báo cáo về Polyester bản word

Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

MỤC LỤC

Phần Một
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Thập niên 1930, W.H.Carothers và đồng sự ở viện Duponts tổng hợp polyester
dựa trên phản ứng ngưng tụ đa phân tử. Sợi polyester đầu tiên được tổng hợp dựa trên
phương pháp kéo nguội không được sử dụng trong công nghiệp dệt do nhiệt độ nóng
chảy thấp ngoài ra nó còn dễ tan trong một số dung môi thông thường.
Năm 1941 J.R.Whinfield và J.T.Dickson tổng hợp được một loại polyester mới
từ acid terephthalic và một số rượu hai chức. Loại sợi mới này có nhiệt độ nóng chảy
cao, các tính chất của nó vượt trội nên bắt đầu được ứng dụng trong công nghiệp dệt
với tên gọi là Terylene.
Kể từ đó rất nhiều sợi polyester mới được tổng hợp và được đưa ngay vào sản
xuất từ nguyên liệu ban đầu là acid terephthalic. Gia đình sợi polyester càng ngày càng
đông đúc với sự phát triển của ngành công nghiệp hóa chất, trong đó các loại sợi

Nhóm 4

Page 1
1


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

polyester được sản xuất với sản lượng cao nhất là: Poly ethylene terephthalate, poly 14 butylene terephthalate, poly 1-4 bis cyclohexane terephthalate.
Bằng cách đưa các rượu thơm hai chức thay thế cho các rượu hai chức mạch

thẳng, người ta đã sản xuất được các sợi polyester có các đơn vị cấu trúc chỉ chứa
những vòng thơm. Những sợi này tạo thành họ polyacrylate, được sản xuất bằng
phương pháp kéo nóng chảy sau đó được ủ ở nhiệt độ gần với nhiệt độ nóng chảy để
làm tăng mật độ pha tinh thể. Do chúng có khả năng hình thành pha tinh thể ở trạng
thái lỏng nên mật độ pha tinh thể trong sợi rất cao, sợi có các tính chất cơ lý ưu việt
hơn hẳn các polyester thông thường. Phần lớn các polyester là polymer đồng trùng hợp.

I/ Tổng quan về polyester
- POLYESTER là sản phẩm trùng ngưng của axit carboxylic đa chức (polyaxit)
và ancol đa chức (polyol) hay từ quá trình trùng hợp mở vòng lactone. Trong đó, hoặc
polyol hoặc polyaxit hoặc cả hai đều có chứa nối đôi.
- Nhựa polyester không no được chia thành nhiều loại tuỳ thuộc vào các nhóm
cấu trúc trên mạch chính, thông thường như orthophtalic, isophtalic, terephtalic,
clorendic, bisphenol–fumarate và dicyclopentadien.
+ Nhựa orthophtalic: hay loại nhựa thông thường, trên cơ sở anhydric phtalic
(AP), anhydric maleic (AM) và propylen glycol (PG). Hai nhóm axit của AP ở vị trí 2
carbon nằm cạnh nhau trên vòng thơm sẽ rất khó để tổng hợp được sản phẩm có khối
lượng phân tử (KLPT) cao, nhựa sản xuất từ AP có tính ổn định nhiệt thấp và kháng
hoá chất kém hơn so với khi sử dụng isophtalic hay terephtalic.

Nhóm 4

Page 2
2


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

+ Nhựa isophtalic: người ta thay thế AP bằng axit isophtalic để tạo nhựa có

KLPT cao hơn, do hai nhóm –COOH ở vị trí được tách riêng bởi C của vòng benzen
nên tạo điều kiện hình thành mạch dài hơn. Nhựa tạo thành có độ bền lớn, kháng nhiệt,
dẻo dai và độ đàn hồi lớn hơn, cải thiện các tính chất so với nhựa đi từ AP.

Nhóm 4

Page 3
3


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

+ Nhựa terephtalic: polyester được tổng hợp từ axit terephtalic với mong muốn
cải thiện các tính chất của nhựa giống như việc đã thay thế AP bằng axit isophtalic.
Tuy nhiên, trường hợp này không xảy ra, nhựa terephtalic chỉ xuất hiện một ưu điểm
nhỏ về nhiệt độ gây biến dạng lớn hơn loại nhựa isophtalic, các tính chất quan trọng
khác như modul, độ cứng, độ bền hoá chất thiên về nhựa isophtalic. Axit terephtalic có
độ hoà tan và khả năng phản ứng thấp, nó đòi hỏi phải sử dụng xúc tác hoặc áp lực nén
khi sản xuất nhựa thương mại. Nếu không đủ các điều kiện trên, thời gian tổng hợp
nhựa polyester terephtalic có thể kéo dài hơn đến 3 lần so với thời gian tổng hợp nhựa
đi từ isophtalic. Với kết quả như vậy, các nhà nghiên cứu hướng đến terephtalate từ sợi
PET đã qua sử dụng hoặc phế thải từ quá trình sản xuất nhựa PET. Nguồn nguyên liệu
thải này được đề polymer hoá bởi PG tại nhiệt độ cao. Sản phẩm thuỷ phân sau đó cho
phản ứng với AM rồi hoà tan vào styren để sản xuất loại polyester terephtalic có hiệu
quả về mặt kinh tế.

+ Nhựa Bisphenol A–fumarate: là loại polyester cứng sản phẩm của quá trình
ngưng tụ propoxylate (do bisphenol A phản ứng với propylenol) với axit fumaric. Cấu
trúc bisphenol tạo cho loại nhựa đặc biệt này có độ cứng, tính ổn định nhiệt và bền ứng

suất cao.

Nhóm 4

Page 4
4


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

+ Nhựa Clorendic: là nhựa POLYESTER độc nhất trên cơ sở axit HET
(hexaclorocyclopentadien) hoặc anhydric của nó. Khi axit này tác dụng với polyol như
neopentyl glycol sẽ cho sản phẩm có độ cứng vượt trội, đặc biệt với tính ổn định nhiệt
và chịu môi trường oxi hoá. Sự có mặt của các nhóm clo sẽ hấp thụ gốc tự do tạo cho
nhựa khả năng chống bắt lửa cực tốt.

II/ Tính chất hóa lý chung của Polyeste
2.1. Tính chất vật lý
Cấu trúc cơ bản của polyester như sau:
O
O

H2
C

H2
C

O

C

Poly ethylene
terephthalate

C

n

O

O
O

H2
C

H2
C

H2
C

H2
C

O

C

Poly 1-4 butyllene
terephthalate

C

n

O

O
O

H2
C

H2
C

O

C

n

Poly 1-4 bis
methylene
cyclohecxan
terephythalate

O

Nhóm 4

Page 5
5


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Xơ polyester có độ bền cơ học cao, ở trạng thái ướt xơ không bị giảm độ bền cơ
học. Độ bền đứt ướt so với độ bền đứt khô: 90 – 95% (độ bền đứt khô: 30 – 40g/tex).
Xơ polyester có khả năng chống biến dạng và giữ nếp, song do kém bền với ma
sát nên ít được sử dụng trong dệt kim, găng tay và bít tất. Sau khi vò nhàu nhiều lần xơ
polyester có khả năng phục hồi lại trạng thái ban đầu .Vì vậy người ta thường pha trộn
nó với các loại xơ khác dễ nhàu như xơ bông và viscose để tạo loại vải pha như :
PE/CO, PE/VISCOSE…
Polyester có khối lượng riêng d=1.38g/cm 3, xơ khó trương nở trong nước, khó
thoát mồ hôi, khó nhuộm. Người ta chỉ nhuộm polyester với phẩm phân tán ở nhiệt độ
cao 1300C hoặc 1000C có chất tải.
Polyester là loại xơ nhiệt dẻo, độ bền nhiệt vượt xa các loại xơ thiên nhiên và đa
số các loại xơ hoá học khác. Ở 2650C xơ mới bắt đầu bị mềm và ở 2800C xơ bị nóng
chảy và phân huỷ.
Có hàm ẩm thấp nên xơ polyester có khả năng cách điện cao. Nhưng đồng thời
cũng dễ tích điện nên gây khó khăn trong quá trình dệt.
Các thông số vật lý khác:
- Độ mảnh: 1,3 den
- Độ hồi ẩm: 0,3%
- Độ hút ẩm kém: 0,4 – 0,5% (điều kiện tiêu chuẩn)

Xơ – sợi cắt ngắn (staple)
Sợi filament
Loại thường Loại dún thấp Loại thường Chịu lực cao
Độ bền đứt (gf/tex) 40 – 60
20 – 30
40 – 60
60 – 80
THÔNG SỐ

Độ giãn đứt (%)

15 – 30
30 – 55
25 – 30
7 – 15
Bảng 1.1. Thông số cơ lý các dạng sợi polyester

Cách nhận biết sợi polyester:
- Khi đưa vào ngọn lửa và gần lửa: phần chưa cháy co lại.
- Khi ở trong ngọn lửa: cháy chậm và chảy, khói màu đen, muội than.
Nhóm 4

Page 6
6


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

- Khi lấy ra ngọn lửa: cháy chậm và tự tắt.

- Phần tro còn lại: hạt tròn, cứng, rắn, không bóp vỡ, khói màu đen.
- Mùi: thơm.
2.2. Tính chất hóa học
 A, Ảnh hưởng của axit

Polyester tương đối bền với tác dụng của axit. Hầu hết các axit hữu cơ và vô cơ
với nồng độ không cao lắm ở nhiệt độ thường đều không gây ảnh hưởng gì đến độ bền
của sợi, chỉ ở nhiệt độ trên 70oC với nồng độ axit cao (H2SO4 > 70%, HNO3 >60%) thì
sợi polyester mới bị phá huỷ từng bộ phận.
 B, Ảnh hưởng của bazơ

Sợi Polyester kém bền với tác dụng của kiềm. Khi đun sôi lâu trong dung dịch
xút 1%, sợi polyester đã bị thuỷ phân. Nó hoàn toàn bị phá huỷ khi gia công bằng dung
dịch xút 5% ở 180oC trong 1 giờ. Trong dung dịch NaOH 40% và KOH 50% ở nhiệt độ
thường cũng bị phá huỷ mạnh, còn ở nhiệt độ sôi nó sẽ hoàn toàn bị phá huỷ. Sở dĩ sợi
polyester kém bền với kiềm là vì trong mạch phân tử của chúng có chứa các nhóm
estes dễ bị thuỷ phân.
 C, Ảnh hưởng của chất khử và oxi hoá

Sợi polyester tương đối bền với chất khử và oxi hoá (hidro peroxit,
natrihypocloit và natri hidrosunfit chỉ gây hư hại nhẹ cho polyester).
Ví dụ: Khi gia công bằng dung dịch NaClO có nồng độ ClO hoạt động 5g/l với
PH= 7-10. Ở nhiệt độ thường trong vòng 1 tuần lễ độ bền của sợi giảm không đáng kể,
hoặc khi chịu tác dụng của dung dịch chất khử của dung dịch Na 2SiO4 trong vòng 3
ngày độ bền của sợi vẫn không thay đổi.

Nhóm 4

Page 7
7

Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester
 D, Ảnh hưởng của dung môi

Polyester rất bền với các dung môi thường trong giặt và tẩy mỡ (chứa
Hidrocacbon và Clo như Benzen, toluene, acetone, cloetan, rượu tetraclorua cacbon).
Tuy nhiên không bền với các dung môi chứa oxi.
 E, Khả năng nhuộm màu của polyester

Do polyester chứa ít nhóm ưa nước, lại có cấu trúc chặt chẽ do đó xơ polyester
có hàm ẩm thấp, làm cho polyester có khả năng cách điện cao, dễ tích điện gây khó
khăn trong quá trình dệt.
Mạch đại phân tử của polyester thể hiện tính bất đối xứng cao giữa chiều ngang
và chiều dọc, các nhóm (– CO – C6H4 – CO –) kém linh động, khó quay tự do, các
nhóm ester còn liên hợp với nhân thơm nên có độ phân cực lớn. Những đặc điểm trên
làm cho polyester rất đều đặn, ít gấp khúc, không phân nhánh và có độ định hướng cao,
làm cho xơ khó nhuộm hoặc những loại thuốc nhuộm có tính chất tương tự ở nhiệt độ
cao hay khi có mặt chất tải.
Xơ polyester không chứa nhóm base cũng chẳng chứa nhóm acid mạnh, bởi vậy
không thể dùng các loại thuốc nhuộm cation hay anion để nhuộm chúng. Để nhuộm
polyester thường dùng thuốc nhuộm phân tán hoặc những loại thuốc nhuộm có tính
chất tương tự ở nhiệt độ cao hay khi có mặt chất tải, trong một vài trường hợp có thể
dùng thuốc nhuộm hoàn nguyên hoặc azoic.

III/ Polyretylen Terephtalat (PET)
3.1. TÍNH CHẤT CHUNG VÀ SỰ PHÂN LOẠI CỦA POLYRETYLEN
TEREPHTALAT (PET).
3.1.1. Tính chất hóa lý

Nhóm 4

Page 8
8


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Công thức phân tử: (C8H10O4)n Công thức cấu tạo:

•

Tùy thuộc vào quá trình tổng hợp và nhiệt độ, polyethylen terephtalat có thể tồn
tại cả hai dạng vô định hình trong suốt và bán kết tinh. Vật liệu bán kết tinh có
thể xuất hiện trong suốt (kích thước hạt <500 nm) hoặc đục và trắng (hạt kích
thước lên đến một vài micron) tuỳ thuộc vào cấu trúc tinh thể của nó và kích

thước hạt.
• PET có độ cứng cao, độ bền, độ dẻo dai tốt ngay cả ở nhiệt độ thấp và khả năng
chống rão tốt. PET có lợi thế là có tính chất điện cách điện tốt và khả năng
chống ăn mòn cao với nhiều chất hóa học khác nhau.
• Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của PET là chỉ số độ nhớt – Intrinsic
Viscosity. Chỉ số độ nhớt của vật liệu phụ thuộc vào độ dài của mạch polymer.
Mạch càng dài, các vật liệu càng cứng hơn, và do đó IV càng cao. Chiều dài
mạch trung bình của một lô cụ thể của nhựa có thể được kiểm soát trong quá
trình polyme hóa.Chỉ số độ nhớt của PET đối với một số vật liệu:

•




0.60 dL/g: sợi
0.65 dL/g: màng



0.76 ÷ 0.84 dL/g:chai



0.85 dL/g: dây thừng

PET có tính hút ẩm, nghĩa là nó tự nhiên hấp thụ nước từ môi trường xung
quanh nó. Do đó nó cần được sấy trước khi đưa vào các công đoạn sản xuất tiếp

theo.
• Thời gian sấy không được ngắn hơn 4 giờ. Điều này là do các vật liệu khô trong
ít hơn 4 giờ sẽ đòi hỏi phải có nhiệt độ trên 160 oC. Tiếp xúc với nhiệt độ cao
như vậy sẽ làm phân hủy lớp ngoài của vật liệu trước khi bên trong nó khô hoàn
toàn.

Nhóm 4

Page 9
9

Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Tính chất vật lý
Khối
lượng
riêng
(g/cm3)
Khả năng duy trì ngọn
lửa
Giới hạn oxi cho phép

Giá trị
1.3-1.4

Tính chất nhiệt
Điểm chớp cháy

Giá trị
Trên 200oC

Tự dập tắt

-60 đến -40

Chỉ số khúc xạ

1.58-1.64

Nhiệt độ làm việc

dưới (oC)
Nhiệt độ làm việc
trên (oC)
Nhiệt dung riêng
(J/kg.K)
Độ
dẫn
nhiệt
o
(W/m.K) ở 23 C
Sự chênh lệch nhiệt
độ ở 1.8MPa (oC)
Sự chênh lệch nhiệt
độ ở 0.45MPa (oC)
Hệ số giãn nở nhiệt
(x10-6K )
Tính chất hóa học
Bền axit

21%

Khả năng chống tia cực Tốt
tím
Cân bằng nước hấp thụ <0.7%
Độ nhớt ở T=75oC

600 mPa.s

115-170
1200-1350

0.15-0.4
80
115

Tính chất cơ học

Giá trị

20-80

Hệ số ma sát
Tính cứng

0.2-0.4
M94-101

Độ bền chống va đập
(J/m)
Hệ số Poisson

13-35

Bền rượu, xeton, Tốt
halogen, dầu mỡ

0.37-0.44

Bền kiềm

Modun kéo

Độ bền kéo

2-4
80

Đánh giá
Tốt với hầu hết
axit thường

Đặc biệt kém
ở nhiệt độ cao
Bền hydrocacbon Khá tốt
aromatic

Bảng 1.2. Các tính chất chung của PET

Nhóm 4

Page 10
10


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

3.1.2. Các ứng dụng của pet
Tầm quan trọng của PET xuất phát từ thực tế là nó được sử dụng rộng rãi trong
nhiều sản phẩm.PET có thể được tạo thành các vỏ chai hoặc các hộp đựng, bền và
chịu được va đập mạnh. Chúng được sử dụng bao ngoài cho các sản phẩm có thể
uống hoặc ăn được như nước ngọt, nước khoáng, nước trái cây, thức ăn trẻ em, bơ

đậu phộng, dầu giấm, dầu và giấm.
PET có thể kéo thành màng mỏng thường được bao bọc với nhôm làm hoạt giảm
tính dẫn từ, làm cho nó tính phản chiếu và chắn sáng. PET hoặc Dacron cũng có thể
được sử dụng rộng rãi như một lớp vật liệu cách nhiệt phủ phần ngoài của trạm vũ
trụ quốc tế (ISS). Ngoài ra, chúng còn được sử dụng cho các sản phẩm liên quan
đến hóa chất khác, chẳng hạn như mỹ phẩm, dược phẩm và chất tẩy rửa gia dụng.
Dưới đây là sơ đồ khối thể hiện tầm quan trọng và các ứng dụng phổ biến của
polyeylen terephtalat:

Nhóm 4

Page 11
11


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Hình 1.1. Ứng dụng phổ biến của PET
3.1.3. Tình hình tiêu thụ trên thế giới

Nhóm 4

Page 12
12


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Hình 1.2. Thực tế và dự báo nhu cầu bao bì nhựa PET trên thế giới
(NGUỒN:)

Sơ bộ thống kê, nhập khẩu PET nguyên liệu 6 tháng đầu năm 2012 đạt 210,2 triệu
USD, lượng đạt 134,2 nghìn tấn, tăng 39,8% về lượng và tăng 26,0% về kim ngạch so
với nhập khẩu cùng kỳ 2011
Hàn Quốc là thị trường cung cấp PET lớn nhất cho Việt Nam trong 6 tháng đầu
năm, đạt 107,9 triệu USD, lượng đạt 70,4 nghìn tấn, chiếm tới 52,4% tổng lượng và
chiếm 51,3% tổng kim ngạch nhập khẩu PET, tăng 57,8% về lượng và tăng 40,6% về
kim ngạch so với cùng kỳ 2011. Giá nhập khẩu từ thị trường này 6 tháng đầu năm 2012
ở mức 1533 USD/tấn, giảm 10,9% so với giá nhập khẩu bình quân cùng kỳ 2011.

Nhóm 4

Page 13
13


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Hình 1.3. Cơ cấu thị trường cung cấp PET nguyên
liệu 6 tháng/2012
(NGUỒN: Tổng cục Hải quan Việt Nam)

Phần Hai
CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Chương 1
NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PET

Nhóm 4

Page 14
14


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP PET
1.1.1. Phản ứng giữa axit Terephtalic với Etylen glycol.

Giữa axit terephtalic và ethylene glycol là phản ứng pha lỏng. Độ tan của axit
terephtalic trong glycol sôi ở áp suất thường rất thấp nên để nâng cao khả năng hòa tan
phản ứng cần được tiến hành ở áp suất 4.10 5 Pa (4 atm), nhiệt độ từ 240 - 260 oC. Đây là
phản ứng tự xúc tác, tuy nhiên một số axit mạnh hoặc ester của axit titanic được thêm
vào hỗn hợp phản ứng như là xúc tác cho phản ứng ester hóa. Tỷ lệ mol các tác chất
cho phản ứng ester hóa trực tiếp là etylen glycol:axit terephtalic vào khoảng 1:1 –
1,3:1. Polyester sản xuất bằng phương pháp ester hóa trực tiếp có khối lượng phân tử
cao hơn hẳn so với polyester sản xuất bằng con đường trao đổi ester.
Phản ứng ester hóa luôn luôn đi kèm phản ứng ete hóa, nhất là trong môi trường
axit. Trong sản xuất polyester một ít kiềm mạnh như NaOH được thêm vào hỗn hợp
phản ứng để hình thành hệ đệm với mục đích làm giảm tốc độ phản ứng ete hóa. Nếu
phản ứng không tiến hành trong hệ đệm lượng ete sinh ra làm cho phân tử polymer có
cấu trúc không đồng nhất. Điều này làm giảm khả năng cơ lý của sợi đồng thời làm
nhiệt độ nóng chảy giảm xuống dưới mức có thể chấp nhận được và không thể kiểm
soát được. Nếu tiến hành phản ứng ester hóa ở nhiệt độ cao hơn một chút vào khoảng
280 – 290oC, tốc độ phản ứng ester hóa có khả năng đạt đến ngưỡng. Lúc này phân tử
polymer không còn đáp ứng được các yêu cầu sản xuất sợi do sự phân bố khối lượng

phân tử quá đa dạng.
Một sản phẩm khác của phản ứng ester hóa là nước. Để thúc đẩy phản ứng đạt đến
hiệu suất cao nhất, nước được chưng cất để tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Cuối phản
ứng ester hóa, muối photphat hay photphit được cho vào nhằm ổn định polymer. Nó
giúp polymer khó tan trong môi trường kiềm hơn so với những polymer không có các
chất này. Giai đoạn tiếp theo trong quá trình polymer hóa tương tự nhau cho cả phản

Nhóm 4

Page 15
15


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

ứng ester hóa trực tiếp lẫn phản ứng trao đổi ester. Một lượng xúc tác được thêm vào
trộn lẫn với các obligomer mạch thẳng, glycol dư được tách ra bằng chưng cất hỗn hợp
sau phản ứng. Nhiệt độ được nâng lên khoảng 280 – 290 oC trong khi áp suất được
giảm nhanh về dưới 25Pa để tránh tạo bọt do glycol hóa hơi, cho tới lúc thu được
polyester có khối lượng phân tử mong muốn. Trong quá trình ngưng tụ ester antimon
trioxit tạo phức với ester của acid titanic lẫn trong polyester gây ra những đốm có màu
khi chúng kết hợp antimon trioxit. Tuy nhiên, hiệu ứng này không đáng kể khi có mặt
P3+ hoặc P5+.
Phản ứng gồm 2 giai đoạn
- Giai đoạn 1: Hỗn hợp PTA và EG được gia nhiệt, phản ứng trùng ngưng xảy
ra tạo BHET ( bis-(hydroxyletyl)terephtalat) và các oligome có phân tử lượng thấp.
n HOOC

COOH

2nHOC H2 C H2 OH
Temperature

HO

HO

C H2

C H2

O

O

O

C

C

O

O

C

C

O

O

C H2 C H2 O

C H2

H

C H2

OH

( B HE T)

2nH2O

x

Giai đoạn 2: Phản ứng trùng ngưng tiếp tục xảy ra tạo PET. Sau phản ứng, EG còn
dư, PET có dạng lỏng chảy nhớt. Nếu làm lạnh ngay trong nước sẽ tạo thành PET
vô định hình.

Nhóm 4

Page 16
16

Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Xúc tác thường dùng là antimony trioxit, muối của titan, gecmani, coban,
mangan, magie và kẽm. Xúc tác sử dụng với nồng độ thích hợp để làm tăng vận tốc
phản ứng.
Cũng như phản ứng ester hóa, phản ứng đa tụ polymer cũng là một phản ứng
thuận nghịch. Do vậy, trong giai đoạn đa tụ phải tách glycol một cách triệt để. Song
song với phản ứng đa tụ polymer, ở nhiệt độ này còn diễn ra quá trình nhiệt phân
polyester làm giảm khối lượng phân tử. Phản ứng này hình thành các nhóm cacboxyl
(-COOH) và vinyl ester ở đầu mạch, sau đó các nhóm vinyl ester này sẽ nhanh chóng
chuyển thành các nhóm andehyt.
Trong điều kiện áp suất thấp và tốc độ chưng cất lớn các hợp chất andehyt
nhanh chóng tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Nhưng nếu quá trình diễn ra ở áp suất
cao hoặc thời gian chưng cất kéo dài, những nhóm andehyt này sẽ tạo ra những nhóm
mang màu lẫn trong phân tử polyester. Cuối phản ứng đa tụ polymer, một lượng từ
0,5-2% diphenyl ester hoặc diphenyl terephtalat được cho vào thiết bị đa tụ để kết nối
các obligomer thành polymer theo phản ứng:

2

Nhóm 4

Page 17
17


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Bằng cách này có thể giảm bớt thời gian phản ứng đa tụ polymer so với phương
pháp tiếp tục chưng cất để loại glycol. Do vậy đây là biện pháp làm giảm ảnh hưởng
của các phản ứng phụ sinh ra các hợp chất có màu mà vẫn đáp ứng yêu cầu làm giảm
các obligomer.
Để làm mất các nhóm carboxy ở đầu mạch, người ta cũng có thể cho vào hỗn
hợp một lượng etylen oxit.

1.1.2. Phản ứng trao đổi este giữa Dimetyl Terephtalat (DMT) và EG
Phản ứng điều chế DMT từ TPA và Metanol

Phản ứng trans este hóa giữa DMT và EG, methanol là một trong các sản phẩm.

Nhóm 4

Page 18
18


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

1.1.3. Phản ứng giữa Terephtaloyl diclorid và Etylen glycol

Phản ứng này xảy ra nhanh và hiệu suất cao. Tuy nhiên do axit clorua đắt nên
phương pháp nên phương pháp này không được sử dụng trong công nghiệp.

1.2. NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH TỒNG HỢP PET
Sản xuất PET chủ yếu chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn đầu là PTA sản xuất
bằng cách sử dụng p-xylen làm nguyên liệu với sự có mặt của axit làm dung môi, giai

Nhóm 4

Page 19
19


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

đoạn hai là phản ứng giữa PTA và MEG hình thành nên PET. Do đó các nguyên liệu
sản xuất PET là p-xylen và MEG.
1.2.1. Nguyên liệu p-xylen
P-xylen là một hydrocacbon thơm, gồm một vòng benzen và hai nhóm thế metyl
thế vào hai tử cacbon ở hai vị trí 1 và 4 vòng thơm. P-xylen có đồng phân là o-xylen và
m-xylen.
Tính chất hóa lý:
 Công thức phân tử: C8H10

 Công thức hóa học:
H3C

CH3

 Trọng lượng phân tử: 106,17 đvC
 Điểm sôi: 137-140oC
 Tỷ trọng: 0,86
 Nhiệt độ nóng chảy: 13,3oC
 Nhiệt độ sôi: 138,4oC
 Chất lỏng không màu, không tan trong nước, tan trong ancol, ete, và các

dung môi hữu cơ.
Ứng dụng:

Nhóm 4

Page 20
20


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

P- xylen có một số ứng dụng như chất làm tăng trị số octan của xăng, làm dung
môi trong sơn, phẩm màu, dung môi trong nghiên cứu thuốc…P-xylen được sử dụng
chủ yếu để sản xuất axit terephtalic, một hợp chất quan trọng để tổng hợp nhựa PET.

Nguồn thu P-xylen:

1.2.2. Nguyên liệu MEG
Tính chất hóa lý:
Mono ethylene glycol / MEG là chất lỏng có nhiệt độ sôi cao, độ bay hơi thấp,
có thể trộn lẫn với nước. Nó được dùng làm dung môi và là nguyên liệu ban đầu cho
nhiều quá trình tổng hợp
- Tên hoá học : 1,2 – Ethanediol, Ethylene Glycol

Nhóm 4

Page 21
21

Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester
- Công thức hoá học :HOCH2-CH2OH

- Công thức phân tử :C2H6O2
- Nhiệt độ sôi : 196-1990C
- Nhiệt độ đông đặc : -12.30C

Mono ethylene glycol / MEG là chất lỏng trong suốt, tốc độ bay hơi thấp, hút
ẩm, nhiệt độ sôi cao, có mùi nhẹ. Nó có thể trộn lẫn với nước, alcohol, polyhydric
alcohols, glycol ether, acetone, cyclohexanone. Tan trong dầu động vật, dầu thực vật
và các dẫn xuất dầu mỏ, không tan hoặc tan hạn chế trong esters, hydrocacbon thơm,
hydrocacbon béo.
Ứng dụng:
Mono ethylene glycol / MEG có các tính chất như : làm giảm nhiệt độ đông
như hệ nước, khả năng hút ẩm, bền hoá học, khả năng phản ứng với Ethylene oxide
và các acid khác. Vì thế nó được dùng nhiều trong các ứng dụng :
 Chất trung gian để sản xuất nhựa
 Chất chống đông và ức chế ăn mòn
 Chất giữ ẩm
 Dung môi hòa tan thuốc nhuộm

Nguồn thu MEG:

Nhóm 4



Thủy phân etylen oxit



Clohydrin hóa etylen, thủy phân bằng dung dịch kiềm hydro cacbonat

Page 22
22


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester
 Axetoxyl hóa etylen, thủy phân thu được MEG

1.3. CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MONOMER
1.3.1 Công nghệ sản xuất TPA
TPA là dạng á bột có tinh thể mầu trắng với mùi chua nhẹ, có ảnh hưởng nhẹ tới
mắt, da và đường hô hấp của người với các thông số như sau:
Công thức của TPA: C6H4(COOH)2

Bảng 2.1. Đặc trưng

Nhóm 4

Page 23
23


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của PTA

Bảng 2.3. Chỉ tiêu kĩ thuật
TPA được sản xuất bằng cách oxy hóa p-xylen. Hai công nghệ để sản xuất TPA
được đề cập là:
 Công nghệ oxi hóa của hãng Amoco

Nhóm 4

Page 24
24


Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat
Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyester
 Công nghệ oxi hóa nhiều bậc của hãng Eastman

P-xylen là nguyên liệu cho hầu hết các quá trình sản xuất TPA trong đó sử
dụng axit axetic làm dung môi phản ứng. Không khí được nén để cung cấp oxy cho
phản ứng và được đưa vào với lượng dư để giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm
phụ, đạt được độ chuyển hóa p-xylen cao.
TPA được sản xuất bằng phản ứng lớp xúc tác pha lỏng. Phản ứng tỏa nhiệt
cao, giải phóng 2.105 kJ/kg p-xylen, nhiệt tỏa ra này được tận dụng để đun sôi axit
axetic đồng thời tản nhiệt cho phản ứng. Quá trình oxy hóa các nhóm metyl xảy ra
theo ba giai đoạn. Hai sản phẩm trung gian được hình thành trong phản ứng là axit ptoluic và axit 4-formylbenzoic và cuối cùng TPA được tạo thành.

1.3.1.1. Công nghệ oxi hóa của hãng Amoco
TPA trở thành sản phẩm thương mại của Công ty Hóa chất Amoco năm 1965.
Công nghệ của Amoco có thêm một cụm thiết bị để tinh chế TPA thô nhằm thu được
sản phẩm có độ tinh khiết cần thiết để sản xuất PET. Công nghệ này được sử dụng

phổ biến trên thế giới.

Nhóm 4

Page 25
25