Luận văn Nghiên cứu tổng hợp alkyleste và etyllactap làm tiền chất pha chế dung môi sinh học để pha sơn

Chất này gồm hai loại: Chất phụ trợ và dung môi. * Chất phụ trợ - Bột màu: Là thành phần quan trọng tạo màu cho màng sơn. Bột màu là chất rắn có độ hạt rất nhỏ, không hòa tan trong dầu hoặc dung môi. Bột màu được mài nghiền đồng đều với chất dẻo, có tác dụng che phủ bề mặt, chống xuyên thấu của tia tử ngoại làm cho màng sơn có màu, chịu nước, chịu khí hậu, nâng cao độ cứng, độ mài mòn, kéo dài tuổi thọ của màng sơn Bột màu dung trong sơn thường là các chất vô cơ không hòa tan trong nước, bao gồm một số kim loại, phi kim loại, chất oxi hóa, hợp chất lưu huỳnh và muối, có khi là chất hữu cơ không hòa tan trong nước, chất nhuộm hữu cơ hòa tan trong nước hoặc trong rượu. Do tác dụng chủ yếu của bột màu trong sơn khác nhau mà phan ra 3 loại: bột màu trang sức, bột màu chống gỉ và bột độn. - Những chất phụ trợ khác:Những chất phụ trợ khác trong sơn, không phải là chất tạo màng chủ yếu, nhưng chọn và sử dụng chính xác chất phụ trợ có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của màng sơn. Có rất nhiều chất phụ trợ, tùy theo tác dụng của nó mà phân ra các loại: Chất làm khô, chất đóng rắn, chất chống ẩm ướt, chất huyền phù, chất chống lão hóa Trong đó chất làm khô, chất đóng rắn được sử dụng nhiều nhất. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 30 * Dung môi Dung môi là chất lỏng bay hơi, có tác dụng hòa tan màng. Sau khi màng đóng rắn toàn bộ dung môi bay hơi, không lưu lại trên màng. Dung môi có thể chia thành 3 loại: - Dung môi có điểm sôi thấp dưới 100oC. Dung môi điểm sôi thấp là axeton, etylaxetat - Dung môi có điểm sôi trung bình, có điểm sôi ở nhiệt độ 110-1450C. Dung môi điểm sôi trung bình là axetat, xilen, rượu butylic - Dung môi có điểm sôi cao, có điểm sôi ở nhiệt độ trên 145oC Tính ưu việt của dung môi phụ thuộc độ tinh khiết, điểm sôi, khả năng bay hơi và sự làm loãng của nó. Ngoài ra còn có chất trợ dung môi, làm tăng sự pha loãng của dung môi. 1.4.2.4. Một số loại sơn thông dụng. Có rất nhiều loại sơn, tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng chúng ta có thể chọn loại sơn cho phù hợp. Một số loại sơn có thể kể ra như sau: sơn dầu, sơn thiên nhiên, sơn phenolmandehit, sơn bi tum, sơn alkyd. Từ những yêu cầu, đặc tính, thành phần của sơn và dung môi ở trên. Qua quá trình khảo sát tính chất của etyl lactat và metyl este. Tôi đã chọn etyl lactat và metyl este là hai thành phần chính để tổng hợp dung môi sinh học pha chế sơn có các chỉ tiêu kỹ thuật thỏa mãn tính chất yêu cầu với dung môi dầu khoáng pha sơn. Từ tổng quan ở trên có thể thấy rằng, việc tìm ra một loại dung môi sinh học để pha sơn thay thế dung môi dầu khoáng truyyền thống là vấn đề đang được quan tâm vì những tính năng vuợt trội của nó so với dung môi dầu khoáng. Từ đó đặt ra cho chúng tôi nhiệm vụ nghiên cứu tổng hợp được một loại dung môi sinh học nào đó đi từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở Việt Nam. Qua khảo sát, chúng tôi quyết định chọn điều chế xúc tác dị thể Na2SiO3/SiO2 để tổng hợp metyl este và tổng hợp etyl lactat từ axit lactic là hai thành phần chính của dung môi sinh học để pha sơn. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 31 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 CHẾ TẠO XÚC TÁC Na2SiO3/SiO2. Xúc tác được sử dụng trong quá trình tổng hợp biodiezel là xúc tác dị thể Na2SiO3/SiO2. - Ưu điểm: + Dễ tách khỏi sản phẩm. + Có thể tái sinh nhiều lần. + Không độc hại. - Nhược điểm : khó điều chế, hoạt tính không cao. Do khi sử dụng xúc tác dị thể cho hiệu suất phản ứng không cao chỉ khoảng 11% nên ta cần làm tăng hoạt tính xúc tác để tăng hiệu suất phản ứng bằng cách ngâm tẩm xúc tác đó với một chất khác để làm tăng hoạt tính cũng như bề mặt riêng của nó. Ở đây SiO2 được ngâm với dung dịch Na2SiO3. Na2SiO3 là bazơ mạnh tan tốt trong nước. Vì vậy nếu mang Na2SiO3 trên SiO2 bằng phương pháp phù hợp đảm bảo cho liên kết là bền vững đồng thời không bị phá vỡ bởi các phân tử rượu thì Na2SiO3/SiO2 sẽ là xúc tác dị thể tốt hiệu quả cho quá trình tổng hợp biodiesel. Cân lượng chính xác Na2SiO3 và SiO2 theo tỉ lệ phần trăm về khối lượng đã được định trước, trộn đều hỗ hợp.Có pha thêm một lượng nước cất nhỏ. Để ngâm tẩm trong 24 tiếng. Sau đó lọc tách bớt nước. Đem sấy ở nhiệt độ 200oC trong 2giờ để loại bỏ nước và các tạp chất nhẹ. Tiếp tục nung xúc tác ở 900oC trong 5giờ. Xúc tác sau khi nung ở dạng khối rắn. Nghiền xúc tác tới kích thước hạt cần khảo sát. 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA XÚC TÁC. [18,9] 2.2.1. Khảo sát bằng nhiễu xạ Rơnghen. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen là phương pháp hiện đại được ứng dụng rộng rãi để nghiên cứu vật liệu có cấu trúc tinh thể. Mạng tinh thể được cấu tạo bởi các ion hay nguyên tử phân bố một cách có trật tự và đều đặn trong không gian theo qui luật nhất định. Khoảng cách giữa các nguyên tử hay các ion chỉ trong vài angstron nghĩa là xấp xỉ bằng với bước sóng của tia Rơnghen. Nguyên tắc của phương pháp: Khi chùm tia Rơnghen tới bề mặt tinh thể và đi vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới đóng vai trò như một cấu tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion này được phân bố trên mặt phẳng song song. Các nguyên tử bị kích thích bởi chùm tia Rơnghen sẽ trở thành các tâm phát ra các tia thứ cấp gọi là tia tán xạ. Do đó hiệu phương trình của hai tia phản xạ bất kỳ song song cạnh nhau được tính như sau: ∆ = 2d. sinθ Trong đó: - d là khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 - θ là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ. Theo điều kiện giao thoa để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì hiệu quang trình phải bằng chiều dài sóng. Cho nên: 2d. sinθ = n λ Đây là hệ thức Vufl-Bragg, là phường trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ tìm ra được 2θ. Từ đó suy ra d theo hệ thức Vufl-Bragg. So sánh giá trị d tìm được với d tiêu chuẩn sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu. Vì vậy phương pháp này được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật chất. Thực nghiệm: Giản đồ XRD được ghi trên máy Bru-ker-Germany. 2.2.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét. Đây là phương pháp phân tích hiện đại dùng để chụp ảnh vi cấu trúc bề mặt của vật cần chụp với độ phân giải cao và độ sâu quan sát lớn. Phương pháp này chụp ảnh dựa trên sự tương tác giữa điện tử tới và bề mặt vật chất. Hình 2.1. Mô hình nhiễu xạ tia X - Nguyên tắc: Phương pháp hiển vi điện tử quét dùng chùm tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu, ảnh đó khi đến màn huỳnh quang có thể đạt độ phóng đại theo yêu cầu. Chùm tia điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ quang sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm điện tử đập vào mẫu, trên bề mặt mẫu phát ra các chùm tia điện tử thứ cấp. Mỗi điện tử phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu sẽ biến đổi thành một tín hiệu ánh sáng, tín hiệu được khuyếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu. - Thực nghiệm: Kỹ thuật ghi ảnh hiển vi điện tử bao gồm rửa sạch mẫu bằng etanol, phân tán mẫu, sấy khô, mẫu được ghi trên máy JMS-5410-Japan. Hiển vi điện tử thường được sử dụng để nghiên cứu bề mặt mẫu, kích thước, hình dạng vi tinh thể do khả năng phóng đại và tạo ảnh rất rõ nét và chi tiết. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 2.2.3. Phương pháp hấp phụ đa lớp BET. - Nguyên tắc: Dung tích hấp phụ đa lớp của chất rắn có thể được sử dụng để tính diện tích bề mặt riêng của nó, S (m2/g). Dung tích hấp phụ đơn lớp được định nghĩa là lượng chất bị hấp phụ có thể chứa được chỉ trong một lớp điền đầy phân tử, trên bề mặt của một gam chất rắn. Nó liên hệ với diện tích bề mặt riêng S bởi công thức đơn giản: S = nm. am.L Trong đó, am: là diện tích trung bình chiếm bởi một phân tử chất bị hấp phụ chỉ trong một lớp (diện tích cắt ngang trung bình của phân tử bị hấp phụ, m2). L: là số Avogadro và bằng 6,02.1023 phân tử/ mol. nm: là lượng chất bị hấp phụ đơn lớp trên bề mặt 1g chất hấp phụ (mol/g). Mô hình hấp phụ thường được sử dụng cho quá trình hấp phụ đa lớp được giới thiệu bởi Brunauer, Emmett, và Teller được biết đến như là phương trình BET. Nó dựa trên những giả thiết sau: + Nhiệt hấp phụ (Kcal/mol) không đổi trong suốt quá trình hấp phụ. + Các phân tử bị hấp phụ lên bề mặt chất xúc tác không cạnh tranh lẫn nhau, độc lập với nhau. + Mỗi một trung tâm hấp phụ chỉ hấp phụ một phân tử. + Số trung tâm hấp phụ của chất hấp phụ không thay đổi. + Các phân tử bị hấp phụ đầu tiên có tương tác nhau tạo ra lực, lực này tạo điều kiện cho lớp hấp phụ thứ 2,3,...n. + Tốc độ hấp phụ (ra) trên lớp hấp phụ thứ nhất (i) bằng với tốc độ nhả hấp phụ (ra) của lớp (i+1). + Nhiệt hấp phụ ở lớp đầu tiên là rất lớn so với nhiệt hấp phụ của những lớp tiếp theo. Nhiệt hấp phụ từ lớp thứ hai trở lên đến lớp ngưng tụ là bằng nhau và phải bằng với nhiệt ngưng tụ. AHd2 = AHd3 = .... = AHdn Phương trình cơ bản của BET là: ( ) ( ) omm o PcV Pc cVPPV P ⋅⋅ ⋅− + ⋅ = − 11 Trong đó: V là thể tích khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) được hấp phụ. Vm là thể tích khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) được hấp phụ trong một lớp. c = exp(Q – L)/RT -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 34 Trong đó, + Q là nhiệt của quá trình hấp phụ lớp chất bị hấp phụ đầu tiên. + L là ẩn nhiệt ngưng tụ của khí, bằng với nhiệt của quá trình hấp phụ ở những lớp tiếp theo. + P/Po là áp suất tương đối của khí. Phương pháp BET áp dụng cho thực tế, thể tích của khí được hấp phụ được đo ở nhiệt độ không đổi, khi đó nó là hàm của áp suất và đồ thị được xây dựn là P/V (P–Po) theo P/Po. Phần đoạn thẳng bị cắt 1/Vmc và góc tang α là ( c – 1)/Vmc, cho phép tính Vm và c, nm tính từ Vm số mol chất bị hấp phụ trong một lớp trên một gam chất hấp phụ. Hình 2.2. Đồ thị BET 2.3. TỔNG HỢP METYL ESTE TỪ DẦU HẠT CAO SU. 2.3.1 Yêu cầu nguyên liệu. 2.3.1.1. Alcol. Rượu được sử dụng trong thí nghiệm phải tinh khiết (độ tinh khiết trên 99%). Lượng ancol cần phải lấy chính xác, lượng sai số nhỏ trong quá trình đong sẽ ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng và độ tinh khiết của sản phẩm este. Trong các loại ancol người ta dùng nhiều nhất là metanol vì: • Cho hiệu suất tương đối cao • Không tạo đẳng phí với các chất khác. • Sau khi tạo thành sản phẩm thì do sự phân lớp giữa este/glyxerin nên tách sản phẩm dễ dàng. • Metanol tương đối rẻ tiền. Tuy nhiên, nhược điểm của metanol là nó tương đối độc, gây ảnh hưởng tới hệ thần kinh và có thể gây mù mắt. Dùng etanol thì tạo hỗn hợp đẳng phí với nước và do nó là một dung môi cầu nên khó tách etanol ra khỏi sản phẩm và hiệu suất của phản ứng cũng kém hơn dùng metanol. 2.3.1.2. Dầu thực vật. Dầu thực vật sử dụng trong quá trình tổng hợp metyl este phải có chỉ số axit thấp hơn 0,5 mg KOH/g dầu (với dầu có chỉ số axit cao hơn 0,5 mg KOH/g dầu thì độ -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 35 chuyển hóa thấp hơn 30%). Đối với dầu đã tinh chế, có thể sử dụng ngay để tiến hành phản ứng. Nhưng đối với dầu thực vật thô thì phải tinh chế, loại bớt axit béo. Quá trình tinh chế như sau: • Xác định chỉ số axit của dầu • Chỉ số axit của dầu là số mg KOH/g dầu. Biết được chỉ số axit là tính được lượng kiềm cần sử dụng để trung hòa axit béo tự do có trong dầu. • Trung hòa dầu. • Để tách axit béo trong dầu ta cho 200 ml dầu hạt cao su vào bình có dung tích 500 ml. Dầu được gia nhiệt lên 60 0C và khuấy trộn nhẹ. Sau đó cho 70 ml dung dịch NaOH với hàm lượng được tính toán theo chỉ số axit của dầu, khuấy trộn nhẹ trong 15 phút ở 60 oC. Cho vào hỗn hợp phản ứng 50 ml dung dịch NaCl 10%, ngừng khuấy trộn để cho hỗn hợp phản ứng lắng tách trong 1 giờ. Bằng phương pháp này, ta thu được dầu trung tính ở lớp trên và xà phòng ở lớp dưới. • Rửa và sấy dầu. • Rửa xà phòng và kiềm dư bằng dung dịch NaCl 10% và nước nóng. Dầu trung tính ở lớp trên được chiết tách ra. 2.3.2 Các chỉ tiêu của dầu thực vật. 2.3.2.1. Hàm lượng axit béo của dầu hạt cao su Thành phần các axít béo của dầu thực vật được xác định bằng cách chuyển hóa chúng thành metyl este của dầu thực vật sau đó dùng phương pháp sắc ký khối phổ để xác định. Bảng 2.1 Thành phần axit béo của dầu hạt cao su C14:0 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 C20:0 C20:1 C22:0 C24:0 0,1 8,5 0,2 9,2 23,5 36,2 21,3 0,4 0,2 0,1 0,1 2.3.2.2. Xác định các chỉ số cơ bản của dầu thực vật * Xác định chỉ số axit (TCVN6127-1996) Chỉ số axit là số mg KOH cần dùng để trung hòa hết lượng axit có trong 1 g dầu thực vật. Nguyên tắc chuẩn độ: Hòa tan mẫu dầu thử vào trong một dung môi hỗn hợp, sau đó chuẩn độ axit béo tự do bằng dung dịch KOH trong etanol Cách tiến hành: Cân 1-2 g mẫu vào bình nón 250 ml, thêm vào đó 80 ml dung môi hỗn hợp gồm hai phần ete etylic và một phần etanol đã được trung hòa, lắc mạnh cho tan đều. Trong trường hợp dầu không tan hết phải vừa lắc vừa đun nóng nhẹ trên bếp cách thủy rồi làm nguội đến nhiệt độ 20oC. Sau đó cho vào bình nón 5 giọt chất chỉ thị phenolphtalein và chuẩn độ bằng dung dịch KOH 0,1 N đến khi xuất hiện màu hồng nhạt, bền màu trong 30 giây. * Xác định chỉ số xà phòng (TCVN 6126 -1996) Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần dùng để xà phòng hóa 1 gam chất béo dưới các điều kiện qui định của tiêu chuẩn này. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 36 Nguyên tắc: Đun sôi mẫu thử với dung dịch KOH trong etanol và cho hồi lưu bằng bộ sinh hàn sau đó chuẩn độ bằng lượng dư với dung dịch chuẩn axit HCl. Tiến hành: Cân khoảng 2 gam mẫu thử vào bình nón. Dùng pipet lấy 25 ml dung dịch KOH trong etanol cho vào phần mẫu thử và một ít chất trợ sôi. Nối bộ sinh hàn với bình đặt trên dụng cụ đun nóng và đun sôi từ từ, lắc nhẹ trong suốt thời gian 60 phút đến 2 giờ trong trường hợp dầu và mỡ nóng chảy cao và khó xà phòng hóa. Cho thêm vào dung dịch đang nóng 0,5 ml dung dịch phenolphtalein và chuẩn độ với dung dịch chuẩn axit HCl cho đến khi màu hồng của chất chỉ thị biến mất. Tiến hành chuẩn độ với mẫu trằng (không có dầu) với các bước làm tương tự như trên. Tính kết quả: Chỉ số xà phòng hóa được xác định theo công thức sau: 0 1( ). .56.1 s V V CI m − = Trong đó: Vo: Thể tích dung dịch chuẩn HCl đã sử dụng cho mẫu trắng, ml V1: Thể tích dung dịch chuẩn HCl đã sử dụng cho phép xác định , ml C: Nồng độ chính xác của dung dịch chuẩn HCl, mol/l M: Khối lượng mẫu, gam Kết quả chỉ số xà phòng là giá trị trung bình của hai lần đo, chênh lệch giữa hai lần đo không quá 0,5% giá trị trung bình cộng. * Xác định hàm lượng nước. Hàm lượng nước và các chất bay hơi trong dầu được xác định bằng cách sấy đến nhiệt độ không đổi. Cách xác định: Cân 5 gam mẫu đã được trộn đều vào cốc thủy tinh đã sấy khô và biết trước khối lượng. Đem sấy ở nhiệt độ 100- 150 oC đến khối lượng không đổi. Sau 40 phút cân lần đầu, sau 20 phút cân lại. Khối lượng được coi như không đổi khi hai lần cân khác nhau không quá 0,005 gam. Tính kết quả: Hàm lượng nước và các chất bay hơi được tính theo công thức sau: 1 2( ).100m mN m − = Trong đó: m: Khối lượng mẫu thử, g m1: Khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy, g m2: Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy, g 2.3.3 Cách tiến hành tổng hợp metyl este. 2.3.3.1. Các thiết bị trong quá trình thực nghiệm. • Thiết bị phản ứng một bình ba cổ dung tích 500 ml. Một cổ cắm sinh hàn ngược. Một cổ cắm nhiệt kế. Một cổ để cho metanol, nguyên liệu và xúc tác, trong quá trình phản ứng phản ứng phải nút kín các cổ bình. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 37 • Máy khuấy từ có thiết bị gia nhiệt và có thể điều chỉnh được tốc độ khuấy và nhiệt độ. • Sinh hàn ngược: Được làm mát bằng nước để ngưng tụ ancol. • Nhiệt kế 1000C • Phễu chiết, cốc, bình tam giác để đựng sản phẩm. Chú thích: 1. Sinh hàn nước. 2. Bình phản ứng. 3. Máy khuấy từ có gia nhiệt. 4. Nhiệt kế. 5. Khuấy từ. 2.3.3.2. Tiến hành phản ứng. Cho 100ml dầu hạt cao su đã tinh chế vào bình cầu 3 cổ 500 ml có lắp sinh hàn hồi lưu và nhiệt kế. Hệ thồng này được đặt trên máy khuấy từ có gia nhiệt. Dầu được gia nhiệt lên 40oC và khuấy với tốc độ định trước, xúc tác Na2SiO3 với lượng 4 gam.Tiến hành cho metanol vào bình phản ứng. Nâng nhiệt độ lên nhiệt độ phản ứng ở 60 oC và giữ nguyên nhiệt độ này trong suốt thời gian phản ứng. 2.3.3.3. Quá trình tách và tinh chế sản phẩm. * Tinh chế metyl estel thu được Sau khi phản ứng kết thúc hỗn hợp được phân thành hai lớp: Lớp trên là metyl estel và một phần dầu chưa phản ứng, lớp dưới là glyxerin. Metyl este được triết tách ra. Do trong sản phẩm còn lẫn xúc tác NaOH nên ta phải tiến hành rửa sản phẩm bằng nước nóng, nhiệt độ nước rửa là 80oC. Sản phẩm sau khi rửa đem chưng tách nước thu được metyl este của axit béo. Hình2.4. Sơ đồ chiết sản phẩm 3 2 1 4 5 Nươc vào Nươc ra Hình 2.3. Sơ đồ mô tả thiết bị phản ứng tổng hợp metyl este Chú thích: 1: Lớp metyl este 2: Lớp glyxerin -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 38 2.4. TỔNG HỢP ETYL LACTAT TỪ AXIT LACTIC VÀ ETANOL. Phương pháp tổng hợp etyl lactat gồm hai giai đoạn. Giai đoạn một là chuyển hóa axit lactic thành dạng oligome có độ polime hóa DPM trong khoảng từ 2 ÷ 30, giai đoạn hai trộn sản phẩm của giai đoạn một với etanol với sự có mặt của xúc tác este hóa để chuyển hóa acid lactic dạng oligome thành etyl lactat. Dụng cụ phản ứng: • Bình phản ứng ba cổ • Khuấy từ • Sinh hàn hồi lưu • Nhiệt kế 100 0C Phương pháp tiến hành phản ứng. - Giai đoạn 1: Cho 120 ml dung dịch axit lactic 88% và 1 ml axit sunfuric đậm đặc nồng độ 98% vào trong bình phản ứng dung tích 500 ml. Nhiệt độ phản ứng giữ ở mức 120oC và tiến hành phản ứng trong 5 giờ. - Giai đoạn 2: Sản phẩm thu được trong phản ứng trên sau đó trộn với 30 ml ethanol. Không cho thêm xúc tác. Thực hiện phản ứng este hóa trong 8 giờ ở nhiệt độ xấp sỉ 800C. Sản phẩm thu được là etyl lactat và các sản phẩm phụ. Tinh chế sản phẩm: Đem chưng hỗn hợp sản phẩm phản ứng. Thu etyl lactat ở khoảng nhiệt độ 150oC - 155oC. Chú thích: 1. Bếp điện 2. Bình chưng 3. Nhiệt kế 4. Sinh hàn 5. Bình chứa sản phẩm Hình 2.5. Sơ đồ chưng cất sản phẩm etyl lactat -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 2.5. QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN 2.5.1 Sơ đồ điều chế. 2.5.2. Phương thức chế tạo sơn. Có 3 phương thức chế tạo sơn: - Phương thức 1: Trước tiên cho hỗn hợp dung môi vào trong máy khuấy, sau đó cho nitroxenlulozơ , sau khi nitrixenlulozơ hòa tan, cho chất pha loãng, nhựa và chất Bột màu Chất làm dẻo Nitroxenlulozơ Dung môi Trợ dung môi Chất pha lỏng Nhựa Khuấy Hỗn hợp màu Khuấy Hòa tan Hỗn hợp dung môi Lắng hoặc lọc Hòa tan Lỏng Dung dich nitroxenlulozơ Dung dịch nhựa Khuấy Sơn gốc Khuấy Lọc Đóng thùng Sơn công nghiệp Sơn ô tô Sơn lót Sơn đặc biệt Mài nghiền -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 dẻo (tốt nhất hòa tan nhựa trong chất pha loãng). Khuyết điểm của phương pháp này là khi khuấy không tốt, một phần nitroxenlulozơ tách ra. Để nitroxenlulozơ dạng rắn tách ra hòa tan hết, cần phải tiếp tục khuấy. - Phương thức 2: Trước tiên cho chất pha loãng vào trong máy khuấy, cho dần nitroxenlulozơ, làm cho nó ở trạng thái nở ướt, khi cho dung môi vào, nitroxelulozơ nở ướt sẽ hòa tan nhanh, sau đó cho nhựa. Phương pháp này hợp lí và nâng cao năng suất lao đông. Vì thế được sử dung nhiều. - Phương thức 3: Cho đồng thời hỗn hợp dung môi, chất pha loãng vào trong máy khuấy, cho dần nitroxenlulozơ và nhựa vào. Phương thức này gần giống phương thức 2, nhưng năng lực sản xuất thấp. Công dụng chế tạo sơn có độ nhớt cao. 2.5.3.Tỷ lệ pha chế các thành phần màng sơn. Tỷ lệ pha chế thành phần màng sơn như sau. - Phần không bay hơi: + Nitro xenlulozơ 10%. + Chất làm dẻo 5% + Nhựa 10% + Bột màu 5% - Phần bay hơi: + Dung môi 38% + Chất pha loãng 32% 2.5.4 Đánh giá khả năng pha sơn. Tiến hành pha sơn, sơn pha là sơn alkyd. Tiến hành chuẩn bị các tấm đồng và tấm kính. Sơn lên các tấm này mẫu sơn đã được pha. Đợi khô trong 3 ngày, tiến hành xác định các chỉ tiêu của sơn. 2.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG DUNG MÔI. 2.6.1. Xác định khả năng bay hơi (ASTM D 5191). Khả năng bay hơi của dung môi được đánh giá thông qua áp suất hơi bão hòa theo tiêu chuẩn ASTM D5191. Dùng cốc thủy tinh 80 ml có kích thước giống nhau và cân chính xác lượng dung dịch cần đo (trong cùng một điều kiện xác định) có khối lượng g1. Để dung dịch cần đo bay hơi tự nhiên trong 24 giờ, 48 giờ...tại bề mặt thoáng sau đó đem cân chính xác khối lượng dung dịch còn lại g2. Phần trăm độ bay hơi được xác định bằng công thức sau: α = 1 2 1 .100g g g − 2.6.2 Xác định trị số Kauri-butanol (ASTM D 1133). Phép đo giá trị Kauri-butanol là phép đo điểm vẩn đục để đánh giá độ mạnh của dung môi hydrocacbon. Giá trị Kauri-butanol của một dung môi thể hiện lượng tối đa dung môi có thể thêm vào một dung dịch nhựa kauri (một loại nhựa copal) trong rượu butylic mà không gây ra vẩn đục. Nhựa kauri tan ngay vào rượu butyl nhưng không -------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 41 tan trong dung môi hydrocacbon, dung dịch nhựa sẽ chỉ tồn tại trong một giới hạn pha lỏng nhất định. Những dung dịch “mạnh” như toluen có thể cho thêm vào dung dịch rượu butylic - kauri một lượng lớn (dung dịch mạnh là những dung dịch có giá trị Kauri butanol cao) mà không làm dung dịch bị vẩn đục. Những dung dịch “yếu” có giá trị Kauri butanol (giá trị KB) thấp như hexan thì ngược lại. Dụng cụ: • Một bình ổn nhiêt bằng nước, làm bằng thủy tinh trong, giữ ở nhiệt độ 25±1oC. • Một cốc thủy tinh có chia độ dung tích 200ml . • Một cốc thủy tinh dung tích 250 ml. • Một buret 50 ml. • Một tờ giấy mẫu. Phương pháp tiến hành: Cân 20 ± 1 gam dung dịch Kauri - Butanol vào bình Erlenmeyer 250 ml. Đặt bình chứa dung dịch Kauri - Butanol trong bình ổn nhiệt bằng nước giữ nhiệt độ ở 25 ±1oC. Rót dung môi cần đo chỉ số KB vào buret 50 ml rồi chuẩn độ với dung dịch trong bình Erlenmeyer, giữ tốc độ khuấy và nhiệt độ trong bình Erlenmeyer ổn định. Từ từ giảm lượng dung môi thêm vào khi gần tới điểm kết thúc. Điểm kết thúc là điểm khi đường rõ nét trên tờ giấy mẫu bắt đầu mờ đi. Tờ giấy mẫu được đặt ngay dưới bình ổn nhiệt và ta quan sát giấy mẫu qua dung dịch. Chú ý điểm kết thúc không phải là điểm mà ta không quan sát được tờ giấy nữa. Kiểm tra nhiệt độ nếu nhiệt độ vượt quá 26 oC hay thấp hơn 24 oC thì ta tiến hành chuẩn độ lại. Ghi lại thể tích dung môi đã dùng để chuẩn. Tính toán Trị số Kauri-Butanol được tính theo công thức sau đây: V = [65(C-B).(A-B) ] + 40 Trong đó: A: Lượng toluen cần thiết để chuẩn độ 20 gam dung dịch Kauri-butanol tính theo ml. B: Hỗn hợp heptan-toluen cần thiết để chuẩn 20 gam du