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

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST
Báo xấu
24
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng có các thông số kỹ thuật và có tiêu chuẩn phù hợp để sản xuất một số chủng loại keo phục vụ trong nghành kỹ thuật nói chung và trong Quân đội nói riêng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  VŨ TUẤN LONG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CAO SU THIOCOL LỎNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THANH HUYỀN TS. HOÀNG ANH TUẤN Hà Nội – 2016
  2. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng” được hoàn thành với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn người đã theo sát, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài. Xin chân thành cám ơn ban lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo Sau đại học, các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu, Viện Kỹ thuật Hóa học đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường ĐHBK Hà nội. Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo, chỉ huy phòng nghiên cứu Hóa-Vật liệu, Viện Kỹ thuật PK-KQ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình làm luận văn tại phòng. Sau cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng12 năm 2016 Học viên Vũ Tuấn Long Học viên: Vũ Tuấn Long i
  3. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, các số liệu, tính toán được là hoàn toàn chính xác và chưa được công bố trong bất kỳ các công trình nghiên cứu nào. Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016 Học viên Vũ Tuấn Long Học viên: Vũ Tuấn Long ii
  4. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. i LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................... viii LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về cao su thiên nhiên ............................................................................ 3 1.1.1 Thành phần và cấu tạo hóa học cao su thiên nhiên ................................. 3 1.1.1.1. Thành phần ............................................................................................ 3 1.1.1.2. Cấu tạo .................................................................................................. 4 1.1.2. Tính chất vật lý và tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên ....................... 5 1.1.2.1. Tính chất vật lý ..................................................................................... 5 1.1.2.2. Tính chất cơ lý ...................................................................................... 6 1.1.3 Tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên ............................................. 7 1.1.4. Một số ứng dụng của cao su thiên nhiên ................................................. 7 1.2 Giới thiệu về cao su TKR........................................................................................ 8 1.2.1 Lịch sử phát triển......................................................................................... 8 1.2.2.Thành phần và cấu tạo hóa học cao su TKR ............................................. 8 1.2.2.1 Thành phần ............................................................................................. 8 1.2.2.2 Cấu tạo .................................................................................................. 9 1.2.3. Monome cho phản ứng tổng hợp cao su TKR .......................................... 9 1.2.4.Tổng hợp TKR ........................................................................................... 12 1.2.4.1.Phản ứng ngưng tụ tạo TKR rắn. ......................................................... 12 1.2.4.2.Phản ứng điều chế thiocol lỏng. ........................................................... 14 1.2.5.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp TKR ............................... 18 Học viên: Vũ Tuấn Long iii
  5. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn 1.3 Các hệ đóng rắn và biến tính polysulfide lỏng. .................................................. 18 1.3.1. Hệ đóng rắn trên cơ sở peroxit. ............................................................... 18 1.3.1.1. Hệ đóng rắn cho mầu tối ..................................................................... 18 1.3.1.2. Hệ đóng rắn cho mầu sáng.................................................................. 19 1.3.2. Hệ đóng rắn trên cơ sở muối cromat. ...................................................... 20 1.3.2.1. Hệ đóng rắn muối bicromat với các muối ngậm nước........................ 20 1.3.2.2. Hệ đóng rắn nhanh bicromat. ............................................................. 21 1.3.3. Hệ đóng rắn trên cơ sở nhựa epoxy......................................................... 23 1.3.3.1. Đóng rắn polysulfit lỏng và epoxy sử dụng xúc tác amin. .................. 23 1.4. Các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng cao su TKR ......................... 24 1.4.1.Các thông số kỹ thuật cao su TKR ............................................................ 24 1.5. Các chất phối liệu thường sử dụng trong cao su Thiocol ................................. 28 1.5.1. Các chất xúc tiến lưu hóa ........................................................................ 28 1.5.2. Chất lưu hóa ........................................................................................... 29 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 30 2.1. Phương pháp tổng hợp nguyên liệu đầu. ........................................................... 30 2.1.1.Nghiên cứu tổng hợp etylen clohydrin(ECH) từ nguyên liệu đầu là etylen glycol(EG). ............................................................................................... 30 2.1.1.1.Hóa chất và dụng cụ cho phản ứng. ..................................................... 31 2.1.1.2.Phương pháp tiến hành. ....................................................................... 31 2.1.2. Nghiên cứu tổng hợp Bis-2-cloetyl formal(B-2-CEF). ........................... 32 2.1.2.1.Hóa chất và thiết bị phản ứng. ............................................................. 32 2.1.2.2.Phương pháp tiến hành. ....................................................................... 33 2.1.2.3.Phương pháp tinh chế sản phẩm. ......................................................... 33 2.1.3. Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng................................................ 34 2.1.3.1.Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol rắn dạng phân tán trong nước ... 34 2.1.3.2. Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng............................................ 37 2.2. Các phương pháp kiểm tra đánh giá. ............................................................. 39 2.2.1.Phương pháp phổ ...................................................................................... 39 Học viên: Vũ Tuấn Long iv
  6. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn 2.2.2.Phương pháp xác định độ nhớt động học(theo GOST 12812 - 80). ....... 39 2.2.3.Phương pháp xác định hàm lượng nhóm –SH. ....................................... 40 2.2.4.Phương pháp xác định khối lượng phân tử. ............................................ 41 2.2.4.1 Phương pháp đo độ nhớt ...................................................................... 41 2.2.4.2. Phương pháp chuẩn độ nhóm chức ..................................................... 42 2.2.5.Các phương pháp xác định tính chất cơ lý............................................... 43 2.2.5.1.Phương pháp xác định độ bền kéo đứt ................................................ 43 2.2.5.2.Phương pháp xác định độ dãn dài khi đứt. .......................................... 44 2.2.5.3.Phương pháp xác định độ dãn dài dư. ................................................. 44 2.2.5.4.Phương pháp xác định độ cứng............................................................ 45 2.2.5.5.Phương pháp xác định độ trương......................................................... 45 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 47 3.1. Nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu đầu ............................................................ 47 3.1.1. Nghiên cứu tổng hợp ECH ...................................................................... 47 3.1.2. Nghiên cứu tổng hợp B-2-CEF ............................................................... 52 3.2. Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng. ...................................................... 57 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 65 Học viên: Vũ Tuấn Long v
  7. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiêụ Tiế ng Viêṭ CSTN Cao su thiên nhiên SVR Cao su định chuẩ n Viê ̣t Nam ASTM Hội Vật liệu và Thử nghiệm Mỹ TCVN Tiêu chuẩ n Viê ̣t Nam DM Disulfit benzothiazil TMTD Tetrametyl thiuram disunfit DTDM 4,4' - Dithio dimopholin TKR Cao su thiocol TCP 1,2,3 triclopropan EG Etylenglycol ECH Etylenclohydrin B-2-CEF Bis 2 cloetyl formal PKL Phầ n khố i lươ ̣ng IR Phổ hồ ng ngoa ̣i Học viên: Vũ Tuấn Long vi
  8. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cao su thiên nhiên sản xuất bằng các phương pháp khác nhau ............................................................................................................ 4 Bảng 1.2: Thành phần của cao su tiêu chuẩn. ............................................................. 6 Bảng 1.3: Tính chất cơ lý của cao su tiêu chuẩn. ........................................................ 7 Bảng 1.4: Tính chất vật lý của một số hợp chất diclo đối xứng ............................... 10 Bảng 1.5. Kết quả thử nghiệm đóng rắn của (C4H9)2SnO[4]. ................................. 20 Bảng 1.6. Kết quả thử nghiệm hệ đóng rắn bicromat/tetraborat[4] .......................... 21 Bảng 1.7: Kết quả thử nghiệm hệ đóng rắn bicromat cho polysulfide[3]. ................ 22 Bảng 1.8. Tính chất cơ lý của hệ cao su thiocol / EP ................................................ 23 Bảng 1.9 : Tiêu chuẩn kỹ thuật các mác TKR lỏng của Nga (theo GOST 12812-80) ...... 24 Bảng 1.10: Tiêu chuẩn kỹ thuật các mácTKR lỏng của Mỹ ..................................... 25 Bảng 3.1. Các mẫu tổng hợp ECH ............................................................................ 47 Bảng 3.2. Kết quả điều chế ECH .............................................................................. 47 Bảng 3.3. Các mẫu tổng hợp ECH ............................................................................ 48 Bảng 3.4. Kết quả điều chế ECH .............................................................................. 48 Bảng 3.5. Các mẫu tổng hợp ECH ............................................................................ 49 Bảng 3.6. Kết quả điều chế ECH .............................................................................. 49 Bảng 3.7. Các mẫu tổng hợp B-2-CEF ........................................................................... 53 Bảng 3.8. Kết quả điều chế B-2-CEF........................................................................ 53 Bảng 3.9. Các mẫu tổng hợp B-2-CEF ........................................................................... 53 Bảng 3.10. Kết quả điều chế B-2-CEF ........................................................................... 54 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hàm lượng SH. ........................ 57 Bảng 3.12. Ảnh hưởng lượng Dimercaptan đến hàm lượng SH của sản phẩm thiokol lỏng ........................................................................................................... 58 Bảng 3.13. Các mẫu tổng hợp cao su thiocol lỏng.................................................... 59 Bảng 3.14. Kết quả điều chế thiocol lỏng ................................................................. 60 Học viên: Vũ Tuấn Long vii
  9. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hin ̀ h 1.1: Sản lươ ̣ng và năng suấ t cao su thiên nhiên ở Viê ̣t Nam ............................... 3 Hin ̀ h 1.2: Polyisopenten 1,4 cis..................................................................................... 4 Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị tổng hợp ECH ......................................................................... 30 Sơ đồ 2.1: công nghệ tổng hợp polysulfide lỏng ......................................................... 35 Hình 2.5: Mẫu đo độ bền kéo đứt ................................................................................. 44 Hình 2.6: Thiết bị đo độ cứng TECLOCKGS 709N ..................................................... 45 Hình 3.1. Phổ đồ ECH được phân tích bằng phương pháp GC-MS ............................. 50 Hình 3.2. Phổ chuẩn ECH( lấy từ ngân hàng phổ) ....................................................... 51 Hình 3.3. Phổ đồ ECH được chụp từ máy quang phổ Avatar 360 ................................ 52 Hình 3.4. Phổ chuẩn B-2-CEF( lấy từ ngân hàng phổ) ................................................. 55 Hình 3.5. Phổ đồ B-2-CEF ............................................................................................ 55 Hình 3.6: Phổ đồ B-2-CEF được phân tích bằng phương pháp GC-MS ...................... 56 Hình 3.7. Phổ hồng ngoại mẫu Thiokol lỏng ............................................................... 61 Học viên: Vũ Tuấn Long viii
  10. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn LỜI MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, cao su thiên nhiên (CSTN) là cao su rất sẵn có và thông dụng. Nhờ có tính chất cơ học cao mà CSTN được sử dụng tương đối rộng rãi. Tuy nhiên, mặt hạn chế của CSTN là khả năng chịu khí hậu kém, nên ứng dụng của chúng bị hạn chế trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt với các sản phẩm sử dụng ngoài trời và chịu tác động lão hóa nhiệt. Để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, CSTN cần được thay thế bởi các loại cao su tổng hợp khác trong đó có cao su thiocol lỏng. Cao su thiocol lỏng có nhiều tiềm năng thay thế một phần đáng kể các loại vật liệu khác do sở hữu hàng loạt ưu điểm như bền dung môi, chịu thời tiết, bền ozon cũng như khả năng gia công dễ dàng ở nhiệt độ thấp. Ngoài ra do cao su thiokol lỏng chứa nhóm thiol ở đầu mạch nên có các giá trị ứng dụng rất lớn, chúng là nguyên liệu đầu đê chế tạo các loại keo và sơn đóng rắn tại nhiệt độ môi trường sử dụng trong lĩnh vực xây dựng, hàng không, tên lửa, ức chế ăn mòn…Do vậy, trong những năm gần đây cũng như trong nhiều năm tới thì đây vẫn là một lĩnh vực thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà khoa học, nhà công nghệ, nhà kinh tế và nhà hoạch định chính sách. Mục đích của những sự quan tâm này là tìm ra được nguồn nguyên liệu mới, những phương pháp tổng hợp mới và những hướng ứng dụng mới để ứng dụng sản phẩm vào các nghành công nghiệp đặc biệt trong lĩnh vực sửa chữa, bảo quản, bảo trì và niêm cất một số lượng lớn trang thiết bị, khí tài quân sự. Trong những năm gần đây các công trình nghiên cứu được công bố tập trung chủ yếu theo hướng biến tính polymer polysunfit lỏng, blend và nghiên cứu chế tạo hệ chất đóng rắn cho polymer polysunfit lỏng nhằm nâng cao tính chất cơ lý, độ bám dính và tăng nhiệt độ sử dụng của chúng. Nhược điểm lớn của cao su thiocol lỏng là rất khó bảo quản, thời hạn bảo quản ngắn nên không thể mua số lượng lớn để sử dụng dần, thay vào đó là phải mua với số lượng vừa đủ để dùng hết trong một thời gian xác định. Từ thực tế đó đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng”. Với nội dung nghiên cứu này hứa hẹn sẽ góp phần đa dạng hóa thêm nguồn nguyên liệu về cao su nói chung, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả sử dụng của nguồn nguyên liệu này trong các nghành công nghiệp. Học viên: Vũ Tuấn Long 1
  11. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn Mục tiêu của luận văn: Nghiên cứu tổng hợp cao su thiocol lỏng có các thông số kỹ thuật và có tiêu chuẩn phù hợp để sản xuất một số chủng loại keo phục vụ trong nghành kỹ thuật nói chung và trong Quân đội nói riêng. Để thực hiện mục tiêu trên, trong luận văn này chúng tôi đã thực hiện những nội dung nghiên cứu sau: Tổng hợp các hợp chất trung gian: Etylenclohydrin(ECH), Di- β-cloetylformal(Bis-2-cloetylformal) sau đó nghiên cứu phản ứng tổng hợp cao su thiocol rắn dạng phân tán trong nước và cuối cùng là phản ứng chuyển hóa thiocol rắn thành thiocol lỏng và tinh chế cao su thiocol lỏng. Bố cục luận văn gồm các nội dung chính sau: Phần 1: Tổng quan. Phần 2: Thực nghiệm. Phần 3: Kết quả và thảo luận. Phần 4: Kết luận Học viên: Vũ Tuấn Long 2
  12. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về cao su thiên nhiên Vào năm 1897 cây cao su được nhập vào nước ta, trải qua hơn 115 năm cây cao su ở Việt Nam đã trở thành cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao. Ở Việt Nam, diện tích cũng như sản lượng cao su thiên nhiên đều tăng qua các năm. Từ năm 2000, sản lượng khai thác cao su của Việt Nam có mức tăng trưởng khoảng 10% hàng năm. Mức sản lượng tăng cao nhờ diện tích trồng được mở rộng và năng suất tăng từ 1,2 lên 1,7 tấn /ha. Điều đó cho thấy có sự tiến bộ kỹ thuật trong khai thác tại Việt Nam. Năng suất ca ̣o mủ Việt Nam ngang bằng với Thái Lan – Quốc gia xuất khẩu cao su lớn nhất thế giới và vượt qua Malaysia và Indonexia. Tây Ninh, Bình Phước, Bình Dương là các vùng trồng cao su chủ lực cho năng suất thu hoạch cao nhất lên đến 2,1 tấn/ha. Hin ̀ h 1.1: Sản lươ ̣ng và năng suấ t cao su thiên nhiên ở Viêṭ Nam 1.1.1 Thành phần và cấu tạo hóa học cao su thiên nhiên 1.1.1.1. Thành phần Thành phần của cao su thiên nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tuổi của cây, thổ nhưỡng, mùa khai thác mủ cao su... Tuy nhiên thành phần cao su thiên nhiên gồm nhiều nhóm các chất hóa học khác nhau, hàm lượng các thành phần hóa học Học viên: Vũ Tuấn Long 3
  13. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn này dao động tương đối lớn. Trong đó thành phần hóa học chủ yếu trong cao su thiên nhiên là hydro cacbua, ngoài ra còn có các hợp chất phi cao su khác như: độ ẩm, các chất trích ly bằng aceton (51% axit béo gồm axit oleic và axit steoric có vai trò là chất trợ xúc tiến trong quá trình lưu hóa), các chất chứa nitơ mà thành phần chủ yếu là protein với khối lượng phân tử 3400 đvc và các chất khoáng. Hàm lượng khoáng chất trong cao su phụ thuộc vào phương pháp sản xuất là chủ yếu. Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cao su thiên nhiên sản xuất bằng các phương pháp khác nhau Thành phần chính Loại cao su STT (%) Hong khói Crếp trắng Bay hơi 1 Cacbuahydro 93 – 95 93 – 95 85 – 90 2 Các chất trích ly bằng axeton 1,5 – 3,5 2,2 – 3,45 3,6 – 5,2 3 Chất chứa nitơ 2,2 – 3,5 2,4 – 3,8 4,2 – 4,8 4 Chất tan trong nước 0,3 – 0,85 0,2 – 0,4 5,5 – 5,72 5 Chất khoáng 0,15 – 0,85 0,16 – 0,85 1,5 – 1,8 6 Độ ẩm 0,2 – 0,9 0,2 – 0,9 1,0 – 2,5 1.1.1.2. Cấu tạo Trong cao su thiên nhiên, mạch hydro cacbua có cấu tạo từ các mắt xích izopenten. Mạch đại phân tử của nó được hình thành từ các mắt xích izopenten cis đồng phân liên kết với nhau ở vị trí 1,4. Hin ̀ h 1.2: Polyisopenten 1,4 cis Học viên: Vũ Tuấn Long 4
  14. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn Ngoài các mắt xích izopenten 1,4 cis đồng phân trong cao su thiên nhiên còn có khoảng 2% các mắt xích izopenten tham gia vào hình thành mạch đại phân tử ở vị trí 3,4. Khối lượng phân tử trung bình của cao su thiên nhiên là 1,3.106. Mức độ dao động khối lượng phân tử rất nhỏ (từ 105 đến 2.106) . Hiện nay, để cô đặc latex người ta có thể sử dụng bốn phương pháp sau: - Phương pháp ly tâm; - Phương pháp bay hơi tự nhiên; - Phương pháp phân lớp; - Phương pháp sử dụng chất điện giải. Mỗi phương pháp cho ra sản phẩm có thành phần và tính chất khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp cô đặc dựa trên điều kiện sản xuất thực tế và các yêu cầu kỹ thuật sản phẩm của nhà sản xuất. Sau khi xử lý mủ cao su thiên nhiên, cao su được sơ chế tạo thành các sản phẩm sau: crepe hong khói, crepe trắng, cao su định chuẩn Việt Nam (SVR). 1.1.2. Tính chất vật lý và tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên 1.1.2.1. Tính chất vật lý Mủ cao su thiên nhiên (latec) có cấu tạo từ hai lớp: lớp trong cùng và lớp bọc bên ngoài. Lớp trong cùng chính là cacbuahydro, còn lớp vỏ bọc bên ngoài chính là lớp hấp phụ, nó có vai trò bảo vệ latec không bị keo tụ. Lớp ngoài cùng có thành phần hóa học chủ yếu: protein (các hợp chất chứa nitơ thiên nhiên), các chất béo và muối xà phòng của các axit béo. Tất cả các hạt cao su luôn luôn nằm ở trạng thái chuyển động Braonơ. Mủ cao su ngay khi chiết từ cây cao su có tính kiềm yếu (pH = 7,2). Sau vài giờ bảo quản thì pH của nó giảm dần còn khoảng 6,9 -6,6. Lúc này hiện tượng keo tụ diễn ra. Trong quá trình keo tụ xảy ra pha cao su liên kết lại với nhau rồi tách rời khỏi nhũ tương nước và nổi lên bề mặt. Do trong môi trường axit, ion H+ có lực diện tích nên rất linh động, đã tịnh tiến đến bề mặt hạt latec, nó đẩy và tách lớp vỏ bảo vệ ra khỏi bề mặt lớp cacbuahydro, làm cho cacbuahydro lại gần, tiếp xúc và dính lại với nhau, nên hiện tượng keo tụ xảy ra. Để ngăn chặn hiện tượng này khi khai thác thường phải sử dụng amoniac là chất ổn định pH để duy trì môi trường pH từ 10 – 11. Học viên: Vũ Tuấn Long 5
  15. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng, tetraclorua cacbon và sunfua cacbon. Cao su thiên nhiên không tan trong rượu, xeton. Khi pha cao su vào dung môi hữu cơ như rượu, xeton thì xuất hiện hiện tượng keo tụ. 1.1.2.2. Tính chất cơ lý Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định bằng mạch cacbua hydro tạo thành từ các mắt xích izopenten. Cao su thiên nhiên ở nhiệt độ thấp có khả năng kết tinh. Khi cao su kết tinh thì bề mặt vật liệu không trong suốt, độ cứng tăng, hiện tượng này thể hiện rất rõ trên bề mặt của cao su. Hơn nữa, cao su thiên nhiên có cấu trúc đều đặn nên dễ bị kết tinh khi kéo căng, vì vậy lực kéo đứt rất cao. Ngoài ra, trong phân tử có liên kết đôi nên dễ lưu hóa bằng lưu huỳnh, nhưng tính chịu nhiệt kém (phân hủy ở nhiệt độ 1920C). Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định theo tính chất cơ lý của cao su tiêu chuẩn. Bảng 1.2: Thành phần của cao su tiêu chuẩn. Thành phần Hàm lượng [PKL] Cao su thiên nhiên 100 Lưu huỳnh 3 Mercaptobenzothiazol 0,7 ZnO 5 Axit steoric 0,5 Tiêu chuẩn của hỗn hợp cao su sau khi cán luyện được lưu hóa ở điều kiện: -Nhiệt độ 143±20C -Thời gian 20÷30 phút, sẽ có những tính chất cơ bản sau. Học viên: Vũ Tuấn Long 6
  16. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn Bảng 1.3: Tính chất cơ lý của cao su tiêu chuẩn. Các đặc trưng Tiêu chuẩn Độ bền kéo đứt [MPa] 23 Độ dãn dài tương đối [%] 700 Dãn dài dư [%] ≤12 Độ cứng tương đối [shore A] 65 1.1.3 Tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên Trong quá trình bảo quản, cao su thiên nhiên thường chuyển sang trạng thái tinh thể, ở nhiệt độ môi trường từ 250C đến 300C hàm lượng pha tinh thể trong cao su thiên nhiên là 40%. Trạng thái tinh thể làm giảm tính mềm dẻo của cao su thiên nhiên. Để đảm bảo các tính chất công nghệ của cao su, trong công nghệ của cao su nó được xử lý bằng công đoạn sơ luyện, tăng độ dẻo đến P = 0,7 – 0,8. Cao su thiên nhiên có khả năng phối trộn tốt với tất cả các loại chất độn và các chất phối hợp trên máy luyện kín hoặc luyện hở. Hợp phần trên cơ sở cao su thiên nhiên có độ bền kết dính nội cao, khả năng cán tráng, ép phun tốt, mức độ co ngót kích thước sản phẩm nhỏ. Cao su thiên nhiên có thể trộn hợp với các loại cao su không phân cực khác như: cao su butadiene, cao su butyl với bất kỳ tỷ lệ nào. 1.1.4. Một số ứng dụng của cao su thiên nhiên Cao su này được ứng dụng trong các sản phẩm cần tính năng cơ lý tốt, là cao su dân dụng nên được ứng dụng trong các sản phẩm dân dụng như: lốp xe, găng tay, giầy dép, sản phẩm cơ học…, các sản phẩm công nghiệp làm việc trong môi trường không có dầu mỡ như: dây cu roa, băng tải, băng truyền,… Cao su thiên nhiên có khả năng phối trộn tốt với các loại chất độn và các chất phối hợp trên máy luyện kín và luyện hở. Hợp phần trên cơ sở cao su thiên nhiên có độ bền kết dính nội cao, khả năng cán tráng, ép phun tốt, mức độ co ngót sản phẩm Học viên: Vũ Tuấn Long 7
  17. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn nhỏ. Cao su thiên nhiên có thể trộn hợp với các loại cao su không phân cực khác như: cao su polyizopren, cao su butyl, cao su butadien, với bất kỳ tỷ lệ nào. Do cao su không có tính độc nên có thể ứng dụng trong sản phẩm y tế và trong công nghiệp thực phẩm… 1.2 Giới thiệu về cao su TKR 1.2.1 Lịch sử phát triển Trên thế giới cao su thiocol lỏng hay polymer polysunfit được sản xuất đầu tiên vào năm 1929 J.C. Patric và H.R. Ferguson cùng J.S. Jorczak và E.M.Fettes công bố (US patent 2 466 963). Các công trình tiếp theo được J.C. Patric và H.R. Ferguson công bố trên tạp chí Ind. Eng. Chem., Vol 43, No. 2, 3/1951, p324 cho đến nay khoảng trên 70 patent công nghệ sản xuất thiocol lỏng tại Mỹ. Năm 1969, tổng sản lượng polyme polysulfide tại Mỹ khoảng 18 triệu pound, trong thập kỷ 1970 sản lượng thiocol lỏng mỗi năm tăng khoảng 5 – 6%. Các công trình nghiên cứu công bố gần đây tập trung theo hướng biến tính polyme polysulfide lỏng, blend và nghiên cứu chế tạo hệ chất đóng rắn cho polysulfide lỏng nhằm nâng cao tính chất cơ, lý, độ bám dính và tăng nhiệt độ sử dụng của cao su polysulfide. Những năm sau loại cao su này phát triển rất nhanh do tính năng kỹ thuật nổi trội của nó là bền với điều kiện môi trường ánh sáng, dầu mỡ và ozon, dễ gia công ở nhiệt độ thấp. Các cao su thiocol lỏng có nhóm thiol đầu mạch có giá trị ứng dụng rất lớn, chúng là nguyên liệu đầu để chế tạo các loại keo và sơn đóng rắn tại nhiệt độ môi trường sử dụng trong lĩnh vực xây dựng, hàng không, tên lửa, ức chế ăn mòn … Thị trường hiện nay được biết đến bởi các nhà cung cấp nổi tiếng như: Bayer, Crompton Corp., Exxon-Mobil Chemical Co., DSM Elastromers, Dupont Dow Elastromers, Herdillia, JSR, Kumho Polychem, Mitsui Chemicals, Polimeri Europa và Sumitomo Chemical Co,… [2]. 1.2.2.Thành phần và cấu tạo hóa học cao su TKR 1.2.2.1 Thành phần Cao su TKR là một polyme được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp giữa B-2- CEF với TCP. Trong mạch cơ bản của cao su TKR, lượng lưu huỳnh có thể chiếm Học viên: Vũ Tuấn Long 8
  18. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn từ 20-85% phần khối lượng, khối lượng phân tử trung bình của TKR từ 600 ÷ 7.500 đ.v.C, nó phụ thuộc vào tỷ lệ các thành phần tạo nên polyme. 1.2.2.2 Cấu tạo Cao su TKR là một polyme được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp giữa B-2- CEF với TCP. Công thức phân tử có dạng chung được biểu diễn như sau: Công thức tổng quát của TKR - [ R-Sx ] – Trong đó: R: các gốc hydrocacbon dạng mạch thẳng, mạch vòng; S: nguyên tử lưu huỳnh; x là số nguyên tử S trong mắt xích cơ bản. Trong mạch cơ bản của cao su thiocol, lượng lưu huỳnh có thể chiếm từ 20- 85%. Đặc trưng chính của cao su thiocol là khả năng chịu xăng, dầu, mỡ; bền với rất nhiều loại dung môi và có tính chống thấm khí cao. Sự bão hòa và sự có mặt một lượng lớn lưu huỳnh trong mạch chính làm cho cao su thiocol bền với tác dụng của oxy, ozone, ánh sáng mặt trời và các loại tia có năng lượng cao. Cao su thiocol rắn được sản xuất dưới các dạng: rắn, lỏng và dạng phân tán trong nước. + Dạng rắn có khối lượng phân tử khoảng 200.000- 500.000. + Dạng lỏng có khối lượng phân tử khoảng 600- 7.500. 1.2.3. Monome cho phản ứng tổng hợp cao su TKR Cao su thiocol rắn có thể được điều chế từ rất nhiều các dẫn xuất dihalogen thơm khác nhau. Trên thực tế chúng thường được điều chế từ các dihalogen đối xứng sau: (Cl – CH2 – CH2 – Cl); 1,2- dicloetan (Cl – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – Cl); 1,4- diclobutan (Cl – CH2 – CH2 – O – CH2 – CH2 – Cl); Diclodiethyl ete Học viên: Vũ Tuấn Long 9
  19. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn (Cl – CH2 – CH2 – O – CH2 – O – CH2 – CH2 – Cl); Bis 2- clo ethyl formal (Cl – CH2 – CH – CH2 – Cl);  OH Diclohydrin glyxerin Bảng 1.4: Tính chất vật lý của một số hợp chất diclo đối xứng Monome Nhiệt độ sôi, n20D d420 o C 1,2-dicloetan, C2H4Cl2 83.6 1.4443 1.257 Bis(2-cloethoxy) metan, C5H10Cl2O2 215 1.4557 1.225 Bis(4-clobutyl) ete, C8H16Cl2O 125 – 128 1.4589 1.075 Bis(4-clobuthoxy)metan,C9H18Cl2O2 154 – 156 1.4066 1.103 Để điều chế các polyme có cấu tạo phân nhánh người ta thường thêm vào một lượng nhỏ( từ 0,1- 4% mol) hợp chất 1,2,3- triclopropan . (Cl – CH2 – CH – CH2 – Cl);  Cl 1,2,3- triclopropan Trong phạm vi luận văn này hợp chất diclo đối xứng được sử dụng để tổng hợp cao su thiocol rắn là: Bis 2- clo ethyl formal, hợp chất này là sản phẩm của phản ứng giữa etylen clohydrin khan với formaldehit và được mô tả theo phản ứng sau: 2Cl – CH2 – CH2 – OH + CH2O ClCH2CH2OCH2OCH2CH2Cl (Etylen clohydrin) (Formaldehit) (Bis 2- clo ethyl formal) Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, quá trình phản ứng H2O được tác loại bằng cấu tử tách nước thích hợp để cân bằng phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận. Phản ứng tổng hợp bis(2-cloetyl)formal sử dụng các xúc tác axit như HCl, H2SO4. Bis 2- clo ethyl formal có công thức phân tử C5H10O2Cl2 và có công thức cấu tạo: Cl – CH2 – CH2 – O – CH2 – O – CH2 – CH2 – Cl. Ở nhiệt độ thường nó là chất lỏng không màu, có mùi rất khó chịu; nhiệt độ nóng chảy Tnc= -32,80C, nhiệt độ sôi Ts= 2180C, nhiệt độ bốc cháy 1100C, là monome chính để điều chế cao su Học viên: Vũ Tuấn Long 10
  20. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, TS. Hoàng Anh Tuấn thiocol. Hàm lượng giới hạn cho phép 0,6 mg/m3. B-2-CEF có thể được tổng hợp trực tiếp từ etylen oxit, hydroclorua và formaldehit bằng phản ứng ở pha khí, phản ứng xảy ra như sau: (CH2)2 O + 2HCl + CH2O Cl–CH2–CH2–O–CH2–O–CH2–CH2 –Cl + H2 O (Bis 2- Clo ethyl formal) Nguyên liệu để tổng hợp monomer là hợp chất 2-cloetanol được điều chế bằng các phương pháp sau:  Từ etylene CH2  CH2  H 2C   C  H 2  H 2C(OH )CH2Cl HOCl Trong phản ứng cộng hợp trên hypocloro được thay thế bằng khí dung dịch khí Cl2: Cl2  H 2O   HClO  HCl Song song với phản ứng cộng hợp với HClO còn phản ứng cộng hợp Cl2 tạo hợp chất diclo. Do đó, trong dung dịch hệ phản ứng người ta thêm các muối NiCl2, CuCl2, CoCl2 để ức chế quá trình phản ứng cộng hợp HCl. Quá trình công nghiệp, một số chất ức chế tạo ete của clohydrin được đưa vào để tạo dung dịch etylenclohydrin đậm đặc.  Từ ethyleneoxyt. Một phương pháp khác để tổng hợp 2-cloetanol từ etylenoxyt. Đây cũng là một phương pháp sản suất công nghiệp tạo etylenclohydrin cho hiệu suất cao. Nguyên liệu ban đầu cho quá trình là etylen và khí HCl. Quá trình trên khi có mặt nước sẽ tạo ra sản phẩm phụ là etylenglycol. Do đó, phản ứng được thực hiện của khí HCl khan với etylen oxit có mặt FeCl3 và NaH2PO4.  Phương pháp tổng hợp etylenclohydrin trong phòng thí nghiệm Học viên: Vũ Tuấn Long 11
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 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
15=>0