Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Ngô Mạnh Long đã tận tình giúp
đỡ và hớng dẫn em để hoàn thành đồ án này.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong trung
tâm công nghệ vật liệu polyme, cô giáo kinh tế, thầy giáo xây dựng đã tận tình
giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án.
Do điều kiện kiến thức em còn nhiều hạn chế do đó đồ án của em còn
nhiều thiếu sót.Em rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các
bạn để bản đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên: Vũ Minh Tuân
1
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Mục Lục
Phần I: 3
Giới thiệu chung 3
I.1.Lịch sử phát triển 3
I.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC 4
II.1.Vinylclorua.( VC ) 6
II.1.1.Các tính chất của Vinylclorua 6
II.1.1.2. Các phơng pháp sản xuất Vinylclorua 7
2/ Công nghệ tổng hợp Vinyl clorua từ etylen 9
4/ Phơng pháp clo hoá etan : 10
II.2. Phản ứng trùng hợp-cơ sở lý thuyết trùng hợp gốc 11
II.2.1.Khởi đầu 11
II.2.2.Phát triển mạch 12
II.2.3.Ngắt mạch 13
II.2.4.Phản ứng chuyển mạch 14
II.2.6.Các yếu tố ảnh hởng đến trùng hợp gốc 14
II.3.Các phơng pháp trùng hợp Vinylclorua 16

IV. Tính toán và xác định kích thớc chính của các công trình trong nhà máy 100
V. Bố trí thiết bị trong phân xởng 102
Phần VI: điện, nớc 104
I.Điện 104
II. Nớc 107
Phần VII: kinh tế 108
I.Tóm lợc dự án 108
II. Thị trờng và kế hoạch sản xuất 109
II.1. Nhu cầu 109
II.2. Kế hoạch sản xuất 109
II.3. Tính toán kinh tế 110
Phần Viii: An toàn lao động trong phân xởng 116
I. Mục đích 116
II. Công tác đảm bảo an toàn lao động 116
1. Công tác giáo dục t tởng 116
2. Trang bị phòng hộ lao động 116
3. Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn 116
4. Công tác vệ sinh 116
Điều kiện làm việc thoải mái sức khỏe đảm bảo sẽ giúp cho mọi
ngời hăng hái trong lao động sản xuất 117
Kết luận 118
Tài liệu tham khảo 120
Phần I:
Giới thiệu chung
I.1.Lịch sử phát triển
Nền công nghiệp chất dẻo đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế
quốc dân kể cả lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, đại dơng và cả trong đồ dùng sinh
hoạt hàng ngày. Trong các loại chất dẻo PVC thuộc loại phổ biến và đợc sử
dụng nhiều nhất. Tổng sản lợng PVC luôn đứng đầu trong các loại chất dẻo,
3

Trong phần lớn thời gian đầu của thập niên 1990, sản xuất PVC là một lĩnh
vực sản xuất không đạt lợi nhuận cao. Điều này khiến nhiều công ty đóng cửa
4
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
nhà máy, rút khỏi sản xuất PVC hoặc sát nhập nhà máy.Tuy nhiên, nhu cầu PVC
tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những vấn đề môi trờng. Kết quả là, sau
khi ảnh hởng của cuộc khủng hoảng tài chính châu á giảm dần, nhu cầu PVC
trở lại .
Năm 2007, tiêu thụ PVC toàn cầu tăng 5%,đạt khoảng 35,3 triệu tấn. Với
nhu cầu 10 triệu tấn trong năm 2007, Trung Quốc đã trở thành thị trờng lớn nhất
thế giới cả về khối lợng và tốc độ tăng trởng. Các nớc Bắc Mỹ chiếm khoảng
23% nhu cầu PVC toàn cầu. Sự suy giảm kinh tế gần đây của Mỹ có thể ảnh h-
ởng đến nhu cầu đối với polymer nói chung và PVC nói riêng .
Dự kiến trong 5 năm tới công suất toàn cầu sẽ đạt 50 triệu tấn so với mức 42
triệu tấn hiện nay. Năm 2007 ,đã có 2,3 triệu tấn công suất PVC đợc đi vào vận
hành mới, trong đó chỉ riêng Trung Quốc đã góp 2,1 triệu tấn công suất mới
theo quy trình canxi cacbua.
Trong năm tài chính 2007-2008, tiêu thụ PVC tại n đạt 1,4 triệu tấn,
tăng 12% so với cùng kì năm trớc. Các sản phẩm ống và phụ kiện PVC tiếp tục
là lĩnh vực lớn nhất, chiếm 70% nhu cầu PVC tại đây.
Nghành xây dựng là lĩnh vực sử dụng chủ yếu đối với các sản phẩm PVC.
Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng và bao bì đóng gói, các sản phẩm PVC đang mất
dần thị trờng vì nó đợc thay thế bởi các sản phẩm khác thân thiện môi trờng hơn
Những yếu tố ảnh hỏng đến sản xuất PVC toàn cầu là :
- Sự tăng trởng kinh tế sẽ kéo theo sự tăng nhu cầu PVC
- Các vấn đề về môi trờng có thể không kìm hãm sự tăng trởng sản xuất
PVC, nhng có thể hạn chế xây dựng các nhà máy sản xuất PVC mới.
I.2.2. Tại Việt Nam
Từ những năm đầu của thập niên 60 Việt Nam sản xuất đợc PVC do nhà
máy hoá chất Việt Trì sản xuất.Trong phơng án sản xuất của nhà máy có 150


C, tỷ trọng ở -12,96
0
C là 0,9692 g/cm
3
.
Vinylclorua hoà tan trong các dung môi thờng nh axetylen, rợu etylic , cacbua
hydro thơm và thẳng. Là chất khí có khả năng ăn mòn cao. Có khả năng tham
6
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
gia phản ứng với kiềm, hợp chất halogen, bị oxi hoá bởi oxi không khí . Quá
trình trùng hợp VC toả nhiệt rất mạnh
Vinylclorua có thể bảo quản và chuyên chở trong các bình thép chịu áp
suất. Van và các bộ phận tiếp xúc với vinylclorua không đợc chế tạo từ hợp kim
đồng vì Cl
-
dễ tạo phức với Cu
2+
gây ăn mòn thiết bị. Vinylclorua cũng có thể
bảo quản ở nhiệt độ thấp ( - 40
0
C

và thấp hơn ) trong trờng hợp không có chất
ổn định nếu không có oxy và dới áp suất khí nitơ có thể bảo quản ở nhiệt độ th-
ờng .Thờng thêm vào Vinylclorua một ít chất giảm tốc nh Hydroquinon
Một số tính chất của VC :
Khối lợng phân tử 62,501
Nhiệt độ sôi ở 760 mm Hg ,
o

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
+ Kiềm hoá hydro hoá trong pha lỏng
+ Nhiệt phân trong pha hơi
Phản ứng chính:
Cl - CH
2
- CH
2
- Cl CH
2
= CH - Cl + HCl
a/ Quá trình trong pha lỏng.
Trong pha lỏng, khi điều chế VC phản ứng đợc thực hiện trong thiết bị
hình trụ kiểu đồng trục thiết bị gián đoạn. Đầu tiên cho dung dịch NaOH sau đó
cho rợu và cuối cùng rót từ từ Diclo etan vào. VC đợc tạo thành theo phản ứng.
Cl - CH
2
- CH
2
- Cl + NaOH CH
2
= CH - Cl + NaCl + H
2
O
Phản ứng tiến hành trong môi trờng đồng thế, áp suất nhiệt độ phản ứng
60- 70
0
C, thời gian 4-5 giờ, áp suất trong thiết bị 0,2ữ0,4 at.
Khi có d nớc diclo etan dễ bị thuỷ phân trong môi trờng kiềm tạo thành
etylen glycol.

Để tránh phản ứng tiến hành ở nhịêt độ cao ngời ta thờng dùng xúc tác
cho phản ứng là clo và oxi
Hiệu suất của phơng pháp này là 85% nhng đợc dùng rộng rãi trong công
nghiệp vì quá trình tách và làm sạch các chất nằm trong khí sản phẩm thu đựơc
gây ảnh hởng xấu cho quá trình trùng hợp VC để tạo thành PVC.
2/ Công nghệ tổng hợp Vinyl clorua từ etylen
a/ Cơ chế phản ứng của phơng pháp:
Phơng pháp này là sự kết hợp của ba quá trình:
Cộng hợp trực tiếp Clo và Etylen tạo thành 1,2- dicloetan .
Cho oxi hoá etylen thành 1,2- dicloetan với sự tham gia của HCl tạo ra
khí dehepdro hoá:
Dehidroclo hoá nhiệt 1,2- dicloetan thành vinylclorua.
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
Cl - CH
2
- CH
2
Cl
CH
2
= CH
2
+ 2HCl +1/2O
2
Cl CH

xúc tác và bản thân của etylen sẽ bị oxi hoá sau tạo nên CO và CO
2
làm giảm
năng suất của quá trình.
Đối với phần nguyên liệu d, etylen sẽ đợc đa sang thiết bị oxi hoá ở nhiệt
độ cao và biến đổi thành 1,2- dicloetan đa trở về phản ứng. Quá trình tiến hành
tổng hợp VC từ etylen sẽ rất khó kiểm soát và khống chế do đó trong quá trình
9
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
tiến hành ngời ta thờng tách trung gian 1,2- diclotan tạo ra và đa trở lại phản
ứng.
3/ Phơng pháp liên hợp sản suất.
Ngời ta oxi clo hoá thành dicloetan và nhiệt phân dicloetan.
2HCl + 1/2O
2
H
2
O +Cl
2
CH
2

= CH
2

2
Cl+

ClCH
2

CH CH + HCl CH
2
= CH - Cl
CH
2
= CH
2
+ CH CH + Cl
2
2CH
2
= CH - Cl
Phơng pháp này sử dụng nguyên liệu dễ kiếm nh etylen và axetylen, trong
quá trình điều chế VC theo phơng pháp tổng hợp axetylen và etylen có thể thu
bằng phơng pháp riêng biệt hoặc có thể cùng chung một quá trình hay cracking
dầu mỏ thu đợc hỗn hợp khí axetylen và etylen từ đó có thể hấp thụ và tách
riêng chúng ra.
Phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
4/ Phơng pháp clo hoá etan :
Etan là nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có góp phần làm giảm giá sản phẩm
VC.
Chuyển hoá etan thành VC có thể theo các phơng pháp sau:
Clo hoá nhiệt độ cao.
Oxi hiđroclo hoá ở nhiệt độ cao.
Oxi hoá clo.
10
C
2
H
6

6
Cl
2
++
3/2O
2
2C
2
H
3
Cl
+
3H
2
O
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Với xúc tác phù hợp độ chuyển hoá có thể đạt 96% nhng hiệu suất thu VC
thấp 20-50% cac sản phẩm thu đợc chủ yếu gồm etylen, clorua etan, có phơng
pháp này chỉ nằm trong lĩnh vực nghiên cứu cha đợc ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp để sản xuất VC.
II.2. Phản ứng trùng hợp-cơ sở lý thuyết trùng hợp gốc
II.2.1.Khởi đầu
Gốc hoạt động R

của chất khởi đầu kích thích monomer Vinylclorua thành
gốc khởi đầu:
R
+
CH
2


C
6
H
5
COO

C
6
H
5

+ CO
2

Azodinitril của axit diisobutiric : công thức cấu tạo là
C
H
C
C
N
C
H
N
N C
C
H
3
CH
3

+
N
2
H
H
2
11
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Khoảng 60 80% gốc trên tham gia kích động trùng hợp còn lại bao
nhiêu kết hợp với nhau thành phân tử thấp theo các phản ứng dới đây.
Electron cha ghép đôi có xu hớng ghép đôi. Nếu nó có thể tìm thấy electron
để ghép đôi nó sẽ tấn công ngay vì vậy với liên kết đôi của nhóm vinyl nó dễ
dàng tấn công để tạo thành trùng hợp gốc tự do. Electron cha ghép đôi khi đến
gần cặp electron của nhóm vinyl sẽ tạo thành liên kết hoá học mới giữa chất
khởi đầu và monome. Toàn bộ quá trình khơi mào phản ứng là sự phân huỷ chất
khơi mào tạo thành gốc tự do, theo sau là phản ứng giữa gốc hoạt động và phân
tử monome, quá trình này gọi là sự khơi mào từng bậc.
II.2.2.Phát triển mạch
Phản ứng phát triển mạch là một phản ứng quan trọng để xác định khối lợng
phân tử và khuyết tật cấu trúc. CH
2
=CHCl có thể gắn vào mạch polymer theo 2
cách :đầu nối đầu hay đầu nối đuôi, các nghiên cứu về tính chất của polymer chỉ
ra rằng phần lớn là cộng hợp theo kiểu đầu nối đuôi .Bên cạnh sự cộng hợp của
các đơn vị monomer thì các phản ứng phụ ví dụ nh sự nhánh hoá của các gốc
đang phát triển và chuyển mạch lên polymer tạo nhánh C
2
, C
4
và những nhánh

3
C
C
H
CH
3
C
N
+
CH
2
C
CN
CH
3
2
.
12
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
hay tổng quát hơn
R
CH
2
C
H
Cl
CH
2
C H
Cl

exp (-3700/RT)
II.2.3.Ngắt mạch
Sự ngắt mạch xảy ra bởi sự kết hợp và sự bất cân xứng trong trùng hợp dung
dịch của VC. Trong trùng hợp khối và huyền phù, ngắt mạch đơn phân tử cũng
có thể xảy ra .Vì hằng số tốc độ chuyển mạch của VC là lớn. Hằng số tốc độ
ngắt mạch đợc biểu diễn .
K
t
= 1,3.10
12
exp ( -4200/RT )
Thờng có hai kiểu ngắt mạch ;
- Ngắt mạch kết hợp khi hai gốc kết hợp vào nhau thành một mạch cao
phân tử
CH
2
C
n

H
H
+
R
CH
2
C
H
Cl
m


2
R
- Đứt mạch riêng rẽ khi 2 gốc tác dụng với nhau tạo thành hai mạch cao
phân tử do có sự chuyển dịch nguyên tử của hydro
R
CH
2
C
H

Cl
+
CH
2
CH
Cl
R
C H
2
C H
Cl
C
H
2
C
H
Cl
.
13
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49

H
n

C H
2
C H
Cl
2
+
Cl
R
CH
C
H
Cl
2
CH
2
C
H
m

Cl
II.2.4.Phản ứng chuyển mạch
Chuyển mạch lên polymer đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu
trúc và khối lợng phân tử đoạn mạch cuối của PVC .Mối liên hệ giữa hằng số
chuyển mạch ( C
m
) và nhiệt độ phản ứng đợc biểu diễn bằng phơng trình dới đây
C

.=
[ ]
[ ]
[ ]
MRK
dt
Md
v
pp

.
==
[ ]
[ ]
2/1
'
2/12/1
1
.
.
.
I
K
KK
MK
P
KMd
p
==
Trong đó:

II.3.Các phơng pháp trùng hợp Vinylclorua
Nhựa PVC đợc sử dụng cho những sản phẩm bền vững nh ống, khung cửa
sổ, mái nhà, vỏ dây cáp điện, sàn nhà .Hầu hết PVC thong mại đợc sản xuất theo
phơng pháp huyền phù .Trùng hợp khối và nhũ tơng đợc sử dụng ít hơn.
II.3.1.Trùng hợp khối
Trùng hợp khối là phơng pháp đơn giản để sản xuất PVC.Trong quá trình
trùng hợp khối sự kết tủa của polymer bắt đầu xảy ra ở độ chuyển hoá là 0,1%.
Sau đó quá trình trùng hợp dị thể xảy ra cả trong pha polymer và monomer .
Trong giai đoạn đầu của phản ứng trùng hợp, tốc độ trùng hợp là hằng số .Điều
khiển sự ngắt mạch và phát triển mạch đợc u tiên trong giai đoạn cuối của quá
trình trùng hợp .
Chất khởi đầu thờng sử dụng là peroxit benzoyl hay pecacbamat.Trong hỗn
hợp nguyên liệu đầu ngoài monomer và các chất khởi đầu còn sử dụng thêm
chất điều khiển phân tử, các chất thu nhận HCl với tỷ lệ 0,05-0.1% .Quá trình
polyme hoá thờng đợc tiến hành ở áp suất cao để giữ Vinylclorua ở môi trờng
lỏng .
Phơng pháp này chiếm 8% tổng sản lợng PVC, sản phẩm có độ tinh khiết
cao, dây chuyền sản xuất đơn giản .Tuy nhiên sản phẩm polyme tạo ra ở dạng
khối nên khó gia công, phản ứng trùng hợp toả nhiều nhiệt nên khó điều chỉnh
nhiệt độ do đó dễ dẫn đến hiện tợng quá nhiệt cục bộ làm ảnh hởng đến chất l-
ợng sản phẩm nh dễ bị phân huỷ nhiệt và sản phẩm có màu .Vì thế phơng pháp
này ít đợc sử dụng
II.3.2.Trùng hợp dung dịch
Có thể dùng 2 loại dung môi:
Dung môi không hoà tan polyme (rợu), trong trờng hợp này polyme sẽ dần
dần tách ra ở dạng bột mịn.
Dung môi hoà tan cả monome và polyme (dicloetan axeton ) ở đây polyme
vẫn ở dạng dung dịch. Trong trờng hợp thứ hai này cũng tách polyme ra đợc
bằng dùng nớc kết tủa hay chng cất tách hết dung môi đi.
16

Phơng pháp trùng hợp huyền phù có những u điểm sau: sản phẩm tạo ra ở
dạng hạt dễ gia công, vận tốc trùng hợp cao, nhiệt độ phản ứng thấp và không
xảy ra hiện tợng quá nhiệt cục bộ nh phản ứng trùng hợp gốc .Tuy nhiên sản
phẩm dễ bị nhiễm bẩn bởi chất ổn định.Do đó cần bộ phận lọc rửa
II.3.4.Phơng pháp trùng hợp nhũ tơng
Chất khởi đầu tan trong nớc vì thế phản ứng trùng hợp xảy ra trong khu vực
tiếp xúc giữa Cloruavinyl và nớc, polyme tạo thành sẽ có trạng thái nhũ tơng
trong nớc cần phải keo tụ hay cho nớc bốc hơi để tách polyme ra. Sản phẩm th-
ờng ở dạng latec và kích thớc hạt polyme tạo thành rất bé, từ 0,01 đến 1 àm
17
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Chất khởi đầu thờng dùng là peroxyt hydro (H
2
O
2
), persulfat kim loại
kiềm.H
2
O
2
ở điều kiện thờng là chất lỏng màu xanh nhạt, hơi nhớt, ít bền có tính
oxi hoá mạnh và tính khử yếu .Trong sản xuất polyvinylclorua (PVC) bằng ph-
ơng pháp nhũ tơng chất nhũ hoá là một trong những chất phụ gia quan trọng
quyết định tính chất cấu trúc đặc tính của PVC.
Chất nhũ hoá thờng đợc sử dụng khi trùng hợp (PVC ) là các muối của axit
isobutyl monophtanat, muối natri của các axit chế tạo bằng cách oxy hoá các
paraphin tổng hợp có số nguyên tử các bon từ C
12
đến C
18

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
dung dịch keo của polyme này gần giống với latec của cao su thiên nhiên nên
còn gọi là latec tổng hợp.
Để dễ dàng khuếch tán monome, ổn định dung dịch nhũ tơng monome và
sau đó của latex, phải cho vào trong hệ thống các chất nhũ hoá đặc biệt là muối
của các axit béo, muối của sunfuaxit hữu cơ, các chất tẩy rửa tổng hợp và các
chất hoạt động bề mặt khác nhiệm vụ chính của các chất này là giảm sức căng
bề mặta ở lớp tiếp xúc giữa monome và nớc nếu không có các chất nhũ hoá,
dung dịch nhũ tơng monome, khuếch tán cơ học trong nớc sẽ phân thành hai lớp
ngay sau khi chng khuấy do sức căng bề mặt lớn nên có khuynh hớng giảm bề
mặt phân lớp. Nhng nếu cho vào các chất nhũ hoá, trên bề mặt các chất khuếch
tán sẽ tạo thành một lớp bảo vệ ổn định ngăn ngừa hiện tợng phân lớp.Một trong
những đặc điểm của trùng hợp nhũ tơng là quá trình tiến triển với vận tốc lớn và
trọng lợng phân tử của polyme tơng đối cao.
Theo định luật động học, trùng hợp trong môi trờng đồng thể thì độ trùng
hợp tỷ lệ nghịch với vận tốc trùng hợp. Nh vậy là công thức động học trong môi
trờng đồng thể không ứng dụng đợc trong quá trình trùng hợp nhũ tơng. Điều đó
cho phép giả thiết là cơ cấu phản ứng khởi đầu, phát triển mạch và đứt mạch của
trùng hợp nhũ tơng khác với trùng hợp trong môi trờng đồng thể.
Cơ cấu trùng hợp nhũ tơng.Trớc khi nghiên cứu cơ cấu trùng hợp nhũ tơng
phải xét qua đến tính chất của dung dịch xà phòng trong nớc vì dung dịch này sử
dụng làm môi trờng phản ứng, xà phòng hoà tan trong nớc rất ít, đến một nồng
độ giới hạn nào đó, các phần tử xà phòng sẽ tập hợp lại thành một nhóm gọi là
mixen từ vài chục đến vài trăm phần tử. Có nhiều công trình nghiên cứu cấu tạo
của mixen và tất cả đều thống nhất một điểm: gốc hydrocacbua kị nớc của phân
tử xà phòng hớng về bên trong mixen còn phần có cực a nớc hớng về bên ngoài.
Các mixen có thể có dạng hình cầu hoặc hình tấm.(Hình1)
19
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Hình1: Hình dạng của mixen.

trên bề mặt của hạt polyme. Khi nghiên cứu động học trùng hợp dới tác dụng
của hệ thống khởi chất đầu oxy hoá khử hydroperoxit izopropylbenzen + hợp
chất Fe
2
+ S. Do đó vận tốc dừng của cả quá trình trùng hợp tăng khoảng 2 ữ 3
lần và trọng lợng phân tử tăng hai lần so với khi trùng hợp trong môi trờng đồng
thể, với cùng một chất khởi đầu, vận tốc đứt mạch giảm là do khả năng khuếch
tán kém của các gốc tự do cao phân tử các hạt polyme monome do độ nhớt ở đây
cao và chỉ tiến hành chủ yếu trong quá trình trùng hợp.
Theo Smit và Evart trong quá trình nghiên cứu thấy rằng trong điều kiện ổn
định, một nửa tổng số hạt polyme chỉ có một gốc tự do còn nửa khác hoàn toàn
không có. Từ đây hai tác giả đã giả thiết tốc độ trùng hợp trong 1cm
3
của hệ
thống .
V = kp
2
N
[M]
N - số lợng hạt polyme trong 1cm
3
dung dịch nớc.
M nồng độ monome trong hạt polyme.
Hàm lợng monome trong hạt polyme thờng dao động trong khoảng 45ữ65%,
do đó có thể xem nh không đổi, nh vậy vận tốc trùng hợp tỷ lệ thuận với số lợng
hạt polyme.
Nh vậy là vận tốc trùng hợp nhũ tơng không phụ thuộc vào nồng độ chất
khởi đầu, khác với các dạng trùng hợp gốc khác.
Nếu kí hiệu vận tốc hình thành gốc tự do là độ trùng hợp P sẽ tỉ lệ nghịch
với ta có :

phụ gia. Nó có thể sử dụng trực tiếp để tẩm các vật liệu khác, để dán hay tách ra
dới dạng bột rồi đem gia công tiếp tục.Ưu điểm đặc biệt của phơng pháp này là
khả năng tiến hành trùng hợp một cách liên tục. Nhờ khuấy đều và polymer tách
ra liên tục nên sản phẩm đồng nhất .
II.4. Công nghệ sản xuất nhựa PVC bằng phơng pháp nhũ tơng
II.4.1.Nguyên liệu
Nguyên liệu phản ứng gồm :
- Monome Vinylclorua dùng để trùng hợp phải ở thể lỏng. Độ nguyên chất
phải lớn hơn 99.9% trọng lợng ,phải đảm bảo hàm lợng axetylen thấp hơn
0,002% trọng lợng
- Dung môi là nớc phải đảm bảo là nớc tinh khiết
- Chất nhũ hoá thờng sử dụng là xà phòng (muối natri của axít iso-
butylmonophtanat)
- Chất khởi đầu thờng dùng là peroxyt hydro (H
2
O
2
), persulfat kim loại
kiềm.
- Chất ổn định pH : axetat kim loại nặng,cacbonat kim loại kiềm
- Ngoài các thành phần trên còn sử dụng : dung dịch đệm ,tác nhân chống
tạo bọt nh silicon
II.4.2.Dây chuyền sản xuất và thiết bị
22
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Thiết bị gồm có một hay hai nồi trùng hợp đặt tiếp nhau, kiểu thẳng đứng
rất lớn, có thể làm việc dới áp suất 10 atm, có vỏ bọc ngoài để đun nóng và làm
lạnh có lắp cánh khuấy.Bên trong nồi có tráng men để giảm lợng Polyme bám
vào thành thiết bi.
Quá trình tiến hành nh sau : thoạt tiên đổ đầy đến 70% dung dịch chất nhũ

SO
4
hoặc sử dụng muối điện ly .Các chất này sẽ phá
23
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
hủy lớp bền hóa ở trên hạt latec và làm cho các hạt này dính vào nhau nhờ lực
tĩnh điện .Sau keo tụ cho qua thiết bị ly tâm để loại bỏ hết nhũ tơng sau đó đợc
cho thiết bị sấy chân không.
Quy trình trùng hợp có thể đợc điều khiển bằng thiết bị điều khiển số .Sự
trộn hợp và nhiệt độ trùng hợp đợc điều khiển bằng máy tính làm tăng chất lợng
sản phẩm giảm giá thành và tăng năng suất cho dây chuyền do giảm tối đa thời
gian nghỉ của thiết bị. Một hệ thống máy tính song song khác có chức năng tính
toán khối lợng vật liệu và điều chỉnh dòng phụ gia tơng ứng.Lợng vật liệu cho
vào máy trộn và thiết bị phản ứng sau khi xả hỗn hợp phản ứng đợc tính toán và
điều khiển. Nhiệt độ của quá trình trùng hợp đợc điều chỉnh bằng cách điều
chỉnh lợng hơi nớc và nớc lạnh cho vào áo gia nhiệt của thiết bị phản ứng. Hệ
thống cũng sẽ báo khi nào xảy ra sự cố và khi nào thiết bị hoạt động bình thờng .
II.5. Cấu tạo và tính chất của PVC
II.5.1.Cấu tạo của PVC
- Nói chung có hai dạng cấu tạo sau:
CH
2
CH
Cl
C
H
2
C
H
Cl

2 2 2
Kết hợp " đầu nối đầu "
Kết hợp " đầu nối đuôi "
Nhng qua nghiên cứu, các tính chất hoá học của PVC, qua các khảo sát bằng
quang học thấy rằng nó có cấu tạo chủ yếu theo lối kết thợp đầu nối đuôi
24
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Đây là một ví dụ để chứng minh .Khi có tia phóng xạ xuyên vào PVC có xảy
ra quá trình khử HCl và tạo thành nối đôi cách một trong polyme, nh thế là đễ
xảy ra với PVC có cấu tạo theo nối kết hợp 1 - 2 hơn. Quang phổ tử ngoại hấp
thụ PVC cũng tơng ứng với quang phổ hấp thụ 2 - 4 diclobutan. Ngoài ra khi cho
KI tác dụng với dung dịch PVC có cấu tạo theo kiểu kết hợp 1 - 2 vì Iốt chỉ thoát
ra khi KI tác dụng với các đồng phân mà các nguyên tử clo nối liền với 2
nguyên tử các bon cạnh nhau.
Để xác định thêm cấu tạo nh trên là đúng C.S.Marvol còn làm thí nghiệm
khử clo trong PVC bằng cách đun nóng dung dịch PVC trong diôxan với bột
kẽm.
CH
2
C
H
Cl
C
H
2
C H
Cl
CH
2
C

H
CH
2
C
H
CH
2
CH
C
2
H
C
H
CH
2
C
H
CH
2
CH
Cl
Các phân tử PVC cũng có cấu tạo nhánh nhng rất ít , từ 50 đến 100 mắt xích
cơ sở mới có một nhánh.
II.5.2.Tính chất của PVC
PVC là một polyme vô định hình ở dạng bột màu trắng, đôi khi hơi vàng
nhạt. Trọng lợng riêng ~ 1,4 g/cm
3
và chỉ số khúc xạ 1,544.
25