Nghiên cứu vật liệu nhựa epoxy đóng rắn bằng triethylene tetramine biến tính dầu đậu nành epoxy hóa

MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN X T CỦA GI O VIÊN HƢỚNG DẪN iii NHẬN X T CỦA GI O VIÊN PHẢN BIỆN v LỜI CẢM ƠN vii LỜI CAM ĐOAN viii MỤC LỤC ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU xii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xiv LỜI MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan dầu thực vật 1.1.1 Sơ lược chung dầu thực vật 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Dầu đậu nành 1.1.4 Một số ứng dụng dầu đậu nành 1.2 Tổng quan dầu đậu nành epoxy hóa 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Phản ứng tổng hợp dầu đậu nành epoxy hóa 1.2.3 Ứng dụng 1.3 Tổng quan nhựa epoxy 1.3.1 Lịch sử hình thành nhựa epoxy 1.3.2 Định nghĩa 11 1.3.3 Phân loại 11 1.3.4.1 Tính chất vật lý 12 1.3.4.2 Tính chất hóa học 14 1.3.5 Quy trình tổng hợp nhựa epoxy 14 ix 1.3.5.1 Phản ứng tạo nhựa polyepoxy 14 1.3.5.2 Phản ứng đa tụ nhựa epoxy 15 1.3.5.3 Một số loại nhựa khác 16 1.3.6 Ứng dụng 17 1.3.7 Nhựa epoxy D.E.R 331 17 1.3.7.1 Tính chất nhựa epoxy D.E.R 331 18 1.3.7.2 Quy trình tổng hợp nhựa epoxy D.E.R 331 18 1.4 Chất đóng rắn Trietylene tetramine (TETA) 19 1.4.1 Khái niệm 19 1.4.2 Tính chất 20 1.4.3 Phương thức tổng hợp 20 1.5 Cơ chế đóng rắn nhựa epoxy với chất đóng rắn Trietylen tetramin 21 1.5.1 Cơ chế phản ứng nhóm epoxy với nhóm amin 21 1.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình đóng rắn nhựa epoxy 24 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 25 2.1 Nội dung thực nghiệm 25 2.2 Nguyên liệu hóa chất 25 2.3 Dụng cụ thiết bị 27 2.4 Quy trình thực nghiệm 29 2.4.1 Quy trình thực nghiệm tổng quát 29 2.4.2 Đánh giá thông số nguyên liệu 30 2.4.3 Thành lập đơn pha chế hệ dầu đậu nành epoxy hóa, nhựa epoxy D.E.R 331 hóa chất đóng rắn Triethylenetetramine (TETA) 31 2.5 Các phương pháp đánh giá 32 2.5.1 Phương pháp xác định thời gian gel nhiệt độ gel 32 2.5.2 Phương pháp xác định hàm lượng đóng rắn 33 2.5.3 Phương pháp đánh giá tính chất kéo 33 2.5.4 Phương pháp đánh giá tính chất uốn 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37 3.1 Đánh giá nguyên liệu thí nghiệm 37 3.1.1 Chất đóng rắn Triethylene tetramine (TETA) 37 3.1.2 Dầu đậu nành epoxy hóa (ESO) 38 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến thông số hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA 38 x 3.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến thời gian gel nhiệt độ gel hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA 38 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến hàm lượng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA 40 3.2.3 Ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến tính chất kéo hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA 42 3.2.4 Ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến tính chất uốn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA 44 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 4.1 Kết luận 47 4.2 Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 50 xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ESO Epoxidized soybean oil Dầu đậu nành epoxy hóa TETA Triethylene tetramine Triethylene tetramine ASTM American society of the international association for testing and materials Hiệp hội vật liệu thử nghiệm Hoa Kỳ xii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số loại chất béo thực phẩm thơng dụng tính 100 gam) Bảng 1.2 Thành phần axit béo dầu đậu nành Bảng 1.3 Các thông số dầu đậu nành thương phẩm hãng Arkema Pháp), mã hàng: Vikoflex® 7170 Bảng 1.4 Các thơng số dầu đậu nành epoxy hóa thương phẩm hãng Hallstar Bảng 1.5 Tính chất vật lý nhựa epoxy chưa đóng rắn 12 Bảng 1.6 Các thông số nhựa epoxy D.E.R 331 18 Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật chất đóng rắn TETA 20 Bảng 2.1 Các nguyên liệu hóa chất sử dụng luận văn 25 Bảng 2.2 Danh sách thiết bị, dụng cụ sử dụng luận văn 27 Bảng 2.3 Cơng thức pha hỗn hợp đóng rắn 32 Bảng 2.4 Thơng số kích thước mẫu tạ theo tiêu chuẩn ASTM D638 – 00 loại I 34 Bảng 3.1 Chỉ số amin tổng TETA 37 Bảng 3.2 Chỉ số epoxy ( % oxirane oxygen) dầu đậu nành epoxy hóa 38 Bảng 3.3 Thời gian gel nhiệt độ gel hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 39 Bảng 3.4 Hàm lượng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/ epoxy D.E.R 331 41 Bảng 3.5 Độ bền kéo, độ biến dạng modul kéo mẫu nhựa sau đóng rắn 42 Bảng 3.6 Độ bền uốn modul uốn mẫu nhựa sau đóng rắn 44 xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Phương trình tổng hợp dầu đậu nành epoxy hóa Hình 1.2 Cơ chế phản ứng nhóm epoxy TETA 22 Hình 1.3 Phương trình phản ứng ESO TETA 22 Hình 1.4 Cơ chế phản ứng ESO TETA 23 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thực nghiệm tổng quát 29 Hình 2.2 Hình ảnh minh họa mẫu tạ theo tiêu chuẩn ASTM D638-00 34 Hình 2.3 Mơ hình mẫu đo uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790 – 00 35 Hình 3.1 Ảnh chụp Triethylene tetramine 37 Hình 3.2 Dầu đậu nành epoxy hóa 38 Hình 3.3 Bi u đồ thời gian nhiệt độ thời m gel hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 39 Hình 3.4 Bi u đồ hàm lượng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 41 Hình 3.5 Bi u đồ độ bền kéo độ biến dạng mẫu nhựa sau đóng rắn 43 Hình 3.6 Bi u đồ modul kéo mẫu nhựa sau đóng rắn 44 Hình 3.7 Bi u đồ độ bền uốn mẫu nhựa sau đóng rắn 45 Hình 3.8 Bi u đồ modul uốn mẫu nhựa sau đóng rắn 46 xiv LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, polyme sở dầu thực vật xem vật liệu có khả phân hủy sinh học thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nhà khoa học giới Polyme sở dầu thực vật có ưu m bật mơi trường xã hội so với polyme có nguồn gốc từ dầu mỏ truyền thống Có th nói, dầu thực vật ngày đóng vai trị quan trọng sống chúng ta, nguyên liệu rẻ phổ biến giới dùng đời sống công nghiệp chế biến keo, mực in, nến, chất tẩy rửa, chất dẻo, chất bơi trơn, ; hóa chất nơng nghiệp; thực phẩm; y học; mỹ phẩm số lĩnh vực khác Nhựa epoxy có nhiều ưu m sử dụng nhiều ngành công nghiệp dân dụng Tuy nhiên, nhựa epoxy thương phẩm có thị trường cịn tồn nhược m tính giịn làm hạn chế phần sử dụng Các nghiên cứu chủ yếu dùng dầu thực vật epoxy hóa làm chất biến tính cho nhựa epoxy composite epoxy Các loại dầu sử dụng phổ biến đ epoxy hóa loại bán khơ hay khô dầu lanh, dầu đậu nành, dầu đen,… Ở nước ta, số nghiên cứu thực biến tính nhựa epoxy dầu lanh chủ yếu, nghiên cứu nhựa epoxy biến tính dầu đậu nành epoxy hóa cịn hạn chế Vì lý do, tơi chọn đề tài ‘‘Nghiên cứu vật liệu hệ nhựa epoxy đóng rắn Triethylene tetramine biến tính dầu đậu nành epoxy hóa’’ nhằm tạo loại nhựa epoxy từ ngồn gốc thiên nhiên cải thiện tính giịn nhựa epoxy Mục đích nghiên cứu Khảo sát thời gian nhiệt độ thời m gel, hàm lượng đóng rắn, độ bền kéo độ bền uốn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, dầu đậu nành epoxy hóa TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp tập trung nghiên cứu đối tượng dầu đậu nành epoxy hóa, nhựa epoxy D.E.R 331 chất đóng rắn Triethylene tetramine TETA) Nội dung nghiên cứu  Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng dầu đậu nành epoxy hóa/nhựa epoxy D.E.R.331 đến thời gian gel nhiệt độ gel, hàm lượng đóng rắn, tính chất kéo tính chất uốn mẫu nhựa  Kết luận ảnh hưởng tỉ lệ phần trăm khối lượng dầu đậu nành epoxy hóa/nhựa epoxy D.E.R.331 đến tính chất mẫu nhựa Phƣơng pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu sau:  Phương pháp chuẩn số % oxirane oxygen  Phương pháp xác định thời gian gel nhiệt độ gel  Phương pháp xác định hàm lượng đóng rắn  Phương pháp đo độ bền kéo  Phương pháp đo độ bề uốn Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo số phần khác theo quy định trình bày khóa luận hoàn chỉnh, nội dụng luận văn chia làm chương : Chƣơng : Tổng quan lý thuyết Chƣơng : Thực nghiệm Chƣơng : Kết bàn luận Chƣơng : Kết luận kiến nghị CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan dầu thực vật 1.1.1 Sơ lƣợc chung dầu thực vật Dầu thực vật chất lỏng, nhớt chiết xuất, chưng cất tinh chiết từ loại thực vật khác nhau, hợp chất nhiều chất hữu tan dung môi hữu thông thường cloroform, hexan, ete, benzen, xăng,… không tan nước Đối với thực vật chất béo tích trữ chủ yếu hạt Trong hạt, hạt chín dần phần tinh bột chuy n thành chất béo [5] Dầu thực vật chứa axit béo cần thiết cung cấp lượng cho th ngăn ngừa bệnh suy dinh dưỡng trẻ em, bệnh lỡ da, suy nhược th thiếu chất, ) Bên cạnh đó, dầu thực vật cịn hịa tan vitamin tan dầu A, D, E, K) giúp cho trình trao đổi chất sinh học th thực hiệu Ngoài ra, dầu thực vật nguyên liệu vô quan trọng cho công nghiệp chế biến keo, mực in, sơn, nến, chất tạo nhũ, chất tẩy rửa, chất dẻo,… Một số chất béo dùng y dược bơ, ca cao, dầu mù u, dầu thầu dầu,… Bảng 1.1 Một số loại chất béo thực phẩm thơng dụng tính 100 gam) [5] Chất béo Chất béo bão Chất béo không Chất béo Dầu thực vật tổng hịa no đơn khơng no đa Dầu shortening 71 g 23 g 8g 37 g (hydrat hóa) Dầu hướng dương 100 g 10 g 20 g 66 g Dầu đậu nành 100 g 16 g 23 g 58 g Dầu ô liu 100 g 14 g 73 g 11 g Bơ 81 g 51 g 21 g 3g 1.1.2 Phân loại Dầu thực vật có th chia thành:  Tinh dầu loại hợp chất thơm dễ bay tinh khiết, sử dụng làm hương liệu, chăm sóc sức khỏe (ví dụ: tinh dầu hoa hồng, tinh dầu oải hương,…)  Dầu ngâm loại dầu thêm chất khác vào (ví dụ liu,…)  Dầu chất béo chiết xuất từ thực vật, thường gọi dầu thực vật, hỗn hợp triglyxerit chiết xuất từ thân, hạt cùi số loại có dầu dừa, hướng dương, thầu dầu, đậu nành, Dầu chất béo chiết xuất từ thực vật bao gồm dạng lỏng dầu canola, dạng rắn bơ, cacao Dầu chất béo chiết xuất từ thực vật dùng làm thức ăn phục vụ công nghiệp  Dầu chất béo hydro hóa, bao gồm hỗn hợp triglyxerit hydro hóa nhiệt độ áp suất cao Hydro liên kết với triglyxerit làm tăng phân tử khối Dầu chất béo hydro hóa tăng thêm khả chống oxy hóa (ơi, thiu), tăng thêm độ nhớt hay nhiệt độ nóng chảy 1.1.3 Dầu đậu nành Dầu đậu nành loại dầu thực vật chiết xuất từ hạt đậu tương Hạt đậu nành hình oval, có vỏ bao bọc, vỏ chiếm khoảng 5% khối lượng hạt Khối lượng 1000 hạt khô 140 – 200g, dụng trọng hạt 600 – 780 kg/m Dầu đậu nành ép từ hạt đậu nành có màu từ vàng nhạt đến vàng, có mùi đặc trưng đậu nành, có thành phần axit béo hoàn chỉnh [3], [6] Bảng 1.2 Thành phần axit béo dầu đậu nành [13] Axit béo đậu nành Axit béo no Axit béo không no Cấu trúc Palmitic C Stearic C (C (C % C 16: 11 C 18: COOC C 18: 26 COOH COOC Oleic C (C CH=CH(C Linoleic C (C CH=CH COOC C 18: 52 Linolenic C (C CH=CH (C COOC C 18: Trong hạt đậu nành có thành phần hóa học như: protein 40%), lipid 1225%), glucid (10-15%); có muối khống Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S; vitamin A, B1, B2, D, E, F; enzyme, sáp, nhựa, cellulose; đặc biệt chứa chất kiềm hãm tripcin ( kìm hãm q trình tiêu hóa trao đổi chất), saponin chất kìm hãm phát tri n gà con, chất tạo bọt) Protein đạm) dầu đậu nành có hoạt tính sinh học cao có th hỗ trợ thiếu protein động vật Thành phần axit amin protein đậu nành hoàn chỉnh, chứa tất axit amin không thay Hàm lượng lizin đậu nành gấp 10 lần so với lúa mỳ, ngơ, gạo; cịn tryptophan gấp 3.1.2 Dầu đậu nành epoxy hóa (ESO)  Về ngoại quan Về ngoại quan, dầu đậu nành epoxy hóa chất lỏng, có màu vàng sáng, nhớt Hình 3.2 Dầu đậu nành epoxy hóa  Chuẩn số % Oxirane Oxygen dầu đậu nành epoxy hóa Bảng 3.2 Chỉ số epoxy (% oxirane oxygen) dầu đậu nành epoxy hóa Lần Lần Lần Trung bình 6,37 6,24 6,40 6,34 % Oxirane oxygen Kết luận: Chỉ số % Oxirane oxygen dầu đậu nành epoxy hóa 6,34 phù hợp với thông số mà nhà sản xuất cung cấp (< 7), dầu đậu nành epoxy hóa phù hợp đ làm thí nghiệm 3.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến thông số hệ nhựa epoxy D.E 331, dầu đậu nành epoxy hóa chất đóng rắn Triethylene tetramine 3.2.1 Ảnh hƣởng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến thời gian gel nhiệt độ gel hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA Tiến hành khảo sát thời gian gel nhiệt độ gel hỗn hợp gồm dầu đậu nành epoxy hóa, nhựa epoxy D.E.R 331 chất đóng rắn TETA, ta có kết bảng 3.3 38 Bảng 3.3 Thời gian gel nhiệt độ gel hệ nhựa epoxy D.E.R 331,ESO TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Mẫu Tỉ lệ % khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Thời gian gel ( phút) Nhiệt độ gel ( ) 40/60 25,30 61 30/70 20,19 73 25/75 16,45 79 20/80 13,67 89 30 89 Thời gian gel (Phút) 20 73 90 79 80 70 61 20.19 16.45 60 13.67 15 50 40 10 30 Nhiệt độ gel (°C) 25.3 25 100 20 10 0 40/60 30/70 25/75 20/80 Tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Thời gian gel phút) Nhiệt độ gel °C) Hình 3.3 Bi u đồ thời gian gel nhiệt độ gel hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Từ giá trị số liệu bảng 3.3 bi u đồ hình 3.3 cho ta thấy, mẫu nhựa với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 40/60, 30/70, 25/75 20/40 thời gian gel dao động khoảng 13,67 – 25,30 phút, nhiệt độ gel dao 39 động khoảng 61 – 89 Hệ nhựa đóng rắn với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 có thời gian gel nhanh nhiệt độ gel cao tương ứng với giá trị 13,67 phút 89 , ngược lại có thời gian gel chậm nhiệt độ gel thấp mẫu nhựa đóng rắn với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 40/60 với giá trị 25,30 phút 61 Sự chênh lệch thời gian gel nhiệt độ gel mẫu nhựa đóng rắn với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 40/60 nhiều, giá trị 11,63 phút 28 Thời gian gel có xu hướng tỉ lệ thuận với hàm lượng ESO sử dụng hệ nhựa đóng rắn Tương tự, nhiệt độ gel có xu hướng tỉ lệ nghịch với hàm lượng ESO hệ nhựa đóng rắn Từ cho thấy bước nhảy tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 có ảnh hưởng nhiều đến thời gian nhiệt độ thời m gel Tuy nhiên, thời gian gel thấp mà nhiệt độ gel cao gây trở ngại việc ki m soát trình đóng rắn gia cơng Điều có th giải thích, thơng thường nhựa nhiệt rắn sử dụng nhiều chất đóng rắn nhựa đóng rắn nhanh Vì mật độ hidro linh động tăng lên dẫn đến xác suất hai nhóm chức hoạt động gần cao hơn, phản ứng nối mạng mãnh liệt hơn, lượng nhiệt sinh đủ đ thúc đẩy phản ứng đóng rắn phân tử khác hình thành sớm hơn, rút ngắn thời gian gel nhiệt độ gel tăng cao Khi thay phần lượng nhựa epoxy D.E.R 331 dầu đậu nành epoxy hóa làm giảm khả nhóm epoxy phản ứng với chất đóng rắn TETA, ESO có khối lượng phân tử lớn, mạch phân tử lại cồng kềnh làm cản trở q trình đóng rắn, dẫn đến vật liệu khó đóng rắn hơn, thời gian gel lâu nhiệt độ gel thấp, nhiên dễ theo dõi q trình đóng rắn gia cơng [1], [9], [19] 3.2.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến hàm lƣợng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA Hàm lượng đóng rắn thơng số kỹ thuật quan trọng, chúng vừa phản ánh phần độ bền tính vừa giúp xác định tỉ lệ chất đóng rắn, epoxy sử dụng thiếu, đủ hay dư Kết hàm lượng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, dầu đậu nành epoxy hóa chất đóng rắn TETA trình bày cụ th bảng 3.4 hình 3.4 40 Bảng 3.4 Hàm lượng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/ epoxy D.E.R 331 Tỉ lệ % khối lƣợng Hàm lƣợng đóng rắn Mẫu ESO/epoxy D.E.R 331 ( %) 40/60 79,28 30/70 97,37 25/75 99,20 20/80 98,78 120 j Hàm lƣợng đóng rắn (%) 100 80 97.37 99.20 98.78 30/70 25/75 20/80 79.28 60 40 20 40/60 Tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Hình 3.4 Bi u đồ hàm lượng đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Qua số liệu thu bảng 3.4 bi u đồ hình 3.4, hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 có hàm lượng đóng rắn dao động khoảng 79,28 – 99,20 % Trong đó, tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 25/75 có hàm lượng đóng rắn cao 99,20 % thấp 79,28 % với tỉ lệ phần trăm khối khối ESO/epoxy D.E.R 331: 40/60 Với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 40/60 có khả đóng rắn chậm khơng hồn tồn hàm lượng ESO hệ đóng rắn lớn, lượng epoxy D.E.R 331 khơng đủ đ tạo 41 phản ứng với chất đóng rắn TETA, mẫu nhựa sau đóng rắn xuất nhiều lỗ xốp lỗ khí, khơng đóng rắn hồn tồn Việc trộn dầu đậu nành epoxy hóa vào hệ nhựa epoxy D.E.R 331 TETA làm giảm lượng epoxy D.E.R 331 dẫn đến việc thiếu lượng epoxy dư lượng TETA làm ảnh hưởng đến hàm lượng đóng rắn hệ Hàm lượng đóng rắn tăng dần theo chiều giảm hàm lượng ESO hệ nhựa đóng rắn, tăng tới tỉ lệ định Ta thấy tỉ lệ phần trăm ESO/epoxy D.E.R 331: 25/75 có giá trị hàm lượng đóng rắn cao 99,20 % vừa tỉ lệ vừa đủ epoxy, tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 40/60 có giá trị hàm lượng đóng rắn thấp 79,28 % tỉ lệ thiếu epoxy, mẫu tạo khơng đạt chuẩn tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 có giá trị hàm lượng đóng rắn 98,78 % tỉ lệ dư epoxy Vì tỉ lệ đóng rắn TETA/epoxy = 13% tỉ lệ đạt hàm lượng đóng rắn tối ưu hệ đóng rắn epoxy D.E.R 331 TETA, sử dụng thiếu dư chất đóng rắn hidro linh động nhóm amin khơng đủ mở vịng epoxy ngược lại khơng có đủ nhóm epoxy đ phản ứng với nhóm amin, dẫn đến khơng th hình thành liên kết tạo mạng khơng gian, sau chất đóng rắn dư, nhựa epoxy dư dư hai chất trường hợp không th phản ứng với cản trở không gian mà trạng thái tồn hệ th lỏng, qua q trình soxhlet bị hịa tan dung mơi Vậy dựa vào điều kiện hàm lượng đóng rắn, ta chọn mẫu phù hợp đ tiến hành khảo sát tính, mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 30/70, 25/75 20/80 3.2.3 Ảnh hƣởng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến tính chất kéo hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA Bảng 3.5 Độ bền kéo, độ biến dạng modul kéo mẫu nhựa sau đóng rắn Độ bền kéo Modul kéo Tỉ lệ % khối lƣợng Độ biến dạng trung bình trung bình ESO/epoxy D.E.R trung bình 331 ( N/m ) (%) ( N/m ) 30/70 22,61 1,95 1235,15 25/75 29,54 2,37 1490,13 20/80 25,41 2,09 1489,16 42 2.37 35 2.5 2.09 1.95 2.0 29.54 30 25.41 25 22.61 1.5 20 1.0 15 10 0.5 Độ biến dạng trung bình (%) Độ bền kéo trung bình (N/mm2) 40 0.0 30/70 25/75 20/80 Tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Độ bền kéo trung bình N/mm2) Độ biến dạng trung bình %) Hình 3.5 Bi u đồ độ bền kéo độ biến dạng mẫu nhựa sau đóng rắn Độ bền kéo độ biến dạng thay đổi theo tỉ lệ phần trăm ESO/epoxy D.E.R 331 thay đổi Từ số liệu bảng 3.5 bi u đồ hình 3.5, cho thấy tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 dao động từ 30/70 đến 25/75 độ bền kéo độ biến dạng tăng với giá trị 22,61 - 29,54 N/mm 1,95 - 2,37 % đến tỉ lệ 20/80 độ bền kéo độ biến dạng lại giảm 25,41 N/mm 2,09% Điều có th giải thích tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 30/70 có hàm lượng ESO cao nên mẫu có độ dẻo dai định dẫn đến độ bền kéo độ biến dạng thấp Tiếp đến, tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 25/75 có độ bền kéo độ biến dạng cao hàm lượng ESO đóng rắn mạnh mẽ Ở mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80, độ bền kéo độ biến dạng giảm xuống hàm lượng ESO ít, epoxy D.E.R 331 nhiều làm mẫu giòn Vì vậy, cần đưa hàm lượng ESO vào hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA mức độ định đ mẫu có độ bề kéo độ biến dạng cao 43 Modul kéo trung bình (N/mm2) 1800 1490.13 1489.16 25/75 20/80 1600 1400 1235.15 1200 1000 800 600 400 200 30/70 Tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Hình 3.6 Bi u đồ modul kéo mẫu nhựa sau đóng rắn Dựa vào bi u đồ modul kéo hình 3.6, ta thấy modul kéo mẫu tăng không theo tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Mẫu có modul kéo cao mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 25/75 1490,13 N/mm , mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 1489,16 N/mm cuối mẫu có tỉ lệ 30/70 có giá trị 1235,15 N/mm Điều có th giải thích, hàm lượng ESO modul kéo tăng mức độ định 3.2.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/nhựa epoxy D.E.R 331 đến tính chất uốn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA Bảng 3.6 Độ bền uốn modul uốn mẫu nhựa sau đóng rắn Tỉ lệ % khối lƣợng Độ bền uốn trung bình Modul uốn trung bình ESO/epoxy D.E.R ( N/m ) ( N/m ) 331 30/70 42,08 1284,72 25/75 38,08 1095,10 20/80 34,32 1301,96 44 50 42.08 38.08 Độ bền uốn trung bình (N/mm2) 45 34.32 40 35 30 25 20 15 10 30/70 25/75 20/80 Tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Hình 3.7 Bi u đồ độ bền uốn mẫu nhựa sau đóng rắn Độ bền uốn thay đổi hàm lượng ESO thay đổi Từ bi u đồ hình 3.7 cho thấy tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 từ 30/70 – 20/80 có độ bền uốn giảm dần từ 42,08 – 34,32 N/mm Ở mẫu tỉ lệ phần khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 30/70 có độ bền uốn cao 42,08 N/ , mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 25/75 có độ bền uốn 38,08 N/mm độ bền uốn thấp 34,32 N/mm với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 Tuy nhiên, ảnh hưởng kích thước độ rộng, độ dày mẫu uốn dẫn đến giá trị độ bền uốn bị ảnh hưởng, mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 30/70 có độ dày lớn so với mẫu lại chênh lệch khoảng 1mm, dẫn đến mẫu có giá trị độ bền uốn modul uốn lớn hơn, làm cho kết không phù hợp nhận xét Thực tế, mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 30/70 có hàm lượng dầu cao mẫu có độ dẻo dai định, dẫn đến độ bền uốn thấp mẫu lại Tiếp đến, mẫu tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 25/75 có độ bền uốn lớn hàm lượng ESO đóng rắn mạnh mẽ Ở mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 độ bền kéo độ biến dạng giảm xuống hàm lượng ESO q ít, epoxy D.E.R 331 q nhiều làm mẫu giịn Vì vậy, cần đưa hàm lượng ESO vào hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA mức độ định đ mẫu có độ bề uốn cao 45 Modul uốn trung bình (N/mm2) 1600 1284.72 1400 1095.1 1301.96 1200 1000 800 600 400 200 30/70 25/75 20/80 Tỉ lệ phần trăm khối lƣợng ESO/epoxy D.E.R 331 Hình 3.8 Bi u đồ modul uốn mẫu nhựa sau đóng rắn Qua bi u đồ hình 3.8 cho thấy modul uốn mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331: 20/80 cao mẫu nhựa Tương tự độ bền uốn mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 có yếu tố khơng phù hợp nên dẫn đến kết không phù hợp nhận xét Thực tế giải thích modul uốn mẫu mẫu có hàm lượng ESO modul uốn tăng ngược lại Kết luận chung: Khi đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R, ESO chất đóng rắn TETA, thời gian gel mẫu giảm tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 từ 40/60 đến 20/80, tức hàm lượng ESO hệ đóng rắn giảm Nhiệt độ gel mẫu tăng hàm lượng ESO hệ đóng rắn giảm Hàm lượng ESO thêm vào làm thay đổi đến thời gian nhiệt độ gel giúp ki m sốt q trình gia cơng dễ dàng Hàm lượng đóng rắn mẫu hệ nhựa epoxy D.E.R, ESO chất đóng rắn TETA tăng theo tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 từ 40/60 đến 20/80, tức hàm lượng ESO hệ đóng rắn giảm, hàm lượng đóng rắn tăng mức độ định mà lượng tác chất vừa đủ, lượng tác chất dư thiếu hàm lượng giảm Khi hàm lượng ESO hệ nhựa epoxy D.E.R, ESO chất đóng rắn TETA độ bền tính tăng cường hàm lượng ESO đưa vào hỗn hợp vừa đủ đến mức độ định Hàm lượng ESO lượng epoxy hay amin nhiều độ bền giảm mẫu cứng giòn 46 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết trên, ta có th đến số kết luận sau: - Hàm lượng ESO hệ nhựa epoxy D.E.R, ESO chất đóng rắn TETA nhiều thời gian gel lâu, nhiệt độ gel giảm, bên cạnh hàm lượng đóng rắn giảm dẫn đến tính chất lý mẫu nhựa kém, dễ dàng ki m sốt q trình gia cơng - Nhìn chung điều kiện, ta thấy mẫu có tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/ epxoy D.E.R 331: 25/75 tạo mẫu có kết tương đối ổn định với điều kiện thời gian gel 16,45 phút, nhiệt độ gel 79 hàm lượng đóng rắn 99,20 % tính chất lý tương đối 4.2 Kiến nghị Do thời gian thực khóa luận có giới hạn q trình nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót, khơng th tiến hành thử nghiệm điều kiện khác Đ nghiên cứu xác đạt kết cao hơn, có th sử dụng thêm phương pháp phân tích đại như: phương pháp sắc ký gel GPC,… Và hướng nghiên cứu cho đề tài tài có th thử nghiệm: - Khảo sát tính chất khả va đập, tính ăn mịn, tính chịu ma sát, khả chịu môi trường: axit, kiềm, muối,… hệ nhựa epoxy D.E.R, ESO chất đóng rắn TETA - Tiến hành đóng rắn hệ nhựa epoxy D.E.R, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ tác chất khác điều kiện khác 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Dương Thị Mỹ Duyên (2019), “Nghiên cứu thông số Kỹ thuật hệ nhựa nhiệt rắn epoxy D E R 331 ”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh [2] TS Hồng Thị Hịa (2019), “Tổng hợp polymer phân hủy sinh học ứng dụng hóa học thực phẩ ”, Khoa Thực phẩm Hóa học – ĐHSĐ [3] Lê Xuân Hiền (2013), “Biến đổi hóa học dầu thực vật ứng dụng”, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam [4] Vũ Minh Hoàng 2010), “Nghiên cứu phản ứng khâu mạch số hệ đóng rắn sở nhựa epoxy biến tính dầu thực vật”, Luận án tiến sĩ Hóa học, Viện Kỹ thuật nhiệt đới [5] Nguyễn Trọng Nghĩa 2017), “Nghiên cứu tổng hợp adduct từ dầu đậu nành epoxy hóa Triethylene tetramine ứng dụng hệ đóng rắn epoxy ”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh [6] Đỗ Minh Thành (2016), “Nghiên cứu phản ứng khâu mạch nhựa epoxy biến tính dầu ve, dầu hạt đen số t c nhân”, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam [7] Đàm Xuân Thắng (2015), “Nghiên cứu tổng hợp khâu mạch dầu hạt đen acrylat hóa”, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện Kỹ thuật nhiệt đới [8] Đoàn Thị Thu Loan (2014), “Nghiên cứu tổng hợp nhựa epoxy phương pháp epoxy hóa dầu thực vật ứng dụng làm vật liệu co posit”, Đề tài khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng [9] Nguyễn Duy Toàn (2011), “Chế tạo khảo sát số tính chất chất tạo àng, sở nhựa epoxy thu từ trình tái chế polycarbonate phế thải”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh [10] Habib F., Bajpai M 2011).” Synthesis and characterization of acrylated epoxidized soybean oil for UV cured coatings.”, Chemistry & chemical technology, pp 1-10 [11] Tayde Saurabh, Patnaik M., Bhagt S.L., Renge V.C 2011).” Epoxidation of vegetable oils: A review.”, International Journal of Advanced Engineering Technology, E-ISSN 0976-3945 48 [12] Guozhu Zhan, Lin Zhao, Sheng Hu, Wenjun Gan, Yingfeng Yu, Xiaolin Tang 2008) “A Novel Biobased Resin-Epoxidized Soybean Oil, Modified Cyanate Esterr.”, Polymer engineering and science [13] Thais F Parreira, Márcia M C Ferreira, Henrique J S Sales, and Wanderson B De Almeida (2002) “Quantitative Determination of Epoxidized Soybean Oil.”, Applied spectroscopy, pp.1607-1608 [14] Sidney H.Goodman 1998) , “ Hanbook of thermoset plastic.” [15] Clayton A May 1988).‟‟Epoxy resins - Chemistry and Technology‟‟, Marcel Dekker, Inc, USA, pp.1-8 [16] J.I Distasio 1982), “Epoxy resin technology developments since 1979”, Park Ridge, New Jersey, USA [17] Saremi, Kouroosh, et al 2012) “Epoxidation of soybean oil.” Annals of Biological Research 3.9: 4254-4258 [18] Crivello JV, Narayan R 1992) “Epoxidized Triglycerides as Renewable Monomers in Photoinitiated Cationic Polymerization”, Chemical Materials, 4: 692 [19] Wang, Rongpeng 2014), “Manufacturing of vegetable oils-based epoxy and composites for structural applications ” Missouri University of Science and Technology [20] ASTM D638 – 00, “Standard test method for determining tensile properties of plastics.”, An American National Standar [21] ASTM D790 – 00, “Standard test method for flexural properties of unreinforced and reinforced plastic and electrical insulating material.”, An American National Standar [22] W.G Potter 1979), “Epoxy resins”, London Iliffe Brooks 49 PHỤ LỤC Bảng PL-1 Thời gian gel nhiệt độ gel mẫu nhựa Thời gian (phút) Mẫu 1: 40/60 Mẫu 2: 30/70 Mẫu 3: 25/75 Mẫu 4: 20/80 38 40 40 44 10 40 45 50 64 13,67 X X X 89 15 45 54 71 X 16,45 X X 79 X 20 51 72 X X 20,19 X 73 X X 25 60,5 X X X 25,30 61 X X X Nhiệt độ ( ) Bảng PL-2 Hàm lượng đóng rắn mẫu nhựa phương pháp Soxhlet 75 ( ) Tỉ lệ % KL mẫu ban đầu KL mẫu sau phản Hàm lƣợng đóng khối lƣợng rắn sấy khô ứng sấy ESO/epoxy D.E.R T = (1)100 (g) (g) 331 Mẫu 1: 40/60 0,7190 0,5700 79,28 Mẫu 2: 30/70 0,7603 0,7403 97,37 Mẫu 3: 25/75 0,8175 0,8110 99,20 Mẫu 4: 20/80 0,8500 0,8396 98,78 50 Bảng PL-3 Kết khảo sát tính kéo hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Tỉ lệ % Độ Modul khối lƣợng Dày Rộng Dài Lực kéo biến ESO/epoxy (mm) (mm) (mm) đứt ( N) dạng (N/mm (N/mm ) D.E.R 331 ( %) 3,87 12,78 165 835,10 1,49 16,89 1320,12 4,48 13,64 165 1720,00 2,56 28,15 1395,95 4,60 13,50 165 1220,00 1,90 20,03 1161,16 4,60 13,08 165 1496,00 1,83 25,36 1063,38 1,95 22,61 1235,15 30/70 Trung bình 3,82 13,27 165 1658,00 2,73 32,71 1512,95 3,37 13,06 165 1470,00 2,52 33,40 1688,82 3,84 13,11 165 1421,00 2,24 28,23 1477,65 3,270 13,51 165 1052,00 2,00 23,81 1281,10 2,37 29,54 1490,13 25/75 Trung bình 3,81 13,61 165 1100,00 1,35 21,21 1755,73 3,18 13,01 165 1070,00 2,54 25,86 1253,34 3,61 13,40 165 1244,00 2,15 25,72 1444,13 3,29 13,55 165 1285,00 2,32 28,83 1503,43 2,09 25,41 1489,16 20/80 Trung bình 51 Bảng PL-4 Kết khảo sát tính uốn hệ nhựa epoxy D.E.R 331, ESO chất đóng rắn TETA với tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/epoxy D.E.R 331 Tỉ lệ % Modul khối lƣợng Dày Rộng Dài Lực uốn ESO/epoxy (mm) (mm) (mm) (N) (N/mm ) (N/mm D.E.R 331 4,28 12,95 165 126,50 47,65 1485,54 4,14 13,08 165 110,60 44,20 1367,41 3,95 12,65 165 91,00 41,50 1220,04 5,00 13,07 165 126,90 34,95 1065,90 42,08 1284,72 30/70 Trung bình 3,85 12,93 165 72,90 34,23 950,11 3,65 12,84 165 70,60 37,15 1085,44 3,67 12,57 165 97,20 51,67 1536,76 3,40 13,07 165 49,10 29,25 808,08 38,08 1095,10 25/75 Trung bình 3,30 12,89 165 60,60 38,85 1226,72 3,40 13,12 165 50,00 29,67 1543,95 3,40 12,68 165 43,70 30,29 1122,82 3,33 12,96 165 61,40 38,45 1314,34 34,32 1301,96 20/80 Trung bình 52 ... loại dầu sử dụng phổ biến đ epoxy hóa loại bán khơ hay khơ dầu lanh, dầu đậu nành, dầu đen,… Ở nước ta, số nghiên cứu thực biến tính nhựa epoxy dầu lanh chủ yếu, nghiên cứu nhựa epoxy biến tính dầu. .. tính dầu đậu nành epoxy hóa cịn hạn chế Vì lý do, chọn đề tài ‘? ?Nghiên cứu vật liệu hệ nhựa epoxy đóng rắn Triethylene tetramine biến tính dầu đậu nành epoxy hóa? ??’ nhằm tạo loại nhựa epoxy từ... nghiệp „? ?Nghiên cứu vật liệu hệ nhựa epoxy đóng rắn Triethylene tetramine biến tính dầu đậu nành epoxy hóa? ??‟ tiến hành với nội dung sau:  Đánh giá số % oxirane oxygen dầu đậu nành epoxy hóa phương