Nghiên cứu tổng hợp và biến tính polyme vô cơ aluminosilicat

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI -*** - LNG THI SN NGHIấN CU TNG HP V BIN TNH POLYME ALUMINOSILICAT LUN VN THC S KHOA HC NGNH K THUT HểA HC H Ni 2011 MC LC NI DUNG Trang DANH MC CC BNG, HèNH V S LI CM N Chơng I: tổng quan I.1 Giới thiệu polyme vô I.2 Cấu trúc polyme vô I.2.1 Polyme vô dạng rắn I.2.2 Polyme vô dạng lỏng I.2.3 Polyme vô dạng thủy tinh I.3 Tính chất polyme vô I.3.1 Tính chịu uốn I.3.3 Tính cuộn tròn I.3.4 Tính nhiệt I.4 ứng dụng polyme vô 10 I.5 Polyme Aluminosilicat 13 I.5.1 Đặc điểm cấu trúc polyme aluminosilicat 13 I.5.2 Tớnh cht lý hc v húa hc ca polyme Aluminosilicat 16 I.5.3 Nhng ng dng ca polyme aluminosilicat 17 I.5.4 Phng phỏp tng hp 18 I.6 ng hc quỏ trỡnh hũa tan 18 I.7 Phng phỏp nghiờn cu ng hc quỏ trỡnh hũa tan 20 PHN II : CC PHNG PHP NGHIấN CU 27 II.1 Cỏch xỏc nh Al2O3 polyme aluminosilicat 27 II.2 Phng phỏp xỏc nh c tớnh ca tro bay bng phng phỏp 28 chp nh SEM v ph EDS 28 II.2.1 Phng phỏp chp nh SEM 28 I.3.2 Tính dn nở Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat II.2.2 Phng phỏp ph EDS 30 II.3 Phơng pháp phân tích nhiệt vi sai 31 II.3.1 Phng phỏp ph hng ngoi 31 PHN III: THC NGHIM 34 III.1 Nguyờn liu 34 III.1.1 Tro bay: 34 III.1.2 Thy tinh lng 34 III.1.3 Cỏc húa cht khỏc: 34 III.2 Cỏc dng c v húa cht cn dựng 34 III.3 Tin hnh phn ng tng hp polyme aluminosilicat 35 III.3.1 Tng hp polyme aluminosilicat t tro bay v thy tinh lng Natri silicat 35 III.3.2 Tng hp Polyme aluminosilicat t thy tinh lng v tro bay cú mt cỏc cht KOH, KCl, Na2HPO4: 36 III.3.3 Thnh phn cỏc dung dch phn ng 37 PHN IV: KT QU V BIN LUN 40 IV.1 Thnh phn húa hc ca tro bay: 40 IV.2 Nghiờn cu mt s yu t nh hng n kh nng tỏch nhụm t 44 tro bay IV.2.1 Nghiờn cu nh hng ca hm lng nc n kh nng tỏch nhụm : 44 IV.2.2 Nghiờn cu nh hng ca KOH n kh nng tỏch nhụm 45 IV.2.3 Nghiờn cu nh hng ca KCl + KOH n kh nng tỏch nhụm 46 IV.2.4 Nghiờn cu nh hng ca Na2HPO4 n kh nng tỏch nhụm 47 IV.3 Nghiờn cu cu trỳc v mt s tớnh cht ca polyme aluminosilicat 48 IV.4 Nghiờn cu ng dng ca polyme aluminosilicat lm vt liu mng ph Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 51 IV.4.1 Kim tra kh nng bỏm dớnh ca mng ph 51 IV.4.2 Kim tra kh nng chu nhit ca polyme 52 KT LUN 54 TI LIU THAM KHO 55 Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat DANH MC CC BNG, HèNH V S S DNG TRONG LUN VN Tờn bng Chc nng Trang Bng T l nguyờn liu to cỏc loi PSS 12 Bng Thnh phn cỏc cht tham gia phn ng tng hp Polyme 37 Aluminosilicat Bng Thnh phn nguyờn t ca tro bay thu c t vic chp 43 ph EDS Bng Thnh phn lng tro bay 44 Bng nh hng ca hm lng nc n kh nng tỏch nhụm 45 Bng nh hng ca KOH n kh nng tỏch nhụm 46 Bng nh hng ca cỏc ion Cl- v OH- n quỏ trỡnh tng hp 47 Polyme aluminosilicat Bng nh hng ca ion HPO42- n quỏ trỡnh tng hp Polyme 48 Aluminosilicat Hỡnh S kớnh hin vi in t quột (SEM) 29 Hỡnh S nguyờn lý ca h ghi nhn tớn hiu ph EDX 30 TEM Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat Hỡnh nh SEM ca mu tro bay c dựng ti 41 Hỡnh Ph EDS ca tro bay dựng nghiờn cu 42 Hỡnh Quang ph hng ngoi ca cỏc dung dch ó polyme 37 aluminosilcat Hỡnh Ph TG DSC ca mu M3 Hỡnh Hỡnh nh cỏc phõn t nc kt tinh mng tinh th polyme aluminosilicat 59 Hỡnh nh chp lp mng ph polyme cỏc nhit sy khỏc 61 Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 58 Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Tiến sĩ La Thế Vinh - ngời tận tình hớng dẫn giúp đỡ em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn môn Công nghệ chất vô - khoa Công nghệ Hóa học - trờng Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Xin cảm ơn tất bạn bè ủng hộ giúp đỡ trình học tập v nghiờn cu va qua Hc viờn Lng Thỏi Sn Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat Chơng I: tổng quan I.1 Giới thiệu polyme vô Polyme vô thuộc loại vật liệu hay hợp chất cao phân tử, đợc hình thành từ hợp chất hay đơn chất có phân tử lợng nhỏ gọi monome phơng pháp đa tụ hay trùng ngng [1] Polyme vô chia làm nhóm sau: Polyme có liên kết dạng ion Các hợp chất đơn kim loại, kim loại kim loại trơ Hợp chất có tính chất keo liên kết theo kiểu cộng hóa trị nguyển tử, loại tồn phổ biến dạng lỏng Có số tác giả khác quan niệm polyme vô nên chia thành hai nhóm: Polyme đồng đợc hình thành từ loại nguyên tử liên kết cộng hóa trị, đợc gọi polyme vô dù nguồn gốc nguyên tố vô cơ, kim loại hay phi kim Polyme không đồng đợc tạo thành từ hợp chất phân tử nhỏ thành hợp chất phân tử lớn, loại tồn dạng muối rắn nh polyme sunfat, polyphotphat hay dạng lỏng dới dạng dung dịch keo hydroxit kim loại, photphat kim loại hóa trị cao hay silicat kim loại hóa trị thấp Nh vật liệu polyme vô hình thành từ nhiều nguyên tố nhóm bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev Các nguyên tố gần với nguyên tố cacbon bảng hệ thống tuần hoàn nh: B, H, Si, P, Ge, Sb, Te, Bi Năng lợng liên kết polyme đồng có giá trị khoảng 80 kcal/mol Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat I.2 Cấu trúc polyme vô Việc tìm hiểu cấu trúc polyme vô khó khăn Một cách đơn giản chia nhỏ thành dạng khác dạng rắn, lỏng, thủy tinh [1] I.2.1 Polyme vô dạng rắn Đây dạng tồn phổ biến Trong dạng này, polyme có cấu trúc mạch thẳng, mạch nhánh, cấu trúc lớp cấu trúc không gian Các nguyên tố polyme có cấu trúc thờng nhóm IIIB đến IVB bảng hệ thống tuần hoàn I.2.2 Polyme vô dạng lỏng Polyme vô dạng lỏng thờng polyme vô không đồng Hợp chất quan trọng trạng thái polyme sunfua halogen polysunfua Cấu trúc loại có mạch thẳng, mạch nhánh, mạch vòng, cấu trúc không gian I.2.3 Polyme vô dạng thủy tinh Các Polyme dạng polyphotphat, poly borat, poly silicat Chúng có khả tạo trạng thái thủy tinh làm nguội nhanh trạng thái nóng chảy chúng Cấu trúc photphat, silicat, borat trạng thái nóng chảy thủy tinh cha có lý thuyết giải thích cặn kẽ, chi tiết cấu trúc polyme vô dạng thủy tinh I.3 Tính chất polyme vô I.3.1 Tính chịu uốn Các polyme mạch vòng hay mạch thẳng có nguồn gốc vô hay hữu đợc hợp thành từ phân tử nhỏ để tạo thành phân tử lớn, mạch polyme dài độ bền uốn cao tạo tính dẻo polyme Nguyên nhân tạo tính dẻo cấu trúc phân tử lớn dài, có nhiều mối nối nguyên tử Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat I.3.2 Tính dn nở Các polyme có hai đặc tính quan trọng phân tử lớn tham gia vào chuyển động nhiệt có xác suất tạo mạng không gian cấu trúc Sự chuyển động nhiệt xảy phân tử lớn hay số phận phân tử nhỏ Sự uốn khúc phân tử lớn tạo chuyển động phần Do cấu trúc xít đặc vật liệu dẫn đến khác cờng độ giãn nở polyme Độ xít đặc lớn độ giãn nở nhỏ khả dung môi bị thấm vào vật liệu Điều tạo nên độ bên nhiệt, bền hóa vật liệu I.3.3 Tính cuộn tròn Các phân tử polyme mạch nhánh có xu hớng cuộn tròn nhánh lại để tạo thành phân tử tử lớn có cấu trúc không gian nhỏ gọn có trạng thái gấp khúc tồn bên Tuy nhiên tợng làm cho polyme bền, điều thể polyme có phân tử lớn nhng có độ nhớt nhỏ Nh việc hình thành polyme tinh thể hay vô định hình tủy thuộc vào điều kiện hình thành polyme nh: nhiệt độ, thời gian tạo mầm kết tinh, phơng pháp polyme hóa I.3.4 Tính nhiệt Đây tính chất quan trọng polyme phản ánh đặc trng cấu trúc polyme Khi thay đổi nhiệt độ có lực tác dụng vào vật liệu gây biến rạng rõ rệt phân tử nhng cha thoát khỏi phân tử lớn để chuyển động tự nhng làm cho hệ có độ giãn nở cao Nhiệt độ đủ lớn để gây biến dạng nhiệt độ giòn polyme Polyme tồn nhiệt độ cao nhiệt độ giòn có biến dạng dẻo có đặc tính uốn khúc cấu tạo polyme Khi nhiệt độ nhiệt độ thủy tinh hóa polyme lợng chuyển đọng nhiệt đủ lớn làm cho tập hợp phân tử chuyển động, nhiệt độ lớn nhiệt độ thủy hóa xảy chuyển Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 42 Bng 3: Thnh phn nguyờn t ca tro bay thu c t vic chp ph EDS Nguyờn t Wt (%) At (%) O 48,64 63,8 Mg 0,78 0,68 Al 13,28 10,33 Si 28 20,92 S 0,52 0,34 K 2,96 1,59 Ca 0,75 0,4 Ti 0,7 0,31 Fe 4,36 1,64 Total 100 100 Nhn xột: Da vo nh SEM trờn hỡnh ta thy tro bay bao gm nhng tinh cu mn, cú kớch thc hn 10 àm Da vo ph EDS ta thy thnh phn ca tro bay bao gm rt nhiu nguyờn t, ch yu Si, O, Al, Fe, Ti v cỏc nguyờn t khỏc T bng 1, coi cỏc nguyờn t u tn ti dng oxit bn v lu hunh tn ti dng mui sunphat, ta a cụng thc húa hc tng trng ca tro bay l: aSiO2.bAl2O3.cFe2O3.dCaSO4.eTiO2.fK2O.gMgO.hCaO Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 43 Dựng phộp cõn bng cu t ta cú th a c cụng thc húa hc tng trng ca tro bay l: 0,2092SiO2.0,052Al2O3.0,0082Fe2O3.0,0034CaSO4.0,0031TiO2.0,00795K2O.0, 0068MgO.0,0006CaO T ú ta cú th xỏc nh thnh phn lng ca cỏc oxit cú tro bay nh sau Bng 4: Thnh phn lng ca tro bay Oxit SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaSO4 TiO2 K2O MgO CaO % KL 59.81 25.27 6.251 1.94 1.18 3.5 1.8 0.1 IV.2 Nghiờn cu mt s yu t nh hng n kh nng tỏch nhụm t tro bay Quỏ trỡnh phn ng d th gia pha lng pha rn cng nh kh nng tỏch nhụm v silic t tro bay v s hỡnh thnh polyme aluminosilicat cú liờn qua cht ch ti ng hc phn ng d th nh ó nờu phn I.7 Sau õy xin trỡnh by mt s kt qu nghiờn cu thu c: IV.2.1 Nghiờn cu nh hng ca hm lng nc n kh nng tỏch nhụm : kho sỏt nh hng ca hm lng nc n kh nng tỏch nhụm ta tin hnh thớ nghim sau: Ly 10 g tro bay phn ng vi 100 ml dung dch gm nc v thy tinh lng theo cỏc t l th tớch thy tinh lng : th tớch nc ln lt l 60:40; 70 : 30 v 80 : 20 tng ng vi cỏc mu N0, M1 v K0 Cỏc mu ny c khuy u nhit 75oC trờn mỏy khuy t cú gia nhit Kt qu phõn tớch dung dch sau lc ht tro bay nh sau: Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 44 Bng 5: nh hng ca hm lng nc n kh nng tỏch nhụm STT Mu Hm lng Nhụm dung dch chit ,g/l Lng nhụm tỏch c (= hm lng nhụm x 100ml), gam N0 (60:40) 0,0303 0,00303 M1 (70:30) 0,0371 0,00371 K0(80:20) 0,0253 0,0253 Nhỡn vo bng ta thy, kh nng tỏch nhụm t l Thy tinh lng:nc = 70:30 l cao nht (0,0371 g/l) Sau ú n mu N1 (Vthy tinh lng : VH2O = 60:40) hm lng nhụm dung dch l 0,0371 (g/l) Lng nhụm tỏch mu K1 l ớt nht, hm lng nhụm l 0,0253 g/l iu ny cú th gii thớch nh sau: - i vi mu N1, lng nc ln, nht thp, nng Na2SiO3 nh ú kh nng tỏch nhụm thp - i vi mu K1: Lng thy tinh lng ln, nht ln, ú lm cho tc khuy khụng n inh, cỏc ht tro bay khuch tỏn vo pha lng khú khn vỡ dung dch khụng linh ng - i vi mu M1: Nng ca thy tinh lng l ti u, nht va phi, tc khuy ng u, ú lng nhụm tỏch l ln nht Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 45 IV.2.2 Nghiờn cu nh hng ca KOH n kh nng tỏch nhụm : nghiờn cu thớ nghim ny, ta lm thớ nghim tng t nh trờn (nghiờn cu t l thy tinh lng: nc n kh nng tỏch nhụm) nhng bc chun b dung dch, ta b sung gam KOH vo dung dch thy tinh Tng ng vi cỏc thớ nghim vi cỏc mu N2; M2; v K2 Kt qu phõn tớch nụng nhụm dung dch tỏch bó nh sau: Bng 6: nh hng ca KOH n kh nng tỏch nhụm STT Mu Hm lng Nhụm dung dch chit ,g/l Lng nhụm tỏch c (= hm lng nhụm x 100ml), gam N2 (60:40) 0,0321 0,00321 M2 (70:30) 0,0523 0,00523 K2(80:20) 0,0304 0,00304 Da vo bng v bng 5, ta thy rừ rng b sung mt lng KOH nh vo dung dich, thỡ kh nng tỏch nhụm ca dung dch tng lờn tt c cỏc mu, v mu M2 (Vthy tinh lng : VH2O = 70:30) cho kh nng tỏch nhụm l cao nht IV.2.3 Nghiờn cu nh hng ca KCl + KOH n kh nng tỏch nhụm : Khi nghiờn cu nh hng ca cht ny cú ngha l ta nghiờn cu nh hng ca cỏc anion Cl- v OH- n kh nng tỏch nhụm ca dung dch Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 46 Thớ nghim tng t nh cỏc thớ nghim trc, nhng thnh phn dung dch nh cỏc mu N2; M3; K2 Kt qu phõn tớch thnh phn dung dch sau lc b bó nh sau: Bng 7: nh hng ca cỏc ion Cl- v OH- n quỏ trỡnh tng hp Polyme alumino silicat STT Mu Hm lng Nhụm dung dch chit ,g/l Lng nhụm tỏch c (= hm lng nhụm x 100ml), gam N2 (60:40) 0,0338 0,00338 M3 (70:30) 0,0574 0,00574 K2(80:20) 0,0304 0,00304 So sỏnh bng v bng ta thy rng nh hng ca ion Cl- n phn ng tng hp polyme l khụng nhiu vỡ lng nhụm tỏch mu ó b sung KCl vo N3 v M3 tng lờn khụng ỏng k so vi lng nhụm tỏch thớ nghim vi ch KOH v thy tinh lng + nc ct Thm trớ mu K3 thay th KOH bng KCl, lng nhụm tỏch l khụng i iu ny chng t rng, nng kim dung dch l tng i ln (Vthy tinh lng : VH2O ln) thỡ cỏc anion húa tr I cú nh hng nh n kh nng tỏch nhụm ca dung dch IV.2.4 Nghiờn cu nh hng ca Na2HPO4 n kh nng tỏch nhụm Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 47 Khi tin hnh thớ nghim nghiờn cu ny, ta nghiờn cu nh hng ca anion HPO42- n kh nng tỏch nhụm ca dung dch Thớ nghim tng t nh cỏc thớ nghim trc, nhng ta thnh phn dung dch nh cỏc mu N4; M4; K4 Kt qu phõn tớch thnh phn dung dch sau lc b bó nh sau: Bng 8: nh hng ca cỏc ion HPO42- n quỏ trỡnh tng hp Polyme alumino silicat STT Mu Hm lng Nhụm dung dch chit ,g/l Lng nhụm tỏch c (= hm lng nhụm x 0,1 l ), gam N3 (60:40) 0,0405 0,00405 M3 (70:30) 0,0776 0,00776 K3(80:20) 0,0337 0,00337 T bng trờn ta thy, cú mt HPO42- thỡ lng nhụm tỏch l ln nht tt c cỏc trng hp, iu ny cú ngha l ion HPO42- cú tng tỏc mnh n quỏ trỡnh phn ng Th hin kh nng kộo nhụm vo dung dch l ln t bin so vi cỏc mu khỏc, c bit l mu M3 (Vthy tinh lng : VH2O = 70 : 30) lng nhụm kộo vo dung dch l cc i 0,0776 (g/l) iu ny cú th lý gii nh sau, HPO42- mang tớnh kim, mụi trng kim (ó cú KOH v thy tinh lng) nú b chuyn húa thnh dng PO43- nh sau: Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 48 HPO42- + OH- PO43- + H2O Anion mi to l ion mang in 3- cú ỏi lc mnh hn so vi cỏc anion cú ỏi lc thp hn (Cl-, OH-) ú nú cú kh nng l cht mang nhụm t pha rn vo dung dch V nh vy, lng nhụm khuch tỏn vo dung dch hiu qu hn tt hn IV.3 Nghiờn cu cu trỳc v mt s tớnh cht ca polyme aluminosilicat a tt c 12 mu ó c thớ nghim trờn i phõn tớch bng quang ph hng ngoi IR xỏc nh cu trỳc v thnh phn pha Trong cỏc mu trờn, chp hng ngoi, ch thy cỏc mu K0; K1; K2; M3; N0; N3 cho ta quang ph cú dng tng t nh cỏc polyme aluminosilicat (chi tit xem trang sau) c trng quang ph ca cỏc mu ny cho thy cỏc dao ng phự hp vi cỏc dao ng ng vi cỏc liờn kt nh ó nờu mc II.8 thy c c trng polyme v t ú mụ t cu trỳc mch polyme, tụi ó chn ly mu K0 (nguyờn liu tng hp t 80% thy tinh lng v 20% H2O) thuyt minh cho quang ph ny: + Di hp th t 3446,7 cm-1 n 1649,8 cm-1- ng vi ph dao ng ca nhúm OH s súng 3446,7 cm-1 ng vi cỏc phõn t H2O t cũn s súng 1649,8 cm-1 ng vi cỏc phõn t H2O liờn kt mch polyme + Peak ng vi giỏ tr 568,4 cm-1 c trng cho dao ng nhúm (Al O Si) l thnh phn quan trng polyme [9], [10] + Ngoi nhng peak chớnh ó ch ra, kt qu chp ph cũn cho thy cỏc peak ng vi cỏc nhúm dao ng ca Al O, Al OH v Si O Da vo hỡnh thnh cỏc quang ph hp th ca cỏc mu K0; K1; K2; M3; N0; N3 u to polyme aluminosilicat Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 49 Polyme aluminosilicat ch yu hỡnh thnh cỏc mu K (t l Vthy tinh lng : VH2O = 80:20) nhiờn, cỏc mu ny, lng nhụm khuch tỏn t tro bay vo dung dch l thp Cỏc mu M, ch cú M3 l hỡnh thnh polyme, lng nhụm khuch tỏn t tro bay vo dung dch mu M3 l ln nht, vy tụi chn mu M3 lm cỏc thớ nghim nghiờn cu tip theo Hỡnh 5: Quang ph hng ngoi ca cỏc dung dch polyme aluminosilicat c trng (mu M3) 110 M3 100 3855.0 3838.2 3820.3 3801.2 90 70 SiOAl 2158.4 60 OH(H2Oliờnk t) 50 20 4000 3500 3000 2500 2000 SiO 1500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 4.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 443.7 OH(H OH(n2Otctdo)do) 572.1 30 1017.6 1647.9 40 3444.7 %Transmittance 80 SiOAl 1000 500 50 em mu M3 (t l trn l Vthy tinh lng : VH2O = 70 : 30) em phõn tớch nhit vi sai TG, DSC ti phũng thớ nghim húa du v Vt liu xỳc tỏc hp ph - Trng i hc Bỏch khoa H Ni mụi trng khụng khớ vi tc nõng nhit l 50C/phỳt t nhit thng n 9000C Kt qu phõn tớch c cho hỡnh TG /% DSC /(mW/mg) exo 1.5 Peak: 742.099 100 Area: -98.41 J/g [1] Area: 348.1 J/g Mass Change: -10.17 % 95 1.0 Peak: 830.025 90 0.5 85 Mass Change: -19.37 % 80 Area: -180.4 J/g Area: -195.2 J/g 75 -0.5 70 Peak: 76.3854 Mass Change: -6.32 % [1] 65 -1.0 Peak: 124.836 Peak: 130.74 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Admin 26-10-2010 14:56 Instrument: File: Project: Identity: Date/Time: Laboratory: Operator: NETZSCH STA 409 PC/PG 177-2010 Mau 5-1.ssv 102010 10/20/2010 4:31:14 PM PCM N.H.Hanh-T.D.Duc Sample: Reference: Material: Correction File: Temp.Cal./Sens Files: Range: Sample Car./TC: 177/2010 Mau 5-1, 52.900 mg Al2O3,0.000 mg Calib new 27 01 07.tsv / Calib nhay 27107.esv 26/5.00(K/min)/900 DSC(/TG) HIGH RG / S Mode/Type of Meas.: Segments: Crucible: Atmosphere: TG Corr./M.Range: DSC Corr./M.Range: Remark: DSC-TG / Sample 1/1 DSC/TG pan Al2O3 O2/30 / N2/0 000/30000 mg 000/5000 àV Hỡnh 6: Ph TG DSC ca mu M3 Nhỡn vo gin thy rng: Khi tng nhit t nhit thng ti khong 110 C lng ca mu gim 10,17% nhit ny polyme b mt nc vt lý v ng thi xut hin mt pic thu nhit, nhit lng thu vo khong 180.4 J/g lm bay hi nc lý hc Khi nhit tng lờn khong 2200C thỡ lng ca mu gim mnh (19,37%) khong nhit ny nc húa hc ca mu b mt, õy xut hin mt pic khỏ nhn vỡ nc húa hc bay hi mnh nờn mu cn hp th mt lng nhit tng i ln (270,1 J/g) lm bay hi nc Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 51 Nc vt lý l nc hp ph trờn b mt cũn nc kt tinh l nc tham gia vo thnh phn cu trỳc tinh th (hỡnh 7) Hỡnh 7: Hỡnh nh cỏc phõn t nc kt tinh mng tinh th polyme aluminosilicat Khi tip tc nõng nhit t 2200C n khong 500oC lng mu gim t t, iu ny cú th l quỏ trỡnh phõn hu, bay hi mt s cht cha mu, lng cht ny chim khong 5% T 500oC n 9000C lng ca mu gn nhng khụng i nhit khong 7000C xut hin mt pic to nhit v khong 850oC li xut hin mt pớc thu nhit iu ny cú th l ú xy quỏ trỡnh chuyn pha, mt quỏ trỡnh chuyn pha thu nhit v mt quỏ trỡnh chuyn pha to nhit nhng lng mu khụng thay i IV.4 Nghiờn cu ng dng ca polyme Aluminosilicat lm vt liu mng ph IV.4.1 Kim tra kh nng bỏm dớnh ca mng ph Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 52 Ly mu M3 em i kim tra kh nng bỏm dớnh ca mng ph ta cú nhn xột nh sau: - Kim tra kh nng un cong ph polyme trờn vt liu thộp CT3 ó c x lý b mt Tin hnh un cong vi cỏc gúc t 0o, 30o, 60o, 90o, 120o, 150o, 180o nhng thu c kt qu cỏc gúc l nh vỡ lng mu khụng b gim i: Trc ph v sy khụ m1 (gam) 5,5256 Sau ph v sy khụ m2 (gam) 5,7382 m = 0,2126 Sau ph v un cong m3 (gam) 5,7382 m1=0 T ú ta thy rng kh nng bỏm dớnh ca polyme l rt tt chu tỏc ng ca ngoi lc un cong Kim tra kh nng co xc ph polyme trờn vt liu thộp CT3 ó c x lý b mt S dng phng phỏp co xc ó trỡnh by xỏc nh thỡ nhn thy sau co xc khụng cú ch no b bong ra, iu ny cng chng t kh nng bỏm dớnh l rt tt Kim tra kh nng bỏm dớnh chu tỏc dng ca lc kộo Tin hnh thc nghim vi b mt dớnh l 0,5cm2, s dng lc k kg thc hin kộo, nhng khụng b bt ra, iu ú khng nh rng polyme ang s dng cú kh nng bỏm dớnh l rt tt IV.4.2 Kim tra kh nng chu nhit ca polyme Ly mu M3 ph lờn cỏc mu thộp ó c x lý b mt, mu khụ t nhiờn iu kin phũng thớ nghim Tin hnh vi mu th: Mu 1: Tin hnh sy 1000C Mu 2: Tin hnh sy 1500C Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 53 Mu 3: Tin hnh sy 2000C Mu 4: Tin hnh sy 2500C Tt c cỏc mu sy t sy v iu chnh nhit chớnh xỏc, sy 2h Mu 1, 2, Mu Hỡnh nh chp lp mng ph polyme cỏc nhit sy khỏc Quan sỏt b mt ca mu ph (hỡnh 14) ta nhn thy cú s thay i ln, trờn ton b b mt nn ph polyme xut hin cỏc vt bong, ni xp iu ú chng t 250oC v nhit ó nh hng ti h polyme S xut hin cỏc vt bong ny cú th gii thớch bng s bay hi nc húa hc trờn b mt polyme Quỏ trỡnh bay hi nc ó lm phỏ hy cu trỳc polyme Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 54 KT LUN ó nghiờn cu nh hng ca lng nc cú dung dch n kh nng tỏch nhụm t tro bay nhit 75oC Nghiờn cu cho thy, t l th tớch Vthy lng : VH2O = 7:3 cho kh nng tỏch nhụm l cao nht cho dự thờm cỏc ph gia khỏc nh KOH, KCl, K2HPO4 ó kho sỏt c nh hng ca cỏc anion cú húa tr khỏc n vic hỡnh thnh polyme v kh nng tỏch nhụm ca cỏc dung dch ú t tro bay Kt qu cho thy, lng nhụm tỏch nhiu nht ta cho thờm ng thi cht KOH v K2HPO4 ó nghiờn cu kh nng to polyme aluminosilicat phi trn dung dch thy tinh lng vi cỏc t l nc khỏc nhau, kt qu nhn c cho thy cú mu K0; K1; K2; M3; N0; N3 cú kh nng to c polyme ó kho sỏt c mt st tớnh cht ca polyme v tỡm c cỏc c trng liờn kt mch polyme, t ú gii thớch mt s tớnh cht ca h polyme ó tng hp c ó kho sỏt c kh nng bỏm dớnh ca polyme cho thy kt qu bỏm dớnh l rt tt ó kho sỏt c kh nng chu nhit ca polyme, kt qu cho thy polyme chu c nhit tng i cao. Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 55 TI LIU THAM KHO La Vn Bỡnh (2000), Khoa hc v cụng ngh vt liu, trng i hc Bỏch khoa H Ni La Vn Bỡnh, La Th Vinh(2007), ch to v bin tớnh h polymer vụ c lm cht ph bo v, khoa hc v cụng ngh (59), tr.19-21 Nguyn Tinh Dung (2001), húa hc phõn tớch, nh xut bn giỏo dc W K W Lee and J S J van Deventer (2002), Effects of Anions on the Formation of Aluminosilicate Gel in Geopolymers Davidovits, J Geopolymers: Inorganic Polymeric New Materials, J Mater Eng 1994, pp 11- 18 Frantiek kvỏra, Lubomớr Kopecký, Lenka Mykovỏ, Vớt milauer, Lucie Alberovskỏ, Lenka Vinovỏ, Aluminosilicate polymer-geopolymers (influence of temperatures 20 1000OC, efflorescences) James E Mark;Harry R Allcock; Robert West (2004), Inorganic Polymers, Second Edition Wisian-Neilson, P.; Allcock, H R.; Wynne, K J (eds.) Inorganic anD Organometallic Polymers II: Advanced Materials and Intermediates, ACS Symposium Series 572, Washington, DC, 1994 Valeria F.F Barbosa, Kenneth J.D Mackenzie (2010), Thermal Behavioun of inorganic geopolymers and composites derived from Sodium polysialate Materials Research bulletin, p.p 320, 321, 325 10 Bhaskar J Saikia, Gopalakrishnarao Parthasarathy (2010), Fourier transform infrared Spectrocopic Characterization of Kaolinite from Assam and Meghalaya, Notheastern India, National Geophysical Research Institute, p.p 208, 209 Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat 56 Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat ... Thỏi Sn Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat Chơng I: tổng quan I.1 Giới thiệu polyme vô Polyme vô thuộc loại vật liệu hay hợp chất cao phân tử, đợc hình thành từ hợp chất... N Chơng I: tổng quan I.1 Giới thiệu polyme vô I.2 Cấu trúc polyme vô I.2.1 Polyme vô dạng rắn I.2.2 Polyme vô dạng lỏng I.2.3 Polyme vô dạng thủy tinh I.3 Tính chất polyme vô I.3.1 Tính chịu uốn... tính dẻo polyme Nguyên nhân tạo tính dẻo cấu trúc phân tử lớn dài, có nhiều mối nối nguyên tử Nghiên cứu tổng hợp biến tính polyme vô aluminosilicat I.3.2 Tính dn nở Các polyme có hai đặc tính