Nghiên cứu phản ứng khâu mạch quang hóa của một số hệ khâu mạch quang trên cơ sở nhựa epoxy biến tính dầu ve

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ***************** NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG KHÂU MẠCH QUANG HÓA CỦA MỘT SỐ HỆ KHÂU MẠCH QUANG TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY BIẾN TÍNH DẦU VE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa học Hữu Người hướng dẫn Sinh viên thực : PGS.TS Lê Xuân Hiền : Nguyễn Thị Loan HÀ NỘI, 2011 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Với lòng trân trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Xuân Hiền tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa, đặc biệt thầy cô môn Hóa học Hữu cơ, thầy cô, anh chị phòng Vật liệu Cao su Dầu nhựa thiên nhiên, Viện Kĩ thuật Nhiệt đới, bạn sinh viên gia đình động viên giúp đỡ em trình làm khóa luận tốt nghiệp năm học vừa qua Hà Nội, tháng 5-2011 Sinh viên Nguyễn Thị Loan Nguyễn Thị Loan-K33D ii Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN PF Axit perfomic PA Axit peraxetic ECH Epyclohidrin CSTNE Cao su tự nhiên epoxy hóa TBAB Tetrabutyl amino bromide m-PDA m-phenylen điamin DDM Điaminodiphenyl metan DDS Điaminodiphenyl sunfo HDI Hexametylen điisoxianat I-184  I-369 α – aminomorphoninoxeton I-651 Dimetoxiphenylaxeto phenon DVE-2 Đivinyl ete đietylenglycol HDDA Hexanđiol điacrylat TMPA Trimetylolpropan triacrylat BCDE Bisxycloaliphtic diepoxy TMPTE Trimetylol propan triglyxidyl ete CSTNLA Cao su tự nhiên lỏng acrylat hóa TAS Muối triaryl sunfonium CSTNLE Cao su tự nhiên lỏng epoxy hóa E- 44 Nhựa epoxy đian loại E-44 ETT 39 Nhựa epoxy biến tính dầu trẩu EDV 39 Nhựa epoxy biến tính dầu ve -hidroxyankylphenylxeton Nguyễn Thị Loan-K33D iii Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC Mở đầu PHẦN 1: TỔNG QUAN I Ăn mòn kim loại suy giảm vật liệu I.1.Định nghĩa I.2.Tầm quan trọng việc chống ăn mòn kim loại bảo vệ vật liệu I.3.Các phương pháp bảo vệ kim loại chống ăn mòn suy giảm vật liệu I.3.1.Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại I.3.2.Các phương pháp chống suy giảm vật liệu hữu II Nhựa epoxy II.1 Khái niệm II.1.1.Các đặc trưng nhựa epoxy II.1.2.Lịch sử nghiên cứu phát triển nhựa epoxy II.2.Các phương pháp điều chế nhựa epoxy II.2.1.Tổng hợp nhựa epoxy từ epiclohidrin II.2.2.Tổng hợp nhựa epoxy phản ứng epoxy hóa hợp chất chứa liên kết đôi II.3 Biến đổi nhựa epoxy II.3.1 Các phản ứng biến đổi theo nhóm epoxy II.3.2 Phản ứng biến đổi theo nhóm hydroxyl 11 II.3.3 Biến đổi nhựa epoxy dầu thực vật dẫn xuất 11 II.4 Các phương pháp đóng rắn nhựa epoxy 15 II.4.1 Khái niệm đóng rắn 15 II.4.2.Các phương pháp đóng rắn 15 III Dầu thực vật 18 III.1 Tình hình khai thác dầu thực vật 18 Nguyễn Thị Loan-K33D iv Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp III.2 Những ứng dụng dầu thực vật 20 III.3 Thành phần, cấu tạo hóa học dầu thực vật 20 III.4 Phân loại dầu thực vật 21 III.5 Tính chất hóa học dầu thực vật 22 IV Phản ứng khâu mạch quang 25 IV.1 Nguyên lí phản ứng khâu mạch quang 25 IV.2 Ưu điểm phương pháp khâu mạch quang 26 IV.3 Ứng dụng vật liệu khâu mạch quang 27 IV.4 Thành phần hệ khâu mạch quang 27 IV.5 Cơ chế phản ứng khâu mạch quang 28 IV.5.1 Phản ứng khâu mạch quang theo gốc 28 IV.5.2 Phản ứng khâu mạch quang theo chế cation 29 IV.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng khâu mạch quang tính chất sản phẩm 32 PHẦN THỰC NGHIỆM 38 I Nguyên liệu hóa chất 38 II Tạo hệ khâu mạch quang 38 III Tạo mẫu phân tích, thử nghiệm 39 IV Khâu mạch tia tử ngoại 40 V Các phương pháp phân tích, thử nghiệm 40 V.1 Phân tích hồng ngoại 40 V.2 Xác định phần gel, độ trương 40 V.3 Xác định độ cứng tương đối 41 V.4 Xác định độ bền va đập 41 V.5 Xác định độ bóng 42 V.6 Xác định độ bám dính 42 Nguyễn Thị Loan-K33D v Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp V.7 Xác định độ bền uốn 42 PHẦN 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 I Nghiên cứu phổ hồng ngoại hệ khâu mạch quang trước sau chiếu tia tử ngoại 43 II Nghiên cứu biến đổi nhóm định chức hệ khâu mạch quang trình chiếu tia tử ngoại 43 II.1 Hệ khâu mạch quang EDV 39/TAS = 100/5 43 II.2 Hệ khâu mạch quang EDV39/BCDE/TAS 46 II.2.1.Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất khơi mào quang 46 II.2.2.Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ EDV39/BCDE 51 II.2.3.Nghiên cứu biến đổi nhóm định chức hệ khâu mạch EDV39/BCDE/TAS chiếu tia tử ngoại để tối 56 III Nghiên cứu tính chất hệ EDV39/ BCDE/TAS = 50/50/5 57 III.1.Biến đổi phần gel, độ trương 57 III.2 Các tính chất lí 58 IV Cơ chế phản ứng khâu mạch quang hệ khâu mạch quang EDV39/BCDE/TAS 59 PHẦN KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC Nguyễn Thị Loan-K33D vi Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Vật liệu bảo vệ, trang trí hữu đóng vai trò quan trọng không việc bảo quản, giữ gìn mà làm tăng tính thẩm mĩ công trình, thiết bị, vật dụng Với phát triển khoa học công nghệ, nước tiên tiến dẫn đầu phát minh sản xuất, ứng dụng loại vật liệu bảo vệ, trang trí có chất lượng giá trị cao Vật liệu bảo vệ, trang trí sở nhựa epoxy biến tính dầu thực vật nói chung vật liệu bảo vệ, trang trí sở nhựa epoxy biến tính dầu thực vật khâu mạch phương pháp quang hóa nói riêng hướng nghiên cứu thu hút quan tâm nhiều quốc gia giới có Việt Nam Đây hướng nghiên cứu phòng Vật liệu cao su dầu nhựa thiên nhiên, Viện Kĩ thuật nhiệt đới Khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu phản ứng khâu mạch quang hóa số hệ khâu mạch quang sở nhựa epoxy biến tính dầu ve” tiếp tục hướng nghiên cứu nêu Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp PHẦN I: TỔNG QUAN I.Ăn mòn kim loại suy giảm vật liệu [1] I.1 Định nghĩa Ăn mòn kim loại phá hủy kim loại tương tác hóa học điện hóa học kim loại với môi trường xung quanh Suy giảm vật liệu giảm sút tính chất vật liệu tác động yếu tố bên I.2.Tầm quan trọng việc chống ăn mòn kim loại bảo vệ vật liệu Hàng năm tổn thất ăn mòn kim loại nước giới từ 1,85% 4,8% GDP Đó thật số khổng lồ Ở Mỹ hàng năm tổn thất trực tiếp ăn mòn kim loại khoảng 3%GDP[4].Theo số liệu riêng Bắc Mỹ tổn hàng năm ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông từ 325 triệu đến tỉ USD Ở Anh thiệt hại ăn mòn kim loại vào khoảng 4% GDP Ăn mòn kim loại gây cố lớn cho công trình kiến trúc, lò phản ứng hạt nhân,… với tổn thất vô nặng nề Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, chịu ảnh hưởng mạnh biển gió mùa Việt Nam gây suy giảm vật liệu nói chung ăn mòn kim loại nói riêng với tốc độ cao Tốc độ ăn mòn thép Ct3 25,41  m/năm điều kiện khí Bãi Cháy tương đương Coet cao hẳn tốc độ ăn mòn 15  m /năm Singapore Tốc độ ăn mòn sau năm thép C45, hợp kim đồng, lớp phủ kẽm khí Bãi Cháy cao Singapore, Coet, Philippin gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới phát triển kinh tế đất nước Vì vấn đề nghiên cứu phát triển vật liệu bảo vệ Việt Nam nói riêng quốc gia giới nói chung có tính thời sự, có ý nghĩa khoa học thực tiễn sâu sắc Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp I.3.Các phương pháp bảo vệ kim loại chống ăn mòn suy giảm vật liệu I.3.1.Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại Có nhiều phương pháp để bảo vệ kim loại chống ăn mòn: Phương pháp điện hóa, phương pháp che phủ, phương pháp bảo vệ kết hợp, - Phương pháp che phủ Bảo vệ kim loại lớp phủ phương pháp phổ biến nhất, có tác dụng cô lập bề mặt kim loại khỏi môi trường xâm thực Tùy theo yêu cầu thực tế, sử dụng lớp phủ kim loại lớp phủ phi kim loại + Các lớp phủ kim loại, có hai loại lớp phủ kim loại: • Lớp phủ catot: Có âm kim loại cần bảo vệ • Lớp phủ anot:Có dương kim loại cần bảo vệ + Các lớp phủ phi kim loại: Gồm lớp phủ chất vô hữu Tùy theo yêu cầu thực tế người ta sử dụng lớp phủ khác nhau, bảo vệ lớp phủ hữu phương pháp có hiệu tầm quan trọng hàng đầu, với ưu điểm vượt trội như: đa dạng chủng loại, đáp ứng yêu cầu thực tiễn, giá thành thấp, phương pháp đơn giản, sản phẩm có thời gian bảo vệ lâu dài ảnh hưởng tới môi trường - Phương pháp bảo vệ kết hợp + Phương pháp kết hợp lớp phủ kim loại hữu Các kết nghiên cứu cho thấy, kết hợp điều kiện tối ưu lớp phủ kim loại hữu cơ, tuổi thọ vật liệu kết hợp tăng khoảng lần tổng tuổi thọ vật liệu riêng rẽ + Phương pháp kết hợp vật liệu hữu – anot hi sinh Bảo vệ catot sử dụng anot hi sinh kết hợp với loại sơn hữu có ưu điểm hạn chế ăn mòn gần hoàn toàn lớp sơn bảo vệ bị phá hủy Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp I.3.2: Các phương pháp chống suy giảm vật liệu hữu Các phương pháp áp dụng để trì tính chất ban đầu vật liệu trình bảo quản, gia công sử dụng Có nhiều phương pháp chống suy giảm vật liệu, thường sử dụng phương pháp sau: • Sử dụng chất ổn định • Sử dụng lớp phủ bền môi trường Tùy theo môi trường tiếp xúc gây suy giảm vật liệu, lớp phủ bảo vệ phải có tính bền thời tiết (khi sử dụng vật liệu bảo vệ trời), bền hóa chất ( sử dụng vật liệu bảo vệ tiếp xúc với hóa chất), bền vi sinh,… Hiện việc phát triển vật liệu bảo vệ hữu nước ta đẩy mạnh theo hai hướng: + Nghiên cứu phát triển vật liệu chất lượng cao sở nguyên liệu thực vật nước + Nghiên cứu phát triển phương pháp gia công vật liệu bảo vệ hữu hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường Nhựa epoxy có tính quý, biến đổi, gia công nhiều phương pháp đáp ứng nhu cầu ngày đa dạng thực tiễn nên sử dụng rộng rãi vật liệu chất lượng cao Một phương pháp gia công vật liệu bảo vệ tiên tiến phương pháp khâu mạch quang Với ưu điểm bật phương pháp thu hút quan tâm ý nhà nghiên cứu sản xuất Vật liệu khâu mạch quang có tốc độ tăng trưởng cao hướng nghiên cứu, phát triển mà quốc gia giới đặc biệt trọng Đây hướng nghiên cứu thực Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam từ nhiều năm Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hàm lượng TAS (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 Thời gian chiếu (giây) 15 Hình 3.8.Biến đổi hàm lượng TAS trình chiếu tia tử ngoại Tỷ lệ EDV39/BCDE/TAS: ♦80/20/5, ■60/40/5, ▲50/50/5, ×40/60/5, *20/80/5 Hàm lượng nhóm epoxy (%) 100 80 60 40 20 0 10 Thời gian chiếu (giây) 15 Hình 3.9.Biến đổi tổng lượng nhóm epoxy trình chiếu tia tử ngoại Tỷ lệ EDV39/BCDE/TAS: ♦80/20/5, ■60/40/5, ▲50/50/5, ×40/60/5, *20/80/5 Nguyễn Thị Loan-K33D 52 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hàm lượng nhóm epoxy (%) 100 80 60 40 20 0 10 15 Thời gian chiếu (giây) Hình 3.10.Biến đổi hàm lượng nhóm epoxy BCDE trình chiếu tia tử ngoại Tỷ lệ EDV39/BCDE/TAS: ♦80/20/5, ■60/40/5, ▲50/50/5, ×40/60/5, *20/80/5 Hàm lượng nhóm OH (%) 550 450 350 250 150 50 10 15 Thời gian chiếu (giây) Hình 3.11.Biến đổi hàm lượng nhóm hydroxyl trình chiếu tia tử ngoại Tỷ lệ EDV39/BCDE/TAS: ♦80/20/5, ■60/40/5, ▲50/50/5, ×40/60/5, *20/80/5 Nguyễn Thị Loan-K33D 53 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hàm lượng nhóm ete (%) 250 200 150 100 50 10 15 Thời gian chiếu (giây) Hình 3.12.Biến đổi hàm lượng nhóm ete trình chiếu tia tử ngoại Tỷ lệ EDV39/BCDE/TAS: ♦80/20/5, ■60/40/5, ▲50/50/5, ×40/60/5, *20/80/5 Từ hình 3.8 ta thấy sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại hàm lượng TAS giảm mạnh, đạt chuyển hóa 50% hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 80/20 Ở hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 60/40 giá trị 52% Chuyển hóa TAS hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 50/50, 40/60, 20/80 xấp xỉ đạt 58% Sau 13,2 giây chiếu tia tử ngoại, chuyển hóa TAS hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 60/40, 50/50, 40/60, 20/80 khác không nhiều đạt khoảng 60% Với hệ có EDV39/BCDE = 80/20, chuyển hóa TAS sau 13,2 giây chiếu tia tử ngoại đạt 80% Từ hình 3.9 thấy sau 2,4 giây chiếu tia tử ngoại tổng lượng nhóm epoxy chuyển hóa nhanh, đạt 70%, 50%,58%, 45%, 25% hệ có tỉ lệ EDV 39/BCDE = 80/20, 60/40,50/50, 40/60, 20/80 Sau chuyển hóa giảm dần sau 13,2 giây chiếu đạt giá trị 100%, 80%, 80% 60%, 35% hệ có tỉ lệ EDV39/BCDE Nguyễn Thị Loan-K33D 54 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Trên hình 3.10 ta thấy cần chiếu tia tử ngoại 0,6 giây, hàm lượng nhóm epoxy BCDE hệ nghiên cứu chuyển hóa hoàn toàn Từ hình 3.11 ta thấy sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại hàm lượng nhóm hydroxyl tăng lên đáng kể Trong hệ có tỉ lệ EDV39/BCDE = 20/80 chuyển hóa nhóm hydroxyl nhanh đạt 490% Ở hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 40/60 chuyển hóa nhóm hydroxyl đạt 320% Ở hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE 40/60, 50/50 chuyển hóa nhóm hydroxyl xấp xỉ đạt 290% Còn hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 80/20, chuyển hóa nhóm hydroxyl đạt 190% Sau 13,2 giây chiếu tia tử ngoại, chuyển hóa nhóm hydroxyl đạt: 510%, 330%, 300%, 300%, 200% hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 20/80, 40/60, 50/50, 60/40 80/20 Từ hình 3.12 cho thấy, sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại hàm lượng nhóm ete tăng lên đáng kể Trong hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 20/80 hàm lượng nhóm ete tăng nhanh nhất, đạt 225% Các hệ có tỷ lệ EDV39/BCDE = 40/60, 50/50, 60/40, 80/20 sau 0,6 giây chiếu tia tử ngoại chuyển hóa nhóm ete đạt 200%, 185%, 175%, 135% không thay đổi tiếp tục chiếu tia tử ngoại đến 13,2 giây Như vậy, tác động ánh sáng tử ngoại có mặt chất khơi mào quang TAS phần lớn nhóm epoxy nhựa EDV 39, BCDE chuyển hóa Hệ có tỉ lệ EDV39/BCDE/TAS = 50/50/5 có chuyển hóa TAS nhóm epoxy EDV 39 lớn; có độ nhớt thích hợp cho việc gia công tạo màng; màng đóng rắn có chất lượng cao, khuyết tật, không bị co, không bị nhăn; chọn làm hệ tối ưu để nghiên cứu tính chất Nguyễn Thị Loan-K33D 55 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp II.2.3.Nghiên cứu biến đổi nhóm định chức hệ khâu mạch EDV 39/BCDE/TAS chiếu tia tử ngoại để tối Do phản ứng trùng hợp quang cation có khả tiếp tục sau ngừng chiếu sáng để tối, chuyển hóa nhóm định chức sau ngừng chiếu để tối mẫu EDV39/BCDE/TAS = 50/50/5 nghiên cứu nhằm đánh giá khả sử dụng trình khâu mạch tối để tạo màng bảo vệ trang trí Quá trình chuyển hóa nhóm định chức mẫu EDV 39/BCDE/TAS = 50/50/5 nghiên cứu điều kiện phản ứng sau: Chiếu tia tử ngoại 0,15 giây, dừng chiếu để tối Biến đổi nhóm định chức mẫu sau 0,15 giây chiếu để tối trình bày hình 3.13 Hàm lượng nhóm định chức (%) 400 350 300 250 Sau 0,15 giây chiếu 200 150 Ban đầu 100 50 0 1000 TAS , OH 2000 3000 Thời gian để tối (phút) Tổng lượng epoxy 4000 epoxy BCDE 5000 ete Hình 3.13.Biến đổi hàm lượng TAS nhóm định chức hệ EDV39/BCDE/TAS =50/50/5 sau chiếu tia tử ngoại 0,15 giây để tối Nguyễn Thị Loan-K33D 56 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Từ hình 3.13 thấy hàm lượng TAS không thay đổi tổng lượng nhóm epoxy nhóm epoxy BCDE giảm nhanh sau ngừng chiếu Sau ngày để tối tổng lượng nhóm epoxy đạt chuyển hóa 60%, nhóm epoxy BCDE chuyển hóa hết Như cần thời gian chiếu tia tử ngoại ngắn sau để tối, hệ khâu mạch quang EDV 39/BCDE/TAS =50/50/5 xảy phản ứng chuyển hóa cao hình thành nhóm định chức với hiệu cao III.Nghiên cứu tính chất hệ EDV 39/BCDE/TAS=50/50/5 III.1.Biến đổi phần gel, độ trương Kết khảo sát biến đổi phần gel hệ EDV 39/BCDE/TAS =50/50/5 chiếu tia tử ngoại trình bày hình 3.14 Phần gel (%) 100 80 60 40 20 10 12 14 Thời gian chiếu (giây) Hình 3.14.Biến đổi phần gel hệ khâu mạch quang trình chiếu tia tử ngoại Hình 3.14 cho thấy sau 1,2 giây chiếu tia tử ngoại phần gel tăng từ 0% lên 90% Sau giây chiếu tia tử ngoại phần gel tăng lên đến 97%, sau 13,2 giây chiếu phần gel đạt 99% Nguyễn Thị Loan-K33D 57 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Các kết xác định độ trương cho thấy sau 1,2 giây chiếu tia tử ngoại độ trương 321% Sau giây chiếu tia tử ngoại độ trương giảm xuống đến 204% không đổi sau chiếu đến 13,2 giây Điều khẳng định nhóm epoxy chuyển hóa tạo mạng lưới không gian chiều chặt chẽ Màng ban đầu lỏng, dính sau chiếu trở nên rắn, đanh Kết nghiên cứu biến đổi phần gel, độ trương hệ sau 0,3 giây chiếu tia tử ngoại để tối 24 thu sau: Phần gel đạt 83,5%, độ trương 308,7% Như vậy, phần gel độ trương hệ khâu mạch quang sau chiếu, để tối đạt giá trị cao III.2.Các tính chất lý - Biến đổi độ cứng tương đối Biến đổi độ cứng tương đối hệ EDV 39/BCDE/TAS =50/50/5 chiếu tử ngoại trình bày hình 3.15 Độ cứng tương đối 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 12 14 Thời gian chiếu (giây) Hình 3.15.Biến đổi độ cứng tương đối hệ trình chiếu tia tử ngoại Nguyễn Thị Loan-K33D 58 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Từ hình 3.15 thấy độ cứng hệ tăng 3,6 giây đầu chiếu tia tử ngoại, đạt 0,54 sau 3,6 giây chiếu, sau tăng chậm lại, đạt 0,56 sau 13,2 giây chiếu Kết nghiên cứu độ cứng màng sau 0,3 giây chiếu tia tử ngoại để tối 24 đạt 0,65 Như vậy, hệ khâu mạch quang nghiên cứu chiếu tia tử ngoại liên tục chiếu 0,3 giây sau để tối tạo mạng lưới không gian ba chiều có độ cứng cao - Độ bền va đập Sau 0,3 giây chiếu tia tử ngoại để tối 24 giờ, độ bền va đập hệ EDV39/BCDE/TAS = 50/50/5 đạt 200kg.cm - Độ uốn dẻo Sau 0,3 giây chiếu tia tử ngoại để tối 24 độ uốn dẻo hệ EDV39/BCDE/TAS đạt giá trị - Độ bóng Độ bóng hệ EDV39/BCDE/TAS = 50/50/5 sau 0,3 giây chiếu tia tử ngoại để tối 24 đo góc 600 100 IV.Cơ chế phản ứng khâu mạch quang hệ khâu mạch quang EDV 39/ BCDE/TAS Phản ứng khâu mạch quang chất chứa nhóm epoxy nói chung hệ gồm EDV39, BCDE nói riêng với có mặt chất khơi mào quang TAS nhiều tác giả thông báo xảy theo giai đoạn sau: Nguyễn Thị Loan-K33D 59 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Giai đoạn 1: Phân quang Dưới tác dụng ánh sáng tử ngoại, TAS phân quang tạo H+ SbF6- S +S S S+ S S hv SbF6- 2RH + + 2H SbF6 + 2R + Giai đoạn 2: Khơi mào H+ + CH CH CH CH CH + OH O H O CH Giai đoạn 3: Phát triển mạch- phản ứng trùng hợp mở vòng hợp chất chứa nhóm epoxy CH CH + CH OH CH CH O CH O CH C+H CH CH O CH CH OH OH Ở giai đoạn phân quang, TAS nhiều khả tạo ion H+ cao làm tăng tốc độ phản ứng Đồng thời TAS nhiều hiệu ứng chắn sáng TAS tăng Do cạnh tranh hai xu nên có hàm lượng TAS tối ưu, thuận lợi cho phản ứng khâu mạch quang Tỷ lệ là: EDV39/BCDE/TAS = 50/50/5 Giai đoạn khơi mào phụ thuộc vào độ linh động hệ hoạt tính nhóm epoxy Nhóm epoxy BCDE hoạt tính với H+ axit Bronsted nên dễ dàng bị proton hóa, mở vòng tạo nhóm OH cacbocation Phản ứng tỏa Nguyễn Thị Loan-K33D 60 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp nhiệt tạo thuận lợi để nhóm epoxy EDV39 hoạt tính (ở giai đoạn đầu tạo phức với proton liên kết hydro) tham gia vào phản ứng khâu mạch Do vậy, có thêm BCDE phản ứng trình khâu mạch quang hóa thúc đẩy Tuy nhiên, hàm lượng BCDE nhiều dẫn đến tạo mạng lưới không gian linh động chuyển hóa cuối TAS nhóm epoxy không cao Các yếu tố nêu với độ linh động thích hợp với việc gia công màng phủ lí có tỷ lệ EDV39/BCDE tối ưu thích hợp việc tạo màng phủ có chất lượng cao hiệu Tỷ lệ EDV39/BCDE =50/50 nằm khuôn khổ khóa luận nghiên cứu Các kết xác định phần gel, độ trương hệ khâu mạch quang EDV39/BCDE/TAS =50/50/5 khẳng định hình thành mạng lưới polyme không gian ba chiều chặt chẽ sau chiếu tia tử ngoại Các kết xác định hàm lượng nhóm ete, độ cứng hệ sau chiếu tia tử ngoại xác nhận thêm điều Nguyễn Thị Loan-K33D 61 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp PHẦN 4: KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu phổ hồng ngoại hợp phần hệ khâu mạch quang sở EDV 39 lựa chọn hấp thụ 1793cm-1, 3478cm-1, 914cm-1, 789cm-1 , 1039cm-1 đặc trưng cho TAS, nhóm hydroxyl, tổng lượng nhóm epoxy, nhóm epoxy BCDE, nhóm ete để nghiên cứu biến đổi nhóm định chức dựa theo biến đổi cường độ hấp thụ nội chuẩn 1731cm-1 nhóm cacbonyl Phản ứng khâu mạch quang không xảy hệ EDV39/TAS =100/5, monome BCDE có nhóm epoxy hoạt tính Phản ứng khâu mạch quang xảy nhanh với hiệu suất chuyển hóa nhóm epoxy cao hệ khâu mạch quang có EDV39, BCDE TAS Do hiệu ứng chắn sáng, dải tỷ phần nghiên cứu tỷ phần trọng lượng TAS = 5% so với tổng lượng EDV39 BCDE có hiệu phản ứng khâu mạch Nhờ tác dụng hóa dẻo đoạn mạch dầu EDV39, tăng hàm lượng EDV39 hệ khâu mạch EDV39/BCDE/TAS với tỷ lệ EDV39/BCDE từ 20/80 đến 80/20 thúc đẩy chuyển hóa nhóm epoxy Tỷ lệ trọng lượng EDV39/BCDE = 50/50 thích hợp cho việc gia công, thực phản ứng khâu mạch, tạo màng Màng khâu mạch quang dày 30  m với tỷ lệ thành phần hợp phần lựa chọn EDV39/BCDE/TAS =50/50/5 sau 0,3 giây chiếu tia tử ngoại có phần gel 60,92%, độ bóng 600 100, độ cứng 0,3, uốn dẻo 1, ứng dụng làm vật liệu bảo vệ, trang trí hữu keo dán chất lượng cao Nguyễn Thị Loan-K33D 62 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: Vũ Đình Cự, “ Cơ sở kĩ thuật nhiệt đới”, NXB Văn hóa thông tin, tr.174, 319338, 2003 Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, “ Hướng phát triển vấn đề khoa học – công nghệ ứng dụng vật liệu compozit”, Tr.13, 1988 Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà, “ Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử", NXB Giáo Dục, 1999 Lê Xuân Hiền, “ Nghiên cứu bảo vệ chống ăn mòn cho cửa van công trình thủy lợi ven biển phương pháp bảo vệ, kết hợp”, báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ độc lập cấp Viện Khoa học Công Nghệ Việt Nam 20042006, Viện Khoa học nghệ Công nghệ Việt Nam- Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Tr.7-27, Hà Nội 6/2006 Lê Xuân Hiền, Lê Văn Cường, Đông Văn Thu, Lê Trọng Hậu, Nguyễn Thị Việt Triều, Tô Xuân Hằng, Nguyễn Tuấn Dũng, Nguyễn Thị Lê Hiền, Nguyễn Tuấn Anh cộng sự, “ Một số kết nghiên cứu ăn mòn suy giảm bảo vệ vật liệu Viện Kỹ thuật Nhiệt đới giai đoạn 1995-2005”, Hội nghị khoa học kỉ niệm 30 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội 19/05/2005, Tr.229-239 Lê Xuân Hiền, Nguyễn Thị Việt Triều, Phạm Thị Hồng, Nguyễn Thiên Vương (2000), “ Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng dầu trẩu đến tính chất lớp phủ sở nhựa epoxy biến tính”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 38(3B), tr.70-75 Lê Xuân Hiền, Nguyễn Thị Việt Triều, Phạm Thị Hồng, Nguyễn Thiên Vương (2000), “Nghiên cứu tính chất nhiệt lớp phủ sở nhựa epoxy biến tính dầu trẩu”, Tạp chí Khoa học Công nghệ 38(3B), tr.76-80 Nguyễn Thị Loan-K33D 63 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Xuân Hiền, Nguyễn Thị Việt Triều, Phạm Thị Hồng, Nguyễn Thiên Vương (2000), Nguyễn Tri Phương, Vũ Minh Hoàng, Cù Thị Vân Anh (2003), “ Một số kết nghiên cứu biến tính nhựa epoxy dầu thực vật Việt Nam” Hội nghị Hóa học toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội Đào Phi Hùng, “ Nghiên cứu ảnh hưỏng số yếu tố đến phản ứng khâu mạch nhựa epoxy biến tính dầu thực vật tính chất sản phẩm đóng rắn”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội, 2009 10 Vũ Minh Hoàng, “ Nghiên cứu phản ứng khâu mạch số hệ đóng rắn sở nhựa epoxy biến tính dầu thực vật”, Luận án tiến sĩ khoa học, Hà Nội, 2009 11 Lê Xuân Hiền, Vũ Minh Hoàng, Nguyễn Thị Việt Triều, “ Nghiên cứu khâu mạch quang hóa hệ khâu mạch quang sở nhựa epoxy biến tính dầu trẩu”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, T43,số 2B, Tr.131-136, 2005 12 Vũ Minh Hoàng, “ Nghiên cứu khâu mạch quang hóa số hệ khâu mạch quang sở nhựa epoxy biến tính dầu trẩu”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội, 2004 13 Trần Công Khanh, “ Nghiên cứu, xây dựng tổng quan điều tra tổng thể lĩnh vực chiến lược phát triển vật liệu tổ hợp”, trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 1999 14 Nguyễn Việt Bắc, “Keo dán kĩ thuật”, Trung tâm khoa học kĩ thuật- Công nghệ quân sự, Tr.22-40, 2003 15 Lưu Cẩm Bình, “Tình hình sản xuất xu phát triển ngành sơn”, Viện Kĩ thuật Nhiệt đới, Hà Nội, 2002 16 C.Decker, “Bảo vệ quang lớp phủ khâu mạch quang hóa”, lớp chuyên đề Việt – Pháp, “ Bảo vệ chống ăn mòn”- Đồ Sơn, 8-16/11/1999, Việt Nam, Tr 97-113, 1999 Nguyễn Thị Loan-K33D 64 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 17 Hoàng Long (dịch), “Giới thiệu sơ lược vật liệu phương pháp chống ăn mòn kim loại”, NXB khoa hoc Hà Nội, Vụ sản xuất Bộ Công nghệ Hóa học Trung Quốc, Tr.5, 1967 18 Nguyễn Văn Tuế, “ Ăn mòn bảo vệ kim loại”, NXB Giáo Dục, 2002 19 Niên giám thống kê 2009, Tổng cục thống kê, NXB Thống kê, Hà Nội TIẾNG ANH: 20 Barcia F.L, et al, “ Synthesis and properties of epoxy resins modiied with epoxy- terminated liquid polybutactier”, polymer, Vol.44, pp.5811-5819, 2003 21 Bogdal D.,et al, “ Microwave assisted synthesis and determination of chain branching in solid epoxy using 1H- NMR Spectrometry”, polymer, Vol.44, pp.7795-7800, 2003 22 Brydson J.A, plastic materials, Butterworths, London, pp.697-714, 1989 23 C.Decker, K.Moussa et H.Le Xuan, “photo polymerization de monomers multiforctionnels”, Eurperan polymer Journal, Vol 27, (NU), pp.1251- 1260, 1991 24 C.Decker, H.Le Xuan, T.Nguyen Thi Viet, “ Photocrosslinking of funtionalzed Rubber II.Photointiated Cationic polymerization of Epoxidized liquid Natural Rubber”, Journal of polymer Sience: part A: polymer chemistry, Vol 33, pp 2759-2772,1995 25 Christian Decker Effect of UV Radiation on polymer, 541-608 (Handbook of polymer Sience and Technology Vol.3: Applications and processing operations Ed: Nicolas P.Cheremisionoff New York and Basel, 1989) 26 Decker K, “Fluid cure of epoxy – based CP”, US patent 5736196, 1998 27 Harriss, “ Deveroping coating”, Paintindia, oct, 65, 2001 28 H.Le Xuan, C.Decker, “ Photocrosslinhking of Acrylated Natural Rubber”, Journal of polimer Sience: Part A: Polime chemistry, Vol 31, 769-780, 1993 Nguyễn Thị Loan-K33D 65 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 29 Michael L.B, SPI plastic engineering handbook, Kluwer academic publishers, pp.514-574, 2000 30 Strong A.B, “ Plastic Materials and processting”, Brigham Young University Prentice Hall Inc, 1996 31 James V.Crivello Defign and synthesis of mul Fifuctional glycidyl ethers that andergo frontal polymerization Joumal of Polymer Sience, Polyme chemistry, Vol 44, pp.6435- 6448 (2006) Nguyễn Thị Loan-K33D 66 Khoa Hóa Học [...]... người ta đưa vào trong hệ khâu mạch một số phụ gia khác để cải thiện tính chất cuối cùng của vật liệu như: Các chất ổn định, các chất độn, các tác nhân thấm ướt, các bột màu,… IV.5 .Cơ chế của phản ứng khâu mạch quang Phản ứng khâu mạch quang có thể xảy ra theo 2 cơ chế: cơ chế gốc hoặc cơ chế cation IV.5.1 Phản ứng khâu mạch quang theo cơ chế gốc [5,16] - Thành phần của hệ khâu mạch quang gồm: + Chất khơi... tham gia một số phản ứng đặc trưng cho nhóm định chức khác có trên mạch như dầu ve có thể tham gia các phản ứng đặc trưng cho nhóm hydroxyl Các phản ứng đặc trưng của dầu thực vật là: - Phản ứng của nhóm este + Phản ứng điều chế các axit béo và glyxerin + Phản ứng trao đổi este - Phản ứng của liên kết đôi Nguyễn Thị Loan-K33D 22 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Mỗi loại dầu thực... béo, vào thành phần nhựa epoxy - Biến tính nhựa epoxy bằng các axit béo của dầu thực vật Nguyễn Thị Loan-K33D 11 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Biến tính nhựa epoxy bằng các axit béo của các loại dầu thực vật khác nhau tạo nên sản phẩm gọi là este epoxy Trong quá trình tổng hợp este epoxy xảy ra các phản ứng: + Phản ứng của nhóm –COOH với nhóm epoxy trong nhựa epoxy: R CH CH2 +... nhựa epoxy biến tính dầu trẩu ,dầu lanh, dầu đậu, dầu hạt cao su, dầu ve, dầu dừa bằng phản ứng trực tiếp của nhựa epoxy với dầu thu được sản phẩm với hiệu quả cao và tính chất tốt.[5-8] Khi cho nhựa epoxydian biến tính bằng dầu xảy ra các quá trình sau: + Phản ứng mở vòng nhóm epoxy bằng axit có sẵn trong dầu HC CH2 O + RCOOH CH CH2 OH O C R (I) O + Đồng thời sẽ xảy ra quá trình trao đổi este của nhóm... C R3 (IV) O Do phản ứng biến tính nhựa thực hiện ở nhiệt độ cao nên có thể xảy ra phản ứng tổng hợp các liên kết đôi của các đoạn mạch dầu, tạo nên sản phẩm có trọng lượng phân tử khác nhau với công thức tổng quát: CH2 CH O (V) MD CH2 CH O CH CH2 O Trong đó MD là mạch dầu, có một hay nhiều đoạn mạch dầu trùng hợp Như vậy, nhựa epoxy biến tính dầu có: + Nhóm epoxy đầu mạch (của nhựa epoxydian) Nguyễn... epoxydian) Nguyễn Thị Loan-K33D 14 Khoa Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp + Nhóm hydroxyl bậc 1( trong monoglyxerit của dầu) và bậc 2 (trong nhựa epoxydian và monoglyxerit của dầu) + Liên kết đôi trong mạch dầu Vì nhựa epoxy biến tính dầu ve có ít liên kết đôi do gốc axit béo trong cấu trúc của dầu ve chủ yếu là axit rixinolenic nên nhựa epoxy biến tính dầu ve có thể bao gồm các thành phần... ưu, nhược điểm sau: + Ưu điểm: • Phản ứng được khởi động và dừng lại theo ý muốn • Không bị ảnh hưởng của độ ẩm + Nhược điểm: • Liên kết đôi còn lại trong hệ dễ gây lão hóa vật liệu • Một số hệ nhậy với ức chế của oxi không khí, làm giảm quá trình khâu mạch quang IV.5.2 Phản ứng khâu mạch quang theo cơ chế cation [16,25,27] - Thành phần của hệ khâu mạch quang theo cơ chế cation: + Các chất khơi mào:... O C R1 O t0,xt O + H2O IV .Phản ứng khâu mạch quang IV.1 Nguyên lí của phản ứng khâu mạch quang [16,26-27] Dưới tác dụng của ánh sáng với bước sóng thích hợp, chất khơi mào quang bị phân quang, tạo nên các phần tử hoạt tính (gốc hoặc cation) Các phần tử hoạt tính này khơi mào cho phản ứng khâu mạch quang của các polime, oligome, monome đa chức tạo nên các sản phẩm khâu mạch không gian ba chiều theo sơ... Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Để cải thiện các tính năng như độ mềm dẻo, độ bám dính của nhựa epoxy người ta thường biến tính nó với nhựa ankyt Phản ứng chủ yếu của quá trình này là este hóa nhựa epoxy bằng các nhóm cacboxyl của nhựa ankyt: R CH CH2 + HO C O O R CH CH2 O C O OH OCOCH2 CH CH2 O OCOCH2 CH CH2 O OCOR OCOR Sau khi biến đổi bằng nhựa ankyt màng sơn trên cơ sở nhựa epoxy có độ bám... nhóm epoxy vừa mới tạo thành và các phản ứng phụ Do đó trên thực tế hàm lượng nhóm epoxy trên mạch của dầu đậu, dầu ve và dầu hạt cao su chỉ đạt 65% so với lí thuyết Epoxy hóa dầu thực vật bằng peraxit focmic (PF) được tiến hành ở 500C – 710C trong môi trường dị thể PF tạo thành In situ và là tác nhân epoxy hóa liên kết đôi trên mạch dầu Khi tăng nhiệt độ phản ứng trong khoảng 50 – 710C sự chuyển hóa ... su dầu nhựa thiên nhiên, Viện Kĩ thuật nhiệt đới Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng khâu mạch quang hóa số hệ khâu mạch quang sở nhựa epoxy biến tính dầu ve tiếp tục hướng nghiên cứu nêu... tạo nhựa epoxy biến tính dầu trẩu ,dầu lanh, dầu đậu, dầu hạt cao su, dầu ve, dầu dừa phản ứng trực tiếp nhựa epoxy với dầu thu sản phẩm với hiệu cao tính chất tốt.[5-8] Khi cho nhựa epoxydian biến. .. trúc hóa học dầu đến khả phản ứng khâu mạch Các nhựa epoxy biến tính dầu xếp theo khả khâu mạch, độ chuyển hóa nhóm epoxy liên kết đôi theo thứ tự ETT39 >EL39 >ED39 >EHCS39 Nhựa epoxy biến tính dầu