Đặc tính hóa lý của hệ nhũ tương và vi nhũ tương. Ứng dụng tổng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương

Đây là bài báo cáo về các đặc tính hóa lý của hệ nhũ tương và vi nhũ tương. Ứng dụng tổng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương của chương trình đào tạo Thạc Sĩ ngành Kỹ thuật hóa học của môn nhiệt động hóa học. Tài liệu này được trình bày rất chi tiết và rõ ràng, mỗi Slide đều là tâm huyết của tác giả khi soạn bài. Sẽ thật may mắn cho bạn nào đang tìm một bài báo cáo về lĩnh vực này vì những kiến thức này thật sự không dễ tìm kiếm trên mạng.

LOGO ĐẶC TÍNH HÓA LÝ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC Giảng viên : PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hạnh Học viên : Đặng Văn Hân 7140786 Huỳnh Đắc Hồng Ngọc 7140792 NỘI DUNG TRÌNH BÀY TỔNG QUAN 1 TÍNH CHẤT HÓA LÝ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG 2 ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ TƯƠNG 3 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TƯƠNG 4 5 KẾT LUẬN 2 TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG Hệ nhũ tương: là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không tan hoặc tan rất ít vào nhau. - Những giọt nhỏ của pha bị phân tán, - Pha còn lại tồn tại ở dạng pha liên tục. 3 PHÂN LOẠI HỆ NHŨ TƯƠNG NHŨ TƯƠNG Thuận Nghịch O/W: giọt dầu phân tán trong nước W/O: giọt nước phân tán trong dầu Loại khác Nhũ loãng, nhũ đậm đặc, nhũ phức Theo pha phân tán Theo nồng độ 4 THÀNH PHẦN HỆ NHŨ TƯƠNG  Pha dầu: Gồm những chất lỏng không phân cực và các chất hòa tan hay đồng tan vào chúng;  Pha nước: Gồm những chất lỏng phân cực và các chất dễ hòa tan hay đồng tan vào chúng;  Chất nhũ hóa: là phụ gia để giúp ổn định hệ nhũ tương;  Ngoài ra, nhũ tương còn có thêm một số thành phần khác. 5 TỔNG QUAN HỆ VI NHŨ TƯƠNG Hệ vi nhũ tương: là hệ phân tán vi dị thể, gồm pha dầu và pha nước phân tán đồng nhất vào nhau và được ổn định bởi phân tử các chất diện hoạt trên bề mặt phân cách hai pha, có tính đẳng hướng về mặt quang học, ổn định về mặt nhiệt động học giống một dung dịch lỏng. 6 PHÂN LOẠI HỆ VI NHŨ TƯƠNG Winsor 2 Winsor 4 Winsor 3 Winsor 3 VI NHŨ TƯƠNG Winsor 1 Dầu phân tán trong nước Nước phân tán trong dầu Micellar 1 pha (đẳng hướng) Hệ ba pha (vi nhũ trung gian) Winsor 2 Winsor 4 7 THÀNH PHẦN HỆ VI NHŨ TƯƠNG Pha dầu Chất đồng điện hoạt Chất điện hoạt Pha nước Vi nhũ tương 8 PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ Tính chất hóa lý Hệ nhũ tương (Emulsion) Hệ vi nhũ tương (Microemulsion) Kích thước 0,1-100 µm 10-100 nm Thành phần - Pha phân tán - Pha liên tục - Chất nhũ hóa - Pha phân tán - Pha liên tục - Chất nhũ hóa - Chất đồng điện hoạt Tính chiết quang Phân tán ánh sáng Ánh sáng truyền thẳng Sức căng bề mặt Cao (γ > 1 mN/m) Thấp (γ ~ 0 mN/m) Độ bền nhiệt động Kém, không ổn định, dễ bị phân lớp Bền, độ ổn định cao, có thể để lâu mà không bị phân lớp Ứng dụng Mỹ phẩm, dược phẩm, sinh học, … Mỹ phẩm, dược phẩm, sinh học, công nghiệp, vật liệu. 9 ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Sự phân tán ánh sáng1 - Khi thể tích hạt (V) >> thì I pt >> độ phân tán ánh sáng càng cao ⇒ Ánh sáng truyền qua dung dịch bị phân tán tạo thành dải ánh sáng hình nón mờ đục; - Khi thể tích hạt (V) << thì I pt << độ phân tán ánh sáng càng bé ⇒ Ánh sáng truyền qua dung dịch sẽ đẳng hướng và truyền thẳng. Hệ vi nhũ tương có độ truyền suốt và đẳng quang cao. Phương trình Rayleigh xác định cường độ ánh sáng phân tán: I pt = k.µ.V 2 .I o 10 [...]... nhiệt độ tương đối thấp, điều này cho phép thu được những polymer có phân tử lượng lớn và hạn chế đa phân tán 22 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ 2 Thành phần hệ trùng hợp vi nhũ mer o Mon Thành phần Pha phân cực Chất HĐBM Các hợp chất khác Ch ất khơ im ào 23 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ 3 Các giai đoạn tổng hợp polymer bằng vi nhũ Step 1 Step 2 Step 3 Step 4 24 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ 4 Tổng hợp quá... cm3 hỗn hợp vi nhũ: 14 ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ 6 Bán kính droplet 15 ỨNG DỤNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TƯƠNG 16 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ Sinh học Chế tạo vật liệu Dược phẩm PHƯƠN G PHÁP VI NHŨ Các ngành khác Thực phẩm Mỹ phẩm 17 TỔNG QUAN POLYMER 1 Khái niệm Polymer là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các phân tử đơn giản (monome) nhờ liên kết hóa học và trong cấu trúc của chúng... ngưng Quá trình tổng hợp xảy ra trong môi trường xúc tác, nhiệt độ cao và áp suất Chất lượng sản phẩm thấp 21 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ 1 Phương pháp vi nhũ tương Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay Do đặc tính đặc biệt của hệ vi nhũ như: -Sức căng bề mặt cực thấp; -Diện tích bề mặt phân tán lớn; -Nhiệt động học ổn định, … Nên trùng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương xảy ra... trong hệ không sạch Sử dụng nhiều lượng chất HĐBM và đồng HĐBM Hệ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài Nhược điểm Chi phí tách chất thu hồi sản phẩm khá cao Phát sinh thêm giai đoạn tạo vi nhũ 27 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Ứng dụng tổng hợp polymer bằng PP vi nhũ 7 1 Tổng hợp polybutyl acrylate 2 Tổng hợp polyaniline 3 Tổng hợp polymethacrylate 4 … 28 ỨNG DỤNG KHÁC 1 2 3 4 Thu hồi dầu, tổng. .. các gốc polymer tự do tạo thành các phân tử polymer Sự tương tác giữa các gốc polymer tự do với các tạp chất hay dung môi trong hệ 19 TỔNG QUAN POLYMER 3 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình trùng hợp 1 Nhiệt độ phản ứng 2 3 4 Áp suất hệ Nồng độ của monomer Nồng độ và bản chất của chất khơi mào 20 TỔNG QUAN POLYMER 4 Các phương pháp tổng hợp polymer Polymer có thể được điều chế bằng phản ứng trùng hợp hoặc... tổng hợp nhiên liệu mới, … Tổng hợp các s/p trong DP, MP, TP, … Tổng hợp enzim, protein trong sinh học, … Các loại vật liệu nano vô cơ và hữu cơ 29 KẾT LUẬN Hệ vi nhũ tương có năng lượng tự do trên bề mặt, sức căng bề mặt và kích thước các droplet có giá trị rất nhỏ Với các tính chất này đã làm cho hệ vi nhũ tương có nhiều ưu điểm hơn so với hệ nhũ tương thông thường Phương pháp trùng hợp vi nhũ được... HĐBM Hệ vi nhũ tương có độ ổn định và bền về nhiệt động 12 ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ 4 Năng lượng tự do vi nhũ tương Xét hệ vi nhũ tương gồm các thành phần: -Pha phân tán (dầu) có phần mol: x1; -Pha liên tục (nước) có phần mol: x2; -Chất hoạt động bề mặt có phần mol: x3; -Chất đồng hoạt động bề mặt có phần mol: x4; 13 ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Để xác định độ bền nhiệt động của hệ vi nhũ tương người... ĐỘNG HỆ VI NHŨ 3 Độ bền hệ Trong chuyển động Brown, các hạt keo mang những năng lượng xác định và có thể va chạm vào nhau ứng với một xác suất nào đó Điều kiện để hệ keo được bền là phải làm cho năng lượng chuyển động Brown luôn luôn nhỏ hơn thế năng Emax của hệ Hệ nhũ tương có các đặc tính: -Hệ có nồng độ nhỏ; -Bề mặt các hạt đều được hấp phụ; -Bề mặt các hạt đều được bảo vệ bởi các chất HĐBM Hệ vi nhũ. .. thành polymer 25 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ 5 Ưu điểm Polymer có khối lượng phân tử lớn, ít bị phân nhánh và đứt mạch Không có hiện tượng quá nhiệt cục bộ, dễ kiểm soát thông số phản ứng Kích thước, hình dáng các monomer trong phân tử có tính đồng nhất cao Ưu điểm Thân thiện với môi trường, dễ thực hiện Tốc độ phản ứng nhanh xảy ra ở nhiệt độ thấp 26 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ 6 Nhược điểm Polymer. .. trùng hợp vi nhũ được sử dụng nhiều trong vi c sản xuất các loại polymer tổng hợp do phương pháp này có tốc độ phản ứng nhanh xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp, có độ đồng nhất cao cho phép thu được những polymer có phân tử lượng lớn và hạn chế đa phân tán Ngoài ra, hệ vi nhũ tương còn được ứng dụng nhiều trong thực tế để sản xuất ra nhiều sản phẩm hữu ích phục vụ cho cuộc sống của chúng ta 30 LOGO . nhũ tương 8 PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ Tính chất hóa lý Hệ nhũ tương (Emulsion) Hệ vi nhũ tương (Microemulsion) Kích thước 0,1-100 µm 10-100 nm Thành phần - Pha phân tán - Pha liên tục - Chất nhũ