 3
nAgCl + - CH
2
- CH(OCOCH
3
) – CH
2
–
CH(OHOCH
3
) -
PVC với hỗn hợp axít axêtic và axít axêtát bạc:
Thay clo bằng nhóm amin: khi tác dụng dung dịch PVC với NH
3
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% ):
- CH
2
- CHCl – CH

2
– CHCl -
 →
+
3nNH
nHCl + - CCH
2
– CHNH
2
– CHCl -
Thay clo bằng các nhóm thơm: khi cho tác dụng dung dịch PVC trong têtrahydrôfuran
hay diclorêtan với benzen ( hay alkylbenzen ), ở 0
0
C hay ở nhiệt độ thường với xúc tác
Friêden Craphpơtơ ( clorua nhôm ) sẽ tạo thành một số nhóm aryl
2.1.4. Các thành phần khác
2.1.4.1. Chất ổn định
Dưới tác dụng của nhiệt đô và ánh sáng :
- Polyme thường 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.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 15
CH
CHCHCHCHCH
2 2 2
Cl
Cl
Cl
+

CH
CHCHCHCHCH
2 2 2
Cl
AlCl
3
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
- 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 lượng 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 đã làm chất lượng 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 trường. 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 thu 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 hoá.
- Hấp thụ 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.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh

Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 16
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Rất khó kiếm một chất ổn định cùng lúc thoả mãn tất cả các yêu cầu trên. Trong thực tế
tuỳ từng trường 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 chất của vật liệu trong thời gian dài khi sử dụng vật phẩm. Khi chọn chất
ổn định nhiệt, cần phải biết điều kiện sử dụng sản phẩm, và nó cũng có một nhược điểm
là tạo ra các muối clorua kim loại. Muối clorua kim loại làm ảnh hưởng đến độ trong suốt
của pôlime, tính điện môi giảm. Chính điều đó mà trong thực tế người ta không bao giờ
dùng một chất ổn định mà đảm bảo về kinh tế và kỹ thuật do đó người ta dùng hỗn hợp
các chất ổn định khác nhau ( có ổn định nhiệt, ổn định ánh sáng ).
Chất hóa dẻo
PVC là nguyên liệu cứng, chỉ ở nhiệt độ cao ( lớn hơn nhiệt độ thuỷ tinh tức là trên
70 đến 80độ C ) mới có đàn hồì. Do đó không thể gia công nhựa PVC ở nhiệt độ thường,
khi gia công phải nâng nhiệt độ của nhựa PVC nên trên nhiệt độ hoá thuỷ tình như vậy
quá trình gia công rất phức tạp và tốn kém. Do đó để khắc phục nhược điểm trên ta đem
trộn thêm chất hóa dẻo vào nhựa PVC trong quá trình gia công.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 17
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
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 như tăng độ giãn dài khi kéo đứt. Tuy nhiên việc thêm chất
hoá dẻo vào bên cạnh những ưu điểm trên nó cũng có nhược điểm là làm giảm độ bền
kéo, độ bền xén.
Cơ chế hoá dẻo đối với nhựa PVC được giải thích như sau:
CH CHCH
ClCl Cl
CH
2
CH
2
CH
2
+++
CH CHCH
ClCl Cl
CH
2
CH
2
CH
2
+++
Trong phân tử PVC có hai
dạng nhóm: có cực H - C - Cl và không có cực H - C - H. Do đó ở nhiệt độ thường lực
tương giữa các phân tử polyme còng nh lực tương tác nội tại là rất lớn do đó ở nhiệt độ
thường 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 như 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 chóng sẽ

khuếch tán vào giữa các phân tử polyme cũng như các phần của polyme làm giảm lực
tương tác giữa chúng cũng như độ nhớt của khối PVC làm tăng tính mềm dẻo của phân
tử polyme.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 18
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
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 đã chỉ ra rằng bản chất hoá học của các chất hoá dẻo, kích thước và hình dạng
của phân tử có ảnh hưởng 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 ).
Việc lựa chọn chất hoá dẻo dựa trên các yêu cầu sau:
- Nhiệt độ sôi của chất hoá dẻo tương đối cao đế quá trình trộn lẫn không bị bay
hơi.
- Chất hoá dẻo không độc không cháy điều này ảnh hưởng 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.
2.2. Ứng dụng
Thành phần của PVC có đặc thù mà các loại nhựa khác không có: trong phân tử monome
VCM có tới gần 60% khối lượng là từ clo, clo được hình thành qua quá trình điện phân
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 19

Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
muối ăn (NaCl). Do đó PVC ít phụ thuộc vào sựbiến đổi giá của dầu mỏ hơn so với
những loại polyme được tổng hợp từ 100% dầu mỏ. Tại mọi thời điểm, giá của PVC bao
giờ cũng thấp hơn khoảng từ 20 - 30% so với các loại chất dẻo cùng được ứng dụng rộng
rãi khác như PE, PP và PS.
Ưu điểm thứ hai là do clo đem lại cho PVC. Đó là tính kìm hãm sự cháy. Cũng chính vì
đặc điểm này mà PVC gần như chiếm vị trí độc tôn trong lĩnh vực xây dựng dân dụng.
Về mặt ứng dụng, PVC là loại nhựa đa năng nhất. Giá thành rẻ, đa dạng trong ứng dụng,
nhiều tính năng vượt trội là những yếu tố giúp cho PVC trở thành vật liệu lý tưởng cho
hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau: xây dựng dân dụng, kỹ thuật điện, vô tuyến viễn
thông, dệt may, nông nghiệp, sản xuất ôtô, xe máy, giao thông vận tải, hàng không, y
tế Ở bất kỳ đâu chúng ta đều bắt gặp sự hiện diện của PVC.
• PVC cứng (không có chất hoá dẻo): làm tấm, ống dẫn, vật liệu cách điện …
• PVC mềm: ống dẫn mềm, bọc dây điện, màng mỏng, thuộc da …
• PVC không độc: thùng chứa thực phẩm, màng bao bì thực phẩm, chai lọ chất dẻo
…
2.2.1. Trong lĩnh vực 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 ba tổng sản lượng PVC trên toàn thế
giới. Năm 2007, con số này là 39% trong tổng số 33,5 triệu tấn nhu cầu PVC trên thế
giới. Ở Việt Nam, các số liệu tương ứng là 47% của 240000 tấn (Hình 2.2 và 2.3).
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 20
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Hình 7. Các lĩnh vực ứng dụng của PVC trên thế giới
Hình 8. Các lĩnh vực ứng dụng của PVC tại Việt Nam
Ống PVC được sử dụng trong những điều kiện kỹ thuật cũng như môi trường khắt khe đã
chứng tỏ là một loại vật liệu có độ bền và độ tin cậy cao. Chúng được dùng rộng rãi để
cấp thoát nước sinh hoạt, thuỷ lợi, lưu chuyển hóa chất, bảo vệ cáp điện và các loại cáp
trong ngành bưu chính viễn thông.

Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 21
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Ống PVC không bị gỉ, bị oxi hóa hay ăn mòn. Do đó chi phí bảo trì thấp, nước trong ống
không bị nhiễm 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. Khi được lắp đặt, tuổi thọ của
ống có thể lên tới hơn 100 năm.
Ống PVC cũng là sự lựa chọn tối ưu trên phương diện giá thành. Ống PVC nhẹ nên chi
phí vận chuyển thấp và công lắp đặt thấp (chỉ bằng 60 - 70% so với các loại ống khác).
Ngoài ống dẫn, PVC được sử dụng cho xây dựng nhà cửa và trang trí nội ngoại thất. Vật
liệu PVC dùng trong lắp đặt và trang trí nhà cửa hiện nay chưa phổ biến ở Việt Nam (chỉ
chiếm khoảng 24% tổng nhu cầu). Nhưng trên thế giới, ở nhiều nước tỷ lệ này rất cao, ví
dụ như ở Mỹ 60%. Điều đó là do độ bền lâu, khả năng lắp đặt dễ dàng, dễ bảo trì và tính
hấp dẫn người tiêu thụ của các sản phẩm PVC. Trong nhiều khâu, các sản phẩm PVC đã
thay thế những vật liệu truyền thống như gỗ, đồng và nhôm. Ở Mỹ đã có cả một hiệp hội
gồm hơn 100 nhà sản xuất và nhà kinh doanh ván nhân tạo từ PVC và các chất dẻo khác.
Họ chuyên nghiên cứu, sản xuất và cấp chứng chỉ kỹ thuật cho các loại ván sàn, vách
ngăn, tấm trang trí Theo Hiệp hội này, trang trí ngoại thất cho nhà ở bằng tấm PVC là
rẻ nhất.
Ngoài những ứng dụng trên, PVC còn dùng để làm mương máng thuỷ lợi, màng mỏng
phục vụ nông nghiệp, hàng rào, mái che …
2.2.2. Trong lĩnh vực điện và điện tử:
Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát triển một cách nhanh chóng và đột
phá. Như trên đã nói, cách đây hơn 50 năm, người ta đã phát 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 sản xuất đồ điện và điện tử. Một số lĩnh vực sản
xuất phổ biến cần dùng PVC:
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 22

Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
• Máy điều hoà không khí, máy lạnh, máy giặt …
• Dụng cụ gia đình.
• Máy tính, đĩa mềm cho máy tính, bàn phím …
• Cáp quang.
• Dụng cụ đồ điện.
2.2.3. Trong lĩnh vực ôtô, xe máy:
PVC đóng một vai trò to lớn trong chế tạo ô tô, mô tô 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 Hiệp hội các nhà sản xuất PVC
châu Âu (ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản xuất cần 16 kg PVC. Nhờ dùng PVC
thay thế một phần kim loại trong chế tạo ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm được khoảng
800 triệu Euro, còn cả thế giới tiết kiệm được tới 2,5 tỷ 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 nên người sử dụng xe sẽ an toàn hơn trong
trường hợp xảy ra tai nạn giao thông.
Với những bộ phận và chi tiết bằng nhựa, xe sẽ nhẹ hơn và nhờ đó sẽ tiêu thụ ít
nhiện liệu hơn, góp phần tiết kiệm và bảo tồn nguồn tài nguyên năng lượng trên thế giới
đang ngày càng cạn kiệt trên thế giới.
2.2.4. Trong các lĩnh vực khác:
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 23
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Bao bì cho thực phẩm và hàng hóa tiêu dùng, đồ chơi trẻ em, giày dép, áo mưa, túi
xách, và rất nhiều các mặt hàng tiêu dùng khác. Những sản phẩm này được dùng phổ

biến vì ngoài những tính ưu việt nêu trên chúng còn dễ cho nhiều màu sắc hấp dẫn, dễ lắp
đặt và lau chùi khi làm vệ sinh.
3. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 24
Tiểu luận công nghệ tổng hợp chất trung gian
Có 4 phương pháp trùng hợp được ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất PVC:
• Trùng hợp khối
• Trùng hợp trong dung dịch
• Trùng hợp nhũ tương
• Trùng hợp huyền phù;
Trong đó phổ biến và chiếm sản lượng lớn nhất là trùng hợp huyền phù, tiếp đến là trùng
hợp nhũ tương, trùng hợp trong dung dịch và cuối cùng là trùng hợp khối.
Trùng hợp trong dung dịch tuy dễ thực hiện và dễ điều khiển nhưng có bất lợi là phải sử
dụng lượng lớn dung môi hữu cơ (vì monome không tan trong nước) nên rất tốn kém và
rất độc hại. Chính vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng cho những trường hợp mà các yếu
tố kỹ thuật không cho phép dùng những phương pháp khác hoặc vì những yêu cầu đặc
biệt, ví dụ như sản xuất các lọai polyme làm chất sơn phủ bề mặt.
3.1. Trùng hợp nhũ tương
Chất khởi đầu ở đây tan trong nước vì thế phản ứng trùng hợp xảy ra ở khu vực tiếp
xúc giữa Vinyl clorua và nước, polyme tạo thành vì ở trạng thái nhũ tương trong nước,
cần phải keo tô hay cho nước bốc hơi để tách polyme ra sản phẩm thường ở dạng latex và
kích thước hạt polyme tạo thành rất bé, từ 0.01 đến 1 micron.
Chất khởi đầu thường dùng là peroxyt hydro H2O2, persulfat loại kiềm. Chất nhù
hóa là các loại xà phòng, axit béo, necal (muối natri của axit).
Ngoài ra cần phủ thêm muối đệm. để giữ nguyên độ PH thường từ 4 đến 9. Muối
đệm hay dùng là acetat kim loại nặng, phốt phát, carbonat kim loại kiềm.
Họ và tên : Trịnh Quang Thanh
Lớp KSTN Hóa dầu K54 Page 25