slide thuyết trình Tiểu Luận Tổng hợp nhựa ABS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP HỢP CHẤT
TRUNG GIAN HÓA DẦU

Đề tài: Tổng hợp nhựa ABS
SVTH: PHẠM VĂN CẢNH
GVHD: PGS.TS
NGUYỄN HỒNG LIÊN
HÀ NỘI THÁNG 4-2013
1
Chương
Chương 4
•
Tổng hợp polyme ABS
•
Tài liệu tham khảo
•
Kết luận
2
Nhựa ABS xuất hiện từ giữa những năm 1940.
3
4
5
Nhu cầu về chất dẻo trên thế giới năm 2007
6
ABS có khả năng chống chịu được dung dịch axit, kiềm,
axit phosphoric và hydrocloric đặc, rượu và các loại
dầu động vật, thực vật và khoáng chất, nhưng họ bị
phồng lên do acid acetic băng, carbon tetrachloride và

hydrocarbon thơm và bị tấn công bởi sulfuric đậm đặc
và axit nitric. Chúng có thể hoà tan trong este, xeton và
dichloride ethylene.
7
Ứng dụng

Trong kỹ thuật nhiệt lạnh: Là các vỏ bên trong, các cửa trong và
vỏ bọc bên ngoài chịu va đập ở nhiệt độ lạnh.

Các sản phẩm ép phun như các vỏ bọc, bàn phím, sử dụng trong
các máy văn phòng, máy ảnh…

Trong công nghiệp xe: Làm các bộ phận xe hơi, xe máy,
thuyền…

Trong công nghiệp bao bì, đặc biệt dùng cho thực phẩm, các sản
phẩm ép phun, thùng chứa và màng, mũ bảo hiểm, đồ chơi
8
9

Được tạo thành từ hai pha liên tục: polyme đồng trùng hợp của
styren (hoặc alkylstyren) và acrylonitril; butadien tạo thành pha
phân tán, được phân bố trong pha liên tục và có đặc trưng hình học

Các nhóm nitril hút nhau và kết nối các chuỗi lại với nhau làm cho
ABS bền hơn polystyren tinh khiết
10
Gồm hai loại: ABS pha trộn và ABS ghép

ABS pha trộn: gồm polyme đồng trùng hợp có chứa một

monome nền (ví dụ acrylonitril trong cao su NBR) hoặc
monomer có khả năng hòa tan các thông số tương tự như của
pha nền trộn với copolyme SAN

ABS ghép: chứa copolyme ghép polybutadien và các gốc
monome
11
Cơ chế ghép

Thêm vào liên kết đôi

Tách nguyên tử Hydro
Trong đó R● là một polymer hoặc gốc ban đầu
12
Sản xuất các monome
13
Sản xuất acrylonitril bằng phương pháp ammoxi hóa propylene
CH2 = CH − CH3 + NH3 + 3/2 O2 → CH2 = CH − CN + 3H2O
CH2 = CH − CH3 + O2 → CH2 = CH − CHO + H2O
CH2 = CH − CHO + NH3 → CH2 = CH – CH = NH + H2O
CH2 = CH – CH = NH + 1/2 O2 → CH2 = CH − CN + H2O
Các phản ứng phụ:
2CH2 = CH − CH3 + 3NH3 + 3O2 → 3CH3CN + 6H2O
CH2 = CH − CH3 +3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O
CH2 = CH − CH3 +3O2 → 3CO + 3H2O
2CH2 = CH − CH3 +9O2 → 6CO2 + 6H2O
Sản xuất các Acrylonitril
14
Công nghệ ammoxi hóa propylen xúc tác tầng sôi của Sohio


Nhiệt độ môi phản ứng: 420 – 4800C

Áp suất : 0,3.106 Pa

Xúc tác: Sắt và bismuth phosphomolipden (catalyst 41), được
pha phụ gia bằng cách cho thêm coban, niken và kali

Hiệu suất acrylonitril khoảng 10 đến 35%
15
Công nghệ ammoxi hóa propylen xúc tác tầng sôi của Sohio
(2)
16
Công nghệ ammoxi hóa propylene xúc tác cố định của
PCUK/Distillers
(2)
17
Sản xuất thông qua etylen cyanohydrins
Phản ứng như sau:
CH2 − CH2 + HCN → CH2OH − CH2 –CN
O
CH2OH−CH2−CN → CH2 =CH − CN + H2O
Quá trình xảy ra trong pha lỏng, ở khoảng 2000C, với sự có mặt của xúc
tác hòa tan trên magiê format hoặc cacbonat, hoặc trong pha hơi ở 2500C
đến 3500C thông qua xúc tác nhôm. Hiệu suất khoảng 90%
Được phát triển bởi IG Farben, công nghệ này được áp dụng bởi American
Cyanamid và Union Carbide, sau đó bị bỏ rơi năm 1965
18
Phản ứng cộng HCN vào axetylen
Phản ứng này tỏa nhiệt mạnh:
HC≡CH + HCN → CH2 = CH – CN ∆H≈−175

kJ/mol
Phản ứng được thực hiện trong công nghiệp ở pha lỏng, có chứa xúc
tác chứa đồng clorua và nhôm clorua trong dung dịch axit HCl.
Axetylen được dùng dư (6-15 mol/1mol HCN) ở áp suất khoảng 0,1 .
106 Pa và nhiệt độ từ 80 – 900C. Hiệu suất mol lên tới 90% so với
HCN, và 75 – 80% so với acetylen. Những sản phẩm phụ chính là
axetaldehyt, vinylaxetylen, divinylaxetylen, vinyl clorua, cyanobuten,
lactonitril, metyl vinyl keton…
Phản ứng tương tự có thể tiến hành trong pha hơi (Goodrich) ở khỏang
nhiệt độ 500 – 6000C, trên than họat tính đã được ngâm tẩm với
NaOH và cyanide
Được phát triển bởi Bayer, được sử dụng bởi American Cyanamid, Du
Pont, Monsanto đến tận năm 1970
19
Thông qua lactonitril
Nguyên liệu ban đầu là axetandehyt, được chuyển hóa qua 2 giai đoạn
thành acrylonitril:
Giai đoạn 1, hình thành lactonitril bằng phản ứng của HCN với
axetandehyt:
CH3−CHO + HCN → CH3−CHOH−CN
Phản ứng này tỏa nhiệt mạnh, xảy ra ở nhiệt độ giữa 15 và 200C, ở pH
từ 7 – 7,5; với hiệu suất mol từ 97 đến 98%
Giai đoạn 2, dehydrat lactonitril thành acrylonitril
CH3−CHOH−CN → CH2 = CH–CN + H2O
Để tránh quá trình phân hủy lại thành axetandehyt và HCN, phản ứng
xảy ra với lượng dư lớn axit photphoric (gấp 3 lần thể tích) bằng cách
phun ở nhiệt độ 600 – 7000C ở trong thiết bị phản ứng, lactonitril được
gia nhiệt, khí oxi trơ, trong khoảng thời gian ít hơn 3 giây. Tổng hiệu
suất mol khoảng 90% so với axetandehyt và 92% so với HCN
Được phát triển và công nghiệp hóa bởi Hoechst ở Greisheim

(Knapsack-Greisheim) đến tận năm 1959. Nó vẫn được sử dụng một
phần ở công ty Nhật Bản Nusashino để sản xuất axit lactic bằng cách
thủy phân lactonitril
20
Phản ứng nitơ oxit với propylene
Phản ứng chuyển hóa như sau:
4CH2=CH−CH3 + 6NO → 4CH2 = CH−CN + 6H2O + N2
Phản ứng xảy ra ở áp suất khí quyển, ở nhiệt độ 450 – 5500C, với xúc
tác AgO trên silic oxit hoặc oxit kim loại kiềm thổ, tali và chì, và dùng
dư propylene. Khí trơ (nitơ, hơi nước…) được sử dụng như dung môi
để hấp thụ nhiệt sinh ra trong phản ứng, hiệu suất mol là 70% so với
propylene.
được thương mại hóa bởi Du Pont tại Beaumont, Texas, đến tận năm
1966
21
Chuyển hóa trực tiếp các hydrocacbon, phổ biến là etylen và propylene

Phản ứng của HCN ở nhiệt độ cao (từ 750 – 10000C), không có mặt
xúc tác, để đạt được sự dehydro hóa đúng chỗ

Phản ứng của HCN với sự có mặt của oxi; Asahi và Du Pont đã phát
triển công nghệ cho sự chuyển hóa etylen trong pha hơi, ở nhiệt độ 330
– 3600C, trên xúc tác niken hoặc paladin trên nhôm oxit (có thể bị axit
hóa bởi sự có mặt của axit HCl) và được kích thích bởi các nguyên tố
như vanadi, cesi…
CH2=CH2 + HCN + 1/2O2 → CH2 = CH−CN + H2O
Hiệu suất mol ở khoảng 90%

Ammoxi hóa paraffin: Monsanto và Power Gas ICI đã phát triển công
nghệ với propan thay thế propylene:

CH3−CH2−CH3 + NH3 + 2O2 → CH2=CH−CN + 4H2O
Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 480 – 5200C, có mặt của xúc tác trên
antimony, vonfram, uranium, valadi…
22
Sản xuất các Butadien
23
•
Dehydro hóa buten có xúc tác
CH2 = CH − CH2 − CH3
CH2 = CH – CH = CH2 + H2
CH3 – CH = CH − CH3
Xúc tác
Shell 105
Fe2O3/Cr2O
3
Shell 205
Fe2O3/Cr2O
3
Dow B
Ni và
Ca3(PO4)2
Phillips 1490
Fe2O3/bô-xít
- Nhiệt độ (0C)
- Áp suất (106 Pa)
- Tỷ lệ hơi nước/buten
(mol/mol)
- Tốc độ không gian
- Độ chuyển hóa %
- Độ chọn lọc butadien %

- Thời gian tái sinh xúc tác
620 đến 680
-
10 đến 18/1
-
20 đến 30
70 đến 80
1 giờ đến 7
ngày
620 đến 680
0,15 - 0,18
8/1
≈500
26 – 28
73 – 75
1 đến 24 giờ
600 – 680
0,16 – 0,2
20/1
125 – 175
Đến 45
90
15 đến 30
phút
620 – 680
0,15 – 0,18
9 – 12/1
300 – 400
27 – 33
69 – 76

Không
24
(2)
25