CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.2.2. Khảo sát với hàm lượng xúc tác thay đổi
a) Khảo sát với hệ dung môi CHCl3 với tỉ lệ xúc tác khác nhau:
Bảng 4.4: Bảng thông tin khảo sát độ nhớt của mẫu theo tỉ lệ xúc tác
Tên mẫu SH/ene àL TEA/
g BMI
Thời gian bắt đầu (giây)*
tăng độ nhớt
Giá trị độ nhớt cao nhất
(cP)
Thời gian gel hóa Ghi chú
VIS1-1-3uL 1 1,391 ~ 4giờ 44 phút 96000
17080-17500
~ 420 giây
~ 7 phút VIS3-1-6uL 1 2,784 ~ 49 phút 52
giây 240000 2992-3038
~ 46 giây VIS2-1-8uL 1 3,75 ~ 11 phút 30
giây 432000 690-735
~ 45 giây
* Tính từ thời điểm bắt đầu tăng độ nhớt.
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm
1 2 3 4
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 1.391
2.784 3.75
Thoi gian qua trinh dong ran (s)
Xuc tac (àL TEA/g BMI) Thoi gian qua trinh dong ran (s)
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
0 100 200
300 1.392
2.784 Thoi diem bat dau * (phut) 3.75
Xuc tac (àL TEA/g BMI) Thoi diem bat dau *
Hình 4.20: Kết quả thời gian quá trình đóng rắn theo hàm lượng TEA của phản ứng giữa tetrathiol và BMI với SH/ene=1
Hình 4:21: Kết quả thời điểm bắt đầu đóng rắn theo hàm lượng TEA
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000
1.392
2.784
3.75
Do nhot cuc dai (cP)
Xuc tac (àL TEA/g BMI) Do nhot cuc dai
Hình 4.22: Kết quả độ nhớt theo hàm lượng TEA.
Thời điểm bắt đầu gel hóa hay đóng rắn (đóng rắn ở đây ta có thể miêu tả hình dạng của mẫu không còn thay đổi từ lỏng chuyển sang cố định theo hình dạng khuôn) giảm theo sự tăng của hàm lượng TEA (hàm lượng TEA lớn tương ứng với quá trình đóng rắn diễn ra nhanh), từ vài giờ đến vài phút (hình 4.21)
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm Ở đây, ta quan sát thấy có sự tương đồng giữa kết quả phần trăm chuyển đổi nhóm
chức của FT-IR (hình 4.11) và thời điểm độ nhớt bắt đầu thay đổi. Như trên giải thích trong kết qủa FTIR lượng nối mạng hình thành nhanh dẫn đến việc ngăn quá trình chuyền mạch diễn ra hay các phân tử không thể tự do chuyển động tiếp xúc dẫn đến phần trăm chuyển đổi sau 4 giờ hầu như không thay đổi đáng kể. Nếu ta lấy thời điểm mà sự chuyển hóa phản ứng (theo FT-IR) không còn thay đổi nhiều như là thời điểm mà số liên kết mạng hình thành nhất định (đủ để ngăn cách các phân tử) thì ta thấy nó tương đồng với thời điểm độ nhớt bắt đầu tăng (hình 4.23)
Hình 4.23: Kết quả tương đồng về thời gian đóng rắn của phương pháp FT-IR và đo độ nhớt
Quá trình hình thành mạng được thể hiện qua sự thay đổi độ nhớt của mẫu. Độ nhớt tăng cao thể hiện có nhiều nối mạng được hình thành điều này giải thích cho việc quan sát kết quả cho thấy độ nhớt tăng theo hàm lượng TEA kết quả này phù
Tương ứng kết quả độ nhớt thời điểm bắt đầu
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm hợp với kết quả FT-IR theo dõi sự chuyển hóa quá học của các nhóm chức tạo
liên kết mạng. (hình 4.11)
Quá trình phản ứng chậm của nhóm chức (theo kết quả FT-IR mục 4.2.1.a, phụ thuộc vào hàm lượng TEA, hàm lượng TEA càng tăng thì quá trình phản ứng diễn ra càng nhanh) dẫn đến làm chậm sự hình thành liên kết mạng và kết quả là thời gian tăng độ nhớt (từ lúc độ nhớt bắt đầu thay đổi cho đến lúc độ nhớt đạt cực đại- thời gian quá trình đóng rắn) kéo dài khi giảm hàm lượng TEA (hình 4.23).
b) Khảo sát với tỉ lệ SH/ene thay đổi trong CHCl3
Bảng 4.5: Bảng thông tin mẫu khảo sát với sự thay đổi tỉ lệ SH/ene
Tên mẫu SH/ene
àL TEA/g
BMI
Thời gian bắt đầu (giây)*
tăng độ nhớt
Giá trị độ nhớt cao
nhất (cP)
Thời gian quá trình đóng rắn
Ghi chú
VIS1-1-3uL 1 1,392
àL ~ 4giờ 44 phỳt 96000
17080-17500
~ 420 giây
~ 7 phút VIS4-149 1.49 1,392
L ~ 3giờ 57 phút 80000
14200-15800
~ 1600 giây
~ 27 phút VIS5-125 1.25 1,392
L ~ 2 giờ 23
phút 205000
8600-9650
~ 1050
~ 17 phút VIS6-08 0.8 1,392
L --- --- --- Không đóng
rắn trong ngày VIS7-065 0.65 1,392
L --- --- --- Không đóng
rắn trong ngày VIS8-20 2.0 1,392
L ~ 2 giờ 50
phút 135000
10200-14000
~ 3800 giây
~ 1 giờ 3 phút VIS9-05 0.5 1,392
L --- --- --- Không đóng
rắn trong ngày
* Tính từ thời điểm bắt đầu tăng độ nhớt.
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
8000 10000 12000 14000 16000 18000
1
1.25 1.49
2
Thoi diem bat dau * (s)
SH/ene
Thoi diem bat dau * (s)
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
1
1.25 1.49
2
Thoi gian qua trinh dong ran (s)
SH/ene Thoi gian qua trinh dong ran (s)
Hình 4.24: Thời điểm bắt đầu đóng rắn theo tỉ lệ tác chất
Hình 4.25: Kết quả thời gian quá trình đóng rắn theo tỉ lệ tác chất
Quan sát các kết quả ta thấy trường hợp của mẫu VIS125 (SH/ene=1,25) là trường hợp ngoại lệ, mẫu đóng rắn sớm nhất và là mẫu có độ nhớt cao nhất.
Các mẫu ở các tỉ lệ còn lại đều thay đổi theo sự thay đổi của thành phần các chất và phù hợp với kết quả FT-IR theo thời gian ở mục 4.2.2. Khi tỉ lệ SH/ene tăng dần từ 1 đến 2 thì (theo FT-IR) tốc độ phản ứng tăng. Các liên kết mạng hình thành nhiều hơn, trong thời gian ngắn hơn. Kết quả là độ nhớt cực đại cũng tăng và thời điểm bắt đầu đóng rắn giảm theo tỉ lệ SH/ene tăng (kết quả độ nhớt).
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
0 50000 100000 150000 200000
1
1.25
1.49
2
Do nhot cuc dai (cP)
SH/ene
Do nhot cuc dai (cP)
Hình 4.26: Kết quả độ nhớt theo tỉ lệ tác chất.
c) Khảo sát với hệ dung môi DMF
Bảng 4.6: Bảng thông tin khảo sát trong dung môi DMF
Tên mẫu SH/ene
àL TEA/g
BMI
Thời gian bắt đầu gel*
Giá trị độ nhớt cao nhất (cP)
Thời gian quá trình đóng rắn
Ghi chú
VIS10-1 1 0 ~ 31 phút 3,2.109
1900-4165 37 phút 45
giây
VIS11-1 1 4,4.10-5 ~ 15 phút 1,665.109
950-2320 22 phút 50
giây
VIS12-1 1 4,4.10-7 ~20 phút 3,55.109
1210-2970 29 phút 20
giây
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm
0 4,4.10^-7 4,4.10^-5
1000 1500
2000 0
4,4.10^-7
4,4.10^-5
Thoi gian diem bat dau * (s)
Ham luong TEA (àL TEA/g BMI) (àL) Thoi gian diem bat dau * (s)
0 4,4.10^-7 4,4.10^-5
1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
0
4,4.10^-7
4,4.10^-5
Thoi gian qua trinh dong ran (s)
Ham luong TEA (àL TEA/g BMI)
Thoi gian qua trinh dong ran (s)
Hình 4.27: Thời điểm bắt đầu theo tỉ lệ xúc tác trong dung môi DMF.
Hình 4.28: Thời gian quá trình đóng rắn theo tỉ lệ xúc tác trong dung môi DMF.
0 100 200 300 400 500
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 4.4
440
Do nhot cuc dai (x10^9)
Ham luong TEA (x10^-7) cP cP
àL TEA/g BMI
Hình 4.29: Kết quả độ nhớt theo tỉ lệ xúc tác trong dung môi DMF.
Trong trường hợp dung môi DMF, ta thấy mẫu không có xúc tác cũng diễn ra phản ứng và có tính chất khác với các mẫu có xúc tác. Như trong một số nghiên cứu và đã nhắc đến trong mục 2.4.2.b. Với DMF, độ phân cực lớn (>20), dung môi này không tham gia vào liên kết hydro với chính nó, mà có thể tạo liên kết hydro với HS-R. Sự phân cực cao của chúng cho phép dễ dàng phân ly thiol R-SH tạo ra các anion khác nhau được sử dụng
Luận văn thạc sĩ Lê Lâm như tác nhân ái nhân (cụ thể trong phản ứng này là thiolate R-S-), tạo điều kiện phản ứng
nhanh hơn.
Ta có thể coi phản ứng trong DMF được tự xúc tác bằng dung môi DMF và khi thêm TEA vào bản thân nó ”chịu” 2 xúc tác DMF và TEA.
Quan sát kết quả mẫu VIS11 và VIS12: khi xúc tác tăng 100 lần thì độ nhớt cực đại, thời gian đóng rắn và thời gian quá trình đóng rắn đều thay đổi: VIS11 có hàm lượng xúc tác cao hơn VIS12 và VIS10 nên nên trong trong hình 4.33 thời điểm đóng rắn diễn ra nhanh hơn; và trong hình 4.34 thời gian quá trình đóng rắn cũng giảm đi khi hàm lượng xúc tác tăng như trong trường hợp CHCl3. Và một lần nữa ta thấy nồng độ xúc tác ảnh hưởng rất nhiều đến độ nhớt và thời đóng rắn và thời gian quá trình đóng rắn. Tuy nhiên, tron hình 4.35 VIS11 có giá trị độ nhớt thấp hơn VIS10 (không có xúc tác) và VIS12 (có xúc tac thấp hơn 100 lần) có thể là do mẫu đóng rắn nhanh dẫn đến khối đóng rắn bị rạn trong quá trình đo và dẫn đến kết quả sai lệch với gía trị thực.