TÌM HIỂU PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP CATION KHƠI MÀO BẰNG TIA TỬ NGOẠI CỦA MỘT SỐ HỆ TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY BIẾN TÍNH DẦU DỪA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ✽✽✽✽ BÁO CÁO BÀI TẬP GIỮA KÌ TÌM HIỂU PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP CATION KHƠI MÀO BẰNG TIA TỬ NGOẠI CỦA MỘT SỐ HỆ TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY BIẾN TÍNH DẦU DỪA CÁN BỘ GIẢNG DẠY: SINH VIÊN THỰC HIỆN: PGS.TS Văn Phạm Đan Thuỷ Nguyễn Chí Cơng Tháng 3/2022 B1909655 MỤC LỤC i Phản ứng polymer hoá mạch cation GVHD:PGS.TS Văn Phạm Đan Thuỷ DANH MỤC HÌNH Phản ứng polymer hố mạch cation GVHD:PGS.TS Văn Phạm Đan Thuỷ DANH MỤC BẢNG Phản ứng polymer hoá mạch cation GVHD:PGS.TS Văn Phạm Đan Thuỷ CHƯƠNG 1: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Nguyên liệu Nhựa epoxy biến tính dầu dừa: nhựa epoxy biến tính dầu dừa (EDD) có hàm lượng dầu 39 % hàm lượng nhóm epoxy 2,31 mol epoxy/kg Monome Bisxycloaliphatic diepoxy (BCDE) loại Cyracure 6105 hãng UCB (Bỉ), có hàm lượng nhóm epoxy 8,5 mol/kg Chất khơi mào quang cation: muối triarylsulfonium (TAS), sử dụng loại Cyracure UVI – 6974 hãng Ciba Dung môi: Clorofom loại P Trung Quốc 1.2 Quá trình trùng hợp quang Quá trình trùng hợp quang thực n máy chiếu tia tử ngoại FUSION UV model F 300S (Mỹ) Máy có đèn thủy ngân áp suất trung bình với cường độ ánh sáng 250 mW/cm2 Khi tốc độ băng chuyền mét/phút, lần chiếu qua đèn tương ứng với thời gian 1,2 giây chiếu -Giai đoạn khơi mào: TAS chất khơi mào sử dụng BCDE xem chất đồng khơi mào cho q trình Vì có TAS q trình khơi mào phản ứng khơi mào khơng xảy Giải thích cho việc khơng thể xảy q trình khơi mào TAS khơng có BCDE chiếu tia tử ngoại vào hệ có TAS EDD TAS tạo acid Bronsted, hình thành proton hoạt tính cao proton hoạt tính cao liên kết với nguyên tử oxy glyxidyl ete hình thành liên kết hydro bền Vì giai đoạn khơi mào tiếp tục để thực phản ứng polymer hố Nhóm epoxy BCDE có dạng mạch vịng có sức căng lớn, hoạt tính, dễ bị mở vịng bị proton hóa Các proton hoạt tính cao hình thành từ TAS tác kích phá vỡ cấu trúc vịng nhóm epoxy BCDE -Giai đoạn phát triển mạch: Monome Bisxycloaliphatic diepoxy sau phá vỡ cấu trúc vịng phát triển mạch với mạch EDD có sẵn trình tiếp diễn -Giai đoạn ngắt mạch: Tại giai đoạn ngắt mạch có cách dừng việc phát triển mạch: Ngừng cung cấp nguồn tia kích thích, tia tử ngoại cho TAS Việc ngừng cung cấp nguồn tia tử ngoại làm cho giai đoạn khơi mào bị ngưng Thêm chất để trung hoà làm hoạt tính TAS Nhưng xét thực tế, tính khả dụng kinh tế việc thực theo hướng thứ ưu tiên hết Vì thực tiếp trình tổng hợp polymer chưa đạt yêu cầu chiều dài chuỗi Bài báo cáo khảo sát số hệ khâu mạch sau bảng Phản ứng polymer hoá mạch cation GVHD:PGS.TS Văn Phạm Đan Thuỷ Bảng 1:Tỉ lệ khối lượng thành phần trình trùng hợp Ở chương tập trung đánh giá hệ khâu mạch số số Polymer hoá mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 2.1 Phân tích phổ hồng ngoại Mẫu tạo thành màng dày 10µm viên KBr để phân tích hồng ngoại Biến đổi nhóm định chức xác định dựa vào thay đổi cường độ hấp thụ đặc trưng chúng Sự biến đổi xác định cách định lượng phương pháp nội chuẩn theo cường độ nhóm C=O 1731 cm-1 Một nhóm chức có hàm lượng khơng thay đổi trình phản ứng Phổ hồng ngoại hệ EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 sử dụng để phân tích mẫu.Phổ hồng ngoại trước sau 13,2 giây chiếu tia tử ngoại trình bày hình Hình 1:Phổ hồng ngoại hệ EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 trước (a) sau 13,2 giây (b) chiếu tia tử ngoại Hình cho thấy ta thấy trình chiếu tia tử ngoại, hấp thụ 1731 cm đặc trưng cho nhóm C=O cường độ khơng thay đổi Các hấp thụ đặc trưng cho nhóm hydroxyl, nhóm ete có số sóng 3460 - 3500, 1039 -1082 cm-1 tăng lên Bên cạnh đó, hấp thụ đặc trưng cho TAS, nhóm epoxy EDD, BCDE có số sóng 1793, 914, 789 cm-1 giảm trình chiếu tia tử ngoại Qua phân tích nhiệt hệ EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 ta thấy có dao động đỉnh hấp thụ, có tăng, có giảm trước sau q trình chiếu tia tử ngoại, chênh lệch không nhiều có chênh lệch nhiều mặt chung chút đỉnh hấp phụ nhóm TAS, nhóm epoxy EDD đặc biệt nhóm epoxy BCDE -1 Polymer hoá mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan 2.2 Hệ trùng hợp quang sở EDD TAS Trong báo cáo quan tâm đến hệ có tỉ phần trọng lượng EDD/TAS = 100/5 để khảo sát biến đổi TAS nhóm hydroxyl q trình chiếu tia tử ngoại Biến đổi TAS nhóm hydroxyl q trình chiếu tia tử ngoại trình bày hình Hình 2:Biến đổi hàm lượng nhóm định chức chiếu tia tử ngoại (trong đó: ■ TAS; ♦ nhóm OH) Từ hình 2, ta thấy nhóm hydroxyl khơng có thay đổi, ta lại thấy thay đổi đáng kể hàm lượng TAS Điều chứng tỏ khơng có khơi mào diễn hàm lượng chất khơi mào TAS thay đổi đáng kể Giải thích cho điều có hình thành proton hoạt tính cao TAS sau chiếu tia tử ngoại, proton khơng tham gia vào q trình khơi mào mà hình thành liên kết hydro với nguyên tử oxy tạo phức bền EDD Quá trình hình thành phức bền biểu diễn hình Polymer hoá mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan Hình 3:Các phức tạo liên kết hydro proton nguyên tử oxy glyxidyl ete Điều chứng tỏ sau phải thêm monome BCDE để thúc đẩy phản ứng cải thiện tính chất màng sau đóng rắn 2.3.Hệ trùng hợp quang sở EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 Biến đổi hàm lượng TAS nhóm định chức hệ EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 chiếu tia tử ngoại thể hình Hình 4:Biến đổi hàm lượng nhóm định chức hệ EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 chiếu tia tử ngoại Trong : ♦ TAS; ■ nhóm epoxy EDD; ▲ nhóm epoxy BCDE; × nhóm OH; + nhóm ete Polymer hoá mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan Từ biến đổi hàm lượng TAS trình bày hình ta thấy có đến 65% TAS phân quang sau 1,2s chiếu tia tử ngoại Điều chứng tỏ trình khơi mào cation diễn có mặt BCDE đặc biệt hệ EDD/BCDE/TAS= 20/80/5 Bên cạnh tăng nhanh chóng hàm lượng TAS phân quang, ta thấy hàm lượng nhóm hydroxyl tăng chóng mặt lên mức gấp 4,5 lần so với ban đầu, hàm lượng nhóm ete có tăng lần từ mức 100% ban đầu lên đến 300% sau 1,2s chiếu xạ Việc giải thích cho q trình tăng nhanh đơn giản TAS phân quang có mặt BCDE đồng nghĩa trình khơi mào diễn TAS phân quang làm hình thành proton hoạt tính cao dẫn đến việc xảy hàng loạt phản ứng mở vòng nhóm epoxy BCDE Q trình khơi mào diễn đồng nghĩa trình phát triển mạch bắt đầu diễn liên tục, liên kết ete hình thành nhanh nhóm epoxy EDD nhóm epoxy BCDE chuyển hóa nhanh chóng 2.4.Hệ trùng hợp quang sở BCDE/TAS = 100/5 Những biến đổi cảu hàng lượng TAS nhóm hydroxyl ghi nhận hình Hình 5:Biến đổi hàm lượng nhóm định chức hệ BCDE/TAS = 100/5 trình chiếu tia tử ngoại Trong đó: ♦ TAS; ▲ nhóm epoxy BCDE; × nhóm OH; + nhóm ete Từ hình thấy sử dụng hệ BCDE/TAS = 100/5 nhóm hydroxyl tạo thành nhanh nhiều chiếu tia tử ngoại nhờ monome BCDE hoạt tính 10 Polymer hố mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan cao, dễ dàng tham gia phản ứng khơi mào Tuy nhiên TAS lại phân quang hơn; nhóm epoxy chuyển hóa chậm nhóm ete hình thành so với hệ EDD/BCDE/TAS = 20/80/5 Giải tích cho tượng này, đề cập đến cấu trúc mạng lưới không gian cứng nhắc sở BCDE cản trở phản ứng mức độ chuyển hoá nhóm epoxy định Chúng ta thấy tầm quan trọng EDD, cần lượng nhỏ có tác dụng dẻo hố đoạn mạch phát triển linh động hơn, từ chuyển hố nhóm epoxy cao 2.5.Ảnh hưởng hàm lượng TAS Bài nghiên cứu khảo sát hàm lượng TAS đến chuyển hóa nhóm epoxy EDD nhóm epoxy BCDE sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại Hình 6:Ảnh hưởng hàm lượng TAS ban đầu đến chuyển hóa nhóm epoxy sau 0,6 giây (♦,■) giây (◊,□) chiếu tia tử ngoại Trong đó: ♦,◊ Nhóm epoxy EDD ; ■,□ Nhóm epoxy BCDE Từ hình thấy chuyển hóa nhóm epoxy BCDE hệ có hàm lượng TAS ban đầu 5% 7% sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại xấp xỉ Sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại, chuyển hóa nhóm epoxy EDD hệ có hàm lượng TAS ban đầu 5%, 7% tương ứng 44%, 50% Tuy nhiên, sau 13,2 giây chiếu giá trị chuyển hóa khơng cịn khác nhiều, đạt giá trị tương ứng 56% 58% Như vậy, chuyển hóa nhóm epoxy hệ trùng hợp quang tăng 11 Polymer hoá mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan hàm lượng TAS ban đầu hệ tăng từ 3% đến 5% Tuy nhiên tiếp tục tăng hàm lượng TAS ban đầu hệ trùng hợp quang từ 5% đến 7%, chuyển hóa nhóm epoxy cuối không tăng thêm 12 Polymer hoá mạch cation Thuỷ GVHD: PGS.TS Văn Phạm Đan CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Qua nghiên cứu phổ hồng ngoại hệ trùng hợp quang sở EDD chọn hấp thụ 1731 cm-1 đặc trưng cho nhóm cacbonyl làm nội chuẩn để khảo sát thay đổi TAS, nhóm hydroxyl, nhóm epoxy EDD monome BCDE, nhóm ete theo hấp thụ đặc trưng 1798, 3478, 914, 789 1049 cm-1 Phản ứng trùng hợp cation khơi mào tia tử ngoại không xảy hệ EDD/TAS = 100/5, khơng có monome BCDE, xảy chậm hệ BCDE/TAS = 100/5 xảy nhanh chóng hệ có EDD, BCDE, TAS nhờ khả tham gia thúc đẩy phản ứng khơi mào BCDE hóa dẻo, tăng độ linh động hệ EDD Do hiệu ứng chắn sáng, dải tỉ phần nghiên cứu, tỉ phần trọng lượng TAS = % so với tổng lượng EDD BCDE có hiệu tốt phản ứng trùng hợp 13