ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRŒJỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HGUYVÉN KhÁNHh hUYVÈIN HGhIÊH eỨU XÁc ĐỊNh cÁc ThÔING SÓ ĐỘIIG hỌc cỦA PhÁI ỨHG TỎA HHhIỆT bÀIG KỸ ThUẬT HHhIỆT LŒJỢING VI SAI QUET DSc LUẬN VĂN ThẠc SĨ Kh0A hỌc Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRŒJỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HGUYVÉN KhÁNHh hUYVÈIN HGhIÊH eỨU XÁc ĐỊNh cÁc ThÔING SÓ ĐỘIIG hỌc cỦA PhÁI ỨHG TỎA HHhIỆT bÀIG KỸ ThUẬT HHhIỆT LŒJỢING VI SAI QUET DSc chuyên ngành: hóa lý thuyết và hóa lý Mã số: 604431 LUẬN VĂN ThẠc SĨ KhủA hỌc HGGI]ỜI h0|ỚIG DÃI KHOA hOc: PGS. cA0 ThE hA Hà Nội - 2012 MUc LUc ĐẶT VÁN ĐÈ 1 chojong 1: TONG QUANH 3 1. cÁc KhÁI HIỆM chUITG. 2-2-5 ESk£EE£+EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkErkrrkerree 3 1.
Động hóa học và các thông số động học phản ứng. Phản ứng lỏa nhiệt .2--22:©2522++2EEE+£EEEEE2EE223127112711 27112711221. PhÂII Tích IhIỆT VÀ HGhIÊII cỨU DONG hOc PhATI UNG bAIIG PhAT Tích IThIỆT. các kỹ thuậi phân lích nhiệt lr0ng nghiên cứu dong hoc phan ứng.
Phần mềm động học nhiệt. 2-2-2 ®£©SE£9EE2EE2EEE2212212212712712 2122222 15 1. các bài 10án động học phân lích nhiệt .--2-2¿©2s©2£2EE+22Et2EEt2zEczrxrree 17 1. Phân lích động học và các mô hình động học.
Tình hình nghiên cứu động học phảẩH Ứng.--¿- - +5 5+ c+£+x+csesexree 29 chơjơng 2: ThỰc IGhIỆM 33 2. ĐỐI TŒ|ỢITG TIGhIÊTI cỨU. 2-2: 5£ 2S£2EE£2EE£2EE£2EE22EE22EEt2EEt2EEzzkerrx 33 2. ca0 su EPDM.
Phản ứng loiu hóa ca0 su EPDM sằng lơiu huỳnh. MỤCc TIÊU IIGhIÊII cỨU.---- 2 2© £++£+ E£EE£+EE+EE£EE£+EE+EE£EEEEEE+EEEEEerkerrxee 35 2. TIỘI DUIIG IIGhIÊITI cỨU. -- 2 2£ S£++£+SEEE£+EE+EE£EE£EEE+EEEEEEEEEEEEEEEerkerrkee 36 2.
hóA chẤT, ThIẾT bỊ, DỤNG cỤ Thí IIGHIỆM. Thiết sị, dụng cụ thí nghiệm. cÁc Phd|ƠIIG PhÁP IIGhIÊII cỨU.2-¿-©+22++22++22xx++zx+zrveeee 39 2. PhoJơng pháp phânlích DSC.- ¿+ kh TH HH HH TH ren 39 2.
Xác định các thông số động học phản ứng. Phân lích thống kê các kết quả thực nghiệm. đlớc loiợng mối nguy hiểm và dự đOán diễn siến của hệ phản ứng. 42 chơjơng 3: KÉT QUÁ VÀ ThẢ0 LUẬN 44 3.
XÁc ĐỊIh cÁc ThÔIIG SÓ HhIỆT ĐỘIIG cỦA PhẢI ỨING TTÊII ThIẾT bỊ DSc44 3. XÁc ĐỊITh cÁc ThÔIG SỐ ĐỘIIG hỌc PhẢII ỨIIG bẰIG PhÀII MÈM ĐỘIIG hỌc IThIỆT. -- -- 2© +S9SE£EE£EEE2EEEEEEEEEEE19E1111211111111111E11E 11 11. Xác định sơ sộ năng lojợng h0ại hóa E và l0g A sằng mô hình tự d0.
Xác định các thông số động học phản ứng sằng mô hình cơ sở. G|Gc LG|GMG MOI GUY HIEM VA DU DOATI DIETI bIETI CUA PhATUTIG 57 3. Œ]ớc lojợng mối nguy hiểm của phản ứng loIu hóa ca0 su EPDM. Dự đ0án diễn siến của phản ứng và lối ơịu hóa biên dạng nhiệt độ.
ĐÈ XUẤT QUY TTÌIHh XÁc ĐỊIHh cÁc ThÔIG SỐ ĐỘIG hỌc PhATI UNG bAIIG KỸ THUAT DSc sussessecassscassssssessssessssessssesssscssusessssssssessssessssesssscssseessseesssecesieesnee 65 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU ThAM KhẢ0 70 PhU LUc 72 DAIIh MUc hillh VE, DO Thị hình 1. Hăng loJợng h0ại hóa của phảH Ứng .---- -- 6 + St rrekekreg 6 hình I.2: các đại lojong đặc trong và các thông số cơ sản của giản đồ DSc.3: DetectOr DSc dorg Whit .4: Đồ thị vi du về năng lojợng h0ại hóa và thừa số trojớc hàm mũ †hu đơjợc tằngphân lích Friedman the0 sự mất khối từng phần Frac†.5: Đồ thị ví dụ về năng lojợng h0a† hóa và thừa số †roiớc hàm mũ †he0 diện fichtimg phan (Partial Area) hay là mức phản ứng †hu đojợc bằng mô hình 0EW].6: Đồ thị ví dụ về năng lojợng h0ạ† hóa và thừa sé trojoc ham mii thu dojge HheOtidu Chudrt ASTM E698 .7: Vi du vé cdc m6 hitth démg hoc phan g.§: Dé thi kết quả phân ích động học các phép đ0 DSc của hai phản ứng lỏa h0“.9: Đồ thị dự đ0án của các phản ứng lỏa nhiệt the0 thời gian. cơ chế phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM sằng loiu huỳnh.2: Quy lrình cán luyện ca0 su EPDM 3666 chơia lou hoa tai Trung lâm nghiên cứu vật liệu P0lyme — Đại học bách Kh0a hà Hội .3: Thiết sị DSc 204 F1 Ph0enix — [IETZSch.1: Đồ thị ín hiệu DSc của phản ứng loIu hóa ca0 su EPDM không có loIu hưỳnh lại các lốc độ quét nhiệt 5, 10, 15 và 20 K/phú†.2: Đồ thi tin higu DSc cia phan ing lou hoa ca0 su EPDM sang loju huỳnh tị các lốc độ quét nhiệt 5, 10 va 15 K/phhe.4: Đồ thị kết quả xác định sơ bộ E và l0gA của phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM 3666 pang loju huỳnh †he0 các mô hình lự đ0.---2-5¿©<52s22zsz>zs 49 hình 3.5: Đồ thị kết quả phân lích động học các phép đ0 DSc của phản ứng loiu hóa ca0 su EPDM không sử dụng lơiu huỳn.-- -- c5 + ** St Ekerrekeree 33 hình 3.6: Đồ lhị kết quả phân lích động học các phép đ0 DSc của phản ứng lou hoa ca0 su EPDM 3666 sằng loiu huỳnh.--2-22©2+2++2£E++2EEE+2EEEverxxerrxrrrrrrcee 56 hình 3.7: Hồng độ các chất phản ứng của phản ứng lơtu hóa ca0 su EPDM không dùng lơiu huỳnh lại các nhiệt độ the0 thời g1a11.8: chojong trinh mhiét d6 lua chon cla phản ứng loøu hóa ca0 su EPDM không SU durig 9008051: TT.9: Iléng d6 cdc chất phản ứng của phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM không sử dụng lơiu huỳnh the0 mội chơjơng lrình nhiệt độ .10: Téng d6 cdc chat phản ứng của phản ứng loiu hóa ca0 su EPDM sằng lơu huỳnh lại các nhiệt độ †he0 thời gian.11: chojơng trình nhiệt độ lựa chọn của phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM pang 00820 011.12: Hồng độ các chất phản ứng của phản ứng loIu hóa ca0 su EPDM bằng lou huỳnh the0O mội choJơng lrình nhiệT† độ.--- -- c5 + St ‡EEskekrrekekree 61 hình 3.13: Iồng độ sản phẩm cuối cùng của phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM không sử dụng loiu huỳnh lại các nhiệt độ the0 Thời g1a1.14: Hồng độ sản phẩm cuối cùng của phản ứng loiu hóa ca0 su EPDM sang low huỳnh lại các nhiệt độ †he0 thời gian.15: Đồ thị kết quả lối ơu hóa siên dạng nhiệt độ của phản ứng lơiu hóa ca0 EPDM 3666 không sử dụng lơiu huỳ1H. --¿- + 1S SH ri, 64 hình 3.16: Đồ thị kết quả lối oịu hóa siên dạng nhiệt độ của phản ứng lơiu hóa ca0 si EPDM 3666 sang loju huỳnh hình 3.17: Sơ đồ khối quy trình nghiên cứu động học phản ứng sằng thiết sj DSc và phần mềm AStig HOC WHI oe.
66 DAITh MUc bATIG BIEU bảng 1.1: Ký hiệu và các l0ại phản ứng ÌƠJƠIE ỨIIE. Đơn phối liệu ch0 ca0 su EPDM 3666. Điều kiện thực nghiệm đ0 DSc sắt đẳng nhiệt của phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM sẳng lou huỳnh và không có loiu huỳnh.----2-©2¿©55+225+2cs+2csceez 40 bảng 2.3: Phân l0ại độ nguy hiểm nhiệt theO sién thiên enlanpy phân hủy h0ặc biến thiên enlanpy phẩH ỨITg.---- -- - + 111 E1 1 1 111 10111 HT HH HH rà 42 bảng 3.1: Kết quả xác định các thông số nhiệt động của phan tng lou hoa ca0 su EPDM không dòng lou huỳnh sằng thiết sị DSc 204 FI.2: Kết quả xác định các thông số nhiệt động của phản ứng loIu hóa ca0 su EPDM sằng lơiu huỳnh trên thiết sj DSc 2044 FL .3: Kết quả xác định sơ sộ E và I0gA của phản ứng loIu hóa ca0 su EPDM 3666 không sử dụng lơiu huỳnh the0 các mô hình lự d0.4: Kết quả xác định sơ sộ E và I0gA của phản ứng loIu hóa ca0 su EPDM 3666 bằng loju huỳnh †he0 các mô hình lự đ0.2- 2 +22++22E++2£Ex+erxxrzrxxrzrxreee 48 bảng 3. Kết quả xác định các thông số động học phản ứng lou hóa ca0 su EPDM không sử dụng loơiu huỳnh theO m6 hình Cơ SỞ.
Kết quả xác định các thông số động học phản ứng lou hóa ca0 su EPDM bằng loiu huỳnh †he0 mô hình cơ SỞ .2--22£©22©2++22E++2EEE+2EEEverExrzrxrerrrreee 54 bảng 3.7: bảng phân l0ại độ nguy hiểm của phản ứng lơiu hóa ca0 su EPDM.8: Điều kiện thực hiện lối ou hóa siên dạng nhiệt độ của phản ứng lơiu hóa œ0su EPDM 3666 không sử dụng lơiu huỳh.---- -- 5 +5 Sex sskererskekree 63 bảng 3.9: Điều kiện thực hiện lối ou hóa siên dạng nhiệt độ của phản ứng lơiu hóa œ0su EPDM 3666 bằng lơiu huỳnh .--22--©22£ 2252 S+2EE++2EEE2EEEverkrrrrkrrrrrrcee 64 DAIIh MUc cAc Ki BIEU VA chU VIET TAT Kí biệu và chữ viết tắt Y nghĩa ASTM American S0ciely f0r Tesling and Malerials bhLD bả0 hộ la0 động DSc DifferenHal Scanning cal0rimelry DTA Diffirential Thermal Analysis EP Etyl Parathi0n EPDM Etylen Pr0pylen Dien MOn0me MP Metyl Para†hi0n OFW Ozawa — Flynn — Wall TGA ThermOgravimeiry Analysis Luận văn Thạc sỹ Khoa học ĐẶT VÁIN ĐÈ Hgày nay, còng với sự phát triển của nền kinh lế, sé lojong hoa chat dojgc san xuất và sử dụng lr0ng các ngành nghề ngày càng nhiều, có mặt lr0ng hầu hết các sản phẩm tiêu thụ của c0n ngojời. IIgành công nghiệp hóa chất thực sự đã cung ứng ch0 mọi ngành kinh lễ và là cơ sở đổi mới vững chắc ch0 mọi ngành công nghiệp. các h0ạ† động hóa chất ngày càng đa dạng hơn nhoIng cũng càng phức lạp hơn. bên cạnh những thành quả 10 lớn đã mang lại thì ngành công nghiệp hóa chất cũng gây ra những ảnh hojởng sất lợi và lồn thất ch0 cŨn ngojời và môi lroiờng nhọ ô nhiễm, đáy nỗ nhà xoiởng, các sự cỗ hóa chất.
Đề giảm thiêu lối đa những lổn thất dO hoa chat gây ra, bên cạnh các siện pháp vận hành lhiết sj và sử dụng an l0àn, xác định và phân lích các nguyên nhân thi việc nghiên cứu những nguy cơ gây ra sự cố, đánh giá mối nguy hiểm nhiệt của phan tg dé doa ra các giải pháp an ‡0àn cũng rất quam trong. Đề đánh giá mối nguy hiểm nhiệt thì việc xác định mọi thông số nhiệt động và động học là cần thiết, d0 khả năng phản ứng nhiệt hay lính ổn định nhiệt của một hop chat là một đặc điểm nội lại của hóa chất và đặc trong của lính dễ phản ứng nội lại đơiợc xemnho\ là một vấn đề động lực. Thiết sị nhiệt lojợng vi sai quét (Diffirenlial Scaming cal0rymelry — DSc) đojợc xem là một công cụ hữu ích để đánh giá mối nguy hiểm nhiệt và nghiên cứu các cơ chế phân hủy của các phản ứng lỏa nhiệt. Su toa nhiệt của phản ứng có thể dO dễ dàng sằng thiết sj DSc, nhoỊng lốc độ phản ứng lại không thể đ0 trực liếp lrên thiết sị mà thông qua việc lính 104n dong hoc pang phan mềm động học nhiệt lích hợp trên thiết pj.
Việc lính 10án động học giúp lối øu hóa các quá lrình công nghệ qua việc cải thiện lốc độ phản ứng, giúp đánh giá các mỗi nguy hiểm nhiệt qua các dự sá0 an l0àn và giúp cải thiện chức năng của các chất xúc lác hOặc chất ức chế phản ứng. hiện nay, chỉ có Viện IIc KhKT bả0 hộ La0 động áp dụng kỹ thuật DSc kết hợp Luận văn Thạc sỹ Khoa học phần mềm động học nhiệt của hãng IIETZSch lr0ng nghiên cứu về những nguy cơ TIguyên Khánh huyền — Khóa 2010-2012 Luận văn Thạc sỹ Khoa học gây ra sự cô và các nghiên cứu cũng mới đojợc tiễn hành tr0ng thời gian gần đây.