Công nghệ sản xuất PC Poly cacbonat Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Nội Dung
 Tổng quan về Polycarbonat (PC)
 Nguyên Liệu và PTPƯ
 Công nghệ sản xuất PC sử dụng phosgen
 Công nghệ sản xuất PC không sử dụng
phosgen
So sánh và lựa chọn công nghệ
Kết luận


Tổng quan về Polycarbonates
Giới thiệu
Lịch sử phát triển

Giới thiệu
Tính chất của polycarbonate
Polycarbonates
Ứng dụng

Tình hình sản xuất và tiêu thụ

www.website.com


Polycarbonate
• Polycarbonates (PC) được biết đến với tên
thương mại như Lexan, Makrolon, Makroclear
và một số tên khác là một polyme nhiệt dẻo
• Polycarbonate là một trọng lượng nhẹ, rất linh
hoạt, bền, chịu nhiệt, chống vỡ, và formable
nhiệt dẻo trong suốt

Lịch sử phát triển
• Có nguồn gốc từ BPA được phát hiện
tại Bayer bởi Tiến sĩ Hermann Schnell vào
năm 1953 và ngay tại General Electric
của Daniel Fox
• Sản xuất thương mại polycarbonate của Bayer
AG bắt đầu ở Đức vào năm 1958, và ở Hoa Kỳ
vào năm 1960


Tính chất của polycarbonate
Polycarbonate (PC) là một axit
polycarbonic tuyến tính chuẩn bị ester
từ phenol dihydric


Tính chất của polycarbonate
• Tính chất vật lý
 Khối lượng riêng: 1,20 – 1,22 g/cm3
 Chỉ số Abbe (V): 34,0
 Chỉ số khúc xạ (n): 1,584 – 1,586
 Tính dễ cháy: V0 – V2
 Chỉ số oxy giới hạn: 25 – 27%
 Khả năng hấp thụ nước trong 24h: 0,1%
 Giảm bức xạ: tốt
 Giảm tia cực tím (1-380 nm): tốt

Tính chất của polycarbonate
• Tính chất hóa học
 Modun đàn hồi (E): 2,0-2,4 Gpa
 Độ bền kéo: 55-75 Mpa
 Cường độ nén: >80 Mpa
 Khả năng kéo dài: 80-150%
 Tỉ số Poisson: 0,37
 Độ cứng – Rockwell: M70
 Tốc độ truyền âm: 2270 m/s
 Chịu mài mòn: 10-15 mg/1000 chu kỳ
 Hệ số ma sát: 0,31


Tính chất của polycarbonate
• Tính chất khác
 Nhiệt độ nóng chảy (Tm): 155oC (311oF)
 Nhiệt độ thủy tinh chuyển tiếp: 147oC (297oF)
 Giới hạn làm việc trên: 115oC – 130oC
 Giới hạn làm việc dưới: -40oC
 Nhiệt dung riêng: 1,2-1,3 kJ/kg
 Cường độ điện môi: 15-67 kV/mm


Ứng dụng
Linh kiện điện tử
Vật liệu xây dựng
Lưu trữ dữ liệu

Polycarbonate

Ô tô,máy bay,các thành phần bảo mật

Ứng dụng thích hợp
Y tế
Điện thoại
www.website.com


Tình hình sản xuất và tiêu thụ
Châu Á
Trung Quốc được dự báo sẽ tăng
10-15 phần trăm mỗi năm trong
vài năm tới và đạt 1,2 triệu tấn
vào năm 2015, trong khi nhu cầu
sẽ đạt 2 triệu tấn vào năm 2015

Chú thích 2

Châu Âu
Đức là nhà sản xuất chính của
polycarbonate ở châu Âu: khoảng
40% tổng sản lượng châu Âu được
sản xuất ở đây


Nguyên liệu sản xuất Polycarbonat (PC)
Phương trình phản ứng tổng hợp Polycarbonat
HOCR2-X-CR2OH + COCl2 → 1/n [OCR2-X-CR2OC(O)-]n + 2 HCl.

Bisphenol A (BPA).

- Bisphenol A (BPA) tên gọi khác của 4,4’-dihydroxydiphenyldimethylmetan
- Công thức hóa học C15H16O2
- Khối lượng phân tử M=228,29.
- Công thức cấu tạo:


1. Tính chất
Tỉ trọng ở 20oC

1.04 g/cm3

Tỉ trọng ở 160oC

1.065g/cm3

Mật độ

0.492g/cm3

Nhiệt độ sôi ở áp suất 101.3 kPa

360oC

Nhiệt độ sôi ở áp suất 1.4 kPa

240oC

Nhiệt độ sôi ở áp suất 0.4 kPa

222oC

Nhiệt độ bay hơi ở 101.3 kPa

404J/G

Điểm chớp cháy

227oC

Nhiệt độ đánh lửa

519oC

Tan trong nước ở 83oC

0.344% khối lượng

Tan trong axeton,rượu

Tốt

Tan trong methylen cloride

1% khối lượng


2. Ứng dụng.







Đĩa CD, DVD, BLU-RAY, và đĩa khác.
Đèn mái nhà
Phủ ngoài cho tấm pin mặt trời
Module mái trong xe ô tô
Kính an toàn và kính che mặt bảo vệ

3. Các nhà máy sản xuất trên thế giới.
 Bayer Polyme Paytown, Texas
 Dow Chemical Freeport, Texas
 Sabic Innovative Plastics Burkeville, Alabama
 HEXION Hóa chất Haverhill. Ohio
 Kesar Loteparhuram, Ấn Độ
 Mitsubishi hóa chất Ltd.


4. Sản xuất Bisphenol A(BPA).

* Công nghệ sản xuất.
Phản ứng chính :

2 loại công nghệ sản xuất BPA :
- Công nghệ sử dụng xúc tác HCl.
- Công ngệ xúc tác nhựa trao đổi ion.


CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG XÚC TÁC HCl

CÔNG NGHỆ XÚC TÁC NHỰA TRAO ĐỔI ION


Phosgene
- Tên gọi theo IUPAC : Cacbonnyl dichloride
- Tên gọi khác oxit dichloride carbon,
Chloroformyl clorua…vv
- công thức hóa học COCl2 :


1. Tính chất.
Khối lượng phân tử (g. mol-1 )

98.92

Dáng vẻ bên ngoài

Khí không màu

Mùi

Nghẹt thở, giống cỏ khô mốc

Tỉ Trọng

4.248 g/L (15oC. khí)

Nhiệt độ sôi

-118oC

Điểm sôi

8.3oC

Độ hòa tan trong nước

Phân hủy trong nước


2. Ứng dụng của phosgene.
- Một lượng đáng kể phosgene được dùng cho phản ứng với bisphenol A
(BPA) để điều chế các polycarbonate, là hợp chất quan trọng trong kỹ thuật
chế tạo plastic nhiệt dùng làm thấu kính hay kính đeo mắt:
HOCR2-X-CR2OH + COCl2 → 1/n [OCR2-X-CR2OC(O)-]n + 2 HCl
- Khi phản ứng với nước, phosgene tạo ra CO2 và HCl
COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl
- Ở trạng thái khí, phosgene phản ứng với NH3 tạo Urea
COCl2 + 4 NH3 → CO(NH2)2 + 2 NH4Cl
- Thiên nhiên
Phosgene là một tác nhân ngạt đôi. Một thời gian chiến tranh người Đức đã sử
dụng phosgene đôi như một vũ khí hóa học.


3. Sản xuất phosgene
Công nghiệp, phosgene được tạo ra bằng cách lọc
carbon monoxide và clo khí qua lớp xốp than hoạt tính, phục
vụ như là một chất xúc tác:
CO + Cl 2 → COCl 2 (ΔH = rxn -107.6kJ / mol)

Phản ứng toả nhiệt, do đó các lò phản ứng phải được
làm lạnh. Thông thường, phản ứng được tiến hành từ 50 đến
150 ° C. Trên 200 ° C, phosgene trở lại trạng carbon
monoxide và clo, K eq (300K) = 0,05. Thế giới sản xuất của
hợp chất này được ước tính là 2.74 triệu tấn trong năm 1989.


5. Nguyên liệu thay thế phi phosgene
Quá trình phi phosgene đầu tiên trên thế giới sử
dụng CO2 là nguyên liệu ban đầu thành công trong việc
phát triển và công nghiệp hóa của Asahi Kasei Corp The
Asahi Kasei Quy trình cho phép sản xuất có năng suất
cao của chất lượng cao PC có tính chất tuyệt hảo và độ
tinh khiết cao.


Công nghệ sản xuất PC
CN Mistubishi Gas chemical
Đặc điểm của công nghệ:
• Sản xuất PC bằng hợp chất hydroxyl và phosgene
• Công nghệ chỉ sử dụng 1 thiết bị thùng cánh
khuấy và 1 thiết bị phản ứng dạng ống
• Quá trình sản xuất trải qua 2 giai đoạn:
1 . Xảy ra trong thiết bị phản ứng dạng ống, chủ yếu
để chuyển hóa dihydroxyl thành – OCOCl- bằng quá
trình photgen hóa.


2 . Diễn ra trong thiết bị phản ứng dạng thùng

có cánh khuấy nhằm tạo ra các oligomer PC
với khối lượng phân tử tương đối thấp qua 220 phản ứng trùng hợp liên tiếp.


Nhiệt độ thiết bị phản ứng : 200C.
Quá trình polymer hóa diễn ra trong 30 phút.