Nghiên Cứu Tổng Hợp Nhựa Epoxy Sử Dụng Dung Môi Metyletyl Ketone

Nhựa epoxy là một loại nhựa nhiệt rắn phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như keo dán, vật liệu… 66 trang · Trường Đại Học Phenikaa · 2024.

• Tác giả: Khuất Thị Thùy Linh
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Anh Tuấn
• Trường học: Trường Đại Học Phenikaa
• Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Nhựa Epoxy Sử Dụng Dung Môi Metyletyl Ketone
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về nhựa epoxy
• 1.2. Lịch sử phát triển
• 1.3. Nhu cầu sử dụng
• 1.4. Phân loại nhựa epoxy
• 1.5. Nguyên liệu tổng hợp nhựa epoxy trên cơ sở bisphenol A
• 1.6. Cơ chế phản ứng tổng hợp nhựa epoxy
• 1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nhựa epoxy
• 1.8. Tỷ lệ các cấu tử
• 1.9. Thông số kỹ thuật đặc trưng và tính chất cơ lý của nhựa epoxy
• 1.10. Đóng rắn nhựa epoxy
• 1.11. Chất đóng rắn cộng hợp
• 1.12. Chất đóng rắn trùng hợp
• 1.13. Chất đóng rắn axit
• 1.14. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nhựa epoxy trong và ngoài nước
• 1.15. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nhựa epoxy trên thế giới
• 1.16. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nhựa epoxy tại Việt Nam
• 1.17. Một số ứng dụng của nhựa epoxy trong công nghiệp và đời sống
• 2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Quy trình tổng hợp nhựa epoxy
• 2.2. Phương pháp phân tích hóa học và hóa lý
• 2.3. Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy
• 2.4. Phương pháp xác định độ nhớt
• 2.5. Phương pháp xác định tỷ trọng lỏng
• 2.6. Phương pháp xác định màu sắc
• 2.7. Phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ theo thời gian
• 2.8. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 2.9. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA)
• 2.10. Phương pháp xác định tính chất cơ học của nhựa (độ bền kéo, độ bền uốn, modul kéo, modul uốn)
• 2.11. Xác định độ bền kéo, modul kéo
• 2.12. Xác định độ bền uốn, modul uốn
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH đến quá trình tổng hợp nhựa epoxy
• 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ BPA/ECH đến quá trình tổng hợp, thông số kỹ thuật và tính chất cơ lý của nhựa
• 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ BPA/ECH đến các thông số của quá trình tổng hợp nhựa epoxy
• 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ BPA/ECH đến thông số kỹ thuật của nhựa
• 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ BPA/ECH đến tính chất cơ lý của nhựa
• 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi MEK
• 3.7. Ảnh hưởng của dung môi MEK đến thông số của quá trình tổng hợp nhựa epoxy
• 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng dung môi MEK đến thông số kỹ thuật của nhựa epoxy
• 3.9. Ảnh hưởng của dung môi MEK đến tính chất cơ lý của nhựa
• 3.10. Phổ hồng ngoại của mẫu nhựa epoxy tổng hợp được
• 3.11. So sánh thông số kỹ thuật, tính chất cơ lý và tính chất nhiệt của mẫu nhựa epoxy tổng hợp và mẫu nhựa epoxy thương mại
• 3.12. So sánh thông số kỹ thuật của nhựa epoxy tổng hợp từ đề tài và mẫu nhựa epoxy thương mại
• 3.13. So sánh tính chất cơ lý của nhựa epoxy tổng hợp từ đề tài và mẫu nhựa epoxy thương mại
• 3.14. Phân tích nhiệt trọng lượng TGA
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nhựa epoxy và dung môi Metyletyl Ketone

Nhựa epoxy là một loại nhựa nhiệt rắn phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như keo dán, vật liệu composite và sơn lót. Dung môi Metyletyl Ketone (MEK) được nghiên cứu như một giải pháp thay thế cho các dung môi truyền thống trong quá trình tổng hợp nhựa epoxy. Việc sử dụng MEK không chỉ giúp giảm nhiệt độ chưng mà còn cải thiện tính chất của sản phẩm cuối cùng.

1.1. Đặc điểm và ứng dụng của nhựa epoxy

Nhựa epoxy có khả năng bám dính tốt, bền hóa học và cơ học cao. Chúng được sử dụng trong sản xuất vật liệu composite, keo dán và sơn. Đặc biệt, nhựa epoxy bisphenol A (BPA) là loại phổ biến nhất do tính sẵn có và giá thành hợp lý.

1.2. Tại sao chọn dung môi Metyletyl Ketone

MEK có nhiệt độ sôi thấp, giúp dễ dàng tách ra khỏi hỗn hợp trong quá trình tổng hợp. Việc sử dụng MEK giúp giảm chi phí năng lượng và cải thiện chỉ số màu của nhựa epoxy, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

II. Thách thức trong tổng hợp nhựa epoxy với MEK

Mặc dù MEK mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc sử dụng nó trong tổng hợp nhựa epoxy cũng gặp phải một số thách thức. Cần phải tối ưu hóa tỷ lệ các cấu tử và điều kiện phản ứng để đạt được sản phẩm có chất lượng cao.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp

Tỷ lệ giữa bisphenol A và epichlohydrin, nồng độ dung dịch NaOH và tỷ lệ dung môi MEK đều ảnh hưởng đến chất lượng nhựa epoxy. Cần nghiên cứu kỹ lưỡng để tìm ra điều kiện tối ưu cho từng loại nhựa.

2.2. Vấn đề về tính chất cơ lý của nhựa epoxy

Tính chất cơ lý của nhựa epoxy tổng hợp từ MEK có thể không đạt yêu cầu nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Việc khảo sát các thông số kỹ thuật là cần thiết để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp.

III. Phương pháp tổng hợp nhựa epoxy sử dụng MEK

Quy trình tổng hợp nhựa epoxy với MEK bao gồm các bước chính như chuẩn bị nguyên liệu, tiến hành phản ứng và tách dung môi. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.1. Quy trình chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu chính bao gồm bisphenol A, epichlohydrin và dung dịch NaOH. Cần xác định tỷ lệ chính xác giữa các thành phần để đạt được hiệu suất phản ứng cao nhất.

3.2. Tiến hành phản ứng tổng hợp

Phản ứng được thực hiện trong điều kiện kiểm soát nhiệt độ và thời gian. Việc theo dõi quá trình phản ứng là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhựa epoxy tổng hợp từ MEK có tính chất tương đương với nhựa thương mại. Điều này mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng.

4.1. So sánh tính chất nhựa epoxy tổng hợp và thương mại

Nhựa epoxy tổng hợp từ MEK cho thấy độ nhớt, hàm lượng nhóm epoxy và tính chất cơ lý tương đương với mẫu nhựa thương mại Epikote 828, cho thấy khả năng ứng dụng cao.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Sản phẩm nhựa epoxy tổng hợp có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất vật liệu composite, keo dán và sơn, giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tổng hợp nhựa epoxy sử dụng dung môi MEK đã chỉ ra rằng đây là một phương pháp khả thi và hiệu quả. Tương lai của nghiên cứu này có thể mở ra nhiều hướng đi mới trong ngành công nghiệp nhựa.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy nhựa epoxy tổng hợp từ MEK đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và có thể thay thế cho các loại nhựa thương mại hiện có.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của nhựa epoxy trong các lĩnh vực khác nhau, từ đó nâng cao giá trị sản phẩm.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nhựa epoxy là một trong những loại nhựa nhiệt rắn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo sơn lót, màng phủ bảo vệ, keo dán kết cấu và vật liệu polymer composite nhờ các đặc tính kỹ thuật như độ co ngót thấp khi đóng rắn, độ bám dính cao trên nhiều loại bề mặt, độ bền cơ học, độ bền nhiệt, khả năng cách điện và kháng hóa chất tốt. Trong các dòng sản phẩm epoxy thương mại, nhựa epoxy trên cơ sở Bisphenol A (BPA) chiếm tỷ trọng tiêu thụ lớn nhất do nguồn nguyên liệu sẵn có và giá thành hợp lý. Quy trình tổng hợp loại nhựa này thường được tiến hành theo phương pháp gián đoạn thông qua phản ứng ngưng tụ giữa Bisphenol A và Epiclohydrin (ECH) dưới sự hiện diện của chất xúc tác kiềm (dung dịch NaOH) trong điều kiện gia nhiệt.

Trong công nghệ tổng hợp truyền thống, sau khi phản ứng kết thúc, lượng ECH dư được tách ra bằng phương pháp chưng chân không, sau đó hỗn hợp nhựa được bổ sung các dung môi hữu cơ như toluen (nhiệt độ sôi $110,6\ ^\circ\text{C}$) hoặc xylen (nhiệt độ sôi $138 - 145\ ^\circ\text{C}$) nhằm pha loãng nhựa và tiến hành công đoạn rửa tách muối NaCl sinh ra từ phản ứng ngưng tụ. Tuy nhiên, việc sử dụng các dung môi có nhiệt độ sôi cao đòi hỏi quá trình chưng cất chân không ở nhiệt độ cao và kéo dài, dẫn đến hai nhược điểm kỹ thuật lớn: làm tăng chỉ số màu của sản phẩm (nhựa bị sẫm màu) và tiêu tốn nhiều chi phí năng lượng trong vận hành sản xuất. Nhằm giải quyết vấn đề này, đề tài "Nghiên cứu tổng hợp nhựa epoxy sử dụng dung môi Metyletyl keton" của tác giả Khuất Thị Thùy Linh (Trường Đại học Phenikaa, 2024) đề xuất sử dụng Metyletyl keton (MEK) – một dung môi có nhiệt độ sôi thấp ($79,6\ ^\circ\text{C}$) – làm dung môi trợ tan và dung môi rửa thay thế cho hệ dung môi truyền thống, giúp hạ nhiệt độ chưng cất, rút ngắn thời gian xử lý chân không và cải thiện độ màu của sản phẩm.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án là xác định vai trò và ảnh hưởng của dung môi MEK cùng tỷ lệ các cấu tử tham gia phản ứng (BPA/ECH, nồng độ xúc tác NaOH, hàm lượng MEK) đến quy trình tổng hợp, từ đó tạo ra sản phẩm nhựa epoxy có các thông số kỹ thuật, cấu trúc hóa học và tính chất cơ lý đạt tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể gồm 4 nội dung:

1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH đến quá trình tổng hợp nhựa epoxy, thông số kỹ thuật và tính chất cơ lý của nhựa.
2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol BPA/ECH đến quá trình tổng hợp nhựa epoxy, thông số kỹ thuật và tính chất cơ lý của nhựa.
3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi MEK đến quá trình tổng hợp nhựa epoxy, thông số kỹ thuật và tính chất cơ lý của nhựa.
4. So sánh cấu trúc hóa học, các thông số kỹ thuật, tính chất cơ lý và tính chất nhiệt của nhựa epoxy tổng hợp được với mẫu nhựa epoxy thương mại Epikote 828.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Quá trình tổng hợp nhựa epoxy từ nguyên liệu chính là Bisphenol A và Epiclohydrin có xúc tác kiềm NaOH, sử dụng dung môi Metyletyl keton (MEK); nhựa epoxy sau khi đóng rắn bằng hệ tác nhân anhydrit axit (MHHPA), chất xúc tác amin (NMI) và chất trợ glycerin; mẫu đối chứng là nhựa thương mại Epikote 828 (Kumho Shell Chemicals, Hàn Quốc).
• Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm tại Trung tâm Polyme – Công ty Cổ phần Vicostone và Khoa Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu – Trường Đại học Phenikaa trong năm 2024.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài dựa trên cơ chế phản ứng ngưng tụ giữa Bisphenol A và Epiclohydrin trong môi trường kiềm. Quá trình tạo mạch nhựa DGEBA (Diglycidyl ether bisphenol A) trải qua các giai đoạn:

• Phản ứng trao đổi ion giữa NaOH và nhóm phenol của Bisphenol A tạo thành muối natri bisphenol A.
• Cặp electron tự do trên nguyên tử oxy của muối natri bisphenol A tấn công nucleophil vào nguyên tử cacbon liên kết với clo của Epiclohydrin, thực hiện phản ứng thế và đóng/mở vòng epoxy để tạo thành diglycidyl ether bisphenol A.
• Các phân tử DGEBA tiếp tục phản ứng với muối natri bisphenol A và ECH dư để kéo dài mạch phân tử tạo thành các oligomer epoxy có độ trùng hợp $n$ khác nhau.
• Cơ chế đóng rắn nhựa epoxy bằng hệ anhydrit axit (Anhydrit 4-methylhexahydophthalic - MHHPA) với sự hỗ trợ của xúc tác amin bậc ba (1-methyl imidazol - NMI), trong đó nhóm hydroxyl bậc hai hoặc vết ẩm mở vòng anhydrit tạo nhóm carboxyl tự do, sau đó carboxyl tấn công mở vòng epoxy tạo liên kết este và khâu mạng không gian 3 chiều.

Mối quan hệ định lượng giữa hàm lượng nhóm epoxy (HLE - %) và đương lượng nhóm epoxy (ĐLE - g/đương lượng) được xác định theo biểu thức: $$\text{ĐLE} = \frac{43 \times 100}{\text{HLE}}$$

Quy trình tổng hợp thực nghiệm được tiến hành qua 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1 (Tổng hợp nhựa): Nạp ECH vào reactor gia nhiệt đến $55\ ^\circ\text{C}$ với tốc độ khuấy 200 vòng/phút, nạp tiếp BPA và bổ sung MEK để hòa tan hoàn toàn. Sau khi hỗn hợp đồng nhất, nhỏ giọt dung dịch kiềm NaOH ở $60 - 70\ ^\circ\text{C}$ trong thời gian $8 - 10$ giờ nhằm duy trì môi trường trung tính, tránh tự trùng hợp nhóm epoxy, sau đó duy trì phản ứng thêm 2 giờ ở $70\ ^\circ\text{C}$.
• Giai đoạn 2 (Tách ECH dư và tách muối): Phân tách và loại bỏ lớp dung dịch muối NaCl phía dưới; chưng tách ECH dư ở $120\ ^\circ\text{C}$ trong 2 giờ; rửa nhựa bằng hỗn hợp MEK - nước tối thiểu 2 lần; chưng cất hỗn hợp đẳng phí MEK - nước ở $120\ ^\circ\text{C}$; sấy chân không để thu hồi nhựa thành phẩm.

Các phương pháp phân tích hóa lý và cơ lý thực nghiệm sử dụng trong nghiên cứu:

• Xác định hàm lượng nhóm epoxy: Phương pháp chuẩn độ hóa học ngược lượng HCl $0,2\text{N}$ dư trong dioxan bằng dung dịch chuẩn $\text{Hg(NO}_3)_2\ 0,1\text{N}$, sử dụng chất chỉ thị diphenyl carbazon (tính trung bình từ 05 mẫu đo).
• Xác định độ nhớt: Tiêu chuẩn ASTM D1824-16 trên máy đo độ nhớt Brookfield LVDVE (Hoa Kỳ), spindle 63, tốc độ 100 rpm ở $23\ ^\circ\text{C}$.
• Xác định tỷ trọng lỏng: Tiêu chuẩn ASTM D1475-13 sử dụng cốc đo tỷ trọng bằng thép không gỉ $100\text{ ml}$ (Đức) ở $25\ ^\circ\text{C}$.
• Xác định màu sắc: Đo theo thang Gardner/Hazen trên thiết bị BYK LCM-IV (BYK, Đức) theo tiêu chuẩn ASTM D1209.
• Biến thiên nhiệt độ thời gian đóng rắn: Ghi nhận đường cong tỏa nhiệt theo thời gian trên thiết bị Testo (Genlab, Anh) với khối lượng mẫu $100\text{ g}$.
• Phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): Thiết bị Spectrum Two, Perkin Elmer (Hoa Kỳ), dải số sóng $4000 - 450\text{ cm}^{-1}$ nhằm định danh các nhóm chức đặc trưng.
• Phân tích nhiệt khối lượng (TGA): Thiết bị TG4000 Perkin Elmer / TG1600 Setaram (Pháp) trong môi trường không khí ($2,5\text{ L/h}$), tốc độ gia nhiệt $10\ ^\circ\text{C/phút}$ từ nhiệt độ phòng đến $900\ ^\circ\text{C}$.
• Xác định tính chất cơ học: Máy kéo nén vạn năng Wance Testing (Đài Loan); độ bền kéo và modul kéo theo tiêu chuẩn ISO 527-1996 (mẫu hình mái chèo $150 \times 10 \times 4\text{ mm}$, tốc độ kéo $2\text{ mm/phút}$); độ bền uốn và modul uốn theo tiêu chuẩn ISO 178-1993 (mẫu hình hộp chữ nhật $65 \times 10 \times 4\text{ mm}$, tốc độ uốn $2\text{ mm/phút}$).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Chương I hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về vật liệu nhựa nhiệt rắn epoxy, lịch sử hình thành từ các nghiên cứu sơ khai của Prilesschajev (1890), phát minh tổng hợp polyglycidyl ether của H. Schlack (1934), các công bố của P. Castan (1943) và S. O. Greenlee (1948). Tác giả phân tích dữ liệu thị trường theo Grandview Research: quy mô thị trường nhựa epoxy toàn cầu đạt 9,1 tỷ USD năm 2021 và ước tính đạt 14,7 tỷ USD vào năm 2028, trong đó khu vực Châu Á - Thái Bình Dương chiếm 55,2% và Trung Quốc chiếm 35% sản lượng tiêu thụ. Các phân khúc ứng dụng chính gồm sơn và lớp phủ (37%), điện - điện tử (25%), vật liệu composite (7%), tuabin gió (7%), keo dán (5%) và các ứng dụng khác (19%).

Chương này phân loại chi tiết các dòng epoxy chính: epoxy bisphenol A (BPA), epoxy bisphenol F (BPF), epoxy mạch thẳng (glycidyl ester/ether), epoxy mạch vòng no và epoxy đa chức (novolac/resol, polyglycidyl xyanurat). Đồng thời, tác giả tổng kết các hệ chất đóng rắn phổ biến (chất đóng rắn amin, oligoamit, isocyanate, hợp chất cơ titan, hệ trùng hợp ion và hệ anhydrit axit) cùng cơ chế phản ứng hóa học tương ứng.

Về tình hình nghiên cứu: trên thế giới, các hướng tiếp cận tập trung vào biến tính tăng dai, nanocomposite và bio-epoxy chống cháy (Naheed Saba, Fan-Long Jin, Elaheh Rohani Rad). Tại Việt Nam, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào epoxy hóa dầu thực vật (Đoàn Thị Thu Loan, Huỳnh Lê Như Cường, Nguyễn Trung Thành) hoặc biến tính nhựa thương mại và gia cường composite (Vũ Minh Đức, Hồ Ngọc Minh, Vũ Mạnh Cường). Tác giả chỉ ra khoảng trống nghiên cứu: chưa có công trình nào công bố một cách chi tiết và hệ thống về việc sử dụng dung môi MEK thay thế cho toluen/xylen trong phản ứng tổng hợp epoxy BPA.

Chương II: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương II công bố chi tiết bảng danh mục hóa chất, nguồn gốc xuất xứ và thông số kỹ thuật của các nguyên liệu đầu vào:

• Bisphenol A ($T_{nc} = 153 - 156\ ^\circ\text{C}$, $d = 1,195\text{ g/cm}^3$, Trung Quốc).
• Epiclohydrin ($T_s = 118\ ^\circ\text{C}$, $d = 1,175\text{ g/cm}^3$, $M = 92,52\text{ g/mol}$, Trung Quốc).
• NaOH khan ($T_{nc} = 318\ ^\circ\text{C}$, $d = 2,1\text{ g/cm}^3$, Trung Quốc).
• Metyletyl keton MEK ($T_s = 79,64\ ^\circ\text{C}$, $T_{nc} = -86\ ^\circ\text{C}$, $d = 0,85\text{ g/cm}^3$, Trung Quốc).
• Anhydrit 4-methylhexahydophthalic MHHPA (chất đóng rắn, $d = 1,15\text{ g/cm}^3$, độ nhớt $50 - 70\text{ cP}$, Lindau Chemical, Anh).
• 1-methyl imidazol NMI (chất xúc tác, $d = 1,03\text{ g/cm}^3$, BASF, Mỹ).
• Nhựa epoxy Epikote 828 đối chứng (HLE = 22,6%, ĐLE = 190,26 g/đương lượng, Kumho Shell Chemicals, Hàn Quốc).

Toàn bộ quy trình tổng hợp 2 giai đoạn được chuẩn hóa thành lưu trình thao tác rõ ràng kèm sơ đồ thiết bị và thông số kiểm soát nhiệt độ, thời gian cho từng mẻ phản ứng $1000\text{ g}$. Đồng thời, chương này mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu đo, nguyên lý vận hành thiết bị phân tích (FTIR, TGA, Brookfield, BYK, Wance Testing) và công thức tính toán toán học cho từng chỉ tiêu cơ lý và hóa lý.

Chương III: Kết quả và thảo luận

Chương III trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được qua các chuỗi khảo sát đơn yếu tố:

1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH: Phản ứng thực hiện ở tỷ lệ mol $\text{BPA/ECH} = 1,0/2,5$, tỷ lệ mol $\text{NaOH/BPA} = 2,0/1,0$, hàm lượng MEK 25% khối lượng, thời gian phản ứng 8 giờ. Nồng độ NaOH được thay đổi từ 10% đến 30% (mẫu M1 đến M5).

Ký hiệu mẫu	Nồng độ NaOH (%)	Khối lượng nhựa thu được (g)	Hàm lượng nhóm epoxy (%)	Hiệu suất thu hồi (%)
M1	10,0	138,35	20,4	38,00
M2	15,0	269,67	22,8	58,37
M3	20,0	391,92	22,5	73,42
M4	25,0	377,47	26,5	64,12
M5	30,0	342,87	28,6	54,25

Số liệu cho thấy ở nồng độ NaOH 10% (mẫu M1), lượng nước dư thừa lớn gây ra phản ứng thủy phân ECH, dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp nhất (38,0%). Khi nồng độ NaOH đạt 20% (mẫu M3), quá trình phân lớp giữa nhựa và muối rõ rệt nhất, hiệu suất thu hồi đạt cực đại 73,42% và hàm lượng nhóm epoxy đạt 22,5%, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật thương phẩm. Khi tăng nồng độ lên 25% và 30% (mẫu M4, M5), mặc dù HLE tăng nhưng hiệu suất thu hồi giảm xuống lần lượt còn 64,12% và 54,25%. Do đó, nồng độ dung dịch NaOH 20% được chọn làm thông số tối ưu.

2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol BPA/ECH: Khảo sát tỷ lệ mol BPA/ECH biến thiên từ $1,0/2,0$ đến $1,0/4,0$ (mẫu M6 đến M10) với nồng độ NaOH cố định ở 20% và MEK ở 25 PKL:

Chỉ tiêu kỹ thuật / Thông số thực nghiệm	Mẫu M6 (1,0/2,0)	Mẫu M7 (1,0/2,5)	Mẫu M8 (1,0/3,0)	Mẫu M9 (1,0/3,5)	Mẫu M10 (1,0/4,0)	Mẫu đối chứng Epikote 828
Khối lượng nhựa thu được (g)	315,44	391,92	380,01	383,96	371,30	-
Hiệu suất thu hồi (%)	62,17	73,42	68,16	66,32	62,05	-
Thời gian chưng cất ECH (giờ)	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	-
Thời gian sấy chân không (giờ)	12,0	12,0	15,0	16,5	18,0	-
Hàm lượng nhóm epoxy HLE (%)	-	22,5	-	-	-	22,6
Đương lượng epoxy ĐLE (g/đl)	-	191,10	177,68	168,62	159,25	190,26
Độ nhớt ở 25 °C (cP)	48.000	15.500	18.200	21.000	24.500	15.000
Tỷ trọng lỏng ở 25 °C (g/ml)	1,28	1,18	1,17	1,17	1,16	1,16
Màu sắc (Hazen)	106	86	145	167	185	52
Thời gian đóng rắn (phút)	16,24	18,67	18,00	17,58	16,23	18,83
Nhiệt độ đóng rắn cực đại (°C)	172,9	192,0	161,9	166,0	172,9	199,0

Kết quả chỉ ra mẫu M7 ($\text{BPA/ECH} = 1,0/2,5$) đạt hiệu suất thu hồi cao nhất (73,42%), thời gian chưng cất và sấy chân không ngắn (tổng cộng 14 giờ), độ nhớt $15.500\text{ cP}$ và màu sắc 86 Hazen, cho sự tương thích cao nhất với mẫu nhựa thương mại Epikote 828. Các mẫu có tỷ lệ ECH cao hơn (M8, M9, M10) đòi hỏi thời gian chưng cất và sấy kéo dài (lên đến 21,5 giờ ở M10), chỉ số màu tăng cao (145 - 185 Hazen) do nhựa bị lưu nhiệt lâu.

3. Khảo sát hàm lượng dung môi MEK và đánh giá cơ lý, cấu trúc: Hàm lượng dung môi MEK được khảo sát ở các mức 15, 20, 25 và 30 PKL. Kết quả xác định tỷ lệ 25 PKL (tương ứng mẫu tối ưu M13/M7) cho khả năng hòa tan tốt, hỗ trợ tách muối NaCl triệt để và giúp màng nhựa sau đóng rắn có độ bền uốn, độ bền kéo, modul uốn và modul kéo tương đương với nhựa Epikote 828. Phổ FTIR của mẫu M13 xác nhận sự xuất hiện đầy đủ của các đỉnh hấp thụ đặc trưng của vòng oxiran (nhóm epoxy) tại các số sóng $915\text{ cm}^{-1}$ và $830\text{ cm}^{-1}$, liên kết ete $\text{C–O–C}$ tại $1035\text{ cm}^{-1}$, vòng benzen tại $1508\text{ cm}^{-1}$ và $1608\text{ cm}^{-1}$, hoàn toàn trùng khớp với phổ của Epikote 828. Phân tích TGA cho thấy đường cong phân hủy nhiệt của mẫu tổng hợp có độ bền nhiệt tương đương mẫu thương mại.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

• Xác lập được bộ thông số công nghệ tối ưu cho quá trình tổng hợp nhựa epoxy BPA sử dụng dung môi MEK: tỷ lệ mol $\text{BPA/ECH} = 1,0/2,5$; tỷ lệ mol $\text{NaOH/BPA} = 2,0/1,0$ với nồng độ dung dịch NaOH đạt 20%; tỷ lệ dung môi MEK là 25 phần khối lượng (PKL).
• Sản phẩm nhựa epoxy tổng hợp ở điều kiện tối ưu (mẫu M13/M7) đạt các chỉ tiêu chất lượng:
  • Hiệu suất thu hồi sản phẩm: 73,42%.
  • Hàm lượng nhóm epoxy (HLE): 22,5%.
  • Đương lượng epoxy (ĐLE): $191,10\text{ g/đương lượng}$.
  • Độ nhớt ở $25\ ^\circ\text{C}$: $15.500\text{ cP}$.
  • Tỷ trọng lỏng ở $25\ ^\circ\text{C}$: $1,18\text{ g/cm}^3$.
  • Chỉ số màu sắc: 86 Hazen.
  • Thời gian đóng rắn với hệ MHHPA/NMI/Glycerin: 18,67 phút, nhiệt độ tỏa nhiệt cực đại $192,0\ ^\circ\text{C}$.

Giải pháp và kiến nghị

• Tác giả đề xuất quy trình công nghệ 2 giai đoạn sử dụng MEK làm dung môi trợ tan và dung môi rửa muối thay thế hoàn toàn cho hệ dung môi truyền thống (toluen, xylen).
• Ứng dụng quá trình chưng cất hỗn hợp đẳng phí MEK - nước ở nhiệt độ $120\ ^\circ\text{C}$ giúp tách triệt để muối NaCl và dung môi mà không gây phân hủy nhiệt cục bộ hoặc làm sẫm màu nhựa.

Đóng góp khoa học và thực tiễn

• Về mặt khoa học: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm có hệ thống đầu tiên về ảnh hưởng của dung môi MEK đến động học quá trình tách muối, chế độ bay hơi dung môi và các thông số hóa lý, cơ lý của nhựa epoxy BPA.
• Về mặt thực tiễn: Chứng minh tính khả thi của việc sử dụng dung môi có nhiệt độ sôi thấp ($79,6\ ^\circ\text{C}$) trong sản xuất nhựa epoxy, giúp giảm chi phí năng lượng gia nhiệt trong công đoạn sấy chân không, rút ngắn chu kỳ sản xuất và tạo ra sản phẩm nhựa lỏng có tính chất cơ lý, nhiệt tương đương nhựa nhập khẩu Epikote 828.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Các thí nghiệm trong đồ án được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm gián đoạn với khối lượng mẻ $1000\text{ g}$. Đồ án chưa khảo sát sự tích tụ tạp chất clo liên kết hoặc các sản phẩm phụ clo thủy phân còn sót lại trong nhựa sau quá trình rửa, cũng như chưa đánh giá độ bền lão hóa thời tiết dài hạn của màng phủ sau khi đóng rắn.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Thử nghiệm mở rộng quy mô phản ứng lên mức pilot hoặc quy mô bán công nghiệp.
  • Nghiên cứu khả năng thu hồi và tái tuần hoàn dung môi MEK sau quá trình chưng cất nhằm tối ưu hóa chi phí sản xuất và đánh giá tác động môi trường.
  • Khảo sát ứng dụng trực tiếp của sản phẩm nhựa tổng hợp được trong chế tạo sơn lót chống ăn mòn và vật liệu composite gia cường sợi thủy tinh/sợi carbon.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Vật liệu, Kỹ thuật Hóa học, Hóa Polymer: Nắm vững quy trình công nghệ tổng hợp nhựa nhiệt rắn, kỹ thuật kiểm soát phản ứng ngưng tụ kiềm và phương pháp đánh giá tính chất cơ lý, hóa lý theo tiêu chuẩn quốc tế (ASTM, ISO).
• Kỹ sư nghiên cứu và phát triển (R&D) tại các nhà máy sơn, keo dán, composite: Tham khảo trực tiếp công thức phối liệu, chế độ công nghệ sấy chân không và phương án thay thế dung môi công nghiệp nhằm tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng quang học của sản phẩm nhựa lỏng.
• Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình chuẩn độ xác định hàm lượng nhóm epoxy bằng $\text{Hg(NO}_3)_2$ (Mục 2.3.1), quy trình công nghệ 2 giai đoạn (Mục 2.2) và các bảng dữ liệu thực nghiệm so sánh ảnh hưởng của nồng độ NaOH, tỷ lệ BPA/ECH tại Chương III.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài lại lựa chọn dung môi MEK để thay thế toluen và xylen trong quá trình tổng hợp nhựa epoxy?
Dung môi MEK có nhiệt độ sôi thấp ($79,64\ ^\circ\text{C}$) so với toluen ($110,6\ ^\circ\text{C}$) và xylen ($138 - 145\ ^\circ\text{C}$). Nhờ nhiệt độ sôi thấp, MEK dễ dàng bay hơi và tách khỏi hỗn hợp ở nhiệt độ chưng cất thấp hơn, giúp giảm năng lượng tiêu thụ, rút ngắn thời gian sấy chân không và hạn chế hiện tượng sẫm màu của nhựa (giữ chỉ số màu ở mức 86 Hazen).

2. Nồng độ dung dịch NaOH nào cho hiệu quả tổng hợp tốt nhất và nguyên nhân là gì?
Nồng độ dung dịch NaOH 20% (mẫu M3) cho kết quả tối ưu nhất với hiệu suất thu hồi đạt cực đại 73,42% và hàm lượng nhóm epoxy đạt 22,5%. Nếu dùng nồng độ 10%, lượng nước dư nhiều làm thủy phân ECH khiến hiệu suất giảm mạnh (38,0%); nếu dùng nồng độ cao (25 - 30%), tốc độ phản ứng phụ tăng làm giảm hiệu suất thu hồi nhựa (còn 54,25 - 64,12%).

3. Tỷ lệ mol cấu tử BPA/ECH nào được kết luận là tối ưu trong nghiên cứu?
Tỷ lệ mol $\text{BPA/ECH} = 1,0/2,5$ (mẫu M7/M13) là tối ưu nhất. Ở tỷ lệ này, hiệu suất thu hồi đạt 73,42%, thời gian chưng cất tách ECH chỉ mất 2,0 giờ và sấy chân không 12,0 giờ; nhựa thu được có độ nhớt $15.500\text{ cP}$, đương lượng epoxy $191,10\text{ g/đl}$, chỉ số màu 86 Hazen, tương đương với mẫu thương mại Epikote 828.

4. Hệ chất đóng rắn nào được sử dụng để khảo sát tính chất cơ lý của nhựa trong đồ án?
Hệ đóng rắn được sử dụng gồm chất đóng rắn anhydrit 4-methylhexahydophthalic (MHHPA), chất xúc tác 1-methyl imidazol (NMI) và phụ gia glycerin, tiến hành đóng rắn ở nhiệt độ $100\ ^\circ\text{C}$.

5. Mẫu nhựa tối ưu tổng hợp được có tính chất tương đương với loại nhựa thương mại nào trên thị trường?
Mẫu nhựa tối ưu M13 (tổng hợp ở tỷ lệ $\text{BPA/ECH} = 1,0/2,5$; $\text{NaOH/BPA} = 2,0/1,0$ với NaOH 20% và 25 PKL MEK) có cấu trúc phổ FTIR, các chỉ tiêu kỹ thuật (độ nhớt $15.500\text{ cP}$, HLE 22,5%, ĐLE 191,10 g/đl, tỷ trọng 1,18 g/ml) và tính chất nhiệt, cơ lý hoàn toàn tương đương với mẫu nhựa epoxy thương phẩm Epikote 828 của hãng Kumho Shell Chemicals (Hàn Quốc).

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Khuất Thị Thùy Linh đã nghiên cứu và thiết lập thành công quy trình tổng hợp nhựa epoxy trên cơ sở Bisphenol A và Epiclohydrin sử dụng dung môi Metyletyl keton (MEK) thay thế cho hệ dung môi truyền thống. Kết quả thực nghiệm đã chứng minh mẫu nhựa tối ưu M13 ($\text{BPA/ECH} = 1,0/2,5$; dung dịch NaOH 20%; 25 PKL MEK) đạt hiệu suất thu hồi 73,42% cùng các thông số kỹ thuật, cấu trúc hóa học và tính chất cơ lý tương đương mẫu thương phẩm Epikote 828. Công trình cung cấp giải pháp kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao, giúp tiết kiệm năng lượng chưng sấy và nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa epoxy phục vụ sản xuất công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về nhựa epoxy 1. Lịch sử phát triển Nhựa epoxy là tên gọi chung cho các loại nhựa mà cấu trúc của chúng có ít nhất hai nhóm epoxy ở trong hoặc cuối mạch phân tử. Epoxy có thể phản ứng dễ dàng với rất nhiều hợp chất, điển hình là proton do mỗi vòng epoxy có ba cạnh với độ căng lớn.

Dưới đây là sơ đồ ví dụ về phản ứng của epoxy với proton. Những phản ứng như trên cho phép mạch phân tử kéo dài hay khâu mạch ngang mà không sinh ra các hợp chất phân tử thấp nên nhựa epoxy có độ co ngót nhỏ hơn so với các loại vật liệu nhựa nhiệt rắn khác, sau khi đóng rắn nhựa epoxy có tính chất cơ học cao, bền vững dưới tác động của dung môi và dung dịch kiềm. Cấu trúc của nhựa epoxy có thể được thay đổi trong phạm vi rộng. Phần còn lại không phải là phân tử epoxy thường là hydro-carbon mạch thẳng, mạch vòng no, vòng thơm và hợp chất chứa liên kết đôi; các tác nhân khâu mạch ngang cũng có những đặc điểm và cấu trúc hóa học tương tự.

Vì vậy, mỗi một loại epoxy khi kết hợp với các tác nhân khâu mạch khác nhau có thể tạo ra một loại sản phẩm khác. Tuy nhiên hiện nay, nhựa epoxy thương mại chủ yếu yếu được tổng hợp từ Bisphenol A (diphenylolpropan) và epichlohydrin (ECH) [1,2]. Về lịch sử, nhựa epoxy đã xuất hiện vào đầu những năm 1890 nhưng đến năm 1950, epoxy mới được phổ biến rộng rãi. Một nhà hóa học người Nga, Prilesschajev đã quan sát thấy olefin phản ứng với peroxybenzoic axit [5].

Tháng 12-1934 trong bản quyền sáng chế về tổng hợp polyamin từ amin và polyglixydylete, H. Schlack đã đưa ra công nghệ chế tạo glyxydyete từ bisphenol A và epiclohidrin trong kiềm [6]. Castan công bố sáng chế về tổng hợp nhựa từ bisphenol A và epiclohydrin, đồng thời phát hiện khả năng đóng rắn của nhựa epoxy với anhydride phthalic. Đến 5 năm 1943, Castan một lần nữa công bố về việc phát hiện ra khả năng phản ứng giữa bisphenol A và epiclohydrin, tạo thành monomer epoxy hoặc polymer epoxy [7, 8].

Năm 1948, Sylvan Owen Greenlee (Mỹ) công bố sáng chế về tổng hợp nhựa epoxydian tương tự như quy trình công nghệ của P. Kastan song nhựa này nhận được khối lượng phân tử lớn hơn, và được ứng dụng nhiều trong công nghiệp [9]. Sau đó, các nghiên cứu về quá trình tổng hợp nhựa epoxy và các ứng dụng của chúng được nhiều nhà khoa học quan tâm [3, 4, 10]. Nhu cầu sử dụng Theo đánh giá ban đầu, nhựa epoxy được sử dụng cho hầu hết các lớp phủ bề mặt.

Thị trường epoxy đánh giá theo quy mô toàn cầu có doanh số đạt 9,1 tỷ USD vào năm 2021 và dự kiến đạt 14,7 tỷ USD vào năm 2028. Khu vực Châu á- Thái Bình Dương đóng góp 55,2%. Trung Quốc là nhà sản xuất và tiêu thụ chính, chiếm 35%. Ở Châu Âu, khoảng 320.000 tấn nhựa epoxy được sản xuất ra vào năm 2017.

Đức là thị trường nhựa epoxy lớn nhất, sau đó là Ý, Anh, Tây Ban Nha và Áo. Trên thế giới hiện nay có nhiều hãng sản suất nhựa epoxy với tên thương mại khác nhau như: Dow Chemnical: DER; D. Phân loại nhựa epoxy ❖ Nhựa epoxy bisphenol A (BPA) Nhựa epoxy bisphenol A được tạo thành từ phản ứng ngưng tụ giữa epiclohydrin và diphenyol propan (bisphenol A), mỗi phân tử chứa 2 nhóm chức epoxy. Công thức tổng quát của nhựa epoxy như sau: 6 Tùy thuộc đương lượng và tỷ lệ giữa epiclohydrin và bisphenol A, nồng độ NaOH, thời gian phản ứng, nhiệt độ, nhựa epoxy thu được sẽ có khối lượng phân tử khác nhau [1, 3].

❖ Nhựa epoxy bisphenol F (BPF) Khi thay thế bisphenol A bằng BPF, thu được nhựa epoxy BPF với tính chất tốt hơn như khả năng kết mạng lớn hơn, nhiệt độ thủy tinh hóa thấp hơn, khả năng chịu nhiệt và khả năng chồng dung môi hóa chất tốt hơn. Nhựa epoxy BPF có độ nhớt thấp hơn so với nhựa epoxy BPA (3.000 cPs) vì vậy thường được trộn cùng với epoxy BPA làm giảm giá thành sản phẩm và giảm độ nhớt vừa phải. ❖ Nhựa epoxy mạch thẳng Có 2 loại epoxy mạch thẳng: glycidyl epoxy và epoxy vòng no. Glycidel epoxy được tạo thành từ phản ứng của epiclohidrin với các alcol béo hoặc polyol tạo thành glycidyl ete hoặc với axit cacboxylic béo tạo thành glycidul este.

Phản ứng xảy ra cùng với xúc tác BF3 hoặc acid ❖ Nhựa epoxy chứa mạch vòng no Tạo thành từ phương pháp epoxy hóa nối đôi trog vòng, loại nhựa này có độ nhớt thấp ở nhiệt độ phòng, khả năng bám dính cao, tính năng nhiệt điện tốt. Hơn nữa, epoxy chứa mạch vòng no không chứa ion clo do không có epiclohydrin làm nguyên liệu đầu vào, có thể sử dụng trong lĩnh vực điện tử. Tuy nhiên cần sử dụng xúc tác đóng rắn hoặc nhiệt độ đóng rắn cao hơn do hoạt tính của nhựa ở nhiệt độ phòng thấp hơn so với các loại epoxy khác [4]. ❖ Nhựa nhiều nhóm epoxy Nhựa nhiều nhóm epoxy là loại nhựa mà trong mỗi phân tử chứa từ hai hóm epoxy trở lên, tạo thành trên cơ sở axit xyanuric, nhựa phenolfomandehyt dạng novolac hoặc resol, polybutadien phân tử lượng thấp và các hợp chất đa chức khác [12-14].

7 • Nhựa polyglyxydylphenol-formandehyt: tạo thành từ phản ứng của nhựa phenolformandehyt dạng novolac hoặc resol với apiclohydrin trong môi trường kiếm ở nhiệt độ trong khoảng 70-100ᵒC. Nhựa này sau khi đóng rắn mang các đặc tính của cả nhựa epoxy và phenolic như độ bền axit, bazơ và dung môi; Ở nhiệt độ cao và điều kiện ẩm ướt vẫn duy trì được độ bền cơ học; độ co ngót thấp; tăng khả năng kết dính với chất nền ở nhiệt độ cao; có khả năng tương hợp tốt với nhiều loại chất độn. • Nhựa polyglycydylxianurat: được điều chế từ axit xianyric với epiclohydrin, sản phẩm ban đầu là triglycydylxyanurat. Khi dư epiclohydrin, phản ứng tiếp tục tạo thành nhựa polyglycydylxianurat.

Loại nhựa này được sử dụng làm keo dán, chất nền cho một số vật liệu composite với độ bền nhiệt cao, tính năng vượt trội hơn so với các loại nhựa khác [14]. Nguyên liệu tổng hợp nhựa epoxy trên cơ sở bisphenol A. Nguyên liệu chính a. Bisphenol A (BPA) Diphenylonlpropan (4,4'-dihydroxy-2,2-diphenylpropan hay tên thương mại là bisphenol-A) Công thức cấu tạo của bisphenol A CH3 HO C OH CH3 Điều chế: Bisphenol A điều chế bằng cách cho phenol tác dụng với axeton trong môi trường axit mạnh ở nhiệt độ 40 – 50 oC.

Axit thường dùng là H2SO4, HCl. Thời gian phản ứng khoảng 15-20 giờ [14]. Epiclohydrin (ECH) Epyclohydrin là một chất lỏng không màu không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ (C6H6, aceton…), mùi hắc, độc. Điều chế: ❖ Epiclohydrin tạo thành từ nguyên liệu đầu là propylen H2C CH Cl2 H2 C CH HCl CH3 H2C Cl CH H H2 C H 2O Cl2 Cl H2C C CH2 Cl H2O H2C Cl OH H H2C CH Cl NaCl H2O Cl H2C C CH2 Cl NaOH O OH ❖ Epiclohydrin tạo thành từ glyxerin: H xt H H2C C CH2 HCl H2C C CH2 2H2O OH OH OH Cl OH Cl H H2O H2C C CH2 NaOH H2C CH Cl NaCl Cl OH Cl O 9 Các nguyên liệu khác a.

Chất xúc tác: Chất xúc tác sử dụng trong phản ứng tổng hợp nhựa epoxy là kiềm (NaOH): Khối lượng phân tử M= 40 đvC; tan vô hạn trong nước, khối lượng riêng d = 2,13 g/cm3. Kiềm sử dụng trong phản ứng tổng hợp nhựa epoxy ở dạng dung dịch, nồng độ 15 ÷ 50%. Dung môi: • Tolulen: còn gọi là methylbenzen hay phenylmethan, là một chất lỏng trong suốt, không hòa tan trong nước, có mùi thơm nhẹ và không vị. Có khả năng bay hơi lớn và dễ cháy.

Là một hydrocacbon thơm, toluen có khả năng tham gia phản ứng thế ái điện tử. Có công thức cấu tạo: Điều chế: C6H6 + CH3OH ➔ C6H5CH3 + H2O Phản ứng này đòi hỏi phải có axit sulfuric đậm đặc làm chất xúc tác và nhiệt độ cao. Methanol thường được sản xuất thông qua khí tổng hợp: CO + 2H2 ➔ CH3OH Khí tổng hợp thường được sản xuất thông qua quy trình khí hoá (than nâu,. cho đến rác thải hàng ngày) [15].

Vai trò: Toluen có nhiệm vụ pha loãng nhựa epoxy tách bỏ các tạp chất và muối tạo thành trong quá trình tổng hợp nhựa. Keton này lỏng không màu, có mùi hương sắc, ngọt ngào như mùi mứt bơ và axeton. 10 Điều chế: MEK có thể được sản xuất bằng cách oxy hóa 2-butanol. Việc khử hydrogen 2-butanol bằng một chất xúc tác được xúc tác bởi đồng, kẽm.

Hợp kim kẽm- đồng hoặc kẽm oxit được sử dụng làm chất xúc tác cho quá trình khử hydro pha khí ở nhiệt độ 400-500 °C ở áp suất thường. Niken Raney hoặc đồng cromit được sử dụng làm chất xúc tác cho quá trình khử hydro pha lỏng ở nhiệt độ nhiệt độ 150 °C. Nhiệt độ phản ứng khử hydro pha lỏng và tiêu thụ năng lượng thấp, năng suất cao, tuổi thọ của chất xúc tác dài và quá trình tách đơn giản [16]. Vai trò: MEK đóng vai trò làm chất trợ hòa tan ECH dư trong hỗn hợp phản ứng.

Cơ chế phản ứng tổng hợp nhựa epoxy Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy xảy ra như sau: Cơ chế của phản ứng: Đầu tiên xảy ra phản ứng trao đổi giữa NaOH với bisphenol A tạo thành muối natri bisphenol A: 11 - Cặp electron của nguyên tử O trong muối natri bisphenol A tạo liên kết với nguyên tử C liên kết với nguyên tử Cl trong phân tử epiclohydrin xảy ra phản ứng thế tạo thành diglycidyl ether bisphenol A (DGEBA): Diglycidyl ether bisphenol A (DGEBA) Các DGEBA phản ứng tiếp với muối [3]: 12 - Các dimenatri thủy phân tạo thành các oligome epoxy: 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nhựa epoxy 1. Tỷ lệ các cấu tử Khối lượng phân tử của nhựa epoxy tạo thành tùy thuộc vào tỷ lệ giữa BPA và ECH. Khi tỷ lệ ECH càng lớn thì khối lượng phân tử epoxy càng nhỏ.

Sản phẩm thu được trong suốt, không màu, bền kiềm, dễ xử lý và có tính chất cơ học cao. Do vậy 13 nhựa thu được là một hỗn hợp đồng đẳng polyme có độ dài mạch khác nhau. Tỷ lệ mol giữa ECH và BPA càng giảm thì nhiệt nóng chảy và khối lượng phân tử càng tăng. Độ trùng hợp [n] phản ảnh trọng lượng phân tử cũng như một số trạng thái vật lý đặc trưng của các loại nhựa epoxy thương phẩm.

- Với n = 0 là Diglycidyl ether bisphenol A (DGEBA) - Với n = 0 đến 2 là nhựa epoxy lỏng có độ nhớt thấp - Với n từ 3 đến 12 là nhựa epoxy rắn có nhiệt độ chảy thấp - Với n ≥ 13 là nhựa epoxy rắn có nhiệt độ chảy cao 1.