a. Xác định cấu trúc sản phẩm:
Kết quả chụp phổ IR của etyl este từ mỡ cá như hình 3.6. Trên phổ đồ xuất hiện các vân hấp thụ đặc trưng cho nhóm etyl este như: vân hấp thụ ứng với tần số 2929 cm-1đặc trưng cho dao động của C lai hóa sp3 (nhóm CH3-CH2-) (theo Atlat chuẩn 3100-2900 cm-1). Vân hấp thụ ứng với tần số 2865C111-1 ứng với dao động của C lai hóa sp2 (C=C). Vân hấp thụ ứng với tần số 1740 cm-1có cường độ mạnh là pic đặc trưng cho dao động của nhóm cacbonyl trong este -CO-O- (theo Atlat chuẩn 1750-1735C111-1). Vân hấp phụ có số sóng 1172,95 cm-1 ứng với dao động của nhóm C-0 trong este. Như vậy kết quả phân tích IR là phù họp với sự có mặt của các etyl este trong sản phẩm. Ngoài ra nó còn cho biết trong thành phẩn etyl este từ mỡ cá có một phần lớn các axit béo không no. Điều này chứng tỏ đã có etyl este từ mỡ cá được tạo thành.
Trang 90
Hình 3.14. Phổ IR của mẫu etyl este tổng hợp từ mỡ cá
Để xác định chính xác hơn thành phần cấu trúc của sản phẩm etyl este mẫu đã được phân tích sắc ký khí phối phổ. Kết quả chụp sắc ký khối phổ GC-MS của etyl este tổng hợp từ mỡ cá ở hình 3.14, 3.15 và bảng 3.12.
Kết quả phân tích sắc ký khối phổ cho thấy mẫu etyl este tổng hợp từ mỡ cá có các pic có thời gian lưu tương ứng với các etyl este tổng hợp từ mỡ cá các loại axit béo có mặt trong thành phần mỡ cá ba sa như: etyl oleat (40,05%), etyl palmitat (34,20%), và etyl Stearat (10,60%),…và rất nhiều etyl este của các loại chất béo khác với hàm lượng nhỏ
Bảng 3.12. Thành phần và tỉ lệ của các axit béo có trong sản phẩm suy ra từ kết quả GC-MS
STT Axit Tên thông dụng Tên hóa học Công thức TG lưu (phút) Thành Phần (%) 1 C14:0 Tetradecanoic Myristic C14H28O2 22.42 4.70 2 C16:0 Hexadecanoic Palmitic C16H32O2 25.85 34.20 3 C16:1 9-Hexadecenoic Palmitoleic C16H30O2 25.54 1.18 4 C18:0 Octadecanoic Stearic C18H36O2 28.19 10,60 5 C18:1 9- Octadecenoic Oleic C18H30O2 27.94 40,05 6 C18:2 9-12- decadienoic Linoleic C18H32O2 27.86 6.65
Trang 91
Hình 3.15. Sắc kí đồ của etyl este thu được từ mỡ cá phế thải.
Hình 3.16. Khối phổ của etyl oleat có trong sản phẩm so sánh với khối phổ chuẩn của etyl oleat trong thư viện phổ
Trang 92
So sánh với phổ khối chuẩn trong thư viện của máy sắc ký khối phổ ta thấy các píc của mẫu etyl este tổng hợp được từ mỡ cá có độ trùng lập so với mẫu chuẩn đạt từ 96 - 99%. Điều này chứng tỏ thành phần của etyl este thu được dùng là etyl este của axit béo, và quá trình tổng hợp etyl este là đáng tin cậy.
Kết quả cho thấy etyl este chiếm khoảng 97,38% trong hỗn hợp sản phẩm thu được. Từ bảng thành phần các axit béo trong dầu ta tính được etyl este = 298 g/mol, Mmỡ cá = 890 g/mol.
b. Xác định các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm
Sản phẩm etyl este tổng hợp được từ mỡ cá sẽ được đem đi kiểm tra các chỉ tiêu chất lương theo tiêu chuẩn ASTM. Sau khi phân tích các chỉ tiêu chất lượng etyl este thu được theo tiêu chuẩn ASTM, ta thu được kết quả như bảng 3.13.
Qua bảng số liệu ta thấy, sản phẩm etyl este tổng hợp từ mỡ cá đạt yêu cầu chất lượng theo tiêu chuẩn quy định.
Bảng 3.13. Chất lượng sản phẩm etyl este thu được
Chỉ tiêu phân tích
Phương phápASTM
Etyl este chuẩn
ASTM 6751-02 Etyl este từ mỡ á
Tỷ trọng D4052 0,82 – 0,9 0,85
Độ nhớt, mm2/s ở 40°C D445 1,9 – 6,0 5,14 Nhiệt độ chớp cháy, oC D93 Min. 130 157
Điểm vẩn đục, oC D2500 -3 – 12 6
Chỉ số axit, mg KOH/g dầu D974 0,8 0,5
Hàm lượng nước, % TT D2709 Max 0,05 0,0
3.3. CHẾ TẠO DUNG MÔI PHA SƠN
3.3.1.Thành phần tối ưu cho dung môi pha sơn
Thành phần tối ưu của dung môi pha sơn là tỷ lệ pha chế các hợp phần của dung môi để tạo ra loại dung môi có độ đồng đều cao, khi pha sơn cho độ bay hơi thích hợp, độ bám dính và độ bóng của màng sơn tốt. Bảng 3.14 đưa ra tỷ lệ pha trộn giữa các thành phần trong dung môi khi chưa có phụ gia PG1:
Trang 93
Bảng 3.14. Tỷ lệ pha chế dung môi
Mẫu Etyl este ,% v Etyl axetat, % v
1 100 0 2 90 10 3 80 20 4 70 30 5 50 50 6 30 70 7 10 90 8 0 100
Sau khi pha chế dung môi, đem các mẫu trên đi pha sơn theo tỷ lệ phần trăm giữa dung môi và các chất hòa tan như nhau để tìm ra mẫu dung môi có chất lượng pha sơn tốt nhất. Kết quả thể hiện trong bảng 3.15:
Bảng 3.15. Kết quả pha sơn từ các hệ dung môi khác nhau
Mẫu Kết quả pha sơn theo cảm quan
1 Không đạt do màng sơn chảy lỏng, rất lâu khô, nitroxenlulozơ tan không hết làm màng sơn xù xì, độ bám dính rất kém
2
Không đạt do màng sơn chảy lỏng, rất lâu khô, nitroxenlulozơ tan không hết làm màng sơn xù xì, độ bám dính kém, vẫn còn bột màu và nitroxenlulozơ chưa tan
3 Không đạt do màng sơn vẫn chảy lỏng, lâu khô, màng sơn không bóng, độ bám dính không cao, vẫn còn bột màu chưa tan
4
Màng sơn không chảy lỏng, thời gian khô bề mặt 2 giờ, khô cấp 1 trong 22 giờ, dung dịch sơn có độ nhớt khá cao, màng sơn khá bóng, độ bám dính tốt, còn một ít bột màu chưa tan, chọn mẫu này để pha thêm phụ gia PG1
Trang 94
trong 15 giờ, dung dịch sơn có độ nhớt vừa phải, màng sơn bóng, độ bám dính tốt, bột màu tan hoàn toàn
6
Màng sơn không chảy lỏng, thời gian khô bề mặt chỉ 15 phút, khô cấp 1 trong 10 giờ dung dịch sơn có độ nhớt vừa phải, bột màu tan hoàn toàn, dễ bị co dúm khi khô
7
Màng sơn không chảy lỏng, thời gian khô bề mặt rất nhanh, chỉ mất 5 phút, khô cấp 1 trong 5 giờ dung dịch sơn có độ nhớt thấp, bột màu tan hoàn toàn. Tuy nhiên, do độ nhớt thấp nên màng sơn rất mỏng, cần sơn nhiều lớp, dễ bị co dúm khi khô
8
Màng sơn không chảy lỏng, thời gian khô bề mặt rất nhanh, chỉ mất 5 phút, khô cấp 1 trong 5 giờ, dung dịch sơn có độ nhớt rất thấp, bột màu tan hoàn toàn. Tuy nhiên, do độ nhớt rất thấp nên màng sơn rất mỏng, cần sơn nhiều lớp, dễ bị co dúm khi khô
Có thể giải thích kết quả trên như sau: thành phần dung môi có etyl axetat là một loại dung môi có độ hoàn tan nhựa và nitroxenlulozơ, các chất tạo màu và chất làm dẻo rất lớn, độ bay hơi rất nhanh nên càng nhiều thành phần này, sơn càng có độ bay hơi nhanh và hòa tan tốt các thành phần rắn. Tuy nhiên, trong quá trình sơn, nếu dung môi có độ bay hơi quá cao sẽ làm thất thoát dung môi, làm dung dịch sơn có độ nhớt thấp. Trong khi đó, các etyl este tổng hợp từ mỡ cá có độ bay hơi thấp, có khả năng hòa tan vừa phải các thành phần nhựa, nitroxenlulozơ, bột màu và chất làm dẻo nên khi đưa vào pha sơn có tác dụng hạ thấp độ bay hơi của sơn, đồng thời tăng độ hòa tan của dung môi. Thường khi làm việc với sơn, không cần dung môi có độ bay hơi quá nhanh, thời gian bay hơi bề mặt khoảng 2 giờ và khô cấp 1 khoảng 22 giờ là hợp lý. Qua quá trình khảo sát, có thể thấy dung môi pha chế theo mẫu 4 đáp ứng tốt các yêu cầu về dung môi pha sơn, cho chất lượng màng sơn tốt. Tuy vậy, khi làm việc với hệ dung môi này, màng sơn thu được vẫn chưa đạt được độ bóng so với những hệ dung môi 5, 6, 7 hay 8, đồng thời độ nhớt của dung dịch sơn thu được vẫn khá cao. Để tăng độ bóng của màng sơn và giảm độ nhớt của dung
Trang 95
dịch sơn đến giá trị thích hợp, cần phải đưa thêm phụ gia PG1. Phụ gia này gồm có thành phần chính là các hydrocacbon nhưng lại được sản xuất từ thực vật nên là một nguyên liệu có khả năng tái tạo và thân thiện môi trường. Các hydrocacbon có tác dụng hòa tan nốt phần bột màu còn lại, đồng thời làm tăng độ bóng cho màng sơn và giảm độ nhớt của dung môi. Kết quả khảo sát thành phần phụ gia thể hiện trong bảng 3.16:
Bảng 3.16. Kết quả khảo sát thành phần phụ gia trong dung môi pha sơn
Mẫu Etyl axetat (%v) Etyl este (%v) PG1 (%v) Độ hòa tan các thành phần sơn, %kl A 24 75 1 88 B 28 70 2 94 C 30 66 4 100 D 32 62 6 100 E 34 58 8 100
Từ bảng trên ta có thể thấy, với hàm lượng phụ gia là 4%, dung môi hòa tan hoàn toàn các chất bột màu, nitroxenlulozơ hay chất làm dẻo, vậy chọn 4% là hàm lượng phụ gia tối ưu cho dung môi pha sơn. Và thành phần tối ưu cho dung môi pha sơn như sau: 30% etyl axetat, 66% etyl este và 4% phụ gia PG1.
3.3.2.Kết quả pha chế sơn từ hệ dung môi có thànhphần tối ưu
Dung môi có thành phần tối ưu là mẫu C được đem đi pha chế sơn, sơn lên bề mặt kim loại và kính chuẩn rồi xác định các chỉ tiêu của màng sơn tạo thành. Kết quả thể hiện trên bảng 3.17:
Bảng 3.17. Chỉ tiêu của màng sơn pha từ mẫu C so với chỉ tiêu của sơn alkyd chuẩn
Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mẫu C Sơn alkyd chuẩn
1. Màu sắc Mẫu Đạt Đạt
Trang 96 3.Thời gian chảy đo bằng
phễu chảy FC4 ở 25± 0,5OC
giây 52-60 50- 60
4. Thời gian khôvới độ dày
màng sơn 15 - 30 µm giờ 21,5 22
5. Độ bám dính của màng sơn
điểm ≤ 2 ≤ 2
6. Độ cứng của màng sơn So kính chuẩn ≥ 0,16 ≥ 0,15 7. Độ bóng của màng sơn, đo
bằng phương pháp quang điện
% ≥ 78 ≥ 75
8. Độ bền uốn của màng sơn mm ≤ 1 ≤ 1 9. Độ bền va đập của màng
sơn
KG.cm ≥ 50 ≥ 45
Qua so sánh với chỉ tiêu kỹ thuật của sơn alkyd ta thấy mẫu C đạt.
Từ đó ta thấy: phụ gia làm tăng khả năng phân tán của các chất trong dung môi. Do đó làm tăng khả năng hòa tan chất tạo màng, tạo màu và chất độn làm tăng độ cứng của màng sơn. Đồng thời độ bay hơi của dung môi cũng đảm bảo. Độ cứng và độ bền uốn đều đáp ứng các chỉ tiêu của sơn alkyd.