Chuong trinh dao tao Su pham Khoa hoc tu nhien, ma nganh - 7140247.pdf
Polystyrene
1. TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
GVHD : TS. Nguyễn Tô Hoài
Trình bày : Nhóm 1
2. PolystyreneNhóm 1
Nội dung
2
Giới thiệu về PolyStyrene
General purpose Polystyrene -
GPPS
Expanded PolyStyren – EPS
High Impact Polystyrene - HIPS
3. PolystyreneNhóm 1
I.1. Giới thiệu chung
❖ Polystyrene (PS) là một loại nhựa nhiệt dẻo, được tạo thành
từ phản ứng trùng hợp styrene.
❖ Công thức cấu tạo: (CH[C6H5]-CH2)n
3
1. Định nghĩa
4. PolystyreneNhóm 1
I.1. Giới thiệu chung
❖ Trong suốt, không mùi.
❖ Dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ
gia công bằng phương pháp ép
và ép phun (nhiệt độ gia công
180 - 200oC).
❖ Thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo
bao gồm PE, PP, PVC
4
2. Tính chất
7. PolystyreneNhóm 1
I.1. Giới thiệu chung
7
Polystyre bị phong hóa do tác động của môi trường
như ánh sáng đặc biệt là tia UV và nhiệt độ làm mất đi
tính cơ học và sức căng (độ bền kéo) của chúng .
2. Tính chất
8. PolystyreneNhóm 1
I.1. Giới thiệu chung
8
Polyme tổng hợp có khả
năng chống phân hủy sinh
học do trọng lượng phân
tử lớn, cấu trúc phức tạp
và bề mặt kỵ nước. Các
tính chất này làm cho
polymer không thể tiếp
cận với các enzym của vi
sinh vật.
2. Tính chất
10. PolystyreneNhóm 1
I.1. Giới thiệu chung
10
3. Ảnh hưởng tới sức khỏe con người
PS sẽ không có hại nếu chỉ một lượng nhỏ
trong không khí.
Nếu tiếp xúc trong một thời gian dài có
thể làm ảnh hưởng màng tế bào niêm mạc
mắt và các vấn đề tiêu hóa ở người
Có khả năng tiết ra các chất hóa học độc
hại, đặc biệt khi đun nóng
Gây rối loạn thần kinh, tổn thương gan, hệ
thống thần kinh trung ương và đặc biệt là
ung thư ở nồng độ cao.
11. PolystyreneNhóm 1
I.1. Giới thiệu chung
11
4. Phân loại
Cấu trúc
Polystyrene
isotactic
Polystyrene atactic
Polystyrene
syndiotactic
Tính chất
General purpose
Polystyrene - GPPS
Expanded
polystyrene -EPS
High Impact
Polystyrene - HIPS
12. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
❖ Phát hiện polystyrene:
➢ 1839 Edward Simon-một người làm nghề bào chế thuốc phát
hiện ra polystyrene: một loại dầu tách ra từ nhựa cây
sweetgum Thổ Nhĩ Kì, ông để vài ngày cho nhựa khô giả sử
nó oxi hóa
12
13. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
➢ Năm 1845,nhà hóa học người Anh John
Blyth và nhà hóa học người Đức August
Willhelm von Hoffmann chứng minh phản
ứng đã xảy ra trong điều kiện thiếu oxi, cho
thấy nó không phải là quá trình oxi hóa.
13
❖Ổn định monomer
➢1866 Marcelin Berthelot chứng minh
các vật liệu cứng là một polymer,và các
monomer để tạo polymer không ổn
định, ngăn cản các tác dụng hữu ích
polymer
14. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
➢ 1922, một bước tiến được
thực hiện khi Dufraisse và
Moureu phát hiện ra các
monomer có thể được ổn
định bằng cách thêm một
lượng nhỏ các amin thơm và
phenol
14
15. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
❖ Sản xuất thương mại lượng polystyrene:
➢ Sản xuất đầu tiên bởi các công ty I.G Farben ở Đức vào năm
1931, sản xuất các polymer dạng viên để dễ dàng sử dụng.
15
16. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
❖ Công ty Kopper ở Pittsburgh,
Pennsylvania sản xuất
polystyrene mở rộng vào năm
1959, polystyrene với cấu
dạng syndiotactic được tổng
hợp lần đầu tiên đầu năm
1980.
16
17. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
Các phương pháp sản xuất polystyrene
17
Dehydro hóa trực tiếp etylbenzen chiếm
hơn 90% công suất trên toàn thế giới.
Đồng sản xuất propylene oxyt và
styrene
Từ phân đoạn C5 của xăng nhiệt phân nhưng
chưa được ứng dụng trong công nghiệp
18. PolystyreneNhóm 1
I.2. Lịch sử hình thành Polystyrene
18
Lummus/UOP Smart SM Process
Trung tâm công nghệ Badger Mỹ
GTC Technology Corp
Sản xuất polystyrene xốp của ABB,
Lummus, Global/ BP Chemicals
Nippon Steel Chemical (NSCC)
Một số quy trình sản xuất polystyren hiện nay:
19. PolystyreneNhóm 1
I.3.Ứng dụng
Bao bì xây dựng, dân dụng và các dịch vụ ăn
uống một lần.
Đóng gói bảo vệ thiết bị điện, dược phẩm,
thực phẩm, công nghiệp bán lẻ…
Cách nhiệt trong phòng lạnh, thiết bị điện
lạnh, xây dựng cách nhiệt.
Các thiết bị quang học, cảm biến sinh học và
trong y tế...
19
21. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
❖ Là polymerstyrene dạng thuần nhất với thành
phần chỉ là styrene.
1. Tính chất
22. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
❖Mang tính nhiệt dẻo: cứng, trong
suốt, bền, không mùi, không vị.
❖ Ở nhiệt độ thấp hơn 1000oC là chất
ổn định nhiệt, bền với các hợp chất
hóa học và có tính các điện..
22
1. Tính chất
23. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
❖ GPPS được ứng dụng trên một phạm vi rộng, đặc biệt nó
được dùng trong sản xuất các loại tách có khả năng tự
phân hủy, lớp cách bụi cho các thiết bị điện, pipet y tế…
2. Ứng dụng
24. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
❖ GPPS hiện nay được tổng hợp chủ yếu trên phương
pháp bulk với ưu điểm là tạo ra sản phẩm có độ tinh
khiết cao hơn do lượng dung môi được sử dụng ít.
❖ Chu trình liên tục và gián đoạn là 2 chu trình được sử
dụng để tổng hợp GPPS. Trong đó chu trình liên tục
chiếm đa số do khả năng kiểm soát nhiệt độ tốt hơn và
độ chuyển hoá cao hơn so với chu trình gián đoạn.
3. Phương pháp tổng hợp
26. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
5. Các yếu tố ảnh hưởng
Nguyên
liệu
Thiết bị
phản ứng
Quy trình
làm sạch
sản phẩm
Chất
lượng
GPPS
27. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
a. Nguyên liệu:
Styrene
Chất
khơi mào
Ethyl
benzen
Thường được
sử dụng là
peoxit hữu cơ
Làm dung môi (10%) giúp
kiểm soát phản ứng dễ dàng
hơn, hạn chế hiện tượng
truyền mạch ,tạo GPPS chất
lượng tốt và cũng là chất tải
nhiệt
29. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
❖ Sản phẩm đi ra khỏi thiết bị phản ứng thường chứa các
tạp chất như styrene chưa phản ứng, dung môi, sản phẩm
phụ như benzene và các oligome.
❖ Phương pháp phổ biến để loại bỏ các thành phần nhẹ này
là tăng nhiệt độ của dòng sản phẩm lên hơn 230-240C
bằng thiết bị trao đổi nhiệt rồi sau đó đưa vào bồn áp
suất chân không với áp suất khoảng 5-10mmHg.
c. Chu trình làm sạch polymer
30. PolystyreneNhóm 1
II. General purpose Polystyrene - GPPS
c. Chu trình làm sạch polymer
❖ Hai yếu tố quyết định đến lượng tạp chất được loại bỏ là
nhiệt độ và áp suất của thiết bị chứa chân không
Đồ thị biểu diễn lượng styrene trong polymer theo nhiệt độ và áp suất
32. PolystyreneNhóm 1
III. Expanded Polystyren – EPS
32
1. Tính chất của EPS
Độ bền
Độ chống ẩm
Hiệu quả
nhiệt
Tính linh
hoạt
Tái sinh
33. PolystyreneNhóm 1
III. Expanded Polystyren – EPS
33
❖EPS là một vật liệu rất nhẹ, không khí chiếm gần 98%
thể tích, có thể chịu được áp lực cơ học và hóa học cao.
❖EPS không mùi, không độc hại và trơ về mặt hóa học.
=> Sản xuất bao bì, vật liệu bảo vệ các thiết bị, sản phẩm
điện tử, máy tính, hóa chất, hàng dễ vỡ
a. Độ bền
34. PolystyreneNhóm 1
III. Expanded Polystyren – EPS
b. Độ chống ẩm, không thấm nước.
EPS là vật liệu ô kín và không dễ dàng hấp thụ nước. Khi bị
bão hòa quá lâu trong nước, EPS vẫn sẽ duy trì hình dáng,
kích thước, cấu trúc.
34
36. PolystyreneNhóm 1
III. Expanded Polystyren – EPS
d.Tính linh hoạt
EPS có thể được sản xuất với bất kỳ hình dạng hoặc kích thước
nào, hoặc nó có thể được dễ dàng cắt và tạo hình khi cần thiết
36
37. PolystyreneNhóm 1
III. Expanded Polystyren – EPS
e. Tái chế
EPS là hoàn toàn có thể tái chế thành các sản phẩm mới như
vật liệu cách điện, bê tông nhẹ hoặc hộp
37
38. PolystyreneNhóm 1
III. Expanded Polystyren – EPS
38
Expandable Polystyren
Tác nhân
thổi”
thường là
pentane
hoặc butane
Khối lượng
trung bình
khối
160,000
đến
260,000
Hạt rất nhỏ
Đường kính
0.2 mm - 3 mm.
2. Nguyên liệu
44. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
- Vào cuối thập niên 1970s, nền công nghiệp sản xuất
polystyrene chịu va đập (HIPS) phát triển điển hình là Italy
và Bỉ.
- Nguyên liệu:
❖ Polybutadien
❖ Polystyren.
44
1. Giới thiệu
45. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
- Chịu va đập tốt.
- Dễ gia công và kéo sợi.
- Có tính ổn định cao.
- Dễ kết dính và phun phủ
- Giá thành rẽ.
45
2. Tính chất
46. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
46
Mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của HIPS
2. Tính chất
47. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
❖ Phụ thuộc vào mối quan hệ giữa:
➢Khối lượng phân tử giữa pha liên tục pha phân tán
➢Loại elastomer cần chế tạo
➢Tỉ lệ thể tích của các pha trong elastomer
➢Kích thước các phân tử trong elastomer và trong pha phân tán
➢Cấu trúc phân tử của elastomer
➢Mật độ các crosslink trong graft polymer
➢Nồng độ các chất phụ gia thêm vào
47
3. Yếu tố tác động
48. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
48
Hòa trộn
Styren và các
chất phụ gia
Gia nhiệt
Trùng hợp
sơ bộ
Polymer hóaGia công sản
phẩmSản phẩm
4.Quy trình sản xuất
49. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
❖ Công nghệ sản xuất HIPS của ABB Lummus Global/BP
Chemicals
49
50. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
Ưu điểm:
50
Công nghệ hiện đại nhất.
Sản phẩm có chất lượng cao
và ổn định.
Dùng cho sản xuất GPPS và
HIPS
51. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
❖ Công nghệ sản xuất HIPS của Toyo Engineering Corp
51
52. PolystyreneNhóm 1
IV. High Impact Polystyrene - HIPS
Ưu điểm:
52
Bố trí nhỏ gọn
Vận hành đơn giản, tạo ít
chất thải
Vận hành ổn định, tiết
kiệm nguyên vật liệu
Thân thiện với môi
trường.
