Chương 2 : THỰC NGHIỆM
2.3. Các qui trình tổng hợp monome và copolyme
Phản ứng tổng hợp các este alkyl acrylat được biểu thị như sau:
R OH CH2 CH
COOH
CH2 CH
COOR
+ H2O [Xuc tac axit]
R là gốc alkyl của các ancol với số nguyên tử cacbon: C10, C12, C14, C16 và C18 hoặc hỗn hợp của chúng theo tỷ lệ nhất định
Trước khi thực hiện phản ứng este hóa để chế tạo monome, tất cả các ancol đều được làm khô cẩn thận bằng phương pháp tách nước đẳng phí trong toluen.
Ví dụ, monome acrylat-C10, được chế tạo như sau:
Phản ứng được thực hiện trên thiết bị phản ứng mơ tả trên hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị phản ứng tổng hợp monome alkyl acrylat
31,6g (0,2 mol) C10-ancol và 21,6g (0,3mol) axit acrylic cho vào một bình cầu ba cổ dung tích 500ml, có lắp cánh khuấy và bẫy tách nước đẳng phí Dean và Stark để loại bỏ nước sinh ra trong quá trình phản ứng. Phản ứng được thực hiện trong 150ml toluen, ở 110oC. Axit P-toluensulfonic (0,8g) được dùng làm xúc tác và hydroquinon (0,6g) – làm chất ức chế phản ứng trùng hợp. Sau khi đủ thời gian phản ứng, chưng hỗn hợp phản ứng để loại bỏ toluen ở áp suất chân không. Phần còn lại được rửa năm lần bằng nước cất, mỗi lần 100ml. Tiếp theo dung dịch sản
phẩm được trung hòa bằng 30ml dung dịch 40% NaHCO3. Rửa nhiều lần bằng nước cất ấm (400C) cho đến khi đạt được mơi trường trung tính. Tiếp đến, sản phẩm được làm khan nước bằng 30g Na2SO4 khan (để qua đêm). Sản phẩm được lọc bằng phễu xốp số 2, sấy trong tủ sấy chân không trong 6 giờ ở 40oC.
Trong nghiên cứu này qui trình tương tự được áp dụng để chế tạo các acrylat cũng như metacrylat từ các ancol độ dài mạch C10, C12, C14, C16 và C18 cũng như các hỗn hợp của chúng theo những tỷ lệ nhất định.
2.3.2. Đồng trùng hợp alkyl acrylat
Phản ứng đồng trùng hợp các alkyl acrylat được biểu diễn một cách tổng quát như sau:
CH2 CH COOR1 CH2 CH COOR2 CH2 CH COOR3 m +n + x [PBO] CH2 CH COOR1 CH2 CH COOR2 CH2 CH COOR3 m n x
Trong đó R1, R2 và R3 là các gốc alkyl của các ancol khác nhau. Ví dụ: R1 là C10H21-; R2 là C12H25-; R3 là C14H29- v.v.
Hỗn hợp các alkyl acrylat với tỷ lệ mol nhất định và dung môi toluen được cho vào bình cầu có lắp máy khuấy, sinh hàn hồi lưu, nhiệt kế và ống dẫn khí nitơ. Trong 10 phút đầu sục khí nitơ, chưa gia nhiệt. Sau đó tiến hành gia nhiệt (đun qua nồi cách thủy) đến 90-95oC và duy trì nhiệt độ đó trong suốt q trình phản ứng. Benzoyl peroxit (0,5% khối lượng monome) được hòa tan trong toluen (0,2g benzoyl peroxit hòa tan trong 15ml toluen) và cho vào bình phản ứng 3 lần lượng bằng nhau, cách nhau 30 phút. Phản ứng được tiến hành trong thời gian cần thiết. Sau khi phản ứng kết thúc, sản phẩm copolyme được kết tủa trong metanol. Lọc kết tủa, tinh chế sản phẩm hai lần bằng cách hòa tan trong toluen và kết tủa lại trong metanol. Sản phẩm được sấy khô ở nhiệt độ 40oC, dưới áp suất chân không trong 6 giờ.
Hiệu suất của phản ứng được xác định bằng phương pháp trọng lượng. Phân tử lượng của copolyme được xác định bằng phương pháp gel xuyên thấm (GPC) và phương pháp độ nhớt. Trong phương pháp GPC thời gian lưu là 24 phút, dung môi là tetrahydrofuran, chất chuẩn là polystyren.