BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
PHẠM NHƯ HOÀN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HÓA CAO SU THIÊN
NHIÊN LỎNG CÓ CHỨA CÁC NHÓM CHỨC ỨNG DỤNG
LÀM KEO DÁN VÀ CHẤT KẾT DÍNH
Ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 9 44 01 14
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Hà Nội - 2024
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ- BỘ QUỐC PHÒNG
Người hướng dẫn khoa học:
GS. TS Nguyễn Việt Bắc
Phản biện 1: GS. TS Nguyễn Văn Khôi
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Phản biện 2: PGS. TS Mạc Đình Hùng
Trường Đại học Khoa học tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà Nội
Phản biện 3: PGS. TS Chu Chiến Hữu
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án TS cấp Viện
họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Vào hồi: giờ phút, ngày tháng năm 2024
Có thế tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
DANH MỤC
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
[CT1]. Pham Như Hoàn, Nguyễn Việt Bắc (2018), “Study on the
depolymerization of natural rubber latex by hydrogen peroxide and
sodium nitrite.”, Tạp chí nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự,
số đặc san, trang 296 - 301.
[CT2]. Pham Như Hoàn, Nguyễn Việt Bắc (2019), “Tổng hợp cao su
thiên nhiên lỏng epoxy hóa và ứng dụng làm keo dán”, Tạp chí Hóa
học, tập 57, số 6E1,2, trang 306 - 311.
[CT3]. Pham Như Hoàn, Nguyễn Việt Bắc (2019), “Ứng dụng cao su
thiên nhiên lỏng epoxy hóa làm chất tương hợp hệ cao su blend nitril
và cao su thiên nhiên”, Tạp chí Hóa học, tập 57, số 6E1,2, trang 311 -
315.
[CT4]. Pham Như Hoàn, Nguyễn Việt Bắc (2020), “Nghiên cứu ứng
dụng cao su thiên nhiên lỏng chứa nhóm hydroxyl cuối mạch làm chất
kết dính nhiên liệu tên lửa rắn hỗn hợp A72”, Tạp chí Nghiên cứu
khoa học và Công nghệ quân sự, số 68, trang 123 - 128.
[CT5]. Pham Như Hoàn, Nguyễn Việt Bắc (2020), “Nghiên cứu khả
năng dai hóa nhựa epoxy bằng cao su thiên nhiên lỏng và cao su thiên
nhiên lỏng epoxy hóa”, Tạp chí Hóa học, tập 58, số 5E1,2, trang 104 -
108.
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài luận án
Cao su thiên nhiên (NR) có nguồn gốc từ mủ cây cao su (hevea
brasiliensis). NR là loại nguyên liệu quan trọng, được sử dụng trong phổ
biến trong đời sống hàng ngày cũng như trong lĩnh vực kỹ thuật.
Bên cạnh việc sử dụng cao su trực tiếp dưới các sản phẩm lưu hóa,
từ nhiều năm qua việc nghiên cứu biến tính cao su thiên nhiên vẫn đang
thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, nhằm cải thiện các đặc tính
năng của cao su trong quá trình gia công và sử dụng hay tạo nên các sản
phẩm cao su có các tính chất mới mà cao su ban đầu không có. Một
trong hướng nghiên cứu đó là chế tạo cao su thiên nhiên lỏng có khối
lượng phân tử khoảng 2.000 đến 20.000 đơn vị cacbon và chứa các
nhóm chức trong mạch như nhóm hydroxyl, nhóm epoxy, nhóm
phenylhydrazon, nhóm cacbonyl … Cao su thiên nhiên lỏng được tổng
hợp bằng các phương pháp cắt mạch như cắt mạch bằng nhiệt, cơ học,
oxi hóa và quang hóa. Trong đó, phương pháp cắt mạch oxi hóa và
quang hóa được sử dụng để tổng hợp cao su thiên nhiên lỏng có chứa
các nhóm chức ở cuối mạch. Các cặp oxi hóa khử hay sử dụng như
phenylhydrazin - FeCl2, phenylhydrazin - oxy không khí, axit periodic,
NaNO2 - H2O2 … đã được sử dụng để tổng hợp cao su thiên nhiên lỏng
trực tiếp từ latex.
Việc đưa các nhóm chức vào mạch chủ của cao su thiên nhiên đã dẫn
đến những thay đổi quan trọng trong cấu trúc, tính chất và mở rộng
phạm vi ứng dụng của các sản phẩm từ cao su thiên nhiên như tạo ra các
loại màng phủ từ cao su thiên nhiên lỏng có khả năng chịu được các môi
trường ăn mòn như axit, kiềm, các sản phẩm cao su kỹ thuật có khả
năng cách nhiệt, cách âm, chống lại tia tử ngoại tốt.
Trong lĩnh vực quân sự, vấn đề nghiên cứu, ứng dụng sản phẩm từ cao
su thiên nhiên vào việc chế tạo các chi tiết vũ khí trang bị kỹ thuật được
đặc biệt quan tâm. Nó giúp quân đội chủ động trong nguồn nguyên liệu
sẵn có trong nước và tiết kiệm được ngoại tệ nhập khẩu. Đặc biệt là
CSTN lỏng có chứa các nhóm chức hoạt động (nhóm hydroxyl, nhóm
epoxy …) được ứng dụng làm chất kết dính cho nhiên liệu tên lửa rắn hỗn
hợp, hay sử dụng như một chất cháy. Hiện nay, trong nước chưa có công
trình nghiên cứu nào đề cập đến chế tạo chất kết dính cho tên lửa rắn hỗn
hợp từ CSTN lỏng. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và chuyển hóa
cao su thiên nhiên lỏng có chứa các nhóm chức ứng dụng làm keo dán
và chất kết dính” mang tính khoa học và thực tiễn cao.
2
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu cắt mạch latex cao su thiên nhiên Việt Nam bằng phương
pháp hóa học nhằm tạo ra sản phẩm có khối lượng phân tử thấp chứa các
nhóm chức hoạt động như: nhóm hydroxyl và nhóm epoxy.
- Ứng dụng cao su thiên nhiên lỏng epoxy hóa (LENR) làm keo dán kết
cấu (keo dán cao su tổng hợp với nền thép và nền nhôm), làm chất tương
hợp cho hệ cao su blend NR/NBR, tác nhân dai hóa cho nhựa epoxy ED20.
- Ứng dụng cao su thiên nhiên lỏng chứa nhóm hydroxyl làm chất
kết dính cho nhiên liệu rắn hỗn hợp A72.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Chế tạo cao su thiên nhiên lỏng chứa nhóm hydroxyl và
cao su thiên nhiên lỏng epoxy hóa có khối lượng phân tử thấp từ latex
cao su thiên nhiên Việt Nam.
- Phạm vi: Nghiên cứu khả năng cắt mạch latex cao su thiên nhiên
bằng phương pháp hóa học để tổng hợp ra vật liệu cao su thiên nhiên
lỏng chứa nhóm hydroxyl và cao su thiên nhiên lỏng epoxy hóa. Đánh
giá khả năng ứng dụng của các loại vật liệu này làm keo dán cao su –
kim loại, chất kết dính cho nhiên liệu rắn hỗn hợp A72, chất tương hợp
cho hệ cao su blend NR/NBR và chất dai hóa cho nhựa epoxy ED-20.
4. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Tổng quan tài liệu tình nghiên cứu trong nước và thế giới về cắt
mạch và biến tính cao su thiên nhiên
- Tổng hợp cao su thiên nhiên lỏng có khối lượng phân tử thấp, có
chứa nhóm chức hydroxyl bằng phương pháp cắt mạch hóa học từ latex
cao su thiên nhiên Việt Nam.
- Tổng hợp cao su thiên nhiên lỏng epoxy hóa có khối lượng phân tử
thấp trực tiếp từ latex cao su thiên nhiên Việt Nam
- Nghiên cứu ứng dụng cao su thiên nhiên lỏng epoxy hóa làm keo
dán kết cấu (keo dán cao su tổng hợp với nền thép và nền nhôm), làm
chất tương hợp cho hệ cao su blend NR/NBR, làm chất dai hóa cho
nhựa epoxy ED20.
- Nghiên cứu ứng dụng cao su thiên nhiên lỏng có chứa nhóm
hydroxyl làm chất kết dính nhiên liệu rắn hỗn hợp A72.
5. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng
Luận án sử dụng phương pháp tổng quan tài liệu kết hợp với thực
nghiệm để cắt mạch latex cao su thiên nhiên bằng phương pháp hóa học.
Các kỹ thuật phân tích hóa lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc, tính chất
và hình thái học vật liệu như: TGA, DSC, FT-IR, SEM, GPC, 1H-NMR,
13C-NMR, DMA. Các phương pháp đo độ bền cơ lý của vật liệu như: độ
bền va đập Charpy, độ bền kéo đứt, độ cứng … theo các tiêu chuẩn hiện
hành trong nước và trên thế giới.