Phương pháp biến tính hữu cơ hoá khoáng sét, phản ứng trao đổi ion, chế tạo vật liệu nano clay hữu cơ ,... là những nội dung chính trong bài thuyết trình Phương pháp tổng hợp nano clay hữu cơ. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài thuyết trình để nắm bắt chi tiết.
Trang 1Ph ươ ng pháp t ng h p nano clay ổ ợ
h u c ữ ơ
Sinh viên: Đ Th Ngaỗ ị Bùi Th Hi nị ề
L p: Công ngh k thu t hóa h c ớ ệ ỹ ậ ọK10
Trang 31. Ph ươ ng pháp bi n tính h u c hoá ế ữ ơ
khoáng sét
Khoáng sét có r t nhi u ng d ng th c ti n d a trên c s ấ ề ứ ụ ự ễ ự ơ ở
vi c bi n tính b m t c a sét r t d dàng. G n đây các nhà ệ ế ề ặ ủ ấ ễ ầkhoa h c đã s d ng khoáng sét v i thành ph n chính là ọ ử ụ ớ ầMontmorillonit đ làm v t li u g c ch t o v t li u ể ậ ệ ố ế ạ ậ ệnanocomposit h u c lai vô c ữ ơ ơ
Trang 4Có nhi u cách c i bi n khoáng sét bentonit 2 :1 trong đó bao ề ả ế
g m c i bi n làm tăng tính ch t c a khoáng sét nh :ồ ả ế ấ ủ ư
S h p th b m t.ự ấ ụ ề ặ
Trao đ i ion v i các cation vô c và nh ng t h p h u c ổ ớ ơ ữ ổ ợ ữ ơ
Trao đ i ion v i các cation h u c ổ ớ ữ ơ
Liên k t anion vô c v i h u c ế ơ ớ ữ ơ
Ghép các h p ch t lai h u c l i v i nhau.ợ ấ ữ ơ ạ ớ
Ph n ng v i các axitả ứ ớ
Polyme hóa các l p v i polyme hóa n i h tớ ớ ộ ạ
Tách l p và tái k t t c a khoáng sét t y b nớ ế ụ ủ ẩ ẩ
Các phương pháp x lý v t lý nh làm khô l nh chân ử ậ ư ạkhông, siêu âm, plasma
Trang 5
Trang 6
2. Ph n ng trao đ i ion ả ứ ổ
Bi n tính clay là chuy n các clay t d ng a nế ể ừ ạ ư ước
sang a h u c v i nh ng g c th h u c khác nhau và ư ữ ơ ớ ữ ố ế ữ ơ
có kh năng trả ương n trong dung môi h u c , khu ch ở ữ ơ ếtán và tương h p t t trong các polyme thông qua quá trình ợ ốhòa tan trong dung môi h u c ho c quá trình nóng ch y. ữ ơ ặ ả
Quá trình tương tác gi a các ch t MMT h u c v i ữ ấ ữ ơ ớcác dung môi h u c hóa MMT t o lên v t li u a d u. ữ ơ ạ ậ ệ ư ầ
Đ y chính là quá trình trao đ i ion Na+, K+ v i nhóm ấ ổ ớ
mang đi n tích dệ ương, ph n đ u c a h p ch t h u c ầ ầ ủ ợ ấ ữ ơ
mà đi n hình là nhóm amonium v i ph n đuôi là các g c ể ớ ầ ố
h u c khác nhau. Ph n đuôi c a h p ch t có tính a d u ữ ơ ầ ủ ợ ấ ư ầ
là tác nhân đ y xa kho ng cách gi a các l p khoáng sét. ẩ ả ữ ớ
Trang 7Trong dung d ch nị ước ph n ng h u c hóa khoáng sét ph ả ứ ữ ơ ụthu c nhi u vào quá trình trộ ề ương n c a MMT. Quá trình này ở ủ
có th chia làm hai giai đo n.ể ạ
Giai đo n 1: kho ng cách gi a các l p sét tăng 1 2,2A0, ạ ả ữ ớnguyên nhân do hi n tệ ượng hidrat hóa các ion dương Na+, K+
Giai đo n 2: MMT ch a các ion (+) hóa tr 1 ti p t c trạ ứ ị ế ụ ương
n hình thành l c phát tán trên b m t do hình thành l p đi n ở ự ề ặ ớ ệtích kép. L c này l n h n l c Van der Walls d n t i tách li các ự ớ ơ ự ẫ ớ
l p MMT. L c liên k t chính là l c ph n dớ ự ế ự ầ ướ ới l p trên v i m t ớ ặtrên l p dớ ưới, tr ng thái này hình thành nh d ng paste ho c ạ ư ạ ặgel. Khi lượng nước càng tăng thì liên k t b m t “dế ề ặ ưới” –
“trên” các l p y u đi d n t i tr ng thái tách li. Ph n ng h u ớ ế ẫ ớ ạ ả ứ ữ
c hóa MMT đơ ược th c hi n giai đo n này b ng ph n ng ự ệ ở ạ ằ ả ứtrao đ i ion: ổ
MMTNa+ + R4N+X MMTN+R4 + Na+X
Trang 8 Ph n ng trên ch x y ra v i khoáng sét có c u trúc 2:1, đ c ả ứ ỉ ả ớ ấ ặ
bi t Montmorillonite (MMT) và Vermeculite có dung lệ ượng trao đ i ion l n nh t tổ ớ ấ ương đương 80100 meq/100g và 100150meq/100g.
Công th c hoá h c ứ ọ Tên g i ọ đi m ch y(0 C) ể ả CH3N+H3Cl
CH3 (CH2)2 NH2 CH3 (CH2)3 NH2 CH3 (CH2)7 NH2 CH3 (CH2)9 NH2 CH3 (CH2)11 NH2 CH3 (CH2)15 NH2 CH3 (CH2)17 NH2
Methylamine hydrochloride Propyl amine
Butyl amine Octyl amine Decyl amine Dodecyl amine Hexadecyl amine Octadecyl (ho c Stearyl) amine ặ
HOOC (CH2)11 NH2 Axit 6 Aminohexanoic Axit 12 Aminododecanoic 205 186
M t s ch t h u c làm tác nhân a d u ộ ố ấ ữ ơ ư ầ
ho khoáng sét ả
Trang 93. Ch t o v t li u nano clay h u c ế ạ ậ ệ ữ ơ
Trang 10S đ công ngh ch t o v t li u nano clay ơ ồ ệ ế ạ ậ ệ
Trang 11 V t li u nano MMT h u c hay nano clay h u c đậ ệ ữ ơ ữ ơ ược ch ế
t o d a vào c ch ph n ng trao đ i ion, gi a cation h u ạ ự ơ ế ả ứ ổ ữ ữ
c amoni v i ion kim lo i Na+ ho c K+ t n t i trong l p ơ ớ ạ ặ ồ ạ ớ
gi a c u trúc MMT. Tác nhân đ ch t o nano clay h u c ữ ấ ể ế ạ ữ ơ
đượ ử ục s d ng ch y u là alkylamoni v i b c th có th là ủ ế ớ ậ ế ể
b c 1, b c 2, b c 3.ậ ậ ậ
Ion alkylamoni có th trao đ i hoàn toàn v i các cation trên ể ổ ớ
b m t. ề ặ
CnH2n+1N+H3Cl + MMTNa+ MMTN+H3CnH2n+1 + NaCl
Trang 123.2 nh h Ả ưở ng c a m t s nhóm th ủ ộ ố ế
K t qu nghiên c u nhi u x Ronghen cho th y nh ế ả ứ ễ ạ ấ ả
hưởng c a g c th khi có cùng s cacbon thì kho ng cách ủ ố ế ố ả
gi a hai l p MMT tăng lên theo th b c c a amoniữ ớ ứ ậ ủ
Trang 134. Các ph ươ ng pháp phân tích c u trúc ấ
Ph h ng ngo i là phổ ồ ạ ương pháp nhanh nh y đ có th nghiên ạ ể ể
c u c u trúc nano clay h u c ứ ấ ữ ơ
Trang 14B ng vi c xác đ nh ph h ng ngo i c a v t li u clay –ằ ệ ị ổ ồ ạ ủ ậ ệ
bentonit và nanoclay h u c ch ng minh đữ ơ ứ ượ ực s hình thành nano clay h u c t ph n ng h u c hóa clay.ữ ơ ừ ả ứ ữ ơ
Trang 154.2 Hình thái h c ọ
Trang 16V i đ phân gi i cao ớ ộ ả
ta th y các l p clay ấ ớ
s p x p xen k b i ắ ế ẽ ở
nh ng h p ch t h u ữ ợ ấ ữ
c Nh ng nano clay ơ ữnày có kh năng phân ảtán cao trong môi
trường h u ữ c ơpolyme
Trang 175. Tính ch t a d u c a clay h u c ấ ư ầ ủ ữ ơ
Trang 185.1 S ph thu c hi u s h p th n ự ụ ộ ệ ố ấ ụ ướ c v i s ớ ố
Tính ch t h p th nấ ấ ụ ướ ủc c a MMTR v i s ớ ố
cacbon khác nhau
Trang 205.2 S ph thu c c a hi u s h p th n ự ụ ộ ủ ệ ố ấ ụ ướ c
c a nano clay h u c vào s nhóm th ủ ữ ơ ố ế
alkyl
S l ng nhóm th càng nhi u (trialkyl) thì hi u s ố ượ ế ề ệ ố
h p th n c gi m nh ng không l n l m và kh năng ấ ụ ướ ả ư ớ ắ ảkhu ch tán và trùng h p polyme càng cao.ế ợ
Trang 216. ng d ng Ứ ụ
Nanocomposite Epoxy/Clay ng d ng làm l p ph b o ứ ụ ớ ủ ả
v kim lo iệ ạ
Các lo i polyme trong polyme clay nanocomposit ng ạ ứ
d ng trong l p ph b o v là các polyme nhi t d o, có ụ ớ ủ ả ệ ệ ẻ
tr ng lọ ượng phân t tử ương đ i th p nh : polyeste, ố ấ ư
polyarcrylic, polyuretan, epoxy
L p ph clay nanocomposit có tính u vi t nh :ớ ủ ư ệ ư
Có tính che ch n, b o v ch ng ăn mòn cao.ắ ả ệ ố
Kh năng ch ng xả ố ước, ch u mài mòn.ị
Có đ th m oxi và h i nộ ấ ơ ước th p.ấ
Có tính ch t c lí, đ b n cao và có kh năng ch ng ấ ơ ộ ề ả ốcháy t t.ố