ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
PHẦN I:LỜI NÓI ĐẦU
Công nghiệp chất dẻo là một trong những ngành công nghiệp còn rất trẻ.
Đặc biệt trong những năm gần đây, khi các nguồn nguyên liệu truyền thống như :
sắt, thép, gỗ bắt đầu sắp cạn kiệt, thì các ngành công nghiệp chất dẻo trên thế giới
phát triển mạnh mẽ. Sản phẩm của ngành công nghiệp chất dẻo dần dần thay thế
các sản sản phẩm truyền thống. Ở các nước phát triển, ngành công nghiệp chất dẻo
phát triển rất mạnh, sản phẩm đa dạng. So với các vật liệu khác như gỗ, sắt,…thì
vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm như nhẹ hơn nhưng có độ bền cơ học tốt, sản phẩm
đa dạng, màu sắc đẹp, giá cả phù hợp…Do vậy, vật liệu nhựa đã được sử dụng rất
nhiều trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội như sản xuất hàng gia dụng
(bàn, ghế, vỏ chai, ống nước…), sản xuất vỏ bọc dây điện, keo dán, sơn, dùng làm
vật liệu composite, kể cả trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, hàng không và đại
dương. Trong đó, PVC là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay.
I/ Lịch sử hình thành và quá trình phát triễn của nhựa PVC
1/ Quá trình hình thành PVC
Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triễn hơn 100 năm qua. Năm 1835 lần đầu
tiên Henault đã tổng hợp được vinyclorua, nguyên liệu chính để tạo nên PVC.
Polyvinylclorua được quan sát thấy đầu tiên 1872 bởi Baumann khi phơi ống
nghiệm chứa vinylclorua dưới ánh sang mặt trời, sản phẩm tạo ra có dạng bột màu
trắng và bản chất hoá học của nó chưa được xác định. Các nghiên cứu về sự tạo
thành PVC đầy đủ hơn đã được công bố vào năm 1912 do Lwan
Ostromislensky(Nga) và Fritz Klattle(Đức) nghiên cứu độc lập. Tuy nhiên polymer
mới này vẫn không được ứng dụng và không được quan tâm chú ý nhiều bởi tính
kém ổn định, cứng và khó gia công. Cuối thế kỷ 19, các sản phẩm như axetylen và
clo đang trong tình trạng khủng hoảng thừa, việc có thể sản xuất được PVC từ các
nguyên này là một giải pháp hữu hiệu. Năm 1926, khi tiến sĩ Waldo Semon vô tình
phát hiện ra chất hoá dẻo của PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên để khắc
phục nhược điểm khi gia công cho PVC, sau đó là các nghiên cứu về chất ổn định
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 1 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC

SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 3 -
Biểu đồ: sự tiêu thụ PVC trên
thế giới năm 2008
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
b.Việt Nam
Năm 2002, toàn nghành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260.000 tấn nguyên
liệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 71.3%
tổng nhu cầu nguyên liệu. Sản lượng tiêu thụ PVC là 200.000 tấn chiếm khoảng
13.5%. Trước năm 2000, nghành nhựa của nước ta chủ yếu nhập khẩu. 10 năm trở
lại đây, sản lượng nhựa của VN đã tăng trưởng nhanh và đều đặn với tộc độ trung
bình là 15% năm. Bất chấp sự suy thoái kinh tế toàn cầu và biến động giá vật liệu
nhựa trong năm 2008, sản lượng nhựa VN vẫn đạt 2.3 triệu tấn tăng 22% so với
năm 2008. Dự kiến sản lượng tiếp tục tăng, giai đoạn 2000-2010 (đơn vị nghìn tấn)
Hiện nay nước ta đã có 2 Liên doanh sản xuất bột PVC. 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 lên 100.000
tấn/năm. 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 Rịa- Vũng Tàu với tổng công ty
dầu khí Petronas của Malaysia có công suất là 100.000 tấn bột PVC/năm. 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
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 4 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
chi tiết đặc chủng vẫn phải nhập khẩu. Khả năng cung cầu PVC ở Việt Nam được
thể hiện trong sơ đồ sau:
Khả năng cung-cầu PVC ở Việt Nam
- Tiềm năng thị trường

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.
PHẦN HAI: LÝ THUYẾT CHUNG
CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG PVC
I/Đặc điểm cấu tạo
-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
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 7 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
Trùng hợp VC theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử theo “ đầu nối đuôi”
thành mạch phát triễn. 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 mới có khả năng định hướng một
phần.
-Do trong PVC có Cl nên cấu trúc thu được là hỗn hợp cả 3 loại:
II.Tính chất của PVC
1.Tính chất vật lí
PVC là một loại polymer vô định hình ở dạng bột màu trắng đôi khi hơi vàng nhạt.
Là loại vật liệu cách điện tốt, tính mềm dẻo, dai (có mặt chất hóa dẻo), có độbền va
đập kém và dể gia công. PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù và nhũ tương. PVC

trạng thái mềm dẻo và trên 160
0
C ở trạng thái chảy nhớt. Nhưng có một đặc điểm
là trên 140
0
C PVC đã bắt đầu bị phân huỷ sinh ra HCl trước khi chảy dẻo ( đốt
nóng lâu ở nhiệt độ trên 100
0
C cũng vẫn bị phân huỷ ), HCl thoát ra có tác dụng
xúc tác làm tăng nhanh quá trình phân huỷ. Khi gia nhiệt PVC không chảy mà bị
cháy. Khi xảy ra hiện tượng cháy tạo nhiều các liên kết đôi, để lâu ngày các liên
kết này phản ứng khâu mạch tạo ra polymer có khối lượng phân tử rất lớn, cứng và
mất tính tan trong dung môi.

SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 9 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
Dưới tác dụng của nhiệt thì liên kết giữa Cl-C bị gãy vì phân cực mạnh, đồng thời
tách cùng với H bên cạnh tạo HCl (hoặc tạo ra Clo). Các nối đôi C=C, cùng với
HCl đóng vai trò xúc tác phân hủy nhiệt nhanh hơn. Chính các liên kết đôi này làm
sản phẩm có màu vàng.

-Biện pháp để chống cháy PVC
+Tác động vào yếu tố oxi: Thông thường cho vào nhựa những hợp chất hữu cơ có
thành phần khí trơ hoặc chất oxi hóa mạnh như nhóm halogen. Khi có tác dụng
nhiệt, hợp chất phân hủy lấy oxi của môi trường làm nồng độ oxi giảm (< LOI
PVC
=
60), và dập tắt sự cháy. Ưu điển rõ nét của phương pháp này là hàm lượng chất
chống cháy đưa vào nhựa rất thấp nên không làm ảnh hưởng đến cơ tính của nhựa.
+Sử dụng phụ gia INTUMAX AC-2BG (AC-2). Thành phần có chứa Carbon và

4
, axít HNO
3
loãng và dung dịch
kiềm nồng độ ≈ 20%.
• Sự phân hủy của PVC dưới tác dụng cơ học
Trong quá trình gia công, cũng như trong quá trình sử dụng sản phẩm dưới tác
dụng lực cơ học làm sinh ra ứng suất ngoại có thể dẫn đến sự phá hủy mạch
polymer, thực chất nó làm đứt mạch polymer sinh ra gốc tự do(dưới tác dụng cơ
học) có khả năng khơi mào cho các phản ứng hóa học làm giảm khối lượng phân tử
dẫn tới giảm tính chất cơ lí. Ở cùng nhiệt độ nếu PVC chịu đồng thời của tác động
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 11 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
cơ học thì sự phân hủy HCl tăng lên 1,5-2 lần so với khi không chịu tác dụng lực
cơ học.
• Tính chất cơ học:
-Tg= 78 – 80
o
C
-d = 1.38 – 1.4 (g/cm
3
)
-δ
k
= 400 – 600 (KG/cm
2
)
-δ
u
= 900 – 1200 (KG/cm

-Khả năng gia công không cao không thích hợp cho sản phẩm có kích thước lớn.
• Tính dẫn điện: Thông thường các polyme trong đó có Polyvinylclorua
không có những phần tử tích điện. Do vậy điện trở của polyme rất lớn (10
15
– 10
18
Ωm) vì thế olyvinylclorua được dùng làm vỏ bọc dây cách
-Một số tính chất của PVC cứng và PVC mềm

SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 13 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
2.Tính chất hoá lí
-PVC cứng bền với axit và bazo cũng như dầu, acohol, và hydrocacbon béo.
Nhưng nhạy với hydrocacbon thơm và hydrocacbon chứa clo, este, và có thể
trương trong xeton.
-PVC mềm rất nhạy với tác nhân khí quyển và ánh sáng. Khả năng phân hủy sinh
học phù hợp khi tiếp xúc với thực phẩm
-PVC có hoạt động hoá học khá lớn, trong các quá trình biến đổi hoá học các
nguyên tử Clo tham gia phản ứng và thường kéo theo các nguyên tử hydro ở
Cacbon bên cạnh. Một số phản ứng đặc trưng của PVC
• Nhiệt phân huỷ
-Khi gia nhiệt PVC không chảy mà bị phân hủy, tạo liên kết đôi vì dưới tác dụng
của nhiệt thì liên kết giữa Cl-C bị gãy vì phân cực mạnh, đồng thời tách cùng với
H bên cạnh tạo HCl (hoặc tạo ra Clo).
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 14 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
-Các nối đôi C=C, cùng với HCl đóng vai trò xúc tác phân hủy nhiệt nhanh hơn.
Chính các liên kết đôi này làm sản phẩm có màu vàng
-Để lâu ngày các liên kết này phản ứng khâu mạch tạo ra polymer có khối lượng
phân tử rất lớn, cứng và mất tính tan trong dung môi.

Khi đun nóng làm chuyển động của các phân tử tăng lên, các phân tử trượt lên
nhau,làm suy yếu dần lực liên kết giữa các phân tử và làm mềm polyme.

• Thay clo bằng nhóm amin:
Khi tác dụng dung dịch PVC với NH
3
trong bình có áp suất và ở nhiệt độ cao sẽ
tạo thành một số nhóm amin và các liên kết imin nối các mạch (mức độ thay thế
không quá 15 - 20% )
- CH
2
- CHCl – CH
2
– CHCl -
 →
+
3nNH
nHCl + - CCH
2
– CHNH
2
– CHCl -
• Thay clo bằng các nhóm thơm
Dung dịch PVC trong tetrahydrofuran hay dicloretan với benzen (hay alkylbenze),
ở 0
0
C hay ở nhiệt độ thường với xúc tác clorua nhôm sẽ tạo thành một số nhóm
aryl.
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 16 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC

+Khối lượng xe nhẹ hơn nên tiêu thụ ít nguyên liệu hơn, giảm ô
nhiễm môi trường
• 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 với nhiềumôi
trường khác nhau, dễ chế tạo, có thể tái sinh, giá rẻ

• Những ứng dụng khác
-Đồ chơi trẻ em, dày dép, áo mưa, túi sách, làm phao tắm, rèm cửa, thùng chứa hóa
chất, lưới đánh cá, tóc giả, bàn phím, uPVC được làm cửa sổ, màng bọc thực phẩm
-Các mặt hàng tiêu dùng khác: ống dẻo lưới, ống tải nước, dùng làm dụng cụ
phòng hộ khi làm việc trong môi trường nhiễm xạ: giầy, ủng, quần áo bảo hộ lao
động, sợi PVC làm vải lát tường cách nhiệt, cách âm, tạo sợi quăn phồng làm lông
thú nhân tạo.
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 19 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC

III.Quá trình công nghệ sản xuất PVC
1.Nguyên liệu để sản xuất PVC huyền phù
a.Vinylclorua
-Nguyên liệu để sản xuất PVC là vinyclorua C
2
H
3
Cl


Cl
+
CH
3
CH
2
Cl
Với H
2
1/2O
2
+
CHO
CH
2
Cl
CH
2
CH
Cl
Trong phản ứng oxi hoá VC ở nhiệt độ 50÷150
0
C có mặt HCl dễ dàng tạo ra
monome axetat dehit

CH
2
CH
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 21 -
Cl

O
Khi đun nóng với kiềm HCl bị tách ra khỏi VC cho ta axetylen
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 22 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
CH
2
CH
Cl
+
RONa
CH
2
CH
NaCl
+
OR
Tác dụng với acolat hay fenolat cho ta este VC:
Cl
CH
2
CH
+
Mg
CH
2
CH
MgCl
- Tạo hợp chất cơ kim
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 23 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC

C trong điều kiện áp suất khí quyển.
+Clo hoá etylen ở nhiệt độ cao

Phương pháp này chưa dùng trong công nghiệp vì chưa có phương pháp lấy nhiệt
phản ứng ra
+Nhiệt phân dicloetan
Phương pháp này rất kinh tế, dây chuyền sản xuất đơn giản nhưng xúc tác không
bền, không được tái sinh và ở nhiệt độ cao tạo ra sản phẩm phụ như C
2
H
2
, Dien…
+Giai đoạn đầu của nghành công nghiệp PVC, thì VMC được tổng hợp từ axetylen
và HCl bằng pha khí với xúc tác Hg
2
Cl ở nhiệt độ 150
o
C. Axetylen được sản xuất
từ CaC
2
+Oxiclo hoá etylen: đây là quá trình toả nhiệt và giảm áp. Xúc tác cho quá trình là
CuCl
2
. Quá trình tiến hành ở nhiệt độ từ 300-350
o
C, áp suất 0.1-0.3 Mpa. Ưu điểm
của phương pháp là tận dụng HCl sinh ra do quá trình cracking EDC dùng cho quá
trình oxyclo hoá tạo EDC. Không sử dụng axetylen giảm giá thành sản phẩm.
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 25 -