2.1. Ngun liệu, hóa chất thí nghiệm
2.1.1. Dầu thực vật
- Dầu hướng dương Simply – Việt Nam, có màu trong, hơi ngả sang màu hổ phách, vị trung tính và có mùi hơi béo, chỉ số Iot: 118 141
- Dầu hạt cải Simply – Việt Nam, có màu sáng trong, mùi nhẹ, chỉ số Iot: 105 120
- Dầu thầu dầu - Ấn Độ, có màu hơi ánh xanh, mùi hương nhẹ, chỉ số Iot: 82 88. 2.1.2. Nhựa nền epoxy dian GELR 128
- Nhựa epoxy tên thương mại GELR 128 xuất xứ Trung Quốc có các chỉ tiêu kỹ thuật được trình bày ở bảng 2.1
Bảng 2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa epoxy dian GELR 128
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
Đương lượng nhóm epoxy g/eq 184- 190
Độ nhớt mPa.s 11000 – 15000
Hàm lượng nhóm epiclohydrin ppm 300 – 1000
Thời gian bảo quản tháng 12
2.1.3. Ống nano cacbon
- Ống nanocacbon đa tường (MWCNTs) của hãng Showa Denko (Nhật Bản). MWCNTs có đường kính trung bình 40-45 nm, chiều dài trung bình 3m và khối lượng riêng 0,08 g/cm3.
2.1.4. Các chất đóng rắn
- Chất đóng rắn Kingcure K–11 là một loại amin mạch thẳng biến tính (sản phẩm của phản ứng giữa amin mạch thẳng với oligome epoxy) do công ty SANHO Chemical sản xuất.
Kingcure K11: amin biến tính
HO-CH2-CH2-CH2-CH2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2 Các thơng số kỹ thuật của K11 được trình bày ở bảng 2.2
1
Bảng 2.2.Các thông số kỹ thuật của Kingcure – K11
Các thông số Đặc điểm
Trạng thái Lỏng
Độ nhớt ở 25˚C, mPa.s 700 – 2400
Chỉ số amin 440 ± 25
Màu sắc Màu vàng đậm
Khối lượng riêng, g/cm3 1,04
- Chất đóng rắn 4,4’- diaminodiphenyl- methane (DDM) của hãng Aladdin Industrial Corporation Shanghai – Trung Quốc.
Tỷ trọng: 1,05 tại 100oC. Khối lượng phân tử: 198 g/mol. DDM: amin thơm
- Chất đóng rắn Diethylenetriamine (DETA) của hãng Dow Chemical (USA). Tỷ trọng: 0,95 tại 25oC. Khối lượng phân tử: 103 g/mol. chỉ số amin: 1626. Độ nhớt: 7,16cP.
DETA: amin mạch thẳng
2.1.5. Các hóa chất khác
- Axit bromic 33% của hãng Sigma Aldrich. - Benzen (C6H6) xuất xứ Trung Quốc.
- Axit axetic (CH3COOH) 99,5% của hãng Sigma Aldrich. - Hydro peroxit (H2O2) 30% của Merck (Đức).
- Xúc tác axit K2620 của hãng Lanxess Energizing Chemistry - Xúc tác ion IR 120 của hãng Hãng Sigma-Aldrich
-Thuốc thử tinh thể tím của Merck (Đức).
2.2. Các phương pháp thực nghiệm
2.2.1. Phương pháp xác định đặc tính ban đầu của nguyên vật liệu
2.2.1.1. Phương pháp xác định chỉ số axit của dầu thực vật
Chỉ số axit là số mg KOH trung hịa hết axit béo tự do có trong 1 gam dầu. Chỉ số axit được xác định theo TCVN 6127: 1996.
Nguyên tắc: Dưới tác dụng của các enzim thủy phân (lipase, phospholipase), khi có nước và nhiệt độ cao, dầu thực vật bị thủy phân ở liên kết este tạo thành axit béo tự do. Trung hịa lượng axít béo tự do có trong chất béo bằng dung dịch KOH phản ứng xảy ra:
RCOOH + KOH → RCOOK + H2O
Cách tiến hành: Hòa tan mẫu dầu thực vật trong 100 ml hỗn hợp dung môi etanol và toluen. Chuẩn độ axit béo tự do bằng dung dịch KOH 0,1N (có 0,3 ml dung dịch + chất chỉ thị phenolphatalein). Cho từ từ dung dịch KOH 0,1N vào hỗn hợp mẫu thử, lắc nhẹ, đun cách thủy, cho đến khi dung dịch có màu hồng. Ghi nhận thể tích KOH thu được.
Chỉ số axit (AV) được xác định theo cơng thức sau:
AV 56,1.V.Nm
Trong đó:
V: Thể tích KOH, ml N: Nồng độ của KOH, N
m: Khối lượng dầu được sử dụng, g
2.2.1.2. Phương pháp xác định chỉ số Iot của dầu thực vật
Chỉ số Iot (CI) của dầu thực vật được xác định theo TCVN 6122:1996.
Nguyên tắc: Dùng thuốc thử có Iot clorua (ICl: thuốc thử Wijs) kết hợp với nối đơi có trong dầu (dầu được hịa tan trong dung dịch cacbontetraclorua CCl4). Lượng ICl dư sẽ được kết hợp với KI để giải phóng I2 dạng tự do và được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Điểm tương dương được nhận biết khi dung dịch chuyển từ màu tím xanh sang khơng màu.
Phương trình phản ứng:
R1-CH=CH-R2-COOH + ICl → R1-CHI-CHCl-R2-COOH ICldư + KI → KCl + I2
I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6
Cách tiến hành: Cân khoảng 0,3g dầu thực vật cho vào bình tam giác 500ml. Thêm vào 10ml dung dịch CCl4 lắc đều để hịa tan. Dùng pipet lấy chính xác 25ml dung dịch thuốc thử Wijs cho vào các bình (3 bình chứa mẫu và 1 bình trống). Đậy kín, đặt bình trong bóng tối 1 giờ ở nhiệt độ phịng. Sau 1 giờ lấy bình ra thêm vào 15 ml dung dich KI 10% và 100ml nước cất. Tiến hành chuẩn độ các bình bằng dung dịch Na2S2O3 0,1N cho
đến khi xuất hiện màu vàng nhạt, thêm 1 2ml dung dịch hồ tinh bột vào, dung dịch xuất hiện màu tím xanh, tiếp tục chuẩn độ cho đến khi màu xanh vừa biến mất. Ghi thể tích Na2S2O3 0,1N.
Chỉ số Iot (CI) được xác định như sau:
Trong đó:
V3: Thể tích dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ mẫu trống, ml V4: Thể tích dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ bình chứa mẫu, ml
m: Khối lượng dầu được sử dụng, g N: Nồng độ dung dịch Na2S2O3, N
2.2.1.3. Phương pháp xác định tỷ trọng của dầu thực vật
Tỷ trọng của dầu thực vật được xác định bằng phương pháp bình đo tỷ trọng theo tiêu chuẩn TCVN 6117: 2010.
2.2.1.4. Phương pháp xác định độ nhớt của dầu thực vật
Độ nhớt của dầu thực vật được xác định trên thiết bị nhớt kết Oswtald theo tiêu chuẩn TCVN 2642:1993 bằng phương pháp đo thời gian chảy của dầu thực vật qua ống mao quản.
2.2.1.5. Phương pháp sắc ký khí phổ khối GC – MS
Để xác định thành phần ban đầu có trong các loại dầu thực vật, các mẫu dầu được kiểm tra bằng phương pháp sắc ký khí phổ khối GC –MS trên thiết bị của Agilent: GC system 7890B; Detector MSD 5977B; Auto Sampler 7693 tại Viện Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
2.2.2. Phương pháp epoxy hóa dầu thực vật
Cho 200 g dầu thực vật, 50,4 gam axit axetic, 50ml toluen vào bình cầu 3 cổ khuấy trộn ở 50oC trong 25 phút. Sau đó cho từ từ H2O2 (nồng độ 30%) vào hỗn hợp, duy trì nhiệt độ 50, 55 và 60oC trong 6h, 7h, 8h và 9h. Sản phẩm sau đó được rửa 2 lần bằng dung dịch Na2CO3 (5% khối lượng) và rửa lại bằng nước cất. Làm khô bằng Na2SO4. Tách dung mơi cịn lại bằng cách sấy dầu thực vật epoxy hóa dưới nhiệt độ 70oC thời gian 8h trong mơi trường chân khơng. Sản phẩm thu được sau q trình tổng hợp được kiểm tra đánh giá hàm lượng nhóm epoxy và độ chuyển hóa nối đơi.
Hàm lượng nhóm epoxy trong dầu thực vật epoxy hóa (HLE) là phần trăm khối lượng nhóm epoxy có trong 100g dầu. HLE được xác định theo phương pháp chuẩn độ bằng dung dịch axit bromic 33%. Thể tích của axit HBr đo được theo mẫu đo và theo mẫu trống làm căn cứ để tính tốn hàm lượng nhóm epoxy.
Cách tiến hành chuẩn độ:
+ Cân 0,4 g dầu thực vật vào bình tam giác 250ml + Thêm 10ml benzen
+ Thêm 4÷ 6 giọt tinh thể tím
+ Tiến hành chuẩn độ 3 mẫu đo và 1 mẫu trống bằng dung dịch HBr cho đến khi hỗn hợp chuyển sang màu xanh và giữ màu trong 30s.
- Tính tốn hàm lượng nhóm epoxy trong dầu thực vật epoxy hóa: Hàm lượng nhóm epoxy được xác định theo cơng thức sau:
Trong đó:
HLE = 43N.(V1-V2) 10.m
+ N: Nồng độ HBr trong axit axetic, N
+ V1: Thể tích dung dịch HBr chuẩn mẫu đo, ml + V2: Thể tích dung dịch HBr chuẩn mẫu trống, ml + m: khối lượng mẫu, g
Độ chuyển hóa nối đơi của dầu thực vật được xác định theo cơng thức sau:
Trong đó: