Nghiên cứu biến tính đất sét bằng dẫn xuất polyol béo và áp dụng trong tổng hợp nanocomposite với nhựa nền polyprolyen

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



LÂM MINH THƯ


NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH ĐẤT SÉT BẰNG
DẪN XUẤT POLYOL BÉO VÀ ÁP DỤNG
TRONG TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE
VỚI NHỰA NỀN POLYPROPYLEN



Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 604431


LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. HÀ THÚC HUY



THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2011

Luận văn Thạc sĩ

Lâm Minh Thư i
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến PGS.TS Hà Thúc Huy đã tận
tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành đề tài này. Thầy đã
dạy cho tôi nhiều điều về nghiên cứu, cách phân tích vấn đề khoa học và luôn động
viên tôi vượt qua những lúc khó khăn
Tôi xin cảm ơn TS. Trương Thị Huỳnh Hoa và TS. Nguyễn Công Tránh đã cho
tôi những lời khuyên, lời chỉ dạy vô cùng hữu ích.
Xin gử
i lời cảm ơn đến Th.S Nguyễn Huy Du đã không ngại khó khăn, giúp tôi
đo đạc những số liệu phân tích.
Xin cảm ơn bạn Sơn, Hùng, Tâm, Mão, Hải, Nhân, Khánh cùng các bạn ở
phòng polyme đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành thí
nghiệm. Đây là ngôi nhà nhỏ đáng yêu của tôi, nơi đây đã in sâu bao kỉ niệm vui
buồn trong suốt khoảng thời gian làm đề tài.
Xin cảm ơn anh đã luôn ở
bên em, động viên và giúp đỡ em hoàn thành luận
văn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tôi, những người luôn bên cạnh hỗ trợ,
chia sẻ với tôi trong bất kỳ hoàn cảnh nào. Con xin dâng lên Mẹ thành quả học tập
của con với cả tấm lòng kính yêu sâu sắc, Mẹ luôn bên con, động viên con vững tin
thực hiện hoài bão của mình.
“Thành công của đứa con là cả một công trình của người Mẹ”



Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư ii
LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, các sản phẩm bao bì thực phẩm làm từ nhựa vẫn được ưa chuộng và
chiếm phần đa số trên thị trường vì các tính năng ưu việt như dễ sử dụng, nhẹ, gọn,
vận chuyển dễ dàng, bảo quản được thực phẩm trong thời gian mong muốn. Bên
cạnh đó, công nghệ sản xuất vật dụng nhựa đã phát triển mạnh, qui mô sản xu
ất lớn
nên đỡ tốn chi phí thiết lập lại qui trình sản xuất. Các sản phẩm bao bì thực phẩm
làm từ nhựa thông thường là vật liệu composit của polyme nền và đất sét đã biến
tính hữu cơ, như đất sét được biến tính bằng muối alkil amonium tứ cấp, polyetylen
oxit, hỗn hợp monoester và các hợp chất hữu cơ khác. Tuy nhiên, một số vấn đề về
sức khỏe người tiêu dùng và ảnh h
ưởng đến môi trường đã phát sinh khi dùng bao
bì thực phẩm có thành phần chất biến tính đất sét là muối alkil amonium tứ cấp.
Độc tính của các hợp chất muối alkil amonium tứ cấp này gây ảnh hưởng đến sức
khỏe nếu dùng chúng làm bao bì thực phẩm hay cho tiếp xúc trực tiếp với thực
phẩm. Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) không tán thành sử dụng các
hợp chất muối alkil amonium tứ cấp làm vật li
ệu chứa đựng hoặc bao bọc thức ăn
trực tiếp. Hơn nữa, các hợp chất muối alkil amonium tứ cấp có độ ổn định nhiệt
thấp nên gây khó khăn cho quá trình gia công vật liệu composit. Chúng thường
phân hủy dưới nhiệt độ chảy của polyme, dẫn đến sự giảm cấp của vật liệu composit
polyme/đất sét sau này, ví dụ như những vấn đề liên quan đến màu sắc, độ sáng,
mùi và cấu trúc. Các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy muối ankyl amonium tứ
cấp gây ảnh hưởng đến sức khỏe.
Do đó, vấn đề an toàn thực phẩm ngày càng được quan tâm và các nhà khoa học
đang nghiên cứu tìm ra cách cải thiện hoặc hạn chế hoàn toàn nhược điểm của muối
alkil amonium tứ cấp. Cụ thể, các nhà khoa học đang tìm kiếm những chất mới
dùng nong khoang sét dựa vào tương tác ion lưỡng cực - lưỡng c
ực thay cho sự trao
đổi ion cho thấy nhiều hứa hẹn do liên kết này có độ mạnh vừa phải, có thể dùng

phổ biến trong thương mại. Các chất mới này phải có độ ổn định nhiệt cao và không
độc.

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư iii
Trên cơ sở đó, trong phạm vi bài luận văn này, tôi nghiên cứu về phương pháp
tổng hợp các dẫn xuất polyol béo áp dụng trong biến tính đất sét và điều chế
nanocomposite, cụ thể là pentaerythritol monostearat và pentaerythritol monooleat.
Các dẫn xuất polyol béo này nằm trong danh sách vật liệu làm bao bì bảo quản thực
phẩm do FDA đưa ra.
Ở đây, pentaerythritol monostearat và pentaerythritol monooleat được tổng hợp
bằng phản ứng ester hóa trực tiếp từ pentaerythritol và axit béo tương ứng là axit
stearic và axit oleic với sự hi
ện diện của xúc tác kẽm oxit. Cách tổng hợp bằng phản
ứng ester hóa trực tiếp này đơn giản, ít giai đoạn trung gian, hạn chế chất trung
gian, tạo ra monoester có hàm lượng cao trong hỗn hợp sản phẩm thu được và đặc
biệt là thân thiện với môi trường. Các phương pháp phân tích cấu trúc như phương
pháp phổ hồng ngoại (FTIR), sắc ký bản mỏng, sắc ký lỏng hiệu cao áp (HPLC),
sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS), phổ cộ
ng hưởng từ hạt nhân (NMR) được sử
dụng để phân tích sản phẩm tổng hợp thu được từ phản ứng giữa pentaerythritol và
các axit béo tương ứng, sau đó dùng phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp
phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) khảo sát khả năng nong khoang sét của
pentaerythritol monostearat và pentaerythritol monooleat.
Pentaerythritol monostearat và pentaerythritol monooleat tạo thành được áp
dụng biến tính đất sét thương mại montmorillonite-Na
+
(N757) bằng các phương
pháp khác nhau. Từ các kết quả thu được, chúng tôi lựa chọn tỉ lệ và phương pháp
biến tính đất sét N757 tối ưu.

Sau đó, các vật liệu nanocomposite được điều chế trên nhựa nền polypropylen
và pha gia cường đất sét N757 đã biến tính tối ưu ở trên. Việc khảo sát cấu trúc, độ
bền nhiệt và tính chất cơ lý của vật liệu nanocomposite tạo thành cho phép đánh giá
các đặc tính của vật li
ệu nanocomposite này.



Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư iv
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU ii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ix
DANH MỤC BẢNG xii
DANH MỤC HÌNH xv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1. Giới thiệu về pentaerythritol béo 1
1.1.1. Pentaerythritol monostearat (PMS) 1
1.1.2. Pentaerythritol monooleat (PMO) 2
1.2. Giới thiệu về các tác chất của phản ứng ester hóa 4
1.2.1. Pentaerythritol (Pen) 4
1.2.1.1. Tính chất 4
1.2.1.2. Ứng dụng 5
1.2.2. Axit stearic (AS) 5
1.2.2.1. Tính chất 6
1.2.2.2. Ứng dụng 6

1.2.3. Axit oleic (AO) 7
1.2.3.1. Tính chất 7
1.2.3.2. Ứng dụng 8
1.3. Giới thiệu về khoáng sét 8
1.3.1. Cấu trúc của khoáng sét 8
1.3.2. Khoáng sét Montmorillonite (MMT) 10
1.3.2.1. Khả năng trương nở của montmorillonite 11
1.3.2.2. Khả năng trao đổi cation của montmorillonite (CEC : cation
exchange capacity) 12

1.3.2.3. Biến tính khoáng sét montmorillonite 13

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư v
1.4. Vật liệu nanocomposite có pha gia cường đất sét đã biến tính 16
1.4.1. Cấu trúc nanocomposite polyme/đất sét đã biến tính 17
1.4.2. Các phương pháp tổng hợp nanocomposite polyme/đất sét đã biến
tính 18

1.4.2.1. Phương pháp dung dịch 18
1.4.2.2. Phương pháp trùng hợp in-situ 19
1.4.2.3. Phương pháp đan xen nóng chảy 20
1.5. Giới thiệu về polypropylen 21
1.5.1. Cấu trúc 22
1.5.2. Tính chất 22
1.5.3. Ứng dụng 23
1.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 26
1.6.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 26
1.6.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 26
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC 29

2.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 29
2.2. Phương pháp sắc ký bản mỏng 29
2.3. Phương pháp sắc ký cột 30
2.4. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 31
2.4.1. Cách phân tích định lượng trong sắc ký 31
2.4.1.1. Phân tích kiểu nội chuẩn 31
2.4.1.2. Phân tích kiểu ngoại chuẩn 32
2.4.2. Đầu dò chỉ số khúc xạ (Refractive index detector, RID) 32
2.4.3. Đầu dò khối phổ 33
2.5. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 34
2.6. Phương pháp nhiễu xạ tia X 35
2.7. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng(TGA) 36
2.8. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 37
CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM 38

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư vi
3.1. Hóa chất và thiết bị 38
3.1.1. Hóa chất 38
3.1.2. Thiết bị 38
3.2. Thực nghiệm 39
3.2.1. Tổng hợp 39
3.2.1.1. Tổng hợp pentaerythritol monostearat 39
3.2.1.2. Tổng hợp pentaerythritol monooleat 40
3.2.1.3. Phân tích sản phẩm tổng hợp 41
3.2.2. Biến tính đất sét 41
3.2.2.1. Biến tính N757 bằng PS 41
3.2.2.2. Biến tính N757 bằng PO 45
3.2.2.3. Khảo sát sự tương tác giữa chất biến tính (PS hay PO) và đất sét
N757 45


3.2.2.4. Đánh giá độ rộng khoang sét và khảo sát sự phân hủy nhiệt của
các mẫu biến tính 46

3.2.3. Điều chế vật liệu nanocomposite PP/N757 đã biến tính 46
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50
4.1. Tổng hợp 50
4.1.1. Tổng hợp pentaerythritol monostearat 50
4.1.1.1. Phân tích PS bằng phương pháp phổ hồng ngoại 50
4.1.1.2. Phân tích PS bằng phương pháp sắc ký bản mỏng 51
4.1.1.3. Phân tích PS bằng phương pháp LC-MS 52
4.1.1.4. Định danh các chất trong PS bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR) 52

4.1.1.5. Xác định hàm lượng axit stearic trong PS 61
4.1.1.6. Xác định hàm lượng PMS trong PS 62
4.1.2. Tổng hợp pentaerythritol monooleat 62
4.1.2.1. Phân tích PO bằng phương pháp phổ hồng ngoại 62
4.1.2.2. So sánh sắc ký bản mỏng của PO và hỗn hợp monogliceride 63

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư vii
4.1.2.3. Định danh chất ở vị trí m trong sắc ký bản mỏng bằng NMR 64
4.1.2.4. So sánh loại xúc tác dùng trong phản ứng ester hóa giữa Pen và
AO 69

4.1.2.5. Khảo sát thời gian tiến hành phản ứng ester hóa giữa Pen và AO
bằng sắc ký bản mỏng 69

4.1.2.6. Xác định hàm lượng AO có trong PO 70

4.1.2.7. Xác định hàm lượng PMO trong PO 72
4.2. Biến tính đất sét thương mại N757 72
4.2.1. Biến tính đất sét bằng PS 72
4.2.1.1. Phương pháp không dung môi 72
4.2.1.2. So sánh các mẫu N757 biến tính bằng PS theo phương pháp
không dung môi và mẫu biến tính đất sét dùng cối chày nghiền
trộn 80

4.2.1.3. Phương pháp có dung môi 81
4.2.1.4. So sánh hiệu quả nong khoang sét của PS khi biến tính đất sét
theo hai phương pháp có dung môi và không dung môi 83

4.2.2. Biến tính N757 bằng PO 84
4.3. Khảo sát cấu trúc và sự phân hủy nhiệt của các mẫu N757 đã biến tính 86
4.3.1. Cấu trúc và sự phân hủy nhiệt của các mẫu đất sét biến tính bằng PS 86
4.3.1.1. Cấu trúc 86
4.3.1.2. Sự phân hủy nhiệt 90
4.3.2. Cấu trúc và sự phân hủy nhiệt của mẫu đất sét biến tính bằng PO 96
4.3.2.1. Cấu trúc 96
4.3.2.2. Sự phân hủy nhiệt 97
4.3.3. So sánh nhiệt độ phân hủy của đất sét biến tính bằng muối alkil
amonium tứ cấp và đất sét biến tính bằng sản phẩm tổng hợp (PS hay
PO) 99

4.4. Điều chế nanocomposite trên nhựa nền PP và đất sét biến tính 100

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư viii
4.4.1. Khảo sát mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền PP và đất sét
N757 đã biến tính bằng PS 101


4.4.1.1. Cấu trúc 101
4.4.1.2. Độ bền nhiệt 108
4.4.1.3. Tính chất cơ lý 115
4.4.2. Khảo sát mẫu nanocomposite điều chế từ nhựa nền PP và đất sét
N757 đã biến tính bằng PO 122

4.4.2.1. Cấu trúc 122
4.4.2.2. Độ bền nhiệt 123
4.4.2.3. Tính chất cơ lý 126
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 129
5.1. Kết luận 129
5.2. Đề nghị 130
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 132
TÀI LIỆU THAM KHẢO 133
PHỤ LỤC A: Giản đồ, sắc ký đồ của phần tổng hợp 136
PHỤ LỤC B: Giản đồ XRD của phần biến tính đất sét 144
PHỤ LỤC C: Giản đồ XRD của các mẫu nanocomposite 155
PHỤ LỤC D: Giản đồ TGA của các mẫu nanocomposite 163


Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư ix
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
AO Axit oleic
AS Axit stearic
C Mẫu nanocomposite được điều chế trên nhựa nền polypropylen và
pha gia cường là đất sét đã biến tính có tỉ lệ N757:PS = 1:0,383
theo cách biến tính dùng cối chày nghiền trộn.
CPS Đất sét đã biến tính bằng PS có tỉ lệ N757:PS = 1:0,383 theo cách

biến tính dùng cối chày nghiền trộn.
DPS Đất sét đã biến tính bằng PS theo phương pháp có dung môi.
FTIR Phương pháp phổ hồng ngoại (fourier transform infrared
spectroscopy)
MMT Montmorillonite
M Mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền polypropylen và pha
gia cường là đất sét đ
ã biến tính có tỉ lệ N757:PS = 1:0,642 theo
phương pháp trộn nóng chảy trên máy đùn hai trục.
MPS Đất sét biến tính bằng PS theo phương pháp trộn nóng chảy trên
máy đùn hai trục.
MPS6R Mẫu đất sét N757 đã biến tính bằng PS với tỉ lệ N757:PS = 1:0,642
theo phương pháp trộn nóng chảy trên máy đùn hai trục và đã rửa
acetat etil ba lần.
MR7 Mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền polypropylen và 7%
đất sét đã biến tính có tỉ lệ N757:PS = 1:0,642 theo phương pháp
trộn nóng chảy trên máy
đùn hai trục và đã rửa acetat etil 3 lần.
N Mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền polypropylen và pha
gia cường là đất sét đã biến tính có tỉ lệ N757:PS = 1:7 theo phương
pháp khuấy trộn nóng chảy.
NMR Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance)
NPS Đất sét biến tính bằng PS theo phương pháp khuấy trộn nóng chảy.

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư x
NPS17Sox Đất sét biến tính bằng PS có tỉ lệ N757:PS = 1:7 theo phương pháp
khuấy trộn nóng chảy và đã trích soxhlet 24 giờ bằng acetat etil.
NS7 Mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền polypropylen và 7%
đất sét đã biến tính có tỉ lệ N757:PS = 1:7 theo phương pháp khuấy

trộn nóng chảy, đã trích soxhlet 24 giờ bằng acetat etil.
O Mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền polypropylen và pha
gia cường là đất sét đã biến tính với tỉ lệ N757:PO = 1:10.
OS7 Mẫu nanocomposite điều chế trên nh
ựa nền polypropylen và 7%
đất sét đã biến tính với tỉ lệ N757:PO là 1:10, đã trích soxhlet 24
giờ bằng etanol.
Organoclay Đất sét đã biến tính
N757 Đất sét thương mại montmorillonite – Na
+

PDO Pentaerythritol dioleat
PDS Pentaerythritol distearat
Pen Pentaerythritol
PMO Pentaerythritol monooleat
PMS Pentaerythritol monostearat
PO Sản phẩm tổng hợp của pentaerythritol và axit oleic
PON Đất sét đã biến tính bằng PO theo phương pháp khuấy trộn nóng
chảy.
PON110Sox Đất sét đã biến tính bằng PO có tỉ lệ N757:PO = 1:10 theo phương
pháp khuấy trộn nóng chảy, đã trích soxhlet 24 giờ bằng etanol
PP Polypropylen
PP trắng Mẫu nanocomposite điều chế trên nhựa nền polypropylen và 0%
đất sét.
PS Sản phẩm tổng hợp của pentaerythritol và axit stearic
RID Đầu dò chỉ số khúc xạ (refractive index detector)
TEM Phương pháp hi
ển vi điện tử truyền qua (transmission electron
microscopy)

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xi
TGA Phân tích nhiệt trọng lượng (thermal gravimetric analysis)
 Độ dịch chuyển hóa học, tính bằng ppm.

Chem
Độ dịch chuyển hóa học do chương trình Chem Office 2004 đề
nghị, tính bằng ppm.
757 Mẫu nanocomposite được điều chế trên nhựa nền polypropylen và
7% đất sét N757 chưa biến tính.



Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Tỉ lệ khối lượng N757 và PS trong NPS 42
Bảng 3.2: Tên mẫu và thứ tự phối trộn khác nhau của các thành phần 43
Bảng 3.3: Tỉ lệ khối lượng giữa các thành phần N757, PS và nước trong MPS 43
Bảng 3.4: Tỉ lệ khối lượng N757 và PS trong DPS 44
Bảng 3.5: Tỉ lệ khối lượng N757 và PO trong PON 45
Bảng 3.6: Các mẫu nanocomposite và hàm lượng pha gia cường đất sét biến tính . 48
Bảng 3.7: Tên mẫu và hàm lượng PS 49
Bảng 4.1: Các nhóm chức có trong PS 50

Bảng 4.2: Kết quả giải phổ NMR-
1
H của chất ở vị trí 1 trong sắc ký bản mỏng 55
Bảng 4.3: Kết quả giải phổ NMR-
13

C và NMR-DEPT của chất ở vị trí 1 trong
sắc ký bản mỏng. 56

Bảng 4.4: Kết quả giải phổ NMR-
1
H của chất ở vị trí 2 trong sắc ký bản mỏng. 59
Bảng 4.5: Kết quả giải phổ NMR-
13
C và NMR-DEPT của chất ở vị trí 2 trong
sắc ký bản mỏng. 60

Bảng 4.6: Số liệu chiết tách sắc ký cột của PS 62
Bảng 4.7: Các nhóm chức có trong PO 63
Bảng 4.8: Kết quả giải phổ NMR-
1
H của chất ở vị trí m trong sắc ký bản mỏng. 66
Bảng 4.9: Kết quả giải phổ NMR-
13
C và NMR-DEPT của chất ở vị trí m trong
sắc ký bản mỏng. 68

Bảng 4.10: Số liệu chiết tách sắc ký cột của PO 72
Bảng 4.11: Tỉ lệ khối lượng N757 và PS trong các mẫu NPS 73
Bảng 4.12: Các mẫu có thứ tự phối trộn N757, PS và nước khác nhau 76
Bảng 4.13: Tỉ lệ giữa các thành phần khi biến tính có thêm nước 77
Bảng 4.14: Tỉ lệ khối lượng N757 : PS khi biến tính không thêm nước 78
Bảng 4.15: Các mẫu đất sét biến tính bằng PS theo phương pháp không dung
môi và tỉ lệ khối lượng N757 và PS 81

Bảng 4.16: Tỉ lệ khối lượng N757:PS trong các mẫu DPS 82

Bảng 4.17: Tỉ lệ khối lượng N757:PO trong các mẫu PON 84

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xiii
Bảng 4.18: Các chất phân hủy trong đất sét N757 chưa biến tính tương ứng với
các giai đoạn giảm khối lượng trong TGA 90

Bảng 4.19: Các chất phân hủy trong mẫu NPS17 tương ứng với các giai đoạn
giảm khối lượng trong TGA 91

Bảng 4.20: Các chất phân hủy trong mẫu NPS17Sox tương ứng với các giai
đoạn giảm khối lượng trong TGA 92

Bảng 4.21: Các chất phân hủy trong mẫu MPS6 tương ứng với các giai đoạn
giảm khối lượng trong giản đồ TGA 93

Bảng 4.22: Các chất phân hủy trong mẫu MPS6R tương ứng với các giai đoạn
giảm khối lượng trong giản đồ TGA 94

Bảng 4.23: Các chất phân hủy trong mẫu CPS tương ứng với các giai đoạn giảm
khối lượng trong giản đồ TGA 95

Bảng 4.24: Các chất phân hủy của mẫu PON110 tương ứng với các giai đoạn
giảm khối lượng trong TGA 98

Bảng 4.25: Các chất phân hủy trong mẫu PON110Sox tương ứng với các giai
đoạn giảm khối lượng trong TGA 99

Bảng 4.26: Nhiệt độ phân hủy của các loại đất sét biến tính 100
Bảng 4.27: Các mẫu nanocomposite PP/NPS17 và hàm lượng pha gia cường

NPS17 101

Bảng 4.28: Các mẫu nanocomposite PP/MPS6 và hàm lượng pha gia cường
MPS6 103

Bảng 4.29: Các mẫu nanocomposite PP/CPS và hàm lượng pha gia cường CPS 107
Bảng 4.30: Nhiệt độ phân hủy của các mẫu nanocomposite PP/NPS17 109
Bảng 4.31: Nhiệt độ phân hủy của hai mẫu N7 và NS7 109
Bảng 4.32: Nhiệt độ phân hủy của các mẫu nanocomposite PP/MPS6 111
Bảng 4.33: Nhiệt độ phân hủy của hai mẫu M7 và MR7 112
Bảng 4.34: Nhiệt độ phân hủy của các mẫu nanocomposite PP/CPS 113
Bảng 4.35: Nhiệt độ phân hủy của các mẫu nanocomposite PP/N757 biến tính
bằng PS theo các phương pháp khác nhau 115


Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xiv
Bảng 4.36: Modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu PP/PS 116
Bảng 4.37: Modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite PP/NPS17 116
Bảng 4.38: Modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite PP/MPS6 118
Bảng 4.39: Modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite PP/CPS 120
Bảng 4.40: Các mẫu nanocomposite PP/PON110 và hàm lượng pha gia cường
PON110 122

Bảng 4.41: Các nhiệt độ phân hủy của các mẫu nanocomposite PP/PON110 124
Bảng 4.42: Nhiệt độ phân hủy của hai mẫu O7 và OS7 125
Bảng 4.43: Modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite PP/PON110 126


Luận văn Thạc sĩ

Lâm Minh Thư xv
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Mô hình minh họa phân tử PMS 1
Hình 1.2: Mô hình minh họa phân tử PMO 2
Hình 1.3: Cấu trúc lớp tứ diện và bát diện của khoáng sét 9
Hình 1.4: Cấu trúc khoáng sét loại 1:1 9
Hình 1.5: Cấu trúc khoáng sét loại 2:1 10
Hình 1.6: Cấu trúc khoáng montmorillonite 11
Hình 1.7: Mô hình về khả năng trương nở của MMT 12
Hình 1.8: Mô hình minh họa khả năng trao đổi cation của MMT 12
Hình 1.9: Biến tính khoáng sét bằng alkylammonium 14
Hình 1.10: Mô hình minh họa khả năng self-assembly của alkyl alcol trong
khoang sét (một lớp self-assembly). 15

Hình 1.11: Qui trình biến tính đất sét bằng máy đùn hai trục. 16
Hình 1.12: Mô hình ba loại cấu trúc chính của vật liệu nanocomposite
polyme/đất sét đã biến tính 17

Hình 1.13: Tổng hợp nanocomposite bằng phương pháp dung dịch 19
Hình 1.14: Tổng hợp nanocomposite bằng phương pháp trùng hợp in-situ 20
Hình 1.15: Tổng hợp nanocomposite bằng phương pháp đan xen nóng chảy 20
Hình 1.16: Phản ứng polyme hóa propylen tạo polypropylen 21
Hình 1.17: Ba loại cấu hình phân tử của polypropylen 22
Hình 1.18: Một số vật dụng hằng ngày làm từ polypropylen 25
Hình 1.19: Polypropylen ứng dụng trong y tế 25
Hình 1.20: Polypropylen ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm 25
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống máy HPLC 31

Hình 2.2: Mô tả nguyên tắc đầu dò chỉ số khúc xạ của HPLC 32
Hình 2.3: Cơ chế hình thành ion tại giao diện ESI 34

Hình 2.4: Hiện tượng nhiễu xạ tia X trên mặt tinh thể chất 36
Hình 3.1: Qui trình tổng hợp pentaerythritol monostearat 40

Hình 3.2: Qui trình tổng hợp pentaerythritol monooleat 40

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xvi
Hình 3.3: Qui trình biến tính đất sét N757 bằng PS theo phương pháp khuấy
trộn nóng chảy 42

Hình 3.4: Qui trình biến tính đất sét bằng PS theo phương pháp trộn nóng chảy
trên máy đùn hai trục 42

Hình 3.5: Qui trình biến tính đất sét N757 bằng PS dùng cối chày nghiền trộn 44
Hình 3.6: Qui trình biến tính N757 bằng PS theo phương pháp có dung môi 44
Hình 3.7: Qui trình biến tính đất sét N757 bằng PO theo phương pháp khuấy
trộn nóng chảy 45

Hình 3.8: Mô hình hệ soxhlet 46
Hình 3.9: Mô phỏng mẫu của chuẩn đo kéo ISO 527 – 2 – 5A 47
Hình 3.10: Sơ đồ qui trình thực nghiệm và phân tích mẫu 49
Hình 4.1: Giản đồ IR của PS 50

Hình 4.2: Sắc ký bản mỏng của PS trong ba hệ giải li (1) hexan:acetat etil = 2:1,
(2) dietil eter:hexan = 4:3 và (3) cloroform:aceton = 5:1. 51

Hình 4.3: Sắc ký đồ LC-MS của PS 52
Hình 4.4: Sắc ký bản mỏng của (a) PS và hai chất chiết tách bằng sắc ký cột 53
Hình 4.5: Mô hình phân tử PMS dùng cho việc giải phổ NMR 53
Hình 4.6: Phổ NMR-

1
H của chất nằm ở vị trí 1 trong sắc ký bản mỏng 54
Hình 4.7: Phổ NMR-DEPT của chất ở vị trí 1 trong sắc ký bản mỏng với (a)
NMR-DEPT 90, (b) NMR-DEPT 135 và (c) phổ NMR-
13
C khử ghép
proton 56

Hình 4.8: Mô hình phân tử PDS dùng cho việc giải phổ NMR 57
Hình 4.9: Phổ NMR-
1
H của chất nằm ở vị trí số 2 trong sắc ký bản mỏng 58
Hình 4.10: Phổ NMR -DEPT của chất ở vị trí 2 trong sắc ký bản mỏng với (a)
NMR-DEPT 90, (b) NMR-DEPT 135 và (c) phổ NMR-
13
C khử ghép
proton 60

Hình 4.11: Sắc ký đồ HPLC của AS 61
Hình 4.12: Sắc ký đồ HPLC của PS. 62
Hình 4.13: Giản đồ IR của PO 63

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xvii
Hình 4.14: Sắc ký bản mỏng của PO và hỗn hợp monogliceride 64
Hình 4.15: Mô hình phân tử PMO dùng cho việc giải phổ NMR 65
Hình 4.16: Phổ NMR-
1
H của chất ở vị trí m trong sắc ký bản mỏng 65
Hình 4.17: Phổ NMR-DEPT của chất ở vị trí m trong sắc ký bản mỏng, với (a)

NMR-DEPT 90, (b) NMR-DEPT 135 và (c) phổ NMR-
13
C khử ghép
proton 67

Hình 4.18: Sắc ký bản mỏng của mẫu (a) axit oleic và hai mẫu PO dùng (b) xúc
tác axit para-toluen sulfonic và (c) xúc tác ZnO trong quá trình tổng
hợp 69

Hình 4.19: Sắc ký bản mỏng của (a) axit oleic và các mẫu PO dùng xúc tác ZnO
có thời gian phản ứng (b) 15 phút, (c) 30 phút, (d) 45 phút, (e) 60
phút, (f) 1 giờ 15 phút, (g) 1 giờ 30 phút, (h) 1 giờ 45 phút 70

Hình 4.20: Sắc ký đồ HPLC của axit oleic 71
Hình 4.21: Sắc ký đồ HPLC của PO 71
Hình 4.22: Giản đồ XRD của các mẫu (a) N757, (b) NPS13, (c) NPS15, (d)
NPS17 và (e) NPS110 73

Hình 4.23: Giản đồ XRD của các mẫu (a) NPS17 và (b) NPS17Sox 74
Hình 4.24: Giản đồ XRD của mẫu N757 biến tính bằng PS theo phương pháp
trộn nóng chảy trên máy đùn hai trục ở nhiệt độ (a) 60
0
C; (b) 70
0
C;
(c) 80
0
C và (d) 90
0
C 75

Hình 4.25: Giản đồ XRD của các mẫu (a) MPS1, (b) MPS2 và (c) MPS3 76
Hình 4.26: Giản đồ XRD của các mẫu (a) N757, (b) MPS3 và (c) MPS4 77
Hình 4.27: Giản đồ XRD của mẫu các (a) N757, (b) MPS5 và (c) MPS6 79
Hình 4.28: Giản đồ XRD của mẫu các (a) N757, (b) MPS6R và (c) MPS7R 79
Hình 4.29: Giản đồ XRD của các mẫu (a) N757, (b) CPS, (c) MPS3 và (d)
MPS4 80

Hình 4.30: Giản đồ XRD của các mẫu (a) N757, (b) NPS17, (c) MPS6 và (d)
CPS 81


Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xviii
Hình 4.31: Giản đồ XRD của mẫu N757 biến tính bằng PS trong (a) dung môi
EtOH và (b) hệ dung môi EtOH:H
2
O = 6:4 82
Hình 4.32: Giản đồ XRD của các mẫu (a) N757, (b) DPS13, (c) DPS15 và (d)
DPS17 83

Hình 4.33: Giản đồ XRD của các mẫu biến tính (a) PON13, (b) PON15, (c)
PON17, (d) PON110 và (e) PON120 84

Hình 4.34: Giản đồ XRD của các mẫu (a) N757, (b) PON110 và (c)
PON110Sox 85

Hình 4.35: Giản đồ IR của đất sét N757 86
Hình 4.36: Giản đồ IR của mẫu NPS17 87
Hình 4.37: Giản đồ IR của mẫu NPS17Sox 87
Hình 4.38: Giản đồ IR của mẫu MPS6 88

Hình 4.39: Giản đồ IR của mẫu MPS6R 89
Hình 4.40: Giản đồ TGA của đất sét N757 chưa biến tính 90
Hình 4.41: Giản đồ TGA của mẫu NPS17 91
Hình 4.42: Giản đồ TGA của mẫu NPS17Sox 92
Hình 4.43: Giản đồ TGA của mẫu MPS6 93
Hình 4.44: Giản đồ TGA của mẫu MPS6R 94
Hình 4.45: Giản đồ TGA của mẫu CPS 95
Hình 4.46: Giản đồ IR của mẫu PON110 96
Hình 4.47: Giản đồ IR của mẫu PON110Sox. 97
Hình 4.48: Giản đồ TGA của mẫu PON110 98
Hình 4.49: Giản đồ TGA của mẫu PON110Sox 99
Hình 4.50: Đồ thị trộn nhựa PP chưa có pha gia cường. 101
Hình 4.51: Giản đồ XRD của mẫu (a) PP trắng, (b) N1, (c) N3, (d) N5 và (e) N7 102
Hình 4.52: Giản đồ XRD của mẫu (a) PP trắng, (b) N7 và (c) NS7 103
Hình 4.53: Giản đồ XRD của các mẫu (a) PP trắng, (b) M1, (c) M3, (d) M5, (e)
M7 và (f) M10 104

Hình 4.54: Giản đồ XRD của mẫu (a) PP trắng, (b) M7 và (c) MR7 105

Luận văn Thạc sĩ
Lâm Minh Thư xix
Hình 4.55: Hình TEM của mẫu nanocomposite M10 106
Hình 4.56: Giản đồ XRD của các mẫu (a) PP trắng, (b) C1, (c) C3, (d) C5, (e)
C7 và (f) C10 107

Hình 4.57: Giản đồ TGA của các mẫu nanocomposite PP/NPS17 108
Hình 4.58: Giản đồ TGA của hai mẫu N7 và NS7 110
Hình 4.59: Giản đồ TGA của các mẫu nanocomposite PP/MPS6 111
Hình 4.60: Giản đồ TGA của hai mẫu M7 và MR7 112
Hình 4.61: Giản đồ TGA của các mẫu nanocomposite PP/CPS 113

Hình 4.62: Giản đồ TGA về độ bền nhiệt của các mẫu nanocomposite PP/đất sét
đã biến tính theo các phương pháp khác nhau 114

Hình 4.63: Đồ thị modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite
PP/NPS17 117

Hình 4.64: Đồ thị modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite
PP/MPS6 119

Hình 4.65: Đồ thị modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite
PP/CPS 120

Hình 4.66: Đồ thị modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite
PP/đất sét đã biến tính theo các phương pháp khác nhau 121

Hình 4.67: Giản đồ XRD của các mẫu (a) PP trắng, (b) O1, (c) O3, (d) O5 , (e)
O7 và (f) O10 122

Hình 4.68: Giãn đồ XRD của các mẫu (a) PP trắng, (b) O7 và (c) OS7 123
Hình 4.69: Giản đồ TGA của các mẫu nanocomposite PP/ PON110 124
Hình 4.70: Giản đồ TGA của hai mẫu O7 và OS7. 125
Hình 4.71: Đồ thị modul kéo và ứng suất kéo của các mẫu nanocomposite
PP/PON110 127




Luận văn Thạc sĩ Danh mục công trình của tác giả
Lâm Minh Thư 132
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

1. Lâm Minh Thư, Hà Thúc Huy (2010), “Tổng hợp pentaerythritol béo dùng
biến tính đất sét và áp dụng điều chế nanocomposite”, Hội nghị khoa học lần thứ 7,
trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Tp.HCM.
TỔNG HỢP PENTAERYTHRITOL BÉO DÙNG BIẾN TÍNH ĐẤT
SÉT VÀ ÁP DỤNG ĐIỀU CHẾ NANOCOMPOSITE
Lâm Minh Thư, Hà Thúc Huy
Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – ĐHQG Tp.HCM
Tóm tắt
Pentaerythritol béo được tổng hợp bằng phản ứng ester hóa giữa pentaerythritol
và axit béo stearic với sự hiện diện của xúc tác kẽm oxit. Pentaerythritol béo tổng
hợp được khảo sát bằng phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR), sắc ký lỏng ghép với
khối phổ (LC-MS). Kết quả khảo sát cho thấy pentaerythritol béo tổng hợp là hỗn
hợp pentaerythritol monostearate và pentaerythritol distearate. Các pentaerythritol
béo này được dùng biến tính
đất sét montmorillonite-Na
+
thương mại. Dựa vào kết
quả phân tích cấu trúc của các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại
(FTIR), phương pháp phân tích nhiệt (TGA), nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC),
chúng tôi lựa chọn tỉ lệ và phương pháp biến tính đất sét tối ưu, sau đó áp dụng điều
chế nanocomposit với nhựa nền polyetylen tỉ trọng thấp (LDPE).
Từ khóa: pentaerythritol monostearate, clay, LDPE.

SYNTHESIS OF PENTAERYTHRITOL FATTY ESTER FOR
CLAY MODIFICATION AND NANOCOMPOSITE APPLICATION.
Lâm Minh Thư, Hà Thúc Huy
Faculty of Chemistry, University of Science – VNU HCMC
Abstract
Pentaerythritol fatty ester was synthesized by esterification between
pentaerythritol and stearic acid in the presence of zinc oxide catalyst. The

synthesized product was investigated by infrared spectroscopy (FTIR), liquid
chromatography – mass spectrometry (LC-MS). The results showed that its main
components were pentaerythritol monostearate and pentaerythritol distearate. We
used then these pentaerythritol fatty esters to modify commercial montmorillonite-
Na
+
. From the results of X-ray diffraction, Infrared spectroscopy (FTIR),
Thermogravimetric analysis (TGA), Differential scanning calorimetry (DSC), the
optimum ratio of synthesized pentaerythritol fatty esters/montmorillonite and
method for modification of clay were determined for elaboration of nanocomposite
based on LDPE.
Keywods: pentaerythritol monostearate, clay, LDPE.

Luận văn Thạc sĩ Chương 1 : Tổng quan
Lâm Minh Thư 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về pentaerythritol béo
1.1.1. Pentaerythritol monostearat (PMS)

Hình 1.1: Mô hình minh họa phân tử PMS
Pentaerythritol monostearat là monoester của rượu đa chức pentaerythritol (Pen)
và axit béo bão hòa stearic, có công thức phân tử là C
17
H
35
COOCH
2
C(CH
2
OH)

3

hay C
23
H
46
O
5
. Các tên gọi khác của PMS là 3-hydroxy-2,2-
bis(hydroxymethyl)propyl stearate; trimethylolethane monostearate; octadecanoat
3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propyl và nhiều tên thương mại khác như Atmer
181; exceparl PE-MS; Gruenau S; NSC 71130, Pentamull 6; Rikemal HT 20.
PMS ở dạng rắn trắng, có giá trị độ nhớt 58 mPa/s ở 70
0
C, không tan trong
hexan, không tan trong nước, tan trong rượu, cloroform. Do có ba nhóm hydroxy và
một nhóm ester nên PMS có đầy đủ tính chất của rượu đa chức và tính chất của
ester. Đặc biệt, phân tử PMS vừa có phần phân cực là các nhóm hidroxil, nhóm
ester vừa có phần không phân cực là dây hydrocarbon dài của axit béo nên thích
hợp dùng làm chất hoạt động bề mặt, liên kết giữa hai pha ưa nước và ưa hữu cơ, ví
dụ như đất sét và nhựa nền.
Ứng dụng của PMS là nguyên liệu làm chất bôi trơn t
ổng hợp hay chất phân tán
cho nhựa. Các ester của Pen và axit béo đơn chức stearic có những tính chất vượt
trội như đóng vai trò các tác nhân hoạt tính trên bề mặt không ion, được sử dụng
trong quá trình mềm hóa các loại sợi tổng hợp và các loại sợi hóa học (acetat,
vinylon, nylon) và trong quá trình làm nhẵn cho các giai đoạn gia công khác nhau

Luận văn Thạc sĩ Chương 1 : Tổng quan
Lâm Minh Thư 2

của sản phẩm vải dệt tổng hợp. Do các ester béo này của Pen có độ bền cao, có
nhiệt độ bay hơi tương đối cao và độ bay hơi thấp nên chúng được dùng làm dầu
động cơ như dầu bôi trơn và dầu chống ăn mòn trong các động cơ máy bay.
Ester của Pen và axit béo đơn chức stearic phụ thuộc vào mức độ ester hóa, cho
nhiều dạng chất có tính chất vật lý khác nhau, và được dùng làm chất nhũ hóa trong
mỹ phẩm, chất ch
ống mài mòn và các mục đích khác.
Hóa chất thương mại mang tên “pentaerythritol monostearat” là hỗn hợp của
pentaerythritol monostearat, pentaerythritol distearat, pentaerythritol tristearat và
pentaerythritol tetrastearat
[20]
.
1.1.2. Pentaerythritol monooleat (PMO)

Hình 1.2: Mô hình minh họa phân tử PMO
Pentaerythritol monooleat là monoester của pentaerythritol và axit béo bất bão
hòa oleic, có công thức phân tử là C
17
H
33
COOCH
2
C(CH
2
OH)
3
hay C
23
H
44

O
5
. Tên
gọi theo hệ thống IUPAC là 3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propyl oleat, 3-
hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propyl octadec-9-enoat, ngoài ra pentaerythritol
monooleat còn có các tên thương mại exceparl PE-MO, Pentamull 126.
PMO là chất lỏng trong suốt có màu vàng nhạt hay màu vàng hơi nâu, không tan
trong nước, tan trong etanol, hexan, cloroform và xylen. Trong phân tử có ba nhóm
hidroxil, một nhóm ester và một nối đôi bất bão hòa nên PMO có đầy đủ tính chất
của rượu đa chức, ester và hợp chất bất bão hòa. PMO có phần phân cực và phần
không phân cực trong phân tử nên dùng làm chất hoạt động bề mặt, liên kết giữa hai

Luận văn Thạc sĩ Chương 1 : Tổng quan
Lâm Minh Thư 3
pha ưa nước và ưa hữu cơ ví dụ như đất sét và nhựa nền, tác nhân hoạt tính trên bề
mặt không ion, chất nhũ hóa.
PMO là tác nhân chống ma sát, chống ăn mòn và bôi trơn tổng hợp. Các ester
của Pen và axit oleic dùng làm chất bôi trơn thân thiện với môi trường. Sản phẩm
ester gốc dầu tổng hợp này có nhiều ứng dụng như làm dầu chịu nước, dầu hộp số,
dầu động cơ,
dầu tản nhiệt, dầu chống ăn mòn, dầu động cơ hai thì. PMO tổng hợp
có độ bôi trơn, chỉ số nhớt tăng, hoạt động tốt trong điều kiện khắc nghiệt và có đặc
tính phân hủy sinh học. Những tính chất này của PMO được xác định là ưu việt hơn
nhiều so với dầu khoáng. Với tính chất nhờn cao, chúng có thể hoà tan tốt với phụ
gia chứa chlorine, sulphur và phosphor trong công thức dầu gia công kim loại tan
trong n
ước. Với tính năng chống oxi hoá và chống phân hủy cao, ester tổng hợp gốc
dầu oleic có các tính chất tốt hơn các sản phẩm tinh chế khác như dầu cọ, dầu nành
hay các dầu thực vật khác. Ngoài ra, PMO có tính ổn định thủy lực và ái lực bề mặt
cao.

Sản phẩm pentaerythritol monooleat thương mại thường là hỗn hợp các ester
pentaerythritol mono-, di-, tri- và tetraoleat và một ít axit oleic cũng xuất hiện trong
đó. Vì thế, trên thị trường, thuật ngữ “pentaerythritol monooleat” dùng để
chỉ
pentaerythritol monooleat tinh chất và hỗn hợp ester pentaerythritol mono-, di-, tri-
và tetraoleat
[21]
.
Qua những thông tin về monoester của Pen và axit béo, nhận thấy PMS và PMO
là hai tác nhân thích hợp dùng biến tính đất sét. Đặc điểm quan trọng là các
monoester này có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường, chịu nhiệt
cao nên khi dùng làm thành phần của nhựa, bao bì thực phẩm sẽ giúp quá trình gia
công dễ dàng hơn, hạn chế được sản phẩm phụ độc hại, giúp sản phẩm nhựa phân
hủy dễ dàng hơn, hạn chế gây ô nhiễm môi trường.
Có nhiều cách tổng hợp các monoester này như tạo monoester thông qua tác
nhân khóa và mở khóa bảo vệ nhóm hidroxil, thực hiện phản ứng thay đổi ester của
glyceride béo bằng Pen và phản ứng ester hóa trực tiếp giữa Pen và các axit béo
tương ứng … Trong bài luận văn này, PMS và PMO sẽ được tổng hợp bằng phản

Luận văn Thạc sĩ Chương 1 : Tổng quan
Lâm Minh Thư 4
ứng ester hóa trực tiếp giữa Pen và axit béo tương ứng là axit stearic, axit oleic ở
điều kiện nóng chảy. Phương pháp tổng hợp này đơn giản, không cần phải qua
nhiều bước trung gian cũng như tổng hợp chất trung gian, hạn chế chất thải gây ảnh
hưởng đến môi trường, hàm lượng monoester tạo ra cao và dễ áp dụng vào sản xuất
công nghiệp.
PMS và PMO được tổng hợp bằng phản ứng ester hóa trực tiếp từ

pentaerythritol và axit béo tương ứng là axit stearic và axit oleic. Do đó, cần tìm
hiểu sơ lược về các tác chất pentaerythritol, axit béo stearic và axit béo oleic.

1.2. Giới thiệu về các tác chất của phản ứng ester hóa
1.2.1. Pentaerythritol (Pen)
Pen là hợp chất rượu đa chức chứa bốn nhóm OH bậc nhất, có công thức phân
tử là C
5
H
12
O
4
. Tên gọi của Pen theo hệ thống UIPAC là 2,2-bis(hydroxymethyl)-
1,3-propanediol. Ngoài ra, Pen còn có những tên thông thường như Hercules P6;
THME; PETP; PE-200 kỹ thuật; tetramethylolmethane; monopentaerythritol;
tetrakis(hydroxymethyl)methane và pentaerythrite.
1.2.1.1. Tính chất
Về tính chất vật lý, Pen là chất bột màu trắng, không mùi, dạng kết tinh, không
hút ẩm, không bay hơi và bền trong không khí. Nhiệt độ chảy của Pen là 260
0
C và
nhiệt độ bốc hơi là 276
0
C ở 30 mmHg. Áp suất hơi nhỏ hơn 1.3 x 10
2
Pa ở 20
0
C.
Pen tan vừa trong nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng, tan ít trong rượu, có thể tan
trong benzen. Độ tan của Pen trong nước là 27g/l.
Về tính chất hóa học, do có nhóm OH trong công thức phân tử, Pen có đầy đủ
tính chất hóa học của rượu đa chức như tác dụng với các axit tạo ester, tác dụng với
rượu tạo ete, tự khử nước tạo polyol …

Đặc biệt, theo tài liệu từ chương trình Môi Trường của Liên Hiệp Quốc
[22]
, Pen
không độc, không nguy hiểm cho da và thân thiện với môi trường. Nếu Pen bị thải
vào không khí và đất trồng, nó có xu hướng di chuyển vào nước. Do đó, hàm lượng
chất thải Pen trong pha khí là rất thấp. Nếu Pen bị thải vào nước từ các chất thải