Chlorine hóa PVC thu được CPVC là một polimer chịu nhiệt, chịu hóa chất, chống nứt và có độ bền cơ học tốt hơn PVC. Giả thiết cứ 3 mắt xích C2H3Cl trong PVC tác dụng được với 4 phân tử Cl2 tạo thành đoạn mạch CPVC theo sơ đồ sau:
Như vậy CPVC thu được có công thức (C6H5Cl7)n. Một nhà máy sản xuất loại nhựa CPVC có công thức (C16H19Cl13)m. Cho các phát biểu liên quan đến CPVC của nhà máy này:
a) Trung bình cứ 1,8 mắt xích C2H3Cl trong PVC tác dụng được với 1 phân tử Cl2.
b) Từ 1 tấn PVC, với hiệu suất toàn bộ quá trình là 85%, nhà máy thu được tối đa 1,14 tấn CPVC nêu trên (kết quả được làm tròn đến hàng phần trăm).
c) Có thể xử lí rác thải nhựa PVC hoặc CPVC bằng cách đốt.
d) Phản ứng giữa PVC và chlorine là phản ứng giữ nguyên mạch polymer và không nhất thiết xảy ra ở tất cả các mắt xích C2H3Cl của PVC.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, CPVC có công thức (C16H19Cl13)m, công thức này ứng với 8 mắt xích PVC ban đầu —> 8Cl có sẵn từ đầu —> 5Cl có thêm do phản ứng thế.
Tỉ lệ: 5Cl2 phản ứng với 8 mắt xích
—> 1Cl2 phản ứng với 1.8/5 = 1,6 mắt xích
(b) Đúng, chuyển hóa: (C2H3Cl)8 —> C16H19Cl13
—> mCPVC = 1.85%.672,5/500 = 1,14 tấn
(c) Sai, tuyệt đối không được xử lý rác thải nhựa PVC hoặc CPVC bằng phương pháp đốt lộ thiên. Do cấu trúc chứa hàm lượng clo rất cao, khi đốt chúng sẽ sinh ra khí độc HCl (gây mưa axit, ăn mòn phổi) và đặc biệt là giải phóng dioxin, furan – những hợp chất hữu cơ cực độc, có khả năng tích tụ sinh học, gây ung thư và dị tật bẩm sinh. Việc xử lý hai loại nhựa này đòi hỏi các quy trình tái chế cơ học hoặc thiêu đốt ở lò công nghiệp chuyên dụng có hệ thống lọc và trung hòa khí thải nghiêm ngặt.
(d) Đúng, phản ứng chlorine hóa PVC thực chất là phản ứng thế nguyên tử H bằng nguyên tử Cl được kích hoạt bởi ánh sáng hoặc nhiệt độ. Phản ứng này chỉ thay thế các nhóm thế trên mạch mà không làm cắt đứt hay thay đổi độ dài mạch carbon chính (giữ nguyên mạch polymer). Đồng thời, như đã tính toán ở câu (a), phản ứng diễn ra ngẫu nhiên và có tính xác suất; không phải tất cả các mắt xích đều bị thế (trong trường hợp của nhà máy, cứ 8 mắt xích thì trung bình chỉ có 5 vị trí H bị thế bởi Cl).