của acid béo
Các kết quả nghiên cứu tính chất HĐBM của hai họ chất HĐBM ethoxyl hóa và hydroxyethyl imidazoline đã điều chế được, được trình bày trong Bảng 3.27, cho thấy chất HĐBM ethoxyl hóa cho độ ổn định của phụ gia vi nhũ tốt hơn nhiều so với hydroxyethyl imidazoline. Cho dù như vậy, hiệu quả tạo nhũ nước trong nhiên liệu DO của phụ gia vi nhũ, được điều chế từ một trong hai chất HĐBM này đều chưa thực sự cao, thể hiện qua kích thước hạt nhũ còn khá cao, ngay sau khi pha chế phụ gia với nhiên liệu, cũng như khi bảo quản nhiên liệu pha phụ gia sau một tháng.
Kết quả này gợi ý cần thiết phải tăng thêm tính ưa nước cho hệ phụ gia, cụ thể là cần phải bổ sung thêm chất HĐBM ưa nước vào thành phần phụ gia. Xét thấy polyethylene glycol ester của acid béo là nhóm chất HĐBM có ứng dụng rộng rãi, thân thiện môi trường và có thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đặt ra, phương pháp điều chế chất HĐBM này đã được nghiên cứu.
Bảng 3.27. Tính chất HĐBM của sản phẩm ethoxyl hóa và hydroxyethyl imidazoline
Mẫu Chất HĐBM Ngoại quan
Kích thước hạt nhũ nước trong DO (nm) Ngay sau khi
pha phụ gia
Sau một tháng bảo
quản 1 Diethanolamide dầu dừa ethoxyl hóa định sau 1 tháng Trong suốt, ổn 8 17
2 Hydroxyethyl imidazoline Trong suốt, đục sau 15 ngày 9 12 Bảng 3.28 trình bày giá trị HLB của một số polyethylene glycol ester của acid béo (sau đây gọi là PEG ester).
Bảng 3.28. Một số PEG ester và giá trị HLB tương ứng
STT Tên gọi HLB 1 PEG 200 monooleate 8,2 2 PEG 200 dioleate 5,0 3 PEG 400 monooleate 11,9 4 PEG 400 dioleate 8,3 5 PEG 600 monooleate 13,8 6 PEG 600 dioleate 10,6 7 PEG 1.000 monooleate 15,9 8 PEG 1.000 dioleate 13,2
9 PEG 400 oleate methacrylate diester 10,3
10 PEG 600 oleate methacrylate diester 12,5
- PEG ester mạch càng dài thì giá trị HLB thu được càng lớn; - PEG monoester có giá trị HLB cao hơn PEG diester.
Như đã trình bày ở trên, mục tiêu hướng tới là điều chế được chất HĐBM ưa nước, trên cơ sở PEG ester, đồng thời có giá trị HLB phù hợp để tạo ra hệ nhũ tương nước trong dầu (khoảng 3 - 9) nên có vẻ PEG 400 diester là thích hợp hơn cả. Chính vì vậy, PEG 400 được lựa chọn là nguyên liệu cho tổng hợp PEG diester của acid béo.
Luận án đã tiến hành tổng hợp PEG 400 diester theo qui trình đã nêu ở mục 2.2.3.
Kết quả phân tích nguyên liệu methyl ester dầu dừa, PEG 400 và sản phẩm sau phản ứng giữa methyl ester và PEG 400, bằng phương pháp LC-MS được trình bày trong các hình 3.28 - 3.30. Sự vắng mặt của nhóm pic đặc trưng cho nguyên liệu methyl ester dầu dừa và PEG 400 trong phổ LC-MS của sản phẩm phản ứng cho thấy đã điều chế được PEG 400 diester.
Hình 3.29. Phổ LC-MS mẫu methyl ester dầu dừa
Hình 3.31. Phổ LC-MS mẫu PEG 400 diester
Dựa vào kết quả khảo sát được trình bày chi tiết trong phần 3.4.1 tiếp theo có thể thấy sự kết hợp của 3 chất HĐBM diethanolamide dầu dừa ethoxyl hóa /hydroxyethyl imidazoline/PEG 400 diester làm giảm đáng kể kích thước hạt nhũ tương nước trong dầu DO, ở thời điểm mới pha trộn cũng như sau một tháng bảo quản. Đáng chú ý là mẫu phụ gia sử dụng hỗn hợp chất HĐBM diethanolamide dầu dừa ethoxyl hóa /hydroxyethyl imidazoline/PEG 400 diester, theo tỉ lệ phần khối lượng 3/2/1, tạo được hạt nhũ có kích thước dưới 2 nm. Rõ ràng, việc đưa thêm hợp phần PEG 400 ester là hợp lý và đem lại hiệu quả rõ rệt trong pha chế phụ gia vi nhũ.
Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu tổng hợp PEG ester, Luận án đã phát hiện ra khả năng chọn lọc sản phẩm PEG diester của xúc tác hydrotalcite đã xử lý nhiệt và xúc tác trên cơ sở MgO gốm hóa, ở các điều kiện phản ứng nhiệt độ cao, áp suất giảm hoặc điều kiện áp suất cao tự sinh với điều kiện xác định như sau : Polyethylene dioleate đã được điều chế bởi phản ứng ester hoá chéo của PEG-200 và methyl oleate, sử dụng xúc tác hydrotalcite đã xử lý nhiệt ở 500oC trong không khí. Tỷ lệ mol Mg/Al trong xúc tác là 5/1. Điều kiện phản ứng thích hợp là như sau: nhiệt độ 180oC, tỷ lệ mol methyl oleate/PEG= 2/3, thời gian 100 phút, áp suất 0,1 atm, hàm lượng xúc tác 5% so với khối lượng nguyên liệu. Ở điều kiện này, hiệu suất PEG-diester đạt 64,6%.
Với đặc điểm chỉ số HLB có thể thay đổi trong khoảng rộng (từ 3 - 20) bằng cách điều chỉnh phân tử khối của gốc polyethylene glycol, các PEG diester có thể tan trong dầu hoặc nước. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới, nhiều triển vọng.