Tổng hợp adduct từ dầu đậu nành epoxy hóa và Dietylentriamin (DETA)

T¹p chÝ Hãa häc, T. 41, sè 1, Tr. 25 - 28, 2003<br /> <br /> <br /> Tæng hîp adduct tõ dÇu ®Ëu nµnh epoxy hãa vµ<br /> Dietylentriamin (DETA)<br /> §Õn Tßa so¹n 16-4-2002<br /> NguyÔn H÷u NiÕu1, TrÇn VÜnh DiÖu2, Huúnh ThÞ Cóc3<br /> 1<br /> Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr-êng §HBK Tp. Hå ChÝ Minh<br /> 2<br /> Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr-êng §HBK H4 Néi<br /> 3<br /> ViÖn Khoa häc vËt liÖu, Trung t©m KHTN&CNQG<br /> <br /> <br /> Summary<br /> The optimal conditions for additional reaction of soybean oil with DETA have been found.<br /> The epoxy composition with obtained adduct has better mechanical physical and<br /> environmental resistance than material using polyamine-the traditional curing agent.<br /> <br /> <br /> I - Më ®Çu nhít: 550 - 600 mPa.s (20oC), h m l îng epoxy<br /> 16,12% (§øc).<br /> DÇu ®Ëu n nh epoxy hãa Edenol th êng - Dietylen triamin DETA cã khèi l îng<br /> ® îc sö dông l m chÊt æn ®Þnh v hãa dÎo cho riªng (20oC): 0,95 g/cm3, chØ sè khóc x¹ (20oC,<br /> nhùa PVC. M ng nhËn ® îc trong suèt v æn 589 nm) = 1,4826, tos = 206 - 209oC.<br /> ®Þnh ë nhiÖt ®é cao [1]. Tuy nhiªn, nhê cã h m<br /> l îng nhãm epoxy kh¸ cao (16%), nªn cã thÓ - DER 331, khèi l îng ph©n tö trung b×nh:<br /> ph¶n øng víi ®ietylentriamin (DETA) ®Ó t¹o 380, ® ¬ng l îng epoxy: 185 - 192, ®é nhít,<br /> th nh adduct l m chÊt ®ãng r¾n cho nhùa epoxy mPs. ë 25oC: 10.000 - 16.000.<br /> v c¶i thiÖn ®¸ng kÓ tÝnh chÊt c¬ lý v ®é bÒn - Axit pecloric, metanol, axit axetic b¨ng,<br /> hãa häc cña tæ hîp vËt liÖu. piri®in, axeton, anhi®rit axetic... d¹ng tinh khiÕt<br /> Trong b i b¸o n y, chóng t«i tr×nh b y kÕt hãa häc (Trung Quèc).<br /> qu¶ nghiªn cøu ¶nh h ëng cña c¸c yÕu tè nh : 2. Qu¸ tr×nh tæng hîp<br /> tû lÖ chÊt tham gia ph¶n øng, nhiÖt ®é, thêi gian<br /> ®Õn h m l îng nit¬, chØ sè amin trong s¶n Cho DETA v Edenol theo nh÷ng tû lÖ mol<br /> phÈm v hiÖu suÊt ph¶n øng, ®ång thêi kh¶o s¸t x¸c ®Þnh v o b×nh cÇu 3 cæ nh¸m, dung tÝch 500<br /> phæ IR v gi¶n ®å DSC ®Ó t×m hiÓu thªm vÒ cÊu ml, ® îc trang bÞ c¸nh khuÊy, nhiÖt kÕ, sinh<br /> tróc v kh¶ n¨ng ®ãng r¾n cña s¶n phÈm ®èi víi h n. §iÒu chØnh ë c¸c nhiÖt ®é, thêi gian kh¸c<br /> nhùa epoxy. nhau.<br /> S¶n phÈm adduct cña ph¶n øng ® îc t¸ch<br /> II - Thùc nghiÖm khái l îng amin d b»ng c¸ch ch ng cÊt ë ¸p<br /> suÊt thÊp (70 mmHg).<br /> 1. Hãa chÊt<br /> 3. Ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch<br /> - DÇu ®Ëu n nh epoxy hãa Edenol cã khèi<br /> l îng riªng (20oC): 0,992 - 0,996 g/cm3, ®é H m l îng nit¬ v chØ sè amin ® îc x¸c<br /> <br /> 25<br /> ®Þnh theo ph ¬ng ph¸p chuÈn ®é trùc tiÕp b»ng amin t¸ch ra, v o h m l îng nit¬ v chØ sè<br /> axit pecloric 0,1 N trong axit axetic b¨ng [2]. amin, ®o chän ® îc nhiÖt ®é, kÕt qu¶ ® îc tr×nh<br /> - H m l îng epoxy ® îc x¸c ®Þnh theo b y ë b¶ng 1.<br /> ph ¬ng ph¸p dïng l îng d HCl trong ®ioxan Tõ kÕt qu¶ tr×nh b y ë b¶ng 1 cho thÊy,<br /> ph¶n øng víi nhãm epoxy, l îng HCl cßn l¹i hiÖu suÊt ph¶n øng ®¹t cùc ®¹i ë to = 90oC.<br /> ® îc ®Þnh ph©n b»ng Hg(NO3)2 trong n íc víi<br /> chØ thÞ ®iphenylcacbazol [3]. b) Tû lÖ c¸c chÊt tham gia ph¶n øng<br /> - Phæ hång ngo¹i ® îc x¸c ®Þnh trªn m¸y Sau khi ®o kh¶o s¸t nhiÖt ®é ph¶n øng, ®o<br /> Shimadzu 200-91527. tiÕn h nh tæng hîp adduct ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é<br /> - HiÖu øng nhiÖt ph¶n øng ® îc x¸c ®Þnh 90oC trong 5 giê víi c¸c tû lÖ mol kh¸c nhau ®Ó<br /> trªn m¸y ph©n tÝch nhiÖt Netzsch Bruker 204. kh¶o s¸t ¶nh h ëng cña chóng ®Õn hiÖu suÊt<br /> ph¶n øng.<br /> III - KÕt qu¶ v+ th¶o luËn Tõ kÕt qu¶ tr×nh b y ë b¶ng 2 cho thÊy,<br /> 1. Kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h ëng ®Õn hiÖu hiÖu suÊt chuyÓn hãa cña ph¶n øng t¨ng theo<br /> suÊt ph¶n øng l îng amin d v víi tû lÖ Edenol : DETA l 1 :<br /> 5 (mol), ph¶n øng cã hiÖu suÊt cao nhÊt.<br /> a) NhiÖt ®é<br /> c) Thêi gian ph¶n øng<br /> Sau khi chuÈn ®é kiÓm tra l¹i sè nhãm<br /> epoxy trong Edenol b»ng kho¶ng 3,688 ®o dïng §Ó kh¶o s¸t thêi gian ph¶n øng, ®o tiÕn<br /> mét l îng thõa amin theo tû lÖ Edenol : EDTA h nh ph¶n øng ë 90oC, víi tû lÖ cÊu tö Edenol :<br /> = 1 : 5, thêi gian ph¶n øng l 5 giê v kh¶o s¸t DETA = 1 : 5 (mol). ¶nh h ëng cña thêi gian<br /> ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau. C¨n cø v o l îng ®Õn hiÖu suÊt ph¶n øng ® îc tr×nh b y ë b¶ng 3.<br /> B¶ng 1: ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é ®Õn hiÖu suÊt ph¶n øng<br /> NhiÖt ®é ph¶n øng<br /> C¸c th«ng sè ®¸nh gi¸<br /> 60 70 80 85 90 100 120<br /> ChØ sè amin, mgKOH/g 272,5 315,35 339,6 412,95 303,2 332,5<br /> H m l îng nit¬, % 26,45 7,15 8,27 8,4 10,55 8,47 8,6<br /> HiÖu suÊt ph¶n øng, % 56,4 62,5 72,3 73,4 92,2 74,0 75,2<br /> Chó thÝch: HiÖu suÊt ph¶n øng theo h m l îng nit¬. H m l îng nit¬ tÝnh theo lý thuyÕt l 11,44% [4].<br /> <br /> B¶ng 2: ¶nh h ëng cña tû lÖ cÊu tö ®Õn hiÖu suÊt ph¶n øng<br /> C¸c th«ng sè ®¸nh gi¸ Tû lÖ cÊu tö Edenol : DETA, mol<br /> ChØ sè amin, mgKOH/g 255,03 294,55 412,95 339,05<br /> H m l îng nit¬, % 6,59 7,54 10,55 8,75<br /> HiÖu suÊt ph¶n øng, % 57,6 65,9 92,2 76,5<br /> <br /> B¶ng 3: ¶nh h ëng cña thêi gian ®Õn hiÖu suÊt ph¶n øng<br /> Thêi gian ph¶n øng, giê<br /> C¸c th«ng sè ®¸nh gi¸<br /> 4 5 6<br /> ChØ sè amin, mgKOH/g 321,50 412,95 300,30<br /> H m l îng nit¬, % 8,26 10,55 7,69<br /> HiÖu suÊt ph¶n øng, % 72,2 92,2 67,2<br /> 26<br />  C¸c kÕt qu¶ tr×nh b y ë c¸c b¶ng 1, 2 v 3 Cßn cña adduct, c¸c nhãm epoxy cßn l¹i ® îc<br /> nhËn thÊy rÊt râ l vïng tèi u cña ph¶n øng thÓ hiÖn ë c¸c pic hÊp thu 1275 cm-1 v 918<br /> tæng hîp adduct Edenol & EDTA ®¹t hiÖu suÊt cm-1, ®ång thêi xuÊt hiÖn c¸c pic hÊp thu cña<br /> cùc ®¹i 92,22% ë to = 90oC, thêi gian ph¶n øng c¸c nhãm hi®r«xyl: 3275 cm-1, 1356 cm-1, cña<br /> l 5 giê v tû lÖ cÊu tö Edenol : DETA = 1 : 5 amin bËc 1: 1638 cm-1, 1598 cm-1, 1041 cm-1 v<br /> (mol), s¶n phÈm cã m u v ng n©u. cña amin bËc 2: 1545 cm-1.<br /> 2. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng ®ãng r¾n Ph©n tÝch nhiÖt DSC<br /> §èi víi nhùa epoxy DER331, c¸c pic hÊp Kh¶ n¨ng ®ãng r¾n cña adduct tæng hîp,<br /> thu cña nhãm epoxy thÓ hiÖn rÊt râ ë 1249 cm-1, ® îc x¸c ®Þnh qua gi¶n ®å DSC víi c¸c lo¹i<br /> 907 cm-1, 825 cm-1. Víi Edenol, nhãm epoxy nhùa DER331 v Epon 1001 ® îc tr×nh b y ë<br /> thÓ hiÖn ë c¸c pic hÊp thu: 1234 cm-1, 819 cm-1. b¶ng 4.<br /> <br /> B¶ng 4: Kh¶ n¨ng ®ãng r¾n cña adduct Edenol-DETA (AED)<br /> <br /> Hçn hîp ph¶n øng v NhiÖt ®é b¾t NhiÖt ®é ph¶n NhiÖt ®é kÕt<br /> HiÖu øng<br /> l îng sö dông tÝnh cho ®Çu ph¶n øng, øng ®¹t cùc ®¹i, thóc ph¶n øng,<br /> nhiÖt, J/g o o o<br /> 100 PTL, PTL C C C<br /> Adduct (50)-DER331 144,3 40 100,9 158,5<br /> Adduct (50)-Epon<br /> 140,4 71,5 119,7 198,2<br /> 1001<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 1: Gi¶n ®å DSC cña EPON 828 víi<br /> Versamid 125(1), TETA(2), Adduct828-DETA(3), DETA(4)<br /> Trªn h×nh 1, ®èi víi nhùa Epon 828 (t ¬ng ® ¬ng nhùa DER 331), cã c¸c gi¶n ®å DSC víi<br /> c¸c chÊt ®ãng r¾n th ¬ng m¹i kh¸c nhau nh :<br /> (1): Versamid125 cã hiÖu øng nhiÖt l 242,5 J/g<br /> (2): TETA (phr = 13) cã hiÖu øng nhiÖt l 549,2 J/g<br /> (3): Adduct [828-DETA (1 : 2,5)] cã hiÖu øng nhiÖt l 402,8 J/g<br /> (4): DETA (phr = 11) cã hiÖu øng nhiÖt l 506,9 J/g.<br /> 27<br />  III - KÕt luËn T+i liÖu tham kh¶o<br /> <br /> 1. §o t×m ® îc ®iÒu kiÖn tæng hîp tèi u cho 1. Henkel. Surface Coatings/Edenol/EWL-<br /> adduct Edenol&DETA v tû lÖ mol t ¬ng øng l EC(LF-CH). Index 9, P. 1 - 5.<br /> 1 : 5, toC = 90oC v thêi gian ph¶n øng 5 giê. 2. Mai V¨n Thanh, Phïng H , Ph¹m Ngäc<br /> 2. KÕt qu¶ kiÓm tra trªn phæ hång ngo¹i v L©n, Vò T©n C¶nh. T¹p chÝ Hãa häc, T. 26,<br /> c¸c sè liÖu thu ® îc khi ph©n tÝch h m l îng sè 4, Tr. 11 - 13 (1988).<br /> nit¬ v chØ sè amin trong s¶n phÈm thu ® îc<br /> ho n to n phï hîp. 3. TrÇn VÜnh DiÖu. LuËn ¸n tiÕn sÜ khoa häc.<br /> Tr. 82 - 83, Matxc¬va (1982).<br /> 3. Qua gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt DSC cña<br /> mÉu víi l îng nhùa epoxy Epon 1001 v DER 4. TrÇn VÜnh DiÖu, NguyÔn Phi S¬n, Lª ThÞ<br /> 331, ®o x¸c ®Þnh ® îc kh¶ n¨ng ®ãng r¾n cña Ph¸i. T¹p chÝ Hãa häc, T. 36, sè 1, Tr. 37 -<br /> adduct tæng hîp. 40 (1998).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 28<br />