Hai phõn tử axit lactic cú thể tham gia phản ứng để tạo thành anhydrit và nước. Phản ứng cú sự tham gia của chất hỳt nước mạnh (chẳng hạn P2O5).
2CH3CH(OH) – COOH 2CH3CH(OH) – COOCOCH(OH)CH3 + H2O
1.3.2.2.Alcol.
Alcol được sử dụng trong tổng hợp akyl lactat là cỏc mono alcol. Trong phõn tử
chứa nhúm chức –OH nờn cú tớnh chất húa học của một mono alcol đú là: Tham gia phản ứng este húa, phản ứng loại nước khỏi phõn tử, phản ứng oxy húa... [5,7].
Một số alcol thường được sử dụng trong tổng hợp alkyl lactat đú là: Metanol, etanol, isopropylnol...
Một trong những tớnh chất húa học của mono alcol là tham gia phản ứng este với axit (vụ cơ và hữu cơ), phản ứng này cú nhiều ứng dụng trong thực tiễn.
Một số alcol tiờu biểu:
* Metanol:
Cụng thức phõn tử CH3OH. Là chất lỏng khụng màu, sụi ở 640C, cú tớnh độc. Metanol tan vụ hạn trong nước, tan nhiều trong dung mụi hữu cơ, hơi metanol tạo với khụng khớ hoặc oxy một hỗn hợp nỏ khi bắt lửa. Metanol được dựng để tổng hợp thuốc nhuộm, formaldehit, hương liệu, dựng làm dung mụi pha sơn [5].
Trong cụng nghiệp metanol được điều chế bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau. Phương phỏp cổ điển được dựng là chưng gỗ, sản phẩm thu được là một hỗn hợp cú chứa metanol, axeton, axit axetic. Bằng phương phỏp xử lý thớch hợp người ta tỏch riờng được từng hợp chất và thu metanol.
---
---
* Etanol:
Cú cụng thức phõn tử CH3CH2OH. Là chất lỏng khụng màu, mựi thơm dễ chịu, vị
cay, nhẹ hơn nước.
Trong cụng nghiệp etanol cú thể được sản xuất bằng phương phỏp hydrat húa etylen, lờn men đường hay ngũ cốc.
Etanol tan vụ hạn trong nước và tạo hỗn hợp đẳng phớ với nước ở nồng độ 96% etanol và 4% nước. Để nõng cao độ tinh khiết của etanol người ta cú thể dựng phương phỏp chưng cất với lượng nhỏ benzen hoặc dựng phương phỏp sàng phõn tử hấp phụ
cú chọn lọc nước từ dung dịch 96% etanol.
Etanol được dựng để điều chế ete, este, cloral, cloroform, làm dung mụi cho sơn, cao su, chế tạo nước hoa.
Etanol cú thểđược sử dụng như là nhiờn liệu cồn, trong cỏc sản phẩm chống đụng lạnh (vỡ điểm đúng băng của etanol thấp)
1.3.2.3. Một số Akyl lactat.
* Metyl lactate.
Metyl lactate là chất lỏng khụng màu, sụi ở nhiệt độ 1440C (ở 760 mmHg), hũa tan và trộn lẫn trong nước ở nhiệt độ phũng. Metyl lactat hũa tan cả rượu và este. Methyl lactat co thểđược sử dụng như dung mụi Axetat xenlulo.
* Etyl lactat.
Etyl lactat ở nhiệt độ phũng là chất lỏng khụng màu, cú mựi ờm dịu, sụi ở 1530C (ở 760 mmHg). Etyl lactat cú thể hũa tan nước, alcol, xeton, este, hydrocacbon, ete và dầu. Giới hạn thấp nhất phỏt hiện thấy mựi là 0,89 mg/m3 và giới hạn gõy khú chịu là 65 mg/m3.
* Isopropyl lactat.
Isopropyl lactat là chất lỏng sụi ở 1570C, hũa tan trong nước, alcol, ete và benzen.
* N- Butyl lactat.
N-Butyl lactat là chất lỏng màu trắng cú mựi thơm nhẹ. N-Butyl lactat cú thể trộn lẫn với nhiều dung mụi sơn, chất pha loóng và dầu. Là chất hũa tan kộm trong nước (4,5 g/100 ml). Hũa tan trong alcol và ete, bị thủy phõn trong axit và trong kiềm thành axit lactic và butyl alcol.
1.3.2.4. Tổng hợp Etyl lactat.
Etyl lactat là một dung mụi thõn thiện với mụi trường cú thể điều chế được từ
nguyờn liệu sinh học. Etyl lactat đó được thương mại húa và giỏ thành rẻ hơn dung mụi truyền thống. Ngày nay người ta đó thay thế hàng triệu lớt dung mụi độc hại bằng etyl lactat. Do những cải tiến về phương thức sản xuất nờn giỏ thành của etyl lactat khỏ rẻ.
Những ưu điểm của dung mụi etyl lactat:
• Là dung mụi rất tốt để hũa tan nhựa như nito xenlulo, nhựa acrylic, polyurethane, polyeste , alkyds, epoxy.
--- --- O O OH O O CH3 O O CH3 + CH3 II
• Cú độ bay hơi tương đối cao. Vỡ vậy nú cú hiệu quả trong việc ứng dụng vào việc làm tiền chất tổng hợp dung mụi sinh học pha sơn.
- Tớnh chất chung
• Cụng thức: C5H10O3
• Tờn húa học: ethyl 2-hydroxypropanoat.
• Tờn gọi khỏc: Ethyl lactate, etyl este của axit lactic, 2-Hydroxypropanoic, actylol, actytol.
• Màu sắc: Trong, cú màu vàng rất nhạt gần như trong suốt.
• Mựi: Nhẹ, thơm giống mựi trỏi cõy.
• Khối lượng: 1,03 g/cm3 lỏng.
• Nhiệt độđụng đặc: -26oC
• Nhiệt độ sụi: 155oC.
• Tớnh tan: Tan rất mạnh trong nước, ete, trong rượu.
• Khối lượng mol: 118,13.
- Cấu trỳc húa học:
Etyl lactat cú thể sử dụng một mỡnh hoặc kết hợp với cỏc dung mụi khỏc để làm dung mụi pha sơn. Hoặc tẩy rửa, như tẩy sơn, tẩy mực, tẩy rửa dầu mỡ và dựng trờn cỏc bề mặt rắn như thủy tinh, gốm, sứ , kim loại. Phản ứng điều chế etyl lactat như
sau:
CH3CH(OH)CO2H + C2H5OH <—> CH3CH(OH)CO2CH2CH3 + H2O (II ) Tuy nhiờn, cơ chế của phản ứng trờn khỏ phực tạp do sự hiện diện của nhúm hydroxyl trong phõn tử axit lactic.
Quỏ trỡnh este húa cú thể diễn ra giữa hai phõn tử axit lactic và sau đú tạo ra oligome của axit lactic, theo sơđồ phản ứng sau:
2CH3CH(OH)CO2H <—> HOCH(CH3)CO2CH(CH3)CO2H + H2O ( III ) Hoặc theo cụng thức sau:
nCH3CH(OH)CO2H —> HOCH(CH3)CO2[CH(CH3)CO2]n-1H + (n-1) H2O (V) Tựy theo điều kiện tiến hành phản ứng mà dạng lactide cú thể khụng được tạo ra. Trong dung dịch axit lactic cỏc dạng monome, dime, oligome cựng tồn tại. Mặt khỏc, oligome của etyl lactat cũng được tạo ra trong quỏ trỡnh este húa oligome của axit lactic theo phản ứng sau:
---
---
CH3CH(OH)CO2[CH(CH3)CO2]nH + C2H5OH —> CH3CH(OH)CO2[CH(CH3)CO2]n-1CH(CH3)COOC2H5 + H2O
Để hạn chế sự tạo thành oligome của etyl lactate cần sử dụng một lượng lớn etanol dư, tỉ lệ mol của etanol/axit lactic thấp nhất là 2,5.
Chỳ ý rằng, trong quỏ trỡnh tinh chế etyl lactat thu được từ phản ứng este húa axit lactic, một phản ứng chuyển húa giữa hai phõn tử etyl lactate cú thể xuất hiện theo phản ứng sau:
2CH3CH(OH)CO2CH2CH3 —> CH3CH(OH)CO2CH(CH3)CO2CH2CH3 + CH3CH2OH Phản ứng trờn diễn ra khi cú mặt của xỳc tỏc kiềm như alkyl octhotitan hoặc cỏc hợp chất kẽm.
Tuy nhiờn, nú cũng cú thể diễn ra khi gia nhiệt trong quỏ trỡnh tinh chế etyl lactate.
Để trỏnh xảy ra phản ứng trờn, quỏ trỡnh tinh chế cần tiến hành ở ỏp suất thấp.
Quỏ trỡnh este húa axit lactic diễn ra khỏ phức tạp do sự cú mặt của oligome của axit lactic ngay trong thành phần ban đầu, do sự cạnh tranh của phản ứng este húa mong muốn giữa axit lactic và etanol, và hai phản ứng este húa khụng mong muốn giữa axit lactic và etyl lactate, giữa etanol và oligome của axit lactic.
Mặt khỏc, cú khả năng hỡnh thành hỗn hợp đồng sụi giữa nước và etyl lactat do đú lượng nước cú trong phản ứng càng ớt càng tốt. Để tỏch nước hỡnh thành trong cỏc phản ứng este húa trờn cỏch đơn giản nhất là tạo ra hỗn hợp đẳng phớ của nước - etanol. Tuy nhiờn, kết quả là hỗn hợp etanol - nước khụng thể sử dụng tuần hoàn trong phản ứng trung gian và dẫn tới quỏ trỡnh este húa khụng kinh tế.
Để giải quyết vấn đề này, cần tỏch nước từ etanol bằng kĩ thuật khỏc, khụng phải là chưng cất. Một trong cỏc phương phỏp là tỏch nước một cỏch chọn lọc qua màng nhưng phương phỏp này chi phớ cao [10].
Phương phỏp sản xuất etyl lactat liờn tục
Nguyờn lý làm việc: Cỏc ống dẫn nguyờn liệu 2, 3, 4 dẫn axit lactic qua ống dẫn 2, etanol qua ống dẫn 3, xỳc tỏc qua ống dẫn 4 vào thiết bị phản ứng chớnh 1. Thiết bị
phản ứng chớnh cú trang bị thiết bị khuấy trộn, thiết bịđo nhiệt độ. Cột chưng 5, khụng cú phần luyện, cú từ 5 - 15 đĩa lý thuyết. Khớ nguyờn liệu dẫn vào cột chưng qua ống 6, là khớ tỏch ra thiết bị phản ứng 1. Thiết bị PSA gồm 2 cột giống nhau là cột A và cột B chứa cỏc vật liệu sàng phõn tửđể hấp thụ và nhả hấp thụ. Nguyờn liệu dẫn vào thiết bị PSA qua ống dẫn 8 là pha khớ từ cột chưng 5. Ống dẫn 9 nối với thỏp hấp thụ dẫn khớ etanol hồi lưu vào thiết bị phản ứng chớnh 1. Ống dẫn 10 nối với thỏp nhả hấp thụ
dẫn hỗn hợp nước - etanol vào thiết bị chưng 11 qua ống dẫn 10. Nước được dẫn ra khỏi thỏp chưng 11 qua ống 12 và hỗn hợp đẳng phớ nước-etanol được tuần hoàn lại thỏp chưng qua ống 13. Sản phẩm phản ứng trong thiết bị 1 được dẫn qua ống 14 vào thiết bị tinh chế 15. Sau khi qua thiết bị 15thỡ etanol lẫn nước được dẫn ra ngoài theo
ống 16, etyl lactat tinh khiết được dẫn ra ngoài theo ống 17, sản phẩm nặng dẫn qua
ống 18, một phần được tuần hoàn lại thiết bị phản ứng 1 [8].
---
---
Hỡnh 1.3. Sơđồ sản xuất etyl lactat theo phương phỏp liờn tục trong cụng nghiệp
Chỳ thớch:
1 - Thiết bị phản ứng chớnh 2 - Ống dẫn axit lactic 3 - Ống dẫn etanol 4 - Ống dẫn xỳc tỏc
5 - Cột chưng 6 - Ống dẫn nguyờn liệu vào cột chưng 7 - Thiết bị PSA 8 - Ống dẫn nguyờn liệu vào
9,13 - Ống hồi lưu etanol 10 - Ống dẫn hỗn hợp nước, etanol 11 - Thỏp chưng 12 - Ống dẫn nước
14 - Sản phẩm phản ứng 15 - Thỏp tinh chế
16 - Etanol lẫn nước 17 - Etyl lactat tinh khiết 18 - Ống dẫn sản phẩm nặng
1.4. SƠN VÀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ SƠN
1.4.1. Khỏi niệm về sơn
Sơn là một loại dung dịch keo, phủ trờn bề mặt sản phẩm, sau một thời gian, tạo thành màng rắn bỏm chắc trờn bề mặt, bảo vệ và trang trớ cho sản phẩm. Vỡ vậy màng sơn phải cú độ bỏm dớnh tốt, cú độ cứng nhất định, chịu ma sỏt, bền, chịu khớ hậu tốt, chịu nhiệt độ và độẩm, tớnh đàn hồi tốt, khụ nhanh, cú độ bong, năng lực che phủ tốt.
1.4.2. Thành phần chủ yếu của màng sơn
Hiện nay sơn cú rất nhiều loại, thành phần khỏc nhau, về cơ bản gồm cú ba bộ
--- --- 1.4.2.1. Chất tạo màng chủ yếu Chất này là cơ sở tạo thành màng, là chất chủ yếu tạo màng bỏm trờn bề mặt, sản phẩm, cú tỏc dụng liờn kết cỏc thành phần trong sơn và tạo nờn cỏc đặc tớnh của màng sơn (cơ lý, húa học). Cú hai loại chất tạo màng chủ yếu là dầu và nhựa. Sơn dựng chất tạo màng chủ yếu là dầu gọi là sơn dầu, sơn dựng chất tạo màng chủ yếu là nhựa gọi là