Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN MỘT: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

PHẦN MỘT: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án công nghệ polymer 1



CH2



C



O CH2 CH2 O C



CH3 O



O



C



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



C n O CH2

O



CH2 O



Trang 11



C



C CH2



O



CH3



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



1.1.1. 1.2.2. Phân loại theo mục đích sử dụng và đặc tính của nhựa

1.1.1.1.



UPE thơng thường



Loại UPE được tổng hợp từ Ethylen glycol (EG), Anhydric phtalic (AP), Propylen

glycol (PG), Anhydric maleic (AM). Trong đó PG có tác dụng tăng cường khả năng tương

hợp với Styren. Nhựa tổng hợp từ PG có độ nhớt khơng cao lắm, dùng để gia công chế tạo

các sản phẩm như: ca nô, bồn tắm,…

1.1.1.2.



UPE mềm dẻo



Loại này được tổng hợp bằng cách thay một phần AP bằng một acid hai chức mạch

thẳng như acid adipic hoặc một acid đơn chức hoặc một glycol mạch dài như diethylen

glycol, dipropylen glycol. Nhựa này dùng để đúc các chi tiết nhỏ, trang trí sản phẩm gỗ,

đồ mỹ nghệ...

1.1.1.3.



UPE có độ nhớt cao và bền mơi trường



Để UPE bền trong môi trường người ta thay một phần AP bằng acid isophatlic. Nhờ

khả năng ổn định nhiệt, bền cơ học, bền hóa chất hơn acid phtalic nên UPE tổng hợp từ

loại này được ứng dụng làm lớp phủ bề mặt. Tuy nhiên, giá thành sản xuất tương đối cao.

1.1.1.4.



UPE có độ co ngót thấp



Để giảm độ co ngót của nhựa, người ta tạo thành những lỗ xốp bên trong nhựa khi

đóng rắn sẽ bù trừ cho sự co ngót của nhựa, bằng cách bổ sung một lượng nhựa nhiệt dẻo

như Oligomer styren hay Oligomer methyl- methacrylat hoà tan trong polyme. Khi đó ta

thu được UPE có độ co ngót thấp (xốp).

1.1.1.5.



UPE bền ánh sáng và bức xạ mặt trời



Đây là loại nhựa có khả năng tránh đổi màu hoặc phân hủy bởi ánh sáng mặt trời

hay bức xạ tử ngoại. Người ta thêm vào nhựa chất ổn định quang như Benzophenol hoặc

thay một phần Styren bằng Methylmethacrylat.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 12



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

1.1.1.6.



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



UPE đàn hồi



Thay một phần acid không no AM bằng acid no như acid phtalic, acid adipic, acid

isophtalic. Nhờ sự phân bố tốt của các đoạn chứa nối đôi nằm ở giữa hay ở hai đầu mạch

polymer, độ bền đàn hồi tăng lên do khoảng cách trung bình của các nối đôi tăng, mật độ

liên kết ngang giảm đi. Dựa vào đặc trưng này, người ta ứng đụng UPE để chế tạo các chi

tiết chịu được va đập, chịu tải trọng cao.

1.1.1.7.



UPE bền hóa chất



Các vòng thơm được đưa vào bằng cách thay EG bằng Bis-phenol A và Bis-glycol

(oxyt propylen) sẽ làm tăng độ bền hóa và độ bền cơ lý của nhựa. Dùng loại nhựa này để

chế tạo ống dẫn, thùng chứa hóa chất.

1.1.1.8.



UPE bền nhiệt và chống cháy



Bằng cách thay một phần AP bằng một acid hai chức được halogen hóa như acid

tetraclophtalic, tetrabromphtalic hay hexacloroendomethylen tetrahydrophtalic (HET).

Cl

COOH



Cl

Cl



C Cl



Cl



COOH

Cl



Các gốc của halogen này sẽ hấp thụ gốc tự do, có khả năng cháy rất thấp, bền hóa

chất nên tạo được nhựa UPE có khả năng chịu nhiệt và tự dập tắt khi cháy.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 13



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



1.2. Nguyên liệu tổng hợp [3]

Nguyên liệu để sản xuất UPE là các polyol và polyacid, nhưng thông thường người

ta dùng các diol và diacid khơng no. Diol và diacid có nhiều loại, do đặc tính của chúng

khác nhau nên UPE tổng hợp được cũng có tính chất khác nhau.

1.1.2.



Ngun liệu chính

1.1.2.1.



Poliacid (diacid)



Thường các poliacid ở dạng ankydric để tổng hợp nhựa vì các anhydric có hoạt tính

cao hơn và khơng tạo sản phẩm phụ.

a. Polyacid khơng no

 Anhydric maleic (AM): C2H2(CO)2O

-



Cơng thức cấu tạo:

CH



CO



CH



CO



O



-



Tính chất vật lý:

+



Khối lượng riêng: ρ=1480 kg/m3



+



Nhiệt độ nóng chảy: tnc= 35⁰C



+



Nhiệt độ sôi: ts= 199,9⁰C



+



Khối lượng phân tử: M= 98 đvC



AM là chất ở dạng tinh thể màu trắng hút ẩm mạnh, tan được trong các dung môi

như: nước, rượu, cloroform, benzen. AM có thể tổng hợp từ butadien hoặc oxy hóa từ



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 14



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Furfurol có khả năng đồng trùng hợp cao và khả năng tương hợp tốt với styren. Khi ở

dạng kết tinh AM là tinh thể hình thoi, dễ thăng hoa.

AM là nguyên liệu dễ tìm, tương đối rẻ và tổng hợp được UPE có tính chất cơ lý tốt.

b. Polyacid no

 Anhydric phtalic (AP) (C8H4O3)

-



Công thức cấu tạo:

O

C

O

C

O



-



Tính chất vật lý đặc trưng:

+ Khối lượng phân tử: M=148 đvC

+ Nhiệt độ nóng chảy: tnc= 130C

+ Khối lượng riêng: ρ= 1530 kg/m3

+ Nhiệt độ sôi: ts=281⁰C

-



Đặc điểm: AP là tinh thể màu trắng, tan trong nước, rượu, ete, dễ hút ẩm và



thăng hoa.

Nguyên liệu cơ bản để sản xuất AP là đi từ các sản phẩm nhựa, than đá. Gần đây

nhất là phương pháp oxy hóa ortho-xylen với xúc tác vanadi.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 15



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



AP là loại nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền. Nhựa UPE sản xuất từ nó tương đối rẻ tiền,

bền nhiệt, có độ bay hơi thấp, tính chất điện môi tốt, tương đối bền trong xăng, dầu và các

chất dẻo ở nhiệt độ thường. UPE đi từ AP có thể làm chất hóa dẻo cho PVC.

 Anhydric Adipic (AA) (C6H8O3)

-



Công thức cấu tạo:

O

H2 C CH2 C

H2 C CH2 C



O



O



1.1.2.2.



Polyol (diol)



a. Etylen glycol (EG) (C2H6O2)

-Công thức cấu tạo: HO-CH2-CH2-OH

Etylen glycol có các tính chất giống như một ancol thơng thường nhưng do ảnh

hưởng của hai nhóm –OH nên có tính axit mạnh hơn.

Etylen glycol là chất lỏng khơng màu, rất dễ hút ẩm, rẻ tiền, tan tốt trong nước,

rượu. UPE tổng hợp từ EG cho nhựa giòn, độ kết tinh cao, cấu trúc chặt chẽ

Điều chế Etylen glycol bằng cách

+ Thủy phân dẫn xuất halogen:

Cl CH2 CH2 Cl



+



H2O



Na2co3



HO CH2 CH2 OH



+ Thủy phân etylen oxyt:



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 16



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

CH2 CH2



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



+ H2 O



O



CH2



CH2



OH



OH



+ Hydro hóa anken bằng KMnO4:



3 C2 H4



+ 2 KMnO4 + 4 H2O



3 CH2 CH2



+ 2 MnO2 +



2 KOH



OH OH



b. Propylen glycol (PG)



(C3H8O2)



- công thức cấu tạo:

CH3



CH2



CH2



OH



OH



PG là chất lỏng không màu, hòa tan trong nước theo bất cứ tỷ lệ nào. UPE đi từ

PG có độ kết tinh thấp, độ bền uốn cao, độ hòa tan trong styren cao hơn etylen glycol

Tổng hợp 1,2-propylen glycol được tiến hành từ propylen bằng polypropylen

clohidrin và oxyt prolylen.

1.1.2.3.



Monomer dùng để đóng rắn UPE



Monomer đùng để đóng rắn UPE là monomer có khả năng tạo liên kết ngang để

khâu mạch polymer. Thường sử dụng nhất là Styren vì nó có những đặc điểm sau:

-



Dễ dàng phản ứng đồng trùng hợp với polyester không no, tăng độ cứng, độ bền

cơ học, giảm độ co ngót của nhựa, chịu thời tiết và cách điện tốt.



-



Chỉ số khúc xạ của styren sau khi đóng rắn cao.



-



Styren là chất lỏng không tan trong nước nhưng tan được trong các dung mơi hữu

cơ.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 17



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

-



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



Styren không bền dưới tác dụng của ánh sáng, dễ tự trùng hợp, do đó cần phải bảo

quản tốt trong mơi trường khí trơ, nhiệt độ thấp và có sử dụng chất ức chế

Hydroquinon.



-



Cơng thức cấu tạo:



CH CH2



-



Các thông số vật lý của Styren:

+ Khối lượng phân tử: M = 104 đvc.

+ Khối lượng riêng:  = 980,9 kg/m3.

+ Nhiệt độ nóng chảy: t0nc= -30,630C.

t0s = 145,20C.



+



Nhiệt độ sơi:



+



Giới hạn cháy nổ trong khơng khí: 1,1  6,1.



+ Độ co thể tích khi trùng hợp: 17%.

+ Độ nhớt ở 250C: 0,73 Cp.

-



Điều chế Styren:

+



Phương pháp điều chế Styren chủ yếu là dehydro hóa Etylbenzen

CH2 CH3



+



xt, t O



CH CH2



+



H2



Tổng hợp từ Benzen và Ethylen có xúc tác AlCl3



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 18



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



+



H2 C



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



CH2



AlCl3, t,O P



CH CH2



+



H2



Trước khi đem đi sử dụng cần loại bỏ các chất ức chế.

1.1.3.



Các nguyên liệu phụ



Trong q trình tổng hợp nhựa UPE, ngồi những thành phần ngun liệu chính thì

còn có các ngun liệu phụ thêm vào để việc tổng hợp đạt hiệu quả hơn và nâng cao chất

lượng sản phẩm. Các nguyên liệu phụ gồm có:

1.1.3.1.



Hydroquinon



Hydoquinon là tác nhân được dùng làm chất ổn định trong q trình tổng hợp UPE.

Hỗn hợp polyester khơng no với monomer không thể bảo quản trong một thời gian dài do

chúng có khả năng trùng hợp chậm ngay cả ở nhiệt độ phòng. Để ngăn chặn q trình

đồng trùng hợp có thể dùng các phương pháp khác nhau nhưng chủ yếu là cho chất làm

chậm vào phản ứng để kìm hãm q trình đóng rắn khi cần thiết. Chất ổn định có thể ngăn

ngừa việc tạo ra các gốc tự do, do đó ngăn chặn được phản ứng trùng hợp.

-



Công thức cấu tạo:

HO



-



OH



Các thông số vật lý của Hydroquinon:

+ Khối lượng phân tử: M = 110 đvc.

+ Khối lượng riêng:



 = 1358 kg/m3.



+ Nhiệt độ nóng chảy: t0nc = 1691710C.

+ Nhiệt độ sôi:



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



t0s = 2582870C.



Trang 19



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



- Tính chất: Là tinh thể không màu hoặc màu sáng. Thăng hoa ở nhiệt độ nóng chảy

mà khơng bị phân huỷ và tạo dạng khơng bền, hồ tan trong nước và benzen. Tan

tốt trong nước nóng, rượu etylic và ete.

- Cơ chế ổn định:



2 R O O*



+



HO



OH



2 R O OH +



hydroquinon



*O



*O



O*



gôc tu do bi triêt tiêu



O*



O



O



quinon



Khi sử dụng chất ổn định với hàm lượng cao, nó đóng vai trò xúc tác. Trong quá

trình sản xuất nhựa UPE, khi tiến hành đa tụ, người ta thường thêm chất làm chậm để

ngăn ngừa tạo thành polymer không gian ở nhiệt độ cao.

1.1.3.2.



Xylen



- Công thức cấu tạo:

H3C



CH3



- Các thông số vật lý:

+



Khối lượng phân tử: M=106 đvC



+



Khối lượng riêng:



 = 880,2 kg/m3.



+



Nhiệt độ nóng chảy: t0nc= -25,180C.



+



Nhiệt độ sôi:



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



t0s = 144,410C.



Trang 20



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

-



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Tính chất vật lý: Xylen là chất lỏng khơng màu, trong suốt, có mùi tựa như mùi

của benzen hoặc toluen. Không tan trong nước, trộn lẫn được với rượu etylic,

cloroform, benzen. Dễ bốc cháy và tạo hỗn hợp nổ với khơng khí.



-



Mục đích sử dụng: Tạo hỗn hợp đẳng phí với nước để lơi cuốn hơi nước tạo ra,

tách nước ra khỏi phản ứng ngưng tụ nhựa nhằm tăng vận tốc phản ứng và tốc độ

chuyển hóa tạo polyester khơng no.

1.1.3.3.



Hỗn hợp Diphenyl



Hỗn hợp diphenyl được sử dụng làm chất tải nhiệt cho phản ứng và được đưa vào

trong lớp vỏ áo thiết bị phản ứng ở dạng dung dịch từ dưới lên.

-



Công thức cấu tạo:



-



Các thông số vật lý đặc trưng:



-



+



Khối lượng phân tử: M = 154 đvc.



+



Trọng lượng riêng:



 = 1587,3 kg/m3.



+



Nhiệt độ nóng chảy: t0nc= 71,50C.



+



Nhiệt độ sơi:



+



Nhiệt độ bốc cháy: t0bc= 1130C.



t0s = 2542550C.



Tính chất: Diphenyl ở dạng tinh thể đơn là khơng màu, có mùi đặc trưng. Nó

khơng tan trong nước, axit, kiềm, nhưng tan trong rượu etylic.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 21



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN MỘT: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×