Cho nên, yêu cầu tất yếu đặt ra là phải loại dầu, mỡ ra khỏi vải sợi trớc khi vải sợi đợc đem đi nhuộm, in hoa và hoàn thiện sản phẩm … Thông thờng, sử dụng phơng pháp tiền xử lý vải
Võ đức anh Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học Bách khoa Hà Nội *** luËn văn thạc sĩ khoa học ngành : công nghệ hoá học công nghệ hoá học Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt để xử lý tẩy dầu mỡ vảI polyeste từ dầu thông Võ đức anh 2006 - 2008 Hµ Néi 2008 Hµ néi 11/2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205139411000000 Bé giáo dục đào tạo Trờng đại học Bách khoa Hµ Néi *** luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt để xử lý tẩy dầu mỡ vảI polyeste từ dầu thông ngành : công nghệ hoá học Mà Sè: ……………… Vâ ®øc anh ngêi híng dÉn khoa häc: PGS.TS Đinh Thị Ngọ Hà nội 11/ 2008 -3- Mục lục MụC LụC Các chữ viết tắt luận văn Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Mở ĐầU Chơng Tổng quan lý thuyết Tổng quan loại vải sợi 1.1 Giới thiệu chung loại vải sợi 1.1.1 Sợi thiên nhiên 1.1.2 Sợi hoá học 1.1.3 Sợi hỗn hợp 1.2 Cấu trúc tính chất hóa lý loại vải sợi 1.2.1 Phân loại vải sợi 1.2.2 Cấu trúc vải sợi 1.2.3 Bản chất hóa học tính chất loại vải sợi 1.3 Quy trình xử lý vải sau dệt 1.3.1 Nguồn gốc nhiễm bẩn vải sợi 1.3.2 Quy trình xử lý vải sợi sau dệt Chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt 2.1 Thành phần chất tẩy rửa 2.1.1 Chất hoạt động bề mặt 2.1.2 Những chất xây dựng 2.1.3 Các chất phụ gia 2.2 Một sè tÝnh chÊt quan träng cđa dung dÞch chÊt tÈy rửa 2.2.1 Nồng độ mixen tới hạn 2.2.2 Sức căng bề mặt, sức căng giao diện 2.2.3 Điểm Kraft 2.2.4 Chỉ số cân - tính a dầu - nớc (HLB) 2.3 C¬ chÕ tÈy rưa Thut nhiệt động phơng thức lanza 2.3.2 Cơ chế Rolling Up 2.3.3 Hòa tan hóa 2.4 Các loại chất tẩy rửa vải sợi thông dụng Tổng quan dầu thực vật 3.1 Dầu thực vật tính hoạt động bề mặt 3.2 Giới thiệu tinh dầu thông 3.3 Các phơng pháp biến tính dầu thông Trang 10 10 10 10 11 12 12 12 13 13 14 14 14 15 15 16 20 22 26 26 27 27 27 28 28 29 30 31 31 31 32 33 -4- 3.3.1 Sulfat hãa 3.3.2 Hydrat hóa 3.3.3 Oxy hóa Chơng Thực nghiệm Và CáC PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU Xác định tính chất hóa lý bề mặt vải sợi polyeste Phân tích thành phần dầu thông 2.1 Phơng pháp GC-MS 2.2 Phơng pháp phổ hồng ngoại IR Tổng hợp chất HĐBM từ dầu thông hydrat hóa Tổng hợp chất HĐBM từ dầu thông oxy hóa Chế tạo chất tẩy rửa từ dầu thông hydrat hóa Chế tạo chất tẩy rửa từ dầu thông oxy hóa Xác định khả tẩy chất HĐBM 7.1 Tạo mẫu thử 7.2 Ngâm mẫu để xác định khả tẩy rửa 7.3 Đo độ trắng vải 7.4 Hoạt tính tẩy Xác định thông số hóa lý chất HĐBM từ dầu thông biến tính 8.1 Xác định độ bay 8.2 Xác định tỷ trọng 8.3 Đo sức căng bề mặt (SCBM) chất tẩy rửa nớc 8.4 Xác định độ nhớt động học Chơng 3: Kết Thảo luận 3.1 Tính chất hóa lý bề mặt vải polyeste 3.1.1 Cấu trúc vải polyeste 3.1.2 Cơ chế bám dính dầu mỡ vải polyeste 3.2 Tổng hợp chất HĐBM phơng pháp Hydrat hóa 3.2.1 Khảo sát ảnh hởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.2.2 Khảo sát ảnh hởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.2.3 Khảo sát ảnh hởng nồng độ H2SO4 đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.2.4 Phân tích thành phần dầu thông hydrat hóa dựa phơng pháp phân tích hóa lý 3.3 Tổng hợp chất HĐBM phơng pháp oxy hóa 3.3.1 Khảo sát ảnh hởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.3.2 Khảo sát ảnh hởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.3.3 Khảo sát ảnh hởng hàm lợng H2 O2 đến hoạt tính tẩy sản phẩm 34 35 36 37 37 37 37 37 38 39 40 40 41 41 41 42 42 42 42 43 44 45 47 47 47 47 49 49 50 51 51 55 55 56 57 -5- 3.3.4 Khảo sát hàm lợng nớc thêm vào đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.3.5 Khảo sát ảnh hởng tốc độ sục khí đến hoạt tính tẩy sản phẩm 3.3.6 Phân tích thành phần dầu thông oxy hóa dựa phơng pháp phân tích hóa lý 3.3.7 Lựa chọn sản phẩm 3.4 Chế tạo hổn hợp chất tẩy rửa 3.4.1 Khảo sát thành phần hỗn hợp chất tẩy rửa từ dầu thông hydrat hóa 3.4.2 Khảo sát số thành phần phụ gia 3.4.3 Quy hoạch thực nghiệm 3.5 Nghiên cứu quy trình xử lý tẩy tẩy dầu mỡ vải polyeste 3.5.1 ảnh hởng điều kiện tẩy 3.5.2 Cơ chế tẩy 3.5.3 Thành phần quy trình chế tạo chất tẩy rửa KếT LUậN TàI LIệU THAM KHảO PHụ LụC 57 58 59 61 62 62 64 66 68 68 70 71 73 74 78 -6- chữ viết tắt luận văn - DT: Dầu thông - CTR: Chất tẩy rửa - DTBT: Dầu thông biến tính - SCBM: Sức căng bề mặt - St: Stốc - cSt: Centistôc - SEM: Kính hiển vi điện tử quét - GC-MS: Sắc ký khí kết hợp khối phổ - IR: Phổ hồng ngoại - HĐBM: Hoạt động bề mặt - NI: Chất hoạt động bề mặt không ion - HLB: Chỉ số cân tính a dầu nớc - CMC: Nồng độ Mixen tíi h¹n - ABS: Alkyl Benzen Sunfonat - LAS: Linear Alkyl Benzen Sulfonat - TEA: Trietylamin - PES: Polyeste - PET: Poly Ethylene Terephtalate -7- Danh mơc c¸c hình vẽ Trang Hình 1.1 Sự hình thành mixen Hình 1.2 Xác định nồng độ tới hạn Hình 1.3 Sự nhiễm bẩn dầu bề mặt sợi Hình 1.4 Sự gột tẩy vết bẩn béo khỏi bề mặt sợi Hình 1.5 Phơng thức Rolling Up Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị hydrat hóa dầu thông chiết tách sản phẩm Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị phản ứng oxy hóa Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị xác định tỷ trọng Hình 2.4 Thiết bị đo sức căng bề mặt Hình 2.5 Sơ đồ thiết bị xác định độ nhớt Hình 3.1 Hình chụp SEM mẫu vải polyeste Hình 3.2 Hình chụp SEM mẫu vải polyeste bị nhiễm bẩn dầu Hình 3.3 ảnh hởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính tẩy Hình 3.4 ảnh hởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy Hình 3.5 ảnh hởng nồng độ axit H2 SO4 đến hoạt tính tẩy Hình 3.6 Phổ sắc khí đồ GC-MS dầu thông nguyên liệu Hình 3.7 Phổ sắc khí đồ GC - MS dầu thông Hydrat hóa Hình 3.8 Phổ hồng ngoại IR dầu thông nguyên liệu Hình 3.9 Phổ hồng ngoại IR dầu thông hydrat hóa Hình 3.10 ảnh hởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính tẩy Hình 3.11 ảnh hởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy Hình 3.12 ảnh hởng hàm lợng H 2O tới hoạt tính tẩy Hình 3.13 ảnh hởng lợng nớc thêm vào tới hoạt tính tẩy Hình 3.14 ảnh hởng tốc độ sục không khí tới hoạt tính tẩy Hình 3.15 Phổ GC - MS dầu thông oxy hóa Hình 3.16 Phổ IR dầu thông oxy hóa Hình 3.17 So sánh khả tẩy mẩu dầu thông Hình 3.18 Khảo sát hàm lợng LAS hoạt tính tẩy Hình 3.19 Khảo sát hàm lợng axit oleic Hình 3.20 Khảo sát hàm lợng glyxerin hoạt tính tẩy Hình 3.21 Khảo sát hàm lợng H 2O2 với hoạt tính tẩy Hình 3.22 Khảo sát ảnh hởng thời gian ngâm mẫu với hoạt tính tẩy Hình 3.23 Khảo sát ảnh hởng nhiệt độ ngâm mẫu với hoạt tính tẩy Hình 3.24 Sơ đồ tẩy vết bẩn dầu theo chế Rolling Up vải polyeste Hình 3.25 Sơ đồ quy trình chế tạo chất tÈy röa Hydrat hãa 26 26 28 28 29 38 39 43 44 46 47 48 50 51 52 53 53 54 54 56 56 57 58 59 59 60 62 63 64 64 65 69 70 70 72 -8- Danh mục bảng Trang Bảng 1.1 Đặc tính loại sợi dệt khác 12 Bảng 1.2 Thành phần xơ chín tính theo % chất khô tuyệt đối 13 Bảng 1.3 Mối quan hệ khả phân tán nớc giá trị HLB 27 Bảng 1.4 TÝnh chÊt vËt lý cđa c¸c cÊu tư chÝnh dầu thông 32 Bảng 1.5 Tính chất vật lý -pinen -pinen 33 Bảng 3.1 Cấu trúc vải polyeste 48 Bảng 3.2 Kích thớc động học số phân tử hydrocacbon có dầu mỡ 49 Bảng 3.3 ảnh hởng nhiệt độ phản ứng hydrat hóa dầu thông 49 Bảng 3.4 ảnh hởng cđa thêi gian ph¶n øng ph¶n øng hydrat hãa 50 51 Bảng 3.5 ảnh hởng nồng độ axit H2 SO4 Bảng 3.6 ảnh hởng nhiệt độ phản ứng vào hoạt tính tẩy 55 Bảng 3.7 ảnh hởng thời gian phản ứng tới hoạt tính tẩy 56 Bảng 3.8 ảnh hởng hàm lợng H 2O2 tới hoạt tính DTBT 57 Bảng 3.9 ảnh hởng lợng nớc thêm vào tới hoạt tính tẩy 58 Bảng 3.10 ảnh hởng tốc độ sục không khí tới hoạt tính tẩy 58 Bảng 3.11 Điều kiện tối u để tổng hợp chất HĐBM từ dầu thông 61 Bảng 3.12 Thông số hóa lý hoạt tính tẩy dầu thông 61 Bảng 3.13 Thông số tối u trình biến tính dầu thông hydrat hóa 62 Bảng 3.14 Khảo sát ảnh hởng hàm lợng LAS 63 Bảng 3.15 Khảo sát ảnh hởng hàm lợng axit oleic 63 Bảng 3.16 Khảo sát hàm lợng glyxerin 64 Bảng 3.17 Khảo sát hàm lợng H 2O2 đến hoạt tính tẩy 65 Bảng 3.18 Tính chuẩn số 66 Bảng 3.19 Tính giá trị tơng ứng chuẩn số Fisher 67 Bảng 3.20 Các thí nghiệm tâm 68 Bảng 3.21 So sánh độ tẩy rửa mẫu thực nghiệm mẫu qui hoạch 68 Bảng 3.22 ảnh hởng thời gian ngâm mẫu đến hoạt tính tẩy 69 Bảng 3.23 ảnh hởng nhiệt độ ngâm mẫu đến hoạt tính tẩy 69 Bảng 3.24 Thành phần chất tẩy rửa 71 Bảng 3.25 Các thông số hóa lý chất tẩy rửa 72 -9- Mở đầu Trong ngành công nghiệp dệt may, vải sợi bị nhiểm bẩn dầu mỡ từ hệ thống dây chuyền công nghệ, máy móc thiết bị Lợng dầu mỡ chiếm ữ 4% khối lợng vải sợi Cho nên, yêu cầu tất yếu đặt phải loại dầu, mỡ khỏi vải sợi trớc vải sợi đợc đem nhuộm, in hoa hoàn thiện sản phẩm Thông thờng, sử dụng phơng pháp tiền xử lý vải sợi chất hoạt động bề mặt (HĐBM) Theo thống kê hàng năm, Việt Nam sản xuất 23 triệu vải Lợng vải cần đến khoảng triệu chất HĐBM để xử lý làm sạch, chất HĐBM chủ yếu phải nhập ngoại nên không chủ động nguồn nguyên liệu tận dụng sức lao động nớc Do đó, việc nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt cho ngành công nghiệp dệt may Việt nam dựa nguồn nguyên liệu có sẵn nớc hớng hiệu đắn Việt Nam, nghiên cứu chung chất hoạt động bề mặt có nhiều, nhng cha có công trình nghiên cứu tổng hợp chất HĐBM để xử lý làm vải sợi cho ngành công nghiệp dệt may Các loại xà phòng thông thờng hiệu để làm vải sợi cho ngành công nghiệp Chính vấn đề đà đặt trên, đề tài đà bớc đầu tiến hành nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt có hoạt tính cao chất bẩn dạng dầu mỡ, dạng béo, dạng tạp chất để xử lý tẩy dầu mỡ vải polyeste từ nguồn nguyên liệu dầu thông phong phú Việt Nam quy mô phòng thí nghiệm Mục đích đề tài: Tìm chế bám dính dầu mỡ vải polyeste để từ tổng hợp đợc chất hoạt động bề mặt đặc chủng tẩy đợc chúng Đề tài đà đóng góp điểm nội dung nh sau: Nghiên cứu tính chất hóa lý bề mặt vải sợi polyeste, tìm chế bám dính dầu mỡ bề mặt vải polyeste, tổng hợp đợc chất hoạt động bề mặt có hoạt tính cao chất bẩn dầu mỡ vải sợi polyeste dựa phơng pháp biến tính dầu thông, chế tạo chất tẩy rửa có hoạt tính cao thân thiện với môi trờng, tìm phơng trình hồi quy thực nghiệm từ tính toán đợc thành phần pha chế cách nhanh chóng đề xuất quy trình chế tạo chất tẩy rửa dầu mở vải polyeste từ dầu thông Võ Đức Anh - 10 - Chơng I Tổng quan lý thuyết Tổng quan loại vải sợi 1.1 Giới thiệu chung loại vải sợi [8, 9, 12] Ngày vải sợi đợc sử dụng lĩnh vực may mặc gồm nhiều loại sợi dệt khác mà loại đòi hỏi giặt ủi thích hợp, tác động cách khác dới tác dụng nớc, nhiệt độ, tác động giới máy chất tẩy rửa Các sợi dệt đợc xÕp thµnh ba nhãm theo ngn gèc cđa chóng 1.1.1 Sợi thiên nhiên Sợi thiên nhiên thuộc loại thảo mộc nh bông, sợi gai thuộc động vật nh len, tơ Trong sợi đợc sư dơng c«ng nghiƯp dƯt víi tØ lƯ lín 52 ữ 60%, sợi len chiếm từ ữ 9%, sợi tơ tằm chiếm khoảng 0,2% số sợi dệt toàn giới Sợi thiên nhiên đợc chia làm loại: a Sợi thiên nhiên thực vật: Sợi thiên nhiên thực vật gồm chủ yếu hai loại sợi là: sợi sợi libe - Sợi thu hoạch từ bông, tập hợp tế bào thực vật có hình dải, đầu nhọn khép kín bị xoắn nhiều đầu dới Thành phần sợi xenlulo, số tạp chất khác nh: hợp chất chứa nitơ, sáp bông, chất pectin, tro vài chất Khối lợng riêng sợi 1,53 g/cm3 Hàm ẩm sợi lần lợt 5,5 ữ 6,5 % 11 ữ 12 % tơng ứng điều kiện không khí khô không khí ẩm - Sợi libe đợc lấy từ vỏ số nh: lanh, đay, gai số khác tơng tự Cấu tạo sợi libe xơ libe liên kết với màng pectin Quá trình tách sợi libe khỏi vỏ gọi trình sơ chế hay gọi trình thoát keo Sợi thiên nhiên thực vật có đặc tính dai, bền, có khả chịu nhiệt cao, chà sát mạnh b Sợi thiên nhiên động vật: Sợi thiên nhiên động vật, ngày chiếm vị trí quan trọng công nghiệp dệt, chủ yếu len tơ Theo cấu tạo đặc tính chung len đợc chia làm loại: - Len t¬ - Len nưa t¬ - Len nưa thô - Len thô Sợi len dễ hút ẩm Tuỳ theo độ ẩm nhiệt độ môi trờng mà hàm ẩm len thay đổi theo Ví dụ: sấy khô len 100 ữ 105 oC len bị giảm độ bền dòn ẩm, cho hồi ẩm len lại trở nên mềm mại nh ban đầu Trong nguồn nguyên liệu dùng làm len lông cừu chiếm trữ lợng lớn