PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HỆ NHŨ TƢƠNG VÀ VI NHŨ TƢƠNG TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ VI NHŨ TƢƠNG ỨNG DỤNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHŨ TƢƠNG

www.trungtamtinhoc.edu.vn
LOGO
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT HÓA HỌC
PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HỆ NHŨ TƢƠNG VÀ VI NHŨ TƢƠNG
TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ VI NHŨ TƢƠNG
ỨNG DỤNG: TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHŨ TƢƠNG

GVHD: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh
HVTH:
Nguyễn Thị Trúc Phƣơng
Bùi Vĩnh Phúc

1
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƢƠNG VÀ VI NHŨ TƢƠNG
2. PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ NHŨ TƢƠNG
VÀ HỆ VI NHŨ TƢƠNG
3. TÍNH BỀ NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ VI NHŨ TƢƠNG
4. ỨNG DỤNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG
PHƢƠNG PHÁP NHŨ TƢƠNG
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
Nội Dung
Trình Bày
2
www.trungtamtinhoc.edu.vn

I. TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG

1.1.Nhũ tƣơng: hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất
lỏng không trộn lẫn vào nhau:
-Những giọt nhỏ của pha bị phân tán,
- Pha còn lại tồn tại ở dạng pha liên tục

Kỹ Thuật Hóa Học 2014
Sử dụng các tác
động vật lý
3
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Phân loại nhũ tương
m
O / W: giọt dầu phân tán trong nước
W / O: những giọt nước phân tán trong
dầu

Nhũ loãng, nhũ đậm đặc, nhũ phức…
NHŨ
TƢƠNG
Thuận
Nghịch
Phân loại
khác
Theo pha
phân tán
Theo nồng
độ pha phân
tán

4 Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Nhũ tương
5
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Nhũ tương
Loại
nhũ tƣơng
Thành
phần pha
phân
tán
Loãng

0.1 %

Đậm
đặc
74%

Rất
đậm đặc
> 74%

Phức

O/W/O
hoặc W/O/W.
6

Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Tính chất
Tính bền
nhũ
Tính chiết
quang





Tính dẫn
diễn
3
3. Tính chất của hệ nhũ tƣơng
Không bền vững tập hợp: do sự
nổi lên (lắng xuống), kết tụ, sa
lắng…
Thể hiện ở độ đục: liên quang
đến chỉ số khúc xạ.
Nhũ tốt là nhũ ít dẫn điện và
ngược lại.
7
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Tổng quan hệ vi nhũ tương
Vi nhũ tương: 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
8
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Thành phần vi nhũ tương
Pha dầu
Chất đồng
điện hoạt
Chất điện
hoạt
Pha nƣớc
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
9
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Winsor I: Dầu phân tán trong nƣớc
Winsor II: nƣớc phân tán trong dầu
Winsor III: vi nhũ tƣơng trung gian
Winsor IV: dung dich micellar 1 pha ( đẳng hƣớng ) khi thêm
1 lƣợng vừa đủ amphiphile ( chất hoạt động bề mặt và ancol ).
Phân loại vi nhũ tương
10
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
II.Phân biệt hệ nhũ tương và vi
nhũ tương
Kích
thƣớc
giọt

Sự phân

tán ánh
sáng

Sức căng
bề mặt

Đ
ộ ổn
định

Ứng dụng

Nhũ tương

0,1
-10
µm

Phân
tán
ánh
sáng
Cao

Kém

Mỹ
phẩm,
dược

Vi nhũ
tương

20
-100
nm

Ánh sáng
truyền thẳng
Thấp

Ổn định

Mỹ phẩm,
dược, là bán
thành phẩm
củanhiều loại
sản phẩm

11
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Sự phân tán ánh sáng trong hệ nhũ tƣơng và vi nhũ tƣơng:
Tia sáng trên đường đi của nó gặp những hạt của pha phân tán (tùy thuộc
vào hệ thức giữa độ dài sóng và kích thước của hạt).
_ Kích thước hạt > độ dài sóng ánh sáng sẽ phản xạ trên bề mặt hạt với
những góc xác định.
_Kích thước hạt < độ dài sóng  sự nhiễu xạ.
Dựa theo phương trình Rayleigh ta có: Ipt = kμV
2

Io «
Nếu thể tích hạt lớn thì Ipt lớn
=> Hệ nhũ tương có sự phân tán ánh sáng còn đối với hệ vi nhũ tương thì ánh
sáng truyền thẳng.

12
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Sức căng bề mặt
W = dES = σ . dS
 Sức căng bề măt tỷ lệ thuận với diện tích
bề mặt pha
 Sức căng bề mặt trong hệ nhũ tương sẽ
lớn hơn trong hệ vi nhũ tương.
13
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
III.Tính bên nhiệt động hệ vi
nhũ tương
n là số vi hạt trong pha phân tán
k
B
hằng số Boltzmann
φ thể tích pha phân tán
∆S
= -nk
B
[lnφ + ((1- φ)/φ) ln(1 – φ)]
Năng lượng tự do (∆G) thay đổi theo entropy:

∆G = ∆Aγ
12
- T∆S

ΔA thay đổi theo diện tích bề mặt phân chia của giọt
γ
12
sức căng bề mặt giữa pha 1 và pha 2
14
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Tính bên nhiệt động hệ vi nhũ
tương
Phương trình Gibbs mở rộng, liên quan đến
sức căng của lớp phim bề mặt và hoá thế μ của mỗi
thành phần trong hệ:
dγ
o/w
= -Σ
i
(Γ
i
dµ
i
) ~ - Σ
i
(Γ
i
RTdlnC
i

)
- C
i
nồng độ mol của thành phần i trong hệ
- Γ
i
sức căng bề mặt cấu tử i (mol/m
2
)

15
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Độ cong tự phát
 Đường cong hình thành bởi một lớp phim bề mặt của hệ cân bằng
nước và dầu.
- phụ thuộc trạng thái năng lượng tự do thấp nhất.
- thành phần phân chia pha và loại chất hoạt động bề mặt. Về
nguyên tắc, tất cả các điểm trên một bề mặt có hai chính bán kính
cong , R1 và R2, như vậy độ cong chính là C1 = 1/R1 và C2 =
1/R2.

16
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Giản đồ pha
Xét hệ cân bằng ba pha hệ dầu (O) nước (W) amphiphile (S) và
thêm chất trợ hoạt động như ancol hay electrolyte để ổn định hệ.
Quy tắc pha:
Bậc tự do: c = k – f + 2

17
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
IV. Polyme bằng nhũ tương
Tổng quan Polyme
Khái niệm
polyme
Phản ứng
trùng hợp
Là hợp chất cao phân tử cấu
tạo từ rất nhiều nhóm có cấu
tạo hoá học giống nhau lặp đi
lặp lại và chúng nối với nhau
bằng liên kết đồng hoá trị được
gọi là monomer.
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
-Khái niệm phản
ứng trùng hợp.
-Các bước phản
ứng
18
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp gốc là phản ứng tạo polymer từ các monomer
chứa nối đôi (liên kết etylen) hoặc các monomer có cấu tạo vòng.
19
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Các bước của phản ứng trùng
hợp

Xảy ra một loạt
những bước
cộng hợp liên
tục các
monomer vào
gốc đang phát
triển. Tạo thành
một gốc mới có
kích thước lớn
hơn gốc cũ một
nhóm monomer

Hình thành
các gốc tự do.
Làm trung
tâm cho quá
trình phát
triển mạch.
Khơi
mào
Phát
triển
mạch
Chuyển
mạch
Sự chuyển
mạch xảy ra
khi các trung
tâm hoạt
động hoặc

đang phát
triển tương
tác với
tạp chất và
dung môi.
Sự ngắt mạch
là quá trình
bão hoà các
điện tử tự do
của gốc đang
phát triển (đại
gốc) làm mất
đi các gốc tự
do trong hệ
Ngắt
mạch
20
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Polyme nhũ tƣơng
Đây là phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất trong công
nghiệp. Trùng hợp nhũ tương xảy ra với tốc độ lớn ở nhiệt độ
tương đối thấp, điều này cho phép thu được những polymer có
phân tử lượng cao và ít đa phân tán. Trong quá trình trùng hợp
nhũ tương thường sử dụng nước làm môi trường phân tán để tạo
nhũ tương và hàm lượng monomer vào khoảng 30 -60%, được
phân bố đều trong hệ.
21
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn

Thành phần của một hệ
Polymer nhũ tương
Các hợp chất khác
Thành
phần
22
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Các bước Polyme nhũ tương
Giai
đoạn 1
Giai
đoạn 2
Giai
đoạn
3
23
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Giai đoạn 1: Qúa trình tạo hạt.

Giai đoạn 2: Qúa trình tạo mạch Polyme
24
Kỹ Thuật Hóa Học 2014
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Bƣớc 3: Kết thúc quá trình:
25
Kỹ Thuật Hóa Học 2014