Đồ án nghiên cứu vật liệu nhựa epoxy đóng rắn bằng triethylene tetramine và dầu đậu nành

• Tác giả: Trần Thị Băng Huyền
• Người hướng dẫn: PGS.TS Huỳnh Đại Phú
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên cứu vật liệu hệ nhựa epoxy đóng rắn bằng Triethylene tetramine biến tính dầu đậu nành epoxy hóa
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
• 1.1. Tổng quan về dầu thực vật
• 1.1.1. Sơ lược chung về dầu thực vật
• 1.1.2. Dầu đậu nành. Một số ứng dụng của dầu đậu nành
• 1.1.3. Tổng quan về dầu đậu nành epoxy hóa
• 1.2. Tổng quan về nhựa epoxy
• 1.2.1. Lịch sử hình thành của nhựa epoxy
• 1.2.2. Tính chất vật lý
• 1.2.3. Tính chất hóa học. Quy trình tổng hợp của nhựa epoxy
• 1.2.4. Phản ứng tạo nhựa polyepoxy
• 1.2.5. Phản ứng đa tụ nhựa epoxy
• 1.2.6. Một số loại nhựa khác
• 1.2.7. Tính chất của nhựa epoxy D.
• 1.2.8. Quy trình tổng hợp nhựa epoxy D.
• 1.3. Chất đóng rắn Trietylene tetramine (TETA)
• 1.3.1. Phương thức tổng hợp
• 1.3.2. Cơ chế đóng rắn của nhựa epoxy với chất đóng rắn Trietylen tetramin
• 1.3.3. Cơ chế phản ứng của nhóm epoxy với nhóm amin
• 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn nhựa epoxy
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nội dung thực nghiệm
• 2.2. Nguyên liệu và hóa chất
• 2.3. Dụng cụ và thiết bị
• 2.4. Quy trình thực nghiệm
• 2.4.1. Quy trình thực nghiệm tổng quát
• 2.4.2. Đánh giá thông số nguyên liệu
• 2.5. Thành lập đơn pha chế của hệ dầu đậu nành epoxy hóa, nhựa epoxy D.R 331 hóa và chất đóng rắn Triethylenetetramine (TETA)
• 2.6. Các phương pháp đánh giá
• 2.6.1. Phương pháp chuẩn chỉ số % oxirane oxygen
• 2.6.2. Phương pháp xác định thời gian gel và nhiệt độ gel
• 2.6.3. Phương pháp xác định hàm lượng đóng rắn
• 2.6.4. Phương pháp đánh giá tính chất kéo
• 2.6.5. Phương pháp đánh giá tính chất uốn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Đánh giá nguyên liệu thí nghiệm
• 3.2. Chất đóng rắn Triethylene tetramine (TETA)
• 3.3. Dầu đậu nành epoxy hóa (ESO)
• 3.4. Ảnh hưởng của các tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.R 331 đến các thông số của hệ nhựa epoxy D.R 331, ESO và chất đóng rắn TETA
• 3.4.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.R 331 đến thời gian gel và nhiệt độ gel của hệ nhựa epoxy D.R 331, ESO và TETA
• 3.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.R 331 đến hàm lượng đóng rắn của hệ nhựa epoxy D.R 331, ESO và TETA
• 3.4.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.R 331 đến tính chất kéo của hệ nhựa epoxy D.R 331, ESO và TETA
• 3.4.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.R 331 đến tính chất uốn của hệ nhựa epoxy D.R 331, ESO và TETA
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan lý thuyết

Nghiên cứu về vật liệu composite từ nhựa epoxy và triethylene tetramine (TETA) đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Nhựa epoxy là một loại polymer có tính chất cơ học tốt, nhưng thường gặp vấn đề về tính giòn. Việc sử dụng dầu đậu nành như một chất biến tính có thể cải thiện tính chất này. Dầu đậu nành được epoxy hóa để tạo ra dầu đậu nành epoxy hóa, giúp tăng cường tính linh hoạt và khả năng chịu lực của nhựa. Cơ chế phản ứng giữa nhóm epoxy và chất đóng rắn amine như TETA là rất quan trọng trong việc hình thành cấu trúc bền vững cho vật liệu. Theo nghiên cứu, việc kết hợp polyme sinh học từ dầu thực vật với nhựa epoxy có thể tạo ra các sản phẩm thân thiện với môi trường.

1.1. Tổng quan về dầu thực vật

Dầu thực vật là nguồn nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến. Dầu đậu nành là một trong những loại dầu phổ biến nhất, chứa nhiều axit béo không no, có lợi cho sức khỏe. Việc chiết xuất và tinh chế dầu thực vật không chỉ cung cấp nguyên liệu cho thực phẩm mà còn cho các ứng dụng công nghiệp như sản xuất keo, mực in và nhựa. Dầu thực vật có khả năng phân hủy sinh học, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện chất lượng dầu để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.

1.2. Tổng quan về nhựa epoxy

Nhựa epoxy được biết đến với tính chất bền vững và khả năng chống hóa chất tốt. Tuy nhiên, nhựa epoxy thường có tính giòn, điều này hạn chế ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực. Việc sử dụng dầu đậu nành epoxy hóa như một chất biến tính có thể cải thiện tính chất cơ học của nhựa. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp dầu đậu nành với nhựa epoxy có thể tạo ra các sản phẩm có độ bền cao hơn, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường. Cơ chế phản ứng giữa nhóm epoxy và TETA là yếu tố quyết định trong việc hình thành cấu trúc bền vững cho vật liệu.

II. Thực nghiệm

Quá trình thực nghiệm được thực hiện để xác định các thông số quan trọng của hệ nhựa epoxy. Các phương pháp như xác định chỉ số % oxirane oxygen của dầu đậu nành epoxy hóa và khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phần trăm khối lượng ESO/nhựa epoxy D.R 331 đến thời gian gel, nhiệt độ gel, hàm lượng đóng rắn và độ bền cơ tính của mẫu nhựa. Kết quả cho thấy rằng tỉ lệ phần trăm khối lượng có ảnh hưởng lớn đến các thông số này. Việc tối ưu hóa tỉ lệ phần trăm khối lượng giữa dầu đậu nành và nhựa epoxy có thể dẫn đến việc phát triển các sản phẩm nhựa có tính chất cơ học tốt hơn.

2.1. Nguyên liệu và hóa chất

Nguyên liệu chính trong nghiên cứu bao gồm dầu đậu nành epoxy hóa, nhựa epoxy D.R 331 và triethylene tetramine (TETA). Các hóa chất này được lựa chọn dựa trên tính chất và khả năng tương tác của chúng trong quá trình đóng rắn. Việc sử dụng chất đóng rắn amine như TETA giúp cải thiện tính chất cơ học của nhựa epoxy, đồng thời tạo ra các sản phẩm có độ bền cao hơn. Các thông số kỹ thuật của nguyên liệu cũng được ghi nhận để đảm bảo tính chính xác trong quá trình thực nghiệm.

2.2. Quy trình thực nghiệm

Quy trình thực nghiệm được thiết kế để khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ phần trăm khối lượng giữa dầu đậu nành epoxy hóa và nhựa epoxy D.R 331. Các phương pháp đánh giá như xác định thời gian gel, nhiệt độ gel và hàm lượng đóng rắn được thực hiện để thu thập dữ liệu. Kết quả cho thấy rằng tỉ lệ phần trăm khối lượng có ảnh hưởng đáng kể đến thời gian gel và độ bền cơ tính của mẫu nhựa. Việc phân tích các thông số này giúp xác định được tỉ lệ tối ưu cho việc sản xuất nhựa epoxy từ dầu đậu nành.

III. Kết quả và bàn luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng dầu đậu nành epoxy hóa làm chất biến tính cho nhựa epoxy có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của vật liệu. Các thông số như thời gian gel, nhiệt độ gel và hàm lượng đóng rắn đều có sự thay đổi rõ rệt khi thay đổi tỉ lệ phần trăm khối lượng giữa dầu đậu nành và nhựa epoxy. Điều này chứng tỏ rằng vật liệu composite từ nhựa epoxy và dầu thực vật có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm thân thiện với môi trường.

3.1. Đánh giá nguyên liệu thí nghiệm

Đánh giá nguyên liệu thí nghiệm là bước quan trọng trong nghiên cứu. Dầu đậu nành epoxy hóa và triethylene tetramine (TETA) được phân tích để xác định tính chất và khả năng tương tác của chúng. Kết quả cho thấy rằng dầu đậu nành có khả năng tạo ra các sản phẩm nhựa có độ bền cao, đồng thời giảm thiểu tính giòn của nhựa epoxy. Việc sử dụng nguyên liệu từ thiên nhiên không chỉ giúp cải thiện tính chất của nhựa mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

3.2. Tính toán và đánh giá

Tính toán và đánh giá các thông số như thời gian gel, nhiệt độ gel và hàm lượng đóng rắn là rất cần thiết để xác định hiệu quả của quá trình đóng rắn. Kết quả cho thấy rằng tỉ lệ phần trăm khối lượng giữa dầu đậu nành epoxy hóa và nhựa epoxy D.R 331 có ảnh hưởng lớn đến các thông số này. Việc tối ưu hóa tỉ lệ này có thể dẫn đến việc phát triển các sản phẩm nhựa có tính chất cơ học tốt hơn, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

IV. Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng dầu đậu nành epoxy hóa làm chất biến tính cho nhựa epoxy có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của vật liệu. Các tỉ lệ phần trăm khối lượng giữa dầu đậu nành và nhựa epoxy D.R 331 có ảnh hưởng lớn đến thời gian gel, nhiệt độ gel và hàm lượng đóng rắn. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm nhựa thân thiện với môi trường, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.

4.1. Kiến nghị

Để phát triển hơn nữa các sản phẩm từ vật liệu composite, cần tiếp tục nghiên cứu và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc khảo sát thêm các loại dầu thực vật khác cũng có thể mang lại những kết quả tích cực. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc đánh giá tính chất lâu dài của vật liệu trong các điều kiện thực tế, nhằm đảm bảo tính khả thi trong ứng dụng công nghiệp.