CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm
2.2.2. Tổng hợp copolyme (AM-VSA)
2.2.2.1. Động học quá trình đồng trùng hợp AM và VSA
Quá trình đồng trùng hợp AM và VSA được tiến hành trong bình phản ứng 3 cổ dung tích 500ml được lắp cánh khuấy, dụng cụ sục khí N2, phễu nhỏ giọt và sinh hàn ngưng tụ.
Chuẩn bị dung dịch monome bằng cách cho 2,4 g NaOH vào 25,7 ml dung dịch VSA 25% để trung hịa hồn tồn lượng VSA về dạng muối natri vinyl sunfonat. Thêm 4,84 g AM vào trong dung dịch vừa trung hòa, bổ sung tiếp lượng nước để vừa đủ 200ml dung dịch monome có nồng độ VSA và AM ta được dung dịch monome có nồng độ 0,5M (với tỉ lệ VSA/AM=6/4).
Khí oxy được loại khỏi dung dịch monome ngay trước khi tiến hành phản ứng trùng hợp bằng cách thổi khí N2 trong 10 phút, tốc độ khuấy 70 vòng/phút. Nâng nhiệt độ hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ nghiên cứu, cho chất khơi mào APS vào hỗn hợp phản ứng, đây là thời điểm bắt đầu của phản ứng. Sau những khoảng thời gian nhất định dừng phản ứng, sản phẩm được kết tủa xác định độ chuyển hóa. Hỗn hợp (gồm polyme, copolyme và các monome dư) sau phản ứng được kết tủa và lọc rửa nhiều lần bằng etanol để loại bỏ monome dư cho đến khi nước rửa khơng cịn kết tủa trong etanol. Sản phẩm sau khi rửa được làm khô trong tủ sấy chân không ở 60oC đến khối lượng không đổi.
* Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng sau:
- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình phản ứng
Điều kiện: + Nồng độ monome: 0,5M
+ Tỉ lệ VSA/AM: 6/4
+ Hàm lượng chất khơi mào APS: 1,0%
+ Tốc độ khuấy: 70 vòng/phút
Khảo sát: Nhiệt độ phản ứng thay đổi từ 65 đến 75oC, trong khoảng thời gian từ 30 đến 240 phút.
- Ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến độ chuyển hóa
Điều kiện: + Nồng độ monome: 0,5M
+ Tỉ lệ VSA/AM: 6/4
+ Tốc độ khuấy: 70 vòng/phút
+ Nhiệt độ phản ứng: 70oC
Khảo sát: Hàm lượng chất khơi mào thay đổi từ 0,5 đến 1,2%, trong khoảng thời gian từ 30 đến 240 phút.
- Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới đến độ trương:
Điều kiện: + Nồng độ monome: 0,5M
+ Tốc độ khuấy: 70 vòng/phút
+ Nồng độ chất khơi mào 1,0%
+ Nhiệt độ phản ứng: 70oC
+ Thời gian phản ứng: 180 phút
Khảo sát: Hàm lượng chất tạo lưới thay đổi từ 5 đến 11%.
2.2.2.2. Mức độ luân phiên của AM và VSA
Phản ứng đồng trùng hợp copolyme (AM-VSA) được thực hiện bằng phương pháp trùng hợp dung dịch sử dụng chất khơi mào amoni persulfat, dung môi là nước. Với mục đích nghiên cứu hằng số đồng trùng hợp, các phản ứng được khống chế độ chuyển hoá ≤ 10%. Tiến hành tổng hợp 5 mẫu copolyme với các tỷ lệ mol AM/VSA ban đầu tương ứng là: 10/90; 30/70; 50/50; 70/30 và 90/10.
Điều kiện: + Tốc độ khuấy: 70 vòng/phút
+ Nồng độ chất khơi mào 1,0%
+ Nhiệt độ phản ứng: 70oC
+ Nồng độ monome: 0,5%
+ Thời gian phản ứng: 180 phút
- Xác định thành phần copolyme thông qua thành phần các chất có trong mắt xích copolyme bằng phương pháp phân tích ngun tố, từ đó tính ra thành phần AM và VSA có trong copolyme.
2.2.2.3. Trùng hợp AM và VSA bằng phương pháp trùng hợp huyền phù
Trên cơ sở các điều kiện tối ưu thu được trong phần nghiên cứu động học của phản ứng đồng trùng hợp AM/VSA và trùng hợp PAM bằng phương pháp trùng hợp huyền phù. Tiến hành phản ứng trùng hợp huyền phù copolyme (VP-AM) trong bình thép dung tích 5 lít được lắp cánh khuấy, dụng cụ sục khí N2, phễu nhỏ giọt và sinh hàn ngưng tụ. Quá trình phản ứng được thực hiện tuần tự như sau:
● Chuẩn bị pha liên tục: Pha liên tục sử dụng là dầu diezen (tỉ lệ monome /pha dầu là ¼) được chuẩn bị bằng cách cho chất ổn định huyền phù span 80 (0.3% so với khối lượng dầu) vào một lượng dầu diezen nhất định để phù hợp với tỉ lệ span 80/diezen và tỷ lệ pha monome/pha liên tục nghiên cứu. Hỗn hợp pha liên tục được đưa vào bình phản ứng và khuấy ở tốc độ 100 vòng/phút, hỗn hợp dung dịch này được gia nhiệt tới nhiệt độ phản ứng.
● Chuẩn bị pha phân tán: Chuẩn bị dung dịch monome bằng cách cho 6g NaOH vào 64,25 ml dung dịch VSA 25% để trung hịa hồn tồn lượng VSA về dạng muối natri vinyl sunfonat. Bổ sung thêm 12,1 g AM vào trong dung dịch vừa trung hòa, bổ sung tiếp lượng nước để được dung dịch monome đạt nồng độ nghiên cứu (với tỉ lệ VSA/AM=6/4). Ngay trước khi tiến hành phản ứng thêm chất xúc tác APS và chất tạo lưới MBA với hàm lượng xác định được thêm vào dung dịch monome.
● Khi pha liên tục đạt nhiệt độ phản ứng, tăng tốc độ khuấy lên 300 vòng/phút, tiến hành nạp pha phân tán vào bình phản ứng bằng bơm định lượng với tốc độ 10ml/phút cho đến hết. Trong quá trình phản ứng tốc độ khuấy và nhiệt độ ln được duy trì ổn định cho đến khi kết thúc phản ứng.
Khi kết thúc phản ứng, hỗn hợp phản ứng được làm mát xuống nhiệt độ phòng trong khi khuấy. Phần dầu được gạn ra khỏi hạt, sau đó các hạt sản phẩm được rửa bằng nước nóng nhiều lần để loại bỏ hết monome còn dư và lượng dầu bám trên bề mặt hạt. Sản phẩm sau đó được làm khơ trong chân khơng ở 60oC tới khối lượng không đổi ta thu được copolyme của AM và VSA. Lượng dầu sau khi phản ứng được gom lại, phân tách nước lẫn sau đó được tái sử dụng lại.