Báo cáo thí nghiệm môn thí nghiệm sản xuất các chất cao phân tử tổng hợp nhựa upe

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.34 MB, 35 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MƠN VẬT LIỆU POLYME

Báo cáo thí nghiệm mơn Thí nghiệm sản xuất các chất cao phân tử

TỔNG HỢP NHỰA UPE

Thứ bảy, ngày 25 tháng 11 năm 2023

Giảng viên: TS. Phan Quốc Phú Lớp: P01 Nhóm: 2

1. Dương Gia Yến – 2015136 2. Nguyễn Hoà Hiệp – 2053001

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Poly etylen maleat ... 5

Hình 1.2: Linear polyester ... 6

Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo của EG ... 8

Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo lần lược của Alhydric acid, Fumaric acid, Maleic Acid ... 9

Hình 1.5: Cơng thức cấu tạo của SM ... 12

Hình 1.6: Cơng thức cấu tạo của MMA ... 12

Hình 1.7: Cơng thức cấu tạo của HQ ... 14

Hình 1.8: Cơng thức cấu tạo của Benzoyl peroxide... 17

Hinh 1.9 :Giai đoạn Monoester ... 20

Hình 1.10 :Trùng ngưng – đa tụ ... 20

Hinh 1.11: Cơ chế phản ứng của HQ ... 21

Hình 2.1: Khối lượng các chất cần cho quy trình tổng hợp UPE ... 26

Hình 2.2: Hệ thống tổng hợp dạng hồn lưu ... 3

Hình 2.3: Giải nhiệt cho hệ q nhiệt (trái) và thành bình cầu khơng bám AP (phải) ... Error! Bookmark not defined. Hình 2.45: Hệ thống tách nước trước và sau khi cho xylene lôi cuốn nước (từ trái sang phải) ... 5

Hình 2.5: Bọt khí sinh ra nhiều khi tăng nhiệt độ phản ứng (trái) và lượng dung dịch thu được từ quá trình lơi cuốn hơi nước (phải) ... 5

Hình 2.6: Chiết tách nước từ hỗn hợp thu được ... 6

Hình 2.7: Sản phẩm nhựa UPE thu được tách pha 1 phầnError! Bookmark not defined.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thơng tin an tồn hố chất của Etylene glycol ... 8

Bảng 1.2: Thông tin an tồn hố chất của AM ... 10

Bangr1.3: Thơng tin an tồn hóa chất của Styrene monomer ... 13

Bảng 1.4: Thơng tin an tồn hố chất của HQ ... 15

Bảng 1.5: Thơng tin an tồn hố chất của Xylen ... 17

Bảng 2.1: Bảng kê dụng cụ ... 23

Bảng 2.2: Bảng kê hóa chất ... 23

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. Tổng quan

Nhựa UPE là một hợp chất cao phân tử và là một sản phẩm trùng ngưng phân tử tương đối thấp giữa polyol hoặc polyacid mà trong đó có polyol hoặc polyacid hoặc cả hai đều chứa nối đơi, thường thì polyacid mang nối đơi. Chính nối đơi này làm cho UPE có khả năng tạo ra mạng lưới không gian khi phản ứng trùng hợp với các monomer có khả năng khâu mạch như Styren, Vinyltoluen, Vinylacetate, Methylmethacrylate, tert-butylstyren...đê chế tạo sản phẩm nhựa nhiệt rắn khơng nóng chảy khơng hịa tan, bền cơ học và mơi trường. Ngồi ra UPE còn là một trong những sản phẩm nhựa cao cấp và có tính bền nhiệt và đàn hồi.

*Phân loại

UPE có nhiều các để phân loại nhưng thông thường người ta phân loại theo 2 cách:

a) Phân loại theo cấu trúc

Dựa vào vị trí nối đơi có trong mạch phân tử UPE, nhựa UPE chia làm 2 loại:

- UPE maleat: là loại nhựa UPE tổng hợp từ diol và diacide. Ví dụ như polyester etylen maleat đi từ polyethylen glycol và anhydric maleic:

Hình 1.1: Poly etylen maleat

- PE acrylate: ngồi diol và diacid cịn có một acid khơng no một chức. UPE dạng acrylate là loại mạch thẳng, cuối mạch có một nối đơi.

Ví dụ: Anhyddric phtalic + Ethylenglycol + acid methacrylic

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hình 1.2: Linear polyester

b) Phân loại theo mục đích sử dụng và đặc tính của Nhựa UPE

UPE thơng thường

-Loại UPE được tổng hợp từ Ethylen glycol (EG), Anhydric phtalic (AP), Propylenglycol (PG), Anhydric maleic (AM). Trong đó PG có tác dụng tăng cường khả năng tương hợp với Styren. Nhựa tổng hợp từ PG có độ nhớt khơng cao lắm, dùng để gia công chế tạo các sản phẩm như: ca nô, bồn tắm,...

UPE mềm dẻo

-Loại này được tổng hợp bằng cách thay một phần AP bằng một acid hai chức mạch thẳng như acid adipic hoặc một acid đơn chức hoặc một glycol mạch dài như diethyleneglycol, dipropylen glycol. Nhựa này dùng để đúc các chi tiết nhỏ, trang trí sản phẩm gỗ, đồ mỹ nghệ...

UPE có độ nhớt cao và bền mơi trường

-Để UPE bền trong môi trường người ta thay một phần AP bằng acid isophatlic. Nhờ khả năng ổn định nhiệt, bền cơ học, bền hóa chất hơn acid phtalic nên UPE tổng hợp từ loại này được ứng dụng làm lớp phủ bề mặt. Tuy nhiên, giá thành sản xuất tương đối cao.

UPE có độ co thót thấp

-Để giảm độ co ngót của nhựa, người ta tạo thành những lỗ xốp bên trong nhựa khi đóng rắn sẽ bù trừ cho sự co ngót của nhựa, bằng cách bổ sung một lượng nhựa nhiệt

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

dẻo như Oligomer styren hay Oligomer methyl- methacrylat hoà tan trong polyme. Khi đó ta thu được UPE có độ co ngót thấp (xốp).

UPE bền ánh sáng bà bức xạ mặt trời

-Đây là loại nhựa có khả năng tránh đổi màu hoặc phân hủy bởi ánh sáng mặt trời hay bức xạ tử ngoại. Người ta thêm vào nhựa chất ổn định quang như Benzophenol hoặc thay một phần Styren bằng Methylmethacrylat.

UPE đàn hồi

-Thay một phần acid không no AM bằng acid no như acid phtalic, acid adipic, acid isophtalic. Nhờ sự phân bố tốt của các đoạn chứa nối đôi nằm ở giữa hay ở hai đầu mạch polymer, độ bền đàn hồi tăng lên do khoảng cách trung bình của các nối đôi tăng, mật độ liên kết ngang giảm đi. Dựa vào đặc trưng này, người ta ứng dụng UPE để chế tạo các chi tiết chịu được va đập, chịu tải trọng cao.

UPE bền hóa chất

-Các vòng thơm được đưa vào bằng cách thay EG bằng phenol A và Bis-glycol (oxyt propylen) sẽ làm tăng độ bền hóa và độ bền cơ lý của nhựa. Dùng loại nhựa này để chế tạo ống dẫn, thùng chứa hóa chất.

1.2. Nguyên liệu chính

1.2.1. Polyol

Các polyol được sử dụng chủ yếu là diol như: ethylen glycol (EG), diethylen glycol

(DEG), propylen glycol (PG), dipropylen glycol (DPG), neopenthaglycol (NPG). Các diol có mạch ngắn sẽ tạo được mạch polymer có độ cứng, dịn cao, khả năng phân tán trong dung môi tương hợp kém.

Các diol có mạch dài, nhánh, có liên kết ether sẽ tạo được sản phẩm mềm dẻo, khả năng tương hợp với dung môi cao.

Etylene glycol (EG)

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Etylen glycol có các tính chất giống như một ancol thông thường nhưng do ảnh hưởng của hai nhóm –OH nên có tính axit mạnh hơn.

Etylen glycol có giá thành rẻ. Nhựa UPE tổng hợp từ EG cho nhựa giòn, độ kết tinh cao, cấu trúc chặt chẽ.

Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo của EG

Bảng 1.1: Thơng tin an tồn hố chất của Etylene glycol

TÍNH CHẤT

- Trạng thái vật lý: Chất lỏng.  - Màu sắc: không màu.

- Mùi đặc trưng: không mùi.

- Ở 20 °C có thể pha trộn hồn tồn trong nước - Nhiệt độ nóng chảy (0 °C): -130 °C ở 1,013 hPa. - Nhiệt độ sôi ( °C): 1970 °C ở 1,013 hPa. thể sau phơi nhiễm lặp lại,

2. Cảnh báo nguy hiểm

- Có hại nếu nuốt phải.

- Có thể gây tổn thương cho các cơ quan (Thận) do phơi nhiễm kéo dài hoặc lặp đi lặp lại nếu nuốt phải.

3. Các đường tiếp xúc và triệu chứng

- Khơng có dữ liệu

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Đường miệng (Cấp 2), Thận.

BIỆN PHÁP SƠ CỨU

1. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường mắt (bị văng, dây vào mắt)

- Kiểm tra và loại bỏ kính sát trịng. Khi bị tiếp xúc với mắt, phải rửa mắt ngay với nhiều nước ít nhất trong 15 phút. Có thể sử dụng nước lạnh. Nếu có những kích ứng, gặp bác sĩ chuyên khoa..

2. Trường hợp tai nạn tiếp xúc trên da (bị dây vào da)

- Rửa sạch với xà phòng và nước. Xoa vùng da bị nhiễm với kem làm mềm. Gặp bác sĩ nếu có những kích ứng phát triển. Có thể sử dụng nước lạnh

2. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường hơ hấp (hít thở phải hóa chất nguy hiểm dạng hơi, khí)

- Cần đưa nạn nhân tới phịng thống mát. Nếu thở khó khăn, cần cung cấp oxy cho nạn nhân. Nếu ngừng thở, thực hiện hô hấp nhân tạo cho nạn nhân, nới lỏng quần áo, cổ áo, thắt lưng, cà vạt… Gọi cấp cứu nếu vấn đề hô hấp không được cải thiện.

3. Trường hợp tai nạn theo đường tiêu hóa (ăn, uống nuốt nhầm hóa chất)

- Tránh để nạn nhân nôn mửa trừ khi có sự trợ giúp của y tế, không bao giờ sử dụng miệng để hô hấp nạn nhân. Nới lỏng quần áo, cổ áo, thắt lưng, cà vạt…Gọi cấp cứu nếu có những triệu chứng xuất hiện.

1.2.2. Polyacid

Ngoài các acid no đã giới thiệu ở bài alkyd, chúng ta cịn sử dụng polyacid khơng no, hay alhydrid của chúng như:

Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo lần lược của Alhydric acid, Fumaric acid, Maleic acid

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Các acid không no có tác dụng đưa nối đơi vào mạch polymer, cịn các acid no có tác dụng điều chỉnh mật độ nối đôi trong UPE.

Alhydrid maleic (AM)

AM là chất ở dạng tinh thể màu trắng hút ẩm mạnh, tan được trong các dung môi như: nước, rượu, cloroform, benzen. AM có thể tổng hợp từ butadien hoặc oxy hóa từ Furfurol có khả năng đông trùng hợp cao và khả năng tương hợp tốt với styren. Khi ở dạng kết tinh AM là tinh thể hình thoi, dễ thăng hoa. AM là nguyên liệu dễ tìm, tương đối rẻ và tổng hợp được UPE có tính chất cơ lý tốt.

Bảng 1.1: Thơng tin an tồn hố chất của AM

- Độ PH: 2 (trong dung dịch nước: 6 g /l , 20 °C)  

- Có hại nếu nuốt phải hoặc tiếp xúc với da.

3. Các đường tiếp xúc và triệu chứng

- Tiếp xúc với mắt: Tạo ra tổn thương mơ trong mắt. Gây kích ứng, khó chịu ở mắt.

- Tiếp xúc với da: kích ứng, ngứa

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

- Nuốt phải: khơng có dữ liệu.

BIỆN PHÁP SƠ CỨU

1. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường mắt (bị văng, dây vào mắt)

- Kiểm tra và loại bỏ kính sát trịng. Khi bị tiếp xúc với mắt, phải rửa mắt ngay với nhiều nước ít nhất trong 15 phút. Nếu có những kích ứng, gặp bác sĩ chuyên khoa..

2. Trường hợp tai nạn tiếp xúc trên da (bị dây vào da)

- Rửa sạch da bằng nước/tắm. Sau khi tiếp xúc với da, rửa ngay với nhiều nước. Trong trường hợp phản ứng trên da, hãy tham khảo ý kiến bác sĩ. Trong trường hợp kích ứng da, hãy tham khảo ý kiến bác sĩ.

3. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường hơ hấp (hít thở phải hóa chất nguy hiểm dạng hơi, khí)

4. Trường hợp tai nạn theo đường tiêu hóa (ăn, uống nuốt nhầm hóa chất)

- Súc miệng bằng nước (chỉ khi người đó cịn tỉnh). Gọi bác sĩ.

1.2.3. Monomer tương hợp

Monomer tương hợp với UPE vừa có tác dụng là dung mơi, vừa có tác dụng trùng hợp với nối đội có trong UPE để tạo mạch khơng gian. Monomer này phải có những u cầu sau:

- Khả năng tương hợp với UPE cao.

- Khả năng tự trùng hợp thấp và đồng trùng hợp với nối đôi của UPE cao.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

- Phổ biến, ít độc hại, mùi nhẹ và độ bay hơi thấp, khả năng bắt cháy thấp. - Giá thành phù hợp.

Các loại monomer phổ biến là:

Hình 1.5: cơng thức cấu tạo của SM

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của MMA

Styrene monomer

Monomer đùng để đóng rắn UPE là monomer có khả năng tạo liên kết ngang khâu mạch polymer. Thường sử dụng nhất là Styren vì nó có những đặc điểm sau:

- Dễ dàng phản ứng đồng trùng hợp với polyester không no, tăng độ cứng, độ bền cơ học, giảm độ co ngót của nhựa, chịu thời tiết và cách điện tốt.

- Chỉ số khúc xạ của styren sau khi đóng rắn cao.

- Styren là chất lỏng không tan trong nước nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ.

- Styren không bền dưới tác dụng của ánh sáng, dễ tự trùng hợp, do đó cần phải bảo quản tốt trong mơi trường khí trơ, nhiệt độ thấp và có sử dụng chất ức chế

Hydroquinon.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Bangr1.2: Thơng tin an tồn hóa chất của Styrene monomer

TÍNH CHẤT

- Trạng thái vật lý: Chất lỏng.  - Màu sắc: không màu.

- Mùi đặc trưng: có mùi ngọt đặc trưng.

- Độ hịa tan: Không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữa cơ. - Khối lượng riêng: 980,9 kg/m3. - Độc tính cơ quan mục tiêu cụ thể phơi nhiễm đơn lẻ (Loại 3), Hệ hô hấp.

- Độc tính cơ quan mục tiêu cụ thể hơi nhiễm nhiều lần (Loại 1), cơ quan thính giác.

- Nguy cơ hít phải (Loại 1).

2. Cảnh báo nguy hiểm

- Chất lỏng và hơi dễ cháy. - Có thể gây tử vong nếu nuốt phải và đi vào đường hô hấp.

- Nghi ngờ gây tổn hại đến khả năng sinh sản hoặc thai nhi. - Gây tổn thương các cơ quan (cơ quan thính giác) khi tiếp

3. Các đường tiếp xúc và triệu chứng

- Khơng có dữ liệu.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

- Nguy hại lâu dài (mãn tính) đối với mơi trường thủy sinh (Loại 3).

xúc kéo dài hoặc lặp đi lặp lại. - Có hại cho đời sống thủy sinh với ảnh hư ởng lâu dài.

BIỆN PHÁP SƠ CỨU

1. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường mắt (bị văng, dây vào mắt)

- Khi bị tiếp xúc với mắt, phải rửa mắt ngay với nhiều nước ít nhất trong 15 phút. Nếu có những kích ứng, gặp bác sĩ chuyên khoa.

2. Trường hợp tai nạn tiếp xúc trên da (bị dây vào da)

- Sau khi tiếp xúc với da, rửa ngay với nhiều nước. Cởi bỏ ngay lập tức tất cả quần áo bị

nhiễm bẩn. Tham khảo ý kiến bác sĩ.

3. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường hô hấp (hít thở phải hóa chất nguy hiểm dạng hơi, khí)

- Cần đưa nạn nhân tới phịng thống mát.

4. Trường hợp tai nạn theo đường tiêu hóa (ăn, uống nuốt nhầm hóa chất)

- Thận trọng nếu nạn nhân nôn. Giữ cho đường thở được thơng thống. Suy phổi có thể xảy ra sau khi hít chất nơn. Hãy gọi bác sĩ ngay lập tức.

1.2.4. Hydroquunone (HQ)

Hình 1.7: Cơng thức cấu tạo của HQ

Có thể dùng dập tất gốc tự do, được sử dụng để bảo quản nối đội của AM trong quá trình tổng hợp UPE và bảo quản sản phẩm tránh gel hóa trong quá trình lưu trữ.

Hydoquinon là tác nhân được dùng làm chất ổn định trong quá trình tổng hợp UPE. Hỗn hợp polyester không no với monomer không thể bảo quản trong một thời gian dài do chúng có khả năng trùng hợp chậm ngay cả ở nhiệt độ phòng. Để ngăn chặn q trình đồng trùng hợp có thể dùng các phương pháp khác nhau nhưng chủ yếu là cho chất

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

làm chậm vào phản ứng để kìm hãm q trình đóng rắn khi cần thiết. Chất ổn định có thể ngăn ngừa việc tạo ra các gốc tự do, do đó ngăn chặn được phản ứng trùng hợp.

Bảng 1.3: Thơng tin an tồn hố chất của HQ

TÍNH CHẤT

- Trạng thái vật lý: Dạng chất rắn kết tinh.

- Màu sắc: Không màu đến trắng Khi tiếp xúc với ánh sáng: mất màu. - Mùi đặc trưng: khơng có dữ liệu.

- Độ tan: tan tốt trong nước nóng, rượu etylic và ete. - Khối lượng riêng: 1358 kg/m3.

- Tính gây ung thư (cấp 2). - Nguy hiểm cho thủy sinh

- Hít phải: Nghi ngờ gây ra các khiếm khuyết di truyền.

- Nuốt phải: Nuốt một lượng nhỏ chất này sẽ gây nguy hiểm

nghiêm trọng cho sức khỏe.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

- Rất độc đối với đời

sống thủy sinh

BIỆN PHÁP SƠ CỨU

1. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường mắt (bị văng, dây vào mắt)

- Kiểm tra và loại bỏ kính sát tròng. Khi bị tiếp xúc với mắt, phải rửa mắt ngay với nhiều nước ít nhất trong 15 phút. Chớp mắt thường xuyên trong vài phút. Nếu có những kích ứng, gặp bác sĩ chun khoa.

2. Trường hợp tai nạn tiếp xúc trên da (bị dây vào da)

- Rửa sạch da bằng nước/tắm. Cởi bỏ bất kỳ quần áo bị ô nhiễm. Hãy tham khảo ý kiến bác sĩ.

3. Trường hợp tai nạn tiếp xúc theo đường hô hấp (hít thở phải hóa chất nguy hiểm dạng hơi, khí)

- Cần đưa nạn nhân tới phịng thống mát. Nếu nạn nhân khó thở, hãy hô hấp nhân tạo Trong mọi trường hợp nghi ngờ hoặc khi các triệu chứng vẫn tồn tại, hãy tìm tư vấn y tế.

4. Trường hợp tai nạn theo đường tiêu hóa (ăn, uống nuốt nhầm hóa chất)

- Súc miệng. Khơng gây ói mửa. Nhận được sự chăm sóc y tế khẩn cấp. Gọi cho TRUNG TÂM CHỐNG ĐỘC hoặc bác sĩ/thầy thuốc nếu bạn cảm thấy không khỏe.

1.2.5. Chất khơi mào

Chất khơi mào có tác dụng phân hủy tạo ra gốc tự do, khơi mào cho phản ứng đồng trùng hợp giữa nối đôi của monomer và nối đôi của UPE. Tùy vào cấu tạo của chất khơi mào mà chúng ta có thể gây ra phản ứng đồng trùng hợp UPE ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Các chất khơi mào thường được sử dụng là:

MEKP (methyl ethyl keton peroxyd) là hỗn hợp gồm 5 đồng phân của nhau. Có thể khơi mào nhanh cho phản ứng đồng trùng hợp UPE ở nhiệt độ thường. Công thức chung: (C2H5)2(CH3)2O4H2

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Benzoyl peroxyd: là chất có khả năng khơi mào nhanh cho phản ứng đồng trùng hợp UPE ở điều kiện trên 80°C

Hình 1.8: Cơng thức cấu tạo của Benzoyl peroxide

1.2.6. Dung môi

Xylene là một loại chất lỏng khơng màu trong suốt, có mùi thơm dễ chịu. Đây là hỗn hợp dung mơi có ba đồng phân: ortho, meta và para xylene và được xem là một loại

dung mơi có vai trị vơ cùng quan trọng trong các ngành cơng nghiệp hóa chất, sản xuất.

Cơng thức phân tử: C6H4(CH3)2. Trong q trình tổng hợp nhựa Alkyd, Xylen có nhiệm vụ lôi cuốn hơi nước, tăng hiệu suất sản phẩm.

Bảng 1.5: Thơng tin an tồn hố chất của Xylen

TÍNH CHẤT

- Trạng thái vật lý: chất lỏng. - Màu sắc: không màu, trong suốt. - Mùi đặc trưng: khơng có dữ liệu.

- Độ hịa tan trong nước: tan hoàn toàn ở 20°C - Khối lượng riêng (kg/m3): 870 kg/m3 ở 15 °C - Điểm nóng chảy: -47,4°C

- Điểm sơi: 138,5°C

MỨC ĐỘ NGUY HIỂM

</div>

Báo cáo thí nghiệm môn thí nghiệm sản xuất các chất cao phân tử tổng hợp nhựa upe

<b>KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MƠN VẬT LIỆU POLYME </b>

<i><b>Báo cáo thí nghiệm mơn Thí nghiệm sản xuất các chất cao phân tử </b></i>

<b>TỔNG HỢP NHỰA UPE </b>

<b>Thứ bảy, ngày 25 tháng 11 năm 2023 </b>

<b>Giảng viên: TS. Phan Quốc Phú Lớp: P01 Nhóm: 2 </b>

1. Dương Gia Yến – 2015136 2. Nguyễn Hoà Hiệp – 2053001

<b>I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về