Tiểu luận Tổng hợp polycacbonat

Bộ môn: Công nghệ tổng hợp chất chung gianTiểu luậnTổng hợp polycacbonatGVHD : T.S : Nguyễn Hồng Liên.SVTH: Mạch Duy Hữu MSSV :20103189Giới thiệu chung về polycacbonatesGiới thiệu chung polycacbonatesLịch sử phát triểnGiới thiệuTính chất chungứng dụngSản xuất và tiêu thụGiới thiệuPolycacbonates được viết tắt là PCĐược biết đến với tên thương mại là lexan, Makrolon và một số tên khácLà một polyme nhiệt dẻoTrọng lượng nhẹ, rất linh hoạt, bền, chịu nhiệt,chống vỡ, trong suốt.Lịch sử phát triểnPolycacbonates được phát hiện tại bayer bởi tiễn sỹ hermann schnell năm 1953.Lần đầu tiên giới thiệu ra thị trường vào năm 1958 bởi bayer mobay và General Electric.Các nghiên cứu về nó tăng mạnh trong hai thập kỷ qua.General Electric bắt đầu sản xuất thương mại năm 1960 ở mỹ.Tính chất chungCông thức cấu tạoCác đặc tính chung của nhựa PCCông thức cấu tạoCác đặc tính chungTính chất vật lýTính chất cơ họcTính chất khácTính chất chịu hóa họcTính chất vật lýKhối lượng riêng : 1.20 – 1.22 g /cm3Chỉ số Abbe(V) : 34.0Chỉ số khúc xạ (n) : 1.584- .586Tính dễ cháy : V0 – V2Chỉ số oxy giới hạn : 25 – 27 %Khả năng hấp thụ nước trong 24h : 0.1%Giảm bức xạ : tốtGiảm tia cực tím (1-380mm) : tốtTính chất cơ họcModun đàn hồi (E) : 2.0- 2.4 GpaĐộ bền kéo : 55-75 MpaKhả năng kéo dài : 80 – 150%Cường độ nén : > 80MpaTỉ số Poison : 0.37Độ cứng – Rockwell : M70Tốc độ truyền âm : 2270M/SChịu mài mòn : 10-15mg/1000 chu kỳHệ số ma sát : 0.31Tính chất khácNhiệt độ nóng chảy (Tm) : 155⁰C (311⁰F)Nhiệt độ thủy tinh chuyển tiếp : 147⁰C (297⁰F)Giới hạn làm việc trên : 115 ⁰C - 130 ⁰C Giới hạn làm việc dưới : -40 ⁰C Nhiệt dung riêng : 1.2-1.3 Kj/KgCường độ điện môi : 15-67 KV/mmKhả năng chịu hóa họcAxit đặc : kémAxit loãng : tốtRượu : tốtHydrocacbon thơm : kémHalogen : kémHợp chất hydrocacbon và halogen : trung bìnhGiá thương mại : 2.6 – 2.8 $/Kgứng dụngLinh kiện điện tửVật liệu xây dựngLưu trữ dữ liệuOto, máy bay, các thành phần bảo mậtứng dụng thích hợpứng dụng y tếĐiện thoạiTình hình sản xuất và tiêu thụ Ở Châu ÂuỞ Châu ÁỞ Châu ÂuTiêu thụ polycarbonat ở Đức năm 2010Xây dựng và Xây dựng 22%Truyền thông quang 29%Điện / Điện tử 21%Ô tô 10%Thiết bị y khoa 8%Khác 10%Ở Châu ÁTrung Quốc dự kiến tăng 10 – 15 % trong vài năm tới đạt 1.2 triệu tấn vào năm 2015Nhu cầu sẽ đạt 2 triệu tấn vào năm 2015Thị phần Trung Quốc sản xuất PC toàn cầu là thấp hơn rất nhiềuNguyên liệu cho quá trìnhBisphenol APhosgeneBisphenol AGiới thiệu +, Tên khoa học : 4,4-dihydroxydiphenyldimethylmeth +, Công thức hóa học : C15H16O2 +, khối lượng phân tử : 228.29 • Công thức cấu tạo Tính chất +, chất bột hoặc tinh thể mầu trắng +, nhiệt độ nóng chảy khoảng 180⁰C +, áp suất bốc hơi 0.2mmHg( ở 170 ⁰C) +, biểu hiện khả năng kích thích sự nhân lên của tế bào ưng thư vú. +, có khả năng đột biến nội tiết tố. +, gây nguy cơ đâu tim và đái tháo đường +, gây rối loạn hệ thần kinh, hoạt động sinh sản, tổn thương nãoPhosgeneGiới thiệu +, rất độc hại, được sử dụng trong thế chiến I +, điều chế bằng cách CO + Cl2 → COCl2 (ΔHrxn = −107.6kJ/mol) +, điều chế polycacbonatesHOCR2-X-CR2OH + COCl2 → 1/n [OCR2-X-CR2OC(O)-]n + 2 HCl +, phản ứng với nướcCOCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl • công thứcTính chất +,khối lượng phân tử : 197.82 g/mol +, Diphosgene thủy phân chậm trong nước lạnh, và thủy phân manh mẽ khi tăng nhiệt độ.• Ứng dụng +, điều chế các polycacbonate. +,sử dụng làm vũ khí hóa học trong chiến tranhCác công nghệ sản xuấtCông nghệ Hiroyuki US 412212Công nghệ Michiaki FujiCông nghệ Thomas ElsnerCông nghệ Hiroyuki US 4122112Đặc điểm công nghệ +, sản xuất PC bằng phản ứng Hydroxyl với photgen. +, hợp chất Hydroxyl +, Ngoài thiết bị thùng cánh khuấy còn thêm thiết bị phản ứng dạng ống. +, dung dịch thường dùng NaOH và KOH 5-10% +, quá trình gồm 2 giai đoạn: - giai đoạn 1: thiết bị dạng ống +, giai đoạn 2:thiết bị dạng thùng +, các Oligomer PC tạo thành PC qua các phản ứng trùng hợp từ 20-100 pư liên tiếp. +, nhiệt độ thiết bị phản ứng : 20⁰C +, lưu lượng tuần hoàn sản phẩm : 1500l/h +, quá trình polymer hóa khoảng 30 phút.Sơ đồ dây chuyền công nghệ Chú thích : 1: Dihydroxyl 2: NaOH 3: Photogen 4: Dung môi hữu cơ 5: thiết bị pư dạng ống 6: Thiết bị Pư dạng thùng 7: Sản phẩm 8: Cánh khuấy 9: Vỏ trao đổi nhiệt 10: Cửa nước vào 11: Cửa nước ra 12: Bơm tuần hoàn 13: Thiết bị làm lạnh 14, 15: Đừng nước làm mát ra, vào 16, 17: đường tháo sản phẩmCông nghệ Michiaki FujiĐặc điểm công nghệ +, công nghệ tạo ra sản phẩm tốt hơn nhiều. +,nguyên liệu: Dyphenyl cacbonate, hợp chất Isorbide, Alicyclic dihydroxyl.. +, Sản phẩm : được bổ xung 1 hay nhiều nhóm hydroxyl, đây là các hợp chất có ít nhất một nhóm – CH2O- trong phân tử. + quá trình này cũng được xảy ra trong 2 giai đoạn. - giai đoạn 1 : Hỗn hợp dihydroxyl và dyphenyl cacbonat được cho vào thiết bị phản ứng, quá trình trùng ngưng ở nhiệt độ 150-270⁰C. Sản phẩm PC giảm độ nhớ 0.03-0.4 dL/g. - giai đoạn 2: quá trinh ngưng tụ tiếp tục diễn ra trong thiết bị phản ứng nằm ngang: nhiệt độ các thiết bị: 11a : T= 180 ⁰C6a : T= 210 ⁰C, P= 0,101 Mpa 11b : T= 210 ⁰C6b : T= 210 ⁰C, P= 13,3 kPa11c : T= 215 ⁰C6c : T= 220 ⁰C, P= 2 kPa11d : T= 225 ⁰C6d : T= 230 ⁰C, P= 67 Pa11e : T= 230 ⁰C9a : T= 230 ⁰C, P= 67 Pa.Thời gian lưu trong thiết bị 6a : 80 phút.Sơ đồ dây chuyền công nghệ- Chú thích : 1a-1 : Nguyên liệu diester axit cacbonic. 1b,1c : Hợp chất dihydroxyl 2a : Thùng khuấy trộn nguyên lệu 3a : Cánh khuấy dạng mỏ neo4a : Bơm nguyên liệu 5a : Đường cung cấp xúc tác.6a, 6b, 6c, 6d : Thiết bị phản ứng dạng thùng cánh khuấy thẳng đứng.7a, 7b, 7c : cánh khuấy dạng mái chèo.7d : Cánh khuấy dạng lưỡi xoắn.8a, 8b, 8c, 8d : Ông chưng.9a : Thiết bị phản ứng dạng thùng cánh khuấy nằm ngang.10a : Cánh khuấy.81a, 81b, 81c, 81d, 81e : Thiết bị ngưng tụ.82a, 82b, 82c, 82d, 82e ; Thiết bị giảm áp.11a, 11b, 11c, 11d, 11e : Thiết bị gia nhiệt.21b, 21c, 21d : Bơm răng khía.Công nghệ Thomas ElsnerĐặc điểm +, sản xuất PC dạng hạt có độ tinh khiết cao và siêu tinh khiếtSơ đồ công nghệ1: bơm2: thiết bị trao đổi nhiệt3: thiết bị đun nóng4: tháp tách5: thiết bị ngưng tụ6: bơm7: thiết bị trao đổi nhiệt8: thiết bị đun nóng9: thiết bị ngưng tụ10: tháp tách11: bơm12: thiết bị trao đổi nhiệt13: thiết bị tách14: thiết bị ngưng tụ15: bơm16: thiết bị trao đổi nhiệt17: tháp tách18: bơm19: thiết bị tạo hạtKế luậnSự phát hiện ra PC đóng một vai trò quan trọng với con người.PC có một vai trò quan trong trong cuộc sống, nó được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau.Sự tăng mạnh về công nghệ, hiện đại hóa đang phần nào đáp ứng được nhu cầu sản lượng PC trên toàn cầu.Vật liệu PC vẫn đang được quan tâm và phát triển mạnh trong 2 thập niên qua.Tài liệu tham khảo States Patent US41122112, US8445624 B2, US 6380345B1, US6620906B1. Các trang tài liệu nước ngoài khác.Tham khảo tiểu luận k54.