Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO [3]

QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO [3]

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



C N N



-



Hợp chất peroxyde và hydroperoxyde.

+



+



Peroxyde benzoyl.

C O O



C



O



O



Peroxyde diacetyl.



H3C C O O

O



+



C CH3

O



peroxyde ditertbutyl.

CH3



CH3

H3C C



C O O



CH3 O



+

H3C



C



C CH3



O



CH3



CH3

2 H3C C



C O*



CH3 O



Peroxyde acetic.

C



O OH



O



+



Tert-butyl hydroperoxyde.

CH3



H3C C



C



O



OH



CH3 O



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 33



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

+



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



Hydro cyclohexyl peroxyde.

O



O



OH HO



+



Methyl ethyl ketone peroxyde (MEKP) là hỗn hợp gồm các chất:

CH3



CH3



OH

C



C2H5



O



C

OH



C2H5



CH3



O



CH3



OOH HOO



C2H5



HO



O



C



C

C2H5



CH3



O



C

OOH



CH3



O



C



C



C2H5



CH3



O



OH HOO



C2H5



C2H5



Mỗi loại peroxyde, hydroperoxyde có một chế độ làm việc nhất định.

2.2. Cơ chế đóng rắn nhựa polyester khơng no

Nhựa UPE có thể đóng rắn bằng phản ứng đồng trùng hợp với các monomer khi có

mặt các chất khơi mào. Q trình đóng rắn diễn ra theo ba giai đoạn:

-



Giai đoạn khơi mào: Ở giai đoạn này tạo ra các gốc tự do.

RO*



RO OR

C6H5



C O



+



RO*



60÷140oC

C C6H5



O



O



2 C6H5



C



O*



O



O



Khi có mặt chất xúc tiến là muối Cobalt thì:

RO OH

RO OH



2+



+ Co

3+

+ Co



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



RO*



+



RO O*



Trang 34



OH-



3+



+ Co

+

2+

+ H + Co



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Hay:

2+



2 RO OH



Co



RO O*



+



RO*



+ H2 O



Sau đó các gốc tự do này tấn công vào monomer styren và polyester không no để tạo

ra trung tâm hoạt động.

R-O* +



M1



→ R- O-M1*



R-O* +



M2



→ R- O-M2*



Với M1: Monomer Styren.

M2: Polyester không no chưa đóng rắn.

-



Giai đoạn phát triển mạch: Ở giai đoạn này các gốc tự do tấn công vào các phân tử

M1, M2 để kéo dài mạch.



-



R- O-M1*



+



M1







R- O-M1M1*



R- O-M1*



+



M2







R- O-M1M2*



R- O-M2*



+



M1







R- O-M2M1*



R- O-M2*



+



M2







R- O-M2M2*



Giai đoạn ngắt mạch: Giai đoạn này xảy ra chủ yếu theo cơ chế tái hợp gốc, là sự kết

hợp giữa hai gốc tự do hoạt động tạo ra những phần tử khơng có khả năng tham gia

phản ứng với quá trình trùng hợp.

M1* +



M1* →



M1M1



M1* +



M2* →



M1M2



M2* +



M1* →



M2M1



M2* +



M2* →



M2M2



Sau khi đóng rắn thì nhựa thu được có tính chất cơ lý khá cao.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 35



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



 Yêu cầu của monomer khâu mạch:

-



Khả năng tương hợp với UPE cao.



-



Khả năng tự trùng hợp thấp và đồng trùng hợp với nối đơi của UPE cao.



-



Phổ biến, ít độc hại, mùi nhẹ.



-



Độ bay hơi thấp, khả năng bắt cháy thấp.



-



Giá thành phù hợp.



2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình đóng rắn nhựa polyester khơng no

2.3.1.



Hàm lượng Styren



Hàm lượng Styren phải phù hợp với số lượng nối đơi trong AM để q trình đóng

rắn xảy ra hồn tồn và khoảng cách giữa các nối đơi là thích hợp để đảm bảo độ linh

động của nhựa. Khi tăng dần hàm lượng styren thì thời gian gel hóa kéo dài, nhựa trở nên

linh động hơn và khi đó độ nhớt giảm. Mặc khác, hàm lượng styren tăng lên thì nhựa

đóng rắn cũng hồn tồn hơn, độ bền uốn giảm, độ ẩm và độ co ngót giảm. Vì vậy, cần

phải lựa chọn hàm lượng styren thích hợp, từ 30÷40%, vừa đủ để nhựa đóng rắn và phản

ứng xảy ra hồn toàn.

2.3.2.



Hàm lượng xúc tác



Khi tăng hàm lượng xúc tác lớn thì tốc độ phản ứng đóng rắn nhanh gây tích lũy

nhiệt lớn, không tốt cho hệ thống phản ứng. Mặc khác, do q trình đóng rắn nhanh,

khơng đồng nhất về cấu trúc mạch nên khối lượng phân tử giảm, dẫn đến tính chất cơ lý

cũng giảm. Khi hàm lượng xúc tác q bé thì thời gian đóng rắn kéo dài hơn, năng suất

của nhà máy sẽ giảm. Vì vậy, người ta điều chỉnh lượng xúc tác sao cho thời gian gel hóa

đạt khoảng 40÷60 phút là phù hợp.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 36



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



PHẦN 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA POLYESTE KHƠNG NO

1. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ

1.1. Lập luận quy trình cơng nghệ

Lựa chọn dây chuyền công nghệ quyết định năng suất, chất lượng, giá thành sản

phẩm và cũng là yếu tố quyết định đến thành bại của một nhà máy sản xuất. Các thiết bị

trong dây chuyền cơng nghệ sản xuất đóng góp tích cực vào việc giảm nhẹ công việc của

nhân công, hiện đại hóa quy trình sản xuất, đưa chỉ tiêu kinh tế nhà máy đi lên. Vì vậy,

việc lựa chọn quy trình cơng nghệ sản xuất phải đảm bảo được các yêu cầu trong quá

trình sản xuất, thuận lợi trong việc bố trí các cơng đoạn sản xuất để cơng nhân thao tác

được dễ dàng và đảm bảo được an toàn lao động

Các thiết bị sản xuất cần đạt hai yêu cầu chính:

-



Yêu cầu về các chi tiêu kỹ thuật.



-



Năng suất.



Hệ số tiêu hao: nguyên liệu và năng lượng gồm nhiên liệu, nước,hơi nước khơng

khí, điện năng tiêu thụ. Tiêu hao cho mỗi đơn vị tính theo khối lượng hoặc thể tích trên

một sản phẩm phụ thuộc vào các yếu tố như:

-



Giá cả nguyên liệu.



-



Chi phí vận hành.



-



Giá thành sản phẩm.



1.2. Yêu cầu về kết cấu

-



Tính năng cơ giới của thiết bị sản xuất bao gồm: tính bền, tính cứng, tính lâu

dài và tính an tồn.



SVTH: Huỳnh Tấn Ln



Trang 37



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

-



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



Tính năng cơng nghệ của thiết bị sản xuất: dễ chế tạo, kết cấu đơn giản, gọn

nhẹ ít dùng vật liệu q hiếm khó tìm.



-



Tính năng vận hành: vận hành đơn giản, hiệu quả cao.



1.3. Chọn quy trình cơng nghệ sản xuất

Ta chọn quy trình sản xuất UPE với dây chuyền hai giai đoạn.

-



Giai đoạn 1: Phản ứng tạo các monoester.



-



Giai đoạn 2: Phản ứng đa tụ sâu tạo nhựa.



Với dây chuyền này có các ưu, nhược điểm sau:

 Ưu điểm:

-



Lượng chất thất thoát ra ngồi ít.



-



Hiệu suất tổng hợp nhựa cao.



-



Q trình vận hành, khống chế phản ứng dễ dàng.



-



Nhựa thu được có khối lượng phân tử cao.



-



Chất lượng sản phẩm được nâng cao.



 Nhược điểm:

-



Chi phí đầu tư sản xuất ban đầu lớn.



-



Thời gian vận hành kéo dài.



Trong quy trình sản xuất này, ta sử dụng hỗn hợp diphenyl để gia nhiệt cho thiết bị

phản ứng vì hỗn hợp diphenyl khơng những đáp ứng được khả năng tải nhiệt cho phản

ứng, dễ điều chỉnh nhiệt độ cho từng giai đoạn của phản ứng mà còn phù hợp với tính

năng kinh tế cũng như ít ảnh hưởng đến môi trường.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 38



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester khơng no



2. SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT [6]

2.1. Dây chuyền công nghệ tổng hợp UPE

(Bản vẽ A3)

2.2. Thuyết minh dây chuyền cơng nghệ

Q trình tổng hợp nhựa UPE được tiến hành qua các giai đoạn sau:

2.2.1.



Gia nhiệt hỗn hợp glycol lên 70⁰C



Nguyên liệu EG và PG có sẵn từ thùng chứa (2), (3) được bơm li tâm (19) bơm lên

thùng lường (7), (6) với một lượng vừa đủ cho một mẻ sản xuất nhựa. Sau đó mở van cho

nguyên liệu chảy vào thiết bị phản ứng (10).

Cho hỗn hợp tải nhiệt diphenyl đã được đung nóng vào vỏ áo thiết bị phản ứng (10)

với lưu lượng đủ để gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu lên 70⁰C trong thời gian 30 phút.

2.2.2.



Giai đoạn tạo monoester



Nạp AM, AP, AA và gia nhiệt hỗn hợp phản ứng đến 200oC. Nạp (AM+AP+AA) ở

dạng rắn với khối lượng nhất định từ xilo chứa (9), nhờ trục vít xoắn (20) đưa vào thiết bị

phản ứng (10) . Tiến hành khuấy đều và tăng nhiệt độ lên dần cho (AM+AP+AA) tan hết.

Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp đạt khoảng là 200oC (nhiệt độ sôi của hỗn hợp ) là phù hợp.

Ngừng tăng nhiệt độ để phản ứng tạo monoester xảy ra và nhiệt độ có xu hướng

giảm xuống. Sau 2 giờ nhiệt độ của phản ứng còn khoảng 170 oC, duy trì ở nhiệt độ này

khoảng 30 phút để phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Trong giai đoạn này glycol bốc hơi, do đó ta cần phải hồi lưu lượng glycol bốc hơi

này bằng thiết bị ngưng tụ (15) rồi đưa trở lại thiết bị phản ứng (10). Lúc này nước vẫn

chưa được tách ra nên tiếp tục hồi lưu glycol lại thiết bị phản ứng.



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 39



GVHD: TS. Đồn Thị Thu Loan



Đồ án cơng nghệ polymer 1

2.2.3.



Tìm hiểu tổng quan nhựa polyester không no



Giai đoạn đa tụ sâu



Tăng lượng chất tải nhiệt diphenyl đã đun nóng để tăng nhiệt độ của hỗn hợp trong

thiết bị phản ứng (10) lên 205oC trong 30 phút và thực hiện phản ứng đa tụ các monoester

thành polyester. Trong giai đoạn này sản phẩm nhựa và nước bắt đầu xuất hiện .đây là

phản ứng thuận nghịch nên việc tách nước ra khỏi hệ phản ứng là điều rất quan trọng để

phản ứng xảy ra theo chiều thuận tạo thành polyester. Để tách nước ra ngoài người ta

dùng xylen. Xylen từ thùng chứa (1) được bơm ly tâm (19) bơm lên thùng lường (8), sau

đó mở van cho xuống thiết bị phản ứng (10) để tạo hỗn hợp đẳng phí với nước, sau đó

được ngưng tụ ở thiết bị ngưng tụ (15) và qua thiết bị tách (16). Tại đây nước và xylen

được tách riêng ra, xylen được thu hồi và cho hồi lưu trở về thiết bị phản ứng ( 10) còn

nước được thải ra ngoài .Thời gian thực hiện giai đoạn này khoảng 240 phút. Khi chỉ số

acid đạt khoảng 30÷40 thì kết thúc giai đoạn phản ứng tạo polyester không no. Polyester

sau khi tổng hợp được bổ sung một lượng Hydroquinon vào để ổn định nhựa. Sau đó,

tháo sản phẩm và làm vệ sinh thiết bị phản ứng.

2.2.4.



Tương hợp với styren



Nhựa sau khi tổng hợp xong được cho vào thiết bị tương hợp (11). Tại đây dùng

nước lạnh để làm lạnh hỗn hợp xuống còn 80oC trong khoảng thời gian 1 giờ. Bắt đầu quá

trình trộn hợp với styren, ở đây dùng thêm lượng chất ổn định Hydroquinon (khoảng

0.01%) để làm chậm q trình trùng hợp tạo nhựa đóng rắn khi chưa gia công. Styren từ

thùng chứa (4) được bơm lên thùng lường (5) sau đó mở van cho xuống thiết bị tương hợp

(11). Tiến hành khuấy trộn nhựa UPE với styren trong 1 giờ.

2.2.5.



Lọc nhựa



Sau khi tương hợp xong, nhựa được cho qua thùng chứa trung gian (12) nhờ bơm,

va đưa đến thiết bị lọc (13) để lọc nhựa. Mục đích của giai đoạn này là tách các tạp chất

rắn còn dư. Qua cơng đoạn kiểm tra, nhựa đạt u cầu được chứa ở thiết bị (14).



SVTH: Huỳnh Tấn Luân



Trang 40



GVHD: TS. Đoàn Thị Thu Loan



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN NHỰA POLYESTER KHÔNG NO [3]

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×