Nghiên cứu công nghệ và thiết bị tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS.Trịnh Văn Dũng (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 200 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hồ Tấn Thành .Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/01/1980 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Công nghệ Hóa học MSHV:00504123 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu công nghệ thiết bị tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xây dựng thiết bị phản ứng tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều - Nghiên cứu tìm điều kiện công nghệ để thực phản ứng tổng hợp bột ma sát - Tổng hợp bột ma sát đạt tiêu chuẩn cho pheùp, III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): 12/2005 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/2007 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Trịnh Văn Dũng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Trịnh Văn Dũng, người thầy dìu dắt bước đầu nghiên cứu khoa học Nhờ hướng dẫn tận tình động viên, khích lệ thầy lúc khó khăn, hoàn thành luận văn Tôi xin cám ơn thầy cô Khoa Công nghệ hóa học & dầu khí, trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh giảng dạy, truyền đạt kiến thức q báu thời gian làm luận văn năm qua Tôi xin gửi lời cám ơn đến thầy cô bạn đồng nghiệp Khoa Khoa học ứng dụng, trường Đại học bán công Tôn Đức Thắng nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho thực tốt đề tài TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Nội dung luận văn gồm phần: chế tạo thiết bị thí nghiệm xác định điều kiện công nghệ trình tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều Căn vào tính chất phản ứng vật liệu phản ứng, tính toán chế tạo thiết bị phản ứng có dạng nằm ngang với cánh khuấy hai trục vít hoạt động gián đoạn để thực trình tổng hợp bột ma sát Quá trình nghiên cứu thực nghiệm tổng hợp bột ma sát theo qui trình công nghệ gồm ba giai đoạn: phản ứng trùng hợp, phản ứng trùng ngưng nối mạng không gian Các số liệu thực nghiệm xử lý phương pháp quy hoạch thực nghiệm để đưa chế độ công nghệ thích hợp cho trình tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ PHANH XE 1.1 Hệ thống phanh 1.2 Cấu tạo phanh xe 1.3 Nguyên lý hoạt động phanh 1.4 Maù phanh số vật liệu làm má phanh 1.4.1 Phân loại vật liệu làm má phanh 1.4.2 Vật liệu amiant dùng làm má phanh 1.4.3 Vật liệu ma sát có khả thay cho Amiant 1.5 Nhu cầu sử duïng phanh xe CHƯƠNG 2: DẦU VỎ HẠT ĐIỀU 11 2.1 Tổng quan điều 11 2.2 Thành phần dầu vỏ hạt điều 13 2.3 Tính chấtù dầu vỏ hạt điều 17 2.4 Một số ứng dụng khác dầu vỏ hạt điều 19 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TỔNG HP BỘT MA SÁT TỪ DẦU VỎ HẠT ĐIỀU 23 3.1 Cơ sở hóa học trình tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều 23 3.1.1 Phản ứng trùng hợp dầu vỏ hạt điều 24 3.1.2 Phản ứng trùng ngưng 26 3.1.3 Phản ứng trùng ngưng tạo mạch không gian 28 3.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều giới 29 3.3 Qui trình công nghệ sản xuất bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều 32 PHẦN 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 34 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TỔNG HP BỘT MA SÁT TỪ DẦU VỎ HẠT ĐIỀU 36 4.1 Thiết bị phản ứng 36 4.2 Đặc điểm vật liệu phản ứng 37 4.3 Lựa chọn kết cấu thiết bị phản ứng 37 4.3.1 Phân loại thiết bị phản ứng 37 4.3.2 Chọn kết cấu thiết bị phản öùng 39 CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ CÔNG NGHỆ LÊN PHẢN ỨNG TRÙNG HP 42 5.1 Tổng quát điều kiện thí nghiệm 42 5.2 Bố trí thí nghiệm 43 5.3 Nguyeân liệu, hóa chất thiết bị sử dụng 43 5.4 Quy trình thí nghiệm 44 5.5 Xác định mối quan hệ độ nhớt phân tử lượng trung bình polyme 49 5.5.1 Xác định phân tử lượng trung bình polyme 46 5.5.2 Xác định độ nhớt đặc trưng polyme 47 5.6 Xác định phương trình mô tả toán học biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ nồng độ chất xúc tác lên thời gian phản ứng 49 CHƯƠNG 6: TỔNG HP BỘT MA SÁT 54 6.1 Điều kiện phản ứng 54 6.1.1 Nguyên liệu hóa chất 54 6.1.2 Chế độ thí nghiệm 55 6.2 Tiến hành thí nghiệm 55 CHƯƠNG 7: KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ KHUẤY KHÁC NHAU LÊN PHẢN ỨNG 56 7.1 Điều kiện thí nghiệm 56 7.2 Tiến hành thí nghieäm 56 CHƯƠNG 8:KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 58 4.1 Xây dựng thiết bị phản ứng 58 8.1.1 Tính toán, chọn chế tạo thiết bị phản ứng 58 8.1.2 Bản vẽ thiết kế thiết bị khuấy trộn hai trục vít 61 8.1.3 Thiết bị chế tạo 62 8.2 Nghieân cứu ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên phản ứng trùng hợp 63 8.2.1 Kết thí nghiệm khảo sát độ nhớt theo thời gian phản ứng 63 8.2.2 Xác định mối quan hệ độ nhớt phân tử lượng trung bình polyme 68 8.2.3 Xác định phương trình mô tả toán học biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ nồng độ chất xúc tác lên thời gian phản ứng 73 8.3 Kết tổng hợp bột ma sát 80 8.4 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy khác lên phản ứng 82 KEÁT LUAÄN 83 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Công dụng vài loại vật liệu dùng má phanh .5 Bảng 1.2: Đặc tính số vật liệu phụ trợ gây ma sát Bảng 1.3: Một số chất dùng má phanh Bảng 2.1 Tỉ lệ chất dầu rang dầu trích ly 13 Bảng 2.2: Tính chất dầu vỏ hạt điều Việt Nam 17 Bảng 2.3: Ứng dụng dầu vỏ hạt điều 22 Baûng 5.1: Baûng số liệu thí nghiệm 43 Bảng 5.2: Số liệu mẫu chọn ngẫu nhiên 46 Bảng 5.3: Kết phân tích phân tử lượng trung bình polyme 47 Bảng 5.4: Nồng độ pha loãng mẫu 48 Bảng 5.5: Các mức giới hạn yếu tố khảo sát 50 Bảng 5.6: Bảng bố trí thực nghiệm theo phương pháp Qui hoạch thực nghiệm 50 Bảng 5.7: Ma trận qui hoạch trực giao cấp hai, hai yếu tố 51 Bảng 6.1: Các chế độ thí nghiệm 55 Bảng 7.1: Chế độ thực thí nghiệm 56 Bảng 8.1: Kết thí nghiệm khảo sát biến đổi độ nhớt theo thời gian 64 Bảng 8.2: Phương trình biểu diễn quan hệ độ nhớt thời gian phản ứng 66 Bảng 8.3: Kết thí nghiệm phản ứng chế độ khác 67 Bảng 8.4: Kết đo độ nhớt mẫu (cp) 68 Bảng 8.5: Kết tính toán maãu N0 69 Bảng 8.6: Kết tính toán mẫu N1 69 Baûng 8.7: Kết tính toán mẫu N2 69 Bảng 8.8: Kết tính toán mẫu N3 70 Bảng 8.9: Độ nhớt đặc trưng mẫu 71 Bảng 8.10: Thời gian phản ứng theo nhiệt độ nồng độ xúc tác 73 ∧ Bảng 8.11: Kết tính toán giá trị ( y i − y i ) 75 Bảng 8.12: Kết phân tích tiêu bột ma sát 81 Bảng 8.13: Kết đo tiêu sản phẩm ứng với tốc độ khuấy 200v/p 82 Bảng 8.14 Kết đo tiêu sản phẩm ứng với tốc độ khuấy 300v/p 83 Bảng 8.15: Kết đo tiêu sản phẩm ứng với tốc độ khuấy 400v/p 83 0.3 0.6 1.5 12 30 60 200 100 40 20 10 2 1K 500 200 100 50 25 10 4K 2K 800 400 200 100 40 20 20K 10K 4K 2K 1K 500 200 100 Số thứ tự trục - Chuyển motor sang vị trí “ OFF “ thay đổi trục hay thay đổi mẫu Tháo trục trước vệ sinh trục quay Tính toán độ nhớt: η = k × A (cp) Trong đó: k: hệ số tỉ lệ ứng với trục quay tốc độ quay tương ứng A: Số hiển thị điểm đỏ hình η: Độ nhớt hỗn hợp (cp) Kết phân tích xác định phân tử lượng trung bình polyme Ý nghóa cách xác định tiêu chuẩn bột ma sát ¾ Xác định hàm lượng ẩm - Ý nghóa : Nói lên độ ẩm bột ma sát, độ ẩm cao trình đem ép má phanh không tốt bị phồng dộp, độ bám Độ ẩm cao dẫn đến tình trạng bột ma sát bị mốc, bị huỷ hoại trình tồn trữ - Tiến hành: o Cân khoảng 2g bột ma sát đóa nhôm cân phân tích o Dùng đủa thuỷ tinh trải bột ma sát thành lớp mỏng o Cho mẫu vào tủ sấy 105oC, sấy khô khối lượng không đổi o Sấy xong, làm nguội mẫu bình hút ẩm đem cân o Lặp lại trình sấy-làm nguội-cân khối lượng không đổi - Tính toán: Độ ẩm X tính sau: %, X = 100 − m × 100 m0 Trong mo : khối lượng mẫu ban đầu (g) m : khối lượng mẫu sau sấy (g) ¾ Xác định hàm lượng chất dễ bay Phương pháp thực tính toán kết tương tự xác định hàm lượng ẩm, khác thực trình sấy 165oC ¾ Xác định độ trích ly acetone - Ý nghóa: xác định hàm lượng bột tan acetone Vì cardanol monome thấp phân tử tan dung môi acetone nên tiêu chuẩn để đánh giá mức độ phản ứng trùng ngưng Nếu hàm lượng bột ma sát tan nhiều 5% dung môi acetone có nghóa phản ứng trùng ngưng xảy chưa hoàn toàn, phản ứng chưa hiệu Hàm lượng bột ma sát tan aceton ( ≤ 5%) phản ứng xảy gần hoàn toàn Sản phẩm bột ma sát đạt yêu cầu kỹ thuật bền dung môi - Tiến hành Cân 10g mẫu cho vào erlen 250 ml có nắp thêm vào 150ml acetone vừa thêm vừa lắc để yên 1h nhiệt độ phòng Có thể lắc 2-3 lần thời gian Sau cho lọc qua phễu vào erlen 250 ml khô Chất đọng giấy lọc rửa lần với 100ml acetone Tất chất bình chuyển sang bình cầu cổ 250ml sạch, đem chưng cho bốc trọng lượng không đổi, làm nguội cân - Tính kết Độ trích ly Acetone, Z% = A− B × 100 C Trong đó: A – Khối lượng bình chất lại (g) B – Khối lượng bình(g) C – Khối lượng mẫu(g) ¾ Xác định hàm lượng tro - Ý nghóa Đại diện cho nhiễm bẩn vô bột ma sát Hàm lượng tro cao có nghóa hàm lượng bột ma sát thấp, chất lượng - Tiến hành Cân g mẫu cho vào chén nung sứ 30 ml, đốt nhẹ bếp đốt lò xo chất bay bay hết, sau tiếp tục nung với cường độ mạnh (600oC) mẫu có khối lượng không đổi - Tính toán Hàm lượng tro, % = m ×100 mo Trong đó: mo :khối lượng mẫu trước đốt m : khối lượng tro ¾ Kích thước hạt : 50 – 150 mesh - Ý nghóa Người ta đưa tiêu nhằm thuận lợi cho trình nén ép bột ma sát để làm vật liệu ma sát Chỉ tiêu thực qua việc rây sản phẩm hai ray 50 Mesh 150 Mesh - Tiến hành: Cân 100g mẫu cho vào ray 50 150 Mesh, thực rây 15 phút sau lấy sản phẩm rây 50, rây 150 rây 150 đêm cân để xác định phần trăm khối lượng bột ma sát khoảng kích thước rây 50-150 Mesh - Tính toán %kl = m 100 M Trong đó: m: khối lượng sau rây rây tương ứng (g) M: khối lượng mẫu ban đầu (g) Sản phẩm bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều Hình 2: Bột ma sát thành phẩm TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên học viên : HỒ TẤN THÀNH Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 05/ 01/ 1980 Nơi sinh : Tp Hồ Chí Minh Địa liên lạc : 420 Võ Thành Trang, phường 11, quận Tân Bình, Tp Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO : - Từ 9/1998 đến 5/2003 : học Đại học Đại học Quốc gia TP HCM - Trường Đại học Kỹ Thuật, khoa Công nghệ hóa học dầu khí - Từ 9/2004 đến 2007 : học Cao học chuyên ngành Công nghệ hóa học Đại học Quốc gia TP HCM - Trường Đại học Bách Khoa QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC : - Từ 6/2003 đến 12/2003 : làm việc Trường Cao đẳng Công Nghiệp - Từ 12/2003 đến : cán giảng dạy khoa Khoa học ứng dụng, trường Đại học Bán công Tôn Đức Thắng, Tp Hồ Chí Minh ... NỘI DUNG: - Xây dựng thiết bị phản ứng tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều - Nghiên cứu tìm điều kiện công nghệ để thực phản ứng tổng hợp bột ma sát - Tổng hợp bột ma sát đạt tiêu chuẩn cho... 19 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TỔNG HP BỘT MA SÁT TỪ DẦU VỎ HẠT ĐIỀU 23 3.1 Cơ sở hóa học trình tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều 23 3.1.1 Phản ứng trùng hợp dầu vỏ hạt điều ... CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TỔNG HP BỘT MA SÁT TỪ DẦU VỎ HẠT ĐIỀU 3.1 Cơ sở hóa học trình tổng hợp bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều Dầu vỏ hạt điều kỹ thuật có thành phần cardanol nên tính chất dầu tính