Nghiên cứu chế tạo một số polyme ưa nước và ứng dụng cố định các kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp (TT)

Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới hiệu suất chuyển hóa của phản ứng 45oC thì hiệu suất phản ứng giảm là do tốc độ của các phản ứng thứ cấp tăngchuyển mạch, ngắt mạch, quá trình này

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

…… ….***…………

PHAN MINH TÂN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ POLYME ƯA NƯỚC VÀ ỨNG DỤNG CỐ ĐỊNH CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN THẢI

Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

-Người hướng dãn khoa học 1: GS.TS Nguyễn Văn Khôi

Người hướng dãn khoa học 2: PGS TS Trần Đại Lâm

Phản biện 1: GS.TS Thái Hoàng

Phản biện 2: GS.TS Bùi Chương

Phản biện 3: GS.TS Nguyễn Văn Tuyến

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ’, ngày … tháng … năm 2016

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của luận án

Lĩnh vực polyme ưa nước đã phát triển nhanh chóng trong thời gian gần đâynhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao Polyme tan trong nước tổng hợpchiếm một thị phần ứng dụng rất lớn trong cuộc sống như: xử lý nước, sản xuất giấy,chế biến khoáng sản, công nghiệp dệt may, giày da, mỹ phẩm, dược phẩm, thu hồidầu tăng cường và đặc biệt là sử dụng trong cố định kim loại nặng Tuy nhiên, ở ViệtNam hiện nay có rất ít thông tin về việc nghiên cứu và chế tạo loại polyme này

Thực tế rất nhiều nhà máy ở các khu công nghiệp vẫn hàng ngày xả thải trựctiếp nước thải, bùn thải có chứa các các thành phần nguy hại với hàm lượng vượt quágiới hạn cho phép ra môi trường Hậu quả là môi trường nước kể cả nước mặt vànước ngầm ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng Khi thải bỏtùy tiện bùn thải công nghiệp (BTCN) vào môi trường, kim loại nặng (KLN) sẽ dễdàng phát tán sang môi trường đất, nước mặt và nước ngầm Đây là mối nguy hiểmtiềm tàng đối với sức khỏe của con người cũng như hệ sinh thái tự nhiên

Hiện nay, vẫn có nhiều nghiên cứu tổng hợp, sử dụng polyme như một loại phụgia cho quá trình bê tông hóa bùn thải để cải thiện tính chất của bê tông và khả nănglưu giữ kim loại nặng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất mức độ thôi nhiễm kim loạinặng ra môi trường Hướng nghiên cứu này dựa trên khả năng tạo phức của polymevới các kim loại nặng, giúp cho các kim loại nặng có tính ổn định cao trong bê tông.Xuất phát từ tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng tôi lựa chọn đề tài

luận án: “Nghiên cứu chế tạo một số polyme ưa nước và ứng dụng cố định kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp” được thực hiện với mục tiêu tổng hợp thành công

một số polyme ưa nước và sử dụng chúng để cố định một số ion kim loại nặng: Cu2+,

Pb2+ và Ni2+ trong xử lý bùn thải công nghiệp

2 Mục tiêu của luận án

- Nghiên cứu lựa chọn các yếu tố phù hợp để tổng hợp copolyme: copolyme

N-vinyl pyrrolidon-acrylamit (VP-AM), N-N-vinyl pyrrolidon-N,N’-dimethylacryamit

(VP-DMAm), polyme hydroxamic axit (PHA)

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng cố định kim loại nặng củapolyme như: nhiệt độ, thời gian, pH, hàm lượng polyme

- Nghiên cứu quá trình đóng rắn bùn thải công nghiệp kết hợp xi măng vàpolyme

- Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu cho quá trình sản xuất gạch không nung từbùn thải công nghiệp, xi măng, cát và polyme

3 Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

- Nghiên cứu tổng hợp và tính chất copolyme (VP-AM)

- Nghiên cứu tổng hợp và tính chất copolyme (VP-DMAm)

- Nghiên cứu tổng hợp và tính chất polyme (PHA)

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng cố định của polyme với ion kim loại

- Nghiên cứu quá trình đóng rắn bùn thải công nghiệp kết hợp xi măng và polyme

- Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu cho quá trình sản xuất gạch không nung từ bùnthải công nghiệp, xi măng, cát và copolyme VP-DMAm

4 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm các phần chính sau:

- Mở đầu : 2 trang - Phần kết quả thảo luận: 53 trang

- Phần tổng quan: 50 trang - Kết luận: 2 trang

- Phần thực nghiệm: 18 trang

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN 1.1 Polyme ưa nước và ứng dụng

1.2 Polyme ưa nước ứng dụng xử lý môi trường.

1.3 Cơ sở lý thuyết trùng hợp và đồng trùng hợp

1.4 Bùn thải công nghiệp và các biện pháp xử lý

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng

2.1.1 Hoá chất

- Các monome VP, DMAm, AM, PAM

- Các chất khơi mào: amoni pesunfat (APS), axit ascorbic (As), Hydroxylaminhidroclorit (NH2OH.HCl)

- Một số muối kim loại: CuSO4, CrCl3, Pb(NO3)2, NiCl2, Co(NO3)2

- Xi măng pooc lăng PC40, cát, bùn

2.1.2 Dụng cụ, thiết bị

- Dụng cụ: bể điều nhiệt, máy khuấy cơ, cân phân tích, bình sục khí nitơ, nhiệt

kế, bình cầu, sinh hàn hồi lưu, cốc thuỷ tinh, ống thuỷ tinh, bình tam giác, pipet vàcác dụng cụ thủy tinh khác

- Tủ sấy chân không Karl Kolb 101-1A (Đức)

- Máy đo pH để bàn, thang đo pH/ORP

- Thiết bị phổ IR, phân tích nhiệt DSC, TGA, FE-SEM, GPC, EDX, AAS

- Thiết bị đo độ bền nén và độ bền uốn C071A Matest (Ý)

2.2 Phương pháp thực nghiệm và nội dung nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thực nghiệm

- Tổng hợp polyme

+ Tổng hợp copolyme (VP-AM) và (VP-DMAm) bằng phương pháp trùng hợpdung dịch:

+ Tổng hợp polyhydroxamic axit (PHA) từ poly acryamit

- Xác định hiệu suất chuyển hóa thành copolyme bằng phương pháp kết tủa

- Xác định hiệu suất chuyển hóa tổng theo phương pháp chuẩn độ nối đôi

- Xác định thành phần copolyme bằng phương pháp phân tích nguyên tố

- Phương pháp xác định hằng số đồng trùng hợp bằng phương pháp Kelen- Tudos

- Xác định hàm lượng nhóm chức trong PHA

- Xác định cường độ nén của viên gạch

- Xác định cường độ uốn

- Xác định độ hút nước của viên gạch

- Xác định hàm lượng kim loại nặng bị thôi nhiễm

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng hợp và tính chất copolymer (VP-AM)

- Nghiên cứu tổng hợp và tính chất copolymer (VP-DMAm)

- Nghiên cứu tổng hợp và tính chất của poly hydroxamic axit (PHA)

- Nghiên cứu khả năng cố định một số ion kim loại nặng bằng polyme

- Nghiên cứu quá trình đóng rắn bùn thải bằng xi măng kết hợp với polyme

- Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu chế tạo gạch không nung ở quy mô phòng thínghiệm

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu tổng hợp và tính chất copolyme (VP-AM)

3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố lên quá trình đồng trùng hợp VP

và AM bằng phương pháp trùng hợp dung dịch

3.1.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng

Kết quả khảo sát hiệu suất chuyển hóa theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhauđược biểu diễn trên hình 3.1

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới hiệu suất chuyển hóa của phản ứng

45oC) thì hiệu suất phản ứng giảm là do tốc độ của các phản ứng thứ cấp tăng(chuyển mạch, ngắt mạch), quá trình này được làm rõ hơn qua độ suy giảm Mw vàPDI (bảng 3.1)

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến M w và PDI của copolyme (VP-AM)

w

3.1.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào

Kết quả khảo sát được trình bày trong hình 3.2 và bảng 3.2

(Hiệu suất chuyển hóa tổng - T%, Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme - R%)

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào tới hiệu suất chuyển hóa của

phản ứng VP với AM

Kết quả cho thấy: Khi tăng nồng độ chất khơi mào thì hiệu suất chuyển hóa tăng

là do tăng nồng độ chất khơi mào thì tốc độ phản ứng tăng, làm tăng hiệu suất chuyểnhóa Tuy nhiên, khi tăng nồng độ chất khơi mào thì tốc độ phản ứng ngắt mạch cũngtăng theo dẫn tới làm giảm Mw của copolyme và độ phân tán khối lượng phân tử tăng,điều này được chỉ ra tại bảng 3.2

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào tới M w và PDI của copolyme

là do tốc độ phản ứng ban đầu lớn, phản ứng xảy ra hiện tượng cục bộ làm ảnh hưởngkhả năng phản ứng của các monome Với nồng độ chất khơi mào là 1,50% cho giá trịhiệu suất và Mw là phù hợp Lựa chọn nồng độ chất khơi mào cho là 1,50% cho cácnghiên cứu tiếp theo

3.1.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ monome

Kết quả được trình bày trong hình 3.3 và bảng 3.3

(Hiệu suất chuyển hóa tổng - T%, Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme - R%)

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ monome tới hiệu suất chuyển hóa của phản

ứng VP với AM

Kết quả cho thấy rằng khi tăng nồng độ monome từ 30-40% thì hiệu suất chuyểnhóa tổng cũng như hiệu suất chuyển hóa thành copolyme tăng, điều này có thể giảithích là do khi tăng nồng độ monome làm tăng sự va chạm giữa các phân tử monome

và gốc tự do và làm tăng tốc độ phản ứng Tuy nhiên, khi nồng độ monome tăng lên45% thì hiệu suất chuyển hóa giảm là do nồng độ monome cao làm tăng các phảnứng thứ cấp, độ nhớt của dung dịch tăng nhanh cản trở sự di chuyển của gốc tự docản trở quá trình phát triển mạch và ưu tiên quá trình ngắt mạch xảy ra, phản ứng xảy

ra cục bộ, khó khống chế nhiệt Điều này được thể hiện rõ hơn qua sự ảnh hưởng củanồng độ monome tới Mwvà PDI của copolyme

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ monome tới M w và PDI của (VP-AM)

Trên cơ sở kết quả thành phần copolyme thu được theo phân tích nguyên tố, các

hệ số của phương trình Kelen-Tudos được tính toán xây dựng phương trình tuyến tínhgiữa ξ và η:

Hình 3.4 Đường thẳng Kelen-Tudos thực nghiệm hệ VP/AM

Từ phương trình K-T thực nghiệm ngoại suy được:

ξ = 1 => r1(VP) = 0,107 < 1

ξ = 0 => r2(AM) = 1,890 > 1Kết quả cho thấy: do rVP = 0,107 < 1 nên VP có xu hướng phản ứng với AMnhiều hơn là tự phản ứng, trong khi đó rAM = 1,890 > 1 nên AM lại có xu hướng tựphản ứng cao hơn là phản ứng với VP

3.1.3 Đặc trưng tính chất sản phẩm copolyme (VP-AM)

3.1.3.1 Phổ hồng ngoại FTIR copolyme (VP-AM)

Phổ hồng ngoại của copolyme (VP-AM) được trình bày hình 3.7

Hình 3.7 Phổ hồng ngoại của copolyme (VP-AM)

Kết quả cho thấy, phổ IR của copolymer VP-AM xuất hiện tất cả các pic đặctrưng của các đơn vị mắt xích VP và AM, trong đó không thấy xuất hiện vị trí pic nốiđôi C=C cho thấy sự đồng trùng hợp VP và AM đã xảy ra Do sự tương tác của cácnhóm chức liền kề trong đại phân tử polyme nên vị trí các pic có sự dịch chuyển nhỏkhông đáng kể Như sự xuất hiện hai pic dao động liền kề tại 1660 (ʋC=O trong AM)

và 1621 (ʋC=O trong VP), bên cạnh đó dao động hóa trị của liên kết N-H cho xuất hiệnpic dao động đặc trưng tại 3481 cm-1 và dao động của liên kết C-N cho xuất hiện pichấp thụ tại 1281 cm-1

3.1.3.2 Nhiệt vi sai quét (DSC) của copolyme (VP-AM)

Giản đồ nhiệt vi sai quét DSC của PVP, PAM và của sản phẩm copolyme AM) được trình bày trên hình 3.8

(VP-Hình 3.8 Giản đồ DSC của homopolyme VP (a); homopolyme AM (b) và

copolymer (VP-AM) với tỷ lệ VP/AM 1:1 (c)

Từ giản đồ phân tích nhiệt DSC của copolymer (VP-AM) (hình 3.8.c) thấy rằngtrên giản đồ chỉ xuất hiện một điểm Tg = 153,36oC và giá trị nhiệt độ thủy tinh của

copolymer nằm ở giữa giá trị nhiệt độ thủy tinh hóa của homopolyme VP, Tg

=109,12oC (hình 3.8.a) và homopolyme AM, Tg = 188,15oC (hình 3.8.b)

3.1.3.3 Phân tích nhiệt trọng lượng TGA của copolyme (VP-AM)

Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng của copolyme (VP-AM) (1:1) được trìnhbày trong hình 3.9

Hình 3.9 Giản đồ TGA copolyme (VP-AM)

Trên giản đồ TGA của copolyme cho thấy xuất hiện 3 giai đoạn mất khối lượng:

- Vùng 1 mất 9,458% khối lượng (nhiệt độ bắt đầu từ 30,18 và kết thúc tại150,03oC): điều này là do quá trình tách nước trên bề mặt (các đơn vị VP và AM cótính hút ẩm cao)

- Vùng 2 mất 72,269% (nhiệt độ bắt đầu từ 159,03oC và nhiệt độ kết thúc tại475,00oC) ở đây chủ yếu là quá trình phân hủy nhiệt các nhóm chức còn lại có chứatrong poly(AM-co-VP) như CO, NH2 tạo thành NH3và CO2.

- Vùng 3 Quá trình nhiệt phân, phân hủy poly(AM-co-VP) đạt gần như hoàntoàn đạt 99,168% trong khoảng nhiệt độ từ trên 475,00oC

3.1.3.4 Nghiên cứu hình thái học bề mặt sản phẩm (VP-AM)

Hình thái học bề mặt của PVP, PAM và copolyme (VP-AM) được nghiên cứubằng phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) Kết quả được trìnhbày trong hình 3.10

Hình 3.10 Ảnh FE-SEM bề mặt cắt của các mẫu PVP-a, (VP-AM)-b

và PAM-c

Từ ảnh FE-SEM thấy, bề mặt cắt của copolyme cứng nhắc, cồng kềnh hơn nhiều

so với PAM, điều này cho thấy sự có mặt của các đơn vị VP làm tăng liên kết H củacác đơn vị AM làm bề mặt của copolyme cứng nhắc hơn Như vậy bản thân các đơn

vị VP cũng đóng vai trò làm tăng sự cồng kềnh của phân tử copolyme VP-AM

3.2 Nghiên cứu tổng hợp và tính chất copolyme (VP-DMAm)

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố lên quá trình đồng trùng hợp VP

và DMAm bằng phương pháp trùng hợp dung dịch

3.2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng

Kết quả khảo sát hiệu suất chuyển hóa theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhauđược biểu diễn trên hình 3.11

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới hiệu suất chuyển hóa của

phản ứng VP với DMAm

Kết quả cho thấy rằng khi tăng nhiệt độ thì hiệu suất chuyển hóa tăng mạnh ởgiai đoạn đầu (90 phút đầu) sau đó tăng chậm và không đổi sau 320 phút đối với tất cảcác điều kiện thí nghiệm và sản phẩm thu được chủ yếu là các copolyme, hiện tượng này

là do ban đầu các gốc tự do còn linh động dễ phản ứng, khi mạch phân tử phát triển dàihơn thì độ nhớt dung dịch tăng làm giảm hiệu suất chuyển hóa Ngoài ra, việc tăng nhiệt

độ từ 35-45oC cũng làm tăng hiệu suất phản ứng tổng cũng như phản ứng hình thànhcopolyme Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng nhiệt độ (từ 45 - 50oC) thì hiệu suất phản ứnggiảm là do tốc độ của các phản ứng thứ cấp tăng (chuyển mạch, ngắt mạch), quá trìnhnày được làm rõ hơn qua độ suy giảm Mw và PDI (bảng 3.6)

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến M w và PDI của copolyme (VP-DMAm)

w

Từ các kết quả thu được, lựa chọn nhiệt độ phản ứng 45oC và thời gian phản ứng

là 320 phút để thực hiện cho các nghiên cứu tiếp theo

3.2.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào

Kết quả khảo sát được trình bày trong hình 3.12 và bảng 3.7

(Hiệu suất chuyển hóa tổng - T%, Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme - R%)

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào tới hiệu suất chuyển hóa của

phản ứng VP với DMAm

Kết quả cho thấy: Khi tăng nồng độ chất khơi mào thì hiệu suất chuyển hóa tăng

Vì tăng nồng độ chất khơi mào thì tốc độ phản ứng tăng, làm tăng tốc hiệu suấtchuyển hóa Tuy nhiên, khi tăng nồng độ chất khơi mào thì tốc độ phản ứng ngắtmạch cũng tăng theo dẫn tới làm giảm Mw của copolyme và độ phân tán khối lượngphân tử tăng, điều này được chỉ ra tại bảng 3.7

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào tới M w và PDI của copolyme

(VP-DMAm)

Nồng độ chất khơi mào

(%)

w M

là do tốc độ phản ứng ban đầu lớn, phản ứng xảy ra hiện tượng cục bộ làm ảnh hưởngkhả năng phản ứng của các monome Với nồng độ chất khơi mào là 2,00% cho giá trịhiệu suất và Mw là phù hợp Lựa chọn nồng độ chất khơi mào cho là 2,00% cho cácnghiên cứu tiếp theo

3.2.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ monome

Kết quả được trình bày trong hình 3.13 và bảng 3.8

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nồng độ monome tới hiệu suất chuyển hóa của phản

ứng VP với DMAm

Kết quả cho thấy rằng khi tăng nồng độ monome từ 30-45% thì hiệu suất chuyểnhóa tổng cũng như hiệu suất chuyển hóa thành copolyme tăng, điều này có thể giảithích là do khi tăng nồng độ monome làm tăng sự va chạm giữa các phân tử monome

và gốc tự do và làm tăng tốc độ phản ứng Tuy nhiên, khi nồng độ monome tăng lên50% thì hiệu suất chuyển hóa giảm là do nồng độ monome cao làm tăng các phảnứng thứ cấp, độ nhớt của dung dịch tăng nhanh cản trở sự di chuyển của gốc tự do

cản trở quá trình phát triển mạch và ưu tiên quá trình ngắt mạch xảy ra, phản ứng xảy

ra cục bộ, khó khống chế nhiệt Điều này được thể hiện rõ hơn qua sự ảnh hưởng củanồng độ monome tới Mwvà PDI của copolyme

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ monome tới M w và PDI của (VP-DMAm)

Trên cơ sở kết quả thành phần copolyme thu được theo phân tích nguyên tố, các

hệ số của phương trình Kelen-Tudos được tính toán xây dựng phương trình tuyến tínhgiữa ξ và η:

Hình 3.14 Đường thẳng Kelen-Tudos thực nghiệm hệ VP/DMAm

Từ phương trình K-T thực nghiệm ngoại suy được:

ξ = 0 => r2(DMAm) = 2,622

ξ = 1 => r1 (VP) = 0,195

Từ kết quả trên cho thấy rằng: rDMAm> 1 > rVP, các đơn vị DMAm có khả năngphản ứng với nhau cao hơn là với monome VP, trong khi đó các monome DMAm lại

có xu hướng phản ứng với VP nhiều hơn là VP kết hợp lẫn nhau

3.2.3 Đặc trưng tính chất sản phẩm copolyme (VP-DMAm)

3.2.3.1 Phổ hồng ngoại FTIR copolyme (VP-DMAm)

Phổ hồng ngoại của copolyme (VP-DMAm) được trình bày trong hình 3.17

Hình 3.17 Phổ hồng ngoại của copolyme (VP-DMAm)

Kết quả cho thấy, tất cả các pic xuất hiện trong từng mome VP và DMAm đềuxuất hiện trong phổ IR của copolyme, trong đó không thấy xuất hiện vị trí pic nối đôiC=C cho thấy sự đồng trùng hợp VP và DMAm đã xảy ra Do sự tương tác của cácnhóm chức liền kề trong đại phân tử polyme nên vị trí các pic có sự dịch chuyển nhỏkhông đáng kể Như sự xuất hiện hai pic dao động liền kề tại 1656 (ʋC=O trong AM)

và 1633 (ʋC=Otrong VP), bên cạnh đó dao động hóa trị của liên kết C-N cho xuất hiệnpic hấp thụ tại 1255 cm-1

3.2.3.2 Nhiệt vi sai quét (DSC) của copolyme (VP-DMAm)

Giản đồ nhiệt vi sai quét DSC của PVP, PDMAm và của sản phẩm copolyme(VP-DMAm) được trình bày trên hình 3.18

Hình 3.18 Giản đồ DSC của homopolyme VP; homopolyme DMAm và

copolymer (VP-DMAm) với tỷ lệ VP/DMAm 1:1

Từ giản đồ phân tích nhiệt DSC của copolymer (VP-DMAm) (hình 3.18.c) thấyrằng trên giản đồ chỉ xuất hiện một điểm Tg = 98,73oC và giá trị nhiệt độ thủy tinhcủa copolymer nằm ở giữa giá trị nhiệt độ thủy tinh hóa của homopolyme VP, Tg

=109,12oC và homopolyme DMAm, Tg = 89,65oC

3.2.3.3 Phân tích nhiệt trọng lượng TGA của copolyme (VP-DMAm)

Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng của copolyme (VP-DMAm) (1:1) đượctrình bày trong hình 3.19

Hình 3.19 Giản đồ TGA copolyme (VP-DMAm)

Trên giản đồ TGA của copolyme cho thấy xuất hiện 3 giai đoạn mất khối lượng:

- Vùng 1 mất 11,34% khối lượng (nhiệt độ bắt đầu từ 32,98 và kết thúc tại150,03oC): điều này là do quá trình tách nước trên bề mặt (các đơn vị VP và DMAm

có tính hút ẩm cao)

- Vùng 2 mất 73,516% khối lượng (nhiệt độ bắt đầu từ 150,03oC và nhiệt độ kếtthúc tại 475,01oC) ở đây chủ yếu là quá trình phân hủy nhiệt các nhóm chức còn lại

có chứa trong poly(VP-DMAm) như CO, NH2 tạo thành NH3 và CO2

- Vùng 3 Quá trình nhiệt phân, phân hủy poly(VP-DMAm) đạt gần như hoàntoàn đạt trong khoảng nhiệt độ từ trên 475,010C

3.2.3.4 Nghiên cứu hình thái học bề mặt sản phẩm (VP-DMAm)

Hình thái học bề mặt của PVP, PDMAm và copolyme (VP-DMAm) đượcnghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) Kết quảđược trình bày trong hình 3.20

Hình 3.20 Ảnh FE-SEM bề mặt cắt của các mẫu PVP-a, (VP-DMA)-b và PDMA-c

Từ ảnh FE-SEM bề mặt cắt của copolyme thô cứng và cồng kềnh hơn nhiều sovới DMAm, điều này cho thấy sự có mặt của các đơn vị VP làm tăng liên kết H củacác đơn vị DMAm giúp bề mặt của copolyme được cải thiện Bên cạnh đó bản thâncác đơn vị VP cũng đóng vai trò là chất làm tăng tính chất thô cứng và cồng kềnh hóacủa copolyme

3.3 Nghiên cứu tổng hợp và tính chất polyme (PHA)

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố lên quá trình tổng hợp PHA từ phản ứng của PAM với hydroxylamin

3.3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng

Kết quả khảo sát hàm lượng nhóm chức của hydroxamic axit theo thời gian ởcác nhiệt độ khác nhau được biểu diễn trên hình 3.21

Hình 3.21 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng nhóm chức

Từ hình 3.21, ta thấy khi tăng thời gian và nhiệt độ phản ứng thủy phân thì tốc

độ phản ứng tăng Khi nhiệt độ tăng từ 25oC đến 30oC, hàm lượng nhóm chức