Có nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng được sử dụng trong ngành công nghiệp. Axit Terephthalic là một trong số đó. Vậy Axit Terephthalic là gì và ứng dụng như thế nào với cuộc sống? Các bạn hãy theo dõi nội dung VietChem chia sẻ dưới đây để tìm lời giải đáp.

1. Axit Terephthalic là gì?

Axit Terephthalic (còn được gọi là p-phthalic acid hoặc ký hiệu là TPA) là một hợp chất hữu cơ quan trọng thuộc nhóm axit dicarboxylic thơm. Công thức hóa học của Axit Terephthalic là C6H4(COOH)2 (hoặc C8H6O4). Trong thương mại, hợp chất này thường được biết đến nhiều nhất dưới dạng tinh chế cao cấp gọi là PTA (Purified Terephthalic Acid).

Về mặt cấu trúc phân tử, Axit Terephthalic gồm một vòng benzen liên kết trực tiếp với hai nhóm carboxyl (-COOH) ở vị trí đối xứng para (vị trí số 1 và số 4 trên vòng thơm).

Ở điều kiện thường, Axit Terephthalic tồn tại dưới dạng chất rắn tinh thể màu trắng, không mùi. Hợp chất này hầu như không tan trong nước, ít tan trong các dung môi hữu cơ thông thường (như alcohol, ether), nhưng tan tốt trong Dimethyl sulfoxide (DMSO), Dimethylformamide (DMF) và các dung dịch kiềm loãng.

Axit Terephthalic là chất rắn màu trắng, không mùi

Một số tính chất khác của PTA:

2. Cách điều chế Axit Terephthalic

2.1. Điều chế trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, Axit Terephthalic thường được tổng hợp bằng cách oxy hóa nhóm ankyl của p-xylene (paraxylen) bằng các chất oxy hóa mạnh như Kali Pemanganat (KMnO4) trong môi trường kiềm nóng, sau đó axit hóa hỗn hợp sản phẩm:

C6H4(CH3)2 + 4[O] (KMnO4 / OH-) → C6H4(COO-)2 + 2H2O
C6H4(COO-)2 + 2H+ → C6H4(COOH)2 (kết tủa trắng)

Sau khi phản ứng kết thúc, kết tủa Axit Terephthalic được lọc, rửa sạch bằng nước lạnh và sấy khô để thu được sản phẩm tinh khiết.

Axit Terephthalic được điều chế bằng nhiều cách khác nhau

2.2. Quy trình sản xuất trong công nghiệp

Hiện nay, hơn 95% sản lượng Axit Terephthalic trên thế giới được sản xuất thông qua Quy trình Amoco (phương pháp oxy hóa pha lỏng p-xylene):

• Nguyên liệu đầu vào: p-xylene thu được từ quá trình chưng cất dầu mỏ.
• Chất oxy hóa: Oxy trong không khí.
• Dung môi phản ứng: Axit Axetic (CH3COOH).
• Hệ xúc tác đồng thể: Muối Axetat của Cobalt (Co) và Manganese (Mn), kết hợp với chất khơi mào phản ứng là hợp chất chứa Bromide (Br).
• Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ duy trì từ 150 °C - 200 °C dưới áp suất khoảng 15 - 30 bar.

Sản phẩm thô (TPA) sau đó được tinh chế bằng cách hydro hóa các tạp chất (chủ yếu là 4-carboxybenzaldehyde) dưới xúc tác Palladium trên nền Carbon để tạo ra PTA (Purified Terephthalic Acid) đạt độ tinh khiết cực cao phục vụ cho ngành sản xuất polyme.

3. Ứng dụng của Axit Terephthalic

Axit Terephthalic tinh chế (PTA) là một trong những hóa chất trung gian quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa dầu toàn cầu, đóng vai trò là khối xây dựng (building block) cho nhiều loại vật liệu polyme cao cấp.

3.1. Nguyên liệu cốt lõi sản xuất nhựa PET (Polyethylene Terephthalate)

Hơn 90% sản lượng PTA trên toàn thế giới được sử dụng để phản ứng trùng ngưng với Ethylene Glycol (EG) nhằm sản xuất nhựa PET. Nhựa PET là vật liệu phổ biến nhất để chế tạo:

• Chai lọ đựng nước uống, nước giải khát có gas, hộp đựng thực phẩm nhờ độ bền cơ học cao và tính an toàn sinh học.
• Màng định hình, màng bao bì đóng gói thực phẩm và màng phim chụp X-quang.

PTA có ứng dụng làm thuốc thử sắc ký

3.2. Sản xuất sợi Polyester trong ngành dệt may

PTA là tiền chất để sản xuất sợi polyester (đặc biệt là sợi xơ ngắn và sợi dệt dài). Sợi polyester sở hữu các đặc tính ưu việt như chống nhăn, dễ giặt sạch, bền màu và chịu mài mòn tốt, chiếm tỷ trọng lớn nhất trong ngành công nghiệp thời trang, dệt may và sản xuất lốp xe hiện đại.

3.3. Sản xuất chất hóa dẻo thân thiện với môi trường (DOTP)

PTA được phản ứng với 2-ethylhexanol để tạo ra Dioctyl Terephthalate (DOTP). Đây là chất hóa dẻo an toàn, không chứa gốc phthalate độc hại, được sử dụng rộng rãi để làm mềm nhựa PVC trong sản xuất đồ chơi trẻ em, thiết bị y tế và màng bọc thực phẩm.

PTA tham gia vào quá trình sản xuất nhựa PET

3.4. Ứng dụng trong sơn phủ và nhựa kỹ thuật

Axit Terephthalic còn được ứng dụng để tổng hợp nhựa Polybutylene Terephthalate (PBT) - một loại nhựa kỹ thuật có khả năng cách điện và chịu nhiệt cực tốt, chuyên dùng trong linh kiện điện tử và phụ tùng ô tô.

4. Vấn đề môi trường liên quan đến PTA

Cũng giống như một số loại hóa chất khác, Axit Terephthalic có thể ảnh hưởng đến môi trường khi được sử dụng trong công nghiệp, sản xuất. Đó là:

4.1. Ô nhiễm nước

Nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước có thể là do việc xử lý PTA chưa đúng cách và thải ra môi trường. Điều này sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước sinh hoạt và tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, sinh vật sống dưới nước.

4.2. Ô nhiễm không khí

Khi sản xuất PTA sẽ phát sinh các chất thải ra môi trường. Điển hình như khí Lưu Huỳnh Oxit, Nitơ Oxit, hơi Xylene, khiến môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng nếu không được xử lý. Con người tiếp với với chất khí này trong thời gian dài sẽ gây hại cho sức khỏe, nhất là hệ hô hấp.

4.3. Phát sinh rác thải nhựa

Sản phẩm chính từ PTA đó chính là sợi polyester và PET. Chúng thường được bỏ đi sau khi sử dụng 1 lần. Chính vì thế, đây là hai nguyên nhân chính gây nên tình trạng rác thải nhựa toàn cầu như hiện nay. Điều này tiềm ẩn nhiều nguy hiểm với các sinh vật sống trong đại dương và môi trường sống của con người.

Axit Terephthalic là vật liệu thô dùng làm nguyên liệu để sản xuất nhiều sản phẩm liên quan đến công nghiệp sợi và Polyester. Nếu cần tìm mua loại axit này, các bạn hãy liên hệ với VietChem theo số hotline để được hỗ trợ.