BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM Tp. HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TRỘN HỢP CỦA PVC, PP

Họ và tên sinh viên: DANH THẾ SƠN
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khoá: 2004-2008

Tháng 10/2008


KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TRỘN HỢP CỦA PVC, PP

Tác giả

DANH THẾ SƠN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Giáo viên hướng hẫn:
Thạc sỹ NGUYỄN BÁ HOÀNG HUY

Tháng 10 năm 2008
i

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin gởi lời cám ơn đến các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Hóa
Học – Trường Đại Học Nông Lâm đã giúp đở và tạo điều kiện thuận lợi cho em, em
xin cám ơn các thầy cô đã tận tình chỉ dạy em trong 4 năm vừa qua, những kiến thức
quý báu mà các thầy cô đã truyền đạt là cơ sở vững chắc để em hoàn thành em hoàn
thành bài luận văn tốt nghiêp.
Xin chân thành cám ơn Thạc Sĩ Nguyễn Bá Hoàng Huy. Cám ơn thầy vì đã
dành nhiều thời gian, tâm huyết và đã tận tình giúp đở em trong thời gian làm luận
văn. Cám ơn thầy đã truyền đạt cho em rất nhiều kinh nghiệm thực tế rất đáng quý .
Xin chân thành cảm ơn các anh chị cũng như các cô chú trong Trung Tâm Kỹ
Thuật Chất Dẻo và Cao Su Thành Phố Hồ Chí Minh (PRT) đã tận tình giúp đỡ, động
viên em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng, con xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến các bạn trong lớp DH04HH đã
động viên giúp đở em trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận
được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô và các bạn về khóa luận tốt nghiệp này.

Sinh viên thực hiện:
Danh Thế Sơn

ii


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Các nghiên cứu gần đây đã mở ra hướng đi mới cho sản phẩm blend đó là ứng
dụng chúng vào công nghệ hiện đại ngày nay. Mục đích tạo ra một sản phẩm blend có
tính năng tốt hơn, sản xuất dễ dàng hơn, chi phí thấp hơn so với tổng hợp ra một
polymer mới, năng xuất cao, đáp ứng nhanh, gọn những yêu cầu của thị trường ngày
nay.

Đề tài “Khảo sát khả năng trộn hợp của PVC, PP” được tiến hành tại Trung tâm kỹ
thuật chất dẻo và cao su Tp. HCM, thời gian từ 20/03/2008 đến 20/09/2008. Khảo sát
được tiến hành dựa trên kết quả nghiên cứu của một số bài báo và đề tài liên quan.
Đề tài sau khi hoàn thành đã thu được một số kết quả:
Tạo ra một hỗn hợp blend có những tính năng cân bằng mới về tính chất hóa học và
vật lý nổi trội hơn so với tính chất của vật liệu ban đầu bằng việc:
 Khảo sát được tỷ lệ trộn hợp thích hợp của PVC/PP theo tỷ lệ 50% PP
và 50% PVC, nhiệt độ trộn hợp là 1750C, tốc độ trộn là 55 vòng/ phút,
trong thời gian 4 phút, với % tỷ lệ chất tương hợp PP-g-MA khác nhau(
gồm các tỷ lệ 0%, 4%, 6%, 8%, 10% so với hỗn hợp )  hỗn hợp sau
khi trộn có tính chất không tốt hơn PP và PVC.
 Sau khi khảo sát, ta nhân thấy hỗn hợp 50%PP + 50%PVC + 6% PP-gMA là tốt nhất, ta tiếp tục tiến hành khảo sát hổn hợp 50%PP +
50%PVC + 6% PP-g-MA ở các nhiệt độ trộn khác nhau (1800C và 190C)
và thời gian trộn khác nhau ( 6 phút và 8 phút).


Khảo sát thêm khả năng trộn hợp PE với PP theo tỷ lệ 50% PE và 50%
PP, nhiệt độ trộn hợp 1750C, tốc độ trộn 55 vòng/ phút trong thời gian 4
phút với tỷ lệ chất tương hợp EPDM là 6% EPDM.

iii


MỤC LỤC
Trang tựa

i

LỜI CẢM ƠN


ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

iii

MỤC LỤC

iv

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

x

Chương 1

1

MỞ ĐẦU

1


1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Mục đích khóa luận:

1

1.3 Nội dung

1

1.4 Phương pháp phân tích – Đo đạt các chỉ tiêu

1

1.5 Địa điểm và thời gian thực hiện:

2

Chương 23: TỔNG QUAN

3

2.1 – Tổng quan về Polyvinylchloride (PVC) :

3

2.1.1 Tính chất


3

2.1.1.1 Tính chất vật lý của PVC:

3

2.1.1.2 Tính chất hóa học của PVC:

4

2.1.2 Phụ gia cho PVC

6

2.1.3 Ứng dụng của PVC:

11

2.2 Polypropylene(PP)

12

2.2.1 Cấu trúc của PP

12

2.2.2 Phân loại PP

13


2.2.2.1 Homopolymer PP (HPP)

13

2.2.2.2 PP Impact copolymer (HPP)

13

2.2.2.3 PP random copolymer (PP-R)

13

2.2.3 Tính chất:

14

2.2.3.1 Tính chất lý nhiệt

14

2.2.3.2 Tính chất hoá học

14

2.2.3.3 Tính chất cơ học

15

2.2.4 Sản xuất polypropylene.


18
iv


2.3 Blend hổn hợp

20

2.3.1 Giới thiệu

20

2.3.2 Polymer blend không trộn lẫn

20

2.3.2.1 Hình thái học của polymer blend không trộn lẫn

21

2.3.2.2 Tính chất của hỗn hợp polymer không trộn lẫn

22

2.3.3 Polymer trộn lẫn

24

2.3.4 Giới thiệu một số hỗn hợp


24

2.3.5 Mục đích và ứng dụng của polymer blend

25

2.3.5.1 Mục đích :

25

2.3.5.2 Ứng dụng :

25

2.3.5.3 Các phương pháp phối trộn polymer blend

25

2.3.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình blend

26

Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Vật liệu

27
27

3.1.1 Polypropylene (PP):


27

3.1.2 Polyvinylcloride (PVC)

27

3.1.3 Chất tương hợp PP-g-MA :

28

3.1.4 DOP Plasticizer

28

3.1.5 ESO 81 – Epoxidized soya bean oil

29

3.1.6 Chất ổn định xà phòng kim loại:

29

3.1.7 EPDM

30

3.2 Phương pháp nghiên cứu

30


3.2.1 Mục đích nghiên cứu

30

3.2.2 Nội dung nghiên cứu :

31

3.2.3 Phương pháp đánh giá thực nghiệm:

34

3.2.3.1 Đo độ bền kéo:

34

3.2.3.2 Đo độ bền uốn

34

3.2.3.3 Đo độ bền va đập

34

3.2.3.4 Chụp TEM

35

3.2.4 Maùy thí nghieäm:


35

3.2.4.1 Maùy troän compound PVC:

35

3.2.4.2 Máy Brabender

35

3.2.4.3 Máy ép mẫu

36
v


3.2.4.4 Máy khắc nốt

37

Chương 4:KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

38

4.1 Trộn hợp PP + PVC

38

4.2 Khảo sát khả năng tương hợp khi thay đổi hàm lượng chất ổn định, nhiệt độ và
thời gian trộn hợp.


44

4.3 Trộn hợp PP + PE:

50

Chương 5:KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

56

5.1 Kết luận

56

5.2 Kiến nghị

57

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

58

60

vi


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

PVC

Poly Vinyl Chloride

PP

Poly Propylen

CTCT

Công thức cấu tạo

CPE

Cloride Poly Ethylene

PE

Poly ethylene

TEM

Transmission electron microscopy

ASTM

American standard testing method

ESO


Epoxidized soya bean oil

ENB

Ethylide Nenor Bornene

DOP

Dioctyl Phtalat

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

Trang

Hình 1.1 : Công thức phân tử PVC

3

Hình 1.2: Một số sản phẩm ứng dụng từ PVC

12

Hình 2.1 CTCT Polypropylene

12


Hình 2.2: Hình thái học của HIPS

21

Hình 2.3: Hỗn hợp PET và PVA

21

Hình 2.4: Hình thái học của polymer không trộn lẫn

22

Hình 2.5: Định hướng dòng chảy của hỗn hợp polymer không trộn lẫn

23

Hình 2.6: Copolymer tương hợp liên kết giữa hai pha

23

Hình 3.1 Qui trình Compound PVC

32

Hình 3.2 Qui trình troän hôïp

33

Hình 3.3 Máy đo độ bền kéo


34

Hình 3.4 Máy đo độ bền va đập

34

Hình 3.5 Máy trộn Compound PVC

35

Hình 3.6 Máy trộn Brabender

36

Hình 3.7 Máy ép tạo mẫu

36

Hình 3.8 Máy khắc nốt

37

Hình 4.1.1 giản đồ lực kéo lớn nhất của 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng
chất tương hợp PP-g-MA

39

Hình 4.1.2 giản đồ ứng suất kéo lớn nhất của 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm
lượng chất tương hợp PP-g-MA


39

Hình 4.1.3 giản đồ độ biến dạng kéo lớn nhất của 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi
hàm lượng chất tương hợp PP-g-MA

40

Hình 4.2.1 giản đồ độ bền uốn của 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng chất
tương hợp PP-g-MA

41

Hình 4.2.2 giản đồ modul uốn của 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng chất
tương hợp PP-g-MA

42

Hình 4.3.1 giản đồ độ bền va đập của 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng
chất tương hợp PP-g-MA

43

Hình 4.4 Chụp TEM của hỗn hợp PC6 (50% PVC(2%Epoxy + 2%Coinex) + 50% PP + 6%
PP-g-MA

44
viii


Hình 4.4.1 Giản đồ lực kéo lớn nhất của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn định,

nhiệt độ và thời gian trộn hợp

46

Hình 4.4.2 Giản đồ ứng suất kéo lớn nhất của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn
định, nhiệt độ và thời gian trộn hợp

46

Hình 4.4.3 Giản đồ biến dạng kéo lớn nhất của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn
định, nhiệt độ và thời gian trộn hợp

47

Hình 4.5.1 giản đồ độ bền uốn của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn định nhiệt
độ và thời gian trộn hợp

48

Hình 4.5.2 giản đồ Modul uốn của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn định, nhiệt
độ và thời gian trộn hợp

48

Hình 4.6.1 giản đồ đo va đập của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn định nhiệt độ
và thời gian độ trộn hợp

49

Hình 4.7.1 giản đồ lực kéo lớn nhất 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng chất

tương hợp EPDM

51

Hình 4.7.2 giản đồ ứng suất kéo lớn nhất 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng
chất tương hợp EPDM

51

Hình 4.7.3 giản đồ biến dạng kéo lớn nhất 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm
lượng chất tương hợp EPDM

52

Hình 4.8.1 giản đồ độ bền uốn 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng chất tương
hợp EPDM

53

Hình 4.8.2 giản đồ modul uốn 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng chất tương
hợp EPDM

53

Hình 4.9.1 giản đồ đo va đập 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng chất tương
hợp EPDM

54

ix



DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

Trang
Bảng 2.1 : một số tính chất vật lý của PVC

4

1. Chất ổn định (PVC Stabilizers)

6

2. Chất hóa dẻo (Plasticizers)

8

3. Chất bôi trơn (Lubricants)

9

Bảng 2.2 Một số chất bôi trơn

10

4.

Chất ổn định quang (Light stabilizers)
10


5. Độn (Fillers)

11

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của PP

27

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của PVC

28

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của PP-g-MA

28

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của DOP

29

Bảng 3.5 Bảng thông số kỹ thuật của dầu đậu nành epoxy hóa

29

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật của EPDM

30

Bảng 4.1 Kết quả đo kéo đứt 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng

chất tương hợp PP-g-MA

39

Bảng 4.2 Kết quả đo uốn 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng chất
tương hợp PP-g-MA

41

Bảng 4.3 Kết quả đo va đập 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng
chất tương hợp PP-g-MA

42

Bảng 4.4 Kết quả đo kéo đứt 50%PP + 50%PVC với sự thay đổi hàm lượng
chất ổn định, nhiệt độ và thời gian trộn hợp

45

Bảng 4.5 kết quả đo uốn của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn định
nhiệt độ và thời gian trộn hợp

47

Bảng 4.6 kết quả đo va đập của PC6 với sự thay đổi hàm lượng chất ổn định
nhiệt độ và thời gian trộn hợp

49

Bảng 4.7 Kết quả đo kéo đứt 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng

chất tương hợp EPDM

50

Bảng 4.8 Kết quả đo uốn 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng chất
tương hợp EPDM

53

x


Bảng 4.9 Kết quả đo va đập 50%PE + 50%PP với sự thay đổi hàm lượng
chất tương hợp EPDM

54

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Vật liệu có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển bền vững của mỗi quốc
gia. Cùng với vật liệu kim loại và vô cơ – silicat, vật liệu polyme là loại vật liệu được
ứng dụng hết sức rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ hàng không - vũ trụ đến sinh hoạt
hằng ngày.
Vì vậy việc nghiên cứu ra một vật liệu mới luôn luôn là một vấn đề đáng quan
tâm đối với các nhà khoa học vật liệu.
Được sự phân công của Bộ môn Công nghệ Hóa học trường Đại học Nông Lâm

thành phố Hồ Chí Minh, cùng với sự hướng dẫn của Thạc Sĩ .Nguyễn Bá Hoàng Huy Trung Tâm Kỹ Thuật Chất Dẽo và Cao Su, tôi thực hiện đề tài:
“Khảo sát khả năng trộn hợp PVC, PP”
1.2 Mục đích khóa luận:
Tạo ra một hỗn hợp blend có những tính chất nổi trội hơn so với tính chất của
vật liệu ban đầu bằng việc:
a. Xác định được tỷ lệ trộn hợp thích hợp
b. Xác định hàm lượng chất tương hợp thích hợp
c. Xác định được chế độ gia công thích hợp
1.3 Nội dung
 Tìm hiểu lý thuyết trộn hợp.
 Tìm hiểu định nghĩa blend.
 Phương pháp tạo Compound PVC
Tìm hiểu tính chất vật lý, hóa học của PVC, PP
 Kết luận, nhận xét và ý kiến đóng góp.
1.4 Phương pháp phân tích – Đo đạt các chỉ tiêu
 Thực hiện thí nghiệm trên máy trộn hai trục Brabender
 Tạo mẫu.
1


 Đo tính năng cơ lí của mỗi loại mẫu (đo độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va
đập..)
 Chụp TEM xem khả năng trộn hợp của blend tạo được
 Đo HDT cho biết khả năng biến dạng nhiệt của blend
 Kiểm tra khả năng tương hợp của hỗn hợp bằng cách xác định Tg bằng máy
DSC và DMTA.
1.5 Địa điểm và thời gian thực hiện:
- Địa điểm: Trung Tâm Kỹ Thuật Chất Dẻo (PRT)
- Thời gian: 20/03/2008 và kết thúc ngày 20/09/2008.


2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 – Tổng quan về Polyvinylchloride (PVC) :
- Công thức phân tử

Hình 1.1 : Công thức phân tử PVC
PVC là loại nhựa nhiệt dẻo thương mại sử dụng nhiều nhất ở Việt Nam do giá
thành thấp, tính năng linh hoạt (từ cứng cho đến mềm như cao su) và khả năng gia
công đa dạng (sử dụng được trong hầu hết các công nghệ nhựa nhiệt dẻo). Nồng độ
Clo trong polymer cao (chiếm 56,8% khối lượng) tạo cho PVC có tính chất chậm
cháy. Tuy nhiên, PVC lại rất nhạy với nhiệt độ, bị phân hủy ngay trước khi gia công
cũng như trong quá trình sử dụng. Do đó, trước khi gia công phải trộn hợp PVC với
một số phụ gia nhất định như chất ổn định nhiệt, chất hóa dẻo, chất bôi trơn, chất trợ
gia công,… để hạn chế hoặc khử các khuyết điểm trên.
2.1.1 Tính chất
2.1.1.1 Tính chất vật lý của PVC:
– Bột màu trắng. Tỷ trọng: d = 1.3÷1.4 g/cm3.
–

Độ bền nhiệt thấp. Độ bền va đập kém. Độ bền sử dụng cao.

–

Chống lão hóa cao. Kháng thời tiết tốt. Ổn định kích thước tốt.

– Mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẽo. Dễ tạo màu sắc.
–


Trọng lượng nặng hơn so với một số chất dẻo khác.

–

Cách điện tần số cao kém, độ bền ổn định nhiệt kém.

–

PVC và sự bốc cháy: cũng như tất cả các chất hữu cơ khác, PVC bị phân hủy

bởi ngọn lửa, nhưng do có mặt của clo trong phân tử PVC (Cl2 có bản chất là
3


Tính chất

Đơn vị

PVC

PVC

(không hóa dẽo)

(có hóa dẻo)

%

0.07 – 0.4


0.15 – 0.75

g/cm3

1.35 – 1.45

1.16 – 1.36

Chỉ số khúc xạ

nD

1.52 – 1.55

–

Độ co rút

%

1–4

10 – 50

Kháng đứt

Kgf/mm2

3.5 – 6.3


1.05 – 2.45

Độ dãn dài

%

2 – 40

200 – 450

245 – 420

3000 – 4000

Vật lý
Độ hấp thụ nước 24h
Khối lượng riêng

Cơ học

Kgf/mm2

Modul đàn hồi

2

Độ bền nén

Kgf/mm


5.6 – 9.1

0.63 – 1.19

Độ cứng

Shore D

70 – 90

-

Hệ số dãn nở nhiệt

10-5mm/mm/0C

5.0 – 18.5

7 – 25

Hệ số dẫn nhiệt

10-4Cal/S/cm/oC

3–7

3–4

0.2 – 0.28


0.3 – 0.5

0.7 kgf/mm . C

54 – 79

-

60Hz

3.2 – 3.6

5–9

0.007 – 0.02

0.08 – 0.15

KV/mm

11 – 40

11 – 32

S

60 – 80

–


Nhiệt

o

Nhiệt dung riêng

Cal/g/ C
2o

Nhiệt biến hình
Điện
Hằng số điện môi
Hệ số tiêu hao
Điện thế phá hủy
Bền hồ quang điện

Bảng 2.1 : một số tính chất vật lý của PVC
2.1.1.2 Tính chất hóa học của PVC:
– PVC là một loại nhựa vô định hình nhiệt độ thủy tinh hóa thấp Tg = 80oC nên
ở nhiệt độ bình thường PVC cứng nếu không hóa dẻo. Nhiệt độ gia công của
PVC từ 150–220oC, tuy nhiên PVC bị phân hủy ở nhiệt độ trên 1400C nên khi

4


gia công phải sử dụng chất ổn định nhiệt. PVC cũng dễ bị ánh sáng làm lão hóa.
Vì vậy trong nhiều trường hợp phải sử dụng chất ổn định quang.
– Sự phân hủy nhiệt bao gồm:
+ Dehydroclorua của mạch phân tử.

+ Sự mất HCl kết quả là các nối đôi hình thành phản ưng tiến hành theo kiểu
dây chuyền.
A. Phân huỷ PVC :
a. Đặc điểm
PVC rất dễ bị phân hủy bởi nhiệt và ánh sáng, sự phân hủy nhanh hơn khi có
mặt oxy. Khi gia nhiệt lên đến nhiệt độ trên 700C thì các phản ứng phân hủy đã bắt đầu
ảnh hưởng lên tính chất của PVC cho nên ở nhiệt độ gia công (khoảng 150 – 2000C) sẽ
không sử dụng PVC được nếu không có chất ổn định và các chất ức chế khác trong
công thức.
Tính chất dễ bị phân hủy nhiệt của PVC là do các cấu trúc không bền hình
thành trong quá trình trùng hợp .
b. Cơ chế phân hủy
Phân hủy nhiệt PVC đã rất phức tạp có phản ứng chính là tách HCl. Phản ứng
tách HCl bắt đầu tại các vị trí khuyết tật của cấu trúc PVC, trước tiên sẽ bẻ gãy liên kết
C-Cl, phản ứng kế tiếp xảy ra theo cơ chế ion hoặc gốc tự do. Mất nguyên tố clo thì
lập tức nguyên tố hydro bị tách ra và electron chuyển vị hình thành liên đôi. Nguyên tố
clo ở vị trí kế tiếp nối đôi tạo thành dạng alkyl, có hoạt tính cao và sẵn sàng tách khỏi
mạch.
Phản ứng tách HCl tiếp tục xảy ra, tách dần các nguyên tố hydro và clo kế tiếp
hình thành chuỗi polyene gồm các liên kết carbon đôi và đơn liên hợp. Tùy thuộc vào
chiều dài chuỗi polyene (khoảng 7 -11 nối đôi) mà nó sẽ hấp thu các bước sóng trong
vùng thấy được. Do đó, mức độ phân hủy PVC có thể đánh giá trên sự thay đổi màu từ
trắng sang vàng, cam, đỏ, nâu và cuối cùng là màu đen.
Khi có mặt oxy thì sự phân hủy nhiệt xảy ra nhanh hơn và cơ chế phân hủy trở
nên phức tạp hơn. Ví dụ như trong quá trình gia công, dưới biến dạng trượt lớn mạch
polymer bị đứt tạo thành các gốc carbon tự do, chúng phản ứng với oxy tạo gốc peroxy
và cuối cùng thành hydroperoxide. Hydroperoxide cũng có thể sinh ra do oxy tự oxy
5



hóa trên các nhóm methylene. Cuối cùng, hydroperoxide bị đứt mạch góp phần tăng vị
trí khơi mào cho phản ứng tách HCl.
Mối tương quan và tốc độ của tất cả các phản ứng phân hủy thay đổi theo nhiệt
độ, thời gian, năng lượng và sự có mặt của các thành phần khác. Tóm lại, tính chất của
PVC phân hủy nhiệt tùy vào điều kiện môi trường.
2.1.2 Phụ gia cho PVC
Phụ gia cho PVC là các chất được thêm vào hỗn hợp nhựa PVC nhằm hỗ trợ
quá trình gia công, quá trình lưu trữ cũng như cải thiện một số tính năng cho hỗn hợp.
Để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của sản phẩm, ta sử dụng các phụ gia khác nhau.
1. Chất ổn định (PVC Stabilizers)
Chất ổn định là chất thêm vào compound PVC với mục đích ngăn chặn, hạn chế
sự phân hủy PVC dưới tác dụng của nhiệt và lực cắt cơ học khi gia công. Đồng
thời cũng ngăn chặn sự phân hủy do ánh sáng và sự oxy hóa trong thời gian sử
dụng.
o

Chất ổn định chì

Được sử dụng lâu đời và nhiều nhất. Tính chất: dạng bột mịn, ổn định nhiệt tốt,
giá thành thấp, rất thích hợp dùng cho các sản phẩm nhựa từ cứng tới dẻo. Tuy nhiên,
chất ổn định này rất độc và không phù hợp với sản phẩm trong suốt.
o

Chất ổn định xà phòng kim loại

Loại ổn định này ở dạng hỗn hợp muối đơn hoặc phức của các kim loại barium,
cadmium, calcium, kẽm với axit carboxylic nào đó. Khi sử dụng thường là hỗn hợp từ
hai đến ba loại muối nhằm kết hợp hiệu quả của các muối xà phòng thành phần. Tùy
thuộc vào tính chất yêu cầu của từng sản phẩm mà sử dụng tỷ lệ các muối xà phòng
khác nhau, ví dụ như hệ Cd/Ba thì muối Cd ổn định các vị trí khơi mào (chức năng

phòng ngừa) trong khi muối Ba xà phòng hấp thu khí HCl sinh ra.
Các hệ ổn định muối xà phòng kim loại thường sử dụng là:
-

Ổn định Ba-Cd: ổn định ánh sáng và thời tiết tốt, giữ màu tốt, dạng lỏng,

thường dùng cho PVC cứng.
-

Ổn định Ba-Zn: dùng kết hợp với chất trợ ổn định như diketone, tác dụng ổn

định nhiệt tốt, thường dùng cho PVC dẻo, có thể dùng cho sản phẩm trong suốt.

6


-

Hệ ổn định ba muối Ba-Zn-Cd hiện nay rất phổ biến, kết hợp được cả kháng

nhiệt và thời tiết, dạng lỏng có luôn tính chất bôi trơn, dùng cho PVC dẻo và cứng.
Thông thường hệ ổn định xà phòng kim loại sử dụng kèm theo các chất trợ ổn
định như dầu đậu nành epoxy hóa.
o

Chất ổn định cơ thiếc (organotin)

Là dẫn xuất hữu cơ của thiếc trên nền các hợp chất carboxylic và mercapto khác
nhau. Đây là loại chất ổn định đáp ứng được nhiều tính năng ổn định nhất.
Có tác dụng ổn định nhiệt và thời tiết rất hiệu quả, sản phẩm trong, dùng được

trong thực phẩm, chủ yếu dùng cho PVC cứng nhưng giá thành cao và mùi khó chịu.
o

Chất ổn định phi kim loại

Thường là hợp chất hữu cơ gồm hợp chất epoxy, ester phosphite, dẫn xuất
phenol, hợp chất có chứa nitơ, hợp chất có chứa sulfat. Tuy nhiên, trong thực tế người
ta xem loại ổn định phi kim loại như trợ ổn định vì chúng không dùng riêng lẻ mà phải
phối hợp với một trong các loại ổn định trên tùy vào ứng dụng cụ thể.
-

Hợp chất epoxy tăng cường khả năng kháng nhiệt cho PVC, cải thiện độ

kháng thời tiết, độ trong suốt cho sản phẩm.
Ester phosphite cho khả năng kháng thời tiết, duy trì độ trong suốt cho PVC,

-

ngăn ngừa việc tạo màu ban đầu.
-

Dẫn xuất phenol bao gồm chất chống lão hóa như BHT, bisphenol A, chất ổn

định quang: benzophenone, benzotriazole.
-

Hợp chất có chứa nitơ ngăn sự tạo màu của các kim loại trong muối kiềm.

-


Hợp chất có lưu huỳnh tăng khả năng kháng nhiệt, ngăn sự tạo màu.
Ngoài ra, dầu và oleate epoxy cũng đóng vai trò như chất hóa dẻo vì trong công

thức nó tạo ra một mức độ hóa dẻo nhất định. Tuy nhiên, hợp chất epoxy chỉ được
xem như chất hóa dẻo thứ cấp do nếu dùng một lượng lớn thì nó sẽ bị gỉ ra. Oleate
epoxy có độ nhớt thấp hơn, tạo độ mềm dẻo ở nhiệt độ thấp còn độ bay hơi dầu epoxy
thì thấp hơn nên kháng chiết xuất tốt.
- Cơ chế ổn định : Các tính năng của chất ổn định nhiệt phải xuất phát từ bản
chất phản ứng phân hủy PVC tức là:
-

Có khả năng ngăn chặn phản ứng tách HCl hoặc ít nhất phải có khả năng làm

chậm các phản ứng này (chức năng phòng ngừa).
7


-

Làm ngắn chuỗi polyene và phá hủy muối carbonium (chức năng sửa chữa).
Tương tự, người ta cũng kết luận rằng xà phòng chì, calcium và kẽm trong phản

ứng với HCl sẽ giải phóng acid carboxylic và acid carboxylic sẽ phản ứng cộng hợp
với chuỗi polyene tức là cũng góp phần vào làm ổn định PVC.
Tóm lại, chất ổn định nhiệt PVC có chứa năng ngăn chặn và khắc phục. Chất ổn
định cơ thiếc mercaptide kết hợp được cả hai chức năng nhưng đắt tiền, chất ổn định
chì rẻ nhưng không bôi trơn tốt, chất ổn định xà phòng chỉ thực hiện một vài chức
năng nhưng phối hợp lại thì ổn định tốt và giá thành không cao. Chất ổn định là thành
phần quan trọng nhất trong hỗn hợp PVC, tùy vào ứng dụng, gia công và giá thành mà
chọn phù hợp.

2. Chất hóa dẻo (Plasticizers)
Là vật liệu được kết hợp với polymer hoặc hỗn hợp polymer nhằm tăng khả
năng làm việc, độ dẻo dai và độ dãn dài của polymer. Nó không thuộc nhóm polymer
là chất lỏng hữu cơ, có tính dầu, nhiệt độ sôi cao, có giá trị hòa tan gần với polymer.
Chất hóa dẻo polymer hay chính xác hơn là prepolymer ngoài tác dụng hóa dẻo còn
góp phần biến tính một số tính chất của hỗn hợp polymer PVC.
Cho chất hóa dẻo vào polymer PVC có hai chức năng chính: tăng khả năng gia
công do giảm độ nhớt nhiệt độ chảy và làm mềm sản phẩm.
 Cơ chế hóa dẻo
Khi ta đưa chất hóa dẻo vào polymer, các phân tử chất hóa dẻo đi vào bên trong
và bắt đầu làm thay đổi cấu trúc của polymer.
Để hóa dẻo polymer thì nồng độ hóa dẻo phải đạt một giá trị nhất định hay còn
gọi là ngưỡng nồng độ mà trên nó thì hiệu quả làm mềm rõ rệt nhưng dưới thì sẽ bị
hiện tượng kháng hóa dẻo. Ngưỡng giới hạn đối với các loại polymer khác nhau, có
khối lượng phân tử khác nhau và loại hóa dẻo thay đổi, nhưng xấp xỉ 10 -15% khối
lượng chất hóa dẻo trong PVC.
 Các yếu tố đánh giá chất hóa dẻo
o

Hiệu quả hóa dẻo: nồng độ hóa dẻo càng cao thì vật liệu càng mềm dẻo,

kích thước phân tử hóa dẻo càng lớn thì hiệu ứng hóa dẻo giảm.
o

Ổn định ở nhiệt độ cao: khi vật liệu PVC bị nung nóng (do gia công hay

khi sử dụng), chất hóa dẻo sẽ bị mất đi do bay hơi, phân hủy nhiệt theo nguyên tắc
8



o

Ổn định ở nhiệt độ thấp: khi hỗn hợp PVC hóa dẻo nguội nó sẽ trở nên

cứng, mức độ và loại hóa dẻo có ảnh hưởng đến độ ổn định của PVC ở nhiệt độ
thấp: tăng mức độ chất hóa dẻo tức tăng độ ổn định của PVC ở nhiệt độ thấp.
Các nhóm chất hóa dẻo thường sử dụng
o

Phthalate: được sử dụng rộng rãi do giá thành chấp nhận được, chiếm

85% thị phần chất hóa dẻo trên thế giới. Đối với các sản phẩm tiếp xúc với thực
phẩm, phải sử dụng loại phthalte có chứng nhận được sử dụng trong thực phẩm.
o

Monocarboxylic acid ester: acetate, propionate, glycolic acid ester,

benzoic acid ester, chất béo đã epoxy hóa.
o

PVC dẻo nhằm giảm năng lượng gia công (Eastman chemical, 2001).

Hơn nữa, TXIB làm bề
3. Chất bôi trơn (Lubricants)
Nhựa nhiệt dẻo thường được gia công trên nhiệt độ nóng chảy và tạo hình dưới
áp suất cao. Nhiệt sinh ra trong quá trình này làm gia tăng quá trình phân hủy hoặc làm
ảnh hưởng xấu đến sự phân tán của hệ nhiều pha.
Chất bôi trơn là phụ gia làm giảm độ ma sát giữa các bề mặt sản phẩm tại nhiệt
độ sử dụng. Ngoài việc ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái chảy của vật liệu, chất bôi
trơn còn tác dụng lên khuôn làm sản phẩm bóng láng hơn, giúp phân tán độn và màu

dễ dàng hơn. Có hai loại chất bôi trơn: chất bôi trơn nội và ngoại.
 Chất bôi trơn nội
Chất bôi trơn nội được kết hợp chặt chẽ vào bên trong các mạch phân tử của
hỗn hợp, có ảnh hưởng trực tiếp lên quá trình gia công vật liệu bên trong pha polymer:
o

Làm giảm độ nhớt

o

Làm giảm sự hao phí nhiệt lượng.

 Chất bôi trơn ngoại
Chất bôi trơn ngoại có thể được cho trực tiếp lên bề mặt kim loại của máy hoặc
khuôn để chống dính với nhựa nóng chảy. Ảnh hưởng này được xác định như trạng
thái của hỗn hợp nhựa nóng chảy tại bề mặt tiếp xúc giữa các vật liệu khác nhau.
Tác dụng của chất bôi trơn ngoại:
9


o

Tác dụng tháo khuôn.

o

Làm chậm sự hóa dẻo.

o


Làm giảm hiện tượng hư hỏng.
Bảng 2.2 Một số chất bôi trơn
Chất bôi trơn

Calcium stearate

Tính chất, tác dụng
Bôi trơn, chống dính, ổn định. Có tính kiềm

Kẽm stearate

nên phản ứng với các thành phần có gốc acid.

Chì stearate

Chất ổn định gốc kim loại thường cho hiệu ứng

Ca montanate

bôi trơn. Chiếm khoảng 23% thị phần.

Dầu paraffin
Paraffin thiên nhiên

Không cực, không màu, tính chất tùy vào khối
lượng phân tử và mật độ nhánh.

Paraffin tổng hợp
PE wax tỉ trọng cao và thấp
PP wax

4. Chất ổn định quang (Light stabilizers)
Ánh sáng mặt trời (đặc biệt bức xạ giữa khoảng 295 và 400 nm) và oxy gây ra các
phản ứng phân hủy chất dẻo làm biến đổi ngoại quan và ảnh hưởng bất lợi lên các tính
chất cơ, lý. Để ngăn cản hay ít nhất là làm giảm tác hại do các yếu tố môi trường như
ánh sáng, không khí và nhiệt, cần sử dụng các hóa chất đặc biệt gọi là chất ổn định
quang hay chất ổn định UV.
Tia sáng tới bề mặt sản phẩm sẽ bị phản xạ hay hấp thu vào vật liệu, nếu tia
sáng bị hấp thu mạnh dẫn đến phân hủy quang hóa như tạo gốc tự do, gây đứt mạch
và tạo nhánh, từ đó phản ứng tiếp tục dạng chuỗi làm phân hủy tính chất vật liệu. Cơ
chế phân hủy cũng gần tương đồng với phân hủy nhiệt.
Hiện tượng phân hủy quang hóa phụ thuộc vào:
o

Cấu trúc của vật liệu như các nhóm khuyết tật trong PVC (phần ổn định

nhiệt), nhóm mang màu, độ kết tinh, tạp chất.
o

Bước sóng UV trong môi trường thời tiết khác nhau là khác nhau.

o

Ngoài môi trường ánh sáng và oxy, các gốc tự do trong polymer bị kích

thích. Toàn bộ quá trình được gọi là sự oxy hóa nhiệt quang.
▪

Cơ chế của sự ổn định UV
10



Nguyên tắc cơ bản của sự ổn định UV như sau:
o

Ngăn cản hấp thu tia UV hay ít ra làm giảm lượng tia sáng được hấp thu

bởi các nhóm mang màu.
o

Giảm tốc độ khơi mào qua sự làm mất hoạt tính của các nhóm mang màu

ở trạng thái kích thích.
o

Can thiệp vào quá trình phân hủy oxy hóa quang là ở bước tạo nhánh

trên mạch chính, sự bảo vệ UV là làm biến đổi các hydroperoxide thành các hợp
chất ổn định hơn mà không tạo ra gốc tự do trước khi hydroperoxide bị tách ra do
quang phân. Điều này có nghĩa là làm giảm tốc độ khơi mào và đôi khi được xem là
bước quan trọng nhất của sự ổn định UV.
5. Độn (Fillers)
Độn được cho vào công thức PVC như chất làm đầy nhằm giảm giá thành.
Ngoài ra, chúng còn làm tăng độ mờ đục cũng như một số tính chất vật lý của sản
phẩm. Tuy nhiên độn có khuynh hướng làm suy giảm độ bền kéo đứt và ảnh hưởng lên
các đặc tính gia công của sản phẩm.
Một số loại độn hiện nay được biến tính để tăng khả năng sử dụng như canxi
carbonate phủ axit stearic nhằm tăng khả năng bôi trơn.
2.1.3 Ứng dụng của PVC:
Hiện nay, PVC là loại nhựa được sử dụng nhiều thứ 2 trên thế giới do PVC là vật liệu
nhựa đa tính năng. Ta có thể thấy PVC xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực của đời

sống như: xây dựng, thực phẩm, y tế, thương mại,… Các sản phẩm PVC ngày càng đa
dạng và phong phú: ống, màng, tấm, dây điện, đồ gia dụng.

11


Hình 1.2: Một số sản phẩm ứng dụng từ PVC
2.2 Polypropylene(PP)
Công thức cấu tạo
CH2

CH
CH3

n

Hình 2.1 CTCT Polypropylene
2.2.1 Cấu trúc của PP
PP có cấu trúc không gian đều đặn, là sản phẩm cứng, không độc, không mùi,
trong suốt và bóng.
Polypropylene là loại nhựa kết tinh có nhiệt độ nóng chảy cao hơn Polyetylene.
Giống như PE nhưng cứng hơn.
Cách điện tần số cao tốt, lực va đập thấp ở nhiệt độ thấp.
Tính chất tùy thuộc vào cấu trúc đồng phân lập thể (isotactic, atactic hay
syndiotactic).

12


2.2.2 Phân loại PP

Gồm có Homopolymer PP, Impact Copolymer và Random Copolymer.
2.2.2.1 Homopolymer PP (HPP)
Là loại chỉ trùng hợp từ propylene có cấu trúc bán kết tinh.
Do có độ cứng và dễ định hướng nên Homopolymer PP thích hợp cho các sản
phẩm dạng băng, sợi.
Tính bền nhiết cao dùng cho các sản phẩm ép phun PP dạng hộp dùng trong nồi
hơi, tự động.
Khi so sánh với PE, PP isotactic dễ bị oxi bởi nhiệt và ánh sáng hơn. Khi gia
công ở điều kiện bình thường thì PP dễ bị cắt mạch ngẫu nhiên làm giảm khối lượng
phân tử và tăng chỉ số chảy.
PP có thể gia công bằng phương pháp: đùn, ép phun, cán thổi… Sản phẩm có
tính định hướng cao gia công bằng phương pháp đùn đi từ PP có chỉ số chảy thấp.

2.2.2.2 PP Impact copolymer (HPP)
Sản phẩm tạo ra bằng cách trùng hợp EPR, đôi khi là trùng hợp PE trong hỗn
hợp với homopolymer PP.
PP dòn ở nhiệt độ thấp, đặc biệt dưới Tg cho nên đối với 1 số sản phẩm PP cần
độ bền va đập cao ở nhiệt độ thấp, người ta copolymer PP với elastomer, thường dùng
là hệ ethylene/propylene rubber.
PP impact copolymer có độ bền va đập tăng nhưng giảm độ cứng, nhiệt độ biến
dạng so với PP homopolymer.
PP impact là một trong những nhựa nhiệt dẻo có tỷ trọng thấp, giá thành rẻ hơn
so với PET, HIPS, ABS …
2.2.2.3 PP random copolymer (PP-R)
Là PP mà ở mắt xích được biến tính bằng cách gắn các phân tử polymer khác
nhau (thường nhất là ethylene). Điều này làm thay đổi tính chất vật lí của polymer:
tăng tính chất quang học (độ trong và sáng), tăng độ bền va đập, uốn dẻo và giảm nhiệt
13