intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST
Báo xấu
23
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tiến hành khảo sát, lựa chọn được nguyên liệu cho phản ứng tổng hợp nhũ gia công kim loại; khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp amit; bằng các phương pháp phổ khối và phổ hấp phụ hồng ngoại chứng minh sự tồn tại của sản phẩm amit; khảo sát sự ổn định của nhũ gia công kim loại, xác định được tỷ lệ pha chế hợp lý để thu được kết quả tốt nhất; khảo sát các tính chất của nhũ gia công kim loại sau khi điều chế. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận

  1. NGUYỄN MẠNH DƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI HỆ NHŨ THUẬN NGUYỄN MẠNH DƯƠNG 2007 - 2009 Hà Nội 2009 HÀ NỘI 2009
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI HỆ NHŨ THUẬN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC MÃ SỐ:23.04.3898 NGUYỄN MẠNH DƯƠNG Người hướng dẫn khoa học : TS. LÊ KIM DIÊN HÀ NỘI 2009
  3. Lời cảm ơn Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Công nghệ hữu cơ-hoá dầu và khí trường Đại học Bách khoa Hà nội, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ Lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp Việt nam. Tôi xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Lê Kim Diên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu và khí-Khoa Công nghệ Hoá học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cán bộ nghiên cứu tại phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thực nghiệm. Cuối cùng, tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè và đông nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2009 Nguyễn Mạnh Dương
  4. Danh mục các chữ viết tắt DNKL : Dầu nhũ cắt gọt kim loại NCG : Nhũ cắt gọt kim loại HLB : Hằng số cân bằng ưa nước ưa dầu CNH : Chất nhũ hóa CTN : Chất trợ nhũ PGTN : Phụ gia tính năng MeOH : Metanol MEA : Mono Etanol Amin DEA : Di Etanol Amin TEA : Tri Etanol Amin T-80 : Tween-80 DTV : Dầu thực vật CSA : Chỉ số axít S : Chỉ số xà phòng hóa HĐBM : Hoạt động bề mặt COC : Nhiệt độ chớp cháy cốc hở IP : Viện dầu mỏ (Anh) ASTM : Hiệp hội thử nghiệm vật liệu (Mỹ)
  5. Luận văn thạc sỹ 1 Trường ĐHBKHN Lời cảm ơn Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Công nghệ hữu cơ-hoá dầu và khí trường Đại học Bách khoa Hà nội, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia công nghệ Lọc và hoá dầu - Viện Hoá học Công nghiệp Việt nam. Tôi xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Lê Kim Diên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu và khí-Khoa Công nghệ Hoá học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cán bộ nghiên cứu tại phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thực nghiệm. Cuối cùng, tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè và đông nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2009 Nguyễn Mạnh Dương Nguyễn Mạnh Dương
  6. Luận văn thạc sỹ 2 Trường ĐHBKHN MỤC LỤC Lời cảm ơn.............................................................................................1 MỤC LỤC ............................................................................................ 2 MỞ ĐẦU .............................................................................................. 5 PHẦN 1 : TỔNG QUAN..................................................................... 6 1.1. Sơ lược về quá trình gia công kim loại ....................................... 6 1.2. Chất lỏng gia công kim loại ......................................................... 8 1.2.1. Định nghĩa .................................................................................. 8 1.2.2. Phân loại chất lỏng gia công kim loại[1,2] ............................... 8 1.2.3. Nhũ cắt gọt kim loại[1,2] ........................................................... 8 1.2.4. Các thành phần của dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2] ................. 9 1.2.4.1. Dầu gốc khoáng[1,2] ............................................................... 9 1.2.4.2. Chất tạo nhũ[4,6,7] .............................................................. 11 1.2.4.3. Phụ gia tính năng[1,2] ......................................................... 13 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền, sự ổn định của nhũ tương15 1.2.5.1. Các chất có hoạt tính bề mặt hỗn hợp[4,6,7] ....................... 15 1.2.5.2. Vai trò của tính hấp phụ của mặt phân cách[4,6,7]............ 15 1.2.6. Hằng số cân bằng giữa tính ưa nước và ưa dầu HLB của chất nhũ hóa [3,4,5,6] ........................................................................................ 16 1.2.7. Các phương pháp đánh giá[1,2,3,4,6,7] .................................. 21 1.2.7.1. Tính chất của dầu nhũ gia công kim loại ............................ 21 1.2.7.2. Tính chất của dung dịch dầu nhũ gia công kim loại trong nước ............................................................................................................. 22 1.2.8. Các đặc tính cơ bản cần thiết để xác định tính chất hóa lý và tính năng của dầu nhũ gia công kim loại. [1,2,4,6,7] .............................. 23 1.2.8.1. Tỷ trọng .................................................................................. 23 1.2.8.2. Độ nhớt .................................................................................. 23 Nguyễn Mạnh Dương
  7. Luận văn thạc sỹ 3 Trường ĐHBKHN 1.2.8.3. Độ ổn định cơ học ................................................................. 24 1.2.8.4. Tính chống tạo bọt ................................................................ 24 1.2.8.5. Tính ổn định nhũ .................................................................. 24 1.2.8.6. Tính bôi trơn, chống ăn mòn và khả năng làm mát............ 24 1.2.8.7. Trị số axit ............................................................................... 26 1.2.8.8. Độ bền oxy hóa ...................................................................... 26 1.2.8.9. Điểm Anilin ........................................................................... 26 1.3. Phương pháp amit hóa điều chế chất tạo nhũ nhũ gia công kim loại ............................................................................................................. 27 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM .............................................................. 29 2.1. Phương pháp thực nghiệm ........................................................ 29 2.2.1. Yêu cầu về nguyên liệu ............................................................ 31 2.2.2. Cách tiến hành quá trình tổng hợp amit ................................ 31 2.3. Các phương pháp đánh giá sản phẩm amit ............................. 32 2.3.1. Phương pháp phổ hấp phụ hồng ngoại .................................. 32 2.3.2. Phương pháp khối phổ............................................................. 33 2.4. Lựa chọn chất đồng tạo nhũ để tạo tổ hợp .............................. 34 2.5. Quá trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại .................................. 34 2.5.1.Nguyên liệu ................................................................................ 34 2.5.2. Các bước tiến hành .................................................................. 34 2.6. Xác định các chỉ tiêu tính năng của nhũ .................................. 35 2.6.1. Xác định chỉ số axit (TCVN 6127,1996) ................................. 35 2.6.2. Xác định độ nhớt động học (TCVN 3171- 1995, ASTM- D445)36 2.6.3. Độ ăn mòn tấm đồng (TCVN 2694- 1995, ASTM- D130-94 ) 37 2.6.4. Độ ăn mòn tấm gang [IP 125/82] ............................................ 37 2.6.5. Độ bền nhũ [IP 263/70 (94)] .................................................... 38 PHẦN 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................... 40 Nguyễn Mạnh Dương
  8. Luận văn thạc sỹ 4 Trường ĐHBKHN 3.1.1. Khảo sát, phân tích đánh giá, lựa chọn dầu gốc khoáng ...... 40 3.1.2.1. Xác định tính chất hóa lý và thành phần axit béo.............. 44 3.1.2.2. Độ bền oxy hóa ...................................................................... 46 3.2. Các phản ứng tổng hợp.............................................................. 47 3.2.1. Tổng hợp metyl este.................................................................. 47 3.2.2.1. Phản ứng dùng xúc tác KOH tan trong MEA ..................... 48 3.2.2.2. Phản ứng dùng xúc tác hoà tan trong dung môi ................ 51 3.2.2.3. Xúc tác ancolat (CH3O- ) ....................................................... 54 3.3. Phân tích sản phẩm Amit ........................................................... 58 3.3.1. Phổ hồng ngoại ........................................................................ 58 3.3.2. Phân tích phổ khối (GC) .......................................................... 59 3.4. Nghiên cứu tổng hợp điều chế nhũ gia công kim loại ............. 61 3.4.1. Xác định HLB của sản phẩm amit .......................................... 61 3.4.2. Xác định nồng độ tối ưu của chất nhũ hóa hỗn hợp (Ami/TWEEN80) ............................................................................................................. 63 3.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền nhũ ............................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 69 PHỤ LỤC ........................................................................................... 73 Nguyễn Mạnh Dương
  9. Luận văn thạc sỹ 5 Trường ĐHBKHN MỞ ĐẦU Hiện nay trên thế giới, việc sử dụng chất lỏng gia công kim loại ngày càng trở nên phổ biến. Tổng sản lượng tiêu thụ trên thế giới hiện nay ước tính khoảng 2 triệu kilo lít. Các nước châu Mỹ là nơi tiêu thụ nhiều nhất, chiếm khoảng 36% tổng sản lượng của thế giới. Tiếp theo là châu Á chiếm khoảng 30%, các nước châu Âu 28%, còn lại là các nước châu Phi, Úc. Ở Việt Nam các sản phẩm chất lỏng gia công kim loại được cung cấp từ hai nguồn chính là nhập khẩu với giá bán cao từ nước ngoài và từ các cơ sở sản xuất trong nước có chất lượng không ổn định. Chính vì vậy việc nghiên cứu và sản xuất được sản phẩm có chất lượng đảm bảo, giá cả hợp lý là rất cần thiết. Mặt khác vấn đề sử dụng các dạng năng lượng cũng như các sản phẩm có nguồn gốc thực vật, thân thiện với môi trường đang được khuyến khích hơn bao giờ hết. Do đó việc nghiên cứu sử dụng khả năng biến tính dầu thực vật trong chất lỏng gia công kim loại có một ý nghĩa quan trọng trong việc chủ động nguồn nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm và tăng khả năng thân thiện với môi trường. Trong khuôn khổ đề tài chúng tôi nghiên cứu Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận, góp phần vào việc tăng hiệu quả trong sản xuất kinh doanh và bảo vệ môi trường. Nguyễn Mạnh Dương
  10. Luận văn thạc sỹ 6 Trường ĐHBKHN PHẦN 1 : TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về quá trình gia công kim loại Mục đích của quá trình gia công kim loại là tạo ra một hình dạng mới cho kim loại. Việc tạo hình dạng mới bằng quá trình gia công kim loại luôn kèm theo sự tiếp xúc giữa hai vật rắn với nhau, đó là dụng cụ gia công và vật gia công. Sự tiếp xúc này gắn với sự biến dạng dẻo của kim loại trong quá trình biến hình kim loại, hoặc tạo ra hình dạng mới bằng cách cắt gọt theo ý muốn. Các quá trình biến hình kim loại như: cán, đùn, vuốt,… với các nguyên công thường được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cao, có thể được xếp vào dạng gia công nguội hoặc gia công nóng. Các quá trình gia công nóng thường gồm các quá trình làm biến dạng cả khối vật liệu, còn được gọi là các quá trình gia công loại một. Các quá trình gia công loại hai bao gồm các nguyên công nguội. Thông thường trong gia công kim loại, hệ số ma sát càng thấp thì mức độ tiêu hao lực và công suất càng giảm. Tuy nhiên hệ số ma sát trong các quá trình này không được quá cao cũng như không quá thấp. Chẳng hạn trong nguyên công Cán, hệ số ma sát giữa trục lăn và phôi cán thấp sẽ làm giảm tiêu hao năng lượng, giảm nhiệt độ sinh ra, giảm mài mòn trục lăn. Tuy nhiên, nếu ma sát quá thấp lại gây hiện tượng trượt mà có thể làm hỏng bề mặt phôi cán và ảnh hưởng xấu đến quá trình biến hình. Trong quá trình cắt gọt kim loại: kim loại ở ngay trước mũi dao bị nén ở áp suất cực kỳ lớn. Sự nén này sinh ra nhiệt độ cao đủ để gây biến dạng dẻo tại vùng cắt. Nguyễn Mạnh Dương
  11. Luận văn thạc sỹ 7 Trường ĐHBKHN Hình 1.1. Mô phỏng quá trình gia công kim loại Quá trình cắt bao gồm hai phân đoạn: - Sự tạo phoi từ phôi nhờ dụng cụ cắt - Sự chuyển động của phoi dọc theo bề mặt dụng cụ cắt Cả hai việc này dẫn đến việc phát sinh nhiệt độ cao tại dụng cụ cắt và chi tiết gia công. Như trên hình vẽ (hình 1.1) thì nhiệt độ cao được sinh ra ở đầu dụng cụ cắt gọt. Tuy nhiên nhiệt độ cao này không chỉ tập trung ở đầu dao cắt mà phân bố dọc theo bề mặt dao, nơi có sự tiếp xúc và xảy ra ma sát giữa dao cắt và phôi. Khoảng 15% nhiệt phát sinh trong quá trình cắt gọt truyền qua dụng cụ cắt, phần còn lại được phân bố ở chi tiết gia công và phoi. Nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình cắt gọt chỉ đem lại một lợi ích duy nhất là làm cho quá trình cắt gọt kim loại được dễ dàng hơn, còn nhược điểm của chúng thì rất nhiều, bao gồm: - Giảm tuổi thọ dao cắt - Chất lượng bề mặt gia công kém - Giảm tốc độ cắt gọt - Tăng sự mài mòn dao cắt Tóm lại, các quá trình gia công kim loại luôn kèm theo má sát lớn, nhiệt độ phát sinh cao, và sự mài mài dụng cụ gia công. Nhược điểm trên có thể khắc phục, giảm bớt bằng cách sử dụng chất lỏng gia công kim loại. Nguyễn Mạnh Dương
  12. Luận văn thạc sỹ 8 Trường ĐHBKHN 1.2. Chất lỏng gia công kim loại 1.2.1. Định nghĩa Chất lỏng gia công kim loại là chất lỏng dùng để bôi trơn và làm mát trong quá trình gia công kim loại.[2] 1.2.2. Phân loại chất lỏng gia công kim loại[1,2] Trong quá trình gia công kim loại, tùy thuộc vào điều kiện làm việc của từng quá trình gia công cụ thể, các chất lỏng gia công kim loại được chia thành một số dạng chính như sau: - Chất lỏng gia công gốc dầu khoáng gồm dầu khoáng và một số phụ gia đặc biệt như phụ gia chống kẹt xước, cực áp… - Chất lỏng gia công gốc nước: dầu nhũ cắt gọt kim loại, dung dịch nước của các polyme và các phụ gia đặc biệt - Chất lỏng gia công tổng hợp bao gồm các hợp chất hữu cơ tổng hợp như este phốt phát, polyglycol, polyxyloxan… Trong tất cả các loại chất lỏng gia công kim loại trên thì dầu nhũ cắt gọt kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trên thực tế. 1.2.3. Nhũ cắt gọt kim loại[1,2] Dầu có thể hoà tan với nước mang lại sự làm mát và bôi trơn cần thiết cho gia công cắt gọt kim loại. Trước đây, các loại dầu này nói chung được xem là “các dầu hoà tan” và chúng về cơ bản là dầu khoáng có chứa chất nhũ hoá cho phép chúng trộn chung với nước. Ngày nay, dầu có thể hoà tan được trong nước được chia làm ba nhóm cơ bản: - Soluble oil: chứa 50 ÷ 85% dầu khoáng với chất nhũ hoá. Chúng tạo thành các nhũ tương màu sữa lớn. Nguyễn Mạnh Dương
  13. Luận văn thạc sỹ 9 Trường ĐHBKHN - Chất tổng hợp: Chúng hoàn toàn không có dầu khoáng và tạo thành các dung dịch trong suốt với nước. - Chất bán tổng hợp: Chứa 5 ÷ 50% dầu khoáng với các chất nhũ hoá, tuy nhiên dầu pha là loại dầu pha nước. Chúng tạo thành nhũ vi mô. Các chất bán tổng hợp là dầu cắt gọt tuyệt hảo. 1.2.4. Các thành phần của dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2] Dầu nhũ cắt gọt kim loại bao gồm dầu gốc khoáng, hệ chất tạo nhũ và các phụ gia tính năng khác. 1.2.4.1. Dầu gốc khoáng[1,2] Dầu gốc khoáng được sản xuất bằng phương pháp chưng cất chân không, phần cặn chưng cất khí quyển dầu thô (dầu mỏ). Phân loại dầu mỏ dựa vào bản chất hoá học có nghĩa là dựa vào thành phần của các loại hydrocacbon có trong dầu. Nếu trong dầu, họ hydrocacbon nào chiếm phần chủ yếu thì dầu mỏ sẽ mang tên loại đó. Phân loại theo thành phần hydrocacbon được thể hiện qua bảng 1.1. Bảng 1.1 Đặc tính vật lý hóa học của các loại dầu khoáng khác nhau Tính chất Thành phần hóa học Dầu Dầu parafin Dầu aromat naphten Độ nhớt ở 400C, mm2/s 40 40 36 Độ nhớt ở 1000C, mm2/s 6,2 5,0 4,0 Chỉ số độ nhớt 100 0 185 Tỉ trọng d 420 0,8628 0,9194 0,9826 Nhiệt độ chớp cháy,0C 229 174 160 Điểm anilin, 0C 107 73 17 Nhiệt độ đông đặc,0C -15 -30 -24 Phân tử lượng 440 330 246 Chỉ số khúc xạ 1,4755 1,5068 1.5503 Phân tích qua đất sét %Hợp chất phân cực 0,2 3,0 6,0 %Hợp chất thơm 8,5 43 80 %Thành phần no 91,3 54 14 Nguyễn Mạnh Dương
  14. Luận văn thạc sỹ 10 Trường ĐHBKHN Loại nguyên tử cacbon (Phân tích cấu trúc nhóm) %CA 2 19 41 %CN 32 37 36 %CP 66 44 23 Các parafin mạch thẳng, dài là loại sáp rắn nên hàm lượng của chúng trong dầu bôi trơn phải giảm tới mức nhỏ nhất, đặc biệt đối với dầu bôi trơn sử dụng ở nhiệt độ thấp. Mặt khác, đối với iso-parafin là thành phần rất tốt trong dầu bôi trơn vì chúng có độ ổn định và tính nhiệt nhớt tốt. Mạch nhánh iso-parafin càng dài thì đặc tính này càng thể hiện rõ ràng hơn. Tương tự như vậy đối với hydrocacbon vòng no và vòng thơm. Số vòng ngưng tụ càng nhiều mà mạch nhánh parafin càng ngắn thì tính chất nhiệt nhớt của hydrocacbon càng kém và càng không thích hợp để làm dầu bôi trơn. Trong thực tế, dầu gốc khoáng là hỗn hợp của các phân tử đa vòng có đính nhánh parafin, naphten hoặc aromat tuỳ thuộc vào loại hydrocacbon nào chiếm ưu thế. Dầu aromat không được dùng làm dầu bôi trơn. Việc lựa chọn dầu gốc để pha chế chất bôi trơn phụ thuộc vào độ nhớt, mức độ tinh chế, độ ổn định nhiệt độ và khả năng tương hợp với các chất phụ gia khác hoặc vật liệu mà dầu bôi trơn sẽ tiếp xúc trong quá trình sử dụng. Dầu với hàm lượng parafin cao và hợp chất vòng thơm thấp sẽ thích hợp hơn trong việc sử dụng để pha trộn dầu cắt gọt vì chúng: + Có tính chống oxy hoá tự nhiên tốt hơn. + Có tính ổn định độ nhớt tốt hơn khi nhiệt độ thay đổi. + Ít gây hại cho da Nguyễn Mạnh Dương
  15. Luận văn thạc sỹ 11 Trường ĐHBKHN + Ít gây những sự cố làm phòng hoặc phá huỷ chi tiết bằng cao su xung quanh máy công cụ. + Màu nhạt tăng tính hấp dẫn của sản phẩm. Dầu có độ nhớt cao sẽ gia tăng khả năng bôi trơn và chịu tải, tuy nhiên nó có khuynh hướng làm kết dính với mạt kim loại nhiều hơn và có vấn đề dầu bị kéo ra ngoài. Dầu có độ nhớt thấp có thể làm thoát phoi nhanh, nhiều hơn ở vùng cắt, dụng cụ cắt. Việc này đặc biệt trong khoan lỗ sâu và gia công chuốt. Chúng có thể tiến sâu và làm ướt bề mặt kim loại nhanh hơn, và có thể mang phụ gia vào vùng cắt nhanh hơn. Để dầu nhũ gia công kim loại hoạt động tốt, dầu gốc khoáng phải có độ nhớt phù hợp, không quá cao cũng không quá thấp. Vì nếu độ nhớt quá thấp sẽ làm cho dầu nhũ gia công kim loại chảy qua chi tiết quá nhanh, làm cho sự tiếp xúc với các chi tiết gia công không đủ lâu để truyền nhiệt ra ngoài với số lượng phù hợp và thoát phoi hợp lý. Trong gia công kim loại dầu gốc phù hợp cho pha chế dầu nhũ gia công kim loại có độ nhớt ở 400C nằm trong khoảng 7÷30 cSt để đảm bảo tính năng bôi trơn và làm mát tốt. Dựa trên nguồn nguyên liệu trên thị trường và nguồn nguyên liệu có sẵn trên thị trường. Chúng tôi lựa chọn dầu biến thế. Dầu này có độ nhớt động học ở 400C vào khoảng 10,2 cSt. 1.2.4.2. Chất tạo nhũ[4,6,7] Chất tạo nhũ là những chất hoạt động bề mặt, thông thường có trọng lượng phân tử nằm trong khoảng 200 ÷ 600. Trong phân tử chất hoạt động bề mặt có hai nhóm với bản chất trái ngược nhau trong phân tử, nhóm dễ tan trong nước (nhóm ái nước) và nhóm kia dễ tan trong dầu (nhóm kỵ nước hay nhóm ái dầu). Do đó khi có mặt chất hoạt động bề mặt trong một hệ nhũ Nguyễn Mạnh Dương
  16. Luận văn thạc sỹ 12 Trường ĐHBKHN tương dầu/nước, thì tại bề mặt phân chia pha phân tử chất hoạt động bề mặt được sắp xếp theo một trình tự nhất định: nhóm kỵ nước quay vào pha dầu, nhóm ưa nước quay vào pha nước. Vì thế, các chất hoạt động bề mặt có tính chất hoạt động hấp phụ cao hơn so với những chất không có nhóm kỵ nước. Sự hấp phụ đó làm cho pha dầu/nước dường như liên kết lại với nhau, sự khác biệt giữa chúng ít đi, sức căng bề mặt giữa chúng trở nên nhỏ hơn. Sự giảm sức căng bề mặt bởi sự hấp phụ của chất nhũ hóa là điều kiện cần của sự tồn tại nhũ tương. Đóng vai trò chất bị hấp phụ, lượng chất tạo nhũ cần thiết để làm bền nhũ thường không cần nhiều. a. Giọt nhũ nghịch (nước trong dầu ) b. Giọt nhũ thuận (dầu trong nước) Hình 1.2. Cấu trúc giọt nhũ thuận và nghịch Các chất hoạt động bề mặt có tác dụng gây nhũ bao gồm: - Các ankenyl suxinimit, amit - Các muối sunfonat - Các axit béo và muối của axit béo - Các este của axit béo - Các polyankel glylcol - Cá phenol và phenol este - Các etanol amin Nguyễn Mạnh Dương
  17. Luận văn thạc sỹ 13 Trường ĐHBKHN - Các amin của dầu tallo Thông thường trong nhũ tương, nồng độ cân bằng của các chất hoạt động bề mặt trên mặt phân cách dầu-nước cao hơn trong thể tích pha. 1.2.4.3. Phụ gia tính năng[1,2] Phụ gia tính năng là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí chỉ là những nguyên tố, được đưa vào chất lỏng gia công kim loại nhằm tạo cho chất lỏng gia công có các tính năng bổ sung đối với từng quá trình cụ thể. Các chất phụ gia thường được thêm vào trong chất lỏng gia công kim loại gồm: phụ gia chống tạo bọt, phụ gia chống ăn mòn, phụ gia chống kẹt xước, phụ gia diệt khuẩn, phụ gia chống oxi hoá ... a. Phụ gia chống tạo bọt Sự tạo bọt gây ra nhiều phiền phức trong quá trình vận hành máy gia công kim loại, để giảm hoặc tránh sự tạo bọt người ta dùng phụ gia chống tạo bọt. Cơ chế của quá trình phá bọt là các phụ gia chống tạo bọt bám vào các bọt khí làm giảm sức căng bề mặt của chúng. Các bọt khí nhỏ vì thế tụ lại với nhau thành bọt khí lớn hơn, nổi lên bề mặt lớp bọt, vỡ ra làm thoát khí ra ngoài. Khả năng chống lại sự tạo bọt của chất lỏng gia công kim loại là khác nhau tuỳ thuộc vào thành phần của chất lỏng gia công kim loại. Khả năng này có thể khống chế được bằng cách bổ sung một lượng nhỏ chất chống tạo bọt vào chất lỏng gia công kim loại. Silicon lỏng, đặc biệt là polymetylxyloxan có cấu trúc phân tử: là các chất chống tạo bọt có hiệu quả nhất với nồng độ 1÷20 (phần triệu) ppm. b. Phụ gia diệt khuẩn Được dùng để ngăn ngừa hoặc làm giảm sự phát triển của vi sinh vật như: vi khuẩn, nấm, mốc ... kéo dài tuổi thọ của dầu nhũ. Các chất diệt khuẩn quan trọng thuộc các nhóm hợp chất sau: Nguyễn Mạnh Dương
  18. Luận văn thạc sỹ 14 Trường ĐHBKHN - Phenol - Hợp chất chứa clo - Etanolamin - Formandehyd và các hợp chất giải phóng ra formandehyd - Hợp chất dạng morfin Các chất chelat như là tetranatri etylendiamintetraxetat khi được bổ xung vào hệ chứa phụ gia diệt khuẩn thích hợp có thể làm tăng hoạt tính một cách đáng kể. Có một điều quan trọng cần chú ý ở đây là nhiều phụ gia diệt khuẩn dùng cho chất lỏng gia công kim loại bị giảm hoạt tính đi khá nhanh. Hơn nữa do thành phần của các chất lỏng gia công kim loại quá khác nhau nên không có một phụ gia diệt khuẩn nào có hiệu quả cho tất cả các loại chất lỏng cắt gọt. Đối với từng loại chất lỏng gia công kim loại gốc nước cần được nghiên cứu cụ thể xem chất diệt khuẩn nào thích hợp nhất. Chú ý có nhiều phụ gia diệt khuẩn gây độc hại cho người. c. Phụ gia chống ăn mòn kim loại Phụ gia chống ăn mòn tạo thành lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại, ngăn cách sự tiếp xúc giữa các tác nhân ăn mòn như axit và một số chất khác với kim loại nền. Màng bảo vệ cũng giảm tối thiểu tác dụng xúc tác oxi hóa của các kim loại. Các chất ức chế ăn mòn được sử dụng rộng rãi nhất: Muối của axit cacboxylic, amit, amin, sulfonat d. Phụ gia cực áp (phụ gia chống kẹt xước) Phụ gia này ngăn ngừa sự kẹt xước và hàn dính giữa các bề mặt kim loại đang hoạt động dưới áp suất cực lớn. Nguyễn Mạnh Dương
  19. Luận văn thạc sỹ 15 Trường ĐHBKHN Phụ gia cực áp tác dụng với bề mặt ma sát tạo các hợp chất mới có ứng suất cắt thấp hơn kim loại gốc nên lớp phủ hình thành chịu trượt cắt trước tiên và nhiều hơn. Các phụ gia cực áp được sử dụng rộng rãi nhất là các loại dầu béo được sulfua hoá, các este và hydrocacbon, như polybuten, hydrocacbon được clo hoá, các hợp chất chứa lưu huỳnh – clo, các disunfua thơm và mạnh thẳng (thường là dibenzyl disunfua, dibutyl disunfua, clobenzyl disunfua), photphit hữu cơ, dầu béo photpho hoá và nhiều chất khác. 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền, sự ổn định của nhũ tương 1.2.5.1. Các chất có hoạt tính bề mặt hỗn hợp[4,6,7] Nhiều ví dụ đã được đưa ra về các hợp phần thứ yếu, các chất khác có sẵn hay thêm vào, có hiệu ứng lớn trên lực căng bề mặt của các dung dịch. Chẳng hạn, các axit mạch dài, rượu…tạo ra các chỗ uốn của muối của parafin mạch dài không tinh khiết (Lauryl Alconhon trong Natri Lauryl Sulphat). Thực tế, chất không phân ly ion được tan ra bởi đơn lớp ion bởi vì dãy kỵ nước có thể kết hợp chuỗi của chất có hoạt tính bề mặt gốc đã định hướng trong bề mặt. Vì thế sự hiện diện của chất có hoạt tính bề mặt chính làm cho chất hoạt động bề mặt mạnh hơn và làm giảm lực căng bề mặt lớn hơn sức căng bề mặt được tạo ra bởi hai dung dịch riêng rẽ. Thuyết này được thử nghiệm đối với hệ laurate natri/axit lauric. Kết quả cho thấy sự có mặt của các ion laurat làm axít lauric có hoạt động bề mặt cao lên rất nhiều, các nồng độ tính được cho một nửa lượng bề mặt là 1÷3.10 mol/l cho laurat và 4,8.10 mol/l axit lauric [7] 1.2.5.2. Vai trò của tính hấp phụ của mặt phân cách[4,6,7] Có nhiều ví dụ về các lớp chất hấp phụ ở các mặt phân cách khí/nước và thường kết hợp với tính co dãn bề mặt cao và do đó co dãn Marangoni – Nguyễn Mạnh Dương
  20. Luận văn thạc sỹ 16 Trường ĐHBKHN Gibbs mạnh và dường như là không thể tạo ra khả năng hấp phụ mà không co dãn. Đối với thể nhũ tương có hai lý do khác giảm khả năng hấp phụ của mặt phân cách làm ảnh hưởng đến độ ổn định. Khả năng hấp thụ cao của mặt phân cách hiếm khi bắt gặp (ngoại trừ trường hợp các chất cao phân tử). Nguyên nhân sự ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến khả năng hấp phụ của mặt phân cách là lớp hấp phụ được giữ cố định trên bề mặt, các giọt nhỏ đến nỗi mọi ứng suất tiếp tuyến chung mà các giọt này đều có thể ảnh hưởng ngay lập tức tới chúng chịu tác động ngược lại bởi các gradient lực căng bề mặt. Đã biết rằng các giọt bằng nhau với độ lớn đường kính khoảng 1μm có bề mặt không thay đổi khi chuyển động qua nước chứa một lượng nhỏ tạp chất hoạt động bề mặt, chúng tuân theo quy luật của Stokes hơn là quy luật của Hadaman’s[4]. Nhận xét : - Khi các giọt thể nhũ tương tiến gần đến nhau dưới tác động của lực hấp dẫn, chuyển động Brown, hoặc thông qua tác động của lực thủy động học, sự phá vỡ của màng chất lỏng xen giữa bị chống lại bởi hiệu ứng Marangoni – Gibbs, chúng làm giảm sự bóp méo cục bộ và dẫn đến làm mỏng đều lớp bề mặt. - Các giọt nhũ trong hệ nếu bị chuyển động cưỡng bức có thể va chạm, có thể kết dính, phá vỡ màng tùy theo chế độ thủy động và sự tham gia của các chất có hoạt tính bề mặt. - Các hiệu ứng này xảy ra tương ứng với các màng dày, thậm chí vượt qua tầm tác động của lực phân cách, nhưng lực phân cách này cần phải được giải thích sự chuyển hóa cơ bản. 1.2.6. Hằng số cân bằng giữa tính ưa nước và ưa dầu HLB của chất nhũ hóa [3,4,5,6] Nguyễn Mạnh Dương
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
841 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2