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 sáng 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
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 1 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
hiện ra chất hoá dẻo của PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên để khắc phục

Á – Thái Bình
Dương giai đoạn
2000-2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đã vươn lên vị trí dẫn
đầu thế giới.
Bảng: công suất sản xuất nhựa PVC của châu Á – Thái Bình Dương giai
đoạn 2000-2007
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
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 4 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
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,

suất 30000 tấn/năm từ các nguyên liệu ngoại nhập.
Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so với
giá mặt bằng chung trên thế giới. Do đó, các cơ sở sản xuất các sản phẩm PVC
trong nước đang phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất. Nguyên
nhân của tình trạng trên là do sự hụt giá của đồng tiền các nước cung cấp nguyên
liệu cho ngành nhựa Việt Nam. Hơn nữa, các nhà máy mới đi vào hoạt động, giá
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
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 7 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
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
Trùng hợp VC theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử theo “đầu nối đuôi”
thành mạch phát triển. 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.

0
C nghĩa là dưới 80
0
C PVC ở trạng thái thuỷ tinh, từ 80
0
C đến 160
0
C ở
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 - 10 -
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

Đối với PVC lượng nhiệt tỏa ra khi cháy thấp hơn rất nhiều so với các loại nhựa
khác. Do đó PVC được sử dụng rộng rãi.
• Độ bền hoá học
- PVC là một polymer bền hoá học cao làm các thùng chứa, ống dẫn hoá chất (axit,
kiềm muối), khí thải…
-PVC bền với tác dụng của axít HCl, axít H
2
SO
4
, axít HNO
3
loãng và dung dịch
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 12 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
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
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
)

chất cơ học kém đi. Lão hoá thường là do tác dụng của các tia tử ngoại làm biến
đổi cấu tạo của polymer, làm cho polymer có cấu tạo lưới kém co dãn, khó hoà tan.
Mức độ lã hoá tuỳ thuộc vào từng vùng, phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng mặt trời
-PVC không độc, có nhiều tính cơ lý tốt. Phụ thuộc vào phụ gia, monomer VC còn
dư và sự tách thoát HCl, khối lượng phân tử của polymer cũng như mức độ đồng
đều của khối lượng phân tử và phương pháp gia công.
-PVC chịu va đập kém, để tăng cường tính va đập cho PVC thường dùng chủ yếu
các chất (MBS, ABS, EVA với tỉ lệ từ 5-15%)
-Khả năng gia công không cao không thích hợp cho sản phẩm có kích thước lớn.
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 14 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
• 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 - 15 -
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

2
CH
+
Cl
-
CH
2
CH
+
Cl
-
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
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 -

) của sân vận động hiện đại nhất nước Pháp (sân Stade de France), với sức chứa lên
tới 80.000 người, được phủ bằng màng PVC
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 19 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC

• PVC trong kỹ thuật
điện và điện tử:
Chiếm gần 50% thị
phần ở lĩnh vực sản
xuất đồ điện. Thường dùng làm dây và cáp điện. Một số lĩnh vực phổ bến
cần dùng PVC:
-Máy điều hòa không khí, máy giặt, máy lạnh
-Dụng cụ gia đình
-Máy tính, đĩa mềm cho máy vi tính, bàn phím
-Cáp quang, decal chịu nhiệt ứng dụng trong đồ họa
-Dụng cụ đồ điện…
• PVC
trong
sản xuất
ô tô, xe
máy
-Sử dụng thay
thế một số kim
loại và vật liệu
khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấm chén bùn và
nhiều chi tiết khác.
-Ưu điểm: + Tăng tuổi thọ của xe, sử dụng an toàn hơn khi bị ai nạ giao thông
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 20 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
+ Khối lượng xe nhẹ hơn nên tiêu thụ ít nguyên liệu hơn, giảm ô

-Nguyên liệu để sản xuất PVC là vinyclorua C
2
H
3
ClLà chất khí không màu, có mùi ete nhẹ, không tan trong nước nhưng tan trong các
dung môi hữu cơ như axeton, rượu etylic, HC thơm, HC mạch thẳng.
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 22 -
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC
Trong phân tử VC có liên kết nối đôi và một nguyên tử Clo linh động, do đó phản
ứng hoá học chủ yếu là phản ứng kết hợp hoặc phản ứng của nguyên tử Clo trong
phân tử VC.
- Phản ứng nối đôi
+ Phản ứng cộng hợp. Tác dụng với halogen cho ta 1,2 diclo etan ở điều kiện môi
trường khô ở 140÷150
0
C hoặc ở 80
0
C và có chiếu sáng xúc tác SbCl
3
.
Khi có xúc tác AlCl
3
, FeCl
3
thì VC phản ứng với HCl.
Với H
2

CH
3
CH
2
Cl
1/2O
2
+
CHO
CH
2
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
n
CH
2
CH
Cl
+

với độ tinh khiết cao và không cần chất ức chế trong bảo quản đồng thời do được
làm sạch nước nên VC không gây ăn mòn có thể được bảo quản trong các thùng
thép cacbon thường.
-Vinylclorua được sản xuất trong công nghiệp đi từ etylen, axetylen hoặc từ hỗn
hợp etylen và axetylen.
-Các phương pháp sản xuất vinylclorua
+Khử hydro và clo của dicloêtan bằng dung dịch rượu kiềm

Phương pháp này không kinh tế tốn nhiều NaOH, rượu, sản phẩm không tinh khiết
và thiết bị phản ứng lớn. Ngày nay crăcking EDC dưới tác dụng của nhiệt độ được
sử dụng phổ biến, đây là phản ứng thu nhiệt và tăng thể tích. Nhiệt độ phản ứng từ
400-550
o
C trong điều kiện áp suất khí quyển.
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 24 -
Cl
CH
2
CH
+
Mg
CH
2
CH
MgCl
CH
2
CH
Cl
CH CH

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.
+Hidro và clo hóa C
2
H
2
với xúc tác là HgCl
2,
chất mang là aluminosilicatAl
2
SiO
5
SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 25 -