ĐỘT PHÁ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TẠO CÁCH BIỆT

NHỰA PVC CÔNG NGHIỆP

A. Nhựa PVC công nghiệp

1. Định nghĩa:

– PVC là hợp chất hoá học của Cacbon, Hydro và Clo. Hợp 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 mới được sản xuất với số lượng lớn.
PVC được trùng hợp 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 = -19,30C

VC ở nồng độ 4-27% tạo với không khí moat hỗn hợp gây nổ.

VC có thể được sản xuất từ acetylen, etylen theo các phương trình sau:

  • Khử hydro và clo của dicloethane bằng dung dịch rượu kiềm:
  • Clo hoá ethylene ở nhiệt độ cao:
  • Nhiệt phân dicloethane:
  • Hydro và clo hoá acetylene:

2. Các phương pháp tổng hợp PVC:

* Trên thị trường hiện nay có ít nhất 400 loại nhựa PVC khác nhau, và không có 2 loại nhựa nào giống nhau về tính chất. Có 4 phương pháp tổng hợp PVC:

– Trùng hợp khối (PVC-M): là phương pháp trùng hợp VC trong khối, cho đến nay thì phương pháp này ít được sử dụng do polymer thu được ở dạng một khối lớn có trọng lượng không đều nên khó nghiền và xử lý. Mặt khác khó dẫn nhiệt phản ứng ra, do đó làm phân hủy polymer tạo ra khí HCl và polymer có màu. Hạt có kích thước đồng nhất khoảng 0,15mm, rất tinh khiết.

– Trùng hợp dung dịch: cũng như các phương pháp khác, trùng hợp trong dung dịch tiến hành ở nhiệt độ thấp 35-450C. Dung môi cho vào trước, VC lỏng cho vào sau, chất khởi đầu là peroxyt benzoyl. Có thể dùng hai loại dung môi:

  • Dung môi không hòa tan polymer (rượu), trong trường 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 nước để kết tủa hoặc chưng cất.

– Tuy nhiên phương pháp này ít dùng trong thực tế do quá trình trùng hợp lâu và tốn nhiều dung môi.

– Trùng hợp nhũ tương (PVC-E): ở đây chất khởi đầu tan trong nước vì thế phản ứng trùng hợp xảy ra ở khu vực tiếp xúc giữa VC và H2O. Polyme tạo ra sẽ ở trạng thái nhũ tương trong nước, cần phải keo tụ hoặc cho nước bốc hơi để tách polymer ra. Sản phẩm thường ở dạng latếch và kích thước hạt polymer rất bé (0,06-0,25mm), độ trong cao, trộn lẫn tốt, dễ gia công.

– Ưu điểm đặc biệt của phương pháp này là có khả năng tiến hành trùng hợp liên tục. Nhờ khuấy đều và polyme tách ra liên tục nên sản phẩm rất đồng nhất.

– Trùng hợp huyền phù (PVC-S): để trùng hợp huyền phù ta cho VC lỏng (dưới áp suất) phân tán trong nước có keo ưa nước (gelatin và rượu PVR) và chất kích động tan trong monomer. Bằng cách chọn chất kích động hoặc hỗn hợp hợp chất kích động có thể điều chỉnh được vận tốc trùng hợp và trong nhiều trường hợp nâng cao được độ chịu nhiệt và ánh sáng của polymer thu được. Polyme thu được sạch hơn nhiều so với polymer nhủ tương, có cấu trúc chặc chẽ, ít hút dầu, kích thước hạt và hình dạng của bột khô phụ thuộc vào quá trình sấy.

3. Tính chất nhựa PVC:

3.1 Cấu tạo phân tử PVC:

PVC có cấu tạo phân tử kiểu “đầu – đuôi”

– 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 vượt quá 40 – 45oC thì sự phân nhánh có khuynh hướng tăng. Polymer mạch nhánh không những có ảnh hưởng đến tính chất hoá học mà còn làm thay đổi tính chất vật lý.

– Đặc tính cấu trúc còn được 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 nhựa, nghĩa là quyết định nhiệt độ gia công. Độ kết tinh càng tăng thì nhiệt độ mềm của nhựa tăng và do đó nhiệt độ gia công sẽ cao hơn. Độ kết tinh tăng làm giảm tính tan của Polymer trong dung môi.

3.2. 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.

3.3. 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.

Bảng: Tương quan giữa khối lượng phân tử M và chỉ số độ nhớt K

Untitled

– Lựa chọn đúng giá trị K của PVC là một việc rất quan trọng trong việc gia công PVC.

3.4 Kích thước và hình dáng hạt:

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

– Kích thước hạt thay đổi trong khoảng rộng

Bảng: Kích thước hạt PVC

Untitled

 – 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 hưởng đến cơ tính của sản phẩm vì lực liên kết giữa các phần tử sơ cấp (1 micron) yếu hơn 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 lượng riêng gộp của PVC, do đó quyết định thể tích của một mẻ gia công và năng suất của máy gia công.

3.5 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/cm3.

Bảng: Kích thước hạt của PVC huyền phù thương mại tiêu biểu “Breon”

Untitled

3.6. Độ tinh khiết:

– Độ tinh khiết của PVC ảnh hưởng đến màu sắc, độ trong suốt và tính ổn định nhiệt của sản phẩm. Các tạp chất thường là chất khơi mào, chất ổn định huyền phù, nhũ tương còn lẫn trong quá trình Polymer hoá. Polymer nhũ tương thường có tỉ lệ tạp chất cao hơn.

3.7. Tính chất vật lý:

– Tính chất của polymer luôn phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình Mw, nhiệt độ mềm, độ bền kéo, ứng 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 lượng phân tử.

 Bảng: Một số tính chất của PVC

Untitled

3.8. Tính chất hoá học:

· PVC bắt đầu bị phân hủy ở nhiệt độ 130 – 1500C. Nhiệt độ thủy 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 bởi nhiệt của PVC phụ thuộc vào hàm lượng tạp chất lẫn vào. Do vậy PVC nhũ tương kém bền nhiệt hơn PVC trùng hợp khối.

· PVC hầu hết trơ với O2, O3 nhưng dễ bị phân huỷ bởi các chất oxy hoá mạnh như Permanganat đậm đặc.

· PVC bền với các oxit kiềm trừ H2SO4 (>90%) và HNO3 (>50%) ở nhiệt độ cao 600C. Ở nhiệt độ lớn hơn 600C PVC bị phân huỷ bởi các acid mạnh.

· PVC ít bị ảnh hưởng của nhóm Halogen. Riêng Br2 và F2 tác dụng với PVC ngay ở nhiệt độ thường.

· PVC tan trong các xêton, hydrocacbon clo hoá và ester. Dễ tan nhất là trong các hỗn hợp dung môi phân cực và không phân cực, ví dụ như Axeton, và Benzen. Không tan trong monomer, rượu, nước, hidrocacbon no.

· PVC bền với acid và kiềm ở nhiệt độ 200C.

3.9. Tính chất về môi trường:

– Ảnh hưởng của môi trường phụ thuộc vào hàm lượng chất hoá dẻo trong hỗn hợp. Độ hấp thụ nước của PVC cứng nhỏ hơn 1%, do đó PVC cứng được xem như không bị tác dụng của môi trường như nước và các dung dịch loãng khác.

Bảng2.5 Độ thấm hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ của PVC

Untitled

PVC rắn có độ thấm khí thấp hơn hơn PE.

Bảng: Độ xuyên thấm khí của PVC

Untitled

– Có rất ít dung môi hữu cơ tác động lên PVC. Cồn, acid hữu cơ vàhydro carbon mạch thẳng không ảnh hưởng lên PVC. Một số dung môi tốt của PVC là diclorua elthlen, nitrobenzene, các acetone như: cyclohexanone, tetra hydro furan.

– 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 hợp.

– Một số hãng sản xuất nhựa PVC trên thế giới:

Bảng: Tên thương mại của một số loại nhựa PVC

Untitled

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

Mây thẻ

%d bloggers like this: