BÁO CÁO THỰC TẬP-Sản xuất Polivinyl clorua _ PVC

Mục Lục
Hóa công nghệ môi trường Page 1
A . MỞ ĐẦU
Trong công nghiệp về các hợp chất cao phân tử, đặc biệt là chất dẻo đã có từ
lâu và phát triển mạnh mẽ. Đó là nhờ chất dẻo có nhiều tính chất rất đặc biệt, chất
dẻo đã đáp ứng được nhiều yêu cầu ngày càng cao của khoa học kỹ thuật và đời
sống sinh hoạt hàng ngày của con người, thay thế các vật liệu khác. Không những
thế nguồn nguyên liệu để sản xuất ra chất dẻo tương đối đa dạng đó là than đá dầu
mỏ, khí thiên nhiên và cả những phế phẩm trong nông, lâm nghiệp. Chất dẻo lại có
ưu điểm là dễ gia công hơn so với kim loại, gia công nhanh chóng và tiết kiệm hơn.
Ở các nước công nghiệp hoá học phát triển, chất dẻo có khắp trong các ngành kinh
tế quốc dân và cả trong sinh hoạt hàng ngày. Trong nước ta chất dẻo cũng đã được
ứng dụng rộng rãi, một số sản phẩm đã được gia công từ nhựa PVC, PE, polystiron,
nhựa phênon-formal….
Trong tất cả các loại chất dẻo, PVC là loại phổ biến, được sử dụng rộng rãi.
Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu PVC, chủ yếu là nâng cao phẩm chất
của nhựa, sản phẩm và các quá trình sản xuất nhựa PVC có trọng lượng phân tử cao,
mang nhiều tính chất vượt trội, ưu việt hơn. Công nghiệp chất dẻo từ nhựa PVC
đang phát triển rất mạnh là do nhựa PVC có nhiều đặc điểm như sự ổn định hoá
học, bền cơ học, dễ gia công ra nhiều loại sản phẩm thông dụng và hơn thế nữa
nguồn nguyên liệu cũng tương đối sẵn.
Do đó việc nghiên cứu thiết kế các phân xưởng sản xuất PVC sao cho đạt hiệu
quả cao nhất, tốn ít chi phí nhất, đảm bảo an toàn trong sản xuất là vấn đề vô cùng
quan trọng đảm bảo vấn đề về môi trường.
Nhận thấy vai trò quan trọng, ứng dụng rộng rãi phổ biến của nhựa PVC, em chọn
đề tài : Sản xuất Polivinyl clorua _ PVC để tìm hiểu sâu hơn về quá trình sản xuất,
chế biến sản phẩm nhựa PVC, ứng dụng vai trò của nó trong cuộc sống hằng ngày
và sự tác động đến môi trường của nhựa PVC.
Hóa công nghệ môi trường Page 2
B. TỔNG QUAN VỀ PVC
I. Quá trình phát triển của nhựa PVC.

1.1. Quá trình phát triển của nhựa PVC trên thế giới.
Ngành công nghiệp sản xuất nhựa PVC phát triển từ rất sớm và nó đã được sản
xuất rộng rãi trong 100 năm qua :
Năm 1835 lần đầu tiên Regnault điều chế được VC, bằng phương pháp xử lý
dicloetylen với dụng dịch Kalihydroxit.
Năm 1872 Baumn lần đầu tiên trùng hợp VC trong ống nghiệm kín dưới tác
dụng của ánh sáng. Thí nghiệm này tiếp tục được Ostromislensky nghiên cứu và
công bố đầy đủ vào năm 1912 và nó được sản xuất lần đầu tiên tại Đức vào năm
1930.
Cũng vào năm 1912, Baumann trình bày phản ứng trùng hợp monome vinilic
gồm VCM 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 chủ yếu ở Đức và Mỹ.
Sản phẩm thương mại của PVC lần đầu tiên ra đời 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 về quá trình và sự ổn định nhiệt diễn ra khi W.Lsemon phát hiện ra rằng khi
đun nóng PVC với trilyphosphate ở 150
0
C thu được một khối đồng nhất giống cao
su ở nhiệt độ thường, sau này được gọi là PVC hoá dẻo.
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.
Do được tiêu thụ từ rất sớm với một số lượng lớn đã kích thích cho quá tŕnh
phát triển các quá tŕnh sản xuất mônome và nghiên cứu PVC sâu rộng hơn. PVC
cứng (PVC không trộn lẫn chất hoá dẻo) bắt đầu được nghiên cứu và sử dụng ở
Đức, Anh, Mỹ. Vào những năm tiếp theo, PVC được nghiên cứu chủ yếu không

phải cấu trúc phân tử mà là cấu trúc ngoại vi phân tử, được tao ra trong quá trình
trùng hợp như: kích thước hạt, hình dáng độ xốp, sự phân bố kích thước mặt v.v…
do các yếu tố này ảnh hưởng đến các đặc tính gia công, chế tạo của polyme. Quá
trình nghiên cứu các ảnh hưởng này đã mở rộng lĩnh vực sử dụng của PVC.
Hóa công nghệ môi trường Page 3
Đầu năm 1970, PVC đã được sản xuất với một lượng lớn ở nhiều nước và cũng
tại thời điểm này PVC cạnh tranh với polyetylen (PE) để dành vị trí hàng đầu về vật
liệu dẻo của thế giới.
Từ năm 1986 mức tiêu thụ PVC trên thế giới tăng hàng năm 4%, đặc biệt tại khu
vực Đông Nam Á mức tăng trưởng 7% và nó tiếp tục phát triển trong thời gian tới.
Trong phần lớn thời gian của thập niên 90, sản xuất PVC là một lĩnh vực không
đạt lợi nhuận cao. Điều này đã khiến nhiều công ty đóng cửa nhà máy, rút khỏi sản
xuất PVC hoặc sát nhập với nhau. Rất ít nhà máy mới được dự kiến xây dựng.
Sự tăng trưởng và phát triển kinh tế là yếu tố quyết định đến nhu cầu tiêu thụ
PVC. Nhu cầu PVC đã tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những vấn đề về môi
trường. Sau khi chịu ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tài chính Châu Á làm nhu
cầu giảm dần, nhu cầu về PVC tăng lên sít sao với mức cung và lợi nhuận đã tăng
trở lại trong năm 1999.
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.
Sản xuất PVC ở châu Mỹ Latinh và Trung Đông, châu Phi cũng tăng nhanh
nhưng với mức khởi điểm thấp, còn Bắc Mỹ có tiềm năng tăng trưởng khá chắc
chắn (khoảng 4 %/năm).
Để minh hoạ cho điều này ta có bảng mức tăng trưởng sản lượng PVC trên toàn
thế giới trong những năm gần đây.

Năm 1965 1970 1975 1980 1995 1990 1995 1997
Triệu tấn 3.0 6.0 8.1 12 15 20.7 23.5 hơn 25
Bảng 1: Tổng sản lượng trên thế giới ( triệu tấn ) (theo tài liệu: Manufacture and
processing of PVC)
Sở dĩ PVC có mức tăng trưởng lớn như vậy là do chóng có nhiều ưu điểm như:
ổn định hoá học cao, bền cơ học cao, dễ gia công, tạo ra nhiều sản phẩm thông dụng
và có nguồn nguyên liệu tương đối dồi dào. Tuy nhiên, bên cạnh tính ưu việt, PVC
Hóa công nghệ môi trường Page 4
còn có những nhược điểm như : chịu nhiệt kém (<80
0
C), độ hoà tan dung môi kém,
trong khi gia công có khí HCl thoát ra.
Mức tiêu thụ và phân phối nhựa PVC theo khu vực địa lí không giống nhau, để
minh hoạ điều này ta có bảng thống kê số liệu sau :
Khu vực %
Bắc Mỹ ( Mỹ và Canada ) 33
Nhật Bản 18
Châu Âu 32,6
Nam Mỹ 2,2
Các nơi khác 14,2
Tổng 100%
Bảng 2: Phân phối PVC theo khu vực địa lư ( năm 1997) (theo tài liệu:
Chemical abstracts 1999)
Hiện nay PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên
thế giới (sau polyetylen – PE và polypropylen – PP). Trong thời đại hiện nay, chúng
ta hầu như sống trong một môi trường bị bao quanh bởi các loại nhựa tổng hợp. 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 như xây dựng dân dụng, kỹ thuật
điện, vô tuyến viễn thông, dệt may, nông nghiệp, sản xuất ô tô, xe máy, giao thông

vận tải, hàng không, y tế Ở bất kỳ đâu chúng ta đều bắt gặp sự hiện diện của
PVC.
Trên thế giới 2/3 sản lượng PVC dùng dưới dạng sản phẩm cứng( không có chất
hoá dẻo) như : ống dẫn nước, tấm lợp, bàn ghế, khung của sổ còn lại PVC hoá dẻo
được gia công thành những sản phẩm mềm như : màng máng, bao bì, giầy dép, vải
giả da, vỏ bọc dây cáp điện Sự phân phối theo lĩnh vực sử dụng được tŕnh bày ở
bảng sau
Bảng 3: Phân phối lĩnh vực sử dụng nhựa PVC(theo tài liệu: encyclopedia of PVC)
Hóa công nghệ môi trường Page 5
Lĩnh vực %
Xây dùng 50,1
Nội thất 10,4
Điện 7,3
Bao bì 6,7
Giải trí 5,9
Giao thông 5,3
May mặc 4,7
Các lĩnh vực khác 9,6
Tổng 100%
1.2. Quá trình phát triển của nhựa PVC ở Việt Nam.
Do nước ta phải trải qua một thời gian dài chiến tranh, điều đó đã làm cho các
nghành công nghiệp của nước ta phát triển chậm hơn rất nhiều so với thế giới.
Ngành công nghiệp sản xuất nhựa PVC cũng vậy.
Vào đầu thập kỷ 60, nhà máy hoá chất Việt Trì đã sản xuất được PVC, với năng
suất khiêm tốn 150 tấn/năm. Tuy nhiên, do không có 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.
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.
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. 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
Hóa công nghệ môi trường Page 6
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.
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 4: Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam trong những năm qua
và dự đoán đến năm 2011
Năm
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
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
280000
420000
500000
625000
780000

950000
1010000
1260000
1450000
1550000
1650000
1967000
2297000
2710000
3200000
3,78
5,60
6,06
8,00
9,80
12,20
13,00
15,60
18,70
20,10
21,00
22,00
26,80
31,50
36,40
12100
47600
24930
78800
102100

119700
127730
145200
176200
195000
215000
250000
58500
65000
74000
92000
61800
85700
52800
52900
47200
51200
64300
69800
65000
66000
54000
58500
65000
74000
104100
109400
110000
131600
155000

166900
178930
209500
246000
260000
281000
304000
0,81
0,89
1,00
1,83
1,41
1,42
1,67
1,94
2,06
2,18
2,52
2,90
3,04
3,25
3,48
Hóa công nghệ môi trường Page 7
2010
2011
3850000
-
42,00
-
290000

290000
40000
64400
330000
356400
3,74
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:
Hình 1: Khả năng cung – cầu PVC của Việt Nam
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 xem bảng mức
tiêu thụ chất dẻo trong thập kỷ 90 trở lại đây:
Bảng 5: Chỉ số tiêu thụ chất dẻo(theo tài liệu: Nguồn công nghiệp hoá dầu)
Năm 1990 1996
Hóa công nghệ môi trường Page 8
Lượng tiêu thụ (kg/người) 0,5 5,7

Nguyên liệu trong quá trình gia công đều phải nhập khẩu, trong đó PVC nhập
dưới hai dạng PVC bét (PVC resin) và PVC hạt (PVC compound) có chứa sẵn chất
hoá dẻo, chất ổn định, chất màu Sau đây là bảng cơ cấu nguyên liệu:
Bảng 6: Cơ cấu nguyên liệu ở Việt Nam năm 1993
Dạng sản phẩm Tấn
PVC bét 31000
PVC hạt 68000
Các bán sản phẩm PVC 35000

Chất hoá dẻo DOP 10000
Tổng 51300
Hàm lượng PVC nhập vào đáng kể, năm 1997 nhập 72000 tấn, 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 trong bảng sau:
Bảng 6: Nhu cầu nguyên liệu dự kiến ở Việt Nam
Năm 2000 2005 2010
PVC (tấn) 100000 200000 400000
DOP (tấn) 28000 28000 67000
Ngành sản xuất sản phẩm nhựa là một trong những ngành công nghiệp đang
phát triển nhanh nhất tại Việt Nam với tốc độ tăng trưởng trung bình trong 10 năm
trở lại đây là 15 – 20%. Tổng doanh thu của ngành năm 2008 đạt 5 tỷ USD, tăng
26% so với cùng kỳ năm trước. Việt Nam sản xuất rất nhiều chủng loại sản phẩm
nhựa bao gồm sản phẩm đóng gói, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, thiết bị điện và
Hóa công nghệ môi trường Page 9
điện tử, linh kiện xe máy và ô tô và các linh kiện phục vụ cho ngành viễn thông và
giao thông vận tải.
Tiêu dùng trong và ngoài nước tăng tạo điều kiện thuận lợi cho ngành sản xuất
nhựa Việt Nam tăng trưởng nhanh trong nhiều năm tới. Chính phủ đã đặt ra kế
hoạch tăng trưởng ngành giai đoạn 2006 – 2010 là 15%/năm. Hiệp hội Nhựa ước
tính rằng năm 2009 ngành sản xuất nhựa trong nước sẽ đạt sản lượng là 3,2 triệu
tấn, tăng từ 2,3 triệu tấn năm 2008; và kim ngạch xuất khẩu năm 2009 sẽ đạt 1 tỷ
USD, tăng 15,9% so với năm 2008.
Việt Nam là nước nhập khẩu ròng nguyên liệu nhựa, các chất phụ gia, máy móc
và thiết bị phục vụ cho ngành sản xuất nhựa. Trung bình hàng năm, Việt Nam nhập
khẩu từ 70 đến 80% nguyên liệu nhựa, trong đó có hơn 40 loại nguyên liệu khác
nhau và hàng trăm loại chất phụ gia. Việt Nam nhập khẩu hầu như tất cả các thiết bị
và máy móc cần thiết cho ngành sản xuất nhựa, chủ yếu là từ các nước châu Á và
châu Âu.
* Nhu cầu thị trường

Kể từ năm 2000 trở lại đây, ngành công nghiệp sản xuất nhựa của Việt Nam đã
duy trì tốc độ tăng trưởng cao nhờ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu tăng mạnh.
Tiêu thụ nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam năm 1975 chỉ ở mức 1kg/năm
và không có dấu hiệu tăng trưởng cho đến năm 1990. Tuy nhiên, kể từ năm 2000 trở
đi, tiêu thụ bình quân đầu người đã tăng trưởng đều đặn và đạt ở mức 12kg/năm và
đỉnh cao là năm 2008 là 34kg/người. Chính phủ hy vọng đến năm 2010 sức tiêu thụ
bình quân đầu người sẽ là 40kg/năm. Tiêu thụ sản phẩm nhựa tăng đã tạo ra một làn
sóng đầu tư trực tiếp nước ngoài tại Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho ngành
xây dựng, giao thông vận tải và các ngành sản xuất khác phát triển.
Hình 2: Tiêu thụ sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam
(đơn vị: kg/người)
Hóa công nghệ môi trường Page 10
Trong khi đó, xuất khẩu sản phẩm nhựa tăng cũng kích thích sự tăng trưởng của
ngành sản xuất nhựa tại Việt Nam. Nhựa là một trong những mặt hàng xuất khẩu có
tốc độ tăng trưởng nhanh nhất tại Việt Nam trong 5 năm trở lại đây. Theo một số
báo cáo, dự báo năm 2009 kim ngạch xuất khẩu nhựa tăng 15,9%.
Sản phẩm nhựa Việt Nam có tiềm năng phát triển rất lớn để tạo được vị thế vững
chắc trên thị trường quốc tế. Năm 2008, tổng doanh thu mặt hàng nhựa toàn cầu
khoảng 400 tỷ USD trong số đó, nhựa vật liệu chiếm 50%, nhựa bán thành phẩm
chiếm 25% và 25% là nhựa hoàn chỉnh. Doanh thu nhựa hoàn chỉnh đạt khoảng 100
tỷ USD sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội xuất khẩu cho sản phẩm nhựa của Việt Nam.
Sản phẩm nhựa Việt Nam có vị thế khá cạnh tranh trên trường quốc tế nhờ vào việc
áp dụng các công nghệ sản xuất tiên tiến; được hưởng những ưu đãi về thuế quan và
có khả năng thâm nhập thị trường tốt.
Hình 3: Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam từ năm 2004 đến năm
2009 đơn vị triệu USD
Hóa công nghệ môi trường Page 11


Hình 4: Sản lượng nhựa Việt Nam giai đoạn 2000-2010 (đơn vị: nghìn tấn)

Do nhu cầu cấp thiết cần phải nâng cấp công nghệ sản xuất và đa dạng hóa sản
phẩm để duy trì và tăng khả năng cạnh tranh trong và ngoài nước, Việt Nam đã nhập
khẩu nhiều trang thiết bị và máy móc sản xuất nhựa tiên tiến hơn cũng vật liệu nhựa
chất lượng cao hơn.
II. Cấu tạo, tính chất và biến đổi hoá học của PVC.
2.1. Cấu tạo.
PVC nói chung có thể có hai dạng cấu tạo sau :
Hóa công nghệ môi trường Page 12
-CH
2
-CHCl-CH
2
-CHCl-CH
2
-CHCl- ( kết hợp 1-2 hay kết hợp đầu đuôi)
-CH
2
-CHCl-CH
2
-CHCl-CH
2
-CHCl- ( Kết hợp 1-1 hay kết hợp đầu - đầu)
Nhưng qua nghiên cứu các tính chất hoá học của PVC qua các khảo sát bằng
quang học thấy rằng nó có cấu tạo chủ yếu theo lối kết hợp 1 - 2 hay “đầu vào đuôi”
và dưới đây là sơ đồ cấu tạo của phân tử PVC:

Để xác minh cấu tạo trên là đúng, C.S Marvol còn làm thí nghiệm khử clo trong
PVC bằng cách đun nóng dung dịch PVC trong diôxan với bột kẽm.
Nhóm cyclopropan tạo thành nhóm thế chứng tỏ PVC có cấu tạo theo lối kết hợp

“ đầu vào đuôi ”. Tuỳ theo điều kiện khử clo thế nào cũng còn lại trong polymer 13
– 14% clo ở dạng từng nguyên tử clo riêng biệt trong phân tử polymer:
CH
2
CH
2
CH
2
CH CH CH
ClCl Cl
n ZnCl
2
+
CH
2
CH
2
CH
2
CH CH CH
+ n Zn


Hóa công nghệ môi trường Page 13
1.79A
0
11.2A
0
111.3
0

1.54 A
0
120
0
CH
CH
2
CH
2
CH
2
CH CH
CH
2
CH
2
CH CH
Cl
Cao phân tử
PVC có cấu tạo nhánh nhưng rất ít, từ 50 đến 100 mắt xích cơ sở mới có một nhánh.
PVC không có định hướng tinh thể nhưng khi kéo căng thật mạnh PVC cũng có khả
năng định hướng một phần.
Do trong phân tử PVC có chứa nguyên tử clo nên trong thực tế tồn tại 3 loại
đồng phân hình học của PVC
Syndiotactic
Isotactic
Atactic
Vào năm 1956, Natto và Carradini kiểm tra vùng kết tinh và thấy rằng cứ
khoảng 5,1 Ǻ thì chứa một cấu trúc syndiotactic. Phổ NMR đã chỉ ra rằng PVC theo
Hóa công nghệ môi trường Page 14

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.
2.2. Tính chất.
PVC là một loại polymer vô định hình ở dạng bột màu trắng đôi khi hơi vàng
nhạt.Trọng lượng riêng 1,4 và chỉ số khúc xạ 1,544.
PVC hoà tan trong cyclohexanon, tetrahydroruan, dicloretan, hỗn hợp axeton với
sunfur cacbon.
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 – 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 liên kết của PVC với các loại chất hoá dẻo là rất quan trọng trong các ứng
dụng thực tế. Vì hầu hết PVC ở trạng thái vô định hình nên nhiệt độ hoá mềm phụ
thuộc vào cấu trúc phân tử. Ảnh hưởng của M

n
(khối lượng phân tử trung bình) và
cấu trúc là riêng rẽ.
Một số thông số về tính chất vật lý :
Hóa công nghệ môi trường Page 15
• Nhiệt độ hoá mềm: T
g
= 700 – 800
o
C
• Khối lượng riêng : d = 1,38 – 1,4 g/cm
3
• Ứng suất kéo : δ
k
= 400 – 600 kg/cm
2
• Ứng suất uốn : δ
u
= 900 – 1200 kg/cm
2
• Ứng suất nén : δ
n
= 800 – 1600 kg/cm
2
• Độ dãn dài : ε = 10 – 25%
• Độ bền va đập : 70 – 160 kg/cm
2
• Độ bền nhiệt (mactanh) = 65 – 70
o
C

• Nhiệt độ giòn : = -10
o
C
Khả năng trộn lẫn với các chất khác:
• Với polyme: PVC trộn được với phenolfomandehit, epoxy …
• Với chất hoá dẻo: PVC trộn được với hầu hết các chất hoá dẻo loại este phân
tử thấp như: DOP, DBP, tricrezylphotphat …
PVC là loại nhựa nhiệt dẻo có T
c
= 80
0
C và T
t
= 160
0
C có nghĩa là dưới 80
0
C
PVC ở trạng thái thuỷ tinh, từ 80
0
C đến 160
0
C ở trạng thái co dãn nhiều và trên
160
0
C ở trạng thái dẻo. Nhưng có một đặc điểm là trên 140
0
C PVC đã bắt đầu bị
phân huỷ tỏa ra HCl trước khi chảy dẻo (đốt nóng lâu ở nhiệt độ trên 100
0

C cũng
vẫn bị phân huỷ), HCl thoát ra cũng như muối sắt, muỗi kẽm có tác dụng xúc tác
làm tăng nhanh quá trình phân huỷ. Ở nhiệt độ cao hơn và khi chưng khô PVC bị
phân huỷ hoàn toàn tạo thành HCl và hỗn hợp các sản phẩm phân tử thấp chứ không
trở lại monomer clorua vinyl ban đầu.
Quá trình lão hoá nhanh chóng của PVC sẽ làm giảm tính co dãn và làm cho
tính chất cơ học kém đi. Lão hoá thường là do tác dụng của các tia tử ngoại làm biến
đổi cấu tạo của polymer, làm cho polymer có cấu tạo lưới kém co dãn, khó hoà tan.
Mức độ lão hoá tuỳ thuộc vào từng vùng, phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng mặt trời,
ở nhiệt độ thường PVC có tính ổn định hoá học khá tốt, PVC bền với tác dụng của
axít HCl, axít H
2
SO
4
, axít HNO
3
loãng và dung dịch kiềm nồng độ gần 20%.
PVC cũng có nhiều tính chất cơ lý tốt, các tính chất này phụ thuộc vào trọng
lượng phân tử của polymer và phương pháp gia công cũng như phụ thuộc vào mức
độ đồng đều của trọng lượng phân tử.
Tính chất cách điện của PVC cũng khá tốt nhưng còn kém polymer không có
cực như polyêtylen, polystiron Các tính chất cách điện của PVC lại phụ thuộc
nhiều vào nhiệt độ, ví dụ khi tăng nhiệt độ th́ hằng số điện môi tăng cao rất nhanh.
2.3. Biến đổi hoá học của PVC.
Hóa công nghệ môi trường Page 16
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 hydro 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 nối các mạch cao phân tử

(2), và nếu có oxi sẽ tạo thành một số nhóm có chứa oxi(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 polyme. Ánh sáng mặt trời cũng có tác dụng đẩy

HCl ra và làm oxi hoá polyme. 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 oxi hoá. Ngược lại, PVC
trong khí N
2
, khi đun nóng không bị oxi hoá mà sẽ có cấu tạo lưới.
Khử HCl: Muốn đuổi hết nguyên tử clo ra khỏi PVC người ta cho tác dụng dung
dịch polyme 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 như trên đun nóng với litialuminhydrit ở 100
0
C sẽ biến hoàn
toàn thành polyetylen ( chảy mềm ở nhiệt độ 120
0
C - 130
0
C ).
Thay thế các nguyên tử clo: Mức độ thay thế không cao và thường trọng lượng
phân tử bị giảm.
Hóa công nghệ môi trường Page 17
Thay clo bằng nhóm axêtat: khi đun nóng lâu ở nhiệt độ 65
0
C dung dịch PVC
với hỗn hợp axit axêtic và axit axetat bạc:
- CH
2
- CHCl - CH
2
- CHCl-
 →

COOAgnCH 3
nAgCl + - CH
2
- CH(OCOCH
3
) – CH
2
–
CH(OHOCH
3
) -
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
tetrahydrofuran hay dicloetan 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.
III. Chất ổn định và chất hoá dẻo đối với nhựa PVC.
3.1. Chất ổn định.
Dưới tác dụng của nhiệt độ 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.
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 cacbon bậc ba và nhóm nằm ở cuối
mạch.
Hóa công nghệ môi trường Page 18
CH
CHCHCHCHCH
2 2 2
Cl
Cl
Cl
+
CH
CHCHCHCHCH
2 2 2
Cl
AlCl

3
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 thụ HCl không cho chúng tồn tại tự do trong nhựa xúc tác cho quá
trình phân huỷ.
- Có khả năng tan 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.
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 và
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 polime, 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 ).
3.2. Chất hoá dẻo.
Hóa công nghệ môi trường Page 19
PVC là nguyên liệu cứng, chỉ ở nhiệt độ cao (lớn hơn nhiệt độ thuỷ tinh tức là
trên 70 đến 80
0
C) mới có đàn hồi. 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
tinh 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.
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 cững như 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
giữa các phân tử cũng như các phần của phân tử xa nhau làm tăng khả năng quay
nội tại của các phân 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.
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.
Hóa công nghệ môi trường Page 20
Các loại chất hoá dẻo:
+ Ete của axít hữu cơ (ftalat, adipat và xêbanxinat).
+ Ete của axít vô cơ (arilfôtfát, alkilfôtfát và aril alkil fôt fát).
+ Ete polyetilen glycol và của dẫn xuất dầu không no.
+ Chất hoá dẻo loại polime (cao su nitrin và pôliete).
+ Các chất hoá dẻo khác (nitrin, amit, cacbua hit ).
Việc lựa chọn chất hoá dẻo dựa trên các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ sôi của chất hoá dẻo tương đối cao để 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 năng 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.
IV. Sản phẩm đi từ nhựa PVC.
4.1. Sản phẩm đi từ nhựa PVC không hoá dẻo
4.1.1. Tính chất và công dụng của PVC không hoá dẻo.
* Tính chất của PVC không hoá dẻo.
PVC cứng không hoá dẻo có hai tính chất rất quan trọng đó là bền cơ học và ổn
định hoá học.
Về phương diện cơ học PVC cứng là một loại vật liệu cứng đàn hồi, có môdum
đàn hồi cao ( -10000 kg/cm
2
), cường độ va chạm riêng cao ( -100, -200kg/ cm
2
) và
độ bền tĩnh học khi kéo cũng tương đối lớn ( 500 - 800 kg/ cm
2
). Nhưng khi xét đến
tính chất cơ học của PVC cứng (không hoá dẻo) cần phải chú ý đến mấy vấn đề sau:
+ Tính chất cơ học phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và bề mặt của sản phẩm.
+ Tính chất của PVC cứng khác nhau theo chiều dọc và chiều ngang, còn khác
nhau theo thời gian vì trong điều kiện nhiệt độ bình thường PVC cứng không ở
trạng thái cân bằng mà phục hồi dần dần theo thời gian gây nên quá trình biến dạng
chậm (khi đun nóng biến dạng nhanh hơn ).
Hóa công nghệ môi trường Page 21

+ Quá trình gia công cũng ảnh hưởng nhiều đến tính chất của PVC cứng. Trong
khi gia công mà đun nóng, làm lạnh không đều, Ðp dính các lớp không đều , sẽ
tạo thành nhiều ứng suất nội phân bố không đều sẽ làm giảm sức bền của vật phẩm.
Ta cần phải biết các ảnh hưởng trên, ảnh hưởng của ứng suất nội, của nhiệt độ,
tính chất phục hồi của nhựa, để biết cách sử dụng cho thích hợp, để thận trọng hơn
khi gia công và chú ý đến hệ số an toàn về sức bền khi tính toán kích thước sản
phẩm.
4.1.2. Công dụng của PVC không hoá dẻo.
+ Chính nhờ có độ bền cơ học và tính ổn định hoá học rất tốt cũng như có khả
năng dùng nhiều phương pháp gia công (hàn, dán, ) nên có thể xem PVC cứng là
một loại vật liệu xây dựng chống ăn mòn rất tốt.
+ Màng mỏng PVC cứng dày 0.01 - 0.05mm dùng để làm màng ngăn, làm bao
tãi.
+ Màng và tấm PVC cứng dùng để bọc lót thùng điện phân, làm thùng chứa
axít và kiềm.
+ Ống PVC dùng để chuyên chở các chất lỏng ăn mòn, dùng để thay ống chì rất
tốt.
Khi thêm chất hoá dẻo nhiệt độ hoá mềm của nhựa giảm xuống nên gia công dễ
dàng hơn nhưng chất hoá dẻo làm giảm tính chất ổn định hoá học và tính chất cách
điện của polymer, giảm tính chất chịu nhiệt và làm cho nhựa dễ bị lão hoá. Vì thế
muốn có sản phẩm chịu nhiệt tốt và ổn định hoá học thì dùng PVC không có chất
hoá dẻo, còn được gọi là PVC cứng. Khi sử dụng loại PVC cứng này phải gia công
ở nhiệt độ cao ( 160 - 170
0
C ) nên phải dùng thêm chất ổn định nhiệt để đảm bảo
tính chất ổn định nhiệt với nhiệt của PVC.
4.2. Sản phẩm đi từ nhựa PVC hoá dẻo.
* Tính chất và công dụng của PVC hoá dẻo
Tính chất:
Khi thêm chất hóa dẻo vào nhiệt độ hoá mềm của nhựa giảm cho nên gia công

sẽ dễ dàng nhưng mặt khác nó làm giảm tính chất ổn định hoá học, tính chịu nhiệt
và một số tính chất khác.
Các tính chất cơ lý và tính chất cách điện có thể thay đổi nhiều tuỳ theo thành
phần và lượng chất hoá dẻo, chất độn cũng như độ nhớt của PVC.
Hóa công nghệ môi trường Page 22
Về tính chất hoá học thì PVC hoá dẻo có kém hơn với PVC cứng (không hoá
dẻo). Sản phẩm từ 60 phần PVC và 40 phần tricredinphốtphát có tính chất ổn định
hoá học khá nhất, có thể chịu được tác dụng của axít HCl và axít H
2
SO
4
nồng độ
dưới 60% và ở nhiệt độ 60
0
C.
V. Các quá trình công nghệ sản xuất nhựa PVC.
5.1. Nguyên liệu.
Nguyên liệu cho quá trình sản xuất nhựa PCV là Vinylclorua. Vinylclua được
sản sản xuất trong công nghiệp đi từ etylen, axetylen hoặc từ hỗn hợp etylen và
axetylen
Các phương pháp sản xuất vinyl clorua:
+ Sản xuất Vinylclorua bằng phương pháp hydroclo hoá axetylen, xúc tác HgCl
2
,
phản ứng tiến hành trong pha khí nhiệt độ khoảng từ 100 đến 170
o
C, áp suất 0,3.10
6
Pa.
C

2
H
2
+ Cl
2

→
CH
2
=CHCl
+ Sản xuất Vinylclorua bằng phương pháp clo hoá etylen sau đó đem crắcking
EDC, cơ chế trình bày như trên. Phản ứng tiến hành trong pha lỏng hoặc pha khí với
sự có mặt của xúc tác FeCl
3
có bổ sung thêm CaCl
2
.
Đây là phản ứng toả nhiệt và giảm áp do đó phản ứng thích hợp ở áp suất cao
và nhiệt độ thấp. Nhiệt độ phản ứng 85-90
o
C đối với pha khí và 50-90
o
C đối với pha
lỏng, áp suất 0,3-0,5Mpa.
CH
2
=CH
2
+ Cl
2

→
ClCH
2
-ClCH
2

ClCH
2
-ClCH
2

→
CH
2
=CHCl + HCl
+ Sản xuất VC bằng phương pháp nhiệt phân EDC : trước đây phản ứng tiến hành
dưới tác dụng của NaOH có nhiệt độ vào khoảng 150
o
C và áp suất 1 Mpa.
CH
2
Cl-CH
2
Cl + NaOH
→
CH
2
=CHCl + NaOH + H
2

O
Ngày nay crăcking EDC dưới tác dụng của nhiệt độ được sử dụng phổ biến, đây
là phản ứng thu nhiệt và tăng thể tích. Nhiệt độ phản ứng từ 400-550
o
C trong điều
kiện áp suất khí quyển.
Hóa công nghệ môi trường Page 23
+ Đi từ axetylen và etylen, quá trình kết hợp : Quá trình này có nhiều ưu điểm: là
tận dụng được HCl sinh ra do phản ứng crăcking EDC cho tác dụng với axetylen và
tận dụng nhiệt của phản ứng toả nhiệt cung cấp cho phản ứng thu nhiệt.
CH
2
=CH
2
+ Cl
2

→
ClCH
2
-ClCH
2

ClCH
2
-ClCH
2

→
CH

2
=CHCl + HCl
ClCH
2
-ClCH
2

→
CH
2
=CHCl + HCl
+ Oxyclo hoá etylen: đây là quá trình toả nhiệt và giảm áp suất. Xúc tác cho
quá trình là CuCl
2
. Quá trình tiến hành ở nhiệt độ từ 300-350
o
C , áp suất 0.1-
0.3MPa.
CH
2
=CH
2
+CuCl
2
→

ClCH
2
-ClCH
2

+ 2CuCl
2CuCl + 1/2O
2

→
CuO.CuCl
2
CuO.CuCl
2
+ 2 HCl
→
2 CuCl
2
+ H
2
O
ClCH
2
-ClCH
2

→
CH
2
=CHCl + HCl
Ưu điểm của phương pháp là tận dụng HCl sinh ra do quá trình crăcking EDC
dùng cho quá trình oxyclo hoá tạo EDC. Không sử dụng axetylen giảm giá thành
sản phẩm. Nhiệt của phản ứng toả nhiệt sinh (phản ứng oxyclo hoá) ra được cung
cấp cho phản ứng thu nhiệt (crăcking).
5.2. Cơ sở hoá học và động học của quá trình trùng hợp Vinylclorua sản

xuất PVC.
Clorua vinyl trùng hợp theo cơ cấu trùng hợp gốc nghĩa là phải có chất khởi
đầu và trùng hợp qua ba giai đoạn.
Gọi là chất khởi đầu vì gốc của nó là đoạn đầu của mạch cao phân tử, cũng có
thể gọi là chất kích thích vì chính nó có tác dụng kích động phản ứng trùng hợp, có
hai chất khởi đầu thường dùng là peroxit benzoin, azodinitril.
Giai đoạn một khơi mào :
- Peroxyt benzoin công thức là (C
6
H
5
COO)
2
do tác dụng nhiệt nó bị phân giải ra
các gốc như sau:
Hóa công nghệ môi trường Page 24
(C
6
H
5
COO)
2
2 C
6
H
5
COO
•
C
6

H
5
COO
•
C
6
H
5
•

+ CO
2
CH
3
CH
3
CH
3
C
CN
N N
CN
C
CH
3
Chính các gốc benzoat và gốc phenyl trên kích
động phản ứng trùng hợp.
- Azodinitril của axít diisobuytiric có công thức phức tạp hơn và còn do tác
dụng nhiệt mà cung phân giải ra thành các gốc tự do.
Khoảng 60-80% gốc trên tham gia kích động trùng hợp, còn lại bao nhiêu kết

hợp với nhau thành phần tử thấp theo các phản ứng sau đây:
CH
3
CH
3
CN
C
2
•
CH
CH
CH
+
CH
2
C
CH
3
CN CN
3
CH
CH
C
CN
CH
CH
3
C
CN
3

3
CH
3
CH
3
CN
C
2
N
+
2
•
CH
3
CH
3
CH
3
C
CN
N N
CN
C
CH
3
Các gốc trên gọi là
gốc hoạt động và được ký hiệu bằng R
•

cho đơn giản khi viết phản ứng trùng hợp.

* Giai đoạn hai phát triển mạch: kích độnh trùng hợp gốc hoạt động R
•

R
*
+ CH
2
= CHCl
→
R - CH
2
– C
*
CHCl
của chất khởi đầu kích thích monome clorua vinyl thành gốc đầu tiên

gốc đầu tiên
này lại tiếp tục tác dụng với monone và cứ thế mạch polyme sẽ tăng và khối lượng
phân tử của polyme sẽ tăng nên. Hằng số tốc độ tương ứng của hai giai đoạn là k
1
và
k
2
. Thông thường k
2
xấp xỉ bằng k
3
nhưng trong một số trường hợp, ví dụ chất khơi
mào là hợp chất azo có thời gian bán sống rất ngắn, gốc tự do tạo ra từ chất khơi
mào này tương đối ổn định do đó hiệu quả của chất khơi mào giảm và k

2
<k
3
.
Hóa công nghệ môi trường Page 25