tìm hiểu về polivinyl clorua (PVC) và tơ clorin

TRƯ
Ờ NG Đ
Ạ I HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

Bài Tiểu Luận Môn Hóa Polymer
Giảng viên: Nguyễn Văn Sơn

Đề tài: tìm hiểu về Polivinyl Clorua (PVC) và tơ
clorin.

Thành Viên Nhóm:
Mai Tiến Khang MSSV: 14000753
Trịnh Ngọc Toàn MSSV: 14000


A. Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
I.

Định nghĩa:

– PVC là hợ p chất hoá học của Cacbon, Hydro và Clo.
– Hợ p phần PVC được dẫn xuất từ nguyên liệu tự nhiên như
dầu khoáng và muối.
– PVC được phát hiện lần đầu tiên năm 1835 trong phòng thí
nghiệm của Regnaut. Sau 50 năm PVC mớ i được sản xuất v ới
 
số lượ ng lớ n.
– PVC được trùng hợ p từ monomer VinylClorua (VC). VC có
công thức cấu tạo CH2=CH-Cl, tỷ trọng dVC = 0,9692 g/cm3
Nhiệt độ nóng chảy: Tnc = -1600C, nhiệt độ sôi: Ts = -19,30 VC
ở nồng độ 4-27% tạo vớ i không khí moat hỗn hợp gây n ổ.

– VC có thể được sản xuất từ acetylen, etylen theo các ph ươ ng
trình sau:


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
• Khử hydro và clo của Dicloetan bằng dung
dịch rượ u kiềm
• Clo hoá ethylene ở nhiệt độ cao
• Hydro và clo hoá Acetylene
• Nhiệt phân Dicloethane


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).

• Dicloetan là: ClCH2 – CH2Cl


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
•

- PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, rất ít nhánh. Khối lượng phân tử của 
Polyvinylclorua kĩ thuật từ 18.000 – 30.000 đơn vị 

•

Cấu trúc của PVC có 2 dạng chủ yếu: Kết hợp đầu nối đuôi và đầu nối
đầu. Trùng hợ p VC theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử
theo “đầu nối đuôi” thành mạch phát triển. Trong mạch phân tử, các
nguyên tử Clo ở vị trí 1;3

• PVC là một polymer phân cực mạnh. Ở trạng thái không kéo
căng PVC hoàn toàn vô định hình, chỉ khi nào kéo căng thật
mạnh mớ i có khả năng định hướ ng một phần


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
•   Các tính chất cơ lý của nhựa polivinlyl clorua (PVC)
II.

1. Cấu tạo phân tử PVC

–. Tuy nhiên cấu tạo không điều hoà như vậy mà có sự phân nhánh. Sự
phân nhánh phụ thuộc vào nhiệt độ trùng hợp. Khi nhiệt độ trùng hợp
vượ t quá 40 – 45 thì sự phân nhánh có khuynh hướ ng tăng. Polymer
mạch nhánh không nhữ ng có ảnh hưở ng đến tính chất hoá học mà
còn làm thay đổi tính chất vật lý.
–. Đặc tính cấu trúc còn đượ c thể hiện qua độ kết tinh, mạch càng nhánh
thì độ kết tinh càng kém. Độ kết tinh còn quyết định nhiệt độ chảy của
nhự a, nghĩa là quyết định nhiệt độ gia công. Độ kết tinh càng tăng thì
nhiệt độ mềm của nhự a tăng và do đó nhiệt độ gia công sẽ cao hơn.
Độ kết tinh tăng làm giảm tính tan của Polymer trong dung môi


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
2.

PVC là một loại nhựa không độc hại:
– Vì PVC bao gồm Clo trong cấu trúc hoá học của nó, do đó có người cho 
rằng PVC đe dọa cân bằng sinh thái cũng như khí Clo và các khí độc hại 
khác như Flo hoá và hydrocacbon Clo hoá khác. Điều này hoàn toàn sai, 

vì PVC là một nguyên liệu ở trạng thái rắn và các nguyên tử Clo của nó 
được liên kết chặt chẽ cũng như được trung hoà về mặt hoá học, PVC 
không phân huỷ sinh học, vi khuẩn không thể tấn công vào PVC và phá 
vỡ cấu trúc của nó được 

3.

Khối lượng phân tử và độ phân bố khối lượng phân tử:

̶

− Các loại PVC thương mại có khối lượng phân tử trung bình Mw trong 
khoảng  40.000 – 480.000 tương ứng với khối lượng trung bình số Mn 
trong khoảng 20.000 – 91.500. Tỉ số Mw/Mn trong khoảng 2 – 5,25
Lựa chọn đúng giá trị K của PVC là một việc rất quan trọng trong việc gia 
công PVC


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
4.

Kích thướ c và hình dáng hạt:
–

Các hạt Polymer huyền phù có dạng hình cầu lõm ở tâm gọi là các
“Cenosphere”. “Cenosphere” là tập hợ p các hạt sơ cấp tạo thành cấu trúc xốp
giúp việc hấp thụ hoá dẻo xây ra nhanh chóng.

–

Kích thướ c hạt thay đổi trong khoảng rộng

–

Các phần tử hạt PVC được nhựa hoá (phá vỡ , nóng chảy, kết dính) thành cỡ
mịn (0,1 micron) do tác dụng của nhiệt và lực cắt. Nhựa hoá không tốt sẽ ảnh
hưở ng đến cơ tính của sản phẩm vì lực liên kết giữa các phần tử sơ cấp (1
micron) yếu hơ n lực liên kết giữa các phần tử mịn (0,1 micron) và cực mịn
(0,01 micron).

–

Phần tử sơ cấp (1 micron) là đơn vị chảy của PVC. Cấu trúc xốp và hình dáng
hạt quyết định khối lượ ng riêng gộp của PVC, do đó quyết định thể tích của
một mẻ gia công và năng suất của máy gia công.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
5.

Khối lượng riêng gộp của PVC:
– Khối lượng riêng gộp của PVC nhũ tương thấp khoảng 0,25 g/cm3. Các loại PVC nhũ 
tương thương mại thường gặp có khối lượng gộp từ 0,4 – 0,55 g/cm3. PVC huyền phù 
loại không xốp có khối lượng riêng gộp cao hơn (0,7g/cm3) trong khi loại PVC huyền phù 
thông thường (loại để gia công) có khối lượng riêng gộp khoảng 0,4 – 0,5g/cm

6.

Độ tinh khiết:
– Độ tinh khiết của PVC ảnh hưở ng đến màu sắc, độ trong suốt và tính ổn định

nhiệt của sản phẩm. Các tạp chất thườ ng là chất khơ i mào, chất ổn định huy ền
phù, nhũ tươ ng còn lẫn trong quá trình Polymer hoá. Polymer nhũ tươ ng thườ ng
có tỉ lệ tạp chất cao hơ n.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
7.

Tính chất vật lý:
– Tính chất của polymer luôn phụ thuộc vào khối lượ ng phân tử trung bình Mw,
nhiệt độ mềm, độ bền kéo, ứ ng suất định dãn, độ bền kéo khi đứt, độ bền xé, độ
cứng và độ bền nén của compound PVC không hoá dẻo sẽ tăng theo khối lượ ng
phân tử .


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
8.

Tính chất hóa học:
– PVC bắt đầu bị phân hủy ở nhiệt độ 130 – 1500C. Nhi ệt độ th ủy tinh
hoá khoảng 950C. Tốc độ phản ứng phân huỷ tăng theo nhiệt độ,
dấu hiệu của sự phân huỷ làsự thay đổi màu từ trắng sang vàng
sang nâu rồi sang đen.
– Tính dễ bị phân huỷ bở i nhiệt của PVC phụ thuộc vào hàm l ượ ng
tạp chất lẫn vào. Do vậy PVC nhũ tươ ng kém b ền nhiệt h ơn PVC
trùng hợ p khối.
– PVC hầu hết trơ vớ i O2, O3 nhưng dễ bị phân huỷ bở i các ch ất oxy
hoá mạnh như Permanganat đậm đặc.
– PVC bền vớ i các oxit kiềm trừ H2SO4 (>90%) và HNO3 (>50%) ở
nhiệt độ cao 600C. Ở nhiệt độ lớ n hơ n 600C PVC bị phân huỷ bởi

các acid mạnh.


Tổng quan về nhự a Polivinyl clorua
(PVC).
– PVC ít bị ảnh hưở ng của nhóm Halogen. Riêng Br2 và F2 tác
dụng vớ i PVC ngay ở nhiệt độ thườ ng.
– PVC tan trong các xêton, hydrocacbon clo hoá và ester. Dễ tan
nhất là trong các hỗn hợ p dung môi phân cự c và không phân
cự c, ví dụ như Axeton, và Benzen. Không tan trong monomer,
rượ u, nướ c, hidrocacbon no.
– PVC bền vớ i acid và kiềm ở nhiệt độ 200C.

9. Tính chât về môi trườ ng:
– Ảnh hưở ng của môi trườ ng phụ thuộc vào hàm lượ ng chất hoá
dẻo trong hỗn hợ p. Độ hấp thụ nướ c của PVC cứ ng nhỏ hơ n
1%, do đó PVC cứ ng được xem như không bị tác dụng của môi
trườ ng như nướ c và các dung dịch loãng khác.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
– Có rất ít dung môi hữu cơ tác động lên PVC. Cồn, acid h ữu cơ
và hydro carbon mạch thẳng không ảnh hưở ng lên PVC. M ột số
dung môi tốt của PVC là diclorua elthlen, nitrobenzene, các
acetone như : cyclohexanone, tetra hydro furan.69
– Nói chung, hầu hết các chất hoá dẻo đều bị trích ly bởi dung môi
tiếp xúc. Điều này chỉ được giảm đến mức tối thiểu bằng cách
chọn chất hoá dẻo thích hợ p.

Tổng quan về nhự a Polivinyl clorua
(PVC).
10. Một số tính chất khác:
– Sự phụ thuộc tính chất cơ lý (mô đun dàn hồi, độ bền kéo đứt, độ
giãn dài khi đứt) của vật liệu compozit vào hàm lượ ng clay được
thể hiện trên hình 1. Khi tăng ham lượ ng clay trong khoảng từ 03%, mô đun đàn hồi của vật liệu giảm đi, thậm chí nhỏ hơ n so vớ i
mẫu PVC ( không có clay) nếu làm lượ ng nếu hàm lượ ng clay
tiếp tục tăng quá 2 %.
– Tươ ng tự , độ bền kéo đứt của vật liệu đạt giá trị lớ n nhất ở hàm
lượ ng clay 1% ( độ bền kéo đứt đạt 27,95 Mpa, tăng 20,3% so vớ i
hỗn hợ p PVC ban đầu), tiếp đó khi làm lượ ng clay lớ n hơ n 1%, độ
bền kéo đứt của vật liệu compozit giảm (so vớ i giá trị cự c đại)
như ng vẫn lớ n hơ n độ bên keo đứt của hỗn hợ p PVC ban đầu.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
•

Độ giãn dài khi đứ t của vật liệu tăng khi hàm lượ ng clay tăng và đạt
giá trị lớ n nhất 339,8% ở hàm lượ ng clay 1% (tăng 36% so với h ỗn
hợ p PVC ban đầu). Tiếp đó độ giãn dài khi đứt của vật liệu có xu
hướ ng giảm, thậm chí nhỏ hơ n mẫu PVC khi hàm lượ ng clay lớn
quá 1,5%.

•

Mô đun đàn hồi và độ bền kéo đứt của vật liệu tăng theo hàm lượng clay 
tới 1% là do có sự  tương tác tốt giữa clay hữu cơ và nên PVC với các 
nguyên tử H của nhóm OH trong clay hình thành liên kết hydro – Cl ... H – 
O-. Ngoài ra, có thể giả thuyết rằng có phản ứng ngưng tụ giữa các nguyên 

tử Cl kém bền (dễ hoạt động hóa học) của PVC và các nguyên tử H nhóm 
OH của clay để tạo thành cầu nối C – O – clay giữa PVC và clay.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
– Khi hàm lượ ng clay trong hỗn hợ p PVC lớ n hơ n 1%, các hạt
clay có kích thướ c lớ n hơ n (do sự kết tụ của các hạt clay) làm
gián đoạn pha nên PVC, do đó làm giảm mô dun đàn h ồi và độ
bền kéo đứt của vật liệu.
– Sự tăng độ giãn dài khi dứ t của vật liệu khi hàm lượ ng clay tăng
tớ i 1% là do sự phân bố đồng đề và sự tươ ng tác tốt của clay
vớ i nền PVC. Tiếp đó độ giãn dài khi dứt của vật liệu giảm đi.
Điều này có thể do các nguyên tử H ở OH của các hạt clay “dư:
tươ ng tác vớ i các nguyên tử O nhóm C=O ở DOP (tươ ng tác
hydro) làm giảm hiệu quả hóa dẻo của DOP, hạn chế khả năng
trượ t của các mạch PVC.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
III.

Các phươ ng pháp tổng hợ p PVC:

Trên thị trườ ng hiện nay có ít nhất 400 loại nhựa PVC khác nhau, và
không có 2 loại nhự a nào giống nhau về tính ch ất. Có 4 ph ươ ng pháp
tổng hợ p PVC:

– Trùng hợ p khối (PVC-M): là phươ ng pháp trùng hợ p VC trong
khối, cho đến nay thì phươ ng pháp này ít được sử dụng do
polymer thu được ở dạng một khối lớ n có trọng lượ ng không

đều nên khó nghiền và xử lý. Mặt khác khó dẫn nhiệt ph ản ứng
ra, do đó làm phân hủy polymer tạo ra khí HCl và polymer có
màu. Hạt có kích thướ c đồng nhất khoảng 0,15mm, rất tinh
khiết.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
•  –

Trùng hợ p dung dịch: cũng như các phươ ng pháp khác, trùng
hợ p trong dung dịch tiến hành ở nhiệt độ thấp 35-450. Dung môi
cho vào trướ c, VC lỏng cho vào sau, chất khở i đầu là peroxyt
benzoyl. Tuy nhiên phươ ng pháp này ít dùng trong thực tế do
quá trình trùng hợ p lâu và tốn nhiều dung môi. Có thể dùng hai
loại dung môi:
• Dung môi không hòa tan polymer (rượ u), trong trườ ng hợp này
polymer dần dần tách ra ở dạng bột mịn.
• Dung môi hòa tan cả polymer va monomer (dicloetan, axeton…).
Tách polymer ra bằng cách dùng nướ c để kết tủa hoặc chưng cất.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
– Trùng hợ p nhũ tươ ng (PVC-E): ở đây chất khở i đầu tan trong
nướ c vì thế phản ứ ng trùng hợ p xảy ra ở khu vực tiếp xúc giữa
VC và H2O. Polyme tạo ra sẽ ở trạng thái nhũ tươ ng trong
nướ c, cần phải keo tụ hoặc cho nướ c bốc hơ i để tách polymer
ra. Sản phẩm thườ ng ở dạng latếch và kích thướ c hạt polymer
rất bé (0,06-0,25mm), độ trong cao, trộn lẫn tốt, dễ gia công
– Ưu điểm đặc biệt của phươ ng pháp này là có khả năng tiến
hành trùng hợ p liên tục. Nhờ khuấy đều và polyme tách ra liên

tục nên sản phẩm rất đồng nhất


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
– Trùng hợ p huyền phù (PVC-S): để trùng hợ p huyền phù ta
cho VC lỏng (dướ i áp suất) phân tán trong nướ c có keo
ư a nướ c (gelatin và rượ u PVR) và chất kích động tan
trong monomer. Bằng cách chọn chất kích động hoặc hỗn
hợ p hợ p chất kích động có thể điều chỉnh được vận tốc
trùng hợ p và trong nhiều trườ ng hợ p nâng cao được độ
chịu nhiệt và ánh sáng của polymer thu được. Polyme thu
đượ c sạch hơ n nhiều so vớ i polymer nhủ tươ ng, có cấu
trúc chặc chẽ, ít hút dầu, kích thướ c hạt và hình dạng của
bột khô phụ thuộc vào quá trình sấy.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
IV.  Các ứng dụng của PVC:
1.

ứng dụng trong ngành xây dựng:
• Sử dụng nhiều và rộng rãi nhất, trong đó các loại ống dẫn và
phụ kiện chiếm hơ n 1/3 tổng sản lượ ng PVC trên thế giớ i
• Hiện nay có xu hướ ng làm đồ nội thất bằng ván gỗ nhựa, pvc
froam picomat. Các vật liệu đáp ứng được tiêu chí vật liệu xanh,
tái sử dụng được, không mối mọt, dể thi công, chống cháy, chịu
nướ c,đồ bền tốt và có thể sơ n phủ được.
• Ngoài ra PVC còn được dùng làm mươ ng, máng thủy lợi, màng phục
vụ nông nghiệp, hàng rào, mái che, profile, tấm và màng...Ví dụ toàn
bộ phần mái che phía ngoài (khoảng 60.000 m2), của sân vận động

nướ c Pháp (sân Stade de France), vớ i sức chứa lên tới 80.000 ngườ i,
đượ c phủ bằng màng PVC.


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
2.

PVC trong kỹ thuật điện và điện tử: Chiếm gần 50% thị phần ở
lĩnh vự c sản xuất đồ điện. Thườ ng dùng làm dây và cáp điện. Một
số lĩnh vự c phổ bến cần dùng PVC:
– Máy điều hòa không khí, máy giặt, máy lạnh
– Dụng cụ gia đình
– Máy tính, đĩa mềm cho máy vi tính, bàn phím..
– Cáp quang, decal chịu nhiệt ứng dụng trong đồ họa
– Dụng cụ đồ điện...


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
3.

PVC trong sản xuất ô tô, xe máy:
– Sử dụng thay thế một số kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ 
phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấm chén bùn và nhiều chi 
tiết khác.

– Ưu điểm:
• Tăng tuổi thọ của xe, sử dụng an toàn hơ n khi bị ai nạ giao

thông
• Khối lượ ng xe nhẹ hơ n nên tiêu thụ ít nguyên liệu hơn, giảm
ô nhiễm môi trườ ng


Tổng quan về nhựa Polivinyl clorua (PVC).
4.

PVC trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe con người:
– Phổ biến trong nghành y tế: từ găng tay y tế đến túi đựng máu, từ ống 
chuyền dịch, truyền máu và chạy thận nhân tạo, bơm kim tiêm, vab 
tim nhân tạo đến rất nhiều dụng cụ y tế khác nhau. Chúng được sử 
dụng rộng rãi, độ tin cậy cao nhờ có những tính ưu việt
• Không màu trong suốt, mềm dẻo, bền và ổn định, dễ thanh,
tiệt trùng
• Chịu được hóa hóa chất, không phản ứng hóa học khi tiếp
xúc vớ i nhiều môi trườ ng khác nhau, dễ chế tạo, có th ể tái
sinh, giá rẻ