Polyvinylclorua (PVC)

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN HÓA LÝ - HÓA HỌC
ĐỀ TÀI: PVC
SVTH
Đỗ Danh Quang
Lịch sử hình thành và phát triển của tấm nhựa PVC
1835
1937
1926
1933
1912
1872
Tổng hợp được VinylCLorua
Lịch sử hình thành và phát triển của tấm nhựa PVC
Tìm thấy lần đầu tiên Polyvinyl Clorua
Công bố nghiên cứu về cấu tạo nhựa PVC
Phát hiện ra chất hóa dẻo và ứng dụng vào PVC, sản xuất tấm nhựa
Nhiều dạng PVC được tổng hợp ở Mỹ và Đức
Nhiều dạng PVC được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức và Mỹ
Hình 1.Nhu cầu chất dẻo năm 2007 của thế giới
1.Khái quát
1.Khái quát
Polyvinylclorua là một loại nhựa tổng hợp bằng cách trùng hợp vinylclorua monomer (MVC).
Công thức :

Phản ứng điều chế:









Vinyl clorua
Poly(vinyl clorua)
PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, ít nhánh.
Cấu trúc của PVC có 2 dạng chủ yếu:
Kết hợp đầu nối đuôi



Kết hợp đầu nối đầu
1.Khái quát
2.Phân loại PVC
2.Phân loại PVC
Phân loại : khi chuyển hóa PVC thành vật liệu ,người ta chia thành hai nhóm chính :
+ PVC cứng : có cơ tính cao, dung để gia công các sản phẩm ống dẫn, tấm.
+ PVC mềm : phù hợp để gia công các sản phẩm như màng mỏng, lớp phủ , bột nhão, nhựa xốp, vải giả da,...
PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt.PVC tồn tại ở ba dạng là huyền phù (PVC.S – PVC Suspension), nhũ tương (PVC.E – PVC Emulsion) và PVC trùng hợp khối (PVC.M ). PVC.S có kích thước hạt lớn từ 20 - 150 micron. PVC.E nhũ tương có độ mịn cao.
PVC.S – PVC Suspension
PVC.E – PVC Emulsion
3.Tính chất vật lý
Các thông số cơ bản của PVC






3.Tính chất vật lý
3.1 Tính hòa tan.
Đối với PVC có n ≤ 500 dễ hòa tan trong aceton, ester, cacbuahydro được clorua hóa.Nếu n cao hơn thì mức độ hòa tan bị hạn chế.
3.2 Phân tử lượng và độ phân tán.
- PVC có độ khuếch tán cao ( n = 1000 – 2500 mắt xích).
+ n > 1000 chiếm 70% có tính cơ lý hoàn hỏa . Chất lượng sản phẩm tốt.
+ n ≤ 1000 chiếm 30% thì sản phẩm có tính cơ lý kém. Chất lượng sản phẩm kém.
3.3 Tính ổn định nhiệt.
- PVC là vật liệu nhạy nhiệt vì to ≥ 140o thì bắt đầu phân hủy, đến to = 170o thì quá trình phân hủy nhanh giải phóng HCl và độ sẫm màu tăng dần từ trắng → vàng → da cam → đỏ nâu → đen.
3.4 Tính phối hợp với loại nhựa và chất hóa dẻo.
- PVC có thể phối hợp với một loạt các polyester mạch sợi và dạng ankid, các chất hóa dẻo.
- Việc phối hợp này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc gia công chúng.Khi trộn chất hóa dẻo với PVC sẽ truyền cho PVC độ hóa dẻo và giảm độ giòn ở nhiệt dộ thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia công, tăng thời gian sử dụng PVC .

3.Tính chất vật lý
PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, hàm lượng monomer còn lại và khi gia công cơ khí,… PVC chịu va đập kém
4.Tính chất hóa học
4.Tính chất hóa học
PVC khá trơ về mặt hóa học, tuy nhiên PVC có một số phản ứng tiêu biểu sau:
Phản ứng oxi hóa PVC: PVC bị phân hủy nhiệt hoặc bị oxi hóa quang trong không khí tự nhiên hoặc trong môi trường giàu oxi có nhiệt độ cao.
Phản ứng đề hydroclo hóa:

4.Tính chất hóa học
Trong môi trường acid, kiềm: PVC bền với H2SO4, HNO3, CH3COOH không bị biến đổi dưới tác dụng của kiềm, các khí công nghiệp như NO2, Cl2, SO3.
Phản ứng thế nguyên tử Clo bằng nhóm Axetat
5.Quá trình sản xuất nhựa PVC
5.Quá trình sản xuất nhựa PVC
5.1.Phản ứng trùng hợp
Phản ứng tạo nhựa PVC là phản ứng trùng hợp VC theo cơ chế trùng hợp gốc.
Vinylclorua (VC) có công thức:
Theo cơ chế trùng hợp gốc phải có chất khơi mào và trùng hợp theo 3 giai đoạn.
+ Peoxit benzoil (POB) có công thức là (C6H5COO)2 do tác dụng nhiệt nó bị phân hủy ra các gốc hoạt động.

+ Azodi Izobutyl nitril (AIBN) cũng bị phân hủy thành các gốc hoạt động
5.Quá trình sản xuất nhựa PVC
5.1.Phản ứng trùng hợp

Các gốc vừa sinh ra gọi là hoạt động và được ký hiệu là R. Quá trình trùng hợp VC để tạo thành PVC qua 4 giai đoạn chính :
Giai đoạn khơi mào: gốc hoạt động R của chất khởi đầu kích thích VC thành gốc đầu tiên:


Giai đoạn phát triển mạch: gốc đầu tiên trên tiếp tục tác dụng với monomer khác và tiếp tục kéo dài mạch.
5.Quá trình sản xuất nhựa PVC
5.1.Phản ứng trùng hợp
3.Giai đoạn chuyển mạch
- Chuyển mạch lên monome
- Chuyển mạch lên polymer
Nếu chất khơi mào dùng là POB thì có chuyển mạch lên chất khơi mào ; còn nếu là AIBN thì không xảy ra quá trình này.
+ Chuyển mạch lên monome
+ Chuyển mạch lên polymer


+ Chuyển mạch lên chất khơi mào



4.Giai đoạn ngắt mạch: Tạo thành cao phân tử và có 2 cơ chế đứt mạch là phân ly và kết hợp

6.Ứng dụng
6.Ứng dụng
Ứng dụng
Kỹ thuật điện tử
Sức khỏe con người
Lĩnh vực xây dựng
Sản xuất ô tô, xe máy
Ống nhựa
Áo mưa
Thiết bị cách điện
Hoa nhựa
Màn PVC
6.Ứng dụng
- Làm phủ bên ngoài các màng khác tạo thành bao bì ghép lớp, tăng tính chống thấm khí.
Các lĩnh vực ứng dụng của PVC ở trên thế giới
Cơ cấu sử dụng PVC tại các nước Tây Âu:
Ống dẫn 27%
Kết cấu xây dựng 18%
Tấm màng cứng 10%
Bọc cáp 9%
Chai lọ 9%
Màng mềm 7%
Lát sàn 6%
Các ứng dụng khác 6%
Lớp sơn lót 3%
Ống mềm 3%
Sản phẩm xốp 2%


Các lĩnh vực ứng dụng của PVC ở Việt Nam
* Ở Việt Nam:
Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác (kể cả Đài Loan), công ngiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC
Năm 2000 cả nước tiêu thụ khoảng 150.000 tấn bột PVC, năm 2000 trong nước sản xuất đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu và phải nhập khẩu 60% từ nhiều nước trên thế giới .
Năm 2002, toàn ngành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260.000 tấn nguyên liệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là các nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất chiếm khoảng 71,3% tổng nhu cầu nguyên liệu .
Mức tiêu thụ theo từng loại nguyên liệu nhựa năm 2002 như sau:
PP 380.000 tấn
PVC: 180.000 tấn
PE 340.000 tấn

Hiện nay, Việt Nam có 2 nhà máy sản xuất nguyên liệu hoá chất ngành nhựa:
*Liên doanh Việt Nam – Thái Lan TPC Vina (100.000 tấn bột PVC/năm).
*Liên doanh Việt Nam – Malaysia Phú Mỹ (200.000 tấn bột PVC/năm).
Các nhà máy PVC ở Việt Nam vẫn đang hoạt động hết công suất. Nhu cầu PVC trong nước vẫn chưa đáp ứng được đầy đủ. PVC vẫn đang là loại nhựa có nhu cầu lớn được nhà nước ưu tiên phát triển.