Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
LÝ THUYẾT TRÙNG NGƯNG NHỰA POLYESTER KHÔNG NO [8]

LÝ THUYẾT TRÙNG NGƯNG NHỰA POLYESTER KHÔNG NO [8]

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án cơng nghệ polymer 1

HO R O



+

-



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



C



R' C



O



O



HO R O



OH



+



H2 O



HO R OH



C



R' C



O



O



O R OH



Cuối cùng là đa tụ tạo polyester:

HO R O



C R'



C O R OH



O



O



HO R O



+



HO C R'



C OH

O



O



C R'



C O R O



C R'



C OH



O



O



O



O



+



H2 O



2.4. Phân loại phản ứng trùng ngưng

-



-



-



Dựa vào tính thuận nghịch của phản ứng phân thành hai loại:

+



Phản ứng đa tụ có cân bằng (thuận nghịch)



+



Phản ứng đa tụ không cân bằng (không thuận nghịch)



Dựa và monomer tham gia phản ứng chia thành hai loại:

+



Phản ứng đa tụ cùng loại



+



Phản ứng đa tụ khác loại



Dựa vào chiều phản ứng phân thành hai loại:

+



Phản ứng đa tụ hai chiều (mạch thẳng và phân nhánh)



+



Phản ứng đa tụ ba chiều (không gian)



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 23



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



2.5. Các phương pháp trùng ngưng

2.5.1.



Trùng ngưng trong khối nóng chảy



Trùng ngưng trong khối nóng chảy chỉ tiến hành đối với những monomer và

polymer bền ở nhiệt độ nóng chảy. Nhiệt độ phản ứng nằm trong khoảng 200÷280⁰C.

-



Do nhiệt độ phản ứng cao nên có thể xảy ra các phản ứng phụ khơng mong muốn

như: phản ứng phân hủy, phản ứng oxy hóa...Do vậy, để hạn chế các phản ứng này

người ta tiến hành trùng ngưng trong mơi trường khí trơ và thường kết thúc phản ứng

ở điều kiện áp suất chân không để loại bỏ hoàn toàn các sản phụ tách ra (H 2O, NH3,

HCl...)



-



Đảm bảo tốc độ khuấy trộn thích hợp để nhiệt độ đồng đều trong toàn hệ phản ứng,

do đó tránh được hiện tượng nhiệt cục bộ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản

phẩm



-



Ưu điểm lớn nhất của trùng ngưng khối nóng chảy là khơng sử dụng dung mơi nên

khơng có cơng đoạn tách và thu hồi dung mơi, polymer tạo thành có khối lượng phân

tử cao.

2.5.2.

-



Trùng ngưng trong dung dịch



Trùng ngưng trong dung dịch tiến hành với monomer và polymer khơng bền nhiệt

ở nhiệt độ nóng chảy.



-



Thực hiện phản ứng khi có mặt dung mơi, trong đó monomer đều tan trong dung

mơi còn polymer có thể tan hoặc không.



-



Ưu điểm của trùng ngưng trong dung dịch là nhiệt độ tương đối thấp nên hạn chế

được các phản ứng phụ.



-



Nhược điểm: Do có sử dụng dung mơi nên phải có hệ thống tách dung mơi và thu

hồi chúng, cơng nghệ phức tạp và tốn kém. Ngồi ra dung môi sẽ làm giảm nồng



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 24



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



độ monomer dẫn đến tốc độ phản ứng bé và tăng xác suất phản ứng đón vòng, đây

là một phản ứng khơng mong muốn.

2.5.3.

-



Trùng ngưng trên bề mặt phân chia pha



Thường tiến hành giữa các cấu tử ở hai pha lỏng nhưng không tan vào nhau. Sử dụng

để tổng hợp polyamide, polyester, polyurethane.



-



Phản ứng xảy ra trên bề mặt phân chia pha nên đây là phản ứng thuận nghịch.



-



Tốc độ phản ứng cao ở nhiệt độ phòng nên đơi khi cần làm lạnh hệ phản ứng.



-



Polymer tạo thành có khối lượng phân tử rất cao mà các phương pháp khác không đạt

được.



-



Sản phẩm thường tạo ra dưới dạng màng trên bề mặt phân chia pha và được kéo liên

tục ra khỏi thiết bị phản ứng dưới dạng sợi hoặc màng, sản phẩm phụ thoát ra phân

tán vào mơi trường nước (nếu là HCl thì dùng dung dịch sô đa để hấp thụ).

2.5.4.

-



Trùng ngưng trong tướng rắn



Tiến hành với những monomer dễ bị hòa tan ở nhiệt độ nóng chảy.



- Phản ứng xảy ra với tốc độ cao gần với nhiệt độ nóng chảy của monomer. Tốc độ

phản ứng tăng đột ngột khi đạt đến nhiệt độ nóng chảy. Phản ứng có tính tự xúc tác

nghĩa là tốc độ tăng theo tiến trình phản ứng.

2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng trùng ngưng

2.6.1.



Ảnh hưởng của nồng độ monomer



Khi tăng nồng độ monomer lên thì tốc độ của phản ứng trùng ngưng cũng tăng lên,

dẫn đến khối lượng phân tử tăng. Nếu giảm nồng độ monomer trong mơi trường phản ứng

xuống thì khả năng tương tác giữa các phân tử giảm đi trong khi đó khả năng phản ứng

nội phân tử không đổi.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 25



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

2.6.2.



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Ảnh hưởng của nhiệt độ



Nhiệt độ là yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến phản ứng trùng ngưng. Khi tiến hành ở

nhiệt độ thấp, đôi khi phản ứng không đạt được cân bằng. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng thì

tốc độ phản ứng cạnh tranh cũng tăng. Do đó trong q trình trung ngưng, ban đầu tăng

nhiệt độ để cho phản ứng nhanh chóng đạt cân bằng và đồng thời khối lượng phân tử

polymer cũng tăng trong giai đoạn trung gian. Sau đó tiến hành ở nhiệt độ thấp để hạn chế

các phản ứng phụ xảy ra.

2.6.3.



Ảnh hưởng của xúc tác



Làm tăng tốc độ phản ứng, đưa hệ phản ứng nhanh chóng đạt trạng thái cân bằng.

E



Khia hằng số tốc độ phản ứng (theo phương trình K  A * l RT ) rất lớn thì khối lượng phân

tử của polymer ở trạng thái cân bằng có thể lớn đến nổi hệ khơng đạt được. Khi đó, khối

lượng phân tử sẽ phụ thuộc và tốc độ phản ứng trong thời gian nhất định. Trong trường

hợp này xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng và làm tăng khối lượng phân tử của polymer.

2.6.4.



Ảnh hưởng của tỷ lệ các cấu tử tham gia phản ứng



Nếu ta thêm vào hệ phản ứng nhóm chức (-COOH, -NH 2, -OH,...) có khả năng phản

ứng với một trong hai nhóm có trong hệ phản ứng thì hợp chất đơn chức đó tác dụng hồn

tồn với một loại monomer và làm dùng phản ứng. Nếu lấy dư một trong hai cấu tử so với

tỷ lệ đương lượng thì khối lượng phân tử của polymer thu được giảm. Do vậy, muốn thu

được polymer có khối lượng phân tử lớn thì phải tn theo tỷ lệ đương lượng thích hợp.

Tăng hay giảm tỷ lệ đều ảnh hưởng đến khối lượng phân tử của polymer. Sự chênh

lệch về tỷ lệ này càng lớn thì khối lượng phân tử của polymer càng bé. Tuy nhiên, trong

thực tế cứ không phải tuân theo tỷ lệ đương lượng thì thu được polymer có khối lượng

phân tử cao. Do các nguyên nhân sau đây:

-



Sai số trong tính tốn.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 26



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



-



Việc cân đo đong đếm chưa chính xác.



-



Do một trong hai cấu tử dễ bay hơi ở nhiệt độ phản ứng làm hao hụt hoặc một số

cấu tử tham gia vào phản ứng phụ như các phản ứng oxy hóa, phản ứng đóng vòng,

phân hủy.

Do đó, trong quá trình trong quá trình trùng ngưng thường lấy dư các cấu tử để bù



vào sự mất mát đó.

2.6.5.



Ảnh hưởng của tạp chất



Tạp chất thường có mặt trong hóa chất đem sử dụng và trong môi trường phản ứng.

Tạp chất thường là oxy khơng khí, CO2,...Khi ở nhiệt độ cao, chúng sẽ tham gia phản ứng

oxy hóa, đặc biệt là đối với những chất không no tạo ra peroxyde làm sản phẩm tối màu,

polymer bị gel hóa. Hợp chất gel hóa có độ nhớt tăng đột ngột làm ngừng cánh khuấy, sản

phẩm kém đồng nhất, biến màu và đặc biệt là sự ảnh hưởng của oxy nguyên tử, các oxyt

kim loại có hóa trị thay đổi như FeO. Để hạn chế những hiện tượng này, người ta phải lựa

chọn nguyên liệu tinh khiết, tiến hành phản ứng trong môi trường khí trơ. Tuy nhiên,

khơng phải lúc nào cũng cần polyester có khối lượng phân tử lớn, do vậy người ta cũng

có thể điều chỉnh khối lượng phân tử bằng cách thêm vào hệ phản ứng một hợp chất thấp

phân tử có một nhóm chức phản ứng để có thể dừng phản ứng khi đạt yêu cầu.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 27



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



PHẦN HAI: TỔNG HỢP NHỰA POLYESTER KHÔNG NO

1. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP

1.1. Các phương pháp tổng hợp [6]

Phương pháp tổng hợp nhựa sẽ quyết định đến khối lượng phân tử trung bình cũng như

các tính chất cơ lý của nhựa như: độ bề cơ học, độ bền uốn, độ nhớt,...Người ta thường

tiến hành tổng hợp nhựa UPE theo hai phương pháp sau:

-



Phương pháp một giai đoạn.



-



Phương pháp hai giai đoạn.



1.1.1.



Phương pháp một giai đoạn



Cho toàn bộ nguyên liệu vào thiết bị phản ứng và gia nhiệt hỗn hợp một cách từ từ

cho đến khi đạt nhiệt độ phản ứng, mở van sục khí trơ vào đồng thời dùng xylen để lôi

kéo hơi nước qua thiết bị ngưng tụ. Nhiệt độ phản ứng được duy trì khoảng 195  205 0C

cho đến khi chỉ số acide đạt 30  35. Sau đó cho chất ức chế hydroquinon với hàm lượng

0,01% so với nhựa.

1.1.2.



Phương pháp hai giai đoạn



 Giai đoạn 1: (Điều chế monoester).

Monoester được tạo ra bằng cách trộn các diol và anhydric ở nhiệt độ sơi của hỗn

hợp (180÷190⁰C). Q trình được thực hiện như sau:

Cho nguyên liệu vào thiết bị phản ứng, gia nhiệt ở nhiệt độ sôi của hỗn hợp nhằm

cho anhydric tác dụng hết với các diol tạo sự đồng đều của mạch và hạn chế sự thăng hoa,

bốc hơi của nguyên liệu. Nhiệt độ sôi ban đầu khoảng 180  190⁰C tùy thuộc vào độ ẩm

của nguyên liệu. Theo thời gian thì lượng glycol phản ứng với AP, AM, AA tăng lên đồng

nghĩa với hàm lượng Ethylen glycol tự do giảm dần, như vậy tỷ lệ nước sẽ tăng lên, làm



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 28



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng giảm xuống. Giữ phản ứng ở nhiệt độ sôi đến khi nhiệt độ

khơng thay đổi (khoảng 170⁰C ), tương ứng lúc đó chỉ số acid khơng thay đổi nữa thì

dừng phản ứng.

 Giai đoạn 2: Nâng nhiệt độ tạo polyester

-



Tiếp tục nâng nhiệt độ để các monoester đa tụ tạo thành polyester. Các phản ứng

xảy ra trong quá trình nhày như sau:

COOH

HOOC



CH CH COO CH2 CH2 OH



+

CO O CH2 CH2 OH



HO CH2 CH2 OOC CH CH COO CH2 CH2 OOC

HOOC



-



Phản ứng trùng hợp nối đôi AM:



CH



CH CO

CH



+



CH



O



180OC



CH



CH CO



CH CO



O

CH CO



Hoặc trùng hợp với các nối đôi giữa các mạch phân tử với nhau.



CH



-



CH



+



CH



CH



CH



CH



CH



CH



Các phản ứng trên gây ra hiện tượng gel hóa nhựa, đặc biệt khi có mặt oxy nguyên

tử.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 29



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

LÝ THUYẾT TRÙNG NGƯNG NHỰA POLYESTER KHÔNG NO [8]

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×