của chất khơi mào là amoni pesunfat đã được nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm, quy hoạch hóa thực nghiệm và phần mềm MODDE 5.0.
Điều kiện tối ưu cho quá trình trùng hợp polyacrylamit để độ chuyển hóa đạt 99,9 % là nhiệt độ phản ứng:71- 72oC, thời gian phản ứng: 108-110 phút, hàm lượng chất khơi mào: 1,08 % (theo khối lượng monome), nồng độ monome: 0.77 M. Kết quả được kiểm định lại bằng thực nghiệm tại điều kiện tối ưu cho kết quả hoàn toàn phù hợp và đáng tin cậy.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trùng hợp cũng như động học của phản ứng trùng hợp acrylamit, các giá trị nhiệt độ, thời gian phản ứng, hàm lượng chất khơi mào đã tìm được trong các thí nghiệm bởi phương pháp quy hoạch hóa được xem là các giá trị trung tâm để khi nghiên cứu.
3.3. Ảnh hưởng của các yếu tố đến phản ứng trùng hợp acrylamit
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng đến quá trình trùng hợp hợp
Với việc sử dụng phần mềm MODDE 5.0 để tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng trùng hợp acrylamit ta tim được giá trị của hàm mục tiêu y là cực
đại nghĩa là độ chuyển hóa của quá trình trùng hợp acrylamit là cực đại H=99.9%. Khi đó các giá trị tối ưu là:
Nhiệt độ: 71 - 72oC Thời gian: 108 - 110 phút Hàm lượng xúc tác: 1.08% Nồng độ monome: 0.77
Vậy để đánh giá được sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình trùng hợp ta tiến hành khảo sát ở nồng độ monome = 0.77 M và hàm lượng xúc tác là 1.08 %. Kết quả thu được thể hiện ở hình 3.1
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 Thời gian(phút) Đ ộ c h u y ể n h ó a (% ) 70 80 65
Hình 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng đến quá trình trùng hợp acrylamit.
Qua hình 3.1 thấy rằng khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng nhanh ở giai đoạn đầu và sau tăng chậm dần cho đến giá trị không đổi. Điều này được giải thích như sau: Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tốc độ của tất cả các phản ứng hóa học kể cả phản ứng sở sở trong quá trình trùng hợp. Việc tăng tốc độ hình thành các trung tâm hoạt động và tốc độ phát triển mạch làm tăng tốc độ chuyển hóa của monome thành polyme.
Trong các phản ứng ở nhiệt độ khác nhau, tại nhiệt độ gần 110 phút độ chuyển hóa không đổi. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả quy hoạch hóa.
Ngoài ra tại các nhiệt độ đó chúng tôi tiến hành xác định trọng lượng phân tử trung bình của polyme tạo thành bằng phương pháp đo độ nhớt và thu được kết quả ở bảng 3.7
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến KLPT trung bình của polyacrylamit.
Nhiệt độ (oC) 65oC 70 oC 80 oC
Khối lượng phân tử trung bình (g/mol) 2,8.105 3,2. 105 3,6. 105 Qua bảng 3.7 nhận thấy rằng khi nhiệt độ tăng thì trọng lượng phân tử giảm, có thể được giải thích khi tăng nhiệt độ làm tăng tốc độ ngắt mạch phản ứng và làm giảm trọng lượng phân tử của polyme tạo thành.
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến quá trình trùng hợp
Trong thí nghiệm này phản ứng được tiến hành ở nồng độ monome 0.77M chất xúc tác từ 0.6 % đến 1.2 % so với monome ở nhiệt độ 70oC. Kết quả thu được ở bảng 3.8.
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào lên quá trình trùng hợp. [(NH4)2S2O8] Thời gian(phút) 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 5 35.05 51.68 61 63.02 15 42.1 58.5 67.61 69.41 25 48.52 64.71 73.59 75.18 35 54.32 70.29 78.95 80.32 45 59.49 75.24 83.69 84.84 60 66.07 81.5 89.62 90.44 80 72.67 87.66 95.35 95.73 100 76.77 91.32 98.58 98.52 110 82.9 92.22 99.25 98.98
Qua bảng 3.8 khi tăng nồng độ chất khơi mào từ 0.6 % đến 1.2%, số gốc tự do tạo thành khi phân hủy tăng lên, dẫn tới làm tăng số trung tâm hoạt động và vì vậy tốc độ trùng hợp chung cũng tăng lên.
Đồng thời chúng tôi xét ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào đến khối lượng phân tử trung bình của polyme bằng phương pháp đo độ nhớt và thu được kết quả ở bảng 3.9.
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến KLPT trung bình polyacrylamit.
Nồng độ chất khơi mào 0.6% 0.8% 1% 1.2%
KLPT trung bình (g/mol) 3,5.105 2,3.105 3,2. 105 2,8. 105 Qua bảng 3.9 nhận thấy khi nồng độ chất khơi mào tăng lên thì trọng lượng phân tử trung bình của polyme giảm, do khi tăng nồng độ chất khơi mào, số gốc tạo thành phân hủy tăng lên, tốc độ trùng hợp tăng làm tăng tốc độ ngắt mạch, rút ngắn mạch phản ứng và làm giảm trọng lượng phân tử.