GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

I.

GIỚI THIỆU VỀ PET [1,2]

- PET được viết tắt từ Polyetylen terephtalat, là một polymer nhiệt dẻo, mạch
dài thuộc họ polyester có công thức hóa học:

C

C O CH2 CH2 O

O

O

n

- PET ở dạng tinh khiết nhất là một vật liệu vô đònh hình trong suốt như thủy
tinh có khả năng chống thấm cao, chính do đặc tính này mà PET được dùng
nhiều trong các chai nước uống có gas. Dưới ảnh hưởng trực tiếp của những
chất phụ gia thì độ kết tinh sẽ tăng. Ngoài ra độ kết tinh cũng có thể tăng bằng
cách xử lý nhiệt.
- PET hút ẩm nên phải sấy khô trước khi quá trình nóng chảy xảy ra để chống
sự thủy phân, bởi chính sự thủy phân sẽ làm cho độ nhớt riêng và tính chất vật
lý giảm.

II.

BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA PET [2, 3]

- PET được xếp vào loại polymer bán tinh thể và khi nhiệt độ trên 72 oC sẽ có
sự chuyển từ trạng thái giống thủy tinh sang trạng thái cao su. Khi đó mạch
phân tử polymer có thể được kéo căng và sắp xếp theo một hướng để tạo thành
sợi hoặc theo hai hướng để tạo thành màng và chai lọ. Nếu vật liệu nóng chảy
được làm lạnh nhanh, lúc đó vẫn giữ trạng thái kéo căng thì mạch sẽ đông cứng
lại và sự đònh hướng vẫn giữ nguyên. Khi vật liệu ở trạng thái kéo căng thì cực
kỳ cứng và thể hiện những đặc tính mà chúng ta thường thấy ở những chai PET
trên thực tế.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

6


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

- Nếu PET được giữ ở trạng thái kéo căng ở nhiệt độ trên 72 oC thì nó kết tinh
chậm và vật liệu trở nên mờ đục, cứng hơn và ít mềm dẻo hơn. PET khi đó
được biết như là PET tinh thể. Ở trạng thái này ta có thể dùng làm những thùng
chứa chòu được nhiệt độ vừa phải, hoặc làm những cái khay chòu được nhiệt độ
cao. Đây là kỹ thuật điều chỉnh nhiệt, với kỹ thuật này sẽ làm tăng tính khó
nhàu và tính chống tẩy rửa đối với sợi polyester. Nếu vận dụng kỹ thuật này
cẩn thận có thể tạo ra hàng lọat sản phẩm khác nhau, tuy nhiên chúng đều có
cùng công thức hóa học của PET.
- Homopolymer PET chỉ gồm duy nhất một lọai mắt xích là EGterephthalate. Nếu không xử lý phù hợp trong suốt quá trình gia công chai nhựa

thì homopolymer có thể kết tinh quá nhanh, và kết quả là chai nhựa tạo ra sẽ
mờ đục đi. Nhưng ngược lại copolymer kết tinh chậm hơn, điều này cho phép
các nhà sản xuất linh hoạt hơn trong các điều kiện gia công.
- Copolymer được hình thành bằng cách thay thế một ít EG với glycol khác
như cyclohexanedimetanol (CHDM), hoặc thay thế một ít acid terephtalic tinh
chất (TPA) với diaxit khác như axit isophtalic (IPA). Copolymer CHDM/TPA
hoặc EG/IPA phân tán ngẫu nhiên suốt mạch polymer, cản trở sự hình thành
tinh thể, thích hợp cho việc phun đúc khuôn tạo ra các mẫu, phôi hay chai
nhựa.
- PET bán tinh thể có điểm nóng chảy rõ rệt và thay đổi tùy thuộc vào thành
phần của nó và điều kiện kết tinh. Trong khi điểm nóng chảy của
homopolymer PET tinh thể thay đổi từ 252 oC đến 255oC, của copolymer là
235oC. Tùy thuộc vào mức độ kết tinh mà tỷ trọng của PET dao động từ 1,31
đến 1,45. Trong khi các loại nhựa khác thì có sẵn, nhưng nhu cầu chủ yếu cho
bao bì vẫn là PET sạch.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

7


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

III.

CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ PET [1, 2, 3, 4, 5]

PET có thể được tổng hợp bằng ba cách:


III.1. PHẢN ỨNG GIỮA CLORUA AXIT VÀ ETYLEN GLYCOL

O

O

n

C
CI

C

n HO CH2CH2 OH
CI

C

C O CH2 CH2 O

O

O

n HCI
n

Phản ứng này xảy ra rất nhanh và cho hiệu suất cao. Tuy nhiên do clorua
axit quá đắt nên phương pháp này hiện thời vẫn chưa được sử dụng trong công

nghiệp.

III.2. PHẢN ỨNG TRÙNG NGƯNG GIỮA AXIT TEREPHTALIC

TINH KHIẾT – PTA ( DIAXIT) VỚI ETYLEN GLYCOL – EG
(DIOL)
- Khi đun PTA và EG sẽ xảy ra phản ứng trùng ngưng tạo polymer có trọng
lượng phân tử thấp (oligomers)

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

8


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

O

O

n

C

C

HO


n HO CH2CH2 OH

t cao

OH

C

C O CH2 CH2 O

O

O

2 n H2O
n

Oligomer [ n = 2 - 5 ]

- Sau đó các mạch phân tử ngắn này sẽ phản ứng tiếp, đồng thời loại EG thừa
tạo ra PET có trọng lượng phân tử cao, ở dạng chất lỏng chảy nhớt.

C

C O CH2 CH2 O

O

O


o
1. Xt, áp suất kém 285 C
o
2. Polymer hóa pha rắn ~220 C

n

Oligomer [ n = 2 - 5 ]

C

C O CH2 CH2 O

O

O

n

Polyethylene terephthalate [ n = 130 - 150]
M = 25 000

- Xúc tác sử dụng với nồng độ cực kỳ thấp để làm tăng tốc độ phản ứng và
bảo đảm điều kiện kinh tế thích hợp. Xúc tác thường được sử dụng là antimony
trioxide, muối của titanium, germanium, cobalt, manganese, magnesium và
kẽm.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

9



GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- PET trọng lượng phân tử cao được điều chế bằng phương pháp trùng hợp hai
giai đọan ở trạng thái rắn. Phương pháp này giúp loại bỏ một cách hữu hiệu các
tạp chất dễ bay hơi như: acetaldehyde, glycol tự do và nước. Nếu vật liệu có
trọng lượng phân tử cao sẽ có tính chất cơ lý tốt như: độ cứng, độ dai và độ
kháng rão cao, và cũng có độ mềm dẻo đủ để chống nổ và vỡ dưới điều kiện
áp suất.

PHẢN

III.3.

ỨNG

TRANS

ESTER

HÓA

GIỮA

DIMETYLTEREPHTALAT ( DMT ) VÀ ETYLEN GLYCOL
Phản ứng điều chế DMT từ PTA :


O

O
C

OH

CH3 OH

C
OH

H3C

O C
O

C O

CH3

O

DMT sẽ trao đổi ester với EG, và metanol sẽ được loại ra khỏi hỗn hợp
phản ứng.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

10



GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

n H3C

O C

C O

O

CH3

n HO CH2CH2 OH

2 n CH3OH

O
DMT
n HO CH2 CH2

C

C O CH2 CH2 OH

O

O

tiếp tục trùng ngưng

n HO CH2CH2 OH

C

C O CH2 CH2 O

O

O

n

Phản ứng trùng ngưng sẽ xảy ra nhanh hơn nếu dùng các xúc tác như: oxit
chì, kẽm borat,...

IV.

SỰ DI HÀNH CỦA CÁC THÀNH PHẦN CỦA PET [1]

- Các phương pháp thử nghiệm chính thức của EU qui đònh về những chỉ tiêu
sử dụng trong các loại thực phẩm. Đó là nước, 3% acid acetic, 15% ethanol
(lượng ethanol sẽ cao hơn đối với những sản phẩm có tính cồn), hoặc dầu oliu
đã được tinh cất trong thời gian và nhiệt độ sử dụng (ví dụ như dầu oliu là 10
ngày và ở nhiệt độ 40oC). Cơ quan quản lý thực phẩm của Mỹ qui đònh
n-heptan cũng là một chất giống như dầu. Những nhà sản xuất PET và sản xuất
bình chứa đã áp dụng những tiêu chuẩn này trong nhiều năm qua, và họ cứ lặp
đi lặp lại việc kiểm tra các qui trình mới, vật liệu, phụ gia và phương thức ứng
dụng. Những thử nghiệm có phạm vi rộng khác cũng cho kết quả tuân theo qui

đònh chuẩn.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

11


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Các nghiên cứu tương tự đã tìm ra sự di hành của các phụ gia kim loại (như
xúc tác antimony) với một lượng rất nhỏ (< 5ppb). Người ta đã hoàn thành việc
nghiên cứu những chất độc hại khi chúng ta ăn vào miệng (chỉ đối với những
chất chiết được), kết quả là ở mọi trường hợp không có ảnh hưởng trái ngược
nào xảy ra khi dùng PET làm bao bì thực phẩm.
- So với các chất bò di hành thì Acetaldehyde chiếm ưu thế hơn cả, đó là một
sản phẩm dễ bay hơi được hình thành trong suốt quá trình giảm cấp PET. Trong
quá trình phân hủy nhiệt, khi polymer nóng chảy thì acetaldehyde là sản phẩm
được tạo thành đầu tiên. Tuy nhiên việc kiểm soát mức độ acetaldehyde là rất
quan trọng bởi lẽ nó có khả năng thấm vào và thay đổi hương vò đối với những
thực phẩm được đóng gói bằng PET.

C O CH2 CH2 OH

t

O

C OH


CH3CHO

O

- Acetaldehyde là một hợp chất hữu cơ đơn giản, có trong tự nhiên được tìm
thấy trong nhiều loại trái cây chín như: táo, nho, giống cam quýt (nồng độ lên
tới 230 ppm). Nó được hình thành trong suốt quá trình lên men đường thành
rượu và nó là thành phần tự nhiên trong bơ, dầu oliu, rau đông lạnh, và phó
mát. Khi để rượu và những thức uống có cồn khác ngoài không khí thì
acetaldehyde sẽ được tạo thành (nồng độ lên tới 140 ppm). Thậm chí nó còn
được hình thành cùng với sự phân hủy đường trong cơ thể con người, vì thế có
thể xem nó như là một vi chất trong máu. Người ta chấp nhận acetaldehyde như
là một phụ gia làm tăng mùi vò, giúp cho thực phẩm có hương thơm và mùi vò
trái cây tự nhiên như có trong kem, kẹo, bánh, chocolate, rum và rượu vang. Do
vậy ta thấy acetaldehyde là một chất vô hại.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

12


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

- Nồng độ của acetaldehyde trong PET được dùng làm chai lọ đựng thức uống
chắc chắn phải nhỏ hơn 10 ppm và nồng độ chấp nhận được là từ 4 - 5 ppm.
Nhiều tài liệu cho rằng sự có mặt cũng như sự hấp thu vào cơ thể những độc
tính của acetaldehyde từ những bao bì PET thì không đáng lo ngại hơn những

thứ có mùi hôi thối.

V.

CÁC ỨNG DỤNG CỦA PET [1, 2, 3, 6, 7]

- Việc ứng dụng sợi polyester phát triển rất rộng rãi mà trong đó PET chiếm
trên 50% lượng sợi tổng hợp trên thế giới. PET được sử dụng riêng rẽ hay có
thể phối trộn với cotton hoặc len để tăng tính năng giặt rửa, may mặc và có
tính chất chòu được nếp gấp (tính khó nhàu) rất tốt cho ngành công nghiệp dệt
may như: dệt thảm polyester, vải, giày thể thao, túi hành lý, áo khoác...
- Vào cuối thập niên 50, PET được ứng dụng làm màng film. Nó được sử
dụng đầu tiên trong vidio, chụp ảnh và film chụp tia X.
- PET được ứng dụng rộng rãi nhất trong lónh vực đóng gói, bao bì thực phẩm,
đặc biệt là các chai, lọ đựng đồ uống và nước khoáng là do PET thõa mãn
những tính chất: trong suốt như thủy tinh, cản khí tốt, dễ dàng giữ lại CO 2 bão
hòa, cứng, nhẹ, rẻ tiền, chống vỡ và có thể tái chế được.
- PET còn được phối trộn với một số polymer khác như: polybutadien,
polyisopren, cao su thiên nhiên... để tạo ra các sản phẩm có độ bền rất cao:
dây buộc đường sắt, cột neo tàu, cột điện thoại, tấm lợp, gậy bóng chày, giá để
túi hành lý, hộp cầu chì, ván ô cửa,...

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

13


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp


CÁC SẢN PHẨM PET

ỨNG DỤNG
- Đồ uống, nước ngọt, nước trái cây và

Chai

nước khoáng. Đặc biệt thích hợp để
đựng thức uống đã bão hòa CO2.
- Dầu salad, nước mắm và nước xốt.

Các lọ và lon có miệng rộng

Khay, đóa

Màng film và lớp màng mỏng được
phủ kim lọai

Các sản phẩm PET có tính cản khí
(O2)

VI.

- Dăm bông, trái cây và thức ăn khô.
- Thức ăn để hâm lại trong lò vi sóng.
- Bát đựng mì sợi, thòt và rau quả.
- Giấy gói kẹo, đậu phộng, bánh, mứt,
kem.
- Bia, các sản phẩm sữa được đóng gói

chân không, phó mát, thòt đã được chế
biến, gia vò, cà phê, xirô.

QUI TRÌNH TÁI CHẾ PET [2, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

VI.1. QUI TRÌNH TÁI CHẾ TRỰC TIẾP
Qui trình này không làm biến đổi công thức hóa học của PET, và thường
được dùng trong công nghiệp. Qui trình này trải qua các giai đoạn sau :

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

14


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

VI.1.1.

XỬ LÝ SƠ BỘ

- Các chai PET phế thải được tận thu lại, phân loại và chỉ sử dụng những sản
phẩm có hàm lượng PET cao ( khoảng từ 70 – 80% khối lượng ). Lưu ý cần loại
bỏ những chai có màu vì có thể sẽ ảnh hưởng đến sản phẩm tái chế sau này.
- Rửa sạch bằng nước, sau đó cắt nhỏ thành miếng. Lúc này nguồn phế liệu
đã được loại bỏ các tạp chất dơ bẩn nhưng vẫn còn các chất phụ gia mà khi gia
công được thêm vào để tăng tính năng cho sản phẩm như : chất tạo màu, chất
chống giảm cấp, chất ổn đònh UV..., và một số polymer khác.
VI.1.2.


RỬA HÓA HỌC

- Trong sản phẩm của PET ngoài thành phần chính là PET còn có hàm lượng
nhỏ các polymer khác như : 40 ppm PVC, hơn 20 ppm Polyolefin. Do đó mục
đích của quá trình này là sử dụng các dung môi thích hợp để hòa tan các chất
độc hại và các polymer trên.
- Dung môi sử dụng cần phải hòa tan tốt các polymer trên nhưng không hòa
tan PET hoặc lượng hòa tan < 1%.
 Dung môi sử dụng : (*)
- Sử dụng nhóm nước rửa gồm : MEK ( Metyl Etyl Ketone ),
Tetrahydrofuran, Cyclopentanon có các nhóm thế alkyl ; hoặc sử dụng
Octandinon, Hexadinon, Alkyl Malonat, Diol Diacetat, Acetocetat có nhóm thế
alkyl... Ưu điểm của các dung môi này là hòa tan tốt các tạp chất độc hại.
- Nếu trong dòng sản phẩm có các Polyolefin, PVC, PS, PP thì có thể sử dụng
nước

rửa

gồm :

Cyclohexanon,

Cycloheptanon,

Amyl

acetat,

Amyl


propyonat,......

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

15


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

 Cách thực hiện :
- Quá trình này được thực hiện trong thùng khuấy, dung môi được tiếp xúc
với polymer theo tỷ lệ 1 :1 đến 3 :1 (3 dung môi : 1 polymer theo khối lượng).
- Dung môi có thể sử dụng để rửa một lần hoặc chia nhỏ dung môi để rửa
nhiều lần (lần sau dùng ít hơn lần trước vì tạp chất đã giảm). Rửa nhiều lần thì
polymer được sạch hơn.
- Nhiệt độ sử dụng cho quá trình rửa này không cần cao (có thể thực hiện ở
nhiệt độ phòng). Tuy nhiên để giảm thời gian rửa ta nên tăng nhiệt độ lên
khoảng từ 50 – 200oC. Khi tăng nhiệt độ cần lưu ý đến nhiệt độ sôi của dung
môi và nhiệt độ phân hủy của polymer để lựa chọn dung môi thích hợp và
tránh hiện tượng polymer bò phân hủy.
- Thời gian rửa khoảng 30 phút, sau khi rửa xong các tạp chất được tách khỏi
polymer bằng phương pháp ly tâm hoặc các phương pháp khác.
VI.1.3.

XỬ LÝ PET

 Mục đích :

Đưa PET từ trạng thái rắn sang trạng thái dung dòch để dễ dàng tách ra khỏi
dòng sản phẩm.
 Dung môi hòa tan PET : (**)
- Dung môi đòi hỏi phải có nhiệt độ sôi cao khoảng 180 oC để hòa tan tốt PET
nhưng không gây ra sự thủy phân hay giảm cấp PET. Ngoài ra dung môi đòi
hỏi phải không hòa tan được các polymer khác như: PVC, PE, PP, PS....

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

16


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

- Dung môi thường sử dụng là các dung môi phân cực hoặc phi proton:
Tetracloroetan/Phenol, Dimetylsuccianat, Dimetylsulfon,....
 Cách thực hiện:
- Cho dung môi vào dòng tái chế để chuyển PET từ trạng thái rắn sang trạng
thái dung dòch theo tỷ lệ 2:1 đến 5:1. Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ
khoảng từ 180 – 230oC và ở áp suất thường.
- Tốc độ hòa tan PET tùy thuộc vào hình dạng của các mảnh PET ta cắt lúc
đầu, mảnh có diện tích càng lớn thì tan chậm hơn những mảnh nhỏ. Sự khuấy
và nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến tốc độ tan của PET.
- Trong giai đoạn này cần phải hạn chế tối đa sự có mặt của nước để tránh
gây ra sự thủy phân PET.
 Lấy dung dòch chứa PET và thu hồi PET:
- Để lấy dung dòch chứa PET ra khỏi dòng tái chế ta có thể dùng phương
pháp lọc trọng lực hoặc ly tâm.

- Sau khi lọc hay ly tâm, các polyolefin và các polymer khác không tan sẽ
được tách ra khỏi dung dòch chứa PET.
- Dung dòch chứa PET sau khi thu được sẽ được làm lạnh cùng với chất không
phải là dung môi hòa tan, dung môi này có đặc điểm là ít phân cực và có nhiệt
độ sôi thấp hơn dung môi hòa tan, lúc đó sự kết tinh sẽ xảy ra ngay lập tức.
- Quá trình này được tiến hành ở nhiệt độ từ 60 – 140 oC, ở áp suất thường.
Thời gian kết tinh khoảng 30 phút tùy thuộc vào tốc độ làm lạnh của dung dòch.
Các hạt PET sau khi kết tinh sẽ được thu lại bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

17


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Tóm tắt quy trình:

PET thu hồi
1. Xử lý sơ bộ

. Phân loại PET, cắt thành miếng
. Rửa nước

Hỗn hợp polymer tái chế
. Tẩy keo, mực, phụ gia, chất độc hại
. Dùng dung môi (*)
. Nhiệt độ phòng, t = 10 – 30 phút

. Ly tâm

2. Rửa hóa học

Dòng polymer tái chế
3. Hòa tan PET

. Dùng dung môi (**)
. Nhiệt độ 200 – 300oC

Dung dòch PET tái chế
4. Làm lạnh thu tủa

. Làm lạnh với dung môi không hòa tan
. Nhiệt độ 60 – 140oC, t = 30 phút
. Lọc hoặc ly tâm

PET thu hồi

VI.2. TÁI CHẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH
SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

18


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Phương pháp này sẽ làm thay đổi công thức hóa học của PET, rồi từ đó sử

dụng sản phẩm tái chế làm nguyên liệu cho ngành vật liệu composite và những
ngành khác...
∗ TÁI CHẾ THÀNH NHỰA POLYESTER BẤT BÃO HÒA ( UPE )

- Ngày nay vật liệu composite được sử dụng phổ biến trong nhiều lónh vực
như : xây dựng, chế tạo bảng, tàu thuyền, vận tải, ... Nhựa UPE thường được sử
dụng như một chất kết dính khi phối trộn với các loại nhựa khác hoặc các loại
sợi như sợi thủy tinh, sợi chuối, sợi carbon... trong vật liệu composite.
- Nhu cầu UPE cho vật liệu composite ở nước ta khoảng hàng trăm nghìn tấn
một năm. Nhựa UPE được sản xuất từ PET tái chế cho phép giảm bớt giá thành
của composite.
Để tạo thành nhựa UPE từ PET ta cần thực hiện 2 giai đoạn :
 Glycol phân PET :
- Ta sẽ khử trùng hợp PET bằng các diol thành PET có trọng lượng phân tử
thấp (Oligomer). Các diol có thể sử dụng như : etylen glycol, propylen glycol,
dietylen glycol,...Quá trình phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ 180 – 220 oC
trong vài giờ, xúc tác chuyển hóa ester thường sử dụng là kẽm acetat, hoặc
mangan acetat.
- Sản phẩm của quá trình glycol phân chủ yếu là monomer và dimer của
bis(hydroxyetyl) terephtalat. Sản phẩm sau khi lấy ra sẽ được sấy chân không
để loại bỏ etylen glycol thừa.

 Cho sản phẩm đã được glycol phân trùng ngưng với AM :
SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

19


Khóa Luận Tốt Nghiệp


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

- Sản phẩm glycol phân sẽ được trùng ngưng với anhydride maleic để tạo
polyester bất bão hòa. Quá trình được thực hiện trong vài giờ ở nhiệt độ 180 –
220oC .
- UPE tạo thành cũng được sấy chân không để loại những tác chất dư thừa.
UPE sẽ được pha loãng bằng styrene hoặc MMA, sau đó đóng rắn bằng
butanox.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

20


Khóa Luận Tốt Nghiệp

I.

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

HÓA CHẤT
- Chai PET phế thải.
- Ethylene glycol, Trung quốc.
- Anhydrid maleic, Merck.
- Zn(CH3COO)2 làm xúc tác.
- Khí Nitơ.
- MMA (metylmetacrylat) chưng cất lại.
- Polyester bất bão hòa công nghiệp( UPE công nghiệp).

- Butanox( Metiletilketonperoxid).
- PEG 400 ( polyetylen glycol), Merck.
- Phenol, Trung Quốc.

DỤNG CỤ
- Bình cầu 1 cổ 150ml, Pyrex.
- Ống nghiệm chòu nhiệt 25ml.
- Nhiệt kế 3000C.
- Bong bóng.
- Hệ thống rút tia nước.
- Nhớt kế mao quản.
- Pipet 5 ml.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

21


Khóa Luận Tốt Nghiệp

II.

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

II.1. PHẢN ỨNG GLYCOL PHÂN CHAI PET
II.1. XỬ LÝ SƠ BỘ CHAI PET THU HỒI
- Các vỏ chai PET thu hồi được rửa sạch bằng nước, cắt càng nhỏ càng tốt.
Sau đó sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 80-900C đến khối lượng không đổi.

- Xúc tác Zn(CH3COO)2 được hòa tan trong cồn tuyệt đối, nhỏ từ từ NH 3 đậm
đặc vào đến khi dung dòch trong.
- Phun dung dòch xúc tác lên PET đã được sấy, sau đó tiếp tục sấy cũng ở
nhiệt độ 80-900C đến khối lượng không đổi.
II.2. KHẢO SÁT THỜI GIAN PHẢN ỨNG GLYCOL PHÂN
- Thực hiện phản ứng glycol phân PET:EG = 1:1, với xúc tác Zn(CH 3COO)2
(1% tổng khối lượng PET và EG).
- Cân 5,10g PET đã được tẩm xúc tác; 5,00g EG, cho vào ống nghiệm, ráp hệ
kín, dùng hệ thống bơm tia nước rút hết không khí( khoảng 15 phút). Sau đó giữ
hệ trơ bằng khí N2.
- Bật bếp điện lên, đun cách cát ở nhiệt độ 180-220oC.
- Quan sát, ghi nhận thời gian khi PET đã chảy hoàn toàn( thời gian tính từ
lúc bật bếp).
- Sản phẩm thu được sau khi kết thúc phản ứng được gọi là OPET11.
- Lặp lại thí nghiệm để lấy thời gian trung bình.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

22


Khóa Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

II.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ TÁC CHẤT ĐẾN CẤU
TRÚC SẢN PHẨM
- Làm tương tự như phản ứng glycol phân PET:EG = 1:1, nhưng ta thay đổi
tác chất theo các tỷ lệ khác nhau:
Tỷ lệ PET:EG = 1:1, sản phẩm gọi là OPET11.

Tỷ lệ PET:EG = 2:1, sản phẩm gọi là OPET21.
Tỷ lệ PET:EG = 3:1, sản phẩm gọi là OPET31.
- Ở mỗi tỷ lệ ta tiến hành 2 thí nghiệm. Các phản ứng trên đều sử dụng xúc
tác (1% tổng khối lượng PET và EG).
- Quan sát, ghi nhận thời gian glycol phân hoàn toàn.
- Các sản phẩm thu được sau phản ứng được phân tích trên phổ IR để xác
đònh cấu trúc.
Đo độ nhớt các sản phẩm OPET thu được:
- Đo thời gian chảy của dung môi phenol.
- Cân 3,00 g sản phẩm OPET11 và 20,00 g phenol cho vào erlen, đun nhẹ,
dùng các từ khuấy cho hệ đồng nhất. Sau đó đem lọc, bỏ phần cặn, lấy dung
dòch lọc đem đo độ nhớt.
- Trước khi đo độ nhớt, lấy dung dòch cần đo tráng nhớt kế vài lần. Mỗi lần
đo dùng pipet hút 8 ml dung dòch cho vào nhớt kế và đo thời gian chảy của
dung dòch. Mỗi mẫu đo khoảng 3 lần và lấy kết quả trung bình. Nhiệt độ khảo
sát là 50oC.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

23


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Đo tương tự với mẫu OPET21 và OPET31.
- Độ nhớt đặc trưng sẽ được tính theo công thức sau:

ηđt =


t - to
to

trong đó:
to : thời gian chảy của dung môi
t : thời gian chảy của dung dòch.
II.4. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯNG XÚC TÁC ĐẾN
THỜI GIAN PHẢN ỨNG
- Thực hiện phản ứng glycol phân với tỷ lệ PET:EG = 1:1, nhưng thay đổi
hàm lượng xúc tác Zn(CH3COO)2 như sau:
Mẫu 1: không sử dụng xúc tác.
Mẫu 2: 0,1% tổng khối lượng PET và EG.
Mẫu 3: 0,5% tổng khối lượng PET và EG.
Mẫu 4: 1,0% tổng khối lượng PET và EG.
Mẫu 5: 2,0% tổng khối lượng PET và EG.
Mẫu 6: 3,0% tổng khối lượng PET và EG.
Mẫu 7: 4,0% tổng khối lượng PET và EG.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

24


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Ta sẽ xử lý xúc tác như sau:
%xúc tác


KL PET(g)

KL xúc tác(g)

KL EtOH(g)

KL NH3(g)

0,1
0,5
1,0
2,0
3,0
4,0

10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00

0,02
0,1
0,2
0,4
0,6
0,8


0,78
2,50
3,56
4,30
5,83
6,55

0,45
0,73
1,25
1,94
2,95
3,07

- Kết thúc phản ứng, ta sẽ khảo sát được ảnh hưởng của xúc tác đến thời gian
phản ứng glycol phân.
II.5. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC XỬ LÝ XÚC TÁC ĐẾN
THỜI GIAN PHẢN ỨNG GLYCOL PHÂN
Thí nghiệm 1:
Cân: 5,00g PET
5,00g EG
0,10g Zn(CH3COO)2
Thí nghiệm 2:
Cân: 5,10g PET đã được tẩm xúc tác
5,00g EG
- Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
- Thực hiện phản ứng glycol phân khảo sát sự khác nhau về thời gian phản
ứng xảy ra hoàn toàn.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan


25


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

II.2. PHẢN ỨNG TRÙNG NGƯNG OPET11 VỚI AM

 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG HÀM LƯNG AM ĐẾN SẢN
PHẨM PHẢN ỨNG TRÙNG NGƯNG
- Cho sản phẩm OPET11 phản ứng với AM ở các tỷ lệ như sau:

Thí nghiệm

Tỷ lệ OPET:AM

KL OPET(g)

KL AM(g)

1

1 : 0,8

6,01

3,67


2

1 : 1,0

6,00

4,58

3

1 : 1,2

6,09

5,50

4

1 : 1,4

6,02

6,42

5

1 : 1,6

6,04


7,34

6

1 : 2,0

6,07

9,17

7

1 : 2,5

6,00

11,46

- Sau khi cân OPET11 và AM, ở mỗi tỷ lệ cho vào ống nghiệm chòu nhiệt,
ráp hệ kín, dùng hệ thống bơm tia nước rút hết không khí(khoảng 15 phút). Sau
đó giữ hệ trơ bằng khí N2.
- Bật bếp điện lên, đun cách cát ở nhiệt độ 180-220oC đun trong khoảng 4h.
- Các sản phẩm sẽ được phân tích bằng phổ IR.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

26


Khóa Luận Tốt Nghiệp


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

∗ Cách tính khối lượng AM:

- Giả sử nhóm –OH trước và sau phản ứng không đổi. Suy ra số mol AM
bằng số mol EG ban đầu (nAM = nEG).
- Giả sử ở giai đoạn glycol phân PET ta cân:
62,2 g PET đã tẩm xúc tác
61,0 g EG
- Vậy khối lượng tác chất tham gia phản ứng là 123,2 g.
- Sau phản ứng glycol phân, giả sử sản phẩm OPET11 thu được là 120,0 g thì:
trong 120 g sản phẩm có: 62,2 g PET + xúc tác và 57,8 g EG.
cân

6 g ..............................................................2,9 g EG

⇒ nAM = nEG = 2,9 / 62 = 0,0467 (mol)
⇒ Khối lượng AM cần dùng là:
mAM = 0,0467 * 98 = 4,5766 (g)

II.3. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐÓNG RẮN CỦA UPET31

 Điều chế UPET31:
- Để điều chế được UPET31 thì lúc đầu ta sẽ dùng khối lượng PET gấp 3 lần
khối lượng EG, rồi thực hiện phản ứng glycol phân tạo ra OPET31.
- Sau đó lấy OPET31 tiếp tục phản ứng với AM sẽ tạo thành UPET31.

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan


27


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

II.6. QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN UPET31
a. KHẢO SÁT THỜI GIAN GEL HÓA CỦA QUÁ TRÌNH ĐÓNG
RẮN

- Trộn UPET31 với UPE công nghiệp ở các tỷ lệ như trong bảng, cho 35% về
khối lượng chất pha loãng MMA vào, đun nóng ở nhiệt độ 50-90 oC. Sau đó cho
2% về khối lượng chất đóng rắn Butanox, khuấy đều thấy độ nhớt tăng dần và
ghi nhận thời gian lúc hệ bắt đầu gel.

UPET31:UPE

KL UPET31(g)

KL UPE(g)

KL MMA(g)

KL
Butanox(g)

4:2

4,01


2,00

2,11

0,130

3:3

3,04

3,01

2,12

0,120

2:4

2,01

4,02

2,11

0,121

0:6

0


6,01

2,11

0,121

b. XÁC ĐỊNH PHẦN TRĂM TAN TRONG ACETON CỦA SẢN
PHẨM ĐÓNG RẮN

- Cân mỗi sản phẩm đóng rắn 1 khối lượng nhất đònh cho vào ống nghiệm, và
ngâm trong 1 lượng xác đònh acetone trong 72h.
- Cân tờ giấy lọc, sau đó lọc sản phẩm và sấy khô ở 60-80 oC. Cân tờ giấy lọc
có sản phẩm, trừ ra ta sẽ xác đònh được khối lượng sản phẩm còn lại. Từ đó ta
tính được phần trăm tan trong acetone của sản phẩm đóng rắn theo công thức :
SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

28


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

KL trước khi ngâm – KL sau khi ngâm
% tan

=
KL trước khi ngâm


* 100%

II.7. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PEG400 ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐÓNG
RẮN UPET31
a. KHẢO SÁT THỜI GIAN GEL HÓA CỦA QUÁ TRÌNH ĐÓNG
RẮN

- Điều chế các UPET sau:

UPET

KL PET đã xử
lý(g)

KL EG(g)

KL

Cách thức cho

PEG400(g)

PEG400

1

30,40

10,00


0

,

2

30,40

9,00

1,00

cùng lúc với EG

3

30,40

9,00

1,00

4

30,41

10,00

1,00


5

30,42

10,00

2,00

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

khi glycol phân
xong
khi glycol phân
xong
khi glycol phân
xong

29


GVHD: TS.Hoàng Ngọc Cường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Khi có được các mẫu UPET thì ta sẽ tiến hành đóng rắn với các tỷ lệ và
cách làm tương tự như phần II.3.1.1 để khảo sát xem :
 khi có PEG400
 khi tăng hàm lượng PEG400
 cách cho PEG400 vào trước hay sau
sẽ có ảnh hưởng như thế nào đến thời gian gel hóa cũng như hiệu quả của quá

trình đóng rắn (% tan).
Chuẩn bò các mẫu như sau:
KL MMA

KL Butanox

(g)

(g)

2,10

2,10

0,120

3,01

3,00

2,09

0,125

2:4
4:2

2,05
4,01


4,10
2,11

2,12
2,10

0,119
0,129

3:3

3,03

3,01

2,11

0,122

2:4
4:2

2,00
4,00

4,03
2,01

2,12
2,09


0,125
0,123

3:3

3,01

3,10

2,13

0,130

2:4
4:2

2,06
4,04

4,00
2,11

2,10
2,11

0,119
0,123

3:3


3,00

3,03

2,10

0,126

2:4
4:2

2,11
4,02

4,10
2,01

2,11
2,09

0,123
0,122

3:3

3,07

3,00


2,10

0,123

2:4

2,10

4,03

2,11

0,118

UPET UPET:UPE

1

2

3

4

5

KL UPET (g)

KL UPE (g)


4:2

4,00

3:3

SVTH: Lê Huỳnh Hương Lan

30