Tổng hợp, biến tính, và tính chất của hệ gel polyacrylamid

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Hoàng Ngọc Cường đã tận tình
hướng dẫn và củng cố cho tôi nhiều kiến thức trong suốt quá trình làm luận văn.
Những gợi ý, cũng như cách đặt và giải quyết vấn đề của Thầy đã giúp tôi thông
suốt nhiều vấn đề khó khăn gặp phải trong quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô trong Khoa Hóa Trường Đại Học
Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho tôi những kiến thức
hữu ích trong những năm học Đại học và Cao học.
Tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh em ở Phòng thí nghiệm Polyme đã
nhiệt tình giúp đỡ và chia sẻ những khó khăn trong quá trình làm luận văn.
Tôi xin cảm ơn sâu sắc đến ba, mẹ, anh, chị em trong gia đình đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi để con học tập, lo lắng và quan tâm con trong suốt những năm học
qua.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn trong Khoa Hóa - Cao học K18 đã giúp đỡ
và cùng tôi vượt qua những khó khăn, chia sẽ niềm vui trong qu á trình học tập và
làm đề tài.







- i -
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH vi
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1: Tổng quan 3
1.1. Monome acrylamid (AA) 3
1.2. Polyacrylamid (PAA) 3
1.2.1. Tính chất vật lý của PAA 3
1.2.2. Phương pháp tổng hợp PAA 4
1.2.3. Tính chất hóa học của PAA 7
1.3. Trans amid hóa PAA với etylendiamin (EDA) 9
1.3.1. Trans amid hóa PAA với EDA trong điều kiện không dung môi 9
1.3.2. Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước 13
1.4. Cấu trúc và tính chất trương của hydrogel 16
1.4.1. Hydrogel 16
1.4.2. Phân loại hydrogel 16
1.4.3. Cấu trúc hydrogel 17
1.4.4. Tính chất trương của hydrogel 18
1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của hydrogel 19
1.5. Tính chất nhiệt của PAA và hệ gel PAA biến tính 21
1.6. Tính chất cơ lý của hydrogel 22
1.6.1. Phân tích lưu biến 22
1.6.2. Tính chất đàn hồi nhớt của hydrogel 23
Chương 2: Thực nghiệm 24
2.1. Mục đích nghiên cứu 24
2.2. Nội dung nghiên cứu 24

- ii -

2.2.1. Tổng hợp polyacrylamid (PAA) 24
2.2.2. Trans amid hóa PAA với EDA trong điều kiện không dung môi 24
2.2.3. Trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước 24
2.3. Các phương pháp phân tích 25
2.3.1. Tổng hợp PAA 25
2.3.2. Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA 25
2.4. Hóa chất 25
2.5. Thiết bị và dụng cụ 26
2.6. Tổng hợp PAA 26
2.6.1. Tổng hợp PAAS 26
2.6.2. Tổng hợp PAAG 27
2.7. Trans amid hóa PAA với EDA trong điều kiện không dung môi 27
2.8. Trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước 28
2.9. Xác định hàm lượng nhóm chức amin (AV) 29
2.10. Định tính nhóm chức amin 29
2.11. Xác định độ trương của polyme 29
2.12. Xác định phân tử lượng PAAS 30
2.13. Xác định nhóm chức đặc trưng bằng phổ hồng ngoại (FT-IR) 30
2.14. Xác định tính chất nhiệt 30
2.15. Xác định hàm lượng gel 30
2.16. Xác định tính chất lưu biến của gel 31
2.17. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của gel 31
Chương 3: Kết quả và biện luận 32
3.1. Tổng hợp PAA 32
3.1.1. Tổng hợp PAA chưa khâu mạch (PAAS) và PAA khâu mạch (PAAG) . 32
3.1.2. Phân tử lượng trung bình của PAAS 33
3.1.3. Đặc điểm tính chất của PAA 35

3.1.3.1. Phổ hồng ngoại (FT-IR) của PAA 35
3.1.3.2. Tính chất của PAAG 37




- iii -

3.2. Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong điều kiện không dung môi 38
3.2.1. Phân tích phổ hồng ngoại sản phẩm 38
3.2.2. Định tính nhóm chức amin –NH
2
39
3.2.3. Ảnh hưởng điều kiện phản ứng lên tính chất gel 40
3.2.3.1. Ảnh hưởng thời gian phản ứng 40
3.2.3.2. Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng 46
3.2.3.3. Ảnh hưởng phân tử lượng PAAS 50
3.2.3.4. Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA 52
3.2.3.5. Ảnh hưởng sự khâu mạch đến tính chất gel 54
3.3. Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước 56
3.3.1. Phổ hồng ngoại gel sau khi biến tính 56
3.3.2. Định tính nhóm chức amin –NH
2
58
3.3.3. Ảnh hưởng của điều kiện phản ứng đến tính chất PAAGAC 59
3.3.3.1. Ảnh hưởng nồng độ PAAS 59
3.3.3.2. Ảnh hưởng phân tử lượng PAAS 60
3.3.3.3. Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA 61
3.3.3.4. Ảnh hưởng thời gian phản ứng 65
3.3.3.5. Ảnh hưởng monome AA dư – Tổng hợp One pot 68

3.4. Ảnh hưởng tác nhân môi trường lên độ trương của gel 69
3.4.1. Ảnh hưởng pH môi trường lên độ trương của gel 70
3.4.2. Ảnh hưởng nồng độ muối lên độ trương của gel 72
3.5. Tính chất nhiệt của PAA và các hệ gel ở trạng thái khô 73
3.5.1. Tính chất nhiệt PAA 73
3.5.2. Tính chất nhiệt của hệ gel biến tính trong điều kiện không dung môi 79
3.5.3. Tính chất nhiệt gel biến tính trong dung môi nước 82
3.6. Phân tích tính chất lưu biến của gel 83
Chương 4: Kết luận và Kiến nghị 85
Tài liệu tham khảo
87
PHỤ LỤC 92




- iv -


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. AA: Acrylamid
2. PAA: Polyacrylamid
3. EDA: Etylendiamin
4. NMDA: N,N-metylendiacrylamid
5. PAAS: Polyacrylamid chưa khâu mạng - dạng Sol: Sản phẩm của phản ứng
polyme hóa gốc tự do monome AA trong dung môi nước.
6. PAAG: Polyacrylamid khâu mạng - dạng Gel: Sản phẩm của phản ứng
polyme hóa gốc tự do monome AA và chất khâu mạng NMDA trong dung
môi nước.

7. PAAGA: Gel polyacrylamid có nhóm chức a min - Sản phẩm của phản ứng
trans amid hóa PAA với EDA.
8. PAAGA-1: Gel polyacrylamid có nhóm chức amin - Sản phẩm của phản ứng
trans amid hóa PAAG với EDA trong điều kiện không dung môi.
9. PAASA-2: Sol polyacrylamid có nhóm chức amin – Sản phẩm của phản ứng
trans amid hóa PAAS với EDA trong điều kiện không dung môi.
10. PAAGA-2: Gel polyacrylamid có nhóm chức amin - Sản phẩm của phản ứng
trans amid hóa PAASA-2 với PAAS.
11. PAAGAC: Gel polyacrylamid có nhóm chức amin và nhóm chức cacboxylat
– Sản phẩm của phản ứng trans amid hóa PAAS với EDA trong dung môi
nước và phản ứng thủy phân PAAS.
12. GPC: Sắc ký thấm gel
13. M
n
: Khối lượng phân tử trung bình số
14. M
w
: Khối lượng phân tử trung bình khối
15. M
z
: Khối lượng phân tử trung bình z






- v -

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Tính chất vật lí của PAA rắn 4
Bảng 3-1: Thành phần monome AA, chất khâu mạng NMDA và chất khơi mào
K
2
S
2
O
8
, KHSO
3
33
Bảng 3-2: Phân tử lượng trung bình số M
n
, phân tử lượng trung bình khối M
w
, phân
tử lượng trung bình z M
z
và độ đa phân tán D của PAAS 34
Bảng 3-3: Tóm tắt các mũi đặc trưng của PAAS-L1 36
Bảng 3-4: Tính chất của PAAG-C1 37
Bảng 3-5: Tóm tắt các mũi đặc trưng của PAAGA-1, PAAGA-2 38
Bảng 3-6a: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên tính chất của PAAGA-2 41
Bảng 3-6b: Tóm tắt kết quả tính AV %, Gel % 42

Bảng 3-7: Tóm tắt kết quả tính động học phản ứng 45
Bảng 3-8: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tính chất của PAAGA-2 47

Bảng 3-9: Tóm tắt kết quả tính năng lượng hoạt hóa 50
Bảng 3-10: Ảnh hưởng phân tử lượng lên tính chất của PAAGA-2 51
Bảng 3-11: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên tính chất PAAGA-2 52

Bảng 3-12a: Ảnh hưởng sự khâu mạch lên tính chất của các hệ gel 55
Bảng 3-12b: Tính chất của PAAG-C1 trước khi phản ứng với EDA 55

Bảng 3-13: Tóm tắt mũi đặc trưng của PAAGAC: HL1-2 và HL1-6 56
Bảng 3-14: Ảnh hưởng phân tử lượng PAAS lên tính chất của PAAGAC 60
Bảng 3-15: Ảnh hưởng của tỉ lệ mol EDA:AA lên tính chất của PAAGAC 63
Bảng 3-16: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên tính chất của PAAGAC 67
Bảng 3-17: Ảnh hưởng monome AA dư lên tính chất của PAAGAC 68

Bảng 3-18: Ảnh hưởng pH của môi trường lên độ trương của gel 70
Bảng 3-19: Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl (mol/l) lên độ trương của gel 73






- vi -

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Cấu trúc hóa học của monome AA 3
Hình 1-2: Cơ chế trùng hợp mạch gốc tự do monome AA 5
Hình 1-3: Cơ chế khơi mào của cặp oxy hóa khử K
2
S

2
O
8
/KHSO
3
6
Hình 1-4a: Sự thủy phân PAA trong môi trường kiềm 8
Hình 1-4b: Sự thủy phân PAA trong môi trường axit 8
Hình 1-5: Phản ứng Mannich của PAA 8
Hình 1-6: Phản ứng sunfometyl hóa PAA 8
Hình 1-7: Phản ứng trans amid hóa PAA với amin bậc 1 8
Hình 1-8: Phản ứng Hoffman của PAA 9
Hình 1-9: Phản ứng của PAA với glyoxan 9
Hình 1-10: Phản ứng trans amid hóa PAAG với EDA 10
Hình 1-11: Phản ứng trans amid hóa PAAS với EDA 11
Hình 1-12: Cơ chế phản ứng trans amid hóa R-CONH
2
với EDA 13
Hình 1-13: Phương trình thủy phân của EDA trong dung môi nước 14
Hình 1-14: Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước 14
Hình 1-15: Cơ chế thủy phân nhóm chức amid trong môi trường baz 15
Hình 1-16: Cấu trúc khâu mạng của hydrogel 18
Hình 1-17: Độ trương của hydrogel acrylat theo thời gian 18
Hình 1-18: Các tác nhân môi trường ảnh hưởng độ trương của hydrogel 20
Hình 1-19: Biến đổi ứng suất và biến dạng theo thời gian 22
Hình 2: Phản ứng định tính amin bằng ninhydrin 28
Hình 3-1: Phản ứng polyme hóa monome AA 32
Hình 3-2: Phản ứng copolyme hóa monome AA với NMDA 32
Hình 3-3: Ảnh hưởng chất khơi mào lên phân tử lượng PAAS 35
Hình 3-4: Phổ hồng ngoại của mẫu PAAS-L1 36

Hình 3-5: Phổ hồng ngoại của mẫu PAAG-C1 37
Hình 3-6: Phổ hồng ngoại của PAAGA-1 39




- vii -

Hình 3-7: Phổ hồng ngoại của PAAGA-2 39
Hình 3-8: Phản ứng định tính nhóm chức amin 40
Hình 3-9a: Môi liên hệ giữa AV %, Gel % với thời gian phản ứng 42

Hình 3-9b: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên hàm lượng nhóm chức amin của
PAAGA-2 43
Hình 3-9c: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên hàm lượng gel của PAAGA-2 43
Hình 3-9d: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên độ trương của PAAGA-2 43
Hình 3-10: Mối liên hệ giữa lnZ và thời gian phản ứng, t 46

Hình 3-11a: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên hàm lượng nhóm chức amin của
PAAGA-2 48

Hình 3-11b: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên hàm lượng gel của PAAGA-2 48
Hình 3-11c: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên độ trương của PAAGA-2 48
Hình 3-12: Phản ứng proton hóa nhóm chức amin –NH
2
của PAAGA-2 48
Hình 3-13: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa lnk
2
và
1

T
50
Hình 3-14a: Ảnh hưởng phân tử lượng lên hàm lượng nhóm chức amin của
PAAGA-2 51

Hình 3-14b: Ảnh hưởng phân tử lượng lên hàm lượng gel của PAAGA-2 51
Hình 3-14c: Ảnh hưởng phân tử lượng lên độ trương của PAAGA-2 52
Hình 3-15a: Phản ứng trans amid hóa hai nhóm R-CONHCH
2
CH
2
NH
2
53
Hình 3-15b: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên hàm lượng nhóm chức amin của
PAAGA-2 54
Hình 3-15c: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên hàm lượng gel của PAAGA-2 54

Hình 3-15d: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên độ trương của PAAGA-2 54
Hình 3-16a: Phổ hồng ngoại của mẫu PAAGAC (HL1-2) 57
Hình 3-16b: Phổ hồng ngoại của mẫu PAAGAC (HL1-6) 57
Hình 3-17: Định tính nhóm chức amin bằng dung dịch ninhydrin 58
Hình 3-18: Ảnh hưởng nồng độ PAAS lên khả năng tạo gel của PAAGAC 59

Hình 3-19: Ảnh hưởng phân tử lượng PAAS lên khả năng tạo gel của PAAGAC 60




- viii -

Hình 3-20: Ảnh hưởng phân tử lượng PAAS lên độ trương của PAAGAC 61
Hình 3-21: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên khả năng tạo gel của PAAGAC 63
Hình 3-22: Phổ hồng ngoại của HL1-0.25 64
Hình 3-23: Định tính nhóm chức amin của mẫu HL1-0.25 bằng
dung dịch ninhydrin 64

Hình 3-24a: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên hàm lượng gel của PAAGAC 65
Hình 3-24b: Ảnh hưởng tỉ lệ mol EDA:AA lên độ trương của PAAGAC 65
Hình 3-25: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên khả năng tạo gel của PAAGAC 66
Hình 3-26a: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên hàm lượng gel của PAAGAC 67
Hình 3-26b: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên độ trương của PAAGAC 67
Hình 3-27: Ảnh hưởng monome AA dư lên khả năng tạo gel của PAAGAC 68
Hình 3-28: Phản ứng của monome AA với EDA 69
Hình 3-29a: Ảnh hưởng pH lên độ trương của PAAGA-2 72
Hình 3-29b: Ảnh hưởng pH lên độ trương PAAGAC 72
Hình 3-30: Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl (mol/l) lên độ trương của PAAGA-2
(A) và PAAGAC (B) 73
Hình 3-31: Giản đồ TGA và DTA của PAAS 74

Hình 3-32: Giản đồ TGA và DTA của PAAG 74
Hình 3-33: Phản ứng khử NH
3
nội phân tử tạo thành imid đơn vòng 75
Hình 3-34: Phản ứng khử NH
3
nội phân tử tạo thành imid vòng đôi 76
Hình 3-35: Phản ứng Imid hóa liên phân tử PAA 76
Hình 3-36: Sự phân hủy nhiệt của PAA trong vùng 340-500
o

C 77
Hình 3-37: Cơ chế phân hủy nhiệt của PAA trên 500
0
C 78
Hình 3-38: Giản đồ TGA và DTA của PAAGA-2 79
Hình 3-39: Sự phân hủy nhiệt PAAGA-2 trong vùng nhiệt độ 180-300
0
C 80
Hình 3-40: Định tính sản phẩm phân hủy nhiệt của PAAGA-2 với dung dịch
Ninhydrin 81
Hình 3-41: Định tính sản phẩm phân hủy nhiệt của PAAGA-2 với thuốc thử
Nessler 82




- ix -

Hình 3-42: Giản đồ TGA và DTA của PAAGAC 83
Hình 3-43: Ảnh hưởng thời gian phản ứng lên modul tích (G
’

) của PAAGA-2 (A)
và PAAGAC (B) 84

- 1 -
LỜI MỞ ĐẦU

Khó có thể kể tên một ngành công nghiệp nào mà không sử dụng các polyme
ưa nước. Tuy nhiên cho tới nay người ta vẫn chưa chú ý nhiều tới giá trị và tác dụng
của các vật liệu polyme ưa nước này. Một số ứng dụng của các vật liệu polyme ưa
nước trong các ngành công nghiệp như sau
[7]
- Keo dán: Chất làm đặc dung dịch
:
- Rượu bia: Chất làm trong
- Gốm: Vật liệu gắn kết sét, công thức men
- Mỹ phẩm: Keo xịt tóc, dưỡng da
- Chất tẩy rửa: Tác nhân chống lắng cặn
- Phân bón: Chất gắn kết, tác nhân tạo hạt
- Dệt: Tác nhân hồ sợi

- Chế biến quặng: Chất keo tụ để sa lắng quặng
- v.v
Polyacrylamid (PAA) là một polyme tan trong nước và được sử dụng rộng rãi
trong các ngành công nghiệp mỏ, xử lý nước thải, công nghiệp giấy, ứng dụng trong
cải tạo đất…Trong những năm gần đây, việc tổng hợp vật liệu gel PAA (gel ưa
nước - còn gọi là hydrogel), có các nhóm chức ưa nước đã nhận được sự quan tâm
của các nhà khoa học do các tính chất và ứng dụng tiềm năng của vật liệu này.
Hydrogel là một loại vật liệu ưa nước có cấu trúc ba chiều -3D, có thể hấp thu
một lượng lớn nước. Hydrogel biểu hiện thuộc tính dễ hấp thụ nước dẫn đến làm
trương nở thể tích, nhưng không bị hòa tan trong môi trường nước
[6]
. Tính chất ưa
nước của vật liệu này có được là do cấu trúc của nó có các nhóm chức như hydroxyl
–OH, cacboxylic –COOH, amid –CONH
2
, sulphonic –SO
3
H, amin –NH
2
…
Vật liệu gel PAA trên cơ sở PAA có rất nhiều ứng dụng trong thực tế như: vật
liệu xúc tác trong các phản ứng xúc tác dị thể
[17]
[11][12][22][42]
, vật liệu hấp phụ - hấp phụ
các kim loại nặng trong nước
[24][25]
, vật liệu mang thuốc
[15][16][18]
, vật liệu tách axit

amin, protein
[20][21][31]
…




- 2 -

Gel PAA có nhóm chức amin có thể tổng hợp bằng các phương pháp như:
- Phương pháp 1: Copolyme hóa monome AA với monome có nhóm chức
amin và một monome đóng vai trò làm chất khâu mạng như N,N-
metylendiacrylamid
- Phương pháp 2: Copolyme hóa monome AA với monome đóng vai trò làm
chất khâu mạng như N,N-metylendiacrylamid. Sau đó biến tính polyme
này với các hợp chất amin đa chức
- Phương pháp 3: Polyme hóa monome AA trước và sau đó biến tính
polyme này với các hợp chất amin đa chức
Trong ba phương pháp thì phương pháp 1 thuận lợi hơn do chỉ cần một giai
đoạn phản ứng. Tuy nhiên, hệ gel tạo thành t ừ phương pháp này bị hiện tượng
không đồng nhất
[13][35][43][45]

– khâu mạng cục bộ, có những vị trí mức độ khâu
mạng cao, độ trương thấp và có những vị trí mức độ khâu mạng thấp, độ trương
cao. Ngoài ra monome có nhóm chức amin không có sẵn trên thị trường.
Phương pháp 2 có ưu điểm là dễ dàng kiểm soát điều kiện phản ứng tạo gel do
polyacrylamid đã được khâu mạng trước khi biến tính với amin đa chức. Tuy nhiên,
hệ gel tạo thành từ phương pháp này cũng bị hiện tượng không đồng nhất.
Phương pháp 3 sẽ làm giảm thiểu được hiện tượng không đồng nhất của gel

và không cần phải sử dụng thêm chất khâu mạng. Tuy nhiên, phương pháp này khó
kiểm soát được mức độ khâu mạng của gel do có hai phản ứng đồng thời xảy ra là
phản ứng trans amid hóa tạo nhóm chức amin tự do và phản ứng trans amid hóa
khâu mạng.
Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu trước đây và ý nghĩa thực tiễn của loại
vật liệu gel polyacrylamid (gel PAA), đề xuất thực hiện đề tài “Tổng hợp, biến
tính, và tính chất của hệ gel polyacrylamid”.
Luận văn này được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Polyme, Bộ môn Hóa Lý
Thuyết và Hóa Lý, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh,
số 227 Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, Thành Phố Hồ Chí Minh





- 3 -

Chương 1: Tổng quan

1.1. Monome acrylamid (AA)
AA là một chất rắn màu trắng, không mùi và có nhiệt độ nóng chảy khoảng
84,5
[7][30]
0
C. Monome này tan nhiều trong các dung môi phân cự c như aceton,
acetonitril, metanol, etanol, nước…Ở 30
0
H
2
C CH

C O
NH
2
C, có thể hòa tan được 215,5 g AA trong
100 ml nước. AA có hai nhóm chức là liên kết đôi và nhóm chức amid (hình 1-1).

Hình 1-1: Cấu trúc hóa học của monome AA
Năm 1893, lần đầu tiên một nhà khoa học Đức đã tổng hợp được AA, tuy
nhiên nó vẫn không được sử dụng rộng rãi cho đến năm 1955 thì monome này đã
được thương mại hóa. AA được tổng hợp từ phản ứng thủy phân của acrylonitril với
axit sulfuric trong khoảng nhiệt độ 90-100
0
1.2. Polyacrylamid (PAA)

C.
Tính chất hóa học của AA chủ yếu liên quan đến các phản ứng của liên kết
đôi và nhóm chức amid. Các phản ứng của liên kết đôi như phản ứng cộng thân
hạch, phản ứng Diels-Alder, phản ứng gốc tự do và một số phản ứng liên quan đến
nhóm chức amid như thủy phân, phản ứng alcol giải, phản ứng trùng ngưng với
aldehyd…
1.2.1. Tính chất vật lý của PAA
PAA khô là một chất rắn màu trắng, giòn. PAA thương mại thường chứa
khoảng từ 5-15% nước. Các tính chất vật lí của PAA được liệt kê trong bảng 1.
Có nhiều giá trị nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh T
g
của PAA được ghi nhận,
các giá trị đo này rất nhạy với nước và phụ thuộc vào sự có mặt của nhóm chức trên
mạch polyacrylamid.
[7][30]

Tính lập thể và tính tuyến tính của polyacrylamid được cho là phụ thuộc vào
nhiệt độ trùng hợp.




- 4 -

Polyacrylamid tan được trong nước ở tất cả nồng độ, nhiệt độ và giá trị pH.

Bảng 1: Tính chất vật lí của PAA rắn
Tính chất
Giá trị
Tỷ trọng, g/cm
1,302
3

Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh, T
g
(
o
188
C)
Sức căng bề mặt tới hạn, mN
35-40
Độ kết tinh
Vô định hình
Các dung môi
Nước, etylenglycol, formamid…
Phi dung môi

Metanol, etanol, hydrocacbon, ceton…

1.2.2. Phương pháp tổng hợp PAA
Thông thường PAA được tổng hợp bằng phương pháp polyme hóa gốc tự do
sử dụng các chất khơi mào khác nhau trong dung dịch nước hoặc nhũ tương. Cơ chế
polyme hóa gốc tự do của AA bao gồm các giai đoạn chính như: k hơi mào, phát
triển mạch, và tắt mạch. Cơ chế trùng hợp gốc tự do của monome AA trình bày
trong hình 1-2.
[7][19][30]

[30]

Trong giai đoạn khơi mào, có thể sử dụng các chất khơi mào như: peroxid,
persulfat, cặp oxy hóa khử, các hợp chất azo… Chất khơi mào quang hóa và khơi
mào bức xạ cũng có thể được sử dụng. Thông thường, ở nhiệt độ xác định, vận tốc
khơi mào là bậc một đối với monome và ½ đối với chất khơi mào.
Các quá trình trùng hợp trong nước được tiến hành đoạn nhiệt hay đẳng nhiệt.
Điều chỉnh khối lượng phân tử, điều chỉnh tỏa nhiệt và giảm nồng độ monome dư là
các yếu tố hạn chế loại chất khơi mào được chọn sử dụng.
Polyme hóa gốc tự do AA xảy ra theo cơ chế trùng hợp mạch cổ điển. Quá
trình polyme hóa được miêu tả như là quá trình cộng đầu - đuôi của những đơn vị
monome thông qua sự tác kích vào nối đôi và hình thành nối đơn giữa những đơn vị
monome. Sự cộng đầu - đầu cũng có thể xảy ra.




- 5 -

Phản ứng phát triển mạch tiếp diễn đến khi sự tắt mạch hay truyền mạch xảy

ra. Sự tắt mạch xảy ra theo cách kết hợp hoặc dị li phụ thuộc vào điều kiện phản
ứng polyme hóa.
Cơ chế trùng hợp mạch gốc tự do của monome AA:
1. Giai đoạn khơi mào
I
2
2I
I
H
2
C C
C O
NH
2
H
H
2
C C
C O
NH
2
H
I

2. Giai đoạn phát triển mạch
I
CH
2
C
C O

NH
2
H
H
2
C CH
C O
NH
2
n
I
CH
2
C
C O
NH
2
H
CH
2
C
C O
NH
2
H
n

3. Giai đoạn tắt mạch
I
CH

2
C
C O
NH
2
H
I
CH
2
C
C O
NH
2
H
n
C
C O
NH
2
H
CH
2
C
C O
NH
2
H
CH
2
m

I
CH
2
C
C O
NH
2
H
n
C
C O
NH
2
H
CH
2
C
C O
NH
2
H
CH
2
m
CH
2
C
C O
NH
2

H
I
I
CH
2
C
C O
NH
2
H
C C
C O
NH
2
H
H
n
I
C
C O
NH
2
H
CH
2
H
C
C O
NH
2

H
CH
2
m

Hình 1-2: Cơ chế trùng hợp mạch gốc tự do monome AA
Trong luận văn này, cặp chất oxy hóa khử K
2
S
2
O
8
/KHSO
3
được sử dụng để
khơi mào cho phản ứng tổng hợp PAA trong dung môi nước. Ưu điểm của việc sử




- 6 -

dụng cặp chất oxy hóa khử này là thời gian tổng hợp polyme ngắn, nhiệt độ phản
ứng thấp, dễ dàng kiểm soát được tốc độ phản ứng…so với việc chỉ sử dụng một
mình chất oxy hóa K
2
S
2
O
8

.
Cơ chế khơi mào của chất khơi mào oxy hóa khử như sau:
S
2
O
8
2-
HSO
3
-
40
0
C
SO
4
2-
SO
4
-
HSO
3
S
2
O
8
2-
60
0
C
2SO

4
-
SO
4
-
H
2
O
HSO
4
-
HO
HSO
3
H
2
O
H
2
SO
3
HO
[26]


HO
S
O
O
H

2
C CH
C O
NH
2
HO
S
O
O
CH
2
C
H
C
NH
2
O
-
O
S O
O
O
H
2
C CH
C O
NH
2
-
O

S O
O
O
H
2
C C
C O
NH
2
H
HO
H
2
C CH
C O
NH
2
HO
H
2
C C
C O
NH
2
H

Hình 1-3: Cơ chế khơi mào của cặp oxy hóa khử K
2
S
2

O
8
/KHSO
3

Phản ứng polyme hóa gốc tự do monome AA rất nhạy với oxy vì vậy người
ta thường thực hiện phản ứng trong môi trường khí trơ như N
2
, hoặc Ar. Hơn nữa,
khi sử dụng chất khơi mào là cặp oxy hóa khử K
2
S
2
O
8
/KHSO
3
thì bisulfit ngoài
việc đóng vai trò là chất gia tốc cho phản ứng khơi mào, còn có tác dụng khử các
chất oxy hóa và oxy còn lại trong quá trình polyme hóa và kiểm soát khối lượng
phân tử của polyme.
Tính lập thể và tuyến tính của polyme được cho là phụ thuộc vào nhiệt độ
trùng hợp. Dạng syndiotactic tạo ra chủ yếu ở nhiệt độ dưới 50
o
C nhưng sự phân
nhánh bắt đầu suất hiện trên nhiệt độ này. Từ hình 1-3, cho thấy bằng cách sử dụng
KHSO
3
gia tốc cho phản ứng khơi mào, có thể thực hiện phản ứng polyme hóa ở

- 7 -

nhiệt độ thấp 40
0
C so với chỉ sử dụng một mình K
2
S
2
O
8
thì cần thực hiện phản ứng
trên 60
0
C. Vì vậy bằng cách sử dụng cặp oxy hóa khử K
2
S
2
O
8
/KHSO
3
để khơi mào
cho phản ứng polyme hóa AA, có thể thực hiện phản ứng polyme hóa AA ở nhiệt
độ thấp và có thể điều khiển được tính lập thể của PAA.
Động học của phản ứng polyme hóa gốc tự do được khơi mào bằng cặp oxy
hóa khử tùy thuộc vào kiểu tắt mạch. Đối với phản ứng tắt mạch bằng cách kết hợp
hai gốc tự do thì tốc độ khơi mào và tốc độ phát triển mạch được trình bày theo

phương trình sau:
[ ][ ]
id
R k red oxi=
[19]
- Tốc độ khơi mào:
- Tốc độ phát triển mạch:
[ ]
[ ][ ]
1/2
2
d
pp
i
k red oxi
R kM
k

=



Với R
i
, R
p
là tốc độ phản ứng khơi mào và phát triển mạch; k
d
, k
i

, k
p
là hằng
số tốc độ của quá trình phân hủy chất khơi mào, quá trình khơi mào và quá trình
phát triển mạch; [M] nồng độ monome; [red], [oxy] nồng độ chất khử và chất oxy
hóa.
Từ hai phương trình trên, bằng cách thay đổi nồng độ chất khơi mào và nồng
độ của monome sẽ được các polyme có phân tử lượng khác nhau. Khi tăng nồng độ
của monome và nồng độ của chất khơi mào sẽ làm giảm phân tử lượng của polyme.
Trong luận văn này, chọn cách tăng nồng độ của chất khơi mào để tổng hợp các
polyme (oligome) có phân tử lượng thấp.
Thông thường phản ứng trùng hợp PAA bằng gốc tự do trong dung môi nước
người ta thường sử dụng nồng độ monome AA dưới 10% để dễ dàng khống chế
được tốc độ phản ứng. Hơn nữa do phản ứng này tỏa nhiệt, nên nếu tăng nồng độ
monome thì làm phản ứng tỏa nhiệt rất lớn và có thể gây ra nguy hiểm.
1.2.3. Tính chất hóa học của PAA
1. Phản ứng thủy phân: PAA thủy phân trong điều kiện kiềm thấp. Cơ chế
phản ứng là sự tác kích của ion OH
[7][24][25]

-
vào vị trí C của nối đôi C=O tạo ra nhóm chức
tích điện âm trên mạch polyme và giải phóng NH
3
. Người ta nhận thấy mức độ phản
ứng thủy phân sẽ giảm xuống khi nồng độ nhóm chức amid nhỏ hơn 30%.

- 8 -

CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C O
O
NH
3
OH

Hình 1-4a: Sự thủy phân PAA trong môi trường kiềm
Sự thủy phân của PAA trong môi trường axit sẽ tạo ra poly(acrylamid-co-
acrylic). Điều kiện phản ứng là pH thấp, nhiệt độ cao và thời gian phản ứng lâu để
chuyển đổi hoàn toàn nhóm amid thành nhóm cacboxylic
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH

C O
OH
H
3
O
+
NH
4
+

Hình 1-4b: Sự thủy phân PAA trong môi trường axit
2. Phản ứng Mannich: PAA phản ứng với formaldehyd và amin bậc 1 hoặc
bậc 2 tạo ra PAA Mannich. Hiệu suất phản ứng đạt 40-80%.
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C O
NH
CH
2
NR
2
H
2

O
R
2
NH
HCHO

Hình 1-5: Phản ứng Mannich của PAA
3. Sunfometyl hóa: Phản ứng giữa formaldehyd và natri bisulfit với PAA
trong điều kiện kiềm để tạo sulfometylat PAA.
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C O
NH
CH
2
-SO
3
-
Na
+
H
2
O

HCHO
NaHSO
3

Hình 1-6: Phản ứng sunfometyl hóa PAA
4. Trans amid hóa: PAA phản ứng với amin bậc 1 để tạo thành các amid thế
và giải thoát NH
3
.
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C O
NH
NH
3
R
NH
2
R

Hình 1-7: Phản ứng trans amid hóa PAA với amin bậc 1

- 9 -

5. Phản ứng Hoffman: PAA phản ứng với natri hypoclorit NaOCl hoặc
canxi hypoclorit Ca(OCl)
2
trong môi trường kiềm để tạo thành một polyme với các
nhóm amin bậc một. Phản ứng khâu mạng xảy ra khi nồng độ PAA cao.
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
NH
2
NaOCl
NaOH

Hình 1-8: Phản ứng Hoffman của PAA
6. Phản ứng với các aldehyd : PAA phản ứng với glyoxan C
2
H
2
O
2

trong
điều kiện kiềm nhẹ để tạo ra một polyme có chức aldehyd
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C O
HN CH
NaOH
O C C O
HH
CHO
OH

Hình 1-9: Phản ứng của PAA với glyoxan

1.3. Trans amid hóa PAA với etylendiamin (EDA)

1.3.1. Trans amid hóa PAA với EDA trong điều kiện không dung môi
[24][25]
Khả năng phản ứng của nhóm chức amid trong PAA đã đem lại một số cách
để tạo ra gel PAA không tan. Mức độ phản ứng nhóm amid –CONH
2
của PAA
thường phức tạp hơn so với phản ứng của các amid đơn giản R-CONH

2
do hiệu ứng
cạnh tranh của các nhóm cạnh nhau và do độ nhớt của dung dịch PAA…
Nhóm chức amin –NH
2
trên mạch gel PAA có thể được tạo ra bằng phản ứng
trans amid hóa nhóm chức amid –CONH
2
của PAA với các amin đa chức. Đối với
amin đa chức ví dụ như EDA, do hợp chất này có hai nhóm chức amin nên ngoài
phản ứng trans amid hóa của nhóm chức amin thứ nhất với nhóm amid của PAA thì
còn xảy ra phản ứng trans amid hóa khâu mạng của nhóm chức amin thứ hai với
mạch PAA khác. Vì vậy, người ta lợi dụng tính chất này để tổng hợp gel PAA có
nhóm chức amin –NH
2
mà không cần phải sử dụng chất khâu mạng . Tuy vậy, để
kiểm soát được hàm lượng nhóm chức amin và cũng như làm giảm mức độ khâu
mạng cần phải sử dụng lượng thừa amin so với PAA.
[24][25]




- 10 -

Trong luận văn này chọn cách biến tính PAA với EDA qua phản ứng trans
amid hóa để tạo gel PAA có cấu trúc ba chiều – 3D có nhóm chức amin –NH
2

(PAAGA).

Phương pháp tổng hợp PAAGA có hai phương pháp chính như sau:
- Phương pháp 1: Tổng hợp PAA khâu mạng (PAAG) trước bằng phương
pháp copolyme hóa gốc tự do monome AA với monome N,N-metylendiacrylamid
đóng vai trò làm tác nhân tạo liên k ết ngang. Sau đó, PAAG này được biến tính với
EDA để tạo nhóm chức amin –NH
2
trên mạch polyme ( hình 1-10). Ký hiệu sản
phẩm PAAGA-1
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C O
NH
CH
2
NH
C O
CH
CH
2
CH
C O
NH
2

CH
2
CH
2
CHCH
2
C
NH
2
O
CH
C
NH
2
O
H
2
N CH
2
CH
2
NH
2

PAAG
CH
2
CH
C O
NH

2
CH
2
CH
C O
NH
CH
2
NH
C O
CH
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
C
NH
2
O
CH
C
NH

2
O
CH
2
CH
2
CH
C
NH
O
CH
2
NH
2
2
2

PAAGA-1
Hình 1-10: Phản ứng trans amid hóa PAAG với EDA
Trong quá trình phản ứng PAAG với EDA, ngoài phản ứng trans amid hóa
của nhóm chức amin thứ nhất với PAAG tạo nhóm chức amin còn có thể xảy ra
thêm phản ứng trans amid hóa khâu mạng vì vậy mật độ khâu mạng sẽ tăng lên và
làm giảm độ trương trong nước của mẫu này. Do đó, để giảm thiểu phản ứng khâu
mạch, người ta thường cho phản ứng với một lượng thừa EDA (tỉ lệ mol EDA:AA
lớn hơn 10) và sử dụng chính EDA làm dung môi phản ứng
[24]
.

- 11 -

Ưu điểm của phương pháp 1: Do PAAG ban đầu được tổng hợp dưới dạng gel
với tỉ lệ chất khâu mạng so với monome AA xác định nên trong quá trình biến tính
PAAG với EDA sẽ dễ kiểm soát được mức độ khâu mạng của PAAGA-1. Tuy vậy,
do có sự khâu mạng trước nên phản ứng trans amid hóa PAAG với EDA là một
phản ứng dị pha. Ngoài ra PAAGA-1 tạo thành bằng phương pháp này có hiện
tượng khâu mạng cục bộ, không đồng nhất – có những chỗ mật độ khâu mạng cao,
độ trương thấp và có những chỗ mật độ khâu mạng thấp, độ trương cao.
- Phương pháp 2: Đây là phương pháp chính được sử dụng trong luận văn
này.
 Giai đoạn 1: Tổng hợp PAA chưa khâu mạng (PAAS) trước bằng
phương pháp polyme hóa gốc tự do monome AA.


CH
2
CH
C
NH
2
O
H
2
N CH
2
CH
2
NH

2
CH
2
CH
C
NH
2
O
CH
2
CH
C
NH
O
CH
2
CH
2
NH
2
2
H
2
N CH
2
CH
2
NH
2
CH

2
CH
C
NH
2
O
CH
C O
NH
CH
2
NH
C O
CH
CH
2
CH
C O
NH
2
CH
2
CH
C
NH
2
O
CH
2
CH

C
NH
O
CH
2
NH
2
CH
2
2
Sol
Sol
Gel

Hình 1-11: Phản ứng trans amid hóa PAAS với EDA

Sau đó, nhóm chức amid –CONH
2
của PAAS này được cho phản ứng tiếp
với EDA để tạo ra gel có cấu trúc 3 chiều, PAAGA-2 (hình 1-11). Quá trình phản
ứng như sau:
PAAS
PAASA-2
PAAGA-2




- 12 -

 Giai đoạn 2a: Do sử dụng lượng thừa EDA so với PAAS và ảnh hưởng
của hiệu ứng không gian nên “chỉ” một nhóm chức amin thứ nhất của
EDA sẽ được ưu tiên phản ứng trước với nhóm chức amid của PAAS.
Nếu như phản ứng dừng lại ở giai đoạn này tạo ra sol polyacrylamid có
nhóm chức amin bậc một (PAASA-2). Trong giai đoạn này, những yếu
tố như độ linh động, mềm dẻo (phân tử lượng của PAAS), nhiệt độ, tỉ
lệ mol EDA:AA… sẽ ảnh hưởng lên phản ứng.
 Giai đoạn 2b: Sau đó, nếu tiếp tục phản ứng thì nhóm chức amin còn
lại của PAASA-2 (nhóm chức amin thứ hai) sẽ phản ứng tiếp với nhóm
amid trên các mạch PAAS khác và tạo thành gel có cấu trúc mạng ba
chiều PAAGA-2.
Ưu điểm của phương pháp 2: Không cần phải dùng thêm chất khâu mạng (ví
dụ như NMDA) thay vào đó chỉ cần sử dụng EDA - vừa tạo được nhóm chức amin
vừa đóng vai trò làm chất khâu mạng. Ngoài ra phương pháp này làm cho mức độ
đồng nhất của gel tạo thành tốt hơn so với phương pháp 1, tránh được hiện tượng
khâu mạng cục bộ
[43]
. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là khó kiểm
soát được mức độ khâu mạng.
Tác giả Hasine và cộng sự
[24]
đã biến tính PAAS với các amin đa chức (EDA,
dietylentriamin - DETA, trietylentetraamin - TETA). Tỉ lệ mol của amin với PAAS
là 12:1, nhiệt độ 90
o
C, thời gian phản ứng 9 giờ. Kết quả cho thấy chỉ có các mẫu
phản ứng với EDA và DETA là có tạo gel còn mẫu phản ứng với TETA không có
tạo gel.
So sánh giữa hai mẫu phản ứng với EDA và DETA: mẫu phản ứng với DETA
có hàm lượng nhóm chức amin lớn hơn, 3,22 mmol/g so với 3,09 mmol/g của mẫu

phản ứng với EDA. Tuy nhiên, mức độ trương trong nước của mẫu phản ứng với
EDA lại cao hơn (3950%) so với 2900% của mẫu phản ứng với DETA. Điều đó là
do mức độ khâu mạng của mẫu phản ứng với DETA cao hơn.

Đối với mẫu phản ứng với TETA không có hiện tượng tạo gel có thể là do cấu
trúc cồng kềnh của TETA.




- 13 -

Cơ chế phản ứng trans amid hóa PAA với EDA
[5]


Phản ứng trans amid hóa PAA với amin là phản ứng thế thân hạch . Cơ chế
bao gồm sự tác kích của amin (tác nhân thân hạch) vào vị trí C của nối đôi C=O của
nhóm chức amid –CONH
2
hình thành hợp chất trung gian tứ diện, tiếp theo là giải
phóng (khử) nhóm NH
3
(hình 1-12). Cơ chế phản ứng trans amid hóa được trình
bày dưới đây dựa trên cơ chế phản ứng trans amid hóa của hợp chất amid thông
thường R-CONH
2
với EDA.
Cả hai giai đoạn cộng và khử đều ảnh hưởng đến vận tốc chung của phản ứng
thế thân hạch amid, nhưng giai đoạn đầu thường quan trọng hơn. Do đó, bất cứ yếu

tố nào làm cho tác nhân thân hạch tác kích vào nhóm C=O dễ dàng sẽ làm tăng tốc
độ phản ứng.
C
NH
2
O
C
O
H
2
N
C
O
Nu
NH
2
-
Nu
R
R
Nu
R

Hình 1-12: Cơ chế phản ứng trans amid hóa R-CONH
2
với EDA
Cả hai yếu tố lập thể và điện tử đều có ảnh hưởng quan trọng đến việc xác
định tốc độ phản ứng. Về yếu tố lập thể thì nhóm R (hình 1-12) càng cồng kềnh thì
tốc độ phản ứng càng giảm. Vì vậy tốc độ phản ứng của PAA thấp hơn so với tốc
độ phản ứng của amid thông thường R-CONH

2
.
Về yếu tố điện tử, do nguyên tử N của nhóm chức amid có đôi điện tử cô lập
và đôi điện tử này bị k éo về, che phủ với nhóm cacbonyl nên làm giảm mức độ
phản ứng của vị trí thân điện tử C trong nối C=O.

1.3.2. Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước
[24][25]
Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước sẽ phức tạp hơn
so với phản ứng trans amid hóa trong điều kiện không dung môi.
Vì có đôi điện tử cô lập trên nguyên tử N nên EDA vừa có tính thân hạch vừa
có tính baz. Do đó, khi hòa tan EDA trong nước sẽ xảy ra phản ứng thủy phân của
EDA và tạo ra các ion OH
-
(hình 1-13).




- 14 -

K
b2

K
b1

H
2
N CH

2
CH
2
NH
2
H
2
O
H
2
N CH
2
CH
2
N
H
3
OH
H
2
N CH
2
CH
2
N
H
3
H
2
O

N CH
2
CH
2
N
H
3
OH
H
3

Hình 1-13: Phương trình thủy phân của EDA trong dung môi nước

Cường độ - độ mạnh của EDA được xác định qua các hằng số baz K
b
. Do
EDA có hai nhóm chức amin nên sẽ có hai giá trị pK
b1
= 4 và pK
b2
= 7
[1]
.
Vì vậy, khi thực hiện phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi
nước thì trong hệ phản ứng sẽ có hai tác nhân thân hạch là EDA và ion OH
-
cạnh
tranh tác kích vào vị trí C của nối đôi C=O của nhóm chức amid , nên ngoài phản
ứng trans amid hóa PAA với EDA còn có thêm phản ứng thủy phân PAA tạo ra
nhóm chức cacboxylat –COO

-
(hình 1-14). Sản phẩm gel tạo thành có hai nhóm
chức amin và cacboxylat (PAAGAC)

CH
2
CH
C O
NH
2
H
2
N CH
2
CH
2
NH
2
H
2
O
CH
2
CH CH
2
C O
NH
CH
2
NH

C
CH
O
CH
2
CH
2
CH
C
CH
C
O
O
NH
2
O
CH
2
CH
C
NH
O
CH
2
NH
2
2 2


Hình 1-14: Phản ứng trans amid hóa PAA với EDA trong dung môi nước

Phản ứng thủy phân nhóm chức amid của PAA xảy ra trong điều kiện kiềm.
Tùy thuộc vào nồng độ OH
-
, nhiệt độ và thời gian phản ứng mà mức độ thủy phân
nhiều hay ít. Tuy nhiên, những công trình trước đây khi thực hiện phản ứng thủy
phân của PAA trong môi trường kiềm (NaOH) thì hiệu suất chuyển hóa tối đa nhóm
chức amid thành nhóm cacboxylat khoảng 70%
[7]
.

PAA
PAAGAC




- 15 -

Cơ chế thủy phân của PAA trong môi trường baz như sau
[5]
:

C
NH
2
O
OH
R
C

O
O
H
2
N
H
R
OH
C
O
O
H
2
N
R
C
O
O
R
NH
2
-

Hình 1-15: Cơ chế thủy phân nhóm chức amid trong môi trường baz

Hình 1-13 cho thấy khi hòa tan EDA trong nước, nhóm chức amin –NH
2
sẽ bị
proton hóa một phần tạo nhóm chức amonium -NH
4

+
tích điện dương, là m giảm
tính thân hạch của EDA, vì vậy có thể ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của EDA.
Do đó, các yếu tố như nồng độ EDA, nhiệt độ, nồng độ PAA, phân tử lượng
của PAA và thời gian phản ứng là các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel cũng
như các tính chất của hệ gel thu được như mức độ trương, tính chất cơ lý…
Tác giả Hasine Kasgoz và cộng sự
[24]
đã khảo sát phản ứng của PAAG với
EDA trong dung môi nước với các yếu tố khảo sát như: tỉ lệ mol EDA:AA, nhiệt độ
phản ứng và thời gian phản ứng. Kết quả như sau:
1. Khi thời gian phản ứng tăng từ 3 giờ lên 9 giờ thì hàm lượng nhóm chức
amin tăng lên và độ trương trong nước có khuynh hướng giảm xuống.
2. Khi thay đổi nhiệt độ p hản ứng từ 50
0
C lên 90
0
C thì hàm lượng nhóm
chức amin tăng lên và độ trương trong nước thay đổi không nhiều.
3. Khi thay đổi tỉ lệ mol EDA:AA từ 3:1 lên 12:1 thì hàm lượng nhóm chức
amin tăng lên và độ trương trong nước tăng lên mặc dù không nhiều.
4. Ngoài phản ứng tạo nhóm chức amin và phản ứng khâu mạng giữa các
mạch polyme tác giả còn nhận thấy còn có phản ứng thủy phân của nhóm
chức amid.