QUY TRÌNH TỔNG hợp PVC

Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Chương 1: TỔNG QUAN LÝ
THUYẾT
1
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
1.1. Giới Thiệu Chung Về PVC
1.1.1. 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.
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.
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 những tính chất yếu kém của PVC, ví dụ như đồng trùng hợp với các
2
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
monomer 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.
1.1.2. Tình hình sản xuất và phát triển
1.1.2.1. 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.
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 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
3
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
đoạn 2000-2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đã vươn lên vị
trí dẫn đầu thế giới.
Bảng 1.1 Sản lượng PVC trên thế giới
Đơn vị: 1.000 tấn
TT Khu

vực 1991 2001 2006 2011
1 Tây Âu 6.030 5.500 5.800 6.100
2 Trung Âu 2.440 500 700 1.000
3 CIS 300 800 1.700
4 NAFTA 6.090 6.500 7.300 7.800
5 Nam Mỹ 940 1.100 1.500 1.600
6 Châu Phi- Trung Đông 830 1.400 2.100 2.700
7 Châu Á-Châu Đại Dương 5.860 10.600 14.600 19.800
Cộng: 22.190 25.900 32.800 40.700
Theo: TPC Vina, CMAI và Vinolit
Bảng 1.2 Công suất nhựa PVC của Châu Á-Thái Bình Dương giai đoạn
2000-2007
Đơn vị tính: 1.000
tấn
Nước 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
11
Nhật Bản
Hàn Quốc
Đài Loan
Trung Quố
c
Thái Lan
Malaysia
Indonesia
Philippines
Việt Nam
Ấn Độ
Pakistan
2.685
1.180
1.535
2.665
760
97

621
102
80
791
100
324
2.613
1.180
1.566
2.892
795
260
621
100
80
811
100
324
2.540
1.240
1.679
3.265
795
260
621
100
115
775
100
324

2.523
1.240
1.679
4.623
795
260
621
100
200
775
100
324
2.448
1.240
1.698
6.000
795
271
621
106
200
775
100
394
2.448
1.240
1.717
8.000
795
280

621
110
200
800
100
394
2.448
1.240
1.717
10.00
0
795
280
621
110
200
1.035
100
2.448
1.240
1.717
11.200
795
280
621
110
200
1.035
100
394

4
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
12
13
Ả rập Xê ut
Australia
240 240 140 140 140 140 394
140
140
Tổng

cộng: 11.180 11.58
2
11.95
4
13.38
0
14.78
8
16.84
5
19.080 20.280
Theo: Harriman Report
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%
5

Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
1.1.2.2. 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
6
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Đông Á và Đông Nam Á (Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc, Đài Loan, Thái
Lan ).
Bảng 1.3 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
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).
2005 2010
7
Đồ án công nghệ

GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Công su
ất
(tấn/n)
Tổng vốn
(triệu
USD)
Công su
ất
(tấn/n)
Tổng
vốn
(triệu
USD)
Nhà máy sản xuất Đồng
Nai
120.000 45
PVC1 mở rộng Vũng
Tàu
100.000 80
Nhà máy sản Vũng
Tàu
200.00
0
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]
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 Việt Nam:
8
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
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). 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 1.4 Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam trong những năm
qua và dự đoán đến năm 2011.
Nhựa nói chung PVC
Tổng cầu
(tấn)
Bình quân
tiêu thụ
(kg/đầu
người)
Sản xuất
trong
nước
(tấn)
Nhập
khẩu
(tấn)
Tổng
cầu (tấn)

Bình
quân tiêu
thụ
(kg/đầu
người)
1995 280000 3,78 58500 58500 0,81
1996 420000 5,60 65000 65000 0,89
9
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
1997 500000 6,06 74000 74000 1,00
1998 625000 8,00 12100 92000 104100 1,83
1999 780000 9,80 47600 61800 109400 1,41
2000 950000 12,20 24930 85700 110000 1,42
2001 1010000 13,00 78800 52800 131600 1,67
2002 1260000 15,60 102100 52900 155000 1,94
2003 1450000 18,70 119700 47200 166900 2,06
2004 1550000 20,10 127730 51200 178930 2,18
2005 1650000 21,00 145200 64300 209500 2,52
2006 1967000 22,00 176200 69800 246000 2,90
2007 2297000 26,80 195000 65000 260000 3,04
2008 2710000 31,50 215000 66000 281000 3,25
2009 3200000 36,40 250000 54000 304000 3,48
2010 3850000 42,00 290000 40000 330000 3,74
2011 - - 290000 64400 356400 4,00
Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so
với giá mặt bằng chung trên thế giới. 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.

Khả năng cung-cầu nhựa PVC ở Việt Nam được thể hiện trong biểu đồ hình
1.1:
10
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Hình 1.1 Khả năng cung – cầu PVC của Việt Nam
Như vậy, cho đến năm 2010 – 2011 và cả các năm sau đó Việt Nam vẫn
còn phải nhập khẩu PVC nếu như ngay từ bây giờ không có nhà đầu tư nào
quan tâm đến lĩnh vực này.
1.1.3. Cấu tạo
Công thức cấu tạo dạng tổng quát của nhựa PVC:
Nó luôn tồn tại ở hai dạng cấu tạo là đầu nối đuôi và đầu nối đầu.
• Đầu nối đuôi:
11
C
H
C C
H
Cl
H
C
H
H H Cl
C
H
H
C
H
Cl
C

H
C C
H
Cl
H
H
C
H
Cl
n
H
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
• Đầu nối đầu:
Qua sự nghiên cứu các tính chất hoá học của PVC và qua khảo sát bằng
quang học thì thấy rằng cấu tạo chủ yếu theo lối kết hợp đầu nối đuôi, vào năm
1939 Marrel, Sample và Raj làm thí nghiệm tách loại Clo trong PVC bằng cách
đun nóng dung dịch PVC trong dioxan với bột kẽm đã khẳng định sự xác định
cấu tạo trên là đúng.
- Nhóm Cycloprôpan tạo thành, chứng tỏ PVC có cấu tạo theo nối kết
hợp đầu nối đuôi.
- Do trong PVC có Clo nên cấu trúc rất điều hoà. Polyme thu được là
hỗn hợp của cả ba loại.
- Syndiotactic:
- Izotactic:
- Atactic:
12
C
H
C C

H
H
H
C
H
Cl H Cl
C
H
Cl
C
H
H
Zn
CH CH CH
2
Cl
CH CH
CH
2
CH
+
ZnCl
2
CH
2
Cl
CH
CH
2
CH

+
ZnCl
2
CH
Cl
CH
Cl
CH
2
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
Cl
CH
Cl

CH
2
CH
2
CH CH
2
CH
CH
Cl
CH
2
Cl
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Vào năm 1956, Natto và Carradini kiểm tra vùng kết tinh và thấy rằng cứ
khoảng 5,1 A
0
thì chứa một cấu trúc Syndiotactic phổ NMR đã chỉ ra rằng PVC
theo quy ước có khoảng 5,5% Syndiotactic và phần còn lại là một lượng lớn
Atactic trong cấu trúc ngoài ra còn một số mạch nhánh như:
Cấu tạo ở dạng nhánh này rất ít từ 50- 100 mắt xích cơ sở mới có một
nhánh. Năm 1940 Fuller nghiên cứu tia X và thấy rằng PVC thương mại thường
là những chất vô định hình mặc dù vẫn có một lượng nhỏ kết tinh.
1.1.4. Tính chất của PVC
1.1.4.1. Tính chất vật lí
PVC là một polyme vô định hình ở dạng bột trắng hay vàng nhạt, có
trọng lượng riêng là 1,4÷1,45. Chỉ số khúc xạ 1,544. PVC là một loại nhựa dẻo
chịu nhiệt trong khoảng 80÷160
0
C. Trọng lượng phân tử không đồng đều, độ

trùng hợp từ 100÷2000. Để có vật liệu bền và co giãn thì 70% các phần của
polyme phải có độ trùng hợp từ 1000 trở lên. PVC lão hoá rất nhanh, dẫn đến
giảm tính co giãn và tính chất cơ học.
Tính chất điện của sản phẩm PVC phụ thuộc vào quá trình hình thành:
- Hằng số điện môi tại 60 Hz và 30
0
C là 3,54.
- Hằng số điện môi tại 1000 Hz và 30
0
C là 3,41.
13
C
H
C C
H
Cl
H
H
H
C
Cl
H
C
H
C
H
C C
H
H
C

H
H Cl H
C
C
Cl
H H
H
hoặc
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
- Hệ số công suất tại thời điểm trên là3,51% và 2,51%.
- Cường độ điện môi: 1080 V/ml.
- Điện trở suất là 10
15
Ω.
Từ những số liệu trên cho ta thấy tính chất cách điện của PVC khá tốt, tuy
nhiên phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và áp suất. [1]
1.1.4.2. Tính chất hóa học
PVC có tính ổn định hoá học tốt ở nhiệt độ thường. Còn khi nhiệt độ
tăng thì PVC có tính chất hoạt động hoá học và trong các quá trình biến đổi hoá
học đều có các nguyên tử Clo tham gia phản ứng và kéo theo cả nguyên tử
Hidro ở bên cạnh Cacbon. Phản ứng được chú ý nhất của PVC đó là sự Clo hoá
cuối. Quá trình có thể thực hiện trong môi trường hữu cơ như CCl
4
tại nhiệt độ
vừa phải dưới tác dụng của sự chiếu xạ tử ngoại.
Phản ứng cũng có thể thực hiện trong huyền phù dạng nước với sự cộng
hợp của tác nhân gây trương như clorofom, cacbon têtracloxit xúc tác bởi tia tử
ngoại.
PVC có tính hoạt động hoá học khá lớn: trong các quá trình biến đổi hoá

học đều có các nguyên tử Clo tham gia phản ứng và thường kéo theo cả nguyên
tử Hidro ở Cacbon bên cạnh.
Các loại phản ứng chính gồm:
a. Phản ứng phân huỷ
Khi đốt nóng PVC có toả ra HCl và xuất hiện hoá trị tự do. Chính nhờ có
hoá trị tự do nên trong mạch sẽ xuất hiện nối đôi ở phản ứng (1), sẽ có liên kết
nối các mạch cao phân tử ở phản ứng (2) và nếu có oxy sẽ tạo thành một số
nhóm có chứa oxy ở phản ứng (3)
14
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
- HCl
CH
2
CH
Cl
CH CH
+
HCl
(1)
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
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 polyme. PVC ở trong dung môi

và ngay ở nhiệt độ thường cũng có HCl thoát ra và ở đây chủ yếu xảy ra
quá trình oxy hoá. Ngược lại PVC trong khí N
2
khi đun nóng không bị
oxy hoá mà sẽ có cấu tạo lưới.
b. Khử HCl
Muốn đuổi hết nguyên tử Clo ra khỏi PVC người ta cho tác dụng dung
dịch polyme trong tetrahydro- furan một thời gian lâu với dung dịch kiềm
trong rượu và sẽ tạo thành polyen có cấu tạo như sau:
Dung dịch polyme như trên đun nóng với Lytiafumi hydrat ở 100
0
C sẽ
biến hoàn toàn thành polyetylen (chảy mềm ở nhiệt độ 120÷130
0
C).
c. Thế các nguyên tử Clo.
Mức độ thay thế không cao lắm và thường trọng lượng phân tử bị
giảm, thay Clo bằng nhóm axêtát. Khi đun nóng lâu ở 65
0
C dung dịch
PVC với hỗn hợp axit axetic và axetat bạc
15
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl

- HCl
CH
2
CH
CH CH
+
HCl
+ O
2
Cl
O
(3)
CH
CH
CH CH CH CH
CH CH
n CH
3
COOAg
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH

OCOCH
3
CH
2
CH
OCOCH
3
+ n AgCl
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
- HCl
CH
2
CH
CH CH
(2)
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH

Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
- Thay Clo bằng nhóm amin
Khi tác dụng dung dịch PVC với amôniac trong bình có áp suất và ở nhiệt
độ cao sẽ tạo thành một số nhóm amin và các liên kết amin nối các mạch, mức
độ thay thế không quá 15÷20%
- Thế Clo bởi nhân thơm
Khi cho tác dụng dung dịch PVC trong têtra hydro furan hay dicloetan
với benzen (hay Alkyl benzen) ở 0
0
C hay ở nhiệt độ thường với xúc tác Clorua
nhôm (AlCl
3
) sẽ tạo thành một số nhóm Aryl

16
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
2
CH
CH
2
CH

CH
2
CH
Cl
Cl
Cl
Cl
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
Cl
NH
n NH
3
+ n HCl
+ n
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH
CH

2
CH
Cl
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
Cl
Cl
+ nHCl
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Bên cạnh phản ứng chính trên còn có 2 loại phản ứng phụ sau:
+ Tạo thành vòng ở một số mắt xích
+ Tạo thành một số liên kết ngang nối các mạch
- Thế bởi nhóm sunfua amin bởi phản ứng nhựa trong huyền phù dạng
nước với amoni.
Cl + (NH
4
)
2
SO
4
→ - SO

2
NH
2
+ NH
4
Cl + H
2
1.1.5. 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
17
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
CH
2
CH
CH

2
CH
+ n HCl
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
Cl
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
Cl
+ n
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2

CH
CH
2
CH
Cl
+ nHCl
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
qua quá trình điện phân 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 …
1.2. Nguyên liệu tổng hợp PVC
1.2.1. Viny clorua ( VCM )
1.2.1.1. Tính chất lý học
Ở nhiệt độ và áp suất thường là chất khí có mùi ete.

+ Nhiệt độ đóng rắn -159,7
0
C
+ Nhiệt độ ngưng tụ -13,9
0
C
+ Nhiệt độ tới hạn 142
0
C
+ Nhiệt độ bốc cháy 415kcal/kg
+ Nhiệt độ nóng chảy 18,4kcal/kg
+ Nhiệt độ bốc hơi ở 25
0
C 78,5kcal/kg
18
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
+ Trọng lượng riêng 0,969kcal/kg
+ Nhiệt tạo thành -83±8kcal/kg
+ Nhiệt trùng hợp -366±5kcal/kg
+ Nhiệt dung riêng dạng lỏng ở 25
0
C 0,83kcal/kgđộ
+ Nhiệt dung riêng dạng hơi ở 25
0
C 0,207kcal/kgđộ
+ Hệ số khúc xạ của VC lỏng 1,83kcal/kgđộ
+ Tỷ lệ của VC phụ thuộc vào nhiệt độ
Nhiệt độ (
0

C) -15 -25
Tỷ trọng 0,9730 0,9014
+ áp suất hơi của VC phụ thuộc vào nhiệt độ
Nhiệt độ (
0
C) -87,5 -55,8 -13,37 16,2 46,8
Áp suất (mmHg) 10 100 760 22,58 54,34
+ Độ tan trong nước ở 1at là 0,5 % trọng lượng
+ Giới hạn nồng độ của hỗn hợp với không khí từ 3,62÷26,6% thể tích
+ Tính chất độc của VC:
VC độc hơn so với etylclorua và ít độc hơn clorofom và tetra clorua
cacbon. Có khả năng gây mê qua hệ thống hô hấp của con người và cơ thể động
vật. Con người khi tiếp xúc hơi VC ở mức 25% thì chỉ trong 3 phút đã bắt đầu
bị choáng váng và mất thăng bằng định hướng. Nếu hàm lượng VC trong không
khí là 0,5% thì con người có thể làm việc trong một vài giờ mà không có tác
động sinh lý nào đáng kể cả.
1.2.1.2. Tính chất hóa học
Công thức cấu tạo:
19
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu

2
CH CH
C l
|
=
Do có chứa liên kết đôi và nguyên tử Clo linh động nên các phản ứng hoá
học của VC là phản ứng của nguyên tử Clo linh động. VC không tan trong
nước, tan trong các dung môi hữu cơ như axeton, rượu etylic, cacbon hydro

thơm, cacbon hydro mạch thẳng.
Trong phân tử VC có liên kết nối đôi và một nguyên tử Clo linh động,
do đó phản ứng hoá học chủ yếu là phản ứng kết hợp hoặc phản ứng của nguyên
tử Clo trong phân tử VC.
- Phản ứng nối đôi
+ Phản ứng cộng hợp: tác dụng với halogen cho ta 1,2 diclo etan ở điều
kiện môi trường khô ở 140÷150
0
C hoặc ở 80
0
C và có chiếu sáng xúc tác SbCl
3
.
Khi có xúc tác AlCl
3
, FeCl
3
thì VC phản ứng với HCl.
Với H
2
Trong phản ứng oxi hoá VC ở nhiệt độ 50÷150
0
C có mặt HCl dễ dàng
tạo ra monome axetat dehit

Do phân tử có chứa nối đôi VC có thể tham gia phản ứng trùng hợp tạo
PVC.
20
HCl
CH

2
CH
Cl
+
CH
2
CH
2
Cl
Cl
H
2
CH
2
CH
Cl
+
CH
3
CH
2
Cl
1/2O
2
+
CHO
CH
2
Cl
CH

2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
n
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
- Phản ứng của nguyên tử Clo.
+ Thuỷ phân.
Khi đun nóng với kiềm HCl bị tách ra khỏi VC cho ta axetylen
Tác dụng với acolat hay fenolat cho ta este VC:
- Tạo hợp chất cơ kim
+ VC trong điều kiện không có không khí ở 450
0
C có thể bị phân huỷ tạo
thành axetylen và HCl do phản ứng polyme hoá axetylen và có thể phản ứng
tiếp tục tạo ra một lượng nhỏ 2- clo- 1,3- butadien.
Còn trong điều kiện có không khí VC bị oxi hoá hoàn toàn.
- Bảo quản: Trước đây VC được bảo quản và vận chuyển với sự có mặt
của một lượng nhỏ phenol để ức chế phản ứng polyme hoá. Ngày nay VC được
sản xuất với độ tinh khiết cao và không cần chất ức chế trong bảo quản đồng
thời do được làm sạch nước nên VC không gây ăn mòn có thể được bảo quản
trong các thùng thép cacbon thường.

1.2.2. Chất ổn định huyền phù (Polyvinyl ancol – PVA)
Do phản ứng trùng hợp tiến hành trong môi trường huyền phù với môi
trường phân tán là nước nên ta sử dụng một số chất ổn định huyền phù như sau:
21
CH
2
CH
Cl
+
NaOH
CH CH
NaCl
+
+
H
2
O
CH
2
CH
Cl
+
RONa
CH
2
CH
NaCl
+
OR
CH

2
CH
Cl
CH CH
+
HCl
Cl
CH
2
CH
+
Mg
CH
2
CH
MgCl
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
1.2.2.1. Loại 1 (Agent - 1 )
Công thức cấu tạo của nó như sau :
Độ trùng hợp n = 700.
Chất lượng:
Độ nhớt dung dịch Agent-1: 4 % là 5,4 ± 0,4 cp (ở 20
o
C).
Chỉ số xà phòng hóa 71,0 ± 1,5 mol.(% nhóm OH).
Thành phần dễ bay hơi 3,0 % khối lượng (tối đa).
Hàm lượng tro 1,0 % khối lượng (tối đa).
Điều kiện sử dụng:
Áp suất nạp : 10 kG/cm

2
Nhiệt độ : nhiệt độ phòng.
Agent-1 được sử dụng ở dạng dung dịch có nồng độ là 7,0 %.
1.2.2.2. Loại 2 ( Agent - 2 )
Công thức cấu tạo của nó như sau :
Độ trùng hợp : n = 2000
Chất lượng:
Độ nhớt dung dịch 4% là 32,0 ÷ 38,0 cp (ở 20
o
C).
Chỉ số phòng hóa 78,5 ÷ 81,5 % mol.
Độ trong suốt của dung dịch 4% tối thiểu 90 %.
Thành phần dễ bay hơi 5,0 % khối lượng (tối đa).
Hàm lượng tro 1,0 % khối lượng (tối đa)
Điều kiện sử dụng:
Áp suất nạp : 10 kG/cm
2
Nhiệt độ : nhiệt độ phòng.
Agent-2 được sử dụng ở dạng dung dịch có nồng độ là 5 %.
1.2.3. Chất khơi mào
Chất khơi mào được sử dụng với mục đích tạo ra các gốc tự do, các gốc tự
do này sẽ khơi mào cho quá trình chuyền mạc
1.2.3.1. Chất khơi mào 1 ( C-19 )
Tên gọi: Di-2-etylhexyl peroxidecarbonate.
Công thức phân tử:
Tính chất vật lý:
Màu sắc: trắng
Trọng lượng riêng 0,928 kg/l ở 10
o
C.

22
CH
2
CH
n
OH
C
2
H
5
O

CH
3
CH
2
CH CH
2
O C O

3
2
Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Độ nhớt 1,3 poa ở 10
o
C.
1,7 poa ở -15
o
C.

Ăn mòn: không.
Khả năng hòa tan: dễ tan trong nước.
Sự phân hủy: khí CO
2
, CO được tạo ra bởi sự phân hủy C - 19 ở nhiệt độ
phòng. Phản ứng oxy hóa khử xãy ra khi có tiếp xúc với kim loại như là sắt.
Khả năng cháy: không cháy.
Nổ : không.
Điểm cháy: 72
o
C.
Chống cháy: các loại bọt, bột để dập lửa và làm lạnh với nhiều nước.
Điều kiện sử dụng:
Trạng thái nhũ tương.
Nồng độ 60 %.
1.2.3.2. Chất khơi mào 2 ( C-29 )
Tên gọi: Cumyl peroxyneodecanoate
Công thức phân tử :
Tính chất vật lý:
Màu sắc: trắng
Trọng lượng riêng 0,963 kg/m
3
ở -15
o
C.
0,927 kg/m
3
ở 20
o
C.

Độ nhớt 5,6 poa ở 0
o
C hoặc 18 poa ở -15
o
C.
Ăn mòn: không.
Nổ: không.
Điểm cháy: 49
o
C
Khả năng hòa tan: dễ tan trong nước
Khả năng cháy : không cháy.
Sự phân hủy: khí CO
2
, CO được tạo ra bởi sự phân hủy C - 29 ở nhiệt độ
phòng. Phản ứng oxy hóa khử xảy ra khi có tiếp xúc với các kim loại có hóa trị
như là sắt, mangan, đồng…
Chống cháy: các loại bọt, bột để dập lửa, và làm lạnh với nhiều nước.
Điều kiện sử dụng:
Trạng thái nhũ tương.
Nồng độ 50%.
1.2.4. Chất kìm hãm ( AD-3 )
Mục đích của nó cho vào nhằm ngăn chặn không cho phản ứng xảy ra.
23
CH
3
O CH
3
C O O C C C
6

H
13

CH
3
CH
3

Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Tên gọi: 2,2-Diphenyl propane.
hoặc 2,2-Di-p-hydroxyphenyl propane.
hoặc Diphenyl propane.
hoặc 4,4-Isopropylidene diphenyl.
Công thức phân tử: HOC
6
H
4
- CH
3
- C
6
H
4
OH
Tính chất vật lý:
Màu sắc: bột màu trắng.
Mùi: phenol nhẹ.
Điểm nóng chảy : 156,6
o

C.
Điểm sôi : 217
o
C.
Nhiệt dung riêng : 0,35 cal/g/
o
C.
Độ tan: không tan trong nước, tan trong rượu với tỷ lệ 150,5 g/100 g
etanol và dung dịch kiềm pha loãng.
Điều kiện sử dụng:
Dung dịch 10 % trong NaOH.
Thuộc nhóm có độc tính thấp, gây dị ứng da, kích thích đối với mắt.
1.2.5. Chất ổn định nhiệt độ ( AD-5 )
Chất này được cho vào nhằm mục đích tránh tạo bọt, ổn định nhiệt và
ngăn ngừa quá trình phân hủy của Polyvinylclorua trong quá trình gia công.
Tên gọi: Octadecyl - 3 - (3,5- di - t - butyl - 4 - hydroxyl phenol)
propionate.
Công thức phân tử :
Chất lượng:
Chất không bay hơi: 50,0 ± 1,5% khối lượng.
Độ nhớt ở 25
o
C : 300 cp (lớn nhất).
Độ pH (dung dịch AD -5 10% với nước) 7 ± 1,5.
Điều kiện sử dụng:
Trạng thái nhũ tương.
Tính chất vật lý:
Màu sắc: nhũ tương trắng.
Mùi: không mùi.
Điểm nóng chảy: 49 ÷ 54

o
C.
Điểm sôi: 100
o
C.
Độ tan của bột không tan trong nước.
24

C CH
3

3
HO CH
2
CH
2
COOC
18
H
37


C CH
3

3

Đồ án công nghệ
GVHD : ThS Tống Thị Minh Thu
Chất rắn phân tán: tan 26% khối lượng (KL) trong axeton.

tan 57% KL trong benzen.
tan 57% KL trong CHCl
3
.
tan 42% KL trong etyl acetate ( C
2
H
5
OCO-CH
3
).
tan 31% KL trong hexane.
tan 0,6% KL trong metanol
1.2.6. Chất bảo quản
Chất này được sử dụng với mục đích ngăn ngừa không cho phản ứng tự
trùng hợp xãy ra trong quá trình thu hồi và làm tinh vinylclorua. Thường sử dụng
các chất sau:
1.2.6.1. p-tert-butylcatechol ( INH-1)
Tên gọi : p-tert-butylcatechol.
Công thức: (CH
3
)
3
C – C
6
H
3
(OH)
2
.

Chất lượng: điểm đông đặc 50
o
C (nhỏ nhất).
Tính chất vật lý:
Màu sắc: bột màu trắng hay màu sang
Điểm nóng chảy: 53,2
o
C.
Điểm sôi: 285
o
C.
Điểm bắt cháy: 129
o
C.
Điểm bùng cháy: 160
o
C.
Trọng lượng riêng: D
60
4
= 1,048 kg/m
3
.
Độ tan: tan trong metanol, hydro carbon clo hóa.
1.2.6.2.
α
-metyl styren ( INH-3 )
Chất này được sử dụng với mục đích ngăn không cho phản ứng tiếp tục
xảy ra trong trường hợp có sự cố như điện cúp, áp suất bên trong thiết bị phản
ứng tăng lên đột ngột mà ta không kiểm soát được quá trình thì cho chất này

vào.
Tên gọi: α-metyl styrene
Công thức phân tử: C
9
H
10
Công thức cấu tạo:
Tính chất vật lý:
Màu sắc: chất lỏng không màu
Trọng lượng riêng:0,9062 kg/m
3
(ở 25
o
C).
Độ nhớt: 0,94 cp (ở 20
o
C).
Điểm nóng chảy: -23,21
o
C.
25
CH
3

C
CH
2