Plastic

5/16/2018 Plastic - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/plastic-55ab570b30b98 1/25

PlasticI. Tổng quan

Plastic là một thuật ngữ thông dụng dùng để chỉ những vật liệu rắn vô định hình có

nguồn gốc hữu cơ, được tổng hợp hoặc bán tổng hợp bằng con đường hóa học. Plasticthường là polymer có khối lượng phân tử cao, có thể chứa thêm một số phụ gia để giatăng các đặc tính của plastic và/hoặc giảm thiểu chi phí.

Plastic bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, πλαστικός plastikos nghĩa là thích hợp để đổkhuôn và πλαστός plastos nghĩa là tạo hình bằng khuôn. Điều này liên quan đến tínhdễ uốn, dễ cán mỏng, tạo hình và đổ khuôn của plastic, cho phép đúc, tạo hình vậtliệu dễ dàng thành nhiều dạng khác nhau như bản mỏng, sợi, dạng bản, ống, chai,hộp…

Có 2 loại plastic cơ bản: thermoplastic và thermoset. Thermoplastic sẽ nóng chảydưới tác động nhiệt trong khi thermoset thì vẫn giữ nguyên hình dạng của chúng chođến khi bốc cháy.

Plastic được ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm công nghiệp từ bìa nhựa kẹp giấycho đến tàu vũ trụ do khả năng ứng dụng cao của nó, cũng như tính không thấmnước, dễ sản xuất và đặc biệt là giá rẻ. Plastic đã thay thế rất nhiều vật liệu truyềnthống (như gỗ, đá, xương, kim loại, thủy tinh, ceramic…). Tuy vậy, việc sử dụng

plastic cũng bị giới hạn bởi những đặc tính hóa học của chúng như độ cứng, khả năng

chịu nhiệt, dung môi hữu cơ, sự oxi hóa và bức xạ ion hóa. Ngoài ra, plastic cũngkhông thể thay thế được gỗ, ceramic và concrete trong xây dựng cơ bản, cầu đường.

II. Lịch sử

Plastic đầu tiên do con người tạo ra được phát minh bởi Alexander Parkes vào năm1862, gọi là Parkesine. Sự phát triển của plastic đi từ việc sử dụng những plastic tựnhiên (shellac) cho đến những plastic tự nhiên đã được biến đổi hóa học và cuối cùnglà plastic hoàn toàn tổng hợp.

Năm 1855, một người Anh đến từ Birmingham tên Alexander Parkes phát triển mộtchất tổng hợp thay thế cho ngà voi được đặt tên thương mại là Parkesine, và chất nàyđã đoạt huy chương đồng tại hội chợ thế giới năm 1962 tại London. Parkesine đượclàm từ cellulose và xử lý với acid nitric và dung môi.

Những plastic đầu tiên dựa trên polymer tổng hợp từ phenol và formaldehyde.Phương pháp tổng hợp rẻ tiền và khả thi đầu tiên được phát minh ra vào năm 1909

bởi Leo Hendrik Baekeland, và vào năm 1912, một loại vật liệu mới ra đời được đặttên là bakelite, đây là kết quả của việc thêm vào polymer tạo thành từ phenol và

formaldehyde những chất như bột gỗ, vật liệu chống cháy asbestos và bụi đá trầm



tích slate, tạo nên vật liệu composite có khả năng chịu lửa và cứng cáp hơn. Bakeliteđược ứng dụng rộng rãi trong hàng tiêu dùng vào thập niên 1920. Năm 1930, tậpđoàn Catalin bắt đầu sản xuất Catalin, sử dụng một quy trình khác cho phép sản phẩmcó nhiều màu sắc hơn. Bakelite là loại plastic được tổng hợp hoàn toàn đầu tiên, nó

cũng là loại plastic thermoset đầu tiên.Polystyrene và PVC: Sau chiến tranh thế giới thứ 1, những tiến bộ trong kỹ thuật hóahọc đã dẫn tới sự bùng nổ của các dạng plastic mới. Những ví dụ sớm nhất của lànsóng plastic mới này là polystyrene (PS) và polyvinyl clorus (PVC), được phát triển

bởi công ty IG Farben của Đức. Polystyrene là nền tảng cho những loại plastic dạng bọt thông dụng nhất được biết đến dưới tên gọi styrofoam. PVC là 1 trong những loại plastic thông dụng nhất hiện nay, được dùng làm ống nước, các loại máng, thùng máyvi tính,… PVC còn có thể được làm mềm bằng phương pháp hóa học và ở dạng nàychúng được dùng làm giấy giói, bao bì thức ăn, vật dụng đi mưa.

Nylon: ngôi sao thật sự của ngành công nghiệp plastic vào thập niên 1930, được biếtđến nhiều hơn dưới tên thương mại nylon. Nylon là loại sợi hoàn toàn tổng hợp đầutiên, được giới thiệu bởi tập đoàn DuPon tại hội chợ thế giới năm 1939 ở thành phố

New York. DuPont tiêu tốn 12 năm và 27 triệu đô để tinh chế, tổng hợp nylon và phát triển những quy trình công nghiệp cho việc sản xuất hàng loạt. Ngay sau khiđược giới thiệu, nylon đã tạo nên một cơn sốt ‘nylon mania’, và đột ngột dừng lại vàonăm 1941 khi Mỹ tham gia chiến tranh thế giới lần II. Trong chiến tranh thế giới thứ2, nylon dùng để sản xuất dù cho phi công và lính nhảy dù. Sau chiến tranh, DuPont

quay lại với việc buôn bán nylon và một lần nữa nylon trở lại vị trí ngôi sao, nylonriots.Do độ bền chắc và dẻo dai cũng như chịu nhiệt tốt của mình, nylon trở thành mộttrong những loại plastic quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hằngngày.

Sự bùng nổ plastic: acrylic, polyethylene Năm 1933, một loại polymer quan trọng khác được tìm ra chính là polyethylene bởiReginald Gibson và Eric Fawcett – công ty công nghiệp hóa chất hoàng gia, một

người khổng lồ công nghiệp Anh. Năm 1936, các công ty Mỹ, Anh và Đức đã sản xuất polymethyl methacrylate, được biết đến nhiều hơn như là kính thủy tinh acrylic. Năm 1937 polyurethane (PU) Friedrich Bayer và công ty. Năm 1938, polytetraflouroethylene (PTFE), tên thông dụng là Teflon, được sử dụngtrong chiến tranh, thuộc hàng tuyệt mật. Được tìm ra bởi Roy Plunkett nhờ một tainạn. trong chiến tranh, nó được dùng trong quy trình khuếch tán khí để tinh chếuranium. Vào thập niên 1960, xuất hiện nhu cầu về những loại chảo không dínhTeflon. Sau này, Teflon được sử dụng để tổng hợp Gore-Tex, một loại vải không

thấm nước “thở được”. Gore-Tex được dùng cho những ứng dụng phẫu thuật như



implant – kỹ thuật cấy dưới da. Năm 1939 công ty IG Farben có được bằng sáng chế cho polyepoxide (epoxy), 1 loạithermoset plastic.

Năm 1941, polyethylene terephthalate (PET, PETE) – Rex Whinfield và James

Dickson. Năm 1950, polypropylene được phát hiện ra bởi Giulio Natta. Năm 1970, công ty General Electric giới thiệu Lexan, một loại polycarbonate chịulực. Công ty Du Pont phát triển, Kevlar, một loại sợi tổng hợp cực bền nổi tiếng vớiứng dụng áo và mũ chống đạn. Kevlar ấn tượng đến nỗi nhà sản xuất phải ra kèm mộtthông báo rằng nó không có xuất xứ ngoài hành tinh.

Với những tính năng ưu việt, plastic đã dần thay thế các các vật liệu trong đời sốnghằng ngày, từ những thứ thông dụng hàng ngày như kẹp giấy cho đến những chi tiếtcủa tàu vũ trụ, thậm chí người ta đã có thể làm một số bộ phận giả của cơ thể con

người bằng plastic.

III. Phân loại

Có rất nhiều cách để phân loại plastic:• Cấu trúc hóa học.• Quy trình hóa học.• Dựa vào tính chất vật lý như tỷ trọng, độ cứng, nhiệt độ hóa thủy tinh.

Tuy nhiên, vấn đề con người cần quan tâm chính là việc tái chế plastic. Plastic bền vàrất khó phân hủy tự nhiên, do đó cần đặt ra vấn đề tái chế plastic. Kể từ thập niên1950, 1 tấn plastic đã được thải ra và chúng có thể tồn tại trong hàng trăm, thậm chíhàng nghìn năm. Bên cạnh đó, việc sản xuất cũng như đốt plastic thải ra môi trườngnhiều hóa chất và khí thải vô cùng độc hại.Từ năm 1995, những chương trình tái chế plastic trở nên phổ biến ở Mỹ và một sốnước. Thermoplastic thì có thể nấu chảy và sử dụng lại, trong khi đó thermoset plasticthì được nghiền nhỏ và làm chất đệm, tuy vậy, độ tinh khiết của vật liệu sẽ giảm saumỗi vòng tái chế.

Năm 1988, Hiệp hội công nghiệp plastic phát triển hệ thống mã số định danh resin,nhằm tạo thuận lợi hơn cho việc tái chế plastic.







2 2•

IV. Công nghệ

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ POLYMER TRÙNG HỢP

SẢN XUẤT POLYETYLEN (PE)I.Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất PE là etylen (C2H4), chủ yếu thu được từ việc cracking dầu mỏ.

Etylen không phân cực ( µo=0) nên khó trùng hợp. Lượng nhiệt toả ra khi trùng hợp cao.

II.Lý thuyết trùng hợp:

Phản ứng trùng hợp etylen thành PE có thể thực hiện theo cơ chế gốc hoặc ion.

1.Trùng hợp gốcPeroxit, pesulfat, hợp chất azo và các dẫn xuất alkyl của các kim loại khi đun nóng

tạo ra gốc tự do. Các gốc tự do mới này dễ dàng phản ứng với etylen:

R •

+ CH =CH R-CH2-CH2

Gốc này tiếp tục phát triển :• •R-CH2-CH2 + nCH2=CH2 -> R-(CH2-CH2-)CH2-CH2

Giai đoạn này nhiệt phản ứng toả ra rất lớn do đó cần phải lấy nhiệt ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Nếu không do sự tăng cao nhiệt độ etylen không phản ứng bị phân huỷ vàthường kèm theo tiếng nổ.

Phản ứng phát triển mạch ngưng là do kết quả khử hoạt tính gốc polymer



• •R-(CH2-CH2-)nCH2-CH2 + CH2=CH2 -> R-(CH2-CH2-)nCH=CH2 + CH3-CH2



2.Trùng hợp ionĐáng chú ý là trùng hợp etylen theo cơ chế trùng hợp ion có xúc tác Xigle-Naptha,TiCl3 + Al(R 1)3 R 1: C2H5

t 0 + − + −

t 0

TiCl3 + Al(R 1)3⎯⎯→ Ti Cl2…Cl… Al (R 1)3 + C

H2= C H2

⎯⎯→

TiCl2…Cl−

Al (R 1)3

+ −

CH - C H2

+Ưu điểm:Trùng hợp etylen có xúc tác Xigle-Naptha có nhiều ưu điểm như polymer ít nhánh,

tính cơ lý cao.+Nhược điểm:



Xúc tác đắt, dễ cháy nổSau khi kết thúc quá trình phải tách xúc tác ra khỏi polymer Æ phức tạp.

III.Các phương pháp sản xuất PE Nhựa Polyetylen có nhiều loại: HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE, nhưng trong thị

trường phổ biến là 2 loại HDPE và LDPE.HDPE là PE có khối lượng riêng lớn. Có thể sản xuất theo 2 phương pháp:

+Áp suất trung bình (30 ÷ 40 atm)

+Áp suất thấp (3 – 4 atm)

LDPE là PE có khối lượng riêng bé, sản xuất theo phương pháp áp suất cao (1500 –

2500 atm)

IV.Cấu tạo, tính chất và ứng dụng của PE:1.Cấu tạo

Phân tử polyetylen có cấu tạo mạch thẳng dài gồm những nhóm etylen, ngoài ra còncó những mạch nhánh. PE là polymer không phân cực, monome lưỡng cực µ 0 ≈ 0 .



Nếu mạch nhánh càng nhiều và càng dài thì độ kết tinh càng kém. PE có độ kết tinhtương đối cao và khác nhau đối với mỗi loại. Trong PE phần tinh thể làm cho mạch cứngnên bền nhiệt độ, bền với tác dụng cơ học, còn phần vô định hình làm cho mạch mềm.

Cấu tạo của PE phụ thuộc vào phương pháp sản xuất.HDPE LDPE

2.Tính chất của PEĐể đơn giản ở đây ta nêu ra một số tính chất quan trọng của 2 loại PE thông dụng là

HDPE và LDPE.

HDPE+Tỷ trọng d= 0,95 ÷ 0,96

+Không hút ẩm, mức hấp thụ nước trong

24h<0,01%+Độ kết tinh 85 ÷ 95%

Sản phẩm đục mờ

+Độ hoá mềm thấp (120oC), dễ gia công+Chịu hoá chất tốt+Cách điện tốt

+Lực kéo đứt 220 ÷ 300 kg/cm2, có loạitốt cường độ kéo đứt đạt 600kg/cm2

+Độ dãn dài 200 ÷ 400%

+Nhiệt độ giòn, gãy: -80oC

* HDPE

+Lực uốn 170kg/cm2

LDPE+d=0,92 ÷ 0,93 (g/cm3)

+Không hút ẩm

Mức hấp thụ nước <0,02%+Độ kết tinh 60 ÷ 70%

Sản phẩm trong hơn PEHD. Ở 110oCLDPE hoàn toàn ở trạng thái vô định hìnhtrong suốt.+Điểm hoá mềm thấp (90oC), rất dễ gia

công.+Chịu hoá chất tốt+Cách điện tốt+Lực kéo đứt 114 ÷ 150kg/cm2

+Độ giãn dài 400 ÷ 600%

+Nhiệt độ giòn, gãy: -80oC

+Độ cứng shore (theo phương pháp thử ASTM-D2240): 60 ÷ 65+Độ cứng Brinel: 4 ÷ 5kg/cm2

+Chỉ số chảy MI: 0,1 ÷ 20gr/10 phút

+Tính bám dính kém, dễ cháy, không mùi, không vị, không độc

* LDPE

+Lực uốn 60kg/cm2

+Độ cứng shore (theo pp thử ASTM-D2240): 30 ÷ 35+Độ cứng Brinel 1,8 ÷ 2,5 kg/cm2



+Chỉ số chảy MI: 0,1 ÷ 60gr/10 phút

+Tính bám dính kém, dễ chảy, không mùi, không vị, không độc* Ứng dụng của PE:

Ta chỉ quan tâm đến 2 loại nhựa PE thông là HDPE và LDPEHDPE+Sản xuất loại màng (túi xốp, túi đựng hoá chất, thực phẩm,..)Để sản xuất màng , chỉ số chảy (MI)<0,05 ÷ 0,35gr/10 phút+Sản xuất sợi dệt, sợi đơn (Yarm và monofilament) làm bao dệt, bao che phủ (0,8 ÷ 1,0)+Sản phẩm thổi các loại (thùng chứa, chai, lọ,..) (0,05 ÷ 0,3)

+Sản xuất các loại ống dẫn nước, hoá chất.

LDPE+Sản xuất các loại màng trong, màng che phủ, màng co, màng che nhà vườn,..

Để sản xuất màng, chỉ số chảy 0,3 ÷ 6gr/10 phút.+Sản phẩm thổi các loại như chai, lọ, màng co (0,8 ÷ 1)

+Sản xuất các loại ống

SẢN XUẤT POLYPROPYLEN (PP)

I.Nguyên liệu

Nguyên liệu để sản xuất PP là propylen, được tách từ khí cracking dầu mỏ hoặc từsản phẩm dầu mỏ. Khống chế điều kiện cracking (to, p, t, chất xúc tác,…) ta có thể thuđược propylen và etylen. Dùng phương pháp làm lạnh để tách và làm sạch propylen.

II.Lý thuyết trùng hợp propylenĐiều chế PP trọng lượng phân tử cao tiến hành trong điều kiện có xúc tác dị thể. Cấu

tạo bề mặt kết tinh của chất xúc tác có vai trò quan trọng trong việc điều chế phân tử polymer có cấu trúc không gian đều đặn.

Người ta cho rằng, trước hết các phân tử monome bị hấp thụ lên bề mặt chất xúc tácvà định hướng, sau đó dính với mạch của polymer nhờ mở nối đôi. Kết quả thu được polymer kết tinh có cấu tạo thẳng, đều đặn.

Bằng cách thay đổi hệ thống xúc tác, có thể loại trừ tác dụng không gian của chấtxúc tác và thu được polymer vô định hình, có thể thay đổi tỷ lệ giữa polymer có cấu trúcđều đặn. Xúc tác ở dạng huyền phù cho polymer có cấu trúc không đều đặn.Cơ chế:



Tuỳ thuộc vào điều kiện trùng hợp, loại xúc tác khác nhau mà ta thu được polymer có cấu trúc khác nhau điều hoà hay không điều hoà.Ví dụ: + PP có cấu tạo không gian không cao có thể thực hiện trong hệ xúc tác: dung

dịch TiCl4 + Al(C2H5)3 ở nhiệt độ 35 – 80oC, p = 3 – 5atm.+ PP có cấu tạo không gian cao thì dùng hệ xúc tác: TiCl4 nghiền mịn + dung

dịch dietylalumin clorit ở nhiệt độ 70 - 80oC, p = 5atm.+ Hoặc dùng dung môi n-heptan, các cacbuahydro khác có nhiệt độ sôi thấp hơn

nhiệt độ nóng chảy của polymer kết tinh đến 50 – 80oC để tách PP có độ kết tinh cao rakhỏi PP vô định hình và PP có độ kết tinh thấp.

Nhiệt độ thấp vận tốc phản ứng giảm, thời gian phản ứng tăng, hiệu suất giảm, hàmlượng izotactic và trọng lượng phân tử trung bình tăng.

Nhiệt độ cao thì ngược lại và hầu hết tạo ra atactic.



SẢN XUẤT POLYSTYREN (PS)I/ Nguyên liệu

-Nguyên liệu để sản xuất PS là Styren có công thức phân tử C8H8 và công thức cấu tạoCH=CH2

II/ Lý thuyết trùng hợp StyrenTrong sản xuất Styren chỉ trùng hợp theo cơ chế trùng hợp gốc và thu được

polymer có cấu tạo chủ yếu là liên kết đầu - đuôi và ở dạng vô định hình. Trong nghiêncứu người ta có sử dụng trùng hợp ion tạo PS tinh thể hầu hết ở dạng izotactic, một phần ở dạng syndiotactic, rất ít ở dạng atactic.

Styren dễ trùng hợp khối, trùng hợp dung dịch, trùng hợp nhũ tương và trùng hợphuyền phù. Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm của nó.

IV/ Cấu tạo, tính chất, ứng dụng của PS

1/ Cấu tạoQua nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, đặc biệt là phương pháp nhiệt phân

PS thì thấy rằng PS có cấu tạo đầu nối đuôiC H

2C H C H

2C H C H

2C H

PS ở nhiệt độ phản ứng không cao thì ít tạo nhánh và nhánh bé.2/ Tính chất

PS là chất dẻo trong suốt , cứng chắc, không mùi, không vị, khi cháy có nhiềukhói, giá thành rẻ, dễ gia công bằng phương pháp ép và đúc dưới áp suất, chịu hoá chất vànước cao...

Vì có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động nên H này dễ tham gia phản ứng oxi hoá vìthế PS nhanh bị lão hoá trong không khí khi có ánh sáng trực tiếp. Vòng bezen có thểtham gia phản ứng sunfo hóa, nitro hoá,...dùng để sản xuất nhựa trao đổi ion như cationitaxit mạnh.

PS không phân cực do đó bền với các hoá chất phân cực và phân cực mạnh.

PS có trọng lượng phân tử thấp rất giòn và có độ bền khi kéo căng bé. Độ dãn dài



tương đối của PS tăng vọt sau 80oC và trở nên mềm dẻo như cao su và dính.-Khối lượng riêng d=1,05-1,1 g/cm3

-Chỉ số chảy MI: 1-8 g/10phút

-Độ bền kéo đứt: 400-450 kg/cm2

3/ Ứng dụng

-PS được làm vật liệu cách điện (điều kiện không tải hoặc tải trọng bé và tĩnh)-Làm các sản phẩm khác dùng trong dân dụng và công nghiệp, phải biến tính bằng

cách hoá dẻo hoặc đồng trùng hợp với các monome khác.-PS xốp dùng làm vỏ đựng máy khi vận chuyển, cách âm và nhiệt thấp trong xây

dựng

SẢN XUẤT PVCI/ Nguyên liệu

Nguyên liệu để sản xuất PVC là vinylclorua C2H3ClCH

2 CH

Cl

Vinylclorua có thể đồng trùng hợp với nhiều chất khác nhauII. Lý thuyết sản xuất vinylclorua

Khử hydro và clo của dicloêtan bằng dung dịch rượu kiềm

CH2

CH2 + NaOH CH

2CH + NaCl + H

2O

Cl Cl Cl

Phương pháp này không kinh tế tốn nhiều NaOH, rượu và thiết bị phải lớn+ Clo hoá etylen ở nhiệt độ cao

FeCl3

CH2

CH2 + Cl

2 (450-600OC)CH

2CHCl + HCl

Phương pháp này chưa dùng trong công nghiệp vì chưa có phương pháp lấy nhiệt

phản ứng ra.+ Nhiệt phân dicloetan(Al2O3 , C hoạt tính)

CH2

CH2 500-590oC

CH2

CHCl + HCl

Cl Cl

Phương pháp này rất kinh tế, dây chuyền sản xuất đơn giản nhưng xúc tác không bền, không tái sinh được và ở nhiệt độ cao tạo ra sản phẩm phụ như C2H2, dien...





3/ Ứng dụngPVC cứng ( không có chất hoá dẻo) làm tấm, ống dẫn, vật liệu cách điệnPVC mềm: ống dẫn mềm, bọc dây điện, màng mỏng, da giả

SẢN XUẤT NHỰA POLYESTE

Công nghệ sản xuất PETCác polyeste (polyetylen terephtalat - PET) được ứng dụng trong sản xuấtnhựa và sợi cho ngành dệt. PET được sản xuất từ axit terephtalic (PTA) hoặcđimetyl terephtalat (DMT) và các điol (ví dụ như etylen glycol (EG). Trongnhiều cơ sở sản xuất PET, người ta áp dụng công nghệ độc quyền của Côngty Inventa - Fischer gồm 4 giai đoạn.

Mô tả quy trình: Hỗn hợp dạng nhão lỏng của PTA và EG hoặc của DMTnóng chảy và EG được nạp vào thiết bị este hóa thứ nhất (1). Trong thiết bịnày, phản ứng chính xảy ra ở nhiệt độ 200 - 270oC và áp suất tương đối cao.Hơi phản ứng (nước hoặc metanol) thoát ra được dẫn đến tháp tách dạng nồihơi.Thành phần có nhiệt độ sôi cao được tái sử dụng làm nguyên liệu sản xuất.Từ thiết bị phản ứng (1), oligome mới hình thành được đưa sang thiết bị phản ứng thứ hai (2) có trang bị máy khuấy và hoạt động ở áp suất thấp hơnvà nhiệt độ cao hơn. Quá trình chuyển hóa tiếp tục cho tới khi đạt trên 97%.ở giai đoạn này, có thể bổ sung xúc tác và các phụ gia. Các khí thoát ra được

đưa sang tháp xử lý.Tiếp theo, oligome được polyme hóa sơ bộ trong thiết bị phản ứng thứ 3 (3)dưới áp suất âm và nhiệt độ tăng cao để đạt được độ đa tụ lớn hơn 20. Trongthiết bị phản ứng thứ 4 (4) có tên gọi là DISCAGE - finischer, quá trình da tụcuối cùng được thực hiện để PET có độ nhớt: V = 0,9. Sau đó, tùy theo điềukiện cụ thể mà PET có thể được tạo hạt hoặc sử dụng ngay ở dạng nóngchảy.EG được thu hồi bằng ngưng tụ hơi công nghệ ở điều kiện áp suất âm.Hiệu suất thu sản phẩm có thể vượt quá 99%.

Định mức tiêu hao một số nguyên, vật liệu và năng lượng cho một tấn PETnhư sau:Điện, kwh 55Dầu đốt, kg 61Khí ni tơ, m3 0,8Không khí, m3 9,0Hiện nay, trên thế giới có 13 dây chuyền sản xuất PET theo công nghệ trên



với công suất 100-700 tấn/ ngày, và hơn 50 cơ sở sản xuất polyestecompound.

Các phương pháp gia công1. QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ EÙP PHUN

2.1.1 Qui trình chung



Ñ A Ï T

K H O ÂN G Ñ A ÏTK C S

K H O ÂN G Ñ A ÏT

Ñ A Ï T

T H A ØN H P H A ÅM

X Ö ÛL Y ÙB E ÀM A ËT , I N

K C S

H O A ØN T A ÁT S A ÛN P H A ÅM

E ÙP S A ÛN P H A ÅM

T R O ÄN

P H E ÁL I E ÄUN G U Y E ÂN L I E ÄUP H U Ï G I A

2.1.2 Thuyeát minh qui trình coâng ngheä

Hoãn hôïp nguyeân lieäu bao goàm haït nhöïa, pheá lieäu, phuï gia



sau khi ñöôïc troän vôùi moät tæ leä nhaát ñònh (tuyø caùc loaïi saûn

phaåm khaùc nhau) seõ ñöôïc ñöa vaøo pheãu naïp lieäu. Trong khi truïc

vít quay troøn, nguyeân lieäu töø pheãu naïp lieäu rôi vaøo raõnh vít vaø

ñöôïc chuyeån veà phía tröôùc ñi vaøo vuøng ñoát noùng. Do ñaàu phun

kín neân nhöïa loûng ôû ñaàu truïc vít seõ ñaåy vít veà phía sau ñeán

moät möùc ñoä nhaát ñònh thì ngöøng laïi. Trong quùa trình chuyeån

daàn ñeán ñaàu truïc vít, do söï gia nhieät bôûi xylanh vaø nhieät do ma

saùt noäi vaø söï troän laãn bôûi taùc ñoäng cuûa caùc doøng chaûy

trong truïc vít neân khoái vaät lieäu bò noùng leân vaø chuyeån daàn

ñeán traïng thaùi chaûy nhôùt khi ñi ñeán ñaàu truïc vít. Heä thoáng

thuyû löïc laøm vieäc ñaåy vít tieán veà phía tröôùc ñoàng thôøi taïo aùp

suaát ñaåy nhöïa loûng thoaùt ra ñaàu phun vaøo loã phun keo vaø

ñieàn vaøo vuøng taïo hình trong khuoân. Sau khi ñaõ laáp ñaày vuøng

taïo hình, aùp suaát ñöôïc duy trì khoâng ñoåi töông öùng vôùi aùp

suaát cuûa vuøng nhöïa ôû ñaàu vít khi ôû vò trí saùt ñaàu phun nhaát.

Muïc ñích cuûa vieäc duy trì aùp suaát ñeå nhöïa trong caùc raõnh

khuoân taêng daàn ñoä nhôùt (do quaù trình laøm nguoäi) ñeán ñuû

giaù trò ñeå giöõ nhöïa trong khuoân khoâng thoaùt ra ngoaøi khi coù

söï cheânh leäch aùp suaát. Ñeán thôøi gian caàn thieát, vít luøi veà sautieán haønh nhöïa hoaù cho chu kyø sau. Sau moät thôøi gian saûn

phaåm ñònh hình trong khuoân, heä thoáng thuyû löïc seõ môû khuoân

vaø ñaåy saûn phaåm ra ngoaøi. Sau khi kieåm tra (goït boû phaàn dö,

ñuoâi keo,..) neáu khoâng ñaït seõ ñöôïc ñöa ñi baêm laøm pheá lieäu,

neáu ñaït saûn phaåm seõ ñöôïc ñöa ñi xöû lyù beà maët vaø in. Sau khi

in neáu kieåm tra ñuùng theo tieâu chuaån thì saûn phaåm seõ ñöôïc

nhaäp kho.

2. QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ EÙP PHUN – THOÅI

2.2.1 Qui trình chung



T H O ÅI

G I A N H I E Ä T

T A ÏO P H O ÂI

C A É T B A V I A

K H O ÂN G Ñ A Ï T

Ñ A Ï T

T H A ØN H P H A ÅM

K C S

N H Ö ÏA H O A Ù

T R O ÄN

P H E ÁL I E ÄU

N G U Y E ÂN L I E ÄU ,

H A Ï T N H Ö ÏAH A ÏT M A ØU

2.2.2 Thuyeát minh qui trình coâng ngheä

Hoãn hôïp nguyeân lieäu bao goàm haït nhöïa, pheá lieäu, haït

maøu sau khi ñöôïc troän vôùi moät tæ leä nhaát ñònh (tuyø caùc loaïi

saûn phaåm khaùc nhau) seõ ñöôïc ñöa vaøo pheãu naïp lieäu. Quaù

trình nhöïa hoaù xaûy ra töông töï nhö treân (muïc 2.1.2). Saûn phaåm

thu ñöôïc laø nhöõng chieác phoâi. Sau khi kieåm tra (caét ñuoâi keo),



phoâi seõ ñöôïc ñem ñi gia nhieät (nung phoâi). Vieäc nung noùng ñeå

laøm meàm phoâi laø raát quan troïng, noù quyeát ñònh quaù trình

thoåi vaø chaát löôïng cuûa saûn phaåm. Maâm nung söû duïng caùc

ñieän trôû ñeå gia nhieät cho phoâi. Maâm nung ñöôïc chia laøm nhieàu

taàng tuøy thuoäc vaøo töøng loaïi phoâi, kích thöôùc, chieàu daøi phoâi

vôùi caùc nhieät ñoä caøi saün ôû moãi taàng khaùc nhau. Thoâng

thöôøng thì nhieät ñoä ôû ñaùy phoâi luoân nhoû hôn nhieät ñoä ôû

phaàn thaân vaø mieäng phoâi vì khi thoåi ôû ñaùy phoâi seõ chòu löïc

keùo lôùn nhaát. Neáu nhieät ñoä ôû ñaùy phoâi cao thì khi thoåi saûn

phaåm seõ bò hö hoûng (thuûng ñaùy). Sau moät thôøi gian gia nhieät

phoâi seõ ñöôïc cho vaøo maùy thoåi. Neáu saûn phaåm khoâng ñaït

tieâu chuaån thì seõ ñem ñi baêm laøm pheá lieäu. Saûn phaåm sau khi

thoåi neáu kieåm tra theo ñuùng tieâu chuaån seõ ñöôïc ñi ñoùng goùi

vaø nhaäp kho.

Công nghệ sản xuất Nylon

⎯ Nguyên liệu:

Diamin (1,6 DiaminoHexan) Diacarboxylic axid

V. Ứng dụng

Chúng ta có thể nhìn thấy những ứng dụng của plastic hàng ngày hàng giờ xung quanh chúng ta.

Plastic Ứng dụngPETE Hộp đựng thực phẩm, chất lỏng, trên

60% PETE sản xuất ra trên thế giớidùng cho sợi tổng hợp, chỉ 30% dùngđể sản xuất chai nhựa, vỉ thuốc, khaythực phẩm đông lạnh. Chai nhựa



PET được cấp bằng sáng chế năm1973.

HDPE Chịu đươc dung môi túi đựng bộtgiặt, bình sữa, thùng xăng; gỗ tái chế

(plastic lumber),hệ thống đường ống,túi nhựa, bàn ghế gấp được, súng bắn pháo hoa…

LDPE Bề mặt làm việc chịu ăn mòn, khaynhựa, dụng cụ phòng thí nghiệm, túinhựa, cầu tuột…

PVC Đường ống nước, giỏ xách, máy hát,nệm ghế xe hơi, mái che, vách, vỏ

bọc dây điện…PP Các đồ dùng plastic trong phòng thí

nghiệm và y học, thảm dùng trongnhà, các chi tiết trong xe hơi…

PS ứng dụng quan trọng nhất là trongđóng gói, bọt PS dùng để cách nhiệtvà bao bọc, bút bi…

SAN (styrene acrylonitrile resins) Đồ dùng nấu bếp, sản phẩm vi tính,vật liệu đóng gói, sợi plastic quanghọc.

Polycarbonates Đĩa DVD, blu-ray DVD, thiết bị

phòng thí nghiệm, tròng kiếng, vậtliệu cách âm, đèn pha,…Polyurethanes Trên ¾ sản phẩm PU là ở dạng bọt.

thắng xe, vỏ xe hơi, chất phủ bềmặt…

Nylon Vớ, lốp xe, vật liệu composite (giacứng bằng sợi carbon hoặc thủytinh), lều, dây thừng, áo poncho, sảnxuất sợi tổng hợp…

PMMA (polymethyl methacrylate) Kiếng chịu lực, kính mũ bảo hiểm,thủy tinh thể nhân tạo, xi măng choxương, răng giả, phẫu thuật thẩm mỹ(dung dịch sinh học có chứa nhữngtiểu cầu PMMA tí hon được bơm vàodưới da để làm giảm nếp nhăn, sẹovĩnh viễn)…



Kevlar Áo giáp, dây thừng, cáp quang, dụngcụ thể thao, trong xây dựng,

VI. Hướng phát triển

Plastic trở thành nhiên liệu trong tương lai:

Các nhà khoa học trên khắp thế giới đang cố gắng biến rác thải thành nhiênliệu cho xe máy, thế nhưng nhà khoa học Richard Gross đã thực hiện mộtnghiên cứu khác: biến plastic thành nhiên liệu cho tương lai. Nghiên cứu cóthể sử dụng các loại plastic thông thường dùng trong bao gói hàng hóa hoặctrong lĩnh vực khác, nhưng khi các loại plastic đó trở thành phế liệu, chúngcó thể dễ dàng biến thành nhiên liệu thay thế dầu diesel.

Quy trình này vẫn chưa được ứng dụng vào thực tiễn, nhưng đã gây ấntượng với hãng Pentagon nên hãng này đã chi 2,34 triệu USD để tiến hànhnghiên cứu thêm. Kỹ thuật này có thể giảm lượng vật liệu mà quân đội phảichuyên chở cho các quân nhân ở những nơi xa xôi, do bởi 2 công dụng hữuích của plastic vừa là bao gói hàng hóa và sau đó biến thành nhiên liệu. TheoCơ quan đề án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến – Darpa, kỹ thuật này cũnggóp phần làm giảm lượng rác thải.

Tiến sĩ Gross, giáo sư ngành Hóa học thuộc Đại Học Bách Khoa ở Brooklynđang tiến hành chuyển dầu thực vật thành “plastic sinh học”, dầu thực vậtnày là loại nhiên liệu để sản xuất dầu diesel sinh học. Plastic dùng ở đây cóthể ở dạng màng phim mềm hoặc cứng thường dùng trong bao gói thực

phẩm. Sau đó ông dùng một loại enzyme thiên nhiên để phân hủy plasticthành nhiên liệu.

Bao bì phân hủy sinh học:

Các nhà nghiên cứu trẻ đã sử dụng hỗn hợp tinh bột nhiệt dẻo và nhựa PVAcó sự hiện diện của khoáng sét Montmorillonite phân tán ở khích thước

nanomét, cùng một số phụ gia biến tính để làm ra sản phẩm bao bì có khảnăng phân hủy sinh học hoàn tòan và nhanh chóng, không gây ô nhiễm môitrường. Tinh bột vốn là nguồn nguyên liệu dồi dào ở nước ta.

Chất liệu plastic mới phân hủy nhanh hơn

Một loại chất dẻo mới phân hủy nhở vi khuẩn có tốc độ phân hủy nhanh hơncác loại nhựa hiện thời và an toàn với môi trường.



Chất liệu mới này là một dạng biến đổi của plastic mang tên polyhydroxybutyrate hoặc PHB. Hợp chất do vi khuẩn sản sinh hiện diệntrong rất nhiều sản phẩm từ chai nước ngọt đến cấy ghép y học và được xemlà một vật liệu sạch thay thế cho các loại chất dẻo gốc dầu dùng trong các

ứng dụng sản xuất bao bì, nông nghiệp và sinh – y.Mặc dù PHB đã được thương mại hóa từ những năm 80 thế kỷ trước, nó vẫn

không được sử dụng rộng rãi vì tính dễ vỡ và độ phân hủy sinh học khôngxác định. Hiện nay các nhà khoa học thuộc Đại học Cornell, New York, đãchế tạo một dạng plastic mới bền hơn và phân hủy nhanh hơn.

Chìa khóa cho sự cải tiến này là một loại “đất sét” có đường kính chỉ có vàinanomét – một phần tỉ của mét – được gắn vào các phân tử. Những phân tử“vi đất sét” này làm các phân tử PHB cứng lại và gia tăng độ bền. Các phântử này cũng đóng vai trò làm chất xúc tác giúp quá trình phân hủy diễn ranhanh hơn.

Các nhà khoa học nhận thấy hợp chất PHB này có thể phân hủy hoàn toàntrong môi trường phân compot kín sau 7 tuần. Thử nghiệm trên các loại

plastic hiện nay cho thấy chúng gần như không phân hủy trong môi trườngnày. Các nhà khoa học có thể điều chỉnh tốc độ phân hủy bằng việc gia giảmsố lượng các phân tử vi đất sét.

Nhựa xốp polystyrene phân hủy sinh học

Các nhà khoa học đã cố gắng làm cho nhựa xốp Polystyrene thân thiện vớimôi trường hơn bằng cách bổ sung các loại nguyên liệu xenlulo và tinh bộtđể giúp cho các vi khuẩn có thể ăn được. Ngoài ra còn có nổ lực bổ sung cácloại nhựa nhạy với ánh sáng để có thể phân hủy bằng ánh sáng. Tuy nhiêntất cả các biện pháp trên đã tạo ra các vấn đề rất bất tiện.

Các nhà khoa học từ trường Polymer Science and Engineering College thuộctrường Đại học Khoa học và Công nghệ Quingdao, Trung Quốc tiến hànhtrộn các loại hạt nhựa hấp thụ nước với đường kính 5 micron trong một chấttương tự Styrene trước khi đem tổng hợp để tạo thànhi vật liệu giống nhưnhựa Polystyrene. Khi vật liệu này tiếp xúc với nước, các hạt polymer trộnvào sẽ giãn nở và cắt các mạch nhựa thành dạng bột và nhựa này có thể phânhủy sinh học. Với giá thành rẻ hơn loại nhựa xốp Polystyrene truyền thốngvà thân thiên với môi trường. Hơn nữa, loại nhựa xốp Polystyrene mới nàycho khả năng tăng tốc sự phân hủy sinh học nhưng không mất đi các tínhchất của bao bì trong thời gian sử dụng.



Ngoài ra, công ty Cascades của Canada cũng đã thành công trong sản xuấtloại bao bì sử dụng nhựa xốp Polystyrene này sẽ bị phân hủy sinh học trong3 năm mà không mất đi các tính chất của bao bì. Loại nhựa này được đặt tênlà Bioxo. Bioxo sử dụng các phụ gia chất dẻo có thể phân hủy sinh học toàn

bộ (totally degradable plastic additives - TDPAC). Khi trộn phụ gia này vàonhựa, chúng sẽ hoạt động như một chất xúc tác để thúc đẩy quá trình phânhủy mà không mất đi tính chất của bao bì sản phẩm. Sau khi sử dụng, nhựaxốp bị phân hủy nhờ ô-xi của không khí, nhiệt và tia tử ngoại trong ánh sánghay các cơ chế cơ học để hình thành dạng bột. Khi bị phá vỡ ở dạng bột, cácloại vi khuẩn và các loại vi sinh vật khác có thể tiêu hóa chúng. Quá trình

phá vỡ đã giải phóng khí carbon dioxide vào trong khí quyển. Điều này giúpcho thể tích chất thải giảm rất nhiều. Tuy nhiên, một vấn đề lớn là đã tănglượng khí gây hiệu ứng nhà kính. Nhựa Bioxo đã được chấp thuận dùngtrong các bao bì tiếp xúc với thực phẩm theo luật lệ ở Mỹ và Canada.

Documents

Plastic