2 Khối lượng phân tử

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



51



TS. HOÀNG THỊ THÁI THANH



trên bề mặt có hiện tượng định hướng, việc phân nhánh hay bị đứt mạch xảy ra

ít. Chính vì vậy nó có khối lượng phân tử lớn hơn nhiều so với trùng hợp huyền

phù. Còn đối với trùng hợp khối, khối lượng phân tử của nó thấp vì khi trùng

hợp nó chỉ sử dụng monomer và chất khơi mào, khơng có mơi trường, nhiệt độ

phân bố không đồng đều dẫn đến hiện tượng khối lượng phân tử phân bố không

đều. Ở trùng hợp dung dịch tuy dễ điều khiển nhiệt độ nhưng độ trùng hợp trung

bình tỉ lệ thuận với nồng độ monomer vì vậy khi pha lỗng monomer sẽ làm

giảm khối lượng phân tử trung bình và thấp hơn so với trùng hợp khối, độ trùng

hợp có thể giảm do phản ứng chuyển mạch lên dung môi.



Khối lượng phân t ử

18000

16000

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0



TH khối



TH Nhũ tương TH Huyền phù TH Dung dịch



Hình 3.34 Biều đồ cột so sánh khối lượng phân tử của các phương pháp trùng hợp



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



52



TS. HOÀNG THỊ THÁI THANH



3.3 Độ chuyển hóa

3.3.1



Hình ảnh độ chuyển hóa của PVAc theo thời gian



 Trùng hợp khối



Hình 3.35 Trùng hợp khối PVAc

Trùng hợp khối diễn ra trong một thời gian khá nhanh, ban đầu monomer

và chất khởi đầu tan với nhau, sôi tạo bọt, độ nhớt của dung dịch chất lỏng tăng

dần, và đặc lại sau một thời gian, tạo dạng khối đúng như hình dạng khn,

trùng hợp khối mang đến polymer có độ trong cao. Độ chuyển hóa của trùng

hợp khối cũng là nhỏ nhất.

 Trùng hợp dung dịch



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



53



TS. HỒNG THỊ THÁI THANH



Hình 3.36 Trùng hợp dung dịch so sánh với VAM

Trùng hợp dung dịch sử dụng dung môi Methanol làm môi trường phản

ứng. Sau phản ứng 3 giờ, dung dịch phản ứng trở nên đục hơn, độ chuyển hóa

tạo polymer tăng dần, độ nhớt dung dịch tăng dần nhưng không cao bằng trùng

hợp khối, trong quá trình trùng hợp có thể thêm dung mơi.

Điều chỉnh nồng độ monome và chất khơi mào (chất khởi đầu) cũng rất

quan trọng vì một lý do khác, nồng độ monome càng thấp và nồng độ khởi đầu

càng cao thì trọng lượng phân tử trung bình càng thấp do có nhiều vị trí phản

ứng hơn. Tốc độ phản ứng trong phản ứng trùng hợp dung dịch thường thấp hơn

so với trùng hợp nhũ tương và monomer dư cao hơn. Trùng hợp dung dịch được

chọn trong đó các dung dịch polymer PVAc được sử dụng trực tiếp, như là chất

kết dính sử dụng trong ngành công nghiệp keo dán.



Muốn thu được sản phẩm PVAc dạng

rắn thì ta phải tách dung mơi và monomer

còn dư, sử dụng một loại dung mơi có thể

hòa tan monomer mà khơng hòa tan

polymer như hexane hay diethyl ete. Dung

môi sử dụng trong bài là diethyl ete, sử

dụng với tỉ lệ 1:10 (1 polymer : 10 diethyl



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



54



TS. HOÀNG THỊ THÁI THANH



ete), tạo kết tủa, lọc và đem sấy ta thu được

polymer dạng rắn.

Hình 3.37 Dung dịch polymer

kết tủa trong diethyl ete



 Trùng hợp nhũ tương



55



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



TS. HỒNG THỊ THÁI THANH



(a)

(b)

Hình 3.38 Độ chuyển hóa của trùng hợp nhũ tương PVAc

(Hình (a) mới khi trùng hợp ; hình (b) sau 7 tuần)

Ta có quan sát bằng mắt thường sự thay đổi rõ rệt từ 1 giờ đến 5 giờ, độ đục

của sản phẩm quan sát rõ rất ở thời điểm từ 1 giờ đến 2 giờ (Hình (a)).

Hệ nhũ tương sau 7 tuần ngồi mơi trường khơng khí tương đối ổn định, bởi

vì hệ có tỉ lệ giữa các chất phù hợp theo tính tốn, chất nhũ hóa có vai trò làm

giảm sức căng bề mặt giữa hai pha trong hỗn hợp nhũ tương, hình thành lớp bảo

vệ xung quanh các hạt micel làm cho chúng không thể kết hợp lại với nhau tạo

pha phân tán lớn hơn.



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



56



TS. HOÀNG THỊ THÁI THANH



(a)



(b)



Hình 3.39 Trùng hợp nhũ tương

Hình (a) dung dịch trùng hợp nhũ tương sau 5 giờ, nó có màu trắng sữa, có

thể sử dụng ngay khi mới trùng hợp. Nó là một hỗn hợp “latex”, cao su trắng. Hệ

nhũ ổn định nếu ta kiểm soát nhiệt độ, tốc độ khuấy và thành phần nhũ tốt.

Hình (b) hệ nhũ tương sẽ bị phá vỡ nếu ta đưa vào hệ một số chất hoạt động

bề mặt, hoặc là các chất điện ly yếu hoặc trung bình. Trong bài thí nghiệm sử

dụng NaCl 20%, hệ nhũ ngay lập tập bị phá nhũ, keo lại, tạo vón cục, thực hiện

việc rửa sạch với nước cất để loại bỏ NaCl cũng như chất nhũ hóa còn sót lại trên

bề mặt.

 Trùng hợp huyền phù



(a)



(b)



(c)



Hình 3.40 Độ ổn định và độ chuyển hóa của PVAc trong trùng hợp huyền phù



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



57



TS. HOÀNG THỊ THÁI THANH



Ở hình (a) trùng hợp huyền phù trong thời gian 1 ngày, các hạt polymer vẫn

giữ trạng thái lơ lửng trong môi trường phân tán lỏng. Nhưng khi để yên trong

thời gian 3 giờ thì các hạt polymer có xu hướng lắng xuống đáy bình ở hình (b).

Đặc biệt quan sát hiện tượng lắng rõ nhất ở hình (c) trong thời gian 7 tuần, các

hạt polymer lắng hoàn toàn xuống đáy bình, bên trên là lớp nước huyền phù

trong. Nguyên nhân khi khơng có tác động từ bên ngồi (khuấy) thì hệ huyền phù

khơng ổn định, các hạt polymer với kích thước hạt lớn sa lắng. Ở đây có sử dụng

chất ổn định với hệ là polyvinyl ancol với một lượng nhỏ nên khơng ổn định

được hệ huyền phù.



(a)



(b)



(c)



Hình 3.41 So sánh sự khác nhau về chất ổn định PVA

Nhìn vào hình 3.11 ta thấy ở hình (a) sử dụng 1g PVA, hình (b) sử dụng 2g

PVA và hình (c) sử dụng 3g PVA. Quan sát hình ta có thể nhận thấy sự khác nhau

rõ ràng về độ ổn định của hệ huyền phù. Nếu sử dụng một lượng nhỏ chất ổn

định PVA thì các hạt polymer sẽ có xu hướng sa lắng xuống dưới đáy, còn nếu sử

dụng một lượng chất ổn định phù hợp nó sẽ giữ độ ổn định cho hệ. Qua đây thấy

rõ được mức độ quan trọng của độ ổn định hệ nhũ tương.



58



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



3.3.2



TS. HỒNG THỊ THÁI THANH



Đồ thị chuyển hóa của PVAc trong các phương pháp trùng



hợp



Đ ộ c huyể n hóa

100

90

80



Độ chuyển hóa (%)



70

60



khối

dung dịch

huyền phù

nhũ tương



50

40

30

20

10

0



0



0.5



1



1.5



2



2 .5



3



3 .5



4



4.5



5



thời gian ( GIỜ)



Hình 3.42 Đồ thị chuyển hóa PVAc của các phương pháp trùng hợp

Qua đồ thị chuyển hóa ta thấy rằng đối với các phương pháp trùng hợp

khác nhau thì độ chuyển hóa khác nhau. Trùng hợp khối có độ chuyển hóa rất

thấp xấp xỉ 30% và trùng hợp trong một thời gian ngắn, lí do bởi vì trong phương

pháp trùng hợp khối chỉ sử dụng mỗi monomer và chất khơi mào, dưới tác dụng

của nhiệt thì monomer sẽ chuyển hóa thành polymer, nhưng do khơng có mơi

trường , nhiệt độ phân tán không đều, độ nhớt tăng cao làm cản trở q trình

chuyển hóa, các phần tử khơng linh động trong mạch, sau phản ứng trùng ngưng

một lượng monomer còn nhiều, nó sẽ tạo các bọt khí khơng mong muốn, vì vậy

độ chuyển hóa của trùng hợp khối thấp. Trùng hợp dung dịch có độ chuyển hóa

cũng khơng cao, mặc dù nó có sử dụng mơi trường có dung mơi điều này làm



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



59



TS. HỒNG THỊ THÁI THANH



nhiệt độ đồng đều cho phản xứng trùng hợp xảy ra nhưng làm cản trở vận tốc

phản ứng, việc sử dụng một dung môi khác để tách sản phẩm và hòa tan

monomer cũng làm độ chuyển hóa của trùng hợp dung dịch thấp. Trùng hợp

huyền phù có độ chuyển hóa cao hơn bởi vì nó được xem là một trùng hợp khối

có sử dụng chất ổn định và mơi trường phân tán, vì vậy monomer chuyển hóa

thành polymer dễ dàng hơn, ổn định hơn. Và cuối cùng độ chuyển hóa cao nhất

vẫn là trùng hợp nhũ tương gần 65% trong 5 giờ trùng hợp. Nguyên nhân vì

trong trùng hợp nhũ tương sử dụng chất hoạt động bề mặt, tạo các micel, các

micel giúp bảo vệ monomer, giúp chúng tiếp xúc nhanh chóng tới các chất khởi

đầu trên bề mặt tạo polymer. Hàm lượng chất nhũ hóa tăng thì bề mặt tiếp xúc

tăn, bề mặt micel tăng, khả năng phản ứng giữa monomer và chất khởi đầu nhiều

hơn, vận tốc phản ứng tăng, độ chuyển hóa cao.



3.4 Ảnh chụp SEM của trùng hợp nhũ tương và trùng hợp huyền phù.



Hình 3.43 Ảnh chụp SEM của trùng hợp nhũ tương



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



60



TS. HỒNG THỊ THÁI THANH



Hình 3.44 Ảnh chụp SEM của trùng hợp huyền phù

Nhìn vào ảnh chụp SEM của trùng hợp nhũ tương và trùng hợp huyền phù

ta thấy hạt huyền phù có kích thước lớn hơn nhiều so với htaj nhũ tương. Ở hạt

PVAc trùng hợp huyền phù hạt đều, tròn, bề mặt hạt trơn. Còn hạt PVAc của

trùng hợp nhũ tương thì hạt khơng đều, khơng tròn. Bề ,ặt hạt xù xì, nguyên nhân

là sự vỡ bề mặt của các hạt micel.