PVC là loại nhựa đa năng nhất, do có nhiều ứng dụng khác nhau trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống xã hội, từ đồ chơi trẻ em, bao bì đựng thực phẩm, trang thiết bị nội thất, phương tiện vận tải, điện và điện tử cho đến các dụng cụ y tế, vật liệu xây dựng,…
2.4.1. PVC cứng
Đây là loại vật liệu có độ bền tương đối cao, tính điện mơi tốt và bền hố học. So sánh một số tính chất cơ học thì PVC cứng hơn hẳn một số một số loại chất dẻo khác như PS, PE có thể dùng làm vật liệu xây dựng. Một trong những tính chất quý của PVC là chịu được tác dụng hoá học của chất khí và chất lỏng hố học có độ ăn mòn cao.
2.4.1.1. Ứng dụng để sản xuất các loại ống
Từ nguyên liệu ban đầu là PVC ở dạng hạt hay ở dạng bột, người ta có thể gia cơng trên máy đùn tạo ra rất nhiều loại ống (hình 2.4). Hiện nay, ở Việt Nam việc sản xuất các loại ống rất quan trọng với các cơng ty nhựa PVC bởi vì nó được sử dụng hơn 70% lượng nhựa PVC tiêu thụ.
Hình 2.4: Ống nước từ nhựa PVC.
2.4.1.2. Ứng dụng là màng
Quá trình sản xuất màng từ PVC cứng bao gồm các công đoạn trộn các cấu tử, cán hỗn hợp và cán thành dạng màng (hình 2.5). Để sản xuất màng ta dùng PVC nhũ tương hoặc PVC huyền phù và chất ổn định với hàm lượng 3 ÷ 4% so với khối lượng nhựa. Chất ổn định thường dùng là Stearat và Laurat Canxi hay PbO.
Quá trình cán thường tiến hành ở nhiệt độ 160 ÷ 170oC, tức là ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chảy của PVC (150 ÷ 160oC). Nhiệt độ gia cơng càng cao thì càng đồng đều và hoá dẻo càng nhanh nhưng nhựa PVC dễ bị phân hủy hơn.
Hình 2.5: Màng PVC.
2.4.1.3. Ứng dụng làm tấm lợp, tấm lót
Ép nóng Paket (nhiều lớp màng đã được cán chồng lên nhau) trên máy ép thuỷ lực nhiều tầng, chiều dày tấm từ 2 ÷ 20 mm.
Phương pháp đùn nhựa đã được làm mềm qua đầu khe đùn, chiều dày tấm từ 10 ÷ 15mm, phương pháp này phức tạp vì nhiệt độ chảy mềm gần với nhiệt độ phân huỷ. Ví dụ như tấm cản nước đang bán trên thị trường (hình 2.6).
Hình 2.6: Tấm PVC. 2.4.2. PVC dẻo
Đưa chất hố dẻo vào PVC sẽ làm thay đổi nhiều tính chất cơ lý của nó. Từ PVC hố dẻo ta chế tạo vật liệu mềm có tính chất đàn hồi ở nhiệt độ thường và ở nhiệt độ thấp, thích hợp để sản xuất màng, chất dẻo bọt, da nhân tạo và nhiều vật liệu khác. PVC trộn với chất hố dẻo theo phương pháp nóng hoặc nguội.
2.4.2.1. Plastic
Chế tạo theo phương pháp cán PVC với chất hố dẻo và chất ổn định. Plastic có nhiều tính chất quý như: khả năng cách điện cao, chịu khí quyển, khơng thấm ẩm, chịu dầu và Benzen, khơng cháy và có tính đàn hồi cao. Loại này có thể cán thành màng hoặc cán với vải giấy để làm phao tắm, đệm. PVC hoá dẻo được sử dụng rất rộng rãi trong ngành sản xuất dây điện (hình 2.7), dùng làm dụng cụ phịng hộ khi làm việc trong môi trường nhiễm xạ,…
2.4.2.2. PVC bọt và PVC xốp
PVC là nguyên liệu chính để sản xuất các loại chất dẻo xốp và chất dẻo bọt bền, đàn hồi. Theo cấu tạo lỗ có thể chia làm hai nhóm:
− Nhóm có lỗ cách nhau (chất dẻo bọt).
− Nhóm có lỗ thơng nhau (chất dẻo xốp).
PVC bọt có thể sản xuất theo phương pháp ép gồm ba giai đoạn:
− Trộn polymer với chất tạo bọt khí và các cấu tử khác.
− Ép hỗn hợp tạo bọt sản phẩm.
− Tạo bọt loại chất dẻo bọt cứng được tiến hành trong mơi trường hơi bão hồ nhiệt độ 100 ÷ 102oC. Loại bọt mềm được tiến hành trong nước nóng ở nhiệt độ 85 ÷ 95oC.
Hình 2.8: Sản phẩm PVC bọt. 2.4.3. Biến tính nhựa PVC
2.4.3.1. Clo hóa PVC
PVC có thể clo hố tiếp tục trong peclovinyl 65 ÷ 68%. Muốn cho phản ứng thay thế nguyên tử hiđro bằng clo nguyên tử thuận lợi ta tiến hành phản ứng trong dung dịch tetrahydro furan ở nhiệt độ 56 ÷ 80oC. Để thực hiện clo hoá triệt để PVC, trước khi phản ứng dùng CO2 đuổi hết O2 của khơng khí ra. Trong phản ứng dùng hỗn hợp khí clo sục vào dung dịch polymer trong tetrahydro furan. Do phản ứng rất nhạy nên phải khống chế tốt nhiệt độ, nồng độ các cấu tử và thời gian clo hoá.
Nếu clo hoá được đến mức tối đa 73%, clo trên một mắt xích của PVC có thể sắp xếp như sau:
Dạng (2) có nhiều hơn dạng (1), peclovinyl ở dạng bột mịn trắng hoặc vàng, tan tốt trong butylaxetat và cacbuahydro thơm và béo. Peclovinyl trộn được với nhiều chất hoá dẻo, chịu hố chất cao, nhưng chịu nhiệt khơng cao. Loại này dùng để làm sơn bảo vệ kim loại khỏi bị rỉ rét rất tốt do có hàm lượng clo cao nên bám dính tốt hơn PVC.
2.4.3.2. Đồng trùng hợp PVC
Bên cạnh độ bền hóa, tính chất cách điện cao, PVC cịn có một số nhược điểm sau:
− Độ chảy lỏng kém nên khó gia cơng bằng phương pháp đúc có áp suất.
− Tính hịa tan kém, chỉ tan trong một số ít dung mơi.
− Kém ổn định nhiệt nên khó khăn khi gia cơng.
Để cải thiện một số tính chất của PVC, người ta tiến hành đồng trùng hợp VCM với các monomer khác như vinyl axetat (VA), vinylindenclorua (VI), acrylo nitryl (AN), metyl acrylat (MAC),… Quan trọng nhất là đồng trùng hợp với VA. Nếu VA càng nhiều, polymer tạo thành càng dễ hòa tan, dễ co giãn, nhiệt độ chảy mềm thấp nhiệt độ hóa thủy tinh giảm nhưng vẫn giữ được độ bền và độ cứng. Thực tế người ta chỉ dùng sản phẩm có 15% mắt xích VA.
Sản phẩm đồng trùng hợp VCM với VI nếu có trên 70% VI thì vừa có tính chất của polymer vơ định hình lại vừa mang tính chất của polymer tinh thể. Copolymer co giãn nhiệt độ thấp, hòa tan dễ trong dicloetan, este, dioxan. Tuy nhiên, copolymer kém ổn định nhiệt nên rút ngắn thời gian gia cơng, vì vậy sản phẩm có độ bền hóa học cao dùng làm ống dẫn axit.
Sản phẩm đồng trùng hợp của VCM với AN: tác dụng của AN ngược hẳn với VA, ở đây có sự tăng sự phân cực của vinylclorua. Riêng polyacrylonitril không chuyển sang trạng thái dẻo nên không gia cơng bằng phương pháp đúc, khi thêm VCM vào thì copolymer tương đối co giãn, có khả năng định hướng và hịa tan trong axeton có thể tạo thành màng và sợi.
Sản phẩm đồng trùng hợp VCM với MAC tỉ lệ VCM/MAC = 4 dùng để làm màng mỏng trong suốt, vỏ bọc dây điện,…