Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2. Nghiên cứu tổng hợp các copolyme acrylat
Các PPD là những hợp chất được thiết kế đặc biệt, chứa hợp phần kỵ
chế tạo bằng cách cho các ancol mạch dài khác nhau (từ C10 đến C18 hoặc hỗn hợp của chúng) phản ứng với acrylic axit.
Phản ứng đồng trùng hợp các monome alkyl acrylat khác nhau được tiến hành trong dung dịch, dung môi được dùng là toluen khan, chất khơi mào là benzoyl peroxit, ở nhiệt độ 88-90oC, thời gian phản ứng khác nhau, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu của từng thí nghiệm. Phản ứng đồng trùng hợp xảy ra theo cơ chế gốc và được mô tả theo sơ đồ trong hình 3.5.
CH2 CH COOR1
CH2 CH COOR2
CH2 CH COOR3
+ + CH2 CH
COOR1
CH2 CH COOR2
CH2 CH COOR3
m n e
R1, R2 và R3 là các gốc alkyl khác nhau
Hình 3.5. Sơ đồ phản ứng trùng hợp monome alkyl acrylat
Kết quả của thực nghiệm cho thấy rằng, hiệu suất của các phản ứng đồng trùng hợp đạt khá cao: 70-85%. Phản ứng xảy ra thuận lợi và cho hiệu suất cao khi monome acrylat điều chế ra trước đó có độ tinh khiết hóa học cao, có hàm lượng ẩm thấp và khí nitơ cho vào bình phản ứng cũng như nhiệt độ dung dịch phản ứng được duy trì tốt.
Phổ IR của homopolyme (xem hình 3.6) cho ta đỉnh pic ở 1725cm-1 do dao động kéo của nhóm este cacbonyl. Pic dao động tại 1241 cm-1 là do dao động kéo C-O của este, cùng với vạch phổ rộng 938cm-1 (C-H gập) và khoảng 2923-2854 cm-1 (C- H dao động kéo). Ta cũng thấy rằng dải hấp thụ đặc trưng cho dao động của nhóm C=C (1636 cm-1) của các monome (xem hình 3.6) chỉ còn lại dưới dạng cái vai nhỏ, chứng tỏ rằng phản ứng đồng trùng hợp đã xảy ra hầu như hoàn toàn.
Hình 3.6. Phổ IR của homopolyme.
Cấu trúc hóa học của copolyme được khẳng định bằng phổ NMR (Hình 3.7).
Trong phổ 1H-NMR của copolyme cho thấy có sự hiện diện của nhóm –OCH2 của acrylat ở 3,9 ppm. Sự vắng mặt của vạch phổ hấp thụ đặc trưng cho nhóm vinyl (liên kết đôi) cho thấy phản ứng đồng trùng hợp đã xảy ra hoàn toàn hoặc sản phẩm copolyme thu được có độ tinh khiết cao, không còn chứa các vết monome dư không phản ứng [26]. Các kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên “Tạp Chí Hóa Học”, số 49, 2011 [2].
Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của homopolyme 3.2.1. Khối lượng phân tử của copolyme acrylat
Quá trình biến đổi độ nhớt tương đối trong dung môi toluen theo thời gian phản ứng chế tạo mẫu 2P (về thành phần hóa học mẫu 2P xem mục 3.3.1.) đã được nghiên cứu. Khối lượng phân tử của các copolyme theo phương pháp độ nhớt được tính theo phương trình Mark-Houwinks: [η] = KMa, trong đó K= 0,00387 và a = 0,725 [23]. Khối lượng phân tử của các copolyme cũng được xác định bằng phương pháp GPC, trong dung môi THF. Kết quả được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Độ nhớt tương đối và KLPT của copolyme 2P T.gian
p.ư., giờ
Độ nhớt tương đối
Khối lượng phân tử Phương Pháp
độ nhớt
Phương Pháp GPC
Mn K=Mw/Mn
1 1,300 3300 7800 1,3
2 1,304 10.120 15700 1,2
4 1,330 17.050 38400 1,2
7 1,343 20.140 73000 1,3
9 1,344 21.225 75.040 2,5
Theo bảng 3.2 khối lượng phân tử của các copolyme xác định theo hai phương pháp độ nhớt và GPC có giá trị khác nhau. Điều này cũng dễ hiểu vì bản chất của hai phương pháp và ứng xử của polyme trong môi trường của hai phương pháp là khác nhau. Tuy nhiên, số liệu thu được từ hai phương pháp này bổ sung tốt cho nhau khi ta xét về quy luật biến đổi khối lượng phân tử của copolyme theo thời gian phản ứng. Cũng theo bảng 3 ta thấy rằng độ nhớt dung dịch copolyme tăng theo thời gian phản ứng cho đến 7 giờ. Sau đó độ nhớt tăng lên không đáng kể. Quy luật này cũng đúng khi xem xét khối lượng phân tử của các copolyme theo thời gian phản ứng. Sau 7 giờ phản ứng, khối lượng phân tử cũng tăng lên không đáng kể.
Trong phần thử nghiệm khả năng giảm nhiệt độ đông đặc của các phụ gia copolyme (Mục 3.3), ta sẽ thấy rằng, khi thời gian phản ứng đạt 7 giờ, sản phẩm phụ gia copolyme có khả năng giảm nhiệt độ đông đặc của dầu tốt nhất, đối với dầu bôi trơn TCT là -2oC, biodiesel là -1oC và đối với hợp chất tuyển nổi quặng TQ-VH là - 5oC. Ta nhớ lại rằng một trong hai yếu tố để phụ gia copolyme đạt hiệu quả giảm
phương pháp độ nhớt) là phù hợp nhất, phụ gia copolyme có khả năng giảm nhiệt độ đông đặc các loại dầu tốt nhất.
3.3. Thử nghiệm đánh giá khả năng phụ gia copolyme giảm nhiệt độ