Đặc tính hóa lý của hệ nhũ tương và vi nhũ tương. Ứng dụng tổng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương

Đây là bài báo cáo về các đặc tính hóa lý của hệ nhũ tương và vi nhũ tương. Ứng dụng tổng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương của chương trình đào tạo Thạc Sĩ ngành Kỹ thuật hóa học của môn nhiệt động hóa học. Tài liệu này được trình bày rất chi tiết và rõ ràng, mỗi Slide đều là tâm huyết của tác giả khi soạn bài. Sẽ thật may mắn cho bạn nào đang tìm một bài báo cáo về lĩnh vực này vì những kiến thức này thật sự không dễ tìm kiếm trên mạng.

ĐẶC TÍNH HÓA LÝ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

KỸ THUẬT NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC

Giảng viên : PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh Học viên : Đặng Văn Hân 7140786 Huỳnh Đắc Hồng Ngọc 7140792

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG

Hệ nhũ tương: là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều

chất lỏng không tan hoặc tan rất ít vào nhau

- Những giọt nhỏ của pha bị phân tán,

- Pha còn lại tồn tại ở dạng pha liên tục

PHÂN LOẠI HỆ NHŨ TƯƠNG

NHŨ

TƯƠNG

Thuận

Nghịch

O/W: giọt dầu phân tán trong nước

W/O: giọt nước phân tán trong dầu

THÀNH PHẦN HỆ NHŨ TƯƠNG

 Pha dầu: Gồm những chất lỏng không phân cực và

các chất hòa tan hay đồng tan vào chúng;

 Pha nước: Gồm những chất lỏng phân cực và các

chất dễ hòa tan hay đồng tan vào chúng;

 Chất nhũ hóa: là phụ gia để giúp ổn định hệ nhũ

tương;

 Ngoài ra, nhũ tương còn có thêm một số thành phần

khác.

TỔNG QUAN HỆ VI NHŨ TƯƠNG

Hệ vi nhũ tương: là hệ phân tán vi dị thể, gồm pha dầu

và pha nước phân tán đồng nhất vào nhau và được ổn định bởi phân tử các chất diện hoạt trên bề mặt phân cách hai pha,

có tính đẳng hướng về mặt quang học, ổn định về mặt nhiệt động học giống một dung dịch lỏng

PHÂN LOẠI HỆ VI NHŨ TƯƠNG

Winsor 1 Dầu phân tán trong nước

Nước phân tán trong dầu

Micellar 1 pha (đẳng hướng)

Hệ ba pha (vi nhũ trung gian)

Winsor 2

Winsor 4

Vi nhũ tương

PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ

Tính chất hóa lý Hệ nhũ tương

(Emulsion)

Hệ vi nhũ tương (Microemulsion)

Kích thước 0,1-100 µm 10-100 nm

Thành phần -Pha phân tán

-Pha liên tục -Chất nhũ hóa

-Pha phân tán -Pha liên tục -Chất nhũ hóa -Chất đồng điện hoạt Tính chiết quang Phân tán ánh sáng Ánh sáng truyền thẳng

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ

Sự phân tán ánh sáng

1

- Khi thể tích hạt (V) >> thì Ipt >> độ phân tán ánh sáng càng cao  Ánh sáng truyền qua dung dịch bị phân tán tạo thành dải ánh sáng hình nón mờ đục;

W = dES = σ.dSPhương trình hấp phụ Gibbs, liên quan giữa γ và hoá thế

μ của mỗi cấu tử trong hệ trong điều kiện đẳng nhiệt:

dγo/w = -Σi(Γidµi) ~ - Σi(ΓiR.T.dlnCi)

dγo/w = -ΓsRTdlnCs – ΓcoRTdlnCcoTích phân ta có: γo/w= γ0

o/w- ΓsRTlnCs – ΓcoRTlnCco

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ

Năng lượng tự do vi nhũ tương

4

Xét hệ vi nhũ tương gồm các thành phần:

-Pha phân tán (dầu) có phần mol: x1;

-Pha liên tục (nước) có phần mol: x2;

-Chất hoạt động bề mặt có phần mol: x3;

-Chất đồng hoạt động bề mặt có phần mol: x4;

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ

Để xác định độ bền nhiệt động của hệ vi nhũ tương

người ta xác định biến thiên năng lượng tự do

Helmholtz (∆F) hình thành trên 1 cm3 hỗn hợp vi nhũ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ

Bán kính droplet

6

ỨNG DỤNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TƯƠNG

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ

Chế tạo vật liệu

Các ngành khác

Ví dụ: n CH2=CH2 n [-CH2-CH2-] [-CH2-CH2-]n

monomer mắt xích cơ bản polyetylen (PE)

TỔNG QUAN POLYMER

Cơ chế phản ứng trùng hợp

2

Khơi mào

Phát triển mạch

Chuyển mạch

Ngắt mạch

Khơi mào

Phát triển mạc h

Gốc tự do tương tác với các monomer phát triển mạch hình thành gốc polymer

Bão hòa các gốc polymer

tự do tạo thành các phân tử polymer

Sự tương tác giữa các gốc polymer

tự do với các tạp chất hay dung môi trong hệ

Nồng độ và bản chất của chất khơi mào

Nồng độ của monomer

Áp suất hệ

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ

Phương pháp vi nhũ tương

1

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện

nay Do đặc tính đặc biệt của hệ vi nhũ như:

Các giai đoạn tổng hợp polymer bằng vi nhũ

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ

Tổng hợp quá trình hình thành polymer

4

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ

Ưu điểm

5

Ưu điểm

Không có hiện tượng quá

nhiệt cục bộ, dễ kiểm soát

Kích thước, hình dáng các monomer trong phân tử có tính đồng nhất cao

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ

Nhược điểm

Phát sinh thêm giai đoạn tạo

KẾT LUẬN

Hệ vi nhũ tương có năng lượng tự do trên bề mặt, sức căng bề mặt và kích thước các droplet có giá trị rất nhỏ Với các tính chất này đã làm cho hệ vi nhũ tương có nhiều ưu điểm hơn so với hệ nhũ tương thông thường

Phương pháp trùng hợp vi nhũ được sử dụng nhiều trong việc sản xuất các loại polymer tổng hợp do phương pháp này có tốc

độ phản ứng nhanh xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp, có độ đồng nhất cao cho phép thu được những polymer có phân tử lượng lớn

và hạn chế đa phân tán

Ngoài ra, hệ vi nhũ tương còn được ứng dụng nhiều trong thực tế để sản xuất ra nhiều sản phẩm hữu ích phục vụ cho cuộc sống của chúng ta

LOGO