Bài giảng Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong công nghiệp sản xuất chất dẻo

ỨNG DỤNG CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG CÔNG NGHIỆP SX CHẤT DẺO ỨNG DỤNG CHẤT HĐBM TRONG SX CHẤT DẺO Giới thiệu Chất HĐBM được ứng dụng rộng rãi trong nghành công nghiệp sản xuất chất dẻo. Tuy liều lượng sử dụng trong tổng khối lượng chỉ chiếm từ 1/100 đến 1/1000, nhưng nó có thể cải thiện tính năng công nghệ của chất dẻo. Do đó chất HĐBM đã trở thành một chất phụ gia không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất chất dẻo. Chất HĐBM được sử dụng chủ yếu: Chất HĐBM anion Chất HĐBM non_ion Chất HĐBM được sử dụng làm chất phụ gia trong sx chất dẻo chủ yếu: Chất phân tán nhũ hóa Chất tăng dẻo Chất ổn định Chất khử bọt …. CHẤT PHÂN TÁN NHŨ HÓA Chất HĐBM của nhũ hóa polimer dùng gồm có chất phân tán và chất nhũ hóa. Trong công nghiệp sx chất dẻo, polymer nhũ hóa chiếm một vị trí quan trọng. khi trùng hợp dạng nhũ chất phân tán hoặc chất nhũ hóa được sử dụng rất khó mà phân biệt, thông thường chất HĐBM làm chất nhũ hóa hoặc chất phân tán, dường như là cùng loại, vì thế trong quá trình sử dụng gọi chung là chất phân tán nhũ hóa. Tác dụng của chất phân tán nhũ hóa: CHẤT PHÂN TÁN NHŨ HÓA Các loại chất phân tán nhũ hóa: Dường như tất cả chất phân tán nhũ hóa có thành phần chính là chất HĐBM anion và non_ion, phần lớn là hỗn hợp phức tạp. Thành phần chủ yếu tạo thành chất phân tán nhũ hóa thường : Chất HĐBM anion: xà phòng của acid béo, xà phòng của nhựa thông, sodium dodecyl benzene sulfate, sodium alkyl dibenzene ether sulfate, sodium hight alcohol sulfate… Chất HĐBM non_ion: alkyl phenol POE, hight alcohol POE, poly propan glycol POE,… CHẤT PHÂN TÁN NHŨ HÓA Phương pháp lựa chọn chất phân tán nhũ hóa: Thông thường là phương pháp lựa chọn HLB CHẤT PHÂN TÁN NHŨ HÓA Quy luật cơ bản, trong phân tử bị nhũ hóa, càng chứa nhiều gốc kém ưa nước, thì HLB yêu cầu của chất phân tán và nhũ hóa càng lớn; cách nói khác, tính thân nước của chất bị nhũ hóa càng lớn, thì yêu cầu HLB của chất phân tán và nhũ hóa càng lớn. Nếu như tìm hiểu được HLB thích hợp cho chất bị nhũ hóa, tiếp tục chuẩn bị bao nhiêu loại chất phân tán nhũ hóa có độ HLB này. Nhưng mà những chất phân tán nhũ hóa có cùng giá trị HLB, thông thường hỗn hợp 2 hoặc trên 2 loại mang liệu hiệu quả tốt hơn so với một loại. CHẤT PHÂN TÁN NHŨ HÓA Tính toán HLB TRUNG BÌNH Ví dụ khi muốn đạt được giá trị HLB= 10 của hh chất phân tán nhũ hóa, có thể dùng 45% sorbitol monostearate ( HLB= 4,7) và 55% POE sorbitol monostearate( HLB= 14,9), thì có thể đạt được giá trị HLB tính toán: Giá trị HLB hỗn hợp: (4.7x45%)+(14,9x55%) = 10,3 Thông qua cách tính này, đem chất phân tán nhũ hóa có giá trị không bằng nhau tiến hành thực nghiêm tổ hợp, thì sẽ tìm được cách kết hợp tốt nhất. CHẤT PHÂN TÁN NHŨ HÓA Các loại chất phân tán nhũ hóa : CHẤT TĂNG DẺO Tác dụng của chất tăng dẻo: CHẤT TĂNG DẺO Phân loại chất tăng dẻo: Có nhiều các phân loại khác nhau, sau đây là một vài các phân loại thông dụng: 1. phân loại dựa vào tính hòa tan lẫn nhau. Có ba loại: chất tăng dẻo chính, trợ tăng dẻo và chất tăng lượng. 2. dựa vào tính hòa tan. : chất tăng dẻo loại dung môi và loại không phải dung môi. CHẤT TĂNG DẺO 3. dựa vào cách thức thiêm gia. loại tăng dẻo ngoài và tăng dẻo trong. 4. dựa vào tính năng ứng dụng. Mõi loại có một đặc tính riêng nên có rất nhiều loại. 5. dựa vào chất lượng phân tử. chât tăng dẻo loại đơn thể và hợp chất. 6. dựa vào kết cấu hòa hoc. Đây là cách thường dùng nhất.như hexyl glyate, nonyl glyate, decyl glyate… CHẤT TĂNG DẺO Chủng loại chất tăng dẻo: Hiện tại là có hơn 200 loại nhưng trung tâm vẫn là benyl diformate, nhiều loại, chiếm phần lớn trong các nghành sản xuất hóa học công nghiệp. Ví dụ: C6H4(COOC2H5)2,C6H3(COOC2H5)3…. CHẤT ỔN ĐỊNH Nhũ cao su sau khi tồn trữ hoặc gia công( hỗn hộp, tẩm tích…) và thêm những phối liệu khác, cân bằng phân tán của các hạt cao su thường bị phá vỡ, làm cho nó phát sinh tụ kết và lắng động. Để nâng cao tính ổn định đông chảy( tức là sau khi nhũ cao su sau khi đông kết và nấu chảy lại, mà vẫn giữa được trạng thái ổn định của thể cao su) , tính ổn định gia công và hóa học của nhũ cao su. Do đó việc thêm vào chất ổn định là rất quan trọng. CHẤT ỔN ĐỊNH Tác dụng của chất ổn định: Nhũ cao su là hệ phân tán của các hạt cao su trong nước, tính ổn định của các hạt chủ yếu được quyết định bởi điện tích bề mặt của nó. Tính chất bảo vệ lớp và mức độ ưa nước, mà chất ổn định có thề tăng cường điện tích bề mặt, mức độ hòa hợp với nước và bảo vệ lớp cho các hạt nhũ cao su. Từ đó mà làm cho nhũ cao su không phát sinh tụ kết phân lớp. Chất ổn định phần lớn là các phân tử chất ổn định bề mặt, có tính thân nước rất lớn. Sau khi thêm chúng vào nhũ cao su, có thể mượn đặc tính kết cấu cực tính và không cực tính của nó, lớp vỏ bên ngoài của bề hạt cao su hình thành sự kết hợp thưa thớt với nước, làm cho các hạt nhũ cao su không bị ảnh hưởng bởi các nhân tố bên ngoài, đồng thời làm cho độ nhớt nước tăng lên, cho đến tác dụng bảo vệ thể nhũ cao su. CHẤT ỔN ĐỊNH Các loại chất ổn định: Các loại chất men chứa protein phosphate, màu trắng có nguồn gốc từ đậu và sữa cho đến bột màu vàng, Là được sử dụng rất rộng rãi chất phân tán và chất ổn định, đối với tính ổn định hóa học và ổn định gia công của nhũ cao su có hiệu quả rất tốt, lượng dùng không vượt quá 2%, trước khi sử dụng nên hòa tan váo trong nước borate hoặc trong dung dịch amoniac. Nhược điểm của nó dễ bị phá hủy bời vi sinh, vì thế khi dung dịch men cất giữa lâu ngày, cần phải thêm vào lượng thích hợp chất chống rữa, như 2-naphthalene phenol, sodium phenol pentachloride. CHẤT ỔN ĐỊNH Sulfate esther salt, Sản phẩm chủ yếu của nó là sodium dodecyl sulfate, sodium octdecyl sulfate…chất HĐBM anion. Sản phẩm muối sulfate chủ yếu có sodium methyl oleyl tawrate, sodium ciclehexanyl palmityl tawrate… Muối của acid lauric: potasium laurate, amonium laurate được sử dụng làm chất ổn định gia công cao su thiên nhiên, chất sau cho hiệu quả tốt hơn so với chất đầu. CHẤT KHỬ BỌT Hight alcohol ethoxylate, khi số C trong mạch là khoảng 15-16 làm chất ổn định nhũ cao su, hiệu năng của gốc oleate so với sodium … Bởi vì chất HDBM loại non_ion, thêm vào chất điện giải sẽ không làm cho nhũ cao su bị đống kết. Khi cùng sử dụng với chất tăng độ dày,có thể làm cho tẩm tích, tẩy nhựa dùng nhũ cao su để có tính năng lưu động tốt, đối với nhiệt hóa phối hợp cao su cũng rất ổn định, nhưng khi vượt quá 800 C thì mất đi hiệu quả ổn định. Ngoài ra còn được sử dụng làm chất nhũ hóa,phân tan và chất tẩm ướt. Hợp chất amine hóa sản phẩm chủ yếu có:dimethyl amine và diethyl amine, có thể làm chất ồn định cho cao su thiên nhiên và tổng hợp, ngoài ra còn có tác dụng diệt khuẩn CHẤT KHỬ BỌT Cao su trong khi khuấy trộn, rót đổ, lưu động và lọc, thường sinh ra các bọt khí do không khuyết tán vào, nhưng các bọt khí trong cao su rất khó tiêu tán, làm cho bước gia công thêm khó khăn. Những bọt khí đi vào làm cho chế phẩm không đạt chất lượng, thành thứ phẩm hoặc phế phẩm. Để chống tại những tác hại này, thì cần phải thêm vào chất phụ gia khử bọt, để chống lại không khí thâm nhập tạo thành bọt khí không mong muốn, hoặc khử những chất khí đã hình thành bọt khí. CHẤT KHỬ BỌT Chất ngừa bọt còn được gọi là chất chống bọt hoặc là chất khử bọt. Là loại hoạt chất dùng để giảm năng lượng tự do bề mặt giựa bề mặt pha khí với dung dịch cao su, làm cho bọt khí khó hình thành hoặc nhanh chống bị khử. Thường là các rượu béo các mạch cacbon loại trung bình như: n_ butanol (C4H10O); n- decanol (C10H22O); laury alcohol (12); ehtylene glycol (C2H4OH); Điều có khả năng chống bọt. CHẤT KHỬ BỌT 4 loại thường dùng: 2- octanol (C8H18O): dạng dung dịch không màu, có thể sử dụng làm chất chống bột cho cao su thiên nhiên hoạt tổng hợp. So với những loại rựu béo khác thì hiệu quả chống tạo bọt tốt hơn. Khi sử dụng, có thêm trực tiếp vào trong nhũ cao su hoặc tương cao su. Thông thường khoảng 0,005% hoặc 0,02%, nếu thêm quá nhiều sẽ làm cho trạng thái nhũ không ổn định. Hỗn hợp isohexanol và metyl ciclehexanol: dụng không màu, mật độ tương đối là 0.925, nhiệt bóc hơi là 165-180o C, làm chất khử bọt cho cao su, lượng dùng là khoảng 0,05% 0,1% nhưng cũng có thể dùng nhiều hơn một chút. CHẤT KHỬ BỌT Glycerin monocastor oleate: đây là một loại chất khử bọt tốt, ngoài ra còn có tác dụng làm chất ổn định đông chảy. Lanolinate: dạng cao nữa trong suốt màu vàng nhạt, thành phần chủ yếu của nó các rươu béo bậc cao hoặc với ester của nó. Điểm nóng chảy của nó là 38-42 độ, dễ hấp thụ nước, có thể sử dụng làm chất khử bọt, lượng dùng là 0,2- 0,5%. Trước khi sử dụng, cần phải dùng oleic tripropanol amine tiến hành nhũ hóa, sau đó sử dụng dưới dạng nhũ này thêm vào nhũ cao su.