B. NỘI DUNG LUẬN ÁN
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào
Trong quá trình trùng hợp theo cơ chế gốc, có hai thông số cần phải rất quan tâm, đó là tốc độ phát triển mạch vp cho biết diễn biến của quá trình, và độ trùng hợp trung bình Pave cho biết khối lượng phân tử trung bình của polyme, ảnh hưởng đến tính chất cơ – lý – hóa của polyme.
Trên thực tế, tốc độ phát triển mạch vp trong quá trình trùng hợp đồng biến với nồng độ chất khơi mào, còn độ trùng hợp trung bình Pave lại nghịch biến. Để làm tăng tốc độ phản ứng trùng hợp thì cần phải tăng nồng độ chất khơi mào, tuy nhiên khi đó độ trùng hợp trung bình của polyme lại bị giảm [74, 83, 89]. Vì vậy trong thực tế cần phải lựa chọn nồng độ chất khơi mào thích hợp nhất tuỳ thuộc vào điều kiện tiến hành phản ứng và tính chất của sản phẩm. Thông thường nồng độ chất khơi mào vào khoảng 0,1 - 1% so với monome.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của chất khơi mào tới quá trình tổng hợp polyme OP 01, hàm lượng chất khơi mào thay đổi từ 0,1%-1% trong khi các yếu tố còn lại được giữ nguyên: nhiệt độ của quá trình polyme hóa giữ tại 80oC; khối lượng dung môi Solvent 100, behenyl acrylat, stearyl metacrylat và vinyl axetat lần lượt là 45g, 45g, 6g, 6g; thời gian phản ứng là 210 phút; tốc độ khuấy trộn 250 vòng/phút. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến hiệu suất tạo polyme được đưa ra trong Hình 3.32.
91
Hình 3.32. Ảnh hưởng của lượng chất khơi mào AIBN tới hiệu suất polyme OP 01
Kết quả khảo sát cho thấy, việc tăng nồng độ chất khơi mào có cải thiện đáng kể hiệu suất tạo polyme OP 01, tuy nhiên hiệu suất này tăng đến một giới hạn, sau đó không tăng nữa. Nhìn trên đồ thị Hình 3.32 thì hàm lượng chất khơi mào AIBN tốt nhất nằm trong khoảng 0,4%-0,6%, với hiệu suất tạo polyme đạt khoảng 82,8%.
Điều này có thể giải thích dựa trên các biện luận ở phần trên, tức là khi tăng nồng độ chất khơi mào, tốc độ tạo ra gốc tự do ban đầu lớn, dẫn đến việc tốc độ của phản ứng polyme hóa sẽ tăng. Tuy vậy, nồng độ chất khơi mào cũng có tác dụng đẩy nhanh tốc độ phản ứng đóng mạch, nên sẽ cạnh tranh với các phản ứng khơi mào và phát triển mạch, nên hiệu suất tạo polyme (thông số vốn được đánh giá qua lượng chất rắn không tan trong dung môi TBA chứ chưa tính đến các yếu tố như độ trùng hợp hay độ đồng nhất cảu polyme) cũng không thể tăng được mãi mà sẽ đạt đến một điểm cân bằng, tại đó giá trị này ổn định.
Như đã đề cập, giá trị hiệu suất tạo polyme trên thực tế phản ánh lượng monome đã chuyển hóa bao nhiêu thành polyme, mà không tính đến yếu tố tính chất cơ – lý – hóa của sản phẩm polyme đó có phù hợp với mục đích đề ra ban đầu không, tức là tạo ra một loại polyme có khối lượng phân tử trung bình khối vừa phải và PDI thấp. Do vậy, để đánh giá sâu hơn về chất lượng của polyme OP 01 này, cần các khảo sát tiếp
46 66 79,8 82,3 82,8 82,9 83,1 83,1 83,1 83,1 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Hàm lượng AIBN, % Hiệu suất tạo poly m e, %
92
theo về một số tính chất cơ lý của nó. Bảng 3.4 tập hợp kết quả khảo sát theo các thông số này.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng lượng chất khơi mào tới quá trình tổng hợp polyme OP 01
Hàm lượng chất khơi
mào AIBN, % µ, cP tại 20ºC 𝑀w, dalton PDI
0,1 111 53.292 1,216 0,2 127 45.074 1,405 0,3 148 41.102 1,590 0,4 147 40.229 1,595 0,5 140 37.283 1,686 0,6 136 33.149 1,789 0,7 133 32.214 1,801 0,8 125 28.786 1,813 0,9 108 20.132 2,323 1 85 15.335 2,266
Kết quả khảo sát chỉ rõ, khi hàm lượng chất khơi mào tăng, mặc dù hiệu suất tạo polyme OP 01 tiến tới giá trị ổn định, nhưng các thông số như độ nhớt động lựcµ, khối lượng phân tử trung bình khối 𝑀w, và PDI biến đổi liên tục, lần lượt theo các xu hướng đạt cực đại rồi giảm, giảm liên tục, và tăng liên tục. Xu hướng này cho thấy rõ, khi tăng nồng độ chất khơi mào AIBN lên quá cao, polyme tạo thành nhanh, nhưng ngắt mạch cũng nhanh, làm giảm độ trùng hợp trung bình cũng như độ đồng đều của các phân tử trong hỗn hợp polyme. Các khảo sát chỉ rõ, nồng độ chất khơi mào nên là 0,4% theo khối lượng hỗn hợp monome, tại đó sẽ đạt sản phẩm polyme OP 01 với các tính chất cơ – lý mong muốn như đề ra từ đầu.
Các polyme OP 01 được tổng hợp trong các điều kiện nồng độ chất khơi mào điển hình được ứng dụng trong việc khảo sát quá trình hạ điểm đông đặc cho dầu thô mỏ Diamond. Hiệu quả của phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc được trình bày trong Hình 3.33.
93
Hình 3.33. Hiệu quả sử dụng của polyme OP 01 tổng hợp tại các hàm lượng chất khơi mào khác nhau đối với quá trình hạ điểm đông đặc của dầu thô Diamond
Kết quả khảo sát cũng xác nhận, nồng độ chất khơi mào AIBN thích hợp nhất nên là 0,4% tính theo khối lượng của monome. Loại copolyme tạo ra trong điều kiện này cho hiệu quả giảm độ đông đặc của dầu thô mỏ Diamond xuống chỉ còn 21oC nếu sử dụng kèm dung môi ở hàm lượng tổng là 2000 ppm. Như vậy, hai thông số cố định cho các khảo sát tiếp theo chính là nhiệt độ trùng hợp 80oC và hàm lượng chất khơi mào AIBN là 0,4% tính theo khối lượng tổng các monome đưa vào.