1.5. Nguyên liệu sản xuất bột màu Nano từ công nghệ Resinat
1.5.3. Các nguyên liệu dùng để điều chế Resinat kim loại
Nhựa thông là một chất dính nhớt, không linh động, có màu trắng, trắng nâu hoặc trắng xám.
Xét theo thành phần hóa học, nhựa thông là một dung dịch rắn của các axit nhựa hòa tan trong một hỗn hợp các tecpan (tinh dầu thông). Thông thường nhựa thông có thành phần như sau: Các axit nhựa : 71 – 79 %, tinh dầu : 14 – 20%, còn lại là nước và các tạp chất. Nhựa thông lấy về chưng cất bằng hơi nước được dầu thông là một loại dung môi rất tốt, phần cặn còn lại chính là tùng hương thông (colophan thông) màu vàng sáng, nếu có lẫn nhiều hợp chất khác thì màu sẽ thẫm hơn.
1.5.3.2. Colophan thông
Được điều chế từ nhựa thông là một chất rắn, giòn màu sáng hoặc thẫm, hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ đặc biệt ở nhiệt độ cao. Khi nung nóng kéo dài ở nhiệt độ cao 250 - 300°C trong điều kiện không có mặt không khí colophan thông bị phân hủy tạo thành các sản phẩm lỏng gọi là dầu colophan.
Thành phần hóa học của colophan thông có khoảng 90% là nhựa và ít hơn 10% là các hợp chất trung tính, phần không bị xà phòng hóa của colophan thông. Trong colophan thông có 5 loại axit nhựa đồng phân, công thức chung là C20H30O2, công thức cấu tạo gần giống nhau, đều có khung phe-nan-tren.
Các axit đó có tính chất gần giống nhau:
CH3
CH3
COOH
CH(CH3)2
Axit abietic
24
Trong các loại đồng phân của axit nhựa thì axit abietic là cấu tử chiếm đa số.
Chất lượng của colophan thông được đánh giá qua các chỉ tiêu : màu sắc, trị số axit, trị số xà phòng hóa, hàm lượng chất không xà phòng hóa, nhiệt độ chảy mềm, hàm lượng tạp chất cơ học, chất bốc và nhiệt dung.
Màu sắc
Colophan thông chất lượng tốt có màu vàng sáng, màu càng thẫm tối chất lượng colophan thông càng kém.
Trị số axit
Trị số này đặc trưng cho khối lượng các axit có trong colophan thông. Trị số axit được biểu thị bằng số miligam KOH cần để trung hòa 1g mẫu sản phẩm. Đối với colophan thông trị số axit nằm trong khoảng 145 đến 180.
Trị số xà phòng hóa
Trị số này được biểu thị bằng số mg KOH cần để trung hòa các axit tự do đã liên kết có trong 1g colophan thông. Trị số xà phòng hóa trong khoảng 155 đến 200.
CH3
CH3 COOH
CH3
Axit d-pi-ma-ric
CH = CH2
Axit i-do-d-pi-ma-ric CH3
CH3 COOH
CH = CH2
CH3
CH3
CH3 COOH
C(CH3)2
Axit neo - abietic
25
1.5.3.3. Các muối kim loại Cobalt
Cobalt (II) clorua:
CoCl2 (M = 129,85) khan là một chất màu lơ tươi, d = 3,35, hấp thụ nước rất mạnh tạo ra CoCl2.6H2O bền ở nhiệt độ thường, phản ứng tỏa nhiệt. Nhiệt độ chảy 7220C, có thể thăng hoa nhất là trong dòng clo. Tan trong rượu, axeton, benzonictryl, pyridine, quinolin và piperidin.
CoCl2.6H2O (M = 237,95) là những tinh thể màu đỏ, có d = 1,84, bền ở nhiệt độ phòng, nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn 1000C nhiều. Ở 30 – 450C bắt đầu lên hoa và bắt đầu trở nên đục. Sau khi đun bốn giờ ở 45-520C hầu như chuyển toàn bộ thành CoCl2.4H2O. Khi đun nóng muối trở nên xanh lơ, để nguội lại có màu cũ, CoCl2.6H2O rất dễ tan trong rượu.
Cobalt (II) oxit:
CoO (M = 74,93) có màu lục xám, không tan trong H2O và kiềm, có thể tan trong kiềm đặc, dễ tan trong axit.
Cobalt (III) oxit:
Co3O3 (M = 152,02) là chất bột màu nâu sẫm, d = 5,18. Gần 6000C chuyển thành Co2O4, ở gần 13000C phân hủy tiếp tạo ra 4CoO.Co2O3 và cuối cùng thành CoO.
Cobalt (II) nitrat:
Co(NO3)2.6H2O (M = 290,93) là những hình lăng trụ màu đỏ, d = 1,83, chảy rữa ngoài không khí ẩm. Khi nung nóng sẽ nóng chảy ở gần 550C rồi mất nước và cuối cùng phân hủy thành CoO.
Nhôm Nhôm oxit
Al2O3là một thứ bột trắng, d = 3,5 – 4,1, rất háo nước. Không khí ẩm khi cho qua ống chứa Al2O3 (200C), lúc ra khỏi ống chỉ còn chứa 0,003mg/l nước.
26
Độ tan của Al2O3 trong axit phụ thuộc vào nhiệt độ khi điều chế ra thành phẩm:
bị nung mạnh, nó hầu như không tan trong axit vô cơ và chỉ có thể được chuyển thành dung dịch bằng cách nghiền nhỏ nó, và nấu nóng chảy với KOH hay KHSO4.
Nhiệt độ nóng chảy 20500C nhiệt độ sôi 29800C. Do tính bền của nhôm oxit nên khi sản xuất chất màu không sử dụng nó làm nguyên liệu ban đầu mà thường đi từ các dạng muối hydroxyt phân hủy tạo nhôm oxit.
Nhôm clorua
AlCl3 (M = 133,351) là những tinh thể trong suốt, không màu hình sáu góc, trọng lượng riêng bằng 2,41, nóng chảy ở 1900C (tại P = 2,5 at).
Tại áp suất không khí, ở 1830C thăng hoa mà không nóng chảy. Để ngoài không khí, nó hút ẩm, một phần bị thủy phân giải phóng ra HCl, tan trong H2O (tạo thành AlCl3.6H2O), trong rượu và ete giải phóng một lượng nhiệt khá lớn khi tan.
AlCl3 (M = 241,45) là một loại tinh bột thể trắng rất háo nước, tan nhiều trong nước. Khi đun nóng bị phân hủy đồng thời mất nước và HCl.
Nhôm nitrat
Al(NO3)3.9H2O (M = 375) là những tinh thể tà phương hay đơn tà, dễ tan trong nước và trong rượu.
Ở 700C Al(NO3)3.9H2O nóng chảy và chuyển thành Al(NO3)3.6H2O ở 1400C, tạo thành muối bazo 4Al2O3.3N2O5.14H2O và ở 2000C tạo thành Al2O3.
1.5.3.4 Các phương pháp phân tích xác định sự tạo màu từ các Resinat kim loại Để xác định các sản phẩm thu được có phải là Resinat kim loại và khoảng nhiệt độ tạo màu pigment, ta sử dụng một số phương pháp phân tích để hỗ trợ cho quá trình nghiên cứu.
Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR)
Đây là một trong số các phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử. Vì vậy ứng dụng phương pháp này để chứng minh sản phẩm tạo thành sau phản ứng là các Resinat kim loại.
27
Phương pháp phân tích nhiệt vi sai
Phương pháp phân tích nhiệt là một trong những phương pháp nghiên cứu động học phản ứng pha rắn, ứng dụng trong trường hợp phản ứng có sự thay đổi khối lượng đáng kể tạo hiệu ứng rỏ ràng.
Sự biến đổi vì nhiệt của hỗn hợp resinat được phân tích bằng phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA) kết hợp với đường cong biến đổi trọng lượng (TG).
Phương pháp phân tích nhiễu xạ Ronghen
Phương pháp phân tích cấu trúc bằng tia Ronghen cũng cố vững chắc về mặt thực nghiệm các quan điểm hình học về cấu trúc mạng lưới không gian của tinh thể. Khi chiếu chùm tia Ronghen qua tinh thể, nếu không gặp các phân tử cấu tạo (nguyên tử, ion) các tia sẽ đi qua tinh thể. Nếu gặp các phân tử cấu tạo, chúng sẽ bị phản xạ, sự phản xạ được xem như phản xạ của chùm tia Ronghen từ các mặt mạng tinh thể và dùng thiết bị để thu những tia phản xạ.
Dùng nhiễu xạ Ronghen để chứng minh tại các hiệu ứng nhiệt xãy ra quá trình biến đổi và sinh ra các sản phẩm gì, xác định được nhiệt độ tạo màu từ các Resinat kim loại.
28