Tiểu luận trình bày Polime tan trong nước trên cơ sở nhựa acrylic ứng dụng làm chất tạo đông, nhũ tương, tạo gel và tạo bông. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo
Trang 1POLIME TAN TRONG NƯỚC TRÊN CƠ
SỞ NHỰA ACRYLIC ỨNG DỤNG LÀM CHẤT TẠO ĐÔNG, NHŨ TƯƠNG, TẠO
GEL VÀ TẠO BÔNGGiảng viên
TS Trần Xuân Mậu
Học viên thực hiện
Hoàng Hải Hậu
Đề tài
Trang 21 Giới thiệu chung
Trang 31 Giới thiệu chung
1.1 Polyme là gì?
- Polyme là những hợp chất cao phân tử mà trong phân
tử gồm nhiều phần tử nhỏ hơn gọi là mắc xích
- Polyme có thể được tạo thành từ phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng.
Trang 41 Giới thiệu chung
1.2 Polyme thiên nhiên
- Ưu điểm: sẵn có trong tự nhiên, không gây hại
với môi trường, độ tinh khiết về mặt lập thể
cao
- Nhược điểm: sản xuất có hạn, khai thác từ thiên
nhiên làm mất cân bằng sinh thái…
Trang 51 Giới thiệu chung
1.3 Polyme tổng hợp
- Ưu điểm: sản xuất được hàng loạt
- Nhược điểm: tính đồng đều về mặt lập thể
không cao, điều kiện về máy móc cũng như trang thiết bị
Trang 62 Nhựa arcrylic
2.1 Giới thiệu về nhựa acrylic
- Nhựa acrylic hay poli(acrylic axit), ký hiệu PAA
- Có công thức chung là [-CH2CH(COOH)]n
- Nó được coi như một poliaxit với các mắc xích
là
-CH2-CH(COOH)-
- Một số dẫn xuất polyme tan của nó bao gồm
poli(acrylic amit), polimaleic, poli(2-aminoetyl
Trang 72 Nhựa arcrylic
2.2 Tính chất vật lý:
- Ở điều kiện thường, PAA là chất rắn hút ẩm
mạnh, giòn và không màu
- PAA có thể được hòa tan trong nước Độ tan
của PAA khô trong nước tăng lên khi nhiệt độ của nước tăng
Trang 82 Nhựa arcrylic
2.3 Tính chất hóa học:
- Trong dung dịch với pH gần trung tính, PAA tồn tại dạng anion polyme
- PAA có khả năng liên kết với H2O, từ đó hấp
thụ và giữ nước, đồng thời làm cho khối lượng phân tử PAA tăng lên so với nguyên chất
- Ở nhiệt độ trên 200 đến 250oC, PAA mất nước
và tạo thành anhiđric polyme không tan trong nước
Trang 93 Đặc trưng của polyme
3.1 Thành phần và đặc tính
- Cấu trúc phân tử gồm 2 phần ưa nước và kỵ
nước
+ Phần kỵ nước này làm ổn định phân tử
polyme và làm cho polyme có các đặc tính
chung của polyme
+ Phần ưa nước của các polyme (COOH) khiến cho các polyme này có các đặc tính khác hẳn các polyme thông thường
Trang 103 Đặc trưng của polyme
3.1 Thành phần và đặc tính
- Độ tan trong nước của các chất cao, đồng thời khả năng tạo màng cao
- Trong dung dịch, các polyme tồn tại ở dạng
ion mang điện tích do sự phân ly H+, do đó
tăng cường khả năng hấp phụ nước đồng thời hình thành nên một màng đối với các hợp chất trong môi trường nước
Trang 113 Đặc trưng của polyme
3.2 Nguyên nhân sử dụng polime
- Các polyme tan trên cơ sở nhựa acrylic tan được trong nước ở dạng axit hoặc muối tham gia như một chất hoạt động bề mặt
- Số lượng dẫn xuất lớn với các tính chất khác nhau về vật lý cũng như tính chất hóa học nên có thể lựa chọn được dẫn xuất phù hợp đáp ứng
được yêu cầu về điều kiện tiến hành phản ứng
hay đặc tính của sản phẩm tạo thành …
Trang 124 Tổng hợp
4.1 Trùng hợp
Trùng hợp là phản ứng kết hợp một số lớn các phân tử monome với nhau tạo thành hợp chất cao phân tử, không giải phóng sản phẩm phụ
Trang 144 Tổng hợp
4.1.1 Trùng hợp gốc
Điều kiện để monome tham gia phản ứng:
- Các monome có liên kết đôi
- Các monome có cấu tạo vòng
Nhựa acrylic chủ yếu được điều chế bằng phản ứng trùng hợp gốc với tác nhân xúc tác là peoxit
Trang 154 Tổng hợp
4.1.1 Trùng hợp gốc
Cơ chế phản ứng trong quá trình điều chế nhựa acrylic xảy ra qua 3 giai đoạn như sau:
Giai đoạn khơi mào: Người ta dùng khơi mào hóa
chất với tác nhân peoxit
R-O-O-R → 2RO●
RO● + >C=C< → >C(OR)-C●<
Trang 164 Tổng hợp
4.1.1 Trùng hợp gốc
Giai đoạn phát triển mạch:
+ Ở giai đoạn này xảy ra hàng loạt các bước cộng các monome vào các gốc tự do đang phát triển
+ Hình thành nên nhiều gốc tự do mới có kích
Trang 174 Tổng hợp
4.1.1 Trùng hợp gốc
Giai đoạn ngắt mạch
Sự ngắt mạch: quá trình bảo hòa các điện tử tự
do của gốc đang phát triển, từ đó làm mất đi các gốc tự do trong hệ
- Các gốc đang phát triển tương tác với nhau theo hai hướng
+ Tái kết hợp+ Tái phân bố
- Gốc tự do khơi mào kết hợp với gốc tự do
đang phát triển
- Các chất ức chế kết hợp với gốc tự do đang phát triển
Trang 184 Tổng hợp
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
Trang 194 Tổng hợp
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
b) Trùng hợp huyền phù (trùng hợp giọt)
- Cơ chế và động học của phản ứng trùng hợp
huyền phù gần giống như trùng hợp khối (các
"khối" ở đây là các giọt monomer khuếch tán
trong nước)
- Chất khơi mào được sử dụng: các peoxyt hữu cơ hoặc các hợp chất azo và diazo tan trong
monome
- Kích thước các "khối" có thể điều chỉnh được
bằng cách thay đổi tốc độ khuấy, hàm lượng chất
19
Trang 204 Tổng hợp
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc c)Trùng hợp kết tủa
- Phương pháp này sử dụng dung môi có thể hòa tan được các monome và nước nhưng không hòa tan được polime tạo thành
- Đầu tiên hòa tan các monome và nước trong
dung môi, sau đó tiến hành phản ứng với sự có
mặt của nước chất hoạt động bề mặt
Monome + H 2O + HĐBM → polime
- Polyme được tạo thành không tan trong dung
môi nên lắng xuống
- Lọc lấy kết tủa ta thu được polyme cần
Trang 214 Tổng hợp
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
d)Trùng hợp dung dịch
- Sử dụng các monome tan trong dung môi, còn
polyme có thể tan hoặc không tan
- Trường hợp nếu polyme tạo thành tan trong
dung môi thì thuận lợi nhất là sử dụng ngay dung dịch polyme thu được
- Nhược điểm: có thể xảy phản ứng chuyển mạch qua dung môi làm giảm khối lượng phân tử trung bình của polyme
Trang 224 Tổng hợp
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc e)Trùng hợp nhũ tương
- Phương pháp này sử dụng rộng rãi nhất trong
công nghiệp
- Trùng hợp nhũ tương xảy ra với tốc độ lớn ở
nhiệt độ tương đối thấp, thu được những polyme
có phân tử lượng cao và ít đa phân tán
- Hệ nhũ tương thường không bền nên cho thêm vào hệ chất nhũ hóa để tăng cường sự tạo nhũ và tính bền vững của nhũ tương
Trang 234 Tổng hợp
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
4.1.2 Các phương pháp tiến hành trùng hợp gốc
Nghiên cứu động học trùng hợp nhũ tương cho
thấy:
- Vai trò của chất nhũ hoá là tăng cường và ổn
định nhũ tương, ảnh hưởng trực tiếp đến quá
trình trùng hợp và ở một mức độ đáng kể, quyết định cơ chế của quá trình trùng hợp
- Khi tăng nồng độ chất nhũ hoá, tốc độ trùng hợp tăng lên
Trang 245 Ứng dụng
5.1 Chất làm đặc
- Chất làm đặc latex: rất nhiều ứng dụng cần đến quá trình làm đặc các hệ latex polime
- Polyme acrylic tan trong nước là chất làm đặc
latex hiệu quả
- Khả năng thay đổi hoạt động làm đặc: điển hình
và có thể do thành phần latex khác nhau đặc biệt
là bản chất của chất nhũ hóa
Trang 25- Trong các dây chuyền làm sợi vải, làm đặc hồ
in thường được thực hiện cùng với polyme
acrylic tan trong nước để sử dụng làm thành phần chấp vá
- Kem đánh răng hay bọt cạo râu được làm đặc
bằng các polyme này Kem được làm bền bằng kim loại kiềm và muối natri của poly(acrylic 25
Trang 265 Ứng dụng
5.2 Chất phân tán
- Poly(acrylic axit) và một số dẫn xuất của nó
hoạt động như chất phân tán hiệu quả, chủ yếu đối với chất màu hữu cơ
- Polyme khối lượng phân tử thấp được lựa chọn cho mục đích này
- Lĩnh vực ứng dụng bao gồm sơn trong đó có thể nâng cáo tính đồng nhất và độ bền của công
thức, có thể là nhờ tương tác của polyme với các
vị trí trên chất màu hay chất độn phân tán
- Poli(acrylic axit) và một số dẫn xuất còn được sử dụng làm phụ gia cho nước nồi hơi
Trang 27ứng thu được từ các monomer như
đimetylaminoetyl metacrylat, acrylic axit,
acrylamit
- Xử lý nước: các chất keo tụ được sử dụng để làm trong nhiều loại chất lỏng có các hạt mịn phân
tán làm bẩn chúng
Trang 285 Ứng dụng
5.3 Chất keo tụ
- Luyện kim: các polyme acrylic tan trong nước
được dùng để thu hồi quặng từ phân tán trong
nước Ngoài việc làm sạch nước, một mục đích
nữa trong quá trình luyện kim là thu hồi các hạt quặng kết tập
- Kiểu kết tập nhằm tăng tốc độ sa lắng và tốc độ lọc này đã được phát triển ra các lĩnh vực khác
ngoài luyện kim
Ví dụ, đối với quá trình lọc các kết tủa như canxi sunfat, có thể tăng tốc độ thấm bằng quá trình
keo tụ trước với các polime như acrylic
Trang 295 Ứng dụng
5.4 Chất kết dính
- Trong một số ứng dụng, cần phải tạo ra độ bền màu cho các đồ vật đúc sao cho chúng vẫn giữ được độ bền kích thước sau khi tạo hình trong điều kiện ướt tới khi chúng được nung hay đóng rắn tới hình dạng cuối cùng
- Để thuận tiện, chất kết dính tạm thời được sử dụng cho mục đích này phải cháy hết trong quá trình nung
- Các công nghệ cần tới chất kết dính tạm thời kiểu này bao gồm sản xuất gốm, tổng hợp tấm amiăng, tạo bánh nghiền thủy tinh
Trang 305 Ứng dụng
5.5 Lớp phủ
- Hỗn hợp muối poli(acrylic axit) với tinh bột có thể ứng dụng trong lĩnh vực này và hồ bằng khả năng dẻo hóa của tinh bột
- Đối với nylon và các loại sợi tổng hợp khác như Dacron, dùng poli(acrylic axit) hoặc các polyme acrylic tan trong nước phù hợp khác thu được
hiệu quả cao nhât
Trang 315 Ứng dụng
5.5 Lớp phủ
- Sơn: Ngoài ứng dụng làm chất liên kết và chất kết dính và phân tán tron công nghệ sơn, một số polyme acrylic có thể làm chất mang sơn
- Giấy: Việc sử dụng poli(acrylic axit) và một số
dẫn xuất của nó làm phụ gia bôi trơn và nghiền
đã được thực hiện nhằm phân tán trong nguyên liệu hay tính chất hiệu quả như độ bền khô của
giấy tạo thành
- Mỹ phẩm, polyme acrylic tan trong nước được
quan tâm trong công thức làm bóng tóc, nó phủ lên tóc và cho phép tạo kiểu tóc
- Tạo màng Việc sử dụng của polyacrylic axit làm chất tạo màng đã được định hướng trong nhiều 31
Trang 32The end.
Thank you for
your attention
^.^