Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
lời Mở đầu

Từ xa đến nay, các sản phẩm hoá học có một vị trí quan trọng trong
cuộc sống của con ngời. Đặc biệt là các sản phẩm của ngành công nghệ tổng
hợp hữu cơ hoá dầu. Các sản phẩm này đợc sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu
ban đầu là than đá và dầu mỏ. Poly vinyl clorua (PVC) là một trong những sản
phẩm quan trọng đó, và đợc sản xuất với năng suất rất lớn.
PVC là một sản phẩm có nhiều ứng dụng rất quan trọng nh: thay thế một
số kết cấu bằng sắt bằng nhựa, chén bát bằng gốm thay bằng nhựa, PVC
đợc sản xuất bằng cách trùng hợp từ vinyl clorua (VC). Việc sản xuất có
thể tiến hành bằng nhiều phơng pháp khác nhau nh: phơng pháp trùng hợp
khối, phơng pháp trùng hợp dung dịch, phơng pháp trùng hợp nhũ tơng,
phơng pháp trùng hợp huyền phù.
Hiện nay, PVC chủ yếu đợc sản xuất chủ yếu bằng hai phơng pháp
chính là trùng hợp theo phơng pháp trùng hợp huyền phù và phơng pháp nhũ t-
ơng. Hai phơng pháp này tổng sản lợng chiếm đến 92% tổng lợng PVC sản
xuất đợc.
ở nớc ta, việc tìm thấy các mỏ dầu có trữ lợng lớn đã mở ra khả năng
cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất nhựa rất lớn do vậy trong thời
gian không xa chúng ta sẽ có một ngành sản xuất nhựa mang lại hiệu quả kinh
tế cao góp phần vào sự phát triển chung của đất nớc.

2
do Griesheim Elektron, nhng sản
phẩm PVC đầu tiên trong công nghiệp là vào năm 1930 theo phơng pháp của
F.klatte sử dụng phản ứng C
2
H
2
và HCl để tạo ra VC.
Thời gian gần đây, do nguồn cung cấp cao su tự nhiên sẵn có và giá
thành rẻ nhng khoa học cha phát triển nên VC có những ứng dụng rất hạn chế.
Trong chiến tranh thế giới thứ hai, nguồn cung cấp cao su tự nhiên giảm nhng
VC cần để tổng hợp thành PVC đã phát triển thành qui mô lớn ở Anh và Mỹ.
Quá trình sản xuất VC đi từ C
2
H
2
đòi hỏi cung cấp nhiều năng lợng để
sản xuất ra nguyên liệu axetylen. Do đó các nhà hoá học đã nghiên cứu ra ph-
ơng pháp sản xuất VC mới đi từ nguyên liệu rẻ tiền hơn, đó là nguyên liệu
Etylen vào những năm 1940-1945 .
Ngày nay, hơn 90% quá trình sản xuất VC đi từ etylen sử dụng quá
trình liên hợp: etylen-điclo etan- oxy-điclo etan - Vinyl clorua. Vì quá trình
này thuận lợi về điêù tiến hành và điêù kiện kinh tế.
II.TíNH CHấT VậT Lý Và ứng dụng của VC : [7]
Vinyl clorua (VC) ở nhiệt độ thờng và áp suất thờng là chất khí có mùi
ete nhẹ. Vinyl clorua tan rất tốt trong nớc, ở 25
0
C thì 0.11g VC tan trong
100g nớc còn ở - 15
0

= CHCN) tạo thành các polyme có giá trị.
VC còn đợc dùng để sản xuất sợi hoá học clorin, sơn chịu ăn mòn cao.
Bảng 1: Một số tính chất vật lý của VC đợc trình bày dới bảng sau đây:
III.TíNH CHấT HOá HọC: [ 7]
Công thức hoá học của VC: CH
2
=CHCl
Công thức cấu tạo của VC:

H H
| |
C = C
| |
H Cl
Do có chứa liên kết đôi và nguyên tử clo linh động nên VC là hợp chất
phân cực, với momen lỡng cực 1,44. Nên các phản ứng hoá học của VC là
phản ứng cuả liên kết đôi và phản ứng của nguyên tử clo linh động. Trong
phân tử VC có chứa một liên kết đôi và một nguyên tử clo linh động nên các
phản ứng hoá học mà VC có khả năng tham gia là:
Tên Đại Lợng Hằng Số
Khối lợng phân tử
Nhiệt độ ngng tụ
Nhiệt độ đóng rắn
Nhiệt độ tới hạn
Nhiệt bốc cháy
Nhiệt nóng chảy
Nhiệt bốc hơi ở 25
0
C
Trọng lợng riêng

Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
III.1.Phản ứng của nối đôi:
Vì chứa nối đôi nên VC dễ dàng tham gia phản ứng cộng:
+ với hydro (H
2
):
CH
2
=CHCl + H
2
CH
3
CH
2
Cl
+ Với Halogen (clo) đợc 1,1,2- tricloetan ở điều kiện môi trờng khô
nhiệt độ 140150
0
C hay ở 80
0
C và có chiếu sáng, Xúc tác là SbCl
3

2
=CHCl + 1/2O
2
ClCH
2
CHO
+ Do chứa nối đôi nên VC còn có thể tham gia phản trùng hợp tạo PVC
là một sản phẩm quan trọng cho công nghiệp chất dẻo.
III.2.Phản ứng xảy ra:
III.3.Phản ứng của nguyên tử Clo:
+ Phản ứng thuỷ phân : Khi đun nóng VC với kiềm thu đợc axetylen .
Phản ứng xảy ra:
CH
2
=CHCl + NaOH
đun nóng
CHCH + NaCl+ H
2
O
+ VC tác dụng với alkolat hay phenolat cho ta este vinylic:
Phản ứng xảy ra nh sau:
CH
2
=CHCl +RONa CH
2
=CHOR +NaCl
+ Tác dụng với kim loại tạo thành hợp chất cơ kim:
CH
2
=CHCl + Mg CH

I. Qúa trình phát triển nhựa PVC trên thế giới:[8]
Công nghiệp về các hợp chất cao phân tử, đặc biệt là chất dẻo tuy còn
non trẻ nhng đã phát triển nhanh chóng. Đó là nhờ chất dẻo có nhiều tính chất
rất đặc biệt đáp ứng đợc yêu cầu ngày càng cao của khoa học kỹ thuật và đời
sống hằng ngày. Nền công nghiệp chất dẻo ra đời dựa trên nguồn nguyên liệu
dồi dào nh: than dá, dầu mỏ, khí thiên nhiên và cả những phế phẩm nông lâm
nghiệp.
Trong tất cả các loại chất dẻo, nhựa PVC là loại phổ biến nhất đợc sử
dụng rộng rãi nhất nên nó luôn đứng đâù về tổng sản lợng và luôn đứng đầu
trong tất cả các loại chất dẻo. Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu về
PVC, chủ yếu là để nâng cao phẩm chất của nhựa và các sản phẩm gia công đ-
ợc. Do PVC có đặc điểm gia công dễ dàng và nhanh chóng hơn kim loại nên
máy móc thiết bị đơn giản và tiết kiệm.
Năm 1835 lần đầu tiên Regnault điêù chế đợc vinyl clorua bằng phơng
pháp xử lý đicloetan với dung dịch kalihydroxyt.
Năm 1872 Baumn lần đầu tiên trùng hợp vinyl clorua trong ống nghiệm
kín dới tác dụng của ánh sáng. Thí nghiệm này tiếp tục đợc Ostrislensky
nghiên cứu và công bố đầy đủ vào năm 1912. Tuy nhiên, polyme mới này vẫn
cha đợc đa vào sản xuất công nghiệp do rất khó gia công thành sản phẩm.
Đến khi W.L Semon phát hiện ra khi đun nóng PVC với trilyl phosphate
ở 150
0
C thu đợc một khối đồng nhất giống cao su ở nhiệt độ thờng, sau này
đợc gọi là PVC hoá dẻo. Lúc này, PVC mới trở thành một chất dẻo đợc quan
tâm hàng đầu trong lĩnh vực công nghiệp.
PVC hoá dẻo đợc quan tâm và sử dụng khá rộng rãi trong những năm
trớc và sau chiến tranh thế giới lần thứ hai. Vào những năm 60 của thế kỷ XX,
PVC (PVC không trộn chất hoá dẻo) bắt đầu đợc nghiên cứu và sử dụng ở
Đức, Anh, Mỹ. Những năm tiếp theo PVC đợc nghiên cứu chủ yếu cấu trúc
ngoại vi phân tử đợc tạo ra trong quá trình trùng hợp nh: Kích thớc hạt, hình

0
C ), độ hoà tan trong dung môi kém, trong khi gia công có khí HCl
thoát ra.
Mức tiêu thụ và phân phối PVC theo khu vực không giống nhau
Bảng 3: Thống kê phân phối PVC theo khu vực địa lý (năm 1997):[9]
Khu Vực %
Bắc Mỹ (Mỹ và Canađa)
Nhật Bản
Châu Âu
Nam Mỹ
Các nơi khác
33
18
32.6
2.2
14.2
Tổng 100%
Trên thế giới 2/3 sản lợng PVC dùng dới dạng sản phẩm cứng ( PVC
cha hoá dẻo) nh: ống dẫn nớc, tấm lợp, bàn ghế, khung cửa sổ, còn lại PVC
hoá dẻo đợc gia công thành những sản phẩm mềm nh : màng mỏng, bao bì,
giầy dép, vỏ bọc dây cáp điện, Sự phân phối theo lĩnh vực sử dụng nhựa
PVC.
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t

Vào đầu thập kỷ 60, các sản phẩm chất dẻo từ nhựa PVC đã sản suất ở
Việt Trì, Với năng suất khiêm tốn 150 tấn/năm. Nhng việc sản xuất không
mang lại kinh tế và đặc biệt đất nớc đang bị sự phá hoại của Mỹ nên quá trình
sản xuất phải sớm tạm dừng. Nh vậy, ở thời điểm này trong nớc chỉ sản xuất
đợc loại nhựa đầu tiên là PVC và gia công một số chất dẻo từ nhựa tổng hợp
khác (poly stiren, phenol-formal đehyt, ) nhng tơng lai công nghiệp chất dẻo
của chúng ta phát triển lớn vì nguồn nguyên liệu than đá và phế phẩm nông
lâm nghiệp. Bên cạnh đó còn có hạn chế do cha tìm ra đợc nguồn dầu mỏ để
khai thác và nớc ta cần phải có sự giúp đỡ nhiều từ nguồn vốn nớc ngoài.
Hiện nay các liên doanh hoặc công ty có vốn nớc ngoài đặt tại việt nam
để sản xuất nhựa nhng cha đạt sản lợng cao. Cho đến nay đã có 6 dự án sản
xuất nhựa nguyên liệu PVC, chiếm trong số 7 dự án về sản xuất nguyên liệu
và 30 dự án của cả ngành nhựa. Về bột PVC, công ty Mitsuivina trớc đây bây
giờ là TPC VINA tổng vốn đầu t 90 triệu USD nguyên liệu là VCM nhập
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
khẩu trùng hợp thành PVC với công suất 80000 tấn/năm đang hoạt động ở
Đồng Nai. Công ty Nochem, công ty liên doanh Việt Thái đang hoạt động chủ
yếu tại phía nam và công ty Lotus chemical Technology đang hoạt động ở
phía bắc. Công suất các nhà máy của các công ty chỉ chiếm 15ữ20% nhu cầu.
Công ty liên doanh nhựa và hoá chất Phú Mỹ (PMPC) hoạt động với công suất
100.000 tấn/năm ra đời nguyên liệu PVC resin (bột). Vì hạn chế về nguyên

Về sản phẩm, so với thế giới và các nớc trong khu vực thì ngành nhựa
Việt Nam còn ở mức thấp sản phẩm nhựa gia dụng trong nớc sản xuất đã đáp
ứng đợc nhu cầu trong nớc, hàng hoá phong phú về mẫu mã Các sản phẩm
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
nhựa ra đời với u thế vợt trội đã thay thế nhiều sản phẩm truyền thống khác và
chiếm lĩnh thị trờng của chúng nh bao dệt PP (poly propylen) thay bao đay,
ống nhựa thay ống kim loại, ly chén nhựa thay chén thuỷ tinh, Các sản
phẩm nhựa phục vụ đắc lực cho các ngành kinh tế khác, xuất khẩu trực tiếp
hay gián tiếp, tham gia tích cực vào công trình nội địa hoá các sản phẩm công
nghệ cao nh: phụ tùng cho ôtô, xe máy, may mặc, chất tẩy rửa,
Nh vậy, qua cơ cấu nguyên liệu ta thấy nhu cầu về PVC ngày càng tăng,
vì thế mà chúng ta phải tính đến việc xây dung và hình thành ngành công nghệ
sản xuất PVC để đáp ứng nhu cầu của thị trờng và đồng thời tiết kiệm chi phí
khi phải dùng vốn mua sản phẩm hay nguyên liệu từ bên ngoài.
Hiện nay, giá sản phẩm PVC trong nớc cao hơn rất nhiều so với giá mặt
bằng chung của thế giới. Vì thế, các cở sở sản xuất các sản phẩm PVC trong
nớc đang hoạt động cầm chừng khoảng 3035% công suất. Hơn nữa, các nhà
máy mới đi vào hoạt động, gía thành sản phẩm vẫn mang giá trị khấu hao ban
đầu, nên giá thành vốn đã cao hơn mức trung bình Những thành tựu mà tổng
công ty nhựa đã đạt đợc trong thời gian qua đợc nêu dới đây: [11]
Bảng 6: Những thành tựa của tổng công ty nhựa đạt đợc

H Cl H Cl H Cl
| | | | | |
C C C C C C
| | | | | |
H H H H H H
Dạng đầu nối đầu:
Cl H H Cl Cl H
| | | | | |
C C C C C C
| | | | | |
H H H H H H
Nhng qua nghiên cứu, các tính chất hoá học của PVC, qua các khảo sát
bằng quang học thì thấy rằng nó cấu tạo chủ yếu theo dạng kết hợp đầu vào
đuôi và dới đây là sơ đồ cấu tạo các phân tử PVC:
Cl Cl Cl

Hình 1: Sơ đồ cấu tạo các phân tử PVC
Trong đó :
: Nguyên tử cacbon.
: Nguyên tử hidro.
Khoảng cách giữa 2 nguyên tử Cacbon là 1,54 A
0
.
Khoảng cách giữa nguyên tử cacbon và hydro là 1,12 A
0
.
Khoảng cách giữa cacbon và clo là 1,79 A
0
.
Góc liên kết H-C-H là 120

hợp đầu nối đuôi.
Do trong PVC có Cl nên cấu trúc rất điêù hoà. Polyme thu là đợc là
một hỗn hợp của cả 3 loại cấu trúc:

-Suydiotactic:
Cl
|
CH
2
CH CH
2
CH CH
2
CH
| |
Cl Cl
Izo lactic:

CH
2
CH CH
2
CH CH
2
CH
| | |
Cl Cl Cl
Atactic:
Cl
|

0
C ở trạng thái dẻo, còn trong khoảng từ
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
80160
0
C ở trạng thái co dãn nhiều. Nhng khi nhiệt độ trên 140
0
C thì PVC đã
bắt đầu phân huỷ toả ra HCl trớc khi chảy dẻo. Nhiệt độ phân huỷ PVC là một
chỉ tiêu kỹ thuật quan trong, sự phân huỷ này đợc nhận biết qua sự biến đổi
màu sắc và màu thâm của nhựa. Trọng lợng phân tử không đồng đều do khi
trùng hợp thì độ trùng hợp từ 1002000. Để có vật liệu bền và co dãn thì 70%
các phần của polyme phải có độ trùng hợp từ 1000 trở lên.
PVC là vật liệu rất nhanh bị lão hoá do đó làm giảm tính co dãn và tính
cơ học kém đi. Lão hoá thờng là do tác dụng của các tia tử ngoại làm biến đổi
cấu tạo của polyme, làm cho polyme có cấu tạo lới, kém co dãn, khó hoà tan.
Mức độ lão hoá phụ thuộc vào điều kiện từng vùng chủ yếu là ánh sáng. ở
điều kiện thờng PVC có tính chất ổn định hoá học khá tốt. Nó bền với tác
dụng của các axit nh: H
2
SO

Bảng 7: Một số chỉ tiêu về tính chất cơ lý quan trọng của PVC cứng:[10]
Khối lợng riêng
1,38ữ1,4 g/cm
3
Giới hạn bền kéo
500ữ700 kg/cm
2
Giới hạn bền uốn
800ữ1200 kg/cm
2
Giới hạn bền nén
800ữ1600 kg/cm
2
Môđun đàn hồi
4000ữ10.000 kg/cm
2
Độ giãn dài
10ữ25%
Hệ số giãn dài
0,00006ữ0,00007
Độ dẫn nhiệt
3,8ữ4.10
-4
cal/cm.s.
0
C
Điện thế đánh thủng
15ữ35 KV/mm
III.tính chất hoá học: [8]
PVC có tính hoạt động hoá học mạnh, trong các qúa trình biến đổi hoá

Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
+ Có sự liên kết giữa hai mạch phân tử:
Cl
|
CH
2
CH CH
2
CH CH
2
CH CH
2
CH
| |
Cl Cl CH
2
C CH = CH
CH
2
CH CH
2
CH |
| | Cl
Cl Cl

CH CH
2
CH CH
2

| | | |
Cl Cl OCOCH
3
OCOCH
3+ Thay Cl bằng nhóm amin: Khi dung dịch PVC tác dụng amoniac
trong bình có áp suất cao và nhiệt độ cao sẽ tạo polyme chứa một số nhóm
amin và cả liên kết imin nôí các mạch. Mức độ thay thế khoảng 15ữ20%. +nCH
3
COOAg
_nAgCl
- HCl
- HCl
- HCl
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph


| | | |
Cl Cl NH Cl
Cl |
| CH CH
2
CH CH
2

CH CH
2
CH CH
2
|
| Cl
Cl + Thay Clo bằng các nhóm thơm: Khi PVC ở trong dicloetan hay
tetrafuran với Benzen (hay alkylbenzen) ở 0
0
C hay ở nhiệt độ thờng với sự
xúc tác của AlCl
3
tạo thành một số nhóm aryl.
CH CH
2
CH CH
2
+ CH CH

3
nHCl
+ NH
3
HCl
nHCl
n
+ n(NH
4
)
2
SO
3
(NH
4
Cl + H
2
O)
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
I.CáC PHản ứng hoá học: [9]
Quá trình sản xuất PVC từ VC bằng cách tiến hành phản ứng trùng hợp.

5
COO

C
6
H
5

+ CO
2

BenZoat Phenyl
Chính các gốc benzoat và gốc phenyl trên kích động phản ứng trùng hợp.
- Axit diizobutylnitric có công thức phức tạp hơn và cũng bị nhiệt phân
huỷ thành gốc tự do để kích động phản ứng trùng hợp.

CH
3
CH
3
CH
3
\ / \
C N = N C 2 C

+ N
2
/ | | / |
CH
3

t
0
t
0
t
0
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
+ Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển mạch, gốc đầu tiên đợc tạo ra ở giai
đoạn 1 tiếp tục tác dụng với monome khác và cứ thế mạch kéo dài:
R CH
2
CH

+ CH
2
= CH R CH
2
CH CH
2
CH


2
CH CH
2
CH


? ? ? ?
Cl n Cl Cl m Cl
R CH
2
CH CH CH
2
R

Cl n+1 Cl m+1

++ Đứt mạch phân ly: hai gốc tác dụng với nhau tạo thành 2 mạch
cao phân tử do có sự chuyển dịch nguyên tử hyđro.
R CH
2
CH CH
2
CH

+ R CH
2
CH CH
2
CH


R CH
2
CH CH
2
CH

+ CH
2
= CH
| | |
Cl n Cl Cl

R CH
2
CH CH
2
CH
2
+ CH
2
= C

| | ?
Cl n Cl Cl R CH
2
CH CH
2

axit diizobytylnitric thì không xảy ra phản ứng chuyển mạch.
R CH
2
CH

+ C
6
H
5
C OO C H
5
C
6
|
Cl O O
R CH
2
CHO C H
5
C
6
+ C
6
H
5
COO

|
Cl O


V
KM
= 2Vd = 2fKi[M] = K
KM
[M]
Với f: hệ số hiệu điêù chỉnh, K
KM
: hằng số vận tốc khơi mào
Giai đoạn phát triển mạch: đây là giai đoạn gốc đầu tiên kết hợp với
các monome khác và kéo dài tạo thành các gốc tự do khác nhau. Vận tốc phất
triển mạch (V
pt
) bằng vận tốc tiêu hao monome.
Khi đó ta có:

[ ]
[ ]
NRKV
dt
dN
ptpt

==
Trong đó: [N] nồng độ monome.
[R

] nồng độ gốc tự do.
K
pt
- hằng số vận tốc phát triển mạch.

ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
vẫn xảy ra do phản ứng đứt mạch bị hạn chế bởi nồng độ gốc tự do thấp và do
sự cản trở không gian .
III. độ trùng hợp và chiều dài mạch phân tử: [9]
chiều dài động học của mạch sẽ bằng tốc độ phát triển mạch chia tốc độ
đứt mạch:
l
V
V
d
pt
=
trong đó: l: chiều dài động học
ở một thời điểm khi độ chuyển hoá cha cao thì tốc độ tạo thành
các gốc tự do bằng tốc độ tiêu hao nó, khi đó ta có: Vd = V
KM

Với Vd = Kd[R

]
2
, V
KM
= 2fKi[M] , V
pt
= K
pt
[R



=

Thay [R

] vào biểu thức l và đặt K=(K
pt
.ki
1/2
)/Kd
1/2
[ ]
[ ]
21
MK
NK
l
i
=
Dựa vào biểu thức ta thấy chiều dài động học của mạch tỷ lệ thuận với
nồng độ monome và tỷ lệ nghịch với căn bậc hai nồng độ chất khơi mào.
Độ trùng hợp nếu quá trình đứt mạch xảy ra theo cơ cấu kết hợp thì độ
trùng hợp trung bình bằng hai lần chiều dài động học, nếu đứt mạch theo cơ
cấu phân ly thì độ trùng hợp bằng chiều dài động học của mạch.
Hay độ trùng hợp P
tb
= 2l nếu đứt mạch kết hợp; P
tb
= l nếu đứt mạch

của oxy sẽ hãm quá trình trùng hợp và ngợc lại thì vai trò của nó
có lợi cho quá trình trùng hợp.
Các tạp chất trong monome có tác dụng tơng tự nh oxy. Tác dụng độc
của chúng đựơc xác định bởi bản chất hoá học, khả năng phản ứng với nhân
hoạt tính trùng hợp. Hàm lợng các tạp chất này này dù chỉ rất ít nhng có thể
dóng vai trò trong quá trình trùng hợp.
Do những ảnh hởng phức tạp của oxy và các tạp chất vì vậy trong quá
trình chúng ta phải điều chế mônome thật tinh khiết.
IV.2.ảnh h ởng của nhiệt độ :
Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ của các giai đoạn trùng hợp đều tăng.
Năng lợng hoạt hoá của các giai đoạn khác nhau nên hệ số nhiệt độ của các
phản ứng cũng khác nhau. Năng lợng hoạt hoá của phản ứng khơi mào ( 112 ữ
170 KJ/mol) lớn hơn năng lợng hoạt hoá của phản ứng phát triển mạch ( 28 ữ
40 KJ/mol) và phản ứng đứt mạch. Nh vậy trong 3 phản ứng cơ bản của qúa
trình trùng hợp thì phản ứng khởi đầu cần nhiều năng lợng nhất để kích động
quá trình. Do đó, khi nhiệt độ tăng thì mức độ vận tốc khơi mào tăng. Vận tốc
khơi mào tăng kéo theo vận tốc trùng hợp tăng và vân tốc đứt mạch tăng theo.
Nhiệt độ cao sẽ cho polyme trọng lợng phân tử giảm do phản ứng đứt mạch
giữa hai gốc tự do cao phân tử mà còn do phản ứng chuyển mạch. Nhiệt độ
cao không những làm giảm trọng lợng phân tử mà còn tăng sản phẩm có trọng
lợng sản phẩm có trọng lợng phân tử thấp.
Vì vậy ta phải tiến hành phản ứng ở khoảng nhiệt độ thích hợp thì sản
phẩm thu đợc sẽ cho trọng phân tử cao.
IV.3.ảnh h ởng của áp suất:
ở áp suất thấp và áp suất trung bình cho đến vài chục atmotphe thực tế
không ảnh hởng gì đến quá trình trùng hợp nhng nếu áp suất tăng quá lớn ( vài
nghìn atmotphe) thì vận tốc trùng hợp sẽ tăng. Sự tăng tốc độ và trọng lợng
phân tử polyme ở áp suất cao là do sự va chạm của các phân tử phản ứng và
khi ở điều kiện áp suất cao thì đa số monome ở dạng lỏng, khó nén, các phân
tử chỉ có thể sát lại ở áp suất khá cao. Khoảng cách giữa các phân tử rút ngắn,

Hiện nay, PVC có thể sản xuất bằng 4 phơng pháp trùng hợp sau:
+ Phơng pháp trùng hợp khối.
+ Phơng pháp trùng hợp dung dịch.
+ Phơng pháp trùng hợp nhũ tơng.
+ Phơng pháp trùng hợp huyền phù.
Cả 4 phơng pháp trên đều ứng dụng đợc trùng hợp gốc, còn trùng hợp
ion chỉ tiến hành trong dung dịch. Các phơng pháp trên đều có u và nhợc điểm
riêng nhng có nét chung là trọng lợng phân tử cuả polyme pvc thu đợc bởi quá
trình trùng hợp khoảng từ 40
0
Cữ80
0
C
Trong 4 phơng pháp trên thì phơng pháp dung dịch rất ít đợc sử dụng
triong sản xuất vì rất tốn kém, do tiêu hao nhiều dung môi với độ tinh khiết
cao, thời gian tiến hành trùng hợp tơng đối dài,
I.1.Trùng hợp khối:[8]
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
Trùng hợp khối là phơng pháp mà monome tiến hành trùng hợp trong
chính nó và không thêm chất thứ hai làm môi trờng. Là phơng pháp đơn giản
nhng ít đợc sử dụng do sản phẩm thu đợc tạo thành ở dạng khối nên việc gia

Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
Thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo
ph
ph
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng pháp trùng hợp nhũ t
ơng
ơng
Dung môi chỉ hoà tan monome, không hoà tan polyme. Trong trờng
hợp này còn gọi là trùng hợp dung dịch huyền phù vì polyme tạo thành dới
dạng hạt nhỏ phân tán trong môi trờng.
Khi trùng hợp dung dịch sẽ cho polyme trọng lợng phân tử bé vì nồng
độ monome bị giảm thấp, hơn nữa dung môi ít nhiều đều có tác dụng chuyển
mạch nên càng làm cho trọng lợng phân tử càng giảm hơn. Khi trùng hợp
dung môi cho vào trớc sau đo đến VC lỏng. Chất khởi đầu thờng dùng là
peroxit benzoil. Thời gian trùng hợp tơng đối dài và dung môi tiêu hao nhiều
nên ít dùng phơng pháp này để sản xuất trong thực tế. Phơng pháp này chỉ sử
dụng trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu những qui luật phản ứng vận tốc
trùng hợp không lớn lắm. Hiện nay, trùng hợp dung dịch chỉ sử dụng đồng
trùng hợp VC với các monome khác tuỳ theo yêu cầu sản xuất.
I.3. Trùng hợp huyền phù: [ 8];[9]
Trùng hợp huyền phù là phơng pháp có tầm quan trọng lớn trong tổng
hợp các hợp chất cao phân tử, cùng với trùng hợp nhũ tơng là hai phơng pháp
quan trọng trong trùng hợp PVC. Trùng hợp huyền phù, hệ phản ứng gồm
monome, chất khi mào, môi trờng phân tán, và chất ổn định huyền phù.
Trong trùng hợp huyền phù monome đợc chuyển hoá thành các giọt
phân tán trong môi trờng đồng nhất dới tác dụng của chất ổn định huyền phù.
Do chất khơi mào tan trong monome, nên quá trình kích thích và trùng hợp

đáng kể (1ữ2%) các hạt PVC rất nhỏ xuất hiện bên trong các giọt monome,
các hạt PVC này sẽ chuyển đến bề mặt phân cách của nứơc và VC, kết quả tạo
ra các màng bao bọc xung quanh các giọt. Màng nhầy này có tính chất của
polyme liên kết ngang vì thế nó không tan trong trong chất hoá dẻo ở nhiệt độ
cao. Cấu trúc của hạt PVC rất quan trọng là vì PVC là vật liệu nhạy nhiệt nên
nó có khả năng chuyển hoá thành phẩm PVC có khả nằng hấp thụ các phụ gia
đặc biệt là chất hoá dẻo.
Trong trùng hợp cho muối đệm để điều chỉnh pH của pha nớc và không
tan trong suốt giai đoạn trùng hợp. Một lợng nhỏ tác nhân chống tạo bọt có
thể làm giảm khả năng tạo bọt của sản phẩm khi đợc tháo ra từ cuối bình phản
ứng ở giai đoạn trùng hợp.
Quá trình phản ứng xảy ra trong thời gian dài, nhiệt độ phản ứng 60
0
C
và đợc duy trì trong suốt giai đoạn phản ứng; đến khi áp suất bắt đầu giảm do
polyme đã tham gia phản thì lúc này mức độ chuyển hoá khoảng 80% và
không còn monome tự do. Chất khởi đầu thờng dùng là peroxyt benzoil.
Polyme tạo thành ở dạng huyền phù trong nớc, rất dễ keo tụ thành dạng
bột và kích thớc khoảng 0.01 ữ 0.3 ly. Để phơng pháp này khi sản xuất nâng
cao độ ổn nhiệt của polyme thì không nên dùng nhiều chất khởi đầu và không
nâng cao nhiệt độ trong suốt quá trình phản ứng.
I.4. Trùng hợp nhũ t ơng : [8]; [9]
Trùng hợp nhũ tơng là phơng pháp rất phổ biến trong sản xuất. Thành
phần chính trong trùng hợp nhũ tơng gồm: monome, chất khởi đầu, môi trờng
phân tán thờng dùng là nớc, dung dịch muối đệm, và chất nhũ hoá. Vinyl
clorua hoà tan kém nên nó có thể tham gia phản ứng trùng hợp nhũ tơng. Sự
phân tán vinyl clorua trong nớc thành những hạt rất nhỏ, gọi là hạt nhũ hoá
hay giọt dầu. Hệ nhũ tơng nh vậy kém bền, để tạo nên hệ bền vững ngời ta
cho thêm chất nhũ hoá. Chất nhũ hoá cho vào khối phản ứng sẽ làm giảm sức
căng bề mặt giữa vinyl clorua và nớc tạo ra các giọt monome phân tán trong n-