DC H= CIDTV CIDTVE
3 21 Nghiên cứu mức độ đóng rắn của nhựa epoxydian GELR128 và mức độ đóng rắn của dầu thực vật epoxy hóa
độ đóng rắn của dầu thực vật epoxy hóa
Trước khi chế tạo vật liệu blend giữa nhựa nền epoxy dian GELR 128 và dầu thực vật epoxy hóa, đề tài đã tiến hành khảo sát lần lượt mức độ đóng rắn của nhựa epoxy và mức độ đóng rắn của dầu thực vật epoxy hóa, vì cả hai có hàm lượng nhóm epoxy trong phân tử là khác nhau Đối với nhựa nền hàm lượng nhóm epoxy lớn, trong khi dầu thực vật epoxy hóa có hàm lượng nhóm epoxy tạo thành nhỏ hơn nhiều Chính vì vậy tốc độ đóng rắn cho từng vật liệu trong blend có thể khác nhau và có thể xảy ra sự ưu tiên, chiếm vị thế hơn của một chất nào đó
Dầu thực vật epoxy hóa được lựa chọn để nghiên cứu mức độ đóng rắn là dầu hướng dương epoxy hóa vì dầu hướng dương có hàm lượng nhóm epoxy hóa lớn nhất (HLE đạt ∼17 %) Chất đóng rắn để khảo sát là 3 loại amin khác nhau gồm: amin thẳng DETA, amin thơm DDM và amin biến tính Kingcure K-11 Cơ chế đóng rắn của cả 3 amin: Kingcure K-11; DDM và DETA với nhóm epoxy của nhựa nền hay nhóm epoxy có trong dầu thực vật epoxy hóa đều do các H hoạt động có trong nhóm chức amin Chúng chỉ khác nhau về điều kiện phản ứng, đóng rắn nóng hay đóng rắn nguội, khả năng tương hợp của chúng với vật liệu nền và hàm lượng nhóm epoxy, vì vậy tốc độ phản ứng gel hóa sẽ khác nhau Với DETA bản chất là một amin thẳng, dễ bay hơi, hút ẩm, cơ chế đóng rắn nguội và có 5H hoạt động, DDM là amin thơm, có 2 vòng, đóng rắn nóng và có 4H hoạt động, còn Kingcure K-11 là adduct của amin thẳng với oligome của epoxy nên mạch hữu cơ dài, mềm dẻo và dễ tương hợp với nhựa nền hơn [89]
Hình 3 13 Cơ chế đóng rắn của các amin với nhóm epoxy của nhựa nền và dầu thực vật epoxy hóa
Kết quả nghiên cứu mức độ đóng rắn của nhựa nền epoxy GELR 128 với 3 chất đóng rắn trên được biểu diễn ở hình 3 14
Hình 3 14 Mức độ đóng rắn (hàm lượng gel) của vật liệu theo thời gian đóng rắn nhựa epoxy dian GELR 128 bằng Kingcure K-11, DETA và DDM
Từ đồ thị ở hình 3 14 có thể thấy quá trình gel hóa của các mẫu đóng rắn nhựa nền epoxy diễn ra theo 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu (trong khoảng từ 15 đến 75 phút), các chất bắt đầu tương hợp với nhau, mức độ gel hóa tăng rất nhanh ở cả 3 mẫu Tại thời điểm 75 phút, mức độ gel hóa của mẫu Kingcure và DDM đều đạt ∼ 90%, còn mẫu DETA đạt
77,4% Sau đó ở giai đoạn 2, phản ứng tiếp tục đóng rắn sâu, tốc độ phản ứng diễn ra chậm hơn, hàm lượng gel hầu như ít thay đổi Từ 150 phút trở đi, tất cả các mẫu đều có mức độ gel hóa đi vào ổn định và đạt > 93,5% Mẫu nhựa nền gần như đóng rắn hết sau 180 phút Quan sát 3 đồ thị cho thấy, 2 đường biểu diễn của Kingcure và DDM đều có độ dốc lớn hơn và nằm trên đường đồ thị của DETA, điều đó chứng tỏ tốc độ đóng rắn của DETA chậm hơn so với tốc độ đóng rắn của Kingcure và DDM Tuy nhiên, sau 3 giờ (180 phút) khả năng gel hóa của DETA đạt được là gần tương đương so với 2 mẫu trên
Để xác định mức độ đóng rắn của dầu hướng dương epoxy hóa (DHDE) với ba chất đóng rắn Kingcure, DDM và DETA, đề tài đã tiến hành xác định số mol epoxy còn lại có trong DHDE sau khi đóng rắn với thời gian khảo sát khác nhau bằng phương pháp chuẩn độ dung dịch NaOH/metanol Số mol epoxy còn lại trong dầu so với ban đầu được hiệu chỉnh để xác định % mức độ đóng rắn Kết quả so sánh mức độ đóng rắn của DHDE với ba chất đóng rắn thu được được biểu diễn ở hình 3 15
Hình 3 15 Mức độ đóng rắn, thời gian gel hóa của dầu hướng dương epoxy hóa khi đóng rắn bằng Kingcure K-11, DETA và DDM
Quan sát các đồ thị biểu diễn trên hình 3 15 cho thấy mức độ đóng rắn của các mẫu đều tăng dần theo thời gian Ban đầu tốc độ phản ứng diễn ra nhanh, sau đó chậm dần và đến 20 giờ thì cả mẫu đóng rắn bằng DDM và DETA đều phản ứng hết, có nghĩa là nhóm epoxy trong dầu hướng dương epoxy hóa lúc này bằng 0 Trong khi đó, mẫu đóng rắn
bằng Kingcure chỉ mất 16 giờ, phản ứng đã kết thúc Đặc biệt ở thời gian đầu của quá trình khảo sát, đường đồ thị của Kingcure đều có độ dốc lớn hơn và nằm trên đường đồ thị của DDM và DETA, trong đó DETA là thấp nhất Điều đó chứng tỏ dầu hướng dương epoxy hóa phản ứng nhanh hơn với chất đóng rắn Kingcure
Nhận xét:
Qua khảo sát mức độ đóng rắn của nhựa nền epoxy và dầu hướng dương epoxy hóa với ba chất đóng rắn amin kết luận được:
Nhựa nền epoxy đóng rắn nhanh hơn rất nhiều so với dầu hướng dương epoxy hóa, thời gian đóng rắn của nhựa gần như hoàn toàn chỉ mất 3 giờ, trong khi đó dầu hướng dương epoxy hóa cần 16 giờ để đóng rắn hết
Chất đóng rắn Kingcure K-11 có tốc độ đóng rắn nhanh và hiệu quả hơn so với DDM và DETA khi đóng rắn cả nhựa nền epoxy và đóng rắn DHDE