Phương Nam Co LTD
© 16/12/2024 - Vietnam12h.com Application

Triethanolamine tea điều chế CPU

Tổng hợp IPN và khả năng đồng xuyên thấm của CPU và PMA

Như đã biết các loại vật liệu IPN thường được điều chế bằng phương pháp một giai đoạn vì phương pháp hai giai đoạn có một số nhược điểm như tốn thời gian, tỉ lệ của hai polyme thành phần trong IPN thường khó  kiểm  soát. Tuy nhiên khi tổng hợp IPN trên cơ sở CPU với thành phần triethanolamine tea có tác dụng chất khau mạch và PMA chúng tôi phải sử dụng phương pháp một giai đoạn nhằm tránh phản ứng giữa nhóm isoxyanat và nhóm cacboxyl. Sơ đồ điều chế vật liệu IPN từ CPU và PMA được trình bày tại hình 2.

Sơ đồ phản ứng điều chế IPN từ CPU và PMA

Tiền chất PMA được điều chế từ MA, BDMA (2% mol) và AIBN (1% mol) theo tài liệu [11]. CPU được điều chế từ L92, diisoxyanat, trietanol amin (triethanolamine tea) với sự có  mặt  của xúc tác đietyl thiếc đibutyl axetat. Giai đoạn tiếp theo, CPU sử dụng triethanolamine tea như chất khâu mạch, sẽ được trương nở trong môi trường hỗn hợp tiền PMA. Sản phẩm IPN cuối cùng  thu  được  khi  tiến  hành  phản  ứng  trùng ngưng  tiền  PMA  có  mặt  trong  CPU  ở  60oC trong vòng 12 giờ.

Theo Zhou et al [12], sự tương tác pha của IPN phụ thuộc ít nhất vào ba yếu tố: sự khác nhau về chỉ số hòa tan; sự khác nhau về nhiệt độ thủy tinh hóa và mức độ hóa lưới.

Chính vì thế nhiệt độ thủy tinh hóa được coi là một trong ba thông số ảnh hưởng tới sự tương tác của hai polyme khác nhau trong IPN. Người ta cũng sử dụng nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg) để xác định sự tương tác giữa các polyme thành phần. Đã có rất nhiều tác giả khẳng định sự hữu ích khi sử dụng DSC để đánh giá sự tách pha của IPN thông qua việc xác định Tg.

Nếu hai polyme thành phần có sự tương tác thì Tg của IPN phải thỏa mãn phương trình Fox [13]:

1/Tg = w1/Tg1   + w2/Tg2

Tg1 và Tg1 là nhiệt độ thủy tinh hóa của các polyme thành phần, Tg là nhiệt độ thủy tinh hóa của IPNs, w1 và w2 là tỉ lệ khối lượng của các polyme thành phần.

Các kết quả phân tích bằng DSC trên bảng 2 cho thấy tất cả IPN chỉ có một Tg điều này nói lên rằng đã có sự tương tác hoàn toàn của CPU và PMA vì theo Klempner [15] có bốn khả năng sau có thể xảy ra: i) hai Tg của hai polyme cùng tồn tại trên giản đồ DSC của IPN: không có sự t-ơng tác; ii) hai Tg xích lại gần nhau: có sự t-ơng tác ở mức độ thấp: iii) có một pic rộng giữa hai Tg: có sự tương tác tương đối mạnh; iv) có một pic sắc nét: có sự tương tác hoàn toàn giữa hai polymer thành phần. Sự tương tác giữa CPU và PMA xảy ra do liên kết hiđrô giữa các nhóm sau đây: nguyên tử hiđrô của nhóm uretan NH với nhóm uretan cacbonyl (C=O) và nhóm  cacboxylic,  nguyên  tử  hiđrô  của  nhóm NH với nguyên tử oxi trong ete, nguyên tử hiđrô của PMA với nhóm uretan cacbonyl.

Tính chất trương nở của IPN trong dung dịch nước và dung dịch có pH khác nhau

Tính chất trương nở của IPN trên cơ sở CPU với triethanolamine tea  và PMA được khảo sát trong nước và trong dung dịch  có pH khác nhau. Trên hình 3 ta thấy độ trương nở của IPN điều chế từ L92, P84 và P75 đều phụ thuộc vào nhiệt độ và giảm dần khi nhiệt độ môi trường tăng. Bình thường độ trương nở của polyme tăng dần khi nhiệt độ tăng nhưng do sự có mặt của PAO trong thành phần nên IPN có độ trương nở biến thiên theo chiều ngược lại. Chúng tôi đã giải thích hiện tượng này trong các bài báo trước [16]. Độ trương nở cũng tăng dần theo chiều L92, P84, P75 do sự tăng của tỉ lệ EO (nhóm ưa nước)/PO (nhóm kị nước). Độ trương nở của vật  liệu trong  môi  trường  có  pH  khác  nhau  (hình  4)

Tăng dần theo độ tăng của giá trị pH cho tới pH = 8 và giảm dần khi môi trường có giá trị pH > 8. Hiện tượng này được Peppas [17] giải thích như sau: tại pH thấp đã có sự tương tác giữa hiđrô và nguyên tử oxy của PAO. Chính liên kết hiđrô này làm cho IPN có mức độ trương nở thấp. Tại pH cao hơn, liên kết hiđrô bị phá vỡ, sẽ có thêm nhiều ion H+ bị ion hóa. Mức độ trương nở của pH tăng dần do lực đẩy tĩnh điện. Tại pH cao hơn, các cation bên ngoài  sẽ  làm yếu lực đẩy này dẫn tới độ trương nở giảm. Ngoài ra cũng có tác giả dùng khái niệm proton hóa-mất proton hóa [18] để giải thích độ trương nở phụ thuộc vào pH.

Kết luận

Vật liệu trương nở thông minh trên cơ sở polyme đồng xuyên thấm đã được điều chế từ CPU và PMA bằng phương pháp hai giai đoạn. Các kết quả phân tích cho thấy vật liệu IPN tạo thành đã có có sự trộn pha hoàn toàn giữa CPU và PMA. Vật liệu IPN điều chế từ CPU và PMA có độ trương nở phụ thuộc đồng thời vào nhiệt độ và pH của môi trường. Độ trương nở phụ thuộc vào nhiệt độ do có mặt của etylen oxit (ưu nước) và phụ thuộc vào pH do sự có mặt của metacrylic axit.

Tài liệu tham khảo

C. D. Han. Multiphase flow in Polymer Processing, Academic, New York (1981).

J. R. Millar. J. Chem. Soc., 1311 (1960).

K. Shibayama and Y. Suzuki. Kobunshi Hagaku, 23, 24 (1966).

L. H. Sperling and D.W. Friedman. J. Polym. Sci., Part A2, 7, 425 (1967).

D. Klemper, K. C. Frisch and H. L. Frisch, J. Polym. Sci., Part A-2, 8, 921 (1970).

I. Chikina and M. Daount. J. Polym. Sci., part B, Polymer Physics, Vol. 36, P. 1507 - 1512 (1998).

A. S. Michaelis. Ind. Eng. Chem., Vol. 57, 32 (1965).

L. H. Sperling and Mishra. The current status of Interpenetrating Polymer Networks, in “IPNs around the World”, Ed. By S. C. Kim and L. H. Sperling, J. Wiley&Sons Ltd. (1979).

S. N. Jaisanka, Y. Lakshminayana and G.Radhakrishnan, Polym. Inter., Vol. 43, P. 368 - 372 (1997).

Phung Ha, E. Schacht. Tạp chí Hóa học, T.39, số 4, Tr. 72 - 77 (2001).

S. C. Kim, D. Klempner, K. C. Frisch, W. Radigan and H. L. Frisch, Macromo- lecules, Vol. 9, P. 258 - 263 (1976).

P. Zhou, Q. Xu and H. L. Frisch, Macromolecules,  Vol.  27,  P.  934  -  946,(1994)

T. G. Fox. Bull. Am. Phy. Soc., 50, 549 (1966)

K. Yamada, T. Sato, S. Tatekawa and M. Hirata, Polym. Gels and Networks, 2, 323, (1994).

S. C. Kim, D. Klempler, K. C. Frisch and

H. L. Frisch. Macromolecules, P. 264 - 266 (1976).

Phùng Hà, E. Schacht. Tạp chí Hóa học, T.39, số 2, Tr. 82 - 87 (2001).

C. L. Bell and N. A. Peppas. Advances in Polymer Science, Vol. 122, P. 126 - 175

(1995).

K. Wang, J. H. Barban and E.L. Cussler, Advances in Polym. Sci., Vol. 110, P. 68 - 79 (1993).