CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. TỔNG QUAN VỀ SILOXANE 1. Giới thiệu về siloxane Ngày nay, sự phát triển của ngành công nghiệp hóa chất, dược phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân ngày càng trở nên phổ biến. Siloxane được biết đến như là một thành phần không thể thiếu trong các sản phẩm hóa mỹ phẩm, thực phẩm và một số loại sản phẩm phục vụ đời sống con người khác.
Siloxane được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm với tác dụng như tăng cường cảm giác da, hấp thu tăng lên [18,19]. Siloxane cũng được thêm vào các sản phẩm nhựa để tăng tính linh động, chống ăn mòn và chịu nhiệt của sản phẩm. Các hợp chất đa chức năng này cũng tham gia đóng góp vào ngành công nghiệp thực phẩm, tạo ra các thực phẩm thay thế có lượng calo thấp như chip khoai tây, nước sốt salad và mayonnaise như một chất thay thế dầu [6, 9, 12, 13]. Siloxane là lớp hợp chất của nguyên tố silicon (Si) chứa các nhóm methyl.
Theo mạch silicon, siloxane được phân loại thành siloxane mạch vòng (cyclic siloxane) và siloxane mạch thẳng (linear siloxane). Chúng còn có tên gọi chung là polydimethyl siloxane (PDMS). 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 1: Giới thiệu chung về các siloxane Tỉ trọng KLPT TT Tên CTPT CTCT (25oC, (g/mol) g/ml) Hexamethylcyc D3 C6H18O3Si3 222 1,02 lotrisiloxane Octamethylcyc D4 C8H24O4Si4 297 0,956 lotetrasiloxane Decamethylcyc D5 C10H30O5Si5 371 0,958 lopentasiloxane Dodecamethylc D6 yclohexasiloxa C12H36O6Si6 445 0,9672 ne Decamethyl- L4 C10H30O3Si4 311 0,854 tetrasiloxane Dodecamethyl- L5 C12H36O4Si5 385 0,875 pentasiloxane Tetradecameth L6 yl- C14H42O5Si6 459 0,891 hexasiloxane L7 C16H48O6Si7 533 L8 Polydimethylsi C18H54O7Si8 607 0,965 loxanes L9 C20H60O8Si9 681 Tetrakis(trimet M4Q hylsiloxy)- C12H36O4Si5 385 0,87 silane 1. Tính chất chung của siloxane 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các siloxane được sử dụng rộng rãi nhất là polydimethylsiloxanes.
Dưới đây là một số tính chất của polydimethylsiloxane [29]: Tính chất vật lý của polydimetylsiloxane • Điểm đóng băng thấp • Nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh thấp • Nhiệt độ thấp phụ thuộc vào độ nhớt • Khối lượng phân tử cao • Độ thấm khí cao • Độ nén cao • Không tan trong nước • Chống ăn mòn nhiệt và oxy hóa Tính chất bề mặt của polydimetylsiloxane: • Độ căng bề mặt thấp • Sự căng thẳng giữa bề mặt với hydrocarbon thấp • Độ nhớt bề mặt thấp • Độ bền kết dính thấp 1. Tổng hợp siloxane Các siloxane thường được tổng hợp bằng cách ngưng tự hai hoặc nhiều các silanol [24,27] 2R3Si–OH → R3Si–O–SiR3 + H2O Đường chính đến nhóm chức năng siloxane là bằng cách ngưng tụ hai silanols: 2R3Si-OH → R3Si-O-SiR3 + H2O Thông thường silanols được tạo ra tại chỗ bằng quá trình thủy phân silly cloride[31]. Với một disilanol, R2Si(OH)2 (có nguồn gốc từ quá trình thủy phân đôi của một silyldichloride), sự ngưng tụ có thể cho phép các sản phẩm tuyến tính kết cuối với các nhóm silanol: nR2Si(OH)2 → H(R2SiO)nOH + (n-1)H2O Ngoài ra, disilanol có thể cung cấp các sản phẩm chu kỳ nR2Si(OH)2 → (R2SiO)n + nH2O 1. Phản ứng oxy hóa siloxane 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Oxy hóa các hợp chất organosilicon, bao gồm siloxane, cho silicon dioxide [26].
Sự chuyển đổi này được minh họa bằng sự đốt cháy hexamethylcyclotrisiloxane: ((CH3)2SiO)3 + 12O2 → 3SiO2 + 6CO2 + 9H2O Cơ sở mạnh làm giảm nhóm siloxan, thường chứa muối siloxit: ((CH3)3Si)2O + 2NaOH → 2(CH3)3SiONa + H2O Phản ứng này được tiến hành bằng cách sản xuất silanols. Các phản ứng tương tự được sử dụng trong công nghiệp để chuyển đổi siloxane mạch vòng sang siloxane mạch thẳng. Các ứng dụng của siloxane Các hợp chất siloxane có nhiều vài trò và được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày của con người. Chúng có thể được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong nhà như: xà phòng tay, kem đánh răng, bột giặt, mỹ phẩm hoặc thậm chí là thực phẩm [12, 13].
Đặc biệt siloxane gần như là một thành phần không thể thiếu trong các sản phẩm mỹ phẩm [15,16]. Siloxane trong các sản phẩm mỹ phẩm làm tăng cảm giác da, giảm độ ửng, tăng sự hấp thụ, vv. Một số siloxane mạch vòng (D4, D5 và D6) được sử dụng trong một loạt các sản phẩm chăm sóc cá nhân, bao gồm [25]: • Các sản phẩm làm tóc - (ví dụ: dầu gội, dầu xả, thuốc nhuộm) • Các sản phẩm da - (ví dụ như chất làm ẩm, chất tẩy rửa) • Mỹ phẩm màu - (ví dụ: son môi, mascara và bột móng) • Các sản phẩm tắm và cơ thể - (ví dụ: bồn tắm & vòi hoa sen, xà phòng, kem, chất khử mùi) • Sản phẩm nước hoa • Các loại khác - (ví dụ: kem chống nắng) • Trong lĩnh vực công nghiệp vật liệu xây dựng, siloxane đóng một vai trò quan trọng, một số siloxane mạch vòng như D4, D5 và D6 được sử dụng trong một loạt các sản phẩm trong toàn ngành công nghiệp [17,18,19], bao gồm: • Các chất vệ sinh khô - không mùi, không màu. • Khử bọt - kiểm soát việc tạo bọt quá mức gây ra bởi polyme và các chất hoạt động bề mặt trong chất tẩy rửa và chất làm sạch công nghiệp.
Sử dụng rộng rãi 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trong ngành công nghiệp mỏ và ngành công nghiệp hoá dầu để cải thiện năng suất cả khi khoan, chiết xuất, sản xuất và trong quá trình tẩy và tách. • Làm sạch và đánh bóng (để cải thiện bảo vệ bề mặt, khả năng làm sạch và tỏa sáng). • Sơn, chất phủ, kính chắn gió và chất kết dính (sơn trang trí, sơn nước / chịu nhiệt, chất trám kín, các sản phẩm chống thấm, v. • Các sản phẩm nhựa: Tăng sự linh hoạt, chống mài mòn và chịu nhiệt của sản phẩm.
Ngoài ra các hợp chất nhóm siloxan cũng là những chất phụ gia trong ngành công nghiệp thực phẩm, tạo ra thức ăn thay thế có lượng calo thấp như chip khoai tây, nước xốt salad và mayonnaise như một chất thay thế dầu [13]. Sự phân bố của siloxane trong môi trường Các siloxane mạch thẳng và mạch vòng được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm gia dụng, tiêu dùng và công nghiệp. Chính bởi chúng được sử dụng rất rộng rãi nên siloxane đã xuất hiện ở rất nhiều trong các mẫu môi trường khác nhau. Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng các siloxane mạch thẳng và mạch vòng phân bố trong các môi trường khác nhau như không khí [5, 8, 17, 18], nước [38], trầm tích [39, 40], bùn [7, 20, 40, 41], đất [9] và sinh vật [16].
Tác hại của siloxane 1. Đối với động vật Trong các chất nhóm siloxane thì D4 và D5 được coi là hai chất được sử dụng phổ biến hơn cả và cũng là chất có độc tính cao đối với động vật [6, 15]. D5 độc đối với một số sinh vật dưới nước, ngay cả ở nồng độ thấp. Ở động vật có vú, nó làm giảm khả năng sinh sản, giảm thiểu estrogen, làm hư gan.
Cả D4 và D5 tồn tại lâu trên các cơ thể sống [38]. Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra các độc tính của D4 trên cơ thể sống, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu và chỉ ra độc tính của D4 đối với khả năng sinh của chuột [23, 31]. Siloxane mạch vòng làm giảm khả năng giao phối, có thể là do rối loạn chu kỳ động dục, làm giảm số lứa đẻ. Những ảnh hưởng này xảy ra khi chuột cái bị phơi nhiễm siloxane từ 3 ngày trước khi giao phối cho đến ngày thứ ba của thai nghén [23, 27].
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đã có báo cáo cho rằng D4 đã ngăn chặn sự hình thành hormone sinh sản luteinizing tại buồng trứng đối với loài chuột [27]. Ngoài ra, nó cũng có thể gây ra phản ứng miễn dịch bất lợi và tổn thương gan và phổi, gây rối loạn nội tiết ở động vật thí nghiệm [37]. Do tác hại của D5 sẽ dẫn đến sự xuất hiện của một số các triệu chứng: tình trạng kém phát triển, tăng động, thay đổi chức năng tuyến giáp, tuyến thượng thận, gia tăng khả năng mắc một số loại ung thư, sinh ra các dị tật bẩm sinh…. Ảnh hưởng của siloxane khi có trong thành phần của các khí sinh học Siloxane xuất hiện trong thành phần các khí sinh học, trong quá trình đốt nóng khí biogas, siloxane sẽ chuyển thành silicon dioxide hoặc cát [34,35].
Sau quá trình đốt cát sẽ lắng xuống làm giảm hiệu quả và tăng chi phí vận hành của thiết bị. Như vậy, siloxane gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đối với sức khỏe của con người cũng như gây cản trở đối với đời sống của con người 1. Ảnh hưởng đến thiết bị khi quá trình đốt nóng siloxane xảy ra trên thiết bị Khi các hợp chất siloxane được đốt cháy, các hợp chất hữu cơ chứa silic cũng được đốt cháy, nhưng sản phẩm đốt của silicon là silic tinh thể rất bền và rắn chắc. Silica ở dạng hạt được biết đến như là cát.
Các silica tinh thể từ các siloxane cháy sẽ bám đính vào các bề mặt bên trong của thiết bị đốt, phủ trên bề mặt đó một lớp dày, cứng. Nếu nồng độ siloxane quá cao thì sự tích tụ này sẽ ảnh hướng nghiêm trong đến đến tuổi thọ của thiết bị đốt. MẪU KHÔNG KHÍ 1. Khái quát về mẫu không khí trong nhà Thành phần cơ bản của không khí gồm: nitơ và oxy chiếm 99% với tỷ lệ: nitơ 78%, oxy 21%.
Ngoài ra còn có một ít khí carbonic do các loài sinh vật thải ra, còn lại khoảng 1% là các chất khí khác trong đó có các khí hiếm như Ar (argon), Ne (neon), He (heli), Kr (kripton) và Xe (xenon). Không khí ô nhiễm gây tác hại lớn tới sức khỏe con người. Nhưng không phải ai cũng biết rằng ngay trong căn nhà mình ở cũng có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm không khí. Chúng ta dành rất nhiều thời gian để nghỉ ngơi, sinh hoạt và ngủ trong căn nhà mình.
Một căn nhà với không khí ô nhiễm sẽ gây tác hại đến sức khỏe của 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bạn hơn nhiều lần so với khói bụi ngoài đường. Về mùa đông, các căn nhà thường được đóng kín cửa để giữ ấm, sự ô nhiễm còn tăng cao hơn nữa. Sự ô nhiễm này gây nguy hiểm nhưng hầu như lại không có tác hại tức thời, khiến cho việc nhận biết không dễ dàng. Không khí trong nhà được đề cập ở đây là bầu không khí xung quanh ta bên trong nhà ở, salon tóc, công sở, phòng thí nghiệm….