Những điều cần biết về nhựa polyvinylclorua - PVC Polyvinylclorua

Giới thiệu tổng quan

Nguyên liệu

1. Nguyên liệu tổng hợp.

Polyvinylclorua (poly(vinyl chloride) viết tắt là PVC) là một loại nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinylclorua (CH2=CHCl).

1.1. Vinylclorua (VC)

a. Tính chất.

Ở dạng khí, để thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo quản, người ta thường nén VC ở áp suất khoảng 3 kg/cm2. Tại áp suất này VC là chất lỏng trong suốt, không màu, có tỷ trọng 0.92 g/mL (ở 25 oC)

Do có liên kết đôi và nguyên tử Clo linh động (Clo có độ âm điện lớn) nên các phản ứng của VC là các phản ứng của liên kết đôi và của nguyên tử Clo linh động

Vinylclorua không tan trong nước nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ như acetone, rượu etylic, các hydrocacbon thơm và hydrocacbon mạch thẳng. Đây là hợp chất độc, dễ cháy và là tác nhân gây ung thư. 

b. Phương thức sản xuất VC.

Khử Hydro và Clo của dicloetan bằng dung dịch Kiềm

Nhiệt phân dicloetan (điều kiện: xúc tác Al2O3, cacbon hoạt tính, 500 – 590 oC)

Sản xuất VC từ ethylene: là sự kết hợp của 3 quá trình:

+ Cộng hợp trực tiếp Clo và etylene tạo 1,2 dicloetan

+ Dicloetan thực hiện cracking HCl tạo vinylclorua

+ Oxy hóa etylen tạo 1,2 dicloetan

1.3 Tổng hợp PVC.

PVC có thể sản xuất bằng 4 phương pháp:

+ Phương pháp trùng hợp khối.

+ Phương pháp trùng hợp dung dịch.

+ Phương pháp trùng hợp nhũ tương.

+ Phương pháp trùng hợp huyền phù.

Mỗi phương pháp đều có đặc điểm riêng của nó tuy nhiên có nét chung là trọng lượng phân tử của PVC được xác định chủ yếu bởi nhiệt độ của quá trình trùng hợp (khoảng 40-60 oC).

=> Sản xuất chủ yếu bằng phương pháp huyền phù.

*Phương pháp trùng hợp huyền phù

Hệ phản ứng bao gồm: monomer, chất khơi mào, môi trường phân tán và chất ổn định huyền phù.

Do chất khơi mào tan trong monomer nên quá trình kích thích và trùng hợp đều xảy ra trong các hạt monomer lơ lửng trong môi trường nước nhờ sự khuấy trộn mạnh mẽ, monomer không tan trong nước được phân bố trong môi trường nước thành các giọt nhỏ có kích thước từ 10.10-6 – 5.10-6.

Xem thêm: MÁY ĐO THỜI GIAN CẢM ỨNG OXY HÓA OIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LƯỢNG QUÉT VI SAI DSC SCITEQ – ĐAN MẠCH: 

Hình 1. Máy đo thời gian cảm ứng oxy hóa OIT bằng phương pháp nhiệt lượng quét vi sai DSC Sciteq – Đan Mạch

Cấu trúc:

+ Polyvinylclorua có cấu trúc mạnh thẳng là chủ yếu.

+ Theo lí thuyết, Polyvinylclorua tồn tại tồn tại ở hai dạng cấu trúc bao gồm: đầu nối đuôi và đầu nối đầu. 

+ Đầu nối đuôi:

Hình 2. Cấu trúc đầu nối đuôi

+ Đầu nối đầu: 

Hình 3. Cấu trúc đầu nối đầu

+ Polyvinylclorua được tổng hợp là hỗn hợp của cả ba loại cấu trúc điều hòa, được phân biệt bởi vị trí không gian của nhóm chức clo trong đoạn mạch.

- Syndiotactic:

 

- Isotactic:

- Atactic:

+ PVC thông thường có khoảng 5,5% Syndiotactic và phần còn lại là một lượng lớn Atactic.

Xem thêm: MÁY PHÂN TÍCH ĐỘ ẨM NHỰA NGUYÊN LIỆU SCITEQ – ĐAN MẠCH: 

Hình 4. Máy phân tích độ ẩm hạt nhựa nguyên liệu Sciteq – Đan Mạch

Tính chất:

3.1. Tính chất vật lý

+ Là loại polyme vô định hình ở dạng bột màu trắng hoặc hơi ngả vàng.

+ Cách điện tốt, tính mềm dẻo, dai, bền va đập kém và dễ gia công.

+ Ở điều kiện thường PVC không tan trong các chất hóa dẻo. Và polymer ở dạng nhũ tương có độ hòa tan kém hơn dạng huyền phù, dung dịch.

+ Không bền với nhiệt, có nhiệt phân hủy nhỏ hơn nhiệt độ chảy và khi gia nhiệt cao làm cháy PVC sẽ sinh ra HCl, khi cháy sẽ tạo ra nhiều liên kết đôi. 

+ Có độ bền hóa học cao làm các thùng chứa, ống dẫn hóa chất (các acid và kiềm có nồng độ khoảng 20%), khí thải,…

+ Khi gia công cũng như sử dụng cần lưu ý: PVC ở cùng nhiệt độ chịu đồng thời tác động cơ học thì sự phân hủy tăng lên 1.5 - 2 lần nếu không chịu tác dụng của ngoại lực.

+ PVC không độc nhưng do khi tổng hợp còn dư PVC và sự thoát ra của HCl nên tùy vào mức độ tổng hợp và gia công ra sản phẩm để đánh giá về độc tính.

3.2. Tính chất hóa học.

+ PVC có tính ổn định hoá học tốt ở nhiệt độ thường. Còn khi nhiệt độ tăng thì PVC có tính chất hoạt động hoá học và trong các quá trình biến đổi hoá học đều có các nguyên tử Clo tham gia phản ứng và kéo theo cả nguyên tử Hidro ở bên cạnh Cacbon. Phản ứng được chú ý nhất của PVC đó là sự Clo hoá cuối. Quá trình có thể thực hiện trong môi trường hữu cơ như CCl4 tại nhiệt độ vừa phải dưới tác dụng của sự chiếu xạ tử ngoại.

+ Phản ứng cũng có thể thực hiện trong huyền phù dạng nước với sự cộng hợp của tác nhân gây trương như clorofom, cacbon tetracloxit xúc tác bởi tia tử ngoại.

Các loại phản ứng chính gồm:

+ Phản ứng phân huỷ

+ Phản ứng khử HCl

+ Phản ứng thế các nguyên tử Clo

Xem thêm: MÁY PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG CACBON ĐEN SCITEQ – ĐAN MẠCH: 

Hình 5. Máy phân tích hàm lượng cacbon đen Sciteq – Đan Mạch

Ảnh hưởng của độ dẻo đến tính chất cơ lý của polyvinylclorua:

Đối với đa số các loại polymer, nhiệt độ phân hủy thường cao hơn và có chênh lệch khá xa so với nhiệt độ chảy. Tuy nhiên, polyvinylclorua lại có nhiệt độ phân hủy thấp hơn nhiệt độ gia công (nhiệt phân hủy là 140 – 160 oC, nhiệt nóng chảy khoảng 189 – 200 oC). Điều này dẫn đến quá trình gia công phải khó khăn, khi nâng nhiệt độ cao, PVC bị phân hủy trước khi nóng chảy. Do đó, để khắc phục nhược điểm trên ta đem trộn thêm chất hóa dẻo vào nhựa PVC trong quá trình gia công.

Polymer bình thường

Hình 3: Mô tả nhiệt độ polyvinylclorua

Mục đích của việc thêm vào chất hóa dẻo là để:

+ Làm giảm nhiệt độ gia công của PVC, tăng độ mềm dẻo, làm cho nó dễ nóng chảy và làm tăng độ linh động của polymer thích hợp cho quá trình gia công.

+ Quá trình dẻo hóa làm tăng độ mềm của mạch, do đó, làm tăng độ bền va đập cũng như tăng độ giãn dài khi kéo đứt.

+ Tăng khả năng thấm ướt và giúp trộn lẫn phụ gia dễ dàng hơn.

Tùy vào mục đích sử dụng mà hàm lượng chất hóa dẻo sẽ được sử dụng khác nhau, các loại chẩt hóa dẻo thường dùng là:

+ DOP – Di Octyl Phthalate.

+ DOA – Di Octyl Adipate.

+ BBP – Butyl Benzyl Phthalate.

+ EBSO – dầu đậu nành Epoxy hóa.

Dựa vào hàm lượng chất hóa dẻo, polyvinylclorua được chia thành 3 loại:

+ PVC cứng: hàm lượng chất hóa dẻo từ 0 – 5%.

+ PVC bán cứng: hàm lượng chất hóa dẻo từ 5 – 15%.

+ PVC mềm: hàm lượng chất hóa dẻo lớn hơn 15%.

4.1. Sản phẩm từ PVC hóa dẻo.

Hoá dẻo PVC với mục đích có các vật liệu mẫu, co giãn ở nhiệt độ thường và đặc biệt là nhiệt độ thấp và để dễ dàng cho quá trình gia công ra sản phẩm. Như vậy tác dụng của chất hoá dẻo thêm vào là giảm nhiệt độ chuyển thuỷ tinh của polymer nhưng đồng thời nó cũng làm giảm sức bền và tăng độ giãn dài của sản phẩm.

Những chất hoá dẻo thường dùng là những chất photphat chiếm 75% lượng chất hoá dẻo đó là các hợp chất trung gian như DIOP, DEHP, DOP và estephtalat của C7÷C9, oxo – alcohol…

Thông thường dùng hỗn hợp 60 - 70% PVC và 30 - 40% chất hoá dẻo, vì thế lượng chất hoá dẻo dùng rất nhiều.

4.2. Sản phẩm từ PVC không hóa dẻo.

Để khắc phục tính chịu nhiệt và ổn định hoá học thì dùng PVC không có chất hoá dẻo thường gọi là PVC cứng. Khi sử dụng PVC cứng này phải dùng thêm chất ổn định để đảm bảo tính ổn định nhiệt của PVC.

Chất ổn định là những chất có tính bazơ, có khả năng kết hợp với HCl thoát ra khi gia công để ngăn chặn quá trình phân huỷ.

Chất ổn định gồm hai dạng vô cơ và hữu cơ.

+ Chất ổn định dạng vô cơ thường dùng là oxit chì, cacbonat chì, silicat chì…

+ Chất ổn định dạng hữu cơ: stearat canxi, bari, chì, các amin, ure, metamin.

Tính ổn định hoá học rất cao

+ Độ hút nước (sau 24h) 0,1.10-4÷0,3.10-4 gam/cm2.

+ Bền với axit và kiềm.

+ Bền với tác dụng của ximăng, dầu hoả, dầu thảo mộc, rượu, glixcerin.

Chính nhờ có tính ổn định hoá học cao và tính chất bền cơ học cho nên có rất nhiều phương pháp gia công (hàn, ép, dán, cán…) nên có thể xem PVC cứng là một loại vật liệu xây dựng chống ăn mòn rất tốt

Ứng dụng:

Là loại nhựa đa năng nên ứng dụng của PVC cũng rất lớn.

+ PVC cứng: được dùng làm ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng, vật liệu xây dựng,đồ nội thất,..

+ PVC mềm: ống nước, giả da, màng mỏng mềm, cáp,…

+ PVC không chất hóa dẻo: chai lọ, bao bì,…

Xem thêm: MÁY ĐO TỶ TRỌNG KHỐI SCITEQ – ĐAN MẠCH: 

Hình 6. Máy đo tỷ trọng khối Sciteq – Đan Mạch

Beta Technology - Nhà phân phối độc quyền SCITEQ tại Việt Nam

 

 

Các tin khác

Tin Tức

Độ chịu mài mòn

Độ chịu mài mòn

Phương pháp thử để xác định độ chịu mài mòn của cao su bằng thiết bị trống...

Máy đo lưu biến

Máy đo lưu biến

Lưu biến học là một ngành khoa học nghiên cứu sự biến dạng và dòng chảy của...

Độ giãn dài

Độ giãn dài

Đối với các vật liệu không có biểu hiện chảy không liên tục: lực lớn nhất...

Khí hiệu chuẩn

Khí hiệu chuẩn

Khí hiệu chuẩn hay khí chuẩn là hỗn hợp khí hoặc khí tham chiếu được dùng làm...

Nitơ trong nước thải

Nitơ trong nước thải

Nitơ là một trong những nguyên tố có vai trò quan trọng trong sự hình thành sự sống...

Cảm biến cân Loadcell

Cảm biến cân Loadcell

Cảm biến cân Loadcell là gì? Khi nào cần sử dụng và các ứng dụng thiết thực của...

Đơn vị đo độ cứng

Đơn vị đo độ cứng

Đơn vị đo độ cứng là gì? Sư thật thú vị về độ cứng HRC. Độ cứng là một...

Máy trộn tmr là gì?

Máy trộn tmr là gì?

Nhu cầu sử dụng các loại vật phẩm của con người ngày càng tăng. Do đó, việc...

Máy quang phổ lăng kính

Máy quang phổ lăng kính

Hiện nay, có rất nhiều thiết bị công nghệ được áp dụng vào đời sống sinh hoạt...

Loadcell là gì?

Loadcell là gì?

Loadcell là gì là câu hỏi mà rất nhiều người thắc mắc. Hiện nay, các thiết bị...

Video

  • MÁY TRỘN THỨC ĂN BRASSUS H8 - CELIKEL
  • MÁY TRỘN THỨC ĂN TRỤC ĐỨNG CHARGER
  • ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUÉT CT CÔNG NGHIỆP - RX SOLUTIONS
  • HỆ THỐNG QUÉT CT X-RAY 3D CHO SPARE PARTS SIZE NHỎ/VỪA
  • ALYTECH GASMIX  - THIẾT BỊ CHUẨN BỊ KHÍ CHUẨN HÀNG ĐẦU
  • DVLS Video on Hydrogenation and Methylation of Fatty Acids
  • Thiết bị chứng cất xăng dầu tự động NDI 450 (ASTM D 86)
  • Thiết Bị Xác Định Điểm Chớp Cháy Cốc Kín Tự Động NPM 450 (NORMALAB) ASTM D 93
  • SCITEQ Impact test B50
  • NORMALAB - chuyên phân tích sản phẩm xăng dầu
  • Sampling and Analysis of Liquefied Gases using the DVLS Liquefied Gas Injector
  • Thiết Bị Phân Tích Béo SoxROC Extraction Unit (OPSIS LiquidLINE)
  • SP10 Smoke Point Tester D1322
  • Video X NIR Reveal
  • NIR Forage Analyzer - AgriNIR™
Zalo
favebook