Hiện nay, có rất nhiều các phương pháp khác nhau để chế tạo nhựa poly(hydroxamic axit) như: đi từ polyacrylamit, poly(acrylic axit), poly(metylacrylat)…hoặc đi từ acrylcacbohydroxamic với hydroxylamin trong điều kiện thích hợp. Trong đó, có phương pháp đi từ polyacrylamit đang được nghiên cứu và sử dụng nhiều. Vì vậy trong bài thực tập này em tiến hành nghiên cứu quá trình tổng hợp polyme PHAPAM trên cơ sở biến tính PAM bằng hydroxylamin hydroclorit (HA).
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Cơng Nghệ Hố - - - - -o0o- - - - - BÁO CÁO THỰC TẬP ĐỀ TÀI:TỔNG HỢP POLY HYDROXAMIC AXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP HUYỀN PHÙ Giáo viên hướng dẫn : TS.Trịnh Đức Công TS.Lê Thị Hồng Nhung Sinh viên thực : Lê Văn Phương Hà Nội – 2015 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa LỜI CẢM ƠN Báo cáo thực tập thực phòng vật liệu polyme-Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học cơng nghệ Việt Nam Em xin trân thành cảm ơn TS Trịnh Đức Cơng anh chị phòng vật liệu polyme hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực hồn thành khố luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới cô Lê Thị Hồng Nhung tồn thể thầy Khoa Cơng nghệ Hóa-Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội truyền đạt cho em kiến thức bổ ích tạo điều kiện để em có khả hồn thành khóa luận Em xin cảm ơn đến người thân, bạn bè, anh chị Phòng Liệu Polyme dạy bảo, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho em hoàn thành báo cáo thực tập Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2015 Sinh Viên Lê Văn Phương SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa MỞ ĐẦU Để cho sinh viên trường dể dàng thích nghi với mơi trường làm việc, tiếp cận với trang thiết bị: máy móc, dụng cụ thí nghiệm việc đưa sing viên năm cuối thực tập trước trường việc làm hữu ích trường ĐH nói chung trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội nói riêng Đối với em việc thực tập Phòng Vật Liệu Polyme_Viện Hóa Học mơi trường tốt để em vận dụng lý thuyết học trường vào thực tế, nâng cao thêm kỹ thuật thưc hành cho thân Được làm quen, tiếp cận viện Hóa học, phòng Vật liệu Polyme, em chọn đề tài thực tập là: “nghiên cứu trình tổng hợp poly hidroxamic axit phương pháp trùng hợp huyền phù ” Hiện nay, có nhiều phương pháp khác để chế tạo nhựa poly(hydroxamic axit) như: từ polyacrylamit, poly(acrylic axit), poly(metylacrylat)…hoặc từ acrylcacbohydroxamic với hydroxylamin điều kiện thích hợp Trong đó, có phương pháp từ polyacrylamit nghiên cứu sử dụng nhiều Vì thực tập em tiến hành nghiên cứu trình tổng hợp polyme PHA-PAM sở biến tính PAM hydroxylamin hydroclorit (HA) SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG .7 Bảng 4.7: Các pic tương ứng với nhóm chức đặc trưng PAM, PHA, Na- PHA……………………………………………………………… 50 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .8 Hình 4.3: Phổ hồng ngoại PHA………………………….…………… …….49 .8 2.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp tiến hành phản ứng trùng hợp 2.1.4 Trùng hợp huyền phù 11 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trùng hợp huyền phù 14 2.3.1 Giới thiệu poly(hydroxamic axit)(PHA) 15 2.3.2 Ứng dụng poly(hydroxamic axit) 16 3.1.1 Hóa chất .18 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị 19 3.2 Phương pháp tiến hành 19 3.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp poly acrylamit q trình biến tính tổng hợp PHA .20 3.4 Các phương pháp phân tích đánh giá 21 3.4.1 Xác định khả hấp thụ nước hydrogel PAM .21 3.4.3 Xác định kích thước trung bình hạt sản phẩm 22 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 3.4.4 Xác định hàm lượng phần gel 22 CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 23 4.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào thời gian phản ứng 24 4.3 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến độ hấp thụ nước 26 4.4 Ảnh hưởng hàm lượng monome acrylamit 27 4.5 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức .27 4.6 Ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức 28 4.7 Phổ hồng ngoại acrylamit (AM), polyacrylamit (PAM) poly hydroxamic axit (PHA) 29 31 Hình 4.4: Phổ hồng ngoại PAM- NaPHA 31 Bảng 4.7: Các pic tương ứng với nhóm chức đặc trưng PAM, PHA, Na- PHA 31 4.8 Hình thái học sản phẩm 32 KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AM: Acrylamit APS: Amoni pesunfat PAM: Polyacrylamit MBA: N,N’- metylenebisacrylamit SEM: Hiển vi điện tử SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội KLPT: Khối lượng phân tử trung bình Khoa Cơng Nghệ Hóa PHA-PAM: Poly(hydroxamic axit) tổng hợp sở poly acrylamit IR: Phổ hồng ngoại SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng đến trình trùng hợp AM…………………………………………………………………… 40 Bảng 4.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào thời gian phản ứng đến trình trùng hợp AM…………………….………………………………42 Bảng 4.3: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới tới hàm ượng phần gel độ hấp thụ nước hydrogel polyacrylamit……………………… ……43 Bảng 4.4 Ảnh hưởng hàm lượng acrylamit đến trình trùng hợp PAM………………….……………………………… … ………… 44 Bảng 4.5: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức poly(hydroxamic axit)……………….……………….………….45 Bảng 4.6: Ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức PHA……………46 Bảng 4.7: Các pic tương ứng với nhóm chức đặc trưng PAM, PHA, Na- PHA……………………………………………………………… 50 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1: Nhóm chức hyroxamic dạng tautome hóa xeton enol………30 Hình 2.2: Sơ đồ phản ứng tổng hợp PHA từ Polyacrylamit 31 Hình 2.3: Cơ chế phản ứng PHA ion KLĐH……………….………… 32 Hình 4.1: Phổ hồng ngoại acrylamit……………………….……………… 47 Hình 4.2: Phổ hồng ngoại hydrogel polyacrylamit (PAM)….…… …….….48 Hình 4.3: Phổ hồng ngoại PHA………………………….…………… …….49 Hình 4.4: Phổ hồng ngoại PAM- NaPHA……………….… ……………….50 Hình 4.5 Một số ảnh SEM PAM………………………….………………….51 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa TỔNG QUAN 2.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp tiến hành phản ứng trùng hợp 2.1.1 Trùng hợp khối Là trình trùng hợp tiến hành với monome lỏng tinh khiết Ngoài lượng nhỏ chất khơi mào (nếu khơi mào hóa chất) khối polyme số monome chưa tham gia phản ứng Do sản phẩm trình trùng hợp nhận tinh khiết Tuy nhiên trùng hợp khối có nhược điểm thực phản ứng lượng lớn mức độ chuyển hóa cao độ nhớt hỗn hợp phản ứng lớn, gây khó khăn cho q trình khuấy trộn, dẫn đến thoát nhiệt phản ứng dễ nhiệt cục 2.1.2 Trùng hợp dung dịch Là trình trùng hợp tiến hành với monome pha loãng Trùng hợp dung dịch khắc phục nhược điểm trùng hợp khối tượng nhiệt cục Độ nhớt môi trường nhỏ nên khuấy trộn tốt Trùng hợp dung dịch thường kèm theo công đoạn tách dung môi khỏi polyme sau trình trùng hợp Trùng hợp dung dịch thường sử dụng phòng thí nghiệm để nghiên cứu lý thuyết động học trùng hợp Độ trùng hợp trung bình tỷ lệ thuận với nồng độ monome Do pha loãng monome làm giảm trọng lượng phân tử trung bình polyme thấp so với trùng hợp khối, đồng thời vận tốc trung bình giảm Độ trùng hợp giảm phản ứng chuyển mạch lên dung môi Hong-Ru Lin [3] nghiên cứu động học phản ứng trùng hợp acrylamit dung dịch nước sử dụng chất khơi mào kali pesunfat Sự chuyển hóa monome phân tích phương pháp trọng lượng Nghiên cứu cho thấy phụ thuộc hàm lượng chất khơi mào đến tốc độ phản ứng trùng hợp tuân theo lý thuyết động học cổ điển, độ chuyển hóa monome tăng theo tăng nhiệt độ phản ứng, thay đổi giá trị pH khơng có thay đổi đến độ chuyển hóa SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa monome giá trị nhiệt độ cố định 2.1.3 Trùng hợp nhũ tương Đây kỹ nghệ dùng trùng hợp gốc chất nhũ tương hoá sử dụng rộng rãi công nghiệp Trùng hợp nhũ tương bao gồm trình tạo nhũ tương hóa hình thành hạt vi nhũ q trình phản ứng vi nhũ Phản ứng thường tiến hành nhiệt độ thấp hay trung bình, tốc độ q trình lớn polyme nhận có trọng lượng phân tử cao[4] Polyme nhận được phân tán pha dầu liên tục dạng hạt latex không lắng đọng Tuy nhiên, trước sử dụng polyme latex cần hoà tan pha nước liên tục trình gọi đảo pha polyme Đảo pha polyme liên quan đến việc vận chuyển nhũ tương nước dầu thành nhũ tương dầu nước polyme hồ tan pha nước liên tục Điều thường thực nhờ bổ sung lượng nhỏ chất hoạt động bề mặt đảo có cân dầu nước cao lượng nước lớn Polyacrylamit tổng hợp phương pháp nhũ tương ngược thường cho sản phẩm có trọng lượng phân tử cao [4,5] Pha dầu sử dụng thường trình trùng hợp nhũ tương ngược acrylamit toluen [6], heptan [7], xylen [4], isooctan [8,9] Chất nhũ hóa sử dụng tổ hợp tween 85 span 80 [4] Caudau [10] cộng nghiên cứu động học trình trùng hợp acrylamit vi nhũ tương ngược sử dụng chất nhũ hoá Natri sunfonic-bis(2etylhexyl)este chất khơi mào azobisisobutyronitril kali pesunfat (K2S2O8) Các hạt latex polyacrylamit đảo tạo thành có độ bền cao Inchausti [11] cộng nghiên cứu trình trùng hợp acrylamit phương pháp trùng hợp nhũ tương dung mơi parafin với chất khơi mào oxy hố khử amoni pesunfat natri bisunfit chất hoạt động bề mặt không ion Span 80 (sorbitol monooleat) Khối lượng phân tử xác định phương pháp đo độ nhớt nồng độ monome dư xác định sắc ký lỏng cao áp (HPLC) Kết cho thấy độ chuyển hoá bị ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào, nồng độ monome nhiệt độ phản ứng Khối lượng phân tử thu 10 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa ứng 240 phút; nồng độ chất khơi mào APS 1.0%, nồng độ chất tạo lưới MBA: 0,01%; 0.03%; 0.05%; 0.08%; 0.1%, 0.3%, 0.5%,1%, 3%, 5%, 7% (theo khối lượng monome); thời gian 240 phút; tốc độ khuấy 240 vòng/phút, tỷ lệ monome/H2O: 1/7, nồng độ chất ổn định huyền phù 0,2% - Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ monome đến trình trùng hợp AM, phản ứng tiến hành điều kiện: Nhiệt độ 75 0C; thời gian phản ứng 240 phút; nồng độ chất khơi mào APS 1,5%; nồng độ chất tạo lưới MBA 5%; tốc độ khuấy 240 vòng/phút, tỷ lệ monome/H2O: 1/7, nồng độ chất ổn định huyền phù 0,2%, nồng độ monome thay đổi 14%, 16%, 18%, 20%, 25% - Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức PHA- PAM: Thực q trình biến tính với PAM tổng hợp từ với hàm lượng chất tạo lưới 3%, 5%, 7%, 9% Sau q trình biến tính xác định hàm lượng nhóm chức PHA- PAM - Nghiên cứu ảnh hưởng pH q trình biến tính đến hàm lượng nhóm chức PHA- PAM: Thực phản ứng tổng hợp PHA- PAM pH : 10; 11; 12; 13; 14 3.4 Các phương pháp phân tích đánh giá 3.4.1 Xác định khả hấp thụ nước hydrogel PAM Tất mẫu thử khả hấp thụ nước sấy khô chân không 60oC ngày.Hệ số hấp thụ nước (W) xác định phương pháp trọng lượng Cân lượng xác định (khoảng g) PAM sấy khô cho vào túi chè ngâm vào nước cất nhiệt độ phòng Sau khoảng thời gian (khoảng 48 giờ) lấy túi mẫu khỏi nước cất để phút Xác định trọng lượng mẫu thu Hệ số hấp thụ nước tính theo cơng thức: W= m2 − m1 x100% m1 Trong đó: m1 m2 khối lượng nhựa trước sau hấp thụ nước 3.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử SEM 21 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Ngun tắc: Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) sử dụng chùm tia điện tử có lượng E = 0,5 – 3,5 KV để tạo ảnh mẫu nghiên cứu thay sử dụng xạ khả kiến (Visble light) để tạo ảnh vật kính hiển vi quang học Chùm tia điện tử tạo từ catot sau qua hai tụ quay, hội tụ lên mẫu Khi đó, điện tử thứ cấp bị bật va chạm Sau chùm tia gia tốc, khuếch đại điều biến đồng với hình ảnh vật đưa đến huỳnh quang đạt độ phóng đại theo yêu cầu Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) dùng để nghiên cứu bề mặt, kích thước, hình dạng tinh thể Các mẫu chụp SEM máy JEOL-5300 (Nhật) Phòng thí nghiệm nghiên cứu vi cấu trúc, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam 3.4.3 Xác định kích thước trung bình hạt sản phẩm Kích thước trung bình hạt xác định cách tương đối từ ảnh SEM sản phẩm Kích thước trung bình xác định theo cơng thức (2.1) (2.1) Trong đó: N tổng số hạt có hình dạng hiển thị tồn vẹn ảnh SEM, Di kích thước hạt thứ i Một số mẫu sản phẩm đồng trùng hợp tiêu biểu chụp ảnh SEM xác định kích cỡ trung bình hệ hạt 3.4.4 Xác định hàm lượng phần gel Sản phẩm sau phản ứng sấy tủ sấy chân không 60 oC đến khối lượng khơng đổi Cân lượng (khoảng 2g) xác tiến hành cho vào túi lọc, ngâm nước cất rửa lại nước cất sau nhiều lần để loại bỏ phần polyme không tạo lưới Sản phẩm lại túi sấy lại tủ sấy chân không đến khối lượng không đổi Cân lại để xác định khối lượng sản phẩm có tạo lưới Hàm lượng phần gel sản phẩm xác định theo công thức sau: 22 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Gel (%) = g2 x100% g1 Trong đó:g1và g2 khối lượng sản phẩm khơ trước sau khi rửa CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng Để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến trình trùng hợp AM, tiến hành phản ứng điều kiện: nhiệt độ 70 0C, 750C; thời gian 60, 90, 120, 150, 180, 240 phút; nồng độ chất khởi mào APS 1,5%; nồng độ chất tạo lưới MBA 3%, tốc độ khuấy 240 vòng/phút, monome/H2O = 1/7, nồng độ chất ổn định huyền phù 0,1% Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng thể bảng 4.1 Bảng 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng đến trình trùng hợp AM 23 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Nhiệt Thời gian Nồng độ Đặc điểm sản Gel1 D2TB độ (oC) (phút) 60 90 120 150 180 240 60 90 120 150 180 240 monome (%) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 phẩm Chảy lỏng Chảy lỏng Chảy lỏng Chảy lỏng Khối Khối Chảy lỏng Khối Tạo hạt Tạo hạt Tạo hạt Tạo hạt (%) 87 91 94 99 (µm) - 70 0C 75 0C ∼ 80-110 ∼ 80-110 ∼ 80-110 ∼ 80-110 Trên bảng 4.1 thể mối quan hệ ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng đến trình trùng hợp AM Kết cho thấy nhiệt độ 70 0C 750C sản phẩm tạo thành dạng chảy lỏng khối chủ yếu, dạng sản phẩm không đáp ứng yêu cầu sản phẩm tạo thành hạt riêng biệt Ở nhiệt độ 750C sản phẩn phản ứng tạo hạt, sản phẩm có độ tạo lưới cao hàm lượng phần gel thu từ 87 đến 99% Điều nhiệt độ thấp thời gian độ chuyển hố phản ứng chưa cao Mặt khác độ chuyển hoá thấp, sản phẩm thu phần chưa phản ứng hạt sản phẩm khơng tạo hạt hạt dính kết với nhau, không tách rời rõ ràng Chọn nhiệt độ 75oC thời gian phản ứng 240 phút điều kiện phản ứng cho nghiên cứu 4.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào thời gian phản ứng Để nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào thời gian đến trình trùng hợp AM, cúng tiến hành phản ứng trùng hợp điều kiện: nhiệt độ 750C; nồng độ chất tạo lưới MBA 3%, nồng độ chất khởi mào APS: 0,5%; 1,0%; 1,3%; 1,5%; 1,7%, 2,0% (theo khối lượng monome); thời gian 180 240 phút; tốc độ khuấy 240 vòng/phút, tỷ lệ monome/H 2O: 1/7, Hàm lượng phần gel sản phẩm Đường kính hạt trung bình sản phẩm 24 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa nồng độ chất ổn định huyền phù 0,1% Kết nghiên cứu ảnh hưởng chất khơi mào thời gian phản ứng thể bảng 4.2 Bảng 4.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào thời gian phản ứng đến trình trùng hợp AM Tỷ lệ monome APS Đặc điểm sản Gel thời gian (%) phẩm (%) 0,5 Khối - - 1,0 Khối - - 1,3 Tạo hạt 98,0 - 1,5 Tạo hạt 99,7 - 1,7 Tạo hạt 100 - 2,0 Tạo hạt 100 - 0,5 Khối - - 1,0 Tạo hạt 97,2 ∼ 80-110 AM = 20% 1,3 Tạo hạt 98,8 ∼ 80-110 τ = 240 phút 1,5 Tạo hạt 100 ∼ 80-110 1,7 Tạo hạt 100 ∼ 80-110 2,0 Tạo hạt 100 ∼ 80-110 AM =20% τ =180 phút DTB (µm) Trên bảng 4.2 thể mối quan hệ nồng độ chất khơi mào thời gian phản ứng tới khả tạo hạt, hàm lượng phần gel polyme, kích thước trung bình hạt sản phẩm Từ kết cho thấy, hàm lượng phần gel polyme không bị ảnh hưởng nhiều nồng độ chất khơi mào Với phản ứng polyme hoá theo chế gốc tự do, chất khơi mào ảnh hưởng trực tiếp trình diễn phản ứng Khi hàm lượng chất khơi mào tăng dẫn đến số mạch phát triển tăng, tốc độ chuyển mạch tăng, chiều dài mạch giảm, khoảng cách hai liên kết ngang giảm Điều ảnh hưởng tới khả hấp thu dầu polyme giảm 25 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Chọn nồng độ chất khơi mào 1,5% (theo khối lượng monome) thời gian 240 phút điều kiện cho nghiên cứu 4.3 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến độ hấp thụ nước Để nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chất tạo lưới đến trình trùng hợp AM, phản ứng tiến hành điều kiện: nhiệt độ 750C; thời gian phản ứng 240 phút; nồng độ chất khơi mào APS 1.5%, nồng độ chất tạo lưới MBA: 0,01%; 0.03%; 0.05%; 0.08%; 0.1%, 0.3%, 0.5%,1%, 3%, 5%, 7% (theo khối lượng monome); thời gian 240 phút; tốc độ khuấy 240 vòng/phút, tỷ lệ monome/H2O: 1/7, nồng độ chất ổn định huyền phù 0,33% Kết ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến độ hấp thụ nước trình bày bảng 3.3: Bảng 4.3: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới tới hàm ượng phần gel độ hấp thụ nước hydrogel polyacrylamit Hàm lượng MBA (%) Hàm lượng phần gel (%) Khả hấp thụ nước (g/g) 0.05 0.08 0,1 0.3 0.5 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 18.9 15.5 13.1 11.5 8.2 6.2 5.8 5.5 4.7 4.1 Kết cho thấy tăng hàm lượng chất tạo lưới, hàm lượng phần gel sản phẩm tăng Điều chất tạo lưới khâu mạch polyme, hạn chế tạo thành homopolyme bị hoà tan tăng độ hấp thụ nước Với hàm lượng phần gel đạt 99%, chứng tỏ độ chuyển hoá phản ứng gần hoàn toàn Tuy nhiên, hàm lượng chất tạo lưới cao giá trị giới hạn, mật độ tạo lưới gel tăng, làm giảm trọng lượng phân tử trung bình mắt lưới, hạn chế thể tích tự để phân tử nước xâm nhập dẫn đến giảm độ hấp thụ nước Vì vậy, chọn nồng độ chất tạo lưới MBA 3- 7% 26 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 4.4 Ảnh hưởng hàm lượng monome acrylamit Để nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ monome đến trình trùng hợp AM, phản ứng tiến hành điều kiện: Nhiệt độ 75 0C; thời gian phản ứng 240 phút; nồng độ chất khơi mào APS 1,5%; nồng độ chất tạo lưới MBA 5%; tốc độ khuấy 240 vòng/phút, tỷ lệ monome/H2O: 1/7, nồng độ chất ổn định huyền phù 0.1%, nồng độ monome thay đổi 14%, 16%, 18%, 20%, 25% Kết nghiên cứu ảnh hường nồng độ monome thể bảng 4.4 Bảng 4.4 Ảnh hưởng hàm lượng acrylamit đến trình trùng hợp PAM Mẫu PAM Hàm lượng Đặc điểm acrylamit (%) 15 20 25 30 35 Sản phẩm Tạo hạt Tạo hạt Tạo hạt Tạo hạt Khối - Hạt Khả phân tách hạt Các hạt dính kết, khơng tách Các hạt dính kết, khơng tách Các hạt dính kết, khơng tách Các hạt tách rời Các hạt tách rời Trên bảng 3.5 thể mối quan hàm lượng acrylamit đến khả tạo hạt sản phẩm Kết nhận thấy hàm lượng acrylamit thấp cao ảnh hưởng đến khả tạo thành hạt sản phẩm Nếu hàm lượng monome acrylamit thấp polyme khơng hình thành hạt, hàm lượng monome acrylamit cao làm cho hạt có kích thước nhỏ khơng đồng Từ bảng 3.4 ta thấy hàm lượng acrylamit 30% phù hợp 4.5 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức PHA- PAM, chúng tơi thực q trình biến tính với PAM tổng hợp từ chuyên đề trước hàm lượng chất tạo lưới 3%, 5%, 7%, 9% Sau q trình biến tính xác định hàm lượng nhóm chức PHA- PAM Kết ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức trình bày bảng 4.5: Bảng 4.5: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức poly(hydroxamic axit) 27 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Nồng độ chất Khoa Cơng Nghệ Hóa -COOH và- CONHOH - COOH CONHOH tạo lưới(%) (mmol/g) (mmol/g) (mmol/g) 12,42 1,01 11.41 12,39 1,03 11.36 12,37 1,065 11,305 11,4 2,04 9,36 Từ bảng 3.2 cho thấy hàm lượng chất tạo lưới MBA có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng nhóm chức PHA Trong mạch PHA có tồn nhóm –COOH phần nhóm -CONH bị thủy phân q trình biến tính Khi hàm lượng chất tạo lưới MBA tăng hàm lượng (tính theo phần trăm mmol/g) tổng nhóm -COOH -CONHOH polyme giảm, hàm lượng nhóm -COOH tăng lên hàm lượng nhóm -CONHOH giảm Như vậy, tăng hàm lượng MBA, làm tăng số lượng lớn liên kết ngang polyme làm giảm số lượng nhóm amin tự có sẵn để chuyển thành nhóm hydroxamic 4.6 Ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức Phản ứng poly(acrylamit) với hydroxylamine phụ thuộc lớn vào pH Vì vậy, chúng tơi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng pH q trình biến tính đến hàm lượng nhóm chức PHA- PAM, phản ứng tổng hợp PHAPAM pH :10; 11; 12; 13; 14 Kết ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức poly(hydroxamic axit) trình bày bảng 4.6 Bảng 4.6: Ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức PHA pH -COOH và- CONHOH - COOH - CONHOH (mmol/g) (mmol/g) (mmol/g) 10 2,69 1,55 1,14 11 2,3 1.05 1.25 12 3,78 1.75 2.03 13 6,93 1,25 5,68 14 12,37 1,065 11,305 Từ báng 4.6 cho thấy độ pH có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng nhóm chức PHA-PAM Nếu độ pH cao phản ứng xảy hoàn toàn 28 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Tại pH khoảng 10-11 trình biến tính khơng xảy (hàm lượng nhóm –CONHOH thấp) Trong khoảng pH= 12-14 hàm lượng nhóm chức CONHOH tăng dần đạt lớn pH=14 Do q trình biến tính tạo hydroxamic axtit nên thực pH= 14 4.7 Phổ hồng ngoại acrylamit (AM), polyacrylamit (PAM) poly hydroxamic axit (PHA) Phổ hồng ngoại monome AM PAM đưa hình 4.1 4.2 Hình 4.1: Phổ hồng ngoại acrylamit Phổ hồng ngoại acrylamit(AM) (hình 3.1) pic đặc trưng AM: dải phổ hẹp có cường độ mạnh vị trí 3376 cm -1 đặc trưng cho liên kết NH2, pic 1675 cm-1 đặc trưng liên kết C=O amit, pic 1613cm -1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết đơi C=C 29 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Hình 4.2: Phổ hồng ngoại hydrogel polyacrylamit (PAM) Trên phổ hồng ngoại hydrogel PAM (hình 3.2) quan sát thấy pic đặc trưng PAM: pic 3369 cm -1với cường độ mạnh liên kết hóa trị nhóm NH2 bậc 1, pic 2926 cm-1 dao động hóa trị bất đối xứng liên kết CH nhóm CH2, pic đặc trưng vị trí 1661cm-1 nhóm C=O CONH2, pic 1617cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng NH2, pic 1453 cm-1là dao động biến dạng nhóm CH2, pic 1413cm-1 pic đặc trưng C-N, pic 1316cm-1 dao động biến dạng nhóm CH, pic 1207 cm -1 dao động lắc nhóm NH2,pic 813 dao động lắc N-H Phổ hồng ngoại PAM- PHA PAM- NaPHA đưa hình 4.3 4.4 30 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Hình 4.3: Phổ hồng ngoại PHA Hình 4.4: Phổ hồng ngoại PAM- NaPHA Bảng 4.7: Các pic tương ứng với nhóm chức đặc trưng PAM, PHA, NaPHA Nhóm đặc trưng - NH C=O Pic đặc trưng Pic đặc trưng Pic đặc trưng Pic đặc trưng theo lý thuyết PAM PAM-PHA PAM- NaPHA (cm-1) 3500, 3400 1650 (cm-1) 3369 1660 (cm-1) 3427 1714 (cm-1) 3498 1738 31 SVTH: Lê Văn Phương Lớp: ĐH Hóa Hữu Cơ Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa (-CONH2) (-COOH) (-COOH) 1616 1624-1667 (-CONHOH) (-CONHONa ) -CH2 mạch thẳng -CH2 mạch vòng -OH C-N M- O 2926-2853 2925 3925 2925 1485-1445 1452 2962 1441 3400-3200 1410