Tìm hiểu quá trình và công nghệ sản xuất pvc

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PVC 3
1.3.ỨNG DỤNG CỦA PVC 12
1.3.1. Sản phẩm từ PVC hóa dẻo 12
1.3.2. Sản phẩm từ PVC không hóa dẻo 13
CHƯƠNG 2. QUÁ TRÌNH VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 17
2.1. CƠ SỞ LÝ CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NHỰA PVC 17
2.1.1. Cơ chế phản ứng 17
2.1.2. Động học quá trình trùng hợp 19
2.1.3. Độ trùng hợp và chiều dài động học của mạch 20
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trènh trùng hợp 21
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP PVC 23
2.2.1. Phương pháp trùng hợp khối 23
2.2.2. Phương pháp trùng hợp dung dịch 24
2.2.3. Phương pháp trùng hợp nhũ tương 24
2.2.4. Phương pháp trùng hợp huyền phù 26
2.2.5. Đánh giá các phương pháp 27
2.3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 28
2.3.1. Dây chuyền công nghệ sản xuất PVC theo phương pháp huyền phù 28
2.3.1.1. Qui cách nguyên liệu trùng hợp huyền phù 30
2.3.1.2. Quá trình tiến hành trùng hợp 32
CHƯƠNG 3. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN
PHÙ CỦA NHÀ MÁY NHỰA VÀ HÓA CHẤT PHÚ MỸ 44
3.1. NGUYÊN LIỆU 44
3.2. CÁC CHẤT PHỤ GIA 44
3.3. QUÁ TRÌNH XẢY RA PHẢN ỨNG 48
3.4. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 49
3.5. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 51
3.5.1. Bồn chứa nguyên liệu (FVCM) T3101A/B 51
3.5.2. Bình chứa VCM thu hồi (RVCM) V405A/B 52

3.5.3. Lò phản ứng R301A/B/C 52
3.5.4. Thiết bị lọc 53
3.5.5. Thiết bị chứa sản phẩm trung gian 54
3.5.6. Thiết bị phân tách sản phẩm C501 55
3.5.7. Thiết bị chứa PVC T503A/B 57
3.5.8. Thiết bị quay ly tâm S503A/B 57
3.5.9. Thiết bị sấy tầng sôi D501 57
3.5.10. Thiết bị sàng S504A/B 58
3.6. CÁC HỆ THỐNG PHỤ TRỢ 58
3.7. SẢN PHẨM 59
KẾT LUẬN 62
1
MỞ ĐẦU
Năm 1998, với sự hình thành của nhà máy sản xuất PVC đầu tiên của Việt
Nam tại Đồng Nai - nhà máy Mitsui Vina PVC đã đánh dấu bước phát triển đầu tiên
của Việt Nam trong kỉ nguyên hoá học dầu mỏ. Đây là liên doanh đầu tiên giữa
Mitsui (Nhật Bản), Công ty Cổ phần Nhựa và Hoá chất Thái Lan (TPC), Tổng
Công ty Hoá chất Việt Nam (Vinachem) và Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast),
thành lập nhà máy sản xuất PVC với công suất 80000 tấn/năm.
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, tháng 5 năm 2000, một dự án đầu
tư xây dựng một nhà máy nhựa PVC đã được kí kết giữa tập đoàn dầu khí Petronas
(Malaysia), Tổng công ty dầu khí Việt Nam và Tramatsuco. Công ty Nhựa và Hoá
chất Phú Mỹ được thành lập với tổng số vốn 70 triệu USD.
Nhà máy nhựa và hóa chất Phú Mỹ (PMPC) chính thức khánh thành ngày
06/01/2003 đánh dấu một bước ngoặt lịch sử đối với các bên đối tác. Đây là biểu
hiện thành công của Công ty liên doanh thành lập ngày 08/08/1997 nhằm xây dựng
và đưa vào hoạt động nhà máy nhựa Poly Vinyl Clorua.
PVC là một polyme tổng hợp từ vinyl clorua monome (VCM) theo phản ứng
trùng hợp. Số mắt xích trong phân tử PVC khoảng 700 ÷ 1500 monome. Các
monome này liên kết tạo thành một mạch duy nhất. Những mạch này rất mềm dẻo.

Ngày nay, PVC được sử dụng rất rộng rãi do nó có rất nhiều công dụng. PVC có
thể được sử dụng làm màng, tấm chất dẻo, chất dẻo đúc bằng áp lực, keo dán, sơn…
Tuy nhiên PVC cũng có một số điểm hạn chế như kém bền nhiệt, chỉ sử dụng tốt
2
trong phạm vi nhiệt độ khoảng 60÷70
0
C, khả năng hoà tan trong các dung môi kém,
khi gia công có khí HCl thoát ra gây ra ăn mòn thiết bị và ô nhiễm môi trường.
Trước như cầu về PVC của thế giới và Việt Nam đang tăng mạnh thì việc
nghiên cứu để có những ứng dụng công nghệ mới trong ngành sản xuất PVC có một
ý nghĩa hết sức quan trọng. Đồ án tốt nghiệp: “TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH VÀ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC” góp phần cho em hiểu rõ về ngành sản xuất còn
rất mới này.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PVC
1.1. Định nghĩa và lịch sử phát triển PVC
1.1.1. Định nghĩa PVC
Polyvinylclorua (PVC) là một loại nhựa tổng hợp được bằng cách trùng hợp
vinylclorua monomer (MVC):
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 từ100% 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.
3
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.
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 phương pháp trùng hợp gốc. Tuy
nhiên, trùng hợp gốc của PVC cho ra nhiều đồng phân và các khuyết tật cấu trúc.
Những nhân tố này 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 sử gia công và tính
chất cơ học của thành phẩm. Nghiên cứu về khuyết tật cũng đem lại những 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 Polyme khác, đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm cải thiện những
tính chất yếu kém của PVC ví dụ đồng trùng hợp với các monome khác và thay đổi
hình thái của hạt để tăng cường tính dễ gia công. Polyme đồng trùng hợp ghép của
PVC với monome acrylic và vinylaxetat blend với MBS và acrylonitryl butadien
styren (ABS) đã làm tăng độ bền va đập của PVC. Côplyme của PVC với
monomeimit và PVC clo hoá đã được nghiên cứ để tăng tính chống cháy của PVC.
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. Lịch sử phát triển
PVC có quá trình phát triển hơn 100 năm nay. Năm1835 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 Mỹvà Đức.
Tuy nhiên, đến năm1937 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 thếgiới thứ
hai cũng như sau đó là phục vụ cho việc khắc phục hậu quảchiến 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
4
nhân xét trên. Nếu như năm1947 lượng PVC tiêu thụ ở Anh là khoảng 6.600 tấn, thì
10 năm sau đã là 66.000 tấn, tức là cứsau mỗi 3 năm lượng tiêu thụPVC 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 tốquyết định đến nhu cầu
tiêu thụPVC. Bước sang thế kỷ 21, các điều kiện kinh tếtrên toàn cầu đã được cải
thiện và vì thế nhu cầu PVC rất lớn, lớn hơn nhiều so với dựbáo. 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 năm2012, công suất PVC của thế giới sẽ
đạt 50triệu tấn/năm. Khu vực châu Á được dự báo dẫn đầu thếgiới với mức tăng
trưởng nhu cầu bình quân hàng nămlà 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.
Ở Việt Nam, cho đến những năm sáu mươi của thế kỷtrước PVC cũng nhưcác
chất dẻo khác vẫn còn xa lạvới 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 từcác bua canxi (đất đèn - CaC2) qua axetylen
(CH≡CH) với công suất thiết kế ban đầu là 350 tấn/năm, sau đó đến năm1975 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 quácao (hơn nhập khẩu nhiều lần) người ta đành phải
dẹp bỏ.
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 Mitsuim - 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.
5
- 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 [3].
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.

1.2. Cấu trúc và tính chất
1.2.1. Cấu trúc
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:
* Đầu nối đầu:
6
C
H
C C
H
H
H
C
H
Cl H Cl
C
H
Cl
C
H
H
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
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:
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:
7
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
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
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].
1.2.2. Tính chất
1.2.2.1. Tính chất vật lý
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.
- 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]
1.2.2.2. Tính chất hoá 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
8
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)
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:
9
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
- HCl
CH
2
CH
Cl
CH CH
+
HCl
(1)
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl

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

Cl
CH
2
CH
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:
- 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
10
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
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
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:

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
O
11
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH
CH

2
CH
Cl
CH
2 CH
CH
2
CH
CH
2 CH
+ 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
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
1.3. Ứng dụng của PVC
Do nhựa PVC có nhiều tính chất quý như: ổn định hóa học, bền thời tiết, bền
oxy hóa, cách điện, dễ gia công, giá thành thấp,…vì vậy nó được sử dụng rất rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực. Sản phẩm được tạo ra từ PVC rất đa dạng trên 2/3 lượng
PVC được dùng làm các sản phẩm lâu bền như ống dẫn nước, khung cửa sổ, bàn
ghế…còn lại PVC được gia công thành những sản phẩm khác như màng mỏng, bao
bì, giày dép giả da, dây bọc cách điện,…
Trong thời gian gần đây, người ta đặc biệt chú ý đến loại PVC cứng và xốp, có
thể làm vật liệu thay thế gỗ, sự thay thế này có ảnh hưởng đến giá thành và sự ổn
định, dẫn đến sự thuận lợi cho quá trình tổng hợp vật liệu. Tuy nhiên các sản phẩm
làm bằng vật liệu PVC rất khó phân hủy và trong quá trình sản xuất có tách ra các
chất ảnh hưởng xấu tới môi trường và đã có những lời chỉ trích từ cơ quan bảo vệ
môi trường, nhưng các nhà kinh tế cho rằng mức độ tăng trưởng PVC trên quy mô
toàn cầu vẫn được duy trì trong thời gian tới và bước vào thế kỷ XXI địa vị của
PVC vẫn vững vàng trên thị trường.
Nền công nghiệp chất dẻo nói chung và nhựa PVC nói riêng vô cùng quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân là lĩnh vực không thể thiếu được và luôn gắn liền
với sự phát triển cuả khoa học kỹ thuật [1].
1.3.1. Sản phẩm từ PVC hóa dẻo
Hóa dẻo PVC với mục đích có các vật liệu mẫu, co giãn ở nhiệt độ thường và

đặc biệt là nhiệt độ thấp và để dễ dàng cho quá trình gia công ra sản phẩm. Như vậy
tác dụng của chất hóa dẻo thêm vào là giảm nhiệt độ hóa thủy tĩnh của polyme
nhưng đồng thời nó cũng làm giảm sức bền và tăng độ giãn dài của sản phẩm.
Những chất hóa dẻo thường dùng là những chất phôtphat chiếm 75% lượng
chất hóa dẻo đó là các hợp chất trung gian như DIOP, DEHP, DOP và estephtalat
của C
7
÷C
9
, oxo – alcohol…
Những chất này có tác dụng tương tự nhau đối với PVC nếu không phụ thuộc
vào lý do kinh tế. Nếu dùng thêm chủng loại chất hóa dẻo là hợp chất cao phân tử
có nhiệt độ hóa thủy tĩnh thấp và có thể tạo ra các sản phẩm đồng nhất như caosu
nitril (chất đồng trùng hợp của acrylic nitril với butadien).
Ưu điểm chính của loại chất hóa dẻo này là làm cho sản phẩm ổn định vì
chúng không bay hơi. Trong trường hợp này muốn hóa dẻo dùng các trục nóng để
trộn hỗn hợp và các máy có vết xoắn.
Thông thường dùng hỗn hợp 60- 70% PVC và 30- 40% chất hóa dẻo, vì thế
lượng chất hóa dẻo dùng rất nhiều. Do đó vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu, chế tạo
12
chất hóa dẻo từ nguyên liệu trong nước để thay thế hoàn toàn hay một phần các chất
hóa dẻo mua của nước ngoài [2].
1.3.2. Sản phẩm từ PVC không hóa dẻo
Khi thêm chất hóa dẻo nhiệt độ mềm của nhựa giảm xuống nên gia công dễ
dàng hơn nhưng chất hóa dẻo làm giảm tính chất ổn định hóa học và tính cách điện
của polyme giảm tính chất chịu nhiệt và làm cho nhựa dễ bị lão hóa. Để khắc phục
tính chịu nhiệt và ổn định hóa học thì dùng PVC không có chất hóa dẻo thường gọi
là PVC cứng. Khi sử dụng PVC cứng này phải dùng thêm chất ổn định để đảm bảo
tính ổn định đối với nhiệt của PVC.
Chất ổn định là những chất có tính bazơ, có khả năng kết hợp với HCl thoát ra

khi gia công để ngăn chặn quá trình phân hủy.
Chất ổn định gồm hai dạng vô cơ và hữu cơ.
+ Chất ổn định dạng vô cơ thường dùng là oxit chì, cacbonat chì, silicat chì…
+ Chất ổn định dạng hữu cơ: stearat canxi, bari, chì, các amin, ure, metamin.
PVC cứng không hóa dẻo rất bền về cơ học và ổn định hóa học. Xét về phương
diện cơ học PVC cứng là một vật liệu cứng đàn hồi cao (≈10000 kg/cm
2
) cường độ
va chạm riêng cao (≈100-200 kg/cm
2
) và độ bền tĩnh học khi kéo cũng tương đối
lớn (500- 800 kg/cm
2
) nhưng tính chất này lại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và bề
mặt sản phẩm cũng như trong quá trình gia công mà đun nóng, làm lạnh không đều,
ép dính các lớp không đều sẽ dẫn đến làm giảm tính cơ học của PVC cứng.
Tính ổn định hóa học rất cao
+ Độ hút nước (sau 24 h) 0,1.10
-4
÷0,3.10
-4
gam/cm
2
.
+ Bền với axit và kiềm.
+ Bền với tác dụng của ximăng, dầu hoả, dầu thảo mộc, rượu, glixêrin.
Chính nhờ có tính ổn định hóa học cao và tính chất bền cơ học cho nên có rất
nhiều phương pháp gia công (hàn, ép, dán, cán…) nên có thể xem PVC cứng là một
loại vật liệu xây dựng chống ăn mòn rất tốt [2]
1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ pvc

1.4.1. Trên thế giới
Theo dự báo của các chuyên gia Marketing về lĩnh vực công nghiệp hoá chất,
thị trường dựa trên thế giới ngày càng tăng. Nhu cầu nhựa PVC của các khu vực
Châu Á - Thái Bình Dương đặc biệt là Trung Quốc, Ấn Độ sẽ là yếu tố chủ yếu làm
tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC.
13
Mức tăng nhu cầu PVC của các nước tư bản gấp khoảng 2 lần mức tăng tổng
sản phẩm quốc dân của nước đó.
Ở các nước Đông Âu, Châu Phi, Trung cận đông, nhu cầu tiêu thụ PVC cũng
tăng do mức độ đầu tư vào các nước này tăng lên.
Nhu cầu về nhựa PVC theo bình quân đầu người ở các nước phát triển lại thấp
hơn so với các nước đang phát triển (chiếm 2/3 dân số thế giới).
Từ năm 1991 – 1997 mức tăng bình quân về PVC hàng năm của các nước
Châu Á - Thái Bình Dương là 6,2%, trong khi mức tăng bình quân trên thế giới là
5,3%.
Nhu cầu tăng lớn nhất về PVC ở các nước Châu á - Thái Bình Dương là Nhật:
chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: 14,1%, Malaixia: 13,9%, Trung Quốc:
12,3%.
1.4.2. Tại Việt Nam
Do nhu cầu PVC tính theo đầu người hiện nay ở Việt Nam so với nhiều nước
còn thấp, nên trong các năm tới tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm sẽ là 40%,
sau đó giảm xuống khoảng 17%, vào các năm tiếp theo.
Hiện nay nước ta đã có 2 Liên doanh sản xuất bột PVC một là: Công ty Liên
doanh giữa Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng công ty Hoá chất Việt Nam và
Công ty Thái Plastic – Chemical Public Ltd với công suất 80.000tấn/năm. Năm
2001 nhà máy hoạt động với công suất 100% năm 2002 công suất Nhà máy tăng len
100.000 tấn/năm [1].
Hai là: Công ty TNHH nhựa và hoá chất Phú Mỹ tại khu công nghiệp Cái Mép
là liên doanh giữa công ty xuất nhập khẩu tỉnh Bà Rỵa- Vũng Tàu với tổng công ty
dầu khí Petronas của Malaysia có công suất là 100.000 tấn bột PVC/năm.

Trong năm 2000 cả nước ta tiêu thụ khoảng 150.000 tấn bột PVC, nhưng chỉ
đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu còn phải nhập khẩu khoảng 60% từ các nước
trên thế giới. Ngoài việc sản xuất bột PVC hai Công ty Liên doanh trên còn sản xuất
PVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty này đã sử dụng hết công
suất thiết kế, nhưng vẫn chưa đáp ứng hết nhu cầu các chủng loại PVC Compound
trong nước mà chỉ sản xuất chủ yếu các loại PVC làm phụ kiện còn các loại PVC
dùng cho các chi tiết đặc chủng vẫn phải nhập khẩu .
1.4.3. Các dự án sản xuất sắp tới
14
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 [1] 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 [2].
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.
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.
Nguyên liệu dùng trong qúa trình gia công đều phải nhập khẩu, trong đó PVC
nhập dưới hai dạng: PVC bột (PVC resin) và PVC hạt (PVC compound) có chứa
sẵn chất hoá dẻo, chất ổn định, chất màu…cơ cấu nguyên liệu được trình bày ở
bảng sau.
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.
15
- 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 [8].
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.
16
CHƯƠNG 2. QUÁ TRÌNH VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC
2.1. Cơ sở lý của quá trình tổng hợp nhựa PVC
2.1.1. Cơ chế phản ứng
Cơ chế phản ứng tạo nhựa PVC là phản ứng trùng hợp Vinylclorua (VC)
VC chứa nối đôi và có momen lưỡng cực bằng 1,44.
Phản ứng trùng hợp xảy ra dưới tác dụng của chất khơi mào (hoặc nhiệt độ,
năng lượng hoặc tia phóng xạ). Trung tâm hoạt động nhận được có dạng gốc tự do,
phản ứng trùng hợp theo cơ chế trùng hợp gốc.
- Cơ cấu phản ứng gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn khơi mào.
Giai đoạn phát triển mạch.
Giai đoạn đứt mạch.
Giai đoan chuyển mạch.
17
CH
2
= CH
|
Cl
CH
2
= CH
|
Cl
CH
2

= CH
|
Cl
CH
2
= CH
|
Cl
CH
2
= CH
|
Cl
CH
2
= CH
|
Cl
CH
2
= CH
|
Cl
CH
2
= CH
|
Cl
+ Giai đoạn khơi mào:
Giả sử chất khơi mào là Peoxit benzoil.

1. Phân huỷ chất khơi mào.
↑+→
⋅
⋅
→−−−−−
2
CO
5
H
6
CCOO
5
H
6
C
COO
5
H
6
C2
t
5
H
6
C
O
COO
O
C
5

H
6
C
0
||||
Ký hiệu gốc hoạt động là R
•
Tuy nhiên các gốc này không phải đều tham gia khơi mào quá trình trung hợp,
mà có một số khác kết hợp với nhau tạo thành phân tử trung hoà (khoảng 20-40%).
Ví dụ:
5
H
6
COOC
5
H
6
CCOO
5
H
6
C
5
H
6
C
5
H
6
C

5
H
6
C
5
H
6
C
5
H
6
C
→
⋅
+
⋅
−→
⋅
+
⋅
2. Khơi mào.
+ Giai đoạn phát triển mạch.
18
R – CH
2
– C
⋅
H + CH
2
= CH → R – CH

2
– CH – CH
2
– C
⋅
H
| | | |
Cl Cl Cl Cl


R – CH
2
– C

H - CH
2
– C
⋅
H + nCH
2
= CH
2
→
| |
Cl Cl


→ R – CH
2
– C

H - CH
2
– C

H - CH
2
- CH …
| | |
Cl Cl Cl



R
⋅
+ CH
2
= CH → R – CH
2
– C
⋅
H
| |
Cl Cl
+ Giai đoạn chuyển mạch.
Chuyển mạch lên Polyme.
Chuyển mạch lên chất khơi mào.
∼
5
H

6
C
O
COO
O
C
5
H
6
CCH
2
CH
||||
−−−−−+
⋅
−
+ Giai đoạn đứt mạch.
Phản ứng đứt mạch có thể xảy ra theo hai cách:
Kết hợp.
Phân ly.
2.1.2. Động học quá trình trùng hợp
Trong trường hợp sử dụng chất khơi mào giai đoạn khơi mào gồm 2 phản ứng.
- Phản ứng phân huỷ chất khơi mào.
I → 2
⋅
R
. Trong đó:
⋅
R
: gốc tự do.

19
- CH
2
– C
⋅

H + ∼ - CH
2
– CH ∼ → CH
2
– CH
2
+ ∼ CH
2
– C
⋅

∼
| | | |
Cl Cl Cl Cl
O
||
→ ∼ CH
2
– CH – O – C – C
6
H
5
+ C
6

H
5
– COO
⋅
|
Cl
∼ CH
2
– CH + ∼ CH
2
– C
⋅
H → ∼ CH
2
– CH
2
+ ∼ CH = CH

| | | |
Cl Cl Cl Cl
V
d
= k
d
[I] = V
I
: I: Chất khơi mào. k
d
: hằng số vận tốc phân huỷ.
- Phản ứng tạo gốc tự do ban dầu.

vận tốc của phản ứng này là V
2
.
Vì V
2
>> V
d
do đó V
d
sẽ quyết định vận tốc quá trình khơi mào.
⇒ V
KM
= 2V
d
= 2f . k
d
[I] = K
KM
[I].
K
KM
= 2fk
d
.
f: là hệ số đặc trưng cho hiệu quả khơi mào của chất khơi mào.
+ Giai đoạn phát triển mạch.
(Giai đoạn này là phản ứng toả nhiệt) đây là giai đoạn quyết định vận tốc
trùng hợp, cấu tạo và kích thước, khối lượng của Polyme.
Vận tốc phát triển mạch bằng vận tốc tiêu hao Monome trong một đơn vị
thời gian.

]M].[R[KV
d
d
ptpt
t
M
⋅
==
[M]: Nồng độ Monome.
⋅
R[
]: Nồng độ gốc tự do.
K
pt
: Hằng số phát triển mạch.
V
pt
: Vận tốc phát triển mạch, V
d
: Vận tốc đứt mạch.
+ Giai đoạn đứt mạch.
2
dd
t
R
]R[KV
d
d
⋅
==

Hằng số vận tốc đứt mạch (10
6
÷10
8
. L/mol. S) lớn hơn rất nhiều hằng số vận
tốc phát triển mạch (10
2
- 10
4
L/mol.s). Tuy nhiên phản ứng phát triển mạch vẫn xảy
ra do phản ứng đứt mạch bị hạn chế bởi nồng độ gốc tự do thấp, sự khuyếch tán và
cản trở không gian.
2.1.3. Độ trùng hợp và chiều dài động học của mạch
Chiều dài động học của mạch là tỉ lệ giữa 2 đại lượng.
d
p
V
V
L
=
20
R
⋅
+ CH
2
= CH → R – CH
2
– CH
| |
Cl Cl

Do ở một số thời điểm khi độ chuyển hoá chưa sâu lắm thì tốc độ tạo thành
các gốc tự do bằng tốc độ tiêu hao nó.
V
d
= V
KM
.
Thay giá trị V
KM
= V
d
= K
d
[M
.
]
2
Thay giá trị V
p
= K
p
[M] [R
.
]
2/1
KMd
p
]I[K
]M[K
]R[K

]M[K
L
==
⋅
Với
2/1
d
2/1
KMp
K
K.K
k =
Chiều dài động học của mạch tỉ lệ thuận với nồng độ Monome và tỉ lệ nghịch
với căn bậc hai của nồng độ chất khơi mào. Với trường hợp khi đứt mạch theo cơ
chế phân ly, độ trùng hợp P bằng chiều dài động học của mạch.
2/1
KM
]I[K
]M[K
P
⋅
=
Với trường hợp khi đứt mạch, theo cơ chế kết hợp, độ trùng hợp bằng 2 lần
chiều dài động học của mạch.
2/1]I[
KM
K
]M[K
2P =
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trènh trùng hợp

2.1.4.1. Vai trò của oxi và tạp chất trong trùng hợp gốc
Tuỳ thuộc vào bản chất monome và điều kiện trùng hợp oxi có thể làm dễ
dàng hoặc khó khăn cho quá trình trùng hợp.
Oxy tác dụng với monome tạo ra peroxit hoặc hidroperoxit
Peroxit này phân huỷ gốc tự do. Nếu gốc này ít hoạt tính thì O
2
có tác
dụng hãm quá trình trùng hợp. Nếu gốc này hoạt động thì oxi sẽ làm tăng vận tốc
trùng hợp. Các hợp chất trong monome có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phản
21
CH
2
CH
O
O
2
+
CH
2
CH
Cl
O
Cl
CH
2
CH
O
O
2
+

CH
CH
Cl
Cl
OH
H
ứng với nhân hoạt tính trùng hợp, dù hàm lượng rất ít cũng ảnh hưởng đến quá trình
trùng hợp .
Do ảnh hưởng phức tạp của oxi và các hợp chất khác như vậy nên quá trình
trùng hợp bắt buộc phải điều chế monome thật tinh khiết và phản ứng cần tiến hành
trong môi trường khí trơ. [2]
2.1.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ cao làm tăng vận tốc của tất cả các giai đoạn phản ứng trùng hợp đều
tăng. Năng lượng hoạt hoá của các giai đoạn khác nhau nên hệ số nhiệt độ của các
phản ứng cũng khác nhau.
Năng lượng hoạt hoá của phản ứng khơi mào đòi hỏi năng lượng hoạt hoá là
lớn nhất (30 kcal/mol) và đứt mạch bằng 3-5 kcal/mol. Do đó khi nhiệt độ tăng thì
mức độ tăng vận tốc khơi mào là lớn nhất. Vận tốc khơi mào tăng kéo theo vận tốc
trùng hợp tăng và vận tốc đứt mạch cũng tăng theo.
2.1.4.3. Ảnh hưởng nồng độ và bản chất của chất khởi đầu
Ta thấy rằng tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với căn bậc hai của nồng độ chất
khởi đầu. Các chất khởi đầu khác nhau có tác dụng khác nhau với một monome.
Khi tăng nồng độ của chất khởi đầu thì làm tăng tốc độ phản ứng nhưng làm
giảm trọng lượng phân tử trung bình. [2]
2.1.4.4. Ảnh hưởng của nồng độ monome
Khi tiến hành trùng hợp trong dung môi hay trong môi trường pha loãng tốc
độ trùng hợp và trọng lượng phân tử tăng theo nồng độ của monome. Nếu monome
bị pha loãng nhiều có khả năng xảy ra phản ứng chuyển mạch do đó cũng làm giảm
trọng lượng phân tử. [2]
2.1.4.5 Ảnh hưởng của áp suất

Áp suất thấp và áp suất trung bình cho đến vài chục atm không làm ảnh hưởng
đến quá trình trùng hợp. Còn ở áp suất cao khoảng 1000 atm trở lên thì song song
với quá trình tăng tốc độ trùng hợp thì tăng cả trọng lượng phân tử của polyme. Do
đó việc tăng áp suất để tăng tốc độ phản ứng là thích hợp hơn các phương pháp
khác.
Sự tăng tốc độ và trọng lượng phân tử polyme ở áp suất cao giải thích bằng
hiện tượng va chạm của các phân tử phản ứng. Sở dĩ cần áp suất cao như vậy vì đa
22
số monome ở dạng lỏng khó nén, các phân tử chỉ có thể sát lại nhau ở áp suất khá
cao, làm tăng va chạm không những giữa các phân tử monome với gốc tự do các
phân tử mà ngay cả giữa các gốc cao phân tử với nhau.
Việc tăng áp suất sẽ làm tăng đồng thời cả phản ứng phát triển và đứt mạch.
Nhưng tăng áp suất bao giờ cũng kèm theo tăng độ nhớt, làm giảm khả năng khuếch
tán ở gốc cao phân tử nhiều hơn ở phân tử monome linh động. Do đó phản ứng đứt
mạch giữa hai gốc tự do cao phân tử không những không tăng mà còn giảm theo áp
suất. Điều đó giải thích tại sao trọng lượng phân tử tăng ở áp suất cao. [2]
2.2. Các phương pháp tổng hợp PVC
PVC được sản xuất từ 4 phương pháp:
- Phương pháp trùng hợp khối.
- Phương pháp trùng hợp dung dịch.
- Phương pháp trùng hợp nhũ tương.
- Phương pháp trùng hợp huyền phù.
Mỗi phương pháp đều có những đặc điểm riêng nhưng có nét chung là khối
lượng phân tử của PVC được xác định chủ yếu bởi nhiệt độ của quá trình trùng hợp
(khoảng 50 – 70
0
C).
2.2.1. Phương pháp trùng hợp khối
Đây là phương pháp đơn giản tuy nhiên ít được sử dụng dóp Polyme tạo thành
ở dạng khối khó gia công.

Nếu không có chất khơi mào dùng để bức xạ năng lượng cao, thay cho chất
khơi mào do đó sản phẩm có độ tinh khiết cao, không cần qua công đoạn sửa và
sấy, dây chuyền sản xuất đơn giản. Quá trình sản xuất một giai đoạn được phát
minh vào khoảng giữa năm 1960 bởi Dechiney – Sotogobain. Đây là quá trình dị
thể do Polyme không tan trong Monome, phản ứng được kích động khi có mặt chất
khơi mào [5].
Quá trình có nhược điểm là gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ do phản ứng
toả nhiệt lớn mà môi trường phản ứng dẫn nhiệt kém.
Để khắc phục hiện tượng này người ta đưa ra quá trình làm 2 giai đoạn.
23
Giai đoạn đầu được tiến hành đến mức độ chuyển hoá 15% sản phẩm thu được
ở trạng thái lỏng.
Giai đoạn sau được tiến hành đến mức độ chuểyn hoá 80 – 85%. Sản phẩm thu
được ở dạng bột.
2.2.2. Phương pháp trùng hợp dung dịch
Với phương pháp này có thể khắc phục được hiện tượng quá nhiệt cục bộ, do
nhiệt phản ứng làm bay hơi một phần dung môi. Trường hợp này dung môi có thể
không hoà tan Polyme.
Nếu dung dịch không hoà tan Polyme như rượu thì Polyme tách ra ở dạng bột.
Nếu dung môi hoà tan Polyme, ví dụ như dicloetan benzen colbenzen Polyem
ở dạng dung dịch, sau đó kết tủa hoặc chưng cất để tách dung môi.
Thời gian trùng hợp tương đối dài, dung môi tiêu tốn nhiều với độ tinh khiết
cao. Vì vậy trong thực tế ít được sử dụng, thường dùng trong phòng thí nghiệm để
nghiên cứu những quy luật phản ứng do vận tốc trùng hợp không lớn lắm.[4]
2.2.3. Phương pháp trùng hợp nhũ tương
- Hệ phản ứng: Monome, chất khơi mào, dung môi, chất nhũ hoá, dung dịch
muối đẹm.
- Do khả năng hoà tan trong nước kém (0,009% tại 20
0
) nên Vynylcorua có thể

tham gia phản ứng trùng nhũ tương [5].
- Do chất khơi mào tan trong nước, phản ứng trùng hợp xảy ra bên trong các
mixel. Polyme tạo thành ở dạng nhũ tương trong nước. [4]
- Để ổn định và để monome phân tán tốt trong nước cần bổ sung chất nhũ hoá.
- Chất nhũ hoá thường dùng là ankyl sunphonat bậc hai hoặc muối kim loại
kiềm với axit béo (xà phòng). Chất nhũ hoá có một phần ưa nước và một phần kỵ
nước.
24
phần ưa nước
phần kị nước
Khi nồng độ chất nhu hoá vượt nồng độ tới hạn, các phân tử chất nhũ hoá tập
hợp từ 50 – 100 phân tử để tạo thành các mixel.
Mixel có hai dạng: hình cầu và hình tấm.
Phần ưa nước hướng ra ngoài, phần kị nước hướng vào trong. Một phần nhỏ
monome hoà tan vào phần kị nước của mixel, còn phần lớn tạo thành các giọt
monome được bảo vệ bởi các phần tử chất nhũ hoá. Nồng độ các giọt trong hỗn hợp
phản ứng là 10
10
- 10
11
giọt/1ml. Trong khi đó nồng độ mixel 10
16
- 10
18
mixel/1ml.
Chất khởi đầu tan trong môi trường phân tán – nước.
- Với hệ thống chất khơi mào oxi hoá khử có thể thực hiện phản ứng nhanh
hơn tại nhiệtđộ thấp khoảng 20
0
C gần đây trong các thí nghiệm người ta còn có thể

thực hiện ở nhiệt độ xấp xỉ 0
0
C [5].
Pesunfat amoni (NH
4
)
2
S
2
o
8
, Pesunfatkuli (K
2
S
2
O
8
) và Hydropeoxit là những chất
khơi mào điển hình.
Ngoài ra trong hỗn hợp phản ứng còn sử dụng chất điều chỉnh khối lượng
phân tử của Polyme và dung dịch muối đệm để ổn định độ pH của môi trường.
Sơ đồ phản ứng trùng hợp nhũ tương được trình bày như sau:
Chất khơi mào phân huỷ thành các gốc tự do, các gốc tự do: khuyếch tán vào
trong các mixel kích động quá trình trùng hợp bên trong mixel. Khi quá trình trùng
25
M
M
R - R
M
M

Giät monome