Poly vinyl axetat Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.01 MB, 84 trang )

NỘI DUNG CHÍNH
1. Tính chất, ứng dụng và tình hình sản xuất,
tiêu thụ của PVAc
2. Giới thiệu về VA
3. Cơ chế phản ứng trùng hợp VA tạo PVAc
4. Công nghệ sản xuất PVAc

5. Kết luận

TỔNG QUAN
• PVAc là 1 polymer tổng hợp với công thức (C4H6O2)n
• PVAc thuộc họ este poly vinyl với công thức tổng quát – [
RCOOCHCH2 ]• PVAc là 1 loại nhựa nhiệt dẻo

Trùng hợp
Vinyl Acetat (VA)

Thủy phân
Polyvinyl Acetat (PVAc)

Polyvinyl Alcohol

Tính chất của PVAc
Tính chất nhiệt:
PVAc có T= 28oC khi trọng lượng phân tử trung bình lớn hơn 30.000, nếu
trọng lượng phân tử trung bình thấp 15.000 thì T = 17oC
PVAc có thể “chảy lạnh”( mẫu PVAx chịu tác dụng của tải trọng nào đấy ở nhiệt
độ thường không đun nóng, mẫu cũng bị biến dạng chảy)

Khi đun nóng ở 170oC trở lên thì PVAc bị phân giải tạo CH3COOH

Tính chất của PVAc
Tính chất cơ học
Phụ thuộc vào trọng lượng phân tử trung bình và phương pháp sản xuất
+ Khối lượng riêng d= 1,18 – 1,19 g/cm3
+ Giới hạn bền kéo (KG/cm3):

-10oC→ 600
10oC → 400
20oC → 350
30oC → 150 – 180

+ Độ bền nhiệt (Vica, oC):

37

+ Độ hút nước (24h, to=20oC):

3%

+ Độ thẩm điện môi (60 hex):

6,1

+ tg δ (60 hex):

0,025

Tính chất vật lý
• PVAc là nhiệt nhựa dẻo, không mùi, không vị, không độc thường là không
màu.
• Có cấu trúc phi tinh thể, không bị nóng chảy nhưng mềm ở một khoảng
nhiệt độ, không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời, tia cực tím và không
khí ngoài ra nó còn hấp phụ một lượng nhỏ nước.
• PVAc trung tính và không ăn mòn. Bị mất màu ở khoảng 150°C, phân hủy

ở 200 – 250°C, bị mềm ở 50C nhưng giòn vỡ ở 10 – 15°C

Các tính chất vật lý của PVAc
Tỷ trọng, 20°C

1,19 g/ml

Chỉ số khúc xạ, 20°C

1,466

Độ hấp thụ nước

2%

Hệ số dãn nở nhiệt tuyến tính

8,6.10-5/°C

Độ dẫn nhiệt

38.10-5

Nhiệt riêng

0,39 cal/g/°C

Mômen lưỡng cực

1,85 đơn vị Debey

Độ bền điện môi ở 30°C

1000 v/mil

Tính chất của PVAc
Tính chất hoá học
+ PVAc bền oxi hoá, lão hoá, ánh sáng
+ PVAc tan trong các dung môi: xêton, este, dẫn xuất của HC, HC thơm.

+ PVAc phân cực trung bình nên không tan trong xăng, dầu hoả, HC béo mạch
thẳng no, các chất có độ phân cực lớn: glycol, glyxerin.
+ PVAc có thể bền với các muối.

+ PVAc bị thuỷ phân tạo PVA trong môi trường kiềm hoặc axít

Tính chất của PVAc
Tính chất hoá học

Trộn lẫn tốt với các polymer: nitro xenlulo, các dẫn xuất khác của xenlulo, cao
su clo hoá, một số polyeste, nhựa epoxy, phenolformaldehyt nhưng

không trộn lẫn với các nhựa alkyl, ure-formaldehyt và melamin-formaldehyt

Ứng dụng của PVAc
Ứng dụng
Để sản xuất PVAc

+ Làm sơn, vecni, keo dán thông thường trộn với polymer khác
+Dạng PVAc nhũ tương dùng trong xây dựng để tăng mác của vữa ximăng và
ximăng bêtông, tăng độ chống thấm

+ Dạng PVAc nhũ tương dùng làm sơn trong trang trí nội thất

Ứng dụng của PVAc

Sơn PVAc

Keo PVAc

Ứng dụng của PVAc

Tình hình tiêu thụ

GiỚI THIỆU VỀ VINYL AXETAT
• Vinyl axetat có công thức là CH2=CHCOOH, thường gọi tắt là VA. VA được

phát hiện vào năm 1912 bởi nhà bác học Klatte (Đức),. Khoảng 80% VA trên thế
giới được sản xuất từ etylen ,còn lại 20% VA được sản xuất từ axetylen từ pha
khí.
• Sản lượng VA năm 1986 ở một số nước trên thế giới như sau :
Bảng 1 : Sản lượng VA năm 1986 ở một số nước trên thế giới như sau :

Nước
Mü
Canada
Ch©u Mü Latinh
T©y ¢u
§«ng ¢u
Ch©u Phi
Trung §«ng
NhËt B¶n
Châu Á và Đông Á

Sản lượng, tÊn/năm
1,15.106
0,05.106
0,09.106
0,56.106
>0,16.106
0,58.106
0,15.106

TèNH HèNH S DNG
VA là một monomer cho quá trình trùng hợp, đồng trùng hợp.
VA đợc sử dụng cho các quá trình sau:

– Trong quá trình trùng hợp tạo polyvinyl axetat, lợng VA
tiêu tốn cho quá trình này chiếm từ 55 60% tổng lợng VA
sản xuất ra.

– Sản xuất polyvinylalcol, lợng này chiếm 13 15%.

– Quá trình đồng trùng hợp giữa VA và etylen chiếm 8%.

– Trùng hợp tạo polyvinyl butyrat, lợng này chiếm 15%.

– Dùng trong phụ gia dầu nhờn, trong đồng trùng hợp, với
acrylonitryl tạo sợi acylic.
– Dùng trong các quá trình khác.
VA có thể hòa tan trong rợu etylic và dietyl ete. nhiệt độ thờng VA kém ổn định và dễ bị trùng hợp cho sản phẩm
polyvinyl axetat. Đây là một sản phẩm có giá trị kinh tế cao
trong nhiều lĩnh vực.

TÍNH CHẤT
1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
 Vinyl axetat có công thức CH2 = CHCOOCH3, gọi tắt là
VA, M = 86,09. Là chất lỏng không màu, có mùi ete, rất
linh động và dễ bắt cháy. Ít hòa tan trong nước. Hòa tan tốt
tỏng rượu etylic và dietyl ete. Ở nhiệt độ thường vinyl
axetat kém ổn định và dễ bị trùng hợp thành poly vinyl
axetat

nCH2 = CH

OCOCH3

– CH2 – CH2 
OCOCH3 n

TÍNH CHẤT
1. Một số tính chất vật lý củaVA:
Nhiệt độ sôi 760mmHg
: 72,70C
Áp suất hơi ở 200C
: 92mmHg
Tỉ trọng : + d2020 = 0,9338.
+ d204 = 0,9312.
Nhiệt nóng chảy : -92,80C
Nhiệt độ đông đặc : -100,20C
Nhiệt dung riêng + 200C
: 0,46cal/g
+ 600C
: 0,48cal/g

TÍNH CHẤT
Điểm chớp cháy :
Cốc kín
:
180F

Cốc hở :
300F
Nhiệt độ tới hạn
: 140,80C
Áp suất tới hạn : 45,67atm
Nhiệt độ tự bốc cháy : 4270C
Nhiệt hóa hơi :
7,8Kcal/mol

TÍNH CHẤT
VA có thể hòa tan trong nhiều chất hữu cơ nhưng với nước nó hòa
tan rất hạn chế. Ở 200⁰C dung dòch bão hòa VA trong nước chiếm
2 ÷ 2,5% về khối lượng nhưng cũng tại nhiệt độ đó dung dòch bão
hòa của nước trong VA chiếm 0,9 ÷ 1% nước. Tại 500⁰C khả
năng hòa tan của VA trong nước tăng lên 0,1% so với khả năng
hòa tan tại nhiệt độ 200⁰C nhưng ngược lại khả năng hòa tan của
nước trong VA lại tăng lên gấp đôi khoảng 2%. VA còn có khả
năng tạo hỗn hợp đẳng phí với một số chất như: nước, metanol, 2
propanol, xyclohexan, heptan.
Bảng 10: Hỗn hợp đẳng phí của VA với một số chất.

Cấu tử đẳng phí Điểm đẳng phí,0⁰C
Nước
66,0
Metanol
58,9
2propano
70,8
Xyclohex

67,4
Heptan
72,0
•

Thành phần VA,%(k.lượng)
92,7
63,4
77,6
61,3
83,5

TÍNH CHẤT
2.Tính chất hóa học


Trong công thức cấu tạo của VA có liên kết đôi trong trong phân
tử nên VA có đầy đủ tính chất quan trọng của hợp chất
hydrocacbon không no
 Phản ứng cộng :
o Cộng với phenol:
OH

CH2=CHOCOCH3 +

OH
H+

CH=CH2 + CH3COOH

TÍNH CHẤT
 Cộng với axit axetic

 Cộng với mecaptan

TÍNH CHẤT
Phản ứng cộng tạo vòng

 Phản ứng oxi hóa
 VA bị oxi hóa hởi hydropeoxit H2O2 dưới tác dụng của xúc tác
Osmitetraoxit tạo thành glycol andehit

TÍNH CHẤT
– Phản ứng trùng hợp
VA trùng hợp cho polyvinyl axetat (PVAc). PVAc là một chất
dẻo rất có giá trị

TÍNH CHẤT
PVAc dùng để sản xuất sơn có độ bám dính cao, để chế
biến bề mặt da và vải…Từ PVAc có thể điều chế ra rượu
polyvinilic bằng cách cho PVAc tác dụng với kiềm hoặc axit
trong môi trường rượu ROH.

TÍNH CHẤT

Phản ứng đồng trùng hợp:
 Với nối đôi trong phân tử VA có thể tham gia vào một số
phản ứng đồng trùng hợp với các monome khác tạo ra
copolyme có nhiều ứng dụng trong thực tế như:axit acrylic,
acrynonitril, vinyl clorua, styren,anhrit maleic, …Ví dụ như
khi đồng trùng hợp VA với vinyl clorua thu được loại chất
dẻo vinilic, loại chất dẻo này dùng làm màng mỏng, sơn, vật
liệu tẩm ngấm…

Khi đun nóng ở 170 oC trở lên thì PVAc bị phân giải tạo CH3COOHTính chất của PVAcTính chất cơ họcPhụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình và giải pháp sản xuất + Khối lượng riêng d = 1,18 – 1,19 g / cm3 + Giới hạn bền kéo ( KG / cm3 ) : – 10 oC → 60010 oC → 40020 oC → 35030 oC → 150 – 180 + Độ bền nhiệt ( Vica, oC ) : 37 + Độ hút nước ( 24 h, to = 20 oC ) : 3 % + Độ thẩm điện môi ( 60 hex ) : 6,1 + tg δ ( 60 hex ) : 0,025 Tính chất vật lý • PVAc là nhiệt nhựa dẻo, không mùi, không vị, không độc thường là khôngmàu. • Có cấu trúc phi tinh thể, không bị nóng chảy nhưng mềm ở một khoảngnhiệt độ, không bị tác động ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời, tia cực tím và khôngkhí ngoài những nó còn hấp phụ một lượng nhỏ nước. • PVAc trung tính và không ăn mòn. Bị mất màu ở khoảng chừng 150 °C, phân hủyở 200 – 250 °C, bị mềm ở 50C nhưng giòn vỡ ở 10 – 15 °C Các đặc thù vật lý của PVAcTỷ trọng, 20 °C 1,19 g / mlChỉ số khúc xạ, 20 °C 1,466 Độ hấp thụ nước2 % Hệ số dãn nở nhiệt tuyến tính8, 6.10 – 5 / °C Độ dẫn nhiệt38. 10-5 Nhiệt riêng0, 39 cal / g / °C Mômen lưỡng cực1, 85 đơn vị chức năng DebeyĐộ bền điện môi ở 30 °C 1000 v / milTính chất của PVAcTính chất hoá học + PVAc bền oxi hoá, lão hoá, ánh sáng + PVAc tan trong những dung môi : xêton, este, dẫn xuất của HC, HC thơm. + PVAc phân cực trung bình nên không tan trong xăng, dầu hoả, HC béo mạchthẳng no, những chất có độ phân cực lớn : glycol, glyxerin. + PVAc hoàn toàn có thể bền với những muối. + PVAc bị thuỷ phân tạo PVA trong thiên nhiên và môi trường kiềm hoặc axítTính chất của PVAcTính chất hoá họcTrộn lẫn tốt với những polymer : nitro xenlulo, những dẫn xuất khác của xenlulo, caosu clo hoá, một số ít polyeste, nhựa epoxy, phenolformaldehyt nhưngkhông trộn lẫn với những nhựa alkyl, ure-formaldehyt và melamin-formaldehytỨng dụng của PVAcỨng dụngĐể sản xuất PVAc + Làm sơn, vecni, keo dán thường thì trộn với polymer khác + Dạng PVAc nhũ tương dùng trong thiết kế xây dựng để tăng mác của vữa ximăng vàximăng bêtông, tăng độ chống thấm + Dạng PVAc nhũ tương dùng làm sơn trong trang trí nội thấtỨng dụng của PVAcSơn PVAcKeo PVAcỨng dụng của PVAcTình hình tiêu thụGiỚI THIỆU VỀ VINYL AXETAT • Vinyl axetat có công thức là CH2 = CHCOOH, thường gọi tắt là VA. VA đượcphát hiện vào năm 1912 bởi nhà bác học Klatte ( Đức ) ,. Khoảng 80 % VA trên thếgiới được sản xuất từ etylen, còn lại 20 % VA được sản xuất từ axetylen từ phakhí. • Sản lượng VA năm 1986 ở một số ít nước trên quốc tế như sau : Bảng 1 : Sản lượng VA năm 1986 ở một số ít nước trên quốc tế như sau : NướcMüCanadaCh © u Mü LatinhT © y ¢ u § « ng ¢ uCh © u PhiTrung § « ngNhËt B ¶ nChâu Á và Đông ÁSản lượng, tÊn / năm1, 15.1060,05. 1060,09. 1060,56. 106 > 0,16. 1060,58. 1060,15. 106T èNH HèNH S DNGVA là một monomer cho quy trình trùng hợp, đồng trùng hợp. VA đợc sử dụng cho những quy trình sau : – Trong quy trình trùng hợp tạo polyvinyl axetat, lợng VAtiêu tốn cho quy trình này chiếm từ 55 60 % tổng lợng VAsản xuất ra. – Sản xuất polyvinylalcol, lợng này chiếm 13 15 %. – Quá trình đồng trùng hợp giữa VA và etylen chiếm 8 %. – Trùng hợp tạo polyvinyl butyrat, lợng này chiếm 15 %. – Dùng trong phụ gia dầu nhờn, trong đồng trùng hợp, vớiacrylonitryl tạo sợi acylic. – Dùng trong những quy trình khác. VA hoàn toàn có thể hòa tan trong rợu etylic và dietyl ete. nhiệt độ thờng VA kém không thay đổi và dễ bị trùng hợp cho sản phẩmpolyvinyl axetat. Đây là một mẫu sản phẩm có giá trị kinh tế tài chính caotrong nhiều nghành. TÍNH CHẤT1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ  Vinyl axetat có công thức CH2 = CHCOOCH3, gọi tắt làVA, M = 86,09. Là chất lỏng không màu, có mùi ete, rấtlinh động và dễ bắt cháy. Ít hòa tan trong nước. Hòa tan tốttỏng rượu etylic và dietyl ete. Ở nhiệt độ thường vinylaxetat kém không thay đổi và dễ bị trùng hợp thành poly vinylaxetatnCH2 = CHOCOCH3 – CH2 – CH2  OCOCH3 nTÍNH CHẤT1. Một số đặc thù vật lý củaVA : Nhiệt độ sôi 760 mmHg : 72,70 CÁp suất hơi ở 200C : 92 mmHgTỉ trọng : + d2020 = 0,9338. + d204 = 0,9312. Nhiệt nóng chảy : – 92,80 CNhiệt độ đông đặc : – 100,20 CNhiệt dung riêng + 200C : 0,46 cal / g + 600C : 0,48 cal / gTÍNH CHẤTĐiểm chớp cháy : Cốc kín180FCốc hở : 300FN hiệt độ tới hạn : 140,80 CÁp suất tới hạn : 45,67 atmNhiệt độ tự bốc cháy : 4270CN hiệt hóa hơi : 7,8 Kcal / molTÍNH CHẤTVA hoàn toàn có thể hòa tan trong nhiều chất hữu cơ nhưng với nước nó hòatan rất hạn chế. Ở 200 ⁰C dung dòch bão hòa VA trong nước chiếm2 ÷ 2,5 % về khối lượng nhưng cũng tại nhiệt độ đó dung dòch bãohòa của nước trong VA chiếm 0,9 ÷ 1 % nước. Tại 500 ⁰C khảnăng hòa tan của VA trong nước tăng lên 0,1 % so với khả nănghòa tan tại nhiệt độ 200 ⁰C nhưng ngược lại năng lực hòa tan củanước trong VA lại tăng lên gấp đôi khoảng chừng 2 %. VA còn có khảnăng tạo hỗn hợp đẳng phí với một số ít chất như : nước, metanol, 2 propanol, xyclohexan, heptan. Bảng 10 : Hỗn hợp đẳng phí của VA với 1 số ít chất. Cấu tử đẳng phí Điểm đẳng phí, 0 ⁰CNước66, 0M etanol58, 92 propano70, 8X yclohex67, 4H eptan72, 0T hành phần VA, % ( k. lượng ) 92,763,477,661,383,5 TÍNH CHẤT2. Tính chất hóa họcTrong công thức cấu trúc của VA có link đôi trong trong phântử nên VA có vừa đủ đặc thù quan trọng của hợp chấthydrocacbon không no  Phản ứng cộng : o Cộng với phenol : OHCH2 = CHOCOCH3 + OHH + CH = CH2 + CH3COOHTÍNH CHẤT  Cộng với axit axetic  Cộng với mecaptanTÍNH CHẤT  Phản ứng cộng tạo vòng  Phản ứng oxi hóa  VA bị oxi hóa hởi hydropeoxit H2O2 dưới tính năng của xúc tácOsmitetraoxit tạo thành glycol andehitTÍNH CHẤT – Phản ứng trùng hợpVA trùng hợp cho polyvinyl axetat ( PVAc ). PVAc là một chấtdẻo rất có giá trịTÍNH CHẤTPVAc dùng để sản xuất sơn có độ bám dính cao, để chếbiến mặt phẳng da và vải … Từ PVAc hoàn toàn có thể điều chế ra rượupolyvinilic bằng cách cho PVAc tính năng với kiềm hoặc axittrong môi trường tự nhiên rượu ROH.TÍNH CHẤT  Phản ứng đồng trùng hợp :  Với nối đôi trong phân tử VA hoàn toàn có thể tham gia vào một sốphản ứng đồng trùng hợp với những monome khác tạo racopolyme có nhiều ứng dụng trong thực tiễn như : axit acrylic, acrynonitril, vinyl clorua, styren, anhrit maleic, … Ví dụ nhưkhi đồng trùng hợp VA với vinyl clorua thu được loại chấtdẻo vinilic, loại chất dẻo này dùng làm màng mỏng mảnh, sơn, vậtliệu tẩm ngấm …

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay