Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận

Nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình cắt gọt chỉ đem lại một lợi ích duy nhất là làm cho quá trình cắt gọt kim loại được dễ dàng hơn, còn nhược điểm của chúng thì rất nhiều, bao gồm: -

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ

CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI

Lời cảm ơn

Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Công nghệ hữu cơ-hoá dầu và khí trường Đại học Bách khoa Hà nội, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ Lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp Việt nam

Tôi xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Lê Kim Diên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này

Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu và khí-Khoa Công nghệ Hoá học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cán bộ nghiên cứu tại phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thực nghiệm

Cuối cùng, tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè và đông nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2009

Nguyễn Mạnh Dương

DEA : Di Etanol Amin

MỞ ĐẦU 4

PHẦN 1 : TỔNG QUAN 5

1.2 Chất lỏng gia công kim loại 7

1.2.1 Định nghĩa 7

1.2.2 Phân loại chất lỏng gia công kim loại[1,2] 7

1.2.3 Nhũ cắt gọt kim loại[1,2] 7

1.2.4 Các thành phần của dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2] 8

Dầu nhũ cắt gọt kim loại bao gồm dầu gốc khoáng, hệ chất tạo nhũ và các phụ gia tính năng khác 8

1.2.4.1 Dầu gốc khoáng[1,2] 8

1.2.4.2 Chất tạo nhũ[4,6,7] 10

1.2.4.3 Phụ gia tính năng[1,2] 11

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền, sự ổn định của nhũ tương13 1.2.8 Các đặc tính cơ bản cần thiết để xác định tính chất hóa lý và tính năng của dầu nhũ gia công kim loại [1,2,4,6,7] 21

1.2.8.1 Tỷ trọng 21

1.2.8.2 Độ nhớt 21

1.2.8.3 Độ ổn định cơ học 22

1.2.8.4 Tính chống tạo bọt 22

1.2.8.5 Tính ổn định nhũ 22

1.2.8.6 Tính bôi trơn, chống ăn mòn và khả năng làm mát 22

1.2.8.7 Trị số axit 24

1.2.8.8 Độ bền oxy hóa 24

2.1 Phương pháp thực nghiệm 28

2.2.1 Yêu cầu về nguyên liệu 30

2.2.2 Cách tiến hành quá trình tổng hợp amit 30

2.3 Các phương pháp đánh giá sản phẩm amit 31

2.3.1 Phương pháp phổ hấp phụ hồng ngoại 31

2.3.2 Phương pháp khối phổ 32

2.4 Lựa chọn chất đồng tạo nhũ để tạo tổ hợp 33

2.5 Quá trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại 33

2.5.2 Các bước tiến hành : 33

2.6 Xác định các chỉ tiêu tính năng của nhũ 34

PHẦN 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1.1 Khảo sát, phân tích đánh giá, lựa chọn dầu gốc khoáng 39

3.1.2.1 Xác định tính chất hóa lý và thành phần axit béo 43

3.2 Các phản ứng tổng hợp 46

3.2.1 Tổng hợp metyl este 46

3.2.2.1 Phản ứng dùng xúc tác KOH tan trong MEA 47

3.2.2.2 Phản ứng dùng xúc tác hoà tan trong dung môi 50

3.2.2.3 Xúc tác ancolat (CH3O -) 53

3.3 Phân tích sản phẩm Amit 57

3.3.1 Phổ hồng ngoại 57

3.3.2 Phân tích phổ khối (GC) 58

3.4 Nghiên cứu tổng hợp điều chế nhũ gia công kim loại 60

3.4.1 Xác định HLB của sản phẩm amit 60

3.4.2 Xác định nồng độ tối ưu của chất nhũ hóa hỗn hợp (Ami / TWEEN 80) 62

3.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền nhũ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

MỞ ĐẦU

Hiện nay trên thế giới, việc sử dụng chất lỏng gia công kim loại ngày càng trở nên phổ biến Tổng sản lượng tiêu thụ trên thế giới hiện nay ước tính khoảng 2 triệu kilo lít Các nước châu Mỹ là nơi tiêu thụ nhiều nhất, chiếm khoảng 36% tổng sản lượng của thế giới Tiếp theo là châu Á chiếm khoảng 30%, các nước châu Âu 28%, còn lại là các nước châu Phi, Úc

Ở Việt Nam các sản phẩm chất lỏng gia công kim loại được cung cấp

từ hai nguồn chính là nhập khẩu với giá bán cao từ nước ngoài và từ các cơ

sở sản xuất trong nước có chất lượng không ổn định Chính vì vậy việc nghiên cứu và sản xuất được sản phẩm có chất lượng đảm bảo, giá cả hợp

lý là rất cần thiết

Mặt khác vấn đề sử dụng các dạng năng lượng cũng như các sản phẩm có nguồn gốc thực vật, thân thiện với môi trường đang được khuyến khích hơn bao giờ hết Do đó việc nghiên cứu sử dụng khả năng biến tính dầu thực vật trong chất lỏng gia công kim loại có một ý nghĩa quan trọng trong việc chủ động nguồn nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm và tăng khả năng thân thiện với môi trường

Trong khuôn khổ đề tài chúng tôi nghiên cứu tạo lập tổ hợp chất tạo

nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận, góp phần vào việc

tăng hiệu quả trong sản xuất kinh doanh và bảo vệ môi trường

PHẦN 1 : TỔNG QUAN

1.1 Sơ lược về quá trình gia công kim loại

Mục đích của quá trình gia công kim loại là tạo ra một hình dạng mới cho kim loại Việc tạo hình dạng mới bằng quá trình gia công kim loại luôn kèm theo sự tiếp xúc giữa hai vật rắn với nhau, đó là dụng cụ gia công và vật gia công Sự tiếp xúc này gắn với sự biến dạng dẻo của kim loại trong quá trình biến hình kim loại, hoặc tạo ra hình dạng mới bằng cách cắt gọt theo ý muốn

Các quá trình biến hình kim loại như: cán, đùn, vuốt,… với các nguyên công thường được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cao, có thể được xếp vào dạng gia công nguội hoặc gia công nóng Các quá trình gia công nóng thường gồm các quá trình làm biến dạng cả khối vật liệu, còn được gọi là các quá trình gia công loại một Các quá trình gia công loại hai bao gồm các nguyên công nguội Thông thường trong gia công kim loại, hệ số ma sát càng thấp thì mức độ tiêu hao lực và công suất càng giảm Tuy nhiên hệ số ma sát trong các quá trình này không được quá cao cũng như không quá thấp Chẳng hạn trong nguyên công Cán, hệ số ma sát giữa trục lăn và phôi cán thấp sẽ làm giảm tiêu hao năng lượng, giảm nhiệt độ sinh ra, giảm mài mòn trục lăn Tuy nhiên, nếu ma sát quá thấp lại gây hiện tượng trượt mà có thể làm hỏng bề mặt phôi cán và ảnh hưởng xấu đến quá trình biến hình

Trong quá trình cắt gọt kim loại: kim loại ở ngay trước mũi dao bị nén

ở áp suất cực kỳ lớn Sự nén này sinh ra nhiệt độ cao đủ để gây biến dạng dẻo tại vùng cắt

Hình 1.1 Mô phỏng quá trình gia công kim loại

Quá trình cắt bao gồm hai phân đoạn:

- Sự tạo phoi từ phôi nhờ dụng cụ cắt

- Sự chuyển động của phoi dọc theo bề mặt dụng cụ cắt

Cả hai việc này dẫn đến việc phát sinh nhiệt độ cao tại dụng cụ cắt và chi tiết gia công Như trên hình vẽ (hình 1.1) thì nhiệt độ cao được sinh ra ở đầu dụng cụ cắt gọt Tuy nhiên nhiệt độ cao này không chỉ tập trung ở đầu dao cắt mà phân bố dọc theo bề mặt dao, nơi có sự tiếp xúc và xảy ra ma sát giữa dao cắt và phôi Khoảng 15% nhiệt phát sinh trong quá trình cắt gọt truyền qua dụng cụ cắt, phần còn lại được phân bố ở chi tiết gia công và phoi

Nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình cắt gọt chỉ đem lại một lợi ích duy nhất là làm cho quá trình cắt gọt kim loại được dễ dàng hơn, còn nhược điểm của chúng thì rất nhiều, bao gồm:

- Giảm tuổi thọ dao cắt

- Chất lượng bề mặt gia công kém

- Giảm tốc độ cắt gọt

- Tăng sự mài mòn dao cắt

Tóm lại, các quá trình gia công kim loại luôn kèm theo má sát lớn, nhiệt

độ phát sinh cao, và sự mài mài dụng cụ gia công Nhược điểm trên có thể khắc phục, giảm bớt bằng cách sử dụng chất lỏng gia công kim loại

1.2 Chất lỏng gia công kim loại

1.2.1 Định nghĩa

Chất lỏng gia công kim loại là chất lỏng dùng để bôi trơn và làm mát trong quá trình gia công kim loại.[2]

1.2.2 Phân loại chất lỏng gia công kim loại[1,2]

Trong quá trình gia công kim loại, tùy thuộc vào điều kiện làm việc của từng quá trình gia công cụ thể, các chất lỏng gia công kim loại được

chia thành một số dạng chính như sau:

- Chất lỏng gia công gốc dầu khoáng gồm dầu khoáng và một số phụ gia đặc biệt như phụ gia chống kẹt xước, cực áp…

- Chất lỏng gia công gốc nước: dầu nhũ cắt gọt kim loại, dung dịch nước của các polyme và các phụ gia đặc biệt

- Chất lỏng gia công tổng hợp bao gồm các hợp chất hữu cơ tổng hợp như este phốt phát, polyglycol, polyxyloxan…

Trong tất cả các loại chất lỏng gia công kim loại trên thì dầu nhũ cắt gọt kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trên thực tế

1.2.3 Nhũ cắt gọt kim loại[1,2]

Dầu có thể hoà tan với nước mang lại sự làm mát và bôi trơn cần thiết cho gia công cắt gọt kim loại

Trước đây, các loại dầu này nói chung được xem là “các dầu hoà tan”

và chúng về cơ bản là dầu khoáng có chứa chất nhũ hoá cho phép chúng trộn chung với nước

Ngày nay, dầu có thể hoà tan được trong nước được chia làm ba nhóm

cơ bản:

- Soluble oil: chứa 50 ÷ 85% dầu khoáng với chất nhũ hoá Chúng

tạo thành các nhũ tương màu sữa lớn

- Chất tổng hợp: Chúng hoàn toàn không có dầu khoáng và tạo

thành các dung dịch trong suốt với nước

- Chất bán tổng hợp: Chứa 5 ÷ 50% dầu khoáng với các chất nhũ

hoá, tuy nhiên dầu pha là loại dầu pha nước Chúng tạo thành nhũ vi mô

Các chất bán tổng hợp là dầu cắt gọt tuyệt hảo

1.2.4 Các thành phần của dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2]

Dầu nhũ cắt gọt kim loại bao gồm dầu gốc khoáng, hệ chất tạo nhũ

và các phụ gia tính năng khác

1.2.4.1 Dầu gốc khoáng[1,2]

Dầu gốc khoáng được sản xuất bằng phương pháp chưng cất chân

không, phần cặn chưng cất khí quyển dầu thô (dầu mỏ)

Phân loại dầu mỏ dựa vào bản chất hoá học có nghĩa là dựa vào

thành phần của các loại hydrocacbon có trong dầu Nếu trong dầu, họ

hydrocacbon nào chiếm phần chủ yếu thì dầu mỏ sẽ mang tên loại đó Phân

loại theo thành phần hydrocacbon được thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1 Đặc tính vật lý hóa học của các loại dầu khoáng khác nhau

Thành phần hóa học Tính chất

Dầu parafin Dầu

naphten Dầu aromat

Các parafin mạch thẳng, dài là loại sáp rắn nên hàm lượng của chúng trong dầu bôi trơn phải giảm tới mức nhỏ nhất, đặc biệt đối với dầu bôi trơn

sử dụng ở nhiệt độ thấp

vì chúng có độ ổn định và tính nhiệt nhớt tốt Mạch nhánh iso-parafin càng dài thì đặc tính này càng thể hiện rõ ràng hơn Tương tự như vậy đối với hydrocacbon vòng no và vòng thơm

Số vòng ngưng tụ càng nhiều mà mạch nhánh parafin càng ngắn thì tính chất nhiệt nhớt của hydrocacbon càng kém và càng không thích hợp để làm dầu bôi trơn

Trong thực tế, dầu gốc khoáng là hỗn hợp của các phân tử đa vòng có đính nhánh parafin, naphten hoặc aromat tuỳ thuộc vào loại hydrocacbon nào chiếm ưu thế Dầu aromat không được dùng làm dầu bôi trơn

Việc lựa chọn dầu gốc để pha chế chất bôi trơn phụ thuộc vào độ nhớt, mức độ tinh chế, độ ổn định nhiệt độ và khả năng tương hợp với các chất phụ gia khác hoặc vật liệu mà dầu bôi trơn sẽ tiếp xúc trong quá trình sử dụng

Dầu với hàm lượng parafin cao và hợp chất vòng thơm thấp sẽ thích hợp hơn trong việc sử dụng để pha trộn dầu cắt gọt vì chúng:

+ Có tính chống oxy hoá tự nhiên tốt hơn

+ Có tính ổn định độ nhớt tốt hơn khi nhiệt độ thay đổi

+ Ít gây hại cho da

+ Ít gây những sự cố làm phòng hoặc phá huỷ chi tiết bằng cao su xung quanh máy công cụ

+ Màu nhạt tăng tính hấp dẫn của sản phẩm

Dầu có độ nhớt cao sẽ gia tăng khả năng bôi trơn và chịu tải, tuy nhiên

nó có khuynh hướng làm kết dính với mạt kim loại nhiều hơn và có vấn đề dầu bị kéo ra ngoài

Dầu có độ nhớt thấp có thể làm thoát phoi nhanh, nhiều hơn ở vùng cắt, dụng cụ cắt Việc này đặc biệt trong khoan lỗ sâu và gia công chuốt Chúng có thể tiến sâu và làm ướt bề mặt kim loại nhanh hơn, và có thể mang phụ gia vào vùng cắt nhanh hơn

Để dầu nhũ gia công kim loại hoạt động tốt, dầu gốc khoáng phải có

độ nhớt phù hợp, không quá cao cũng không quá thấp Vì nếu độ nhớt quá thấp sẽ làm cho dầu nhũ gia công kim loại chảy qua chi tiết quá nhanh, làm cho sự tiếp xúc với các chi tiết gia công không đủ lâu để truyền nhiệt ra ngoài với số lượng phù hợp và thoát phoi hợp lý

Trong gia công kim loại dầu gốc phù hợp cho pha chế dầu nhũ gia

tính năng bôi trơn và làm mát tốt

Dựa trên nguồn nguyên liệu trên thị trường và nguồn nguyên liệu có sẵn trên thị trường Chúng tôi lựa chọn dầu biến thế Dầu này có độ nhớt

hệ nhũ tương dầu/nước, thì tại bề mặt phân chia pha phân tử chất hoạt động

bề mặt được sắp xếp theo một trình tự nhất định: nhóm kỵ nước quay vào pha dầu, nhóm ưa nước quay vào pha nước Vì thế, các chất hoạt động bề mặt có tính chất hoạt động hấp phụ cao hơn so với những chất không có nhóm kỵ nước Sự hấp phụ đó làm cho pha dầu/nước dường như liên kết lại với nhau, sự khác biệt giữa chúng ít đi, sức căng bề mặt giữa chúng trở nên nhỏ hơn Sự giảm sức căng bề mặt bởi sự hấp phụ của chất nhũ hóa là điều

kiện cần của sự tồn tại nhũ tương Đóng vai trò chất bị hấp phụ, lượng chất tạo nhũ cần thiết để làm bền nhũ thường không cần nhiều

Hình 1.1 Cấu trúc giọt nhũ thuận và nghịch

Các chất hoạt động bề mặt có tác dụng gây nhũ bao gồm:

- Các ankenyl suxinimit, amit

- Các muối sunfonat

- Các axit béo và muối của axit béo

- Các este của axit béo

- Các polyankel glylcol

- Cá phenol và phenol este

- Các etanol amin

- Các amin của dầu tallo

Thông thường trong nhũ tương, nồng độ cân bằng của các chất hoạt động bề mặt trên mặt phân cách dầu-nước cao hơn trong thể tích pha

1.2.4.3 Phụ gia tính năng[1,2]

Phụ gia tính năng là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí chỉ là những nguyên tố, được đưa vào chất lỏng gia công kim loại nhằm tạo cho chất lỏng gia công có các tính năng bổ sung đối với từng quá trình

cụ thể

Các chất phụ gia thường được thêm vào trong chất lỏng gia công kim loại gồm: phụ gia chống tạo bọt, phụ gia chống ăn mòn, phụ gia chống kẹt xước, phụ gia diệt khuẩn, phụ gia chống oxi hoá

a Phụ gia chống tạo bọt

Sự tạo bọt gây ra nhiều phiền phức trong quá trình vận hành máy gia công kim loại, để giảm hoặc tránh sự tạo bọt người ta dùng phụ gia chống tạo bọt

Cơ chế của quá trình phá bọt là các phụ gia chống tạo bọt bám vào các bọt khí làm giảm sức căng bề mặt của chúng Các bọt khí nhỏ vì thế tụ lại với nhau thành bọt khí lớn hơn, nổi lên bề mặt lớp bọt, vỡ ra làm thoát khí ra ngoài Khả năng chống lại sự tạo bọt của chất lỏng gia công kim loại

là khác nhau tuỳ thuộc vào thành phần của chất lỏng gia công kim loại Khả năng này có thể khống chế được bằng cách bổ sung một lượng nhỏ chất chống tạo bọt vào chất lỏng gia công kim loại

Silicon lỏng, đặc biệt là polymetylxyloxan có cấu trúc phân tử: là các chất chống tạo bọt có hiệu quả nhất với nồng độ 1÷20 (phần triệu) ppm

b Phụ gia diệt khuẩn

Được dùng để ngăn ngừa hoặc làm giảm sự phát triển của vi sinh vật

như: vi khuẩn, nấm, mốc kéo dài tuổi thọ của dầu nhũ

Các chất diệt khuẩn quan trọng thuộc các nhóm hợp chất sau:

Có một điều quan trọng cần chú ý ở đây là nhiều phụ gia diệt khuẩn dùng cho chất lỏng gia công kim loại bị giảm hoạt tính đi khá nhanh Hơn nữa do thành phần của các chất lỏng gia công kim loại quá khác nhau nên không có một phụ gia diệt khuẩn nào có hiệu quả cho tất cả các loại chất lỏng cắt gọt Đối với từng loại chất lỏng gia công kim loại gốc nước cần được nghiên cứu cụ thể xem chất diệt khuẩn nào thích hợp nhất

Chú ý có nhiều phụ gia diệt khuẩn gây độc hại cho người

c Phụ gia chống ăn mòn kim loại

Phụ gia chống ăn mòn tạo thành lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại, ngăn cách sự tiếp xúc giữa các tác nhân ăn mòn như axit và một số chất khác với kim loại nền Màng bảo vệ cũng giảm tối thiểu tác dụng xúc tác oxi hóa của các kim loại

Các chất ức chế ăn mòn được sử dụng rộng rãi nhất: Muối của axit cacboxylic, amit, amin, sulfonat

d Phụ gia cực áp (phụ gia chống kẹt xước)

Phụ gia này ngăn ngừa sự kẹt xước và hàn dính giữa các bề mặt kim loại đang hoạt động dưới áp suất cực lớn

Phụ gia cực áp tác dụng với bề mặt ma sát tạo các hợp chất mới có ứng suất cắt thấp hơn kim loại gốc nên lớp phủ hình thành chịu trượt cắt trước tiên và nhiều hơn

Các phụ gia cực áp được sử dụng rộng rãi nhất là các loại dầu béo được sulfua hoá, các este và hydrocacbon, như polybuten, hydrocacbon được clo hoá, các hợp chất chứa lưu huỳnh – clo, các disunfua thơm và mạnh thẳng (thường là dibenzyl disunfua, dibutyl disunfua, clobenzyl disunfua), photphit hữu cơ, dầu béo photpho hoá và nhiều chất khác

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền, sự ổn định của nhũ tương

1.2.5.1 Các chất có hoạt tính bề mặt hỗn hợp[4,6,7]

Nhiều ví dụ đã được đưa ra về các hợp phần thứ yếu, các chất khác

có sẵn hay thêm vào, có hiệu ứng lớn trên lực căng bề mặt của các dung

dịch Chẳng hạn, các axit mạch dài, rượu…tạo ra các chỗ uốn của muối của parafin mạch dài không tinh khiết (Lauryl Alconhon trong Natri Lauryl Sulphat) Thực tế, chất không phân ly ion được tan ra bởi đơn lớp ion bởi

vì dãy kỵ nước có thể kết hợp chuỗi của chất có hoạt tính bề mặt gốc đã định hướng trong bề mặt

Vì thế sự hiện diện của chất có hoạt tính bề mặt chính làm cho chất hoạt động bề mặt mạnh hơn và làm giảm lực căng bề mặt lớn hơn sức căng

bề mặt được tạo ra bởi hai dung dịch riêng rẽ

Thuyết này được thử nghiệm đối với hệ laurate natri/axit lauric Kết quả cho thấy sự có mặt của các ion laurat làm axít lauric có hoạt động bề mặt cao lên rất nhiều, các nồng độ tính được cho một nửa lượng bề mặt là 1÷3.10 mol/l cho laurat và 4,8.10 mol/l axit lauric [7]

1.2.5.2 Vai trò của tính hấp phụ của mặt phân cách[4,6,7]

Có nhiều ví dụ về các lớp chất hấp phụ ở các mặt phân cách khí/nước và thường kết hợp với tính co dãn bề mặt cao và do đó co dãn Marangoni – Gibbs mạnh và dường như là không thể tạo ra khả năng hấp phụ mà không co dãn

Đối với thể nhũ tương có hai lý do khác giảm khả năng hấp phụ của mặt phân cách làm ảnh hưởng đến độ ổn định Khả năng hấp thụ cao của mặt phân cách hiếm khi bắt gặp (ngoại trừ trường hợp các chất cao phân tử) Nguyên nhân sự ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến khả năng hấp phụ của mặt phân cách là lớp hấp phụ được giữ cố định trên bề mặt, các giọt nhỏ đến nỗi mọi ứng suất tiếp tuyến chung mà các giọt này đều có thể ảnh hưởng ngay lập tức tới chúng chịu tác động ngược lại bởi các gradient lực căng bề mặt Đã biết rằng các giọt bằng nhau với độ lớn đường kính khoảng 1µm có bề mặt không thay đổi khi chuyển động qua nước chứa một lượng nhỏ tạp chất hoạt động bề mặt, chúng tuân theo quy luật của Stokes hơn là quy luật của Hadaman’s[4]

Nhận xét :

- Khi các giọt thể nhũ tương tiến gần đến nhau dưới tác động của lực hấp dẫn, chuyển động Brown, hoặc thông qua tác động của lực thủy động học, sự phá vỡ của màng chất lỏng xen giữa bị chống lại bởi hiệu ứng Marangoni – Gibbs, chúng làm giảm sự bóp méo cục bộ và dẫn đến làm mỏng đều lớp bề mặt

- Các giọt nhũ trong hệ nếu bị chuyển động cưỡng bức có thể va chạm, có thể kết dính, phá vỡ màng tùy theo chế độ thủy động và sự tham gia của các chất có hoạt tính bề mặt

- Các hiệu ứng này xảy ra tương ứng với các màng dày, thậm chí vượt qua tầm tác động của lực phân cách, nhưng lực phân cách này cần phải được giải thích sự chuyển hóa cơ bản

1.2.6 Hằng số cân bằng giữa tính ưa nước và ưa dầu (hay ưa nước - kỵ nước) HLB ( Hydrophile Lipophile Balance) của chất nhũ hóa [3,4,5,6]

* Định nghĩa HLB

HLB: Là một hàm số của phần trăm trọng lượng nhóm ái nước của

các chất hoạt động bề mặt (HĐBM) không ion

Cân bằng ưa nước- ưa dầu là một trong số những đặc tính quan trọng nhất của chất nhũ hoá, biểu thị mối tương quan về ái lực hút chất nhũ hoá đồng thời giữa pha nước và pha dầu, giá trị HLB (hay giá trị cân bằng nước dầu) thể hiện tỷ lệ của đặc tính này Cân bằng này được xác định bởi thành phần hoá học và khả năng bị ion hoá trong môi trường nước của một chất tạo nhũ Vì vậy, các phân tử có thể tan hay có ái lực với pha dầu có giá trị HLB thấp (propylenglycolstearat tinh khiết có HLB thấp – ưa dầu mạnh),

và các chất HĐBM có thể tan hay có ái lực với pha nước có giá trị HLB cao (polyoxyetylenstearat có chuỗi polyoxyetylen dài có HLB cao) Các chất tạo nhũ có khả năng ion hoá thì chỉ số HLB còn cao hơn nữa Như vậy

có thể thấy các tác nhân nhũ hoá tạo nhũ tương nước trong dầu (pha liên tục là pha nước, pha phân tán là pha dầu) có trị số HLB trung bình các phụ gia tăng tính tan sẽ có trị số HLB cao nhất

Giá trị HLB đối với phần lớn các chất tạo nhũ không ion có thể được tính toán từ thành phần hoá học theo lý thuyết hoặc bằng các dữ liệu phân tích theo các phương pháp thực nghiệm Các tính toán từ thành phần hoá học thường dẫn đến các sai số đáng kể bởi vì nhiều chất HĐBM được biết ở dạng thương phẩm có tên gọi thường không phản ánh thành phần thực chất của nó Vì vậy, các số liệu thu được từ sự phân tích các chất tạo nhũ mới là cơ sở tốt nhất cho việc xác định giá trị HLB Điều này đặc biệt đúng với các chất HĐBM không ion

Trong đó: - E: Hàm lượng (%) của nhóm polyoxyetylen

Ví dụ: Trong polyoxystearat, hàm lượng các nhóm oxyetylen được

xác định là 85%, giá trị HLB = 85/5 = 17

Nếu một chất tạo nhũ là 100% ưa nước (tất nhiên không tồn tại),

nó sẽ chỉ được đặt cho một giá HLB = 20, yếu tố thu gọn chỉ số bằng 1/5 này là do sự thuận tiện khi sử dụng các chỉ số nhỏ hơn Đối với các chất tạo nhũ ion, thường không thể xác định chỉ số HLB qua phần trăm khối lượng nhóm ưa nước trong phần tử chất nhũ hoá

* Công thức tính HLB qua chỉ số xà phòng hoá lượng axit tự do

HLB = 20.(1-S/A) (*)

Trong đó: S: Là chỉ số xà phòng hoá tính bằng số mg KOH dùng để xà

phòng hoá 1g chất béo

axit) được thu hồi sau khi đã thuỷ phân từ chính chất HĐBM đó

Ví dụ: Các glixerin monostearat công nghiệp (hỗn hợp mono và

diglixerit) có chỉ số xà phòng hoá được xác định là 175 và lượng axit thu hồi cho số axit là 200, chất tạo nhũ có chỉ số HLB = 20 (1-175/200) = 2,5 Cũng với cách tính toán trên, sorbitolmonolaurat có chỉ số xà phòng hoá là

164 và số axit là 290 sẽ có giá trị HLB = 20.(1-164/290) = 8,7

Mặc dầu các công thức đưa ra ở trên thoả mãn rất nhiều việc đánh giá tính chất của chất tạo nhũ không ion, tuy nhiên còn có một số các chất tạo nhũ không ion mà cấu trúc không cho phép xác định bằng cách tính như trên, ví dụ các chất tạo nhũ trên cơ sở propylenoxit hoặc butylenoxit hoặc những chất có chứa nitơ sunfua Mặt khác các dạng chất HĐBM ion không thoả mãn yêu cầu về thành phần khối lượng, vì thực tế, các nhóm ưa nước này có khối lượng rất nhỏ nhưng sự ion hoá có ảnh hưởng rất đặc biệt đến tính ưa nước của một chất tạo nhũ Vì vậy, các giá trị HLB của một số chất nhũ hoá không ion đặc biệt này và tất cả các chất nhũ hoá ion phải được xác định bằng phương pháp thực nghiệm, còn thang HLB ở trên (HLB = 1÷20) chỉ thích hợp với chất HĐBM không ion Đối với các chất HĐBM ion người ta đã xây dựng một số giá trị quy ước trong đó HLB có thể có giá trị từ 1 đến 40 Ví dụ, bằng nhiều phương pháp thực nghiệm, người ta đã xác định được giá trị HLB của Kali laurat tinh khiết là 40, điều đó không có nghĩa là chất này có 200% ưa nước, mà nó chỉ thể hiện một giá trị HLB hiệu dụng khi sử dụng kết hợp với một chất tạo nhũ khác

* Phương pháp đánh giá sơ bộ

Giá trị HLB cũng có thể xác định thô bằng quan sát độ tan của tác nhân tạo nhũ trong pha nước và xác định giá trị HLB tương đối của chúng

Bảng 1.2 Các thông số đánh giá theo phương pháp

Phân tán dạng sữa bền 8 – 10

* Xác định giá trị HLB qua chỉ số nước

gián tiếp đánh giá cân bằng phân tán của chất tạo nhũ trong pha nước Quy trình được tiến hành với một gam chất tạo nhũ được hoà tan trong 30 ml hỗn hợp hai dung môi 4% benzen và 96% dioxan Dung dịch này được tiến hành chuẩn độ bằng nước cất cho tới khi xuất hiện các vết đục bền vững Hỗn hợp dung môi đặc biệt này được chọn vì nó cho điểm tương đương rõ nét và độ lặp lại cao đặc biệt đối với các chất tạo nhũ ion Số ml nước cất

sử dụng trong quá trình chuẩn độ được gọi là chỉ số nước Lượng nước chứa trong dioxan và benzen có thể ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp Nhiệt độ môi trường cũng có ảnh hưởng khá lớn đến kết quả chuẩn

xuất hiện tính đục là do xuất hiện sự đảo nhũ tương, tại điểm này kích thước hạt pha phân tán trở nên nhỏ hơn

Việc xác định giá trị HLB theo phương pháp này có nhiều ưu điểm,

áp dụng được với chất HĐBM không ion và ion, điều kiện thực hiện đơn giản và cho độ tin cậy tốt

* HLB của hỗn hơp chất tạo nhũ A và B:

B A

B B

A A

w w

HLB w

HLB w

HLB

++

* Giá trị HLB yêu cầu (RHLB):

Trong các công trình nghiên cứu về các chất tạo nhũ và hệ nhũ tương, Griffin cũng đưa ra khái niệm Giá trị HLB yêu cầu Giá trị này có nghĩa với mỗi một loại dầu, dùng làm pha dầu trong nhũ tương, chất tạo nhũ được chọn cho nó cần phải có một giá trị HLB nhất định Cũng như vậy, pha dầu có thể sử dụng dầu khoáng hay dầu thực vật mà mỗi loại dầu cần có một giá trị HLB của chất tạo nhũ thích hợp Ví dụ, ta có RHLB của nhũ tương lỏng dầu – nước của parafin là 10 Điều này có nghĩa là một chất tạo nhũ hoặc một hỗn hợp chất tạo nhũ có giá trị HLB = 10 sẽ tạo được một nhũ tương dầu nước của parafin bền hơn rất nhiều so với bất kỳ các nhũ tương có chất tạo nhũ mang chỉ số HLB nào khác Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là một hệ chất tạo nhũ mang chỉ số HLB nào khác Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là một hệ chất tạo nhũ có chỉ số HLB = 10

có khả năng đáp ứng các đòi hỏi về chức năng và đặc tính của nhũ tương phải tạo ra Trong từng điều kiện cụ thể, ta có thể chọn lựa các hệ chất tạo nhũ có chỉ số HLB = 10 để thoả mãn các đòi hỏi đặc biệt về chức năng mà sản phẩm nhũ tương cần phải có

Bảng 1.3 Chỉ số cân bằng HLB đối với một số pha dầu khác nhau

Chỉ số HLB cần thiết Pha dầu Kiểu nhũ tương nghịch

Nước trong dầu (W/O)

Kiểu nhũ tương thuận Dầu trong nước (O/W)

6 – 9 –

(12,5)

12 – 14

10 – 13 – 7,5

1.2.7 Các phương pháp đánh giá[1,2,3,4,6,7]

1.2.7.1 Tính chất của dầu nhũ gia công kim loại

- Dầu nhũ gia công kim loại là chất lỏng trong suốt, đồng nhất trong mọi điều kiện thời tiết

- Dầu nhũ gia công kim loại phải có nhiệt độ chớp cháy cốc kín cũng như cốc hở phải từ 100˚ C trở lên

- Dầu nhũ gia công kim loại phải có điểm đông đặc thấp hơn 0˚C

- Dầu nhũ gia công kim loại phải có đặc tính chịu đông, tan tốt : để dầu nhũ gia công kim loại ở -5˚C dầu nhũ đông lại, sau đó để ở nhiệt độ thường dầu nhũ lại khôi phục lại trạng thái ban đầu (không tách lớp, không đóng cặn) Sau 5 lần như vậy dầu nhũ vẫn đạt trạng thái ban đầu là đạt yêu cầu

- Dầu nhũ gia công kim loại phải có tính nhũ hóa tốt Khi tan vào nước phải dễ tan, tan đều và tạo nhũ trắng mịn

Các tính chất trên của dầu nhũ gia công kim loại chủ yếu để đảm bảo tính thuân tiện khi sử dụng Tính ổn định khi bảo quản trong kho, từ đó cũng đảm bảo các tính năng khi sử dụng của dầu nhũ gia công kim loại

1.2.7.2 Tính chất của dung dịch dầu nhũ gia công kim loại trong nước

Chất lỏng làm việc phải có pH từ 8,5÷9,0, độ pH như vậy sẽ đảm bảo

độ bền của dung dịch nhũ, đảm bảo các tính năng làm việc tránh cho dung dịch nhũ khỏi bị vi khuẩn phân hủy

Chất lỏng làm việc phải có tính chịu chấn động và tính ổn nhiệt tốt để đảm bảo tính năng làm việc trong điều kiện làm việc của các thiết bị gia công kim loại

Chất lỏng làm việc phải có đặc tính tạo bọt càng thấp càng tốt để đảm bảo quá trình hoạt động của máy

Chất lỏng làm việc có tính chống ăn mòn tốt, không gây ăn mòn cho đồng và thép cũng như các kim loại đen Đây là một tính năng quan trọng

vì nó không gây ăn mòn cho máy móc và bề mặt tinh của sản phẩm sau khi gia công

Chất lỏng làm việc không được ảnh hưởng đến gioăng, phớt cao su trong hệ thống may gia công vì như thế sẽ gây rò rỉ thất thoát, gây ảnh hưởng lớn đến quá trình gia công kim loại

Chất lỏng làm việc không được phép phân hủy sinh học trong quá trình làm việc, nhưng có điều kiện tốt khi tiếp xúc với không khi và các loại

vi khuẩn (khi thải ra môi trường) phải phân hủy tốt để không gây ô nhiễm môi trường

Chất lỏng làm việc không được bốc mùi khó chịu gây ảnh hưởng đến công nhân thao tác nơi sử dụng

Chất lỏng làm việc phải chịu được nước cứng có hàm lượng kiềm thổ

Các tính chất nêu ở trên của dung dịch dầu nhũ gia công kim loại chủ yếu để đảm bảo tính năng làm việc của hệ thống máy công kim loại

1.2.8 Các đặc tính cơ bản cần thiết để xác định tính chất hóa lý và tính năng của dầu nhũ gia công kim loại [1,2,4,6,7]

1.2.8.1 Tỷ trọng

Tỷ trọng liên quan đến độ nhớt và độ nén, có ý nghĩa trong việc vận hành công cụ, xác định được năng lượng dự trữ trong quá trình tuần hoàn của chất lỏng gia công Ngoài ra còn có ý nghĩa quy đổi giữa khối lượng và thể tích, thuận tiện cho quá trình tàng trữ, vận chuyển cũng như trao đổi mua bán

Dung dịch làm việc thường xuyên phải tiếp xúc với nhiệt độ rất cao Tuy nhiên thành phần dầu nhũ chỉ chiếm 2÷5% trong dung dịch nhũ làm việc Nên

độ nhớt của dầu ít ảnh hưởng đến tính năng vận hành máy gia công

1.2.8.4 Tính chống tạo bọt

Tính chống tạo bọt thể hiện khả năng đẩy không khí của chất lỏng gia công kim loại mà không gây tạo bọt Trong chất lỏng gia công kim loại khả năng tiếp xúc với không khí rất lớn nên thường chứa 8÷10% khí hòa tan

Hầu hết dầu nhũ gia công kim loại có chứa phụ gia chống tạo bọt để giảm bọt

1.2.8.5 Tính ổn định nhũ

Là khả năng dầu tan tốt trong nước và tạo nhũ bền vững

Tất cả các nhũ gia công kim loại đều hòa tan trong nước do đó phải tạo ra dung dịch nhũ ổn định để đảm bảo tính năng hoạt động, vừa bôi trơn vừa làm mát

Tính bền nhũ được tăng cường nếu sử dụng phụ gia ổn định nhũ

1.2.8.6 Tính bôi trơn, chống ăn mòn và khả năng làm mát

Tính bôi trơn và khả năng làm mát là đặc tính quan trọng của chất lỏng gia công kim loại

Bôi trơn để làm giảm ma sát làm giảm năng lượng tiêu hao trong quá trình gia công kim loại

Làm mát tốt sẽ giảm nhiệt, phân tán nhiệt cục bộ tốt nhất Nhất là tại điểm gia công nơi có áp suất cao, nhiệt cục bộ lớn gây phá hủy màng dầu

và gây ra sự ăn mòn cưỡng bức khi có sự tiếp xúc giữa hai kim loại gây ra hiện tượng lẹo dao giảm bề mặt tinh của sản phẩm

Để tránh hiện tượng mài mòn trong gia công kim loại Người ta pha vào chất nhũ gia công kim loại các chất phụ gia chống mài mòn và nhờ đó tai nhiệt đó nhất định nó sẽ tạo ra lớp màng bảo vệ trên bề mặt ma sát

Chất lỏng gia công kim loại đáp ứng được các yêu cầu của các phương pháp gia công kim loại khác nhau là các dầu nhũ đảm bảo bôi trơn

bề mặt thép, không phá hủy các chi tiết bằng hợp kim khác nhau

Ăn mòn kim loại mầu thường do tác động của các axit hữu cơ tạo thành khí dầu nhũ và một số phụ gia bị oxy hóa Quá trình ăn mòn kim loại màu sẽ tăng lên cùng với sự tăng nhiệt độ Hợp kim của đồng và bạc đặc biệt rất nhạy cảm với sự ăn mòn này

Tính chống ăn mòn của dầu nhũ gia công kim loại được tăng lên khi pha vào dầu các phụ gia chống ăn mòn và chống gỉ Chúng sẽ tạo lên trên lớp bề mặt kim loại lớp bảo vệ ngăn không cho kim loại tiếp xúc với axit hữu cơ và nước

1.2.8.7 Trị số axit

Trị số axit dùng để đánh giá quá trình và mức độ oxy hóa của dầu nhũ gia công kim loại Trị số axit không phải là chỉ tiêu đặc trưng của dầu nhũ cắt gọt kim loại vì nó không đặc tả được đặc tính axit trong thành phần dầu nhũ bị oxy hóa

Quá trình oxy hóa dầu nhũ trong hệ thống máy gia công kim loại bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố: nhiệt độ, khả năng tạo bọt, axit hữu cơ, mảnh kim loại vụn do bị mài mòn và các chất bẩn khác

Việc tăng cường độ ổn định oxy hóa cho dầu nhũ gia công kim loại nhờ sử dụng dầu gốc đã qua quá trình tinh luyện và sử dụng phụ gia chống oxy hóa

1.2.8.9 Điểm Anilin

Điểm Anilin của dầu thể hiện tính tương hợp của cao su với chất dầu nhũ

Do dầu nhũ thường phải tiếp xúc với các vật làm kín dầu nên tính tương hợp của dầu với vật làm kín (thường là cao su) của hệ thống máy gia công kim loại là một trong các tính chất quan trọng Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và khi tiếp xúc với các dung dịch làm việc các vật làm kín của

hệ thống gia công sẽ mất tính dẻo trở nên cứng và giòn, làm chất lỏng gia công sẽ bị rò rỉ qua vật làm kín, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống máy móc gia công kim loại

Loại chất lỏng gia công có điểm anilin cao phải nằm từ khoảng 95÷100˚C Các loại cao su khác có độ bền khác nhau khi tiếp xúc với dầu

nhũ gia công kim loại Tuy nhiên không nhất thiết phải cố tạo ra một loại chất lỏng gia công kim loại có thể tương hợp với mọi loại cao su cũng như không nên cố tạo ra một loại cao su có khả năng tiếp xúc được với mọi loại dầu nhũ gia công kim loại

Bảng 1.4 Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu nhũ cắt gọt XL của hãng Caltex

1.3 Các phương pháp điều chế chất tạo nhũ nhũ gia công kim loại

1.3.1 Phương pháp amit hóa

Thông thường phản ứng amit hoá thu được thông qua phản ứng giữa este và amoniac hoặc este và amin Cơ chế phản ứng bao gồm tác nhân nucleophin của nhóm amin tấn công vào nhóm cacbonyl tiếp theo là sự giải

thuộc ban đầu vào khả năng tồn tại của nhóm ankoxit Với các nhóm bền như là phenol hoặc trifloetanol, trong giai đoạn chậm giải phóng ra nhóm chứa oxy từ hợp chất trung gian Nhóm kém bền, sự bẻ gãy hợp chất trung gian xảy ra chỉ sau khi hình thành hợp chất anion dạng B

Đối với trường hợp trên, sự tách proton A là giai đoạn xác định tốc

độ phản ứng, ta có thể mô tả khái quát như sau:

R O RCOR' + R"NH 2 R N+H 2 CO

R' R"NH CR + ' R

"

R NHCO

R

OH R' R NHCO"

R

O ' R

O

H+A

H+

B C

Phản ứng amit hoá thông thường xảy ra trong môi trường bazơ và là phản ứng bậc hai đối với amin Bazơ có tác dụng tách proton và làm tăng mật độ điện tích của nitơ, giải phóng anion

N B: H+

R'

H COR'

O

B+H RN +

H CO R

O R'

1.3.3 Phản ứng tạo muối (hợp chất ionic)

PHẦN 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Phương pháp thực nghiệm

Dầu nhũ cắt gọt kim loại được điều chế trên cơ sở sử dụng dầu khoáng làm môi trường phân tán, chất nhũ hóa là dầu thực vật biến tính và một số phụ gia tính năng khác

Trong phần này, tiến hành khảo sát biến tính một số loại dầu thực vật sẵn có trong nước như: dầu sở, dầu lạc… làm thành phần chất nhũ hóa, cũng như các điều kiện công nghệ biến tính chúng

Cơ sở của việc biến tính dầu thực vật là chuyển hóa các thành phần Glyxerit sang sản phẩm trung gian của quá trình là các metyl este dầu thực vật nhờ phản ứng trao đổi este với xúc tác kiềm:

Tuỳ thuộc vào chủng loại dầu thực vật cũng như các điều kiện tiến hành phản ứng có thể thu được hỗn hợp các Amít dầu thực vật có thể sử dụng làm chất nhũ hoá thích hợp cho dầu nhũ cắt gọt kim loại

Cuối cùng, dầu nhũ cắt gọt kim loại được điều chế bằng phương pháp khuấy trộn cơ học các thành phần: dầu khoáng, chất nhũ hoá, các phụ gia tính năng để tạo thành một chất lỏng đồng nhất và ổn định

Dưới đây là sơ đồ tổng quát quá trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại trên cơ sở biến tính dầu thực vật:

Làm khô methyl este (sấy CK) Este khan

Trung hòa Cặn muối

Điều chế nhũ cắt gọt kim loại

Quy trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại

phẩm phụ

Các quá trình phụ trợ

Các sản phẩm trung gian

Các quá trình cơ bản

Thu hồi Alcohol Glyxerin

Dầu thực ậ

Methyl Este Trao đổi

phẩm este Nước rửa

Este lẫn nước

Amin alcohol Chất nhũ hóa

Tổng hợp chất nhũ hóa

Cặn Amin alcohol

Thu hồi amin alcohol Amin

2.2 Quá trình tổng hợp chất nhũ hóa từ dầu thực vật

Thực chất đây là quá trình amit hóa dầu thực vật

2.2.1 Yêu cầu về nguyên liệu

+ Tác nhân Amit hoá: Monoetanol amin (MEA), có độ tinh khiết cao (trên 99%)

-+ Metyl Este dầu dừa đã tinh chế

+ Các hoá chất phụ trợ khác

2.2.2 Cách tiến hành quá trình tổng hợp amit

2.2.2.1 Các thiết bị trong quá trình thí nghiệm

Hệ thống phản ứng là một bình cầu ba cổ, dung tích 300ml Một cổ cắm nhiệt kế để khống chế nhiệt độ theo yêu cầu, một cổ lắp sinh hàn để ngưng tụ Mono Etanol Amin (MEA) bay hơi lên quay lại thiết bị phản ứng, một cổ để nạp hỗn hợp Mono Etanol Amin và xúc tác vào thiết bị phản ứng, một máy khuấy từ có bộ phận gia nhiệt

Sơ đồ mô tả thiết bị của quá trình phản ứng như sau:

1.Thiết bị khuấy từ 2.Bình phản ứng

4

×100%

2.2.2.2 Cách tiến hành quá trình tổng hợp amit

Metyl Este được cân một lượng chính xác theo tính toán trước khi cho vào thiết bị phản ứng Lắp hệ thống phản ứng như sơ đồ trên, sau đó bật máy khuấy và tiến hành gia nhiệt tới 60˚C Cho từ từ hỗn hợp amin và KOH (KOH hoà tan trong monoetanol amin) vào thiết bị phản ứng, amin

độ này trong suốt thời gian phản ứng Hệ thống phản ứng ở đây hoàn toàn

là khép kín để ngăn cản sự mất mát amin

Quá trình thu hồi Metanol: Trong quá trình phản ứng metanol thoát

ra được ngưng tụ và chuyển vào bình chứa riêng để quay trở lại trong quá trình chuyển đổi este

Tách amin : Amin dư được phân tách bằng chưng cất chân không

và được sử dụng trở lại trong hỗn hợp phản ứng đầu

Độ chuyển hóa được tính theo công thức:

C

2.3 Các phương pháp đánh giá sản phẩm amit

2.3.1 Phương pháp phổ hấp phụ hồng ngoại

Phổ hồng ngoại là một phương pháp xác định nhanh và khá chính xác cấu trúc sản phẩm Phương pháp này dựa trên nguyên tắc khi chiếu một chùm tia đơn sắc có bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại

sáng bị hấp phụ và giảm cường độ tia tới Sự hấp phụ này tuân theo định luật Lambert-Beer

2.3.2 Phương pháp khối phổ

Mẫu được làm bay hơi, sau đó các phân tử ở thể khí bị bắn phá bởi chùm electron với năng lượng cao Giả sử phân tử M va chạm với các electron có năng lượng cao thì những quá trình đầu tiên là sự ion hoá phân tử

-Như vậy nguyên lí của máy khối phổ là tạo ra các ion từ phân tử khi

đó phân tách ion và ghi lại tín hiệu theo tỉ số khối lượng/điện tích của chúng, từ đó xác định công thức của chất cần tìm thông qua sơ đồ phân mảnh khối phổ

2.4 Lựa chọn chất đồng tạo nhũ để tạo tổ hợp

Luận văn chọn chất tạo nhũ không ion là Tween-80 làm hợp phần

này Tween-80 có thành phần axit béo: axit palmitic xấp xỉ 90% so với axit

stearic, với một số đặc tính được kê ở bảng dưới đây:

Bảng 2.1 Tính chất vật lý của Tween 80

Tween-80 hòa tan và phân tán trong nước, để tạo bọt và tạo nhũ

Ngoài ra Tween còn được ứng dụng nhiều trong dược phẩm, đông y, chất

tẩy rửa và chăm sóc cá nhân

2.5 Quá trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại

Hơi nước

Hình2.2 Sơ đồ thiết bị điều chế nhũ cắt gọt kim loại

Nước ngưng Nước nóng

SP

Nguyên liệu

Cánh khuấy

2.6 Xác định các chỉ tiêu tính năng của nhũ

2.6.1 Xác định chỉ số axit (TCVN 6127,1996)

Chỉ số axit là số mg KOH cần dùng để trung hòa hết lượng axit có trong 1g mẫu dầu thực vật

Nguyên tắc chuẩn độ : hòa tan phần mẫu thử trong một dung môi

hỗn hợp, sau đó chuẩn độ axit béo tự do với dung dịch KOH trong etanol

Cách tiến hành :

Cân 3÷5g mẫu vào bình nón, thêm vào đó 500ml dung môi hỗn hợp gồm hai pha este estylic và một phần etanol đã được trung hòa, lắc mạnh cho tan đều Trong trường hợp dầu không tan hết phải vừa lắc vừa đun nhẹ trên bếp cách thủy rồi làm nguội đến nhiệt độ 20˚C Sau đó cho vào bình 5 giọt chỉ thị phenolphtalein (với dầu thẫm màu, dùng thimolphtalein) và chuẩn độ bằng KOH 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng nhạt, bền trong 30 giây

X = 56,1. .

Trong đó:

V - Số ml dung dich KOH 0,1N đã dùng để chuẩn độ

C - Nồng độ chính xác của dung dịch chuẩn KOH đã sử dụng, mol/ml

m - Lượng mẫu thử tính bằng gam

Mỗi mẫu được xác định hai lần, kết quả cuối cùng là trung bình cộng của hai lần thử Chênh lệch giữa hai lần thử không lơn hơn 0,1mg đối với dầu chưa tinh chế và 0,06 mg đối với dầu đã tinh chế

2.6.2 Xác định độ nhớt động học (TCVN 3171- 1995, ASTM- D445)

Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực và mật độ của chất lỏng Nó là số đo lực cản chảy của một chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực

Nguyên tắc :

Đo thời gian tính bằng giây của một thể tích của chất lỏng chảy qua một mao quản của nhớt kế chuẩn dưới tác dụng của trọng lực ở nhiệt độ xác định Độ nhớt động học là tích số của thời gian chảy đo được và hằng

số hiệu chuẩn của nhớt kế Hằng số của nhớt kế nhận được bằng cách chuẩn trực tiếp với các chất chuẩn đã biết trước độ nhớt

Tiến hành :

+ Sử dụng nhớt kế kiểu pinkevic

+ Chuẩn bị đồng hồ bấm giây và lắp dụng cụ

+ Điều chỉnh nhiệt kế tiếp xúc để có nhiệt độ cần đo

+ Chọn nhớt kế đã có hằng số C chuẩn : nhớt kế phải khô và sạch, có miền làm việc bao trùm độ nhớt của dầu cần xác định, thời gian chảy không ít hơn 200 giây

Nạp mẫu sản phẩm vào nhớt kế bằng cách hút hoặc đẩy để đưa mẫu đến vị trí cao hơn vạch đo thời gian đầu tiên khoảng 5mm trong nhánh mao quản của nhớt kế Khi mẫu chảy tự do, đo thời gian chảy bằng giây từ vạch thứ nhất đến vạch thứ hai

Tính kết quả :

Độ nhớt động học được tính theo công thức :

d

t C

v = .

Trong đó :

v- độ nhớt động học, được tính bằng cSt hay St

t- thời gian chảy, giây

Tiến hành đo 2 lần lấy kết quả trung bình, sai lệch không quá

1,2 ÷2,5% so với kết quả trung bình

Tiến hành :

Chuẩn bị bề mặt tấm đồng : bề mặt tấm đồng được đánh sạch bằng giấy ráp, sau đó lập tức đem nhúng vào mẫu đã chuẩn bị trước

Chuẩn bị mẫu : mẫu thử nghiệm phải đảm bảo không được có nước, nếu có nước phải làm khô mẫu bằng cách lọc

Sau 3 giờ lấy tấm đồng ra cho vào dung môi rửa, làm khô và đem so sánh với bảng mầu chuẩn ASTM ta sẽ biết được mức độ ăn mòn của mẫu thử nghiệm

2.6.4 Độ ăn mòn tấm gang [IP 125/82]

Nguyên tắc :

Mẫu được thấm ướt lên phoi thép có kích thước xác định Để trong điều kiện cho trước Sau 24 giờ xác định mức độ ăn mòn

có điểm ăn mòn Phoi thép chiều dài xấp xỉ 6mm, chiều rộng 1,5÷3mm

Tiến hành thí nghiệm :

Rửa sạch phoi thép trong axeton sau đó làm khô Đặt 4 vị trí trên đĩa thử, mỗi vị trí ứng với 2 gam phoi thép phân tán đơn lớp trên bề mặt đĩa Thấm ướt bề mặt phoi thép bằng dung dịch nhũ, mỗi vị trí phoi thép dùng