Aquaclean - Men vi sinh xử lý nước thải

vietnamchemtech's photostream

vietnamchemtech's photostream on Flickr.

Polymer siêu trương nở, siêu thấm

POLYMER SIÊU THẤM – SIÊU TRƯƠNG NỞ - VICHEMSAP400 và VICHEMSAP4000

I. Lịch sử hoá học của polymer siêu thấm:

- Những năm đầu thập niên 1980, chất liệu thấm nước là cellulosic hoặc sản phẩm chất xơ. Những chất liệu được lựa chọn là mô giấy, bông, vật liệu xốp, và bột giấy. Hầu hết các chất này chỉ có khả năng giữ nước khoảng 20 lần trọng lượng của nó.
- Trong đầu năm 1960, Sở Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đã tiến hành các nghiên cứu trên nguyên vật liệu để cải thiện việc giữ nước trong đất. Họ phát triển một loại nhựa dựa vào việc ghép các polyme Acrylonitrile lên khung của những nguyên tử tinh bột. Sản phẩm của các quá trình thuỷ phân tạo ra co-polymer Acrylonitrile-tinh bột đã hấp thu lượng nước lớn hơn 400 lần trọng lượng của nó. Ngoài ra, các gel này có khả năng giữ lại nước – điều mà các sợi hấp thụ không làm được.

- Các polymer được biết đến như là "Super Slurp". USDA đã chuyển giao các kỹ thuật cho một số công ty Hoa Kỳ để phát triển các công nghệ cơ bản này. Hàng loạt các kết hợp công nghệ đã được thử với acrylic, acid acrylamide và polyvinyl rượu (PVA).
- Do những công ty Nhật không được USDA chuyển giao công nghệ nên họ bắt đầu nghiên cứu độc lập cách sử dụng tinh bột, cacboxyl methyl cellulose (CMC), axít acrylic, polyvinyl alcohol (PVA) và isobutylene maleic anhydride (IMA).
- Trên toàn cầu đã có nhiều công ty tham gia vào việc phát triển hoá học siêu thấm bao gồm Dow Chemical, Hercules, General Mills Chemical, Dupont, National starch & Chemical, Enka (Akzo), Sanyo Chemical, Sumitomo Chemical, Kao, Nihon Starch và Japan Exlan.
- Trong những năm đầu thập niên 1970, lần đầu tiên polyme siêu thấm đã được sử dụng trong thương mại – không chỉ dùng cho việc cải tạo đất – mà còn được ứng dụng trong các sản phẩm vệ sinh sử dụng 1 lần. Những sản phẩm đầu tiên được đưa ra thị trường là băng vệ sinh dành cho phụ nữ và sản phẩm dành cho người lớn.
- Trong năm 1978, Davis Park sử dụng polymers siêu thấm trong giấy vệ sinh.

- Năm 1982, lần đầu tiên ở Châu Âu, Schickendanz và Beghin-Say đã thêm polymer siêu thấm vào lõi thấm hút của tã giấy em bé. Sau đó, UniCharm giới thiệu sản phẩm tã trẻ em siêu thấm tại Nhật Bản trong khi ở Hoa Kỳ Proctor & Gamble và Kimberly-Clark mới bắt đầu sử dụng.

- Sự phát triển của công nghệ siêu thấm và nhu cầu ngày càng cao của xã hội nên các sản phẩm dùng trong vệ sinh và y tế ngày càng được hoàn thiện trên cơ sở các vật liệu thấm hút trước đây.
- Bên cạnh Polymers siêu thấm dạng hạt, ARCO phát triển một công nghệ siêu thấm dạng sợi vào đầu những năm 1990. Công nghệ này cuối cùng đã được bán cho Camelot Absorbents. Hiện nay dù giá thành cao hơn polymer siêu thấm dạng hạt, polymer siêu thấm dạng sợi được ứng dụng khá nhiều trong kỹ thuật như sản xuất vỏ cáp, thiết bị y tế và bao bì thực phẩm.

II. Ứng dụng của polymer siêu thấm:

- Polymer siêu thấm (SuperAborbent Polymer - SAP) là vật liệu có khả năng hấp thụ và giữ lại lượng lớn nước hay dung dịch đến hơn 500 lần trọng lượng của nó. Với tính chất này, nó được ứng dụng khá rộng rãi trong các sản phẩm thấm hút nước.

- Polymer siêu thấm được tổng hợp từ tinh bột biến tính, cellulose và một số polymer khác như: polyvinyl alcohol - PVA, polyethylene oxide – PEO…Tất cả các polymer này đều có ái lực lớn với nước, trương nở nhưng không hoà tan khi gặp nước.

- Polymer siêu thấm được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp và vật liệu xây dựng; trong công nghiệp như hoá dầu, sản xuất cáp, giấy, bộ cảm biến, thiết bị phòng cháy chữa cháy, các sản phẩm sợi, trong công nghệ bảo quản thực phẩm, đồ chơi trẻ em; trong y tế và các lĩnh vực khác.

1. Trong nông nghiệp :

- Được sử dụng để giữ nước cho đất, tiêu biểu là VICHEMSAP400.

- VICHEMSAP400 được tổng hợp từ acid acrylic và tinh bột sắn biến tính. Ngay khi gặp nước, nó nở ra thành khối gel trong suốt, giống một miếng bọt xốp. Gel giữ nước khá chặt, tuy nhiên, thực vật vẫn có thể dễ dàng hút nước từ vật liệu này để sinh trưởng và phát triển. Nhờ vậy, SAP có thể được xem như một loại vật liệu chứa và điều tiết nước cho đất: nó hút nước khi mưa và nhả ra từ từ, khiến cây không bị chết khát trong những ngày khô hạn.

- Loại vật liệu này khi gặp nước có thể nở ra gấp 300-400 lần, giúp giữ ẩm cho những vùng đất khô hạn, đất cát hoặc trên đồi núi, nơi nước dễ trôi đi. Đây là lối thoát hữu ích cho những vùng đang khát của Việt Nam.

- Sản phẩm đã được thử nghiệm trong việc trồng keo tai tượng trên đất cát Q`uảng Trị, cà phê tại Đăk Lăk, bông tại Đồng Nai, ngô tại Hoàng Su Phì (Hà Giang), cỏ sữa tại Thanh Ba (Phú Thọ)… Kết quả cho thấy, SAP có khả năng giữ ẩm rất tốt, giảm thất thoát nước đáng kể, làm tăng gấp đôi năng suất cỏ sữa.

- Ước tính sau một trận mưa, do quá trình bay hơi chậm, đất bổ sung VICHEMSAP400 có thể giữ được nước lâu hơn 10-15 ngày so với đất không chứa VICHEMSAP400. Cũng do đặc tính trương nở, loại vật liệu này còn có tác dụng cải tạo đất thịt, đất sét, giúp cho việc thoát, lưu thông và giữ nước hợp lý. VICHEMSAP400 phát huy hiệu quả tốt nhất trên những vùng đất canh tác phải dùng nhiều nước tưới như đất trồng cà phê, bông, đất cát, đất trên các đồi núi thiếu thảm phủ thực vật…

- VICHEMSAP400 có thể được bón cùng với phân vi lượng. Nó sẽ hút các chất dinh dưỡng và nhả dần ra cho cây trồng. Do đó, các chất này không bị thất thoát khi mưa xuống, giúp tiết kiệm phân và làm tăng năng suất, đồng thời giảm được ảnh hưởng tới môi trường.

- VICHEMSAP400 không độc hại, là chất có khả năng phân huỷ sinh học, nên không hề gây hại đến môi trường. Nó có thể phát huy tác dụng trữ nước trong 2 năm, và phân huỷ sau khoảng 3-4 năm.

- Polymer siêu thấm cũng rất có ích trong việc trồng cây cảnh, là loại cây sống trong bồn, ít đất và không thông thoáng, cụ thể là dạng đất tinh thể (crystal soil) có tính chất tương tự như VICHEMSAP400, được sử dụng trong lĩnh vực trang trí cây cảnh. Nó có khả năng thấm hút nước từ 1200 – 1800 lần; vừa có tác dụng giữ nước, chứa các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây, vừa có thể tạo mỹ quan cho cây cảnh.

2. Trong y tế :

- Hỗn hợp giữa bông và bột siêu thấm VICHEMSAP4000 (Super Absobent Polymer) có tính thấm hút và giữ nước tốt nên được ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân như tã giấy và băng vệ sinh,...

- Bột siêu thấm - Super Absobent Polymer(SAP) VICHEMSAP4000: Là linh hồn của tã giấy. Tính hút nước của tã là nhờ vào vai trò của một loại polymer – polyacrylate; loại đơn giản nhất của vật liệu này là Natri polyacrylate.

- Khi hút nước phản ứng hoá học xảy ra khiến bột VICHEMSAP4000 giữ chất lỏng lại bên trong phân tử mà không cho nó thoát ra ngoài , chính điều này khiến cho bề mặt tã giấy trở nên khô ráo sạch sẽ. Bột SAP trông li ti như hạt muối tinh, khi hút nước có thể trương nở gấp rất nhiều lần so với trọng lượng ban đầu.

Cơ chế:

- Trong phân tử VICHEMSAP4000, các nhóm cacboxylate đươc đính vào mạch chính. Khi tiếp xúc với nước, Na bị tách ra chỉ để lại ion cacboxyl. Do mang điện tích âm nên các ion này đã đẩy lẫn nhau làm cho mạch polymer dãn ra và hút các phân tử nước có tương tác với các nguyên tử Na. Ngoài ra vật liệu polymer có khối lượng phân tử lớn hơn một triệu nên nó không hoàn tan trong nước mà lại hoá rắn thành dạng gel.

- Chất siêu thấm trên cơ sở polymer acrylate có khả năng thấm một lượng nước lớn gấp 800 -8000 lần trọng lượng của nó. Tuy nhiên, độ hút nước của chất liệu này đối với dung dịch muối khoáng ( như nước tiểu chứa khoảng 0.9% khoáng chất) bị giảm đi 10 lần vì trong dung dịch muối khoáng có các ion hoà tan gây cản trở tính hút nước.

3. Trong các lĩnh vực khác :

- Trong thiết bị phòng cháy chữa cháy: có thể trộn vật liệu polymer siêu thấm cùng với chất kết dính, tạo thành một hỗn hợp hỗ trợ cho việc dập tắt đám cháy.

Cơ chế:

- Khi dung dịch cứu hoả phun ra sẽ kết hợp với hỗn hợp này ngay nhờ vậy dung dịch cứu hỏa sẽ được phân tán rộng do polymer trương nở bao lấy đám cháy, đồng thời do nó giữ dung dịch, nên tác dụng giữ nhiệt sẽ lâu hơn.

- Trong đồ chơi trẻ em: ứng dụng trong việc tạo tuyết nhân tạo cũng dưa trên cơ sở hấp thụ nước và trương nở của polymer siêu thấm.

Epoxy và đóng rắn Epoxy

Nhựa epoxy E44 và đóng rắn T31

1. Phần A (Epoxy resin)- Keo Epoxy: nhựa Epoxy (dung dịch có màu từ vàng sáng đến trong suốt) có khá nhiều lọai khác nhau, nhưng phổ biến nhất là Diglycidyl ether of Bisphenol A (DGEBA) là sản phẩm của qúa trình trùng ngưng giữa Epichlorohydrine và Diphenylolpropane (Bisphenol A). Một số nhà SX sử dụng Bisphenol F để điều chế Epoxy cho sản phẩm có độ nhớt thấp hơn và gia tăng đặc tính kháng hóa chất và các tính năng cơ học khác, nhưng những sản phẩm này ít thấy trên thị trường bán lẻ.

Tính chất cơ lý : nhựa Epoxy thường tồn tại dưới 3 dạng : Liquid Epoxy Resin - Solid Epoxy Resin - Solution Epoxy Resin tuỳ theo trọng lượng phân tử của nhựa.

- Do trong cấu trúc mạch phân tử Epoxy có các vòng Aromatic và liên kết ether nên nhựa Epoxy có khả năng chịu được môi trường hóa chất cao, chống ăn mòn.

- Sự hiện diện của các nhóm Hydroxyl phân cực dọc theo mạch phân tử làm gia tăng khả năng bám dính trên nhiều lọai bề mặt vật liệu.

- Bên cạnh đó, sự quay tự do của 2 nhóm Methyl trong thành phần Bisphenol A bị ép giữa 2 vòng Aromatic mang đến cho nhựa Epoxy đặc tính vừa cứng nhưng lại mềm dẻo (flexible).

- Nhựa Epoxy có khả năng tương hợp tốt với nhiều lọai nhựa khác nhau, bao gồm : UF, MF, PF, nhựa alkyd, nitrocellulose, polyester ...

- Nhựa Epoxy hòa tan tốt trong nhiều lọai dung môi hữu cơ khác nhau như Acetone, Ester, chlorinated solvents ..., nhựa có trọng lượng phân tử thấp tan dễ dàng trong Alcohols, nhựa Epoxy phân tử lượng lớn thường tan tốt trong các Aromatic hydrocarbon solvents (Toluene, Xylene, Sovesso 100 - 150 ...)

- Nhựa Epoxy chuyển sang cấu trúc mạng lưới không gian 3 chiều khi tham gia vào phản ứng đóng rắn với các chất Epoxy Curing Agents (sẽ được đề cập chi tiết phần dưới) kèm theo hiện tượng co ngót 0.5 - 2% tùy theo bản chất và hàm lượng chất đóng rắn sử dụng.

Tính chất hóa học : Do trong công thức tổng quát của nhựa Epoxy có sự hiện diện của các nhóm Epoxy ở cuối mạch phân tử và các nhóm Hydroxyl dọc mạch phân tử nên nhựa Epoxy có đầy đủ các phản ứng đặc trưng của 2 nhóm này.
- Phản ứng giữa nhóm Epoxy với các nhóm Amino, Acid Carboxylic, Mercaptan.
- Phản ứng giữa nhóm Hydroxyl với các nhóm Methylol, Anhydride, Isocyanate.
- Phản ứng giữa các nhóm Epoxy với nhau (copolymerization).

2. Phần B (Epoxy curing agents)- Đóng rắn: có rất nhiều lọai khác nhau như : Amidoamines, Polyamides, Aliphatic amines, adducts, mannich base, Cycloaliphatics, Ketamines, Novolac, Amino resin, Isocyanate, Mecarptan, Polyester resin, Anhydride, Dicyandiamide ... với từng đặc tình - ứng dụng cụ thể khác nhau.

- Căn cứ vào cơ chế đóng rắn mà người ta phân lọai Epoxy 1 hoặc 2 thành phần (1K or 2K, K = Komponent - tiếng Đức = Component - tiếng Anh).

- Lọai bạn có thể tìm thấy tại thị trường bán lẻ là polyamine - T.E.T.A (trắng, giá thành cao, trong hàm lượng sử dụng với Epoxy ít, phản ứng cực nhanh ==> khó thao tác & đòi hỏi thợ phải có tay nghề cao, sản phẩm thường giòn ...) hoặc polyamide (màu vàng đậm đến nâu, lượng sử dụng với Epoxy nhiều, độ mùi cao, phản ứng chậm, sản phẩm more flexible, giá thấp hơn ...).

3. Đặc tính của Epoxy thành phẩm: sau phản ứng đóng rắn, nhựa Epoxy thành phẩm có các đặc tình sau đây :
- Độ bền tuyệt hảo.
- Độ bám dính tuyệt hảo.
- Chống ăn mòn tốt.
- Chịu hóa chất, chịu nước, chịu nước, biển tốt.
- Chịu dầu mỡ tốt.
- Tính chất cơ học tốt, chịu mài mòn, cứng nhưng mềm dẻo.
- Tính chất cách điện tốt.

4. Ứng dụng của Epoxy thành phẩm: do có khá nhiều đặc tính cơ lý tốt nhựa Epoxy thành phẩm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành Công nghiệp :
- Ứng dụng rộng rãi nhất của nhựa Epoxy là trong công nghiệp sơn phủ bảo vệ (paints & industry coatings). Đặc biệt được sử dụng trong các lớp sơn lót bảo vệ đường ống dẫn dầu - nhà máy hóa chất, bồn chứa, phi đựng hóa chất, sơn tàu biển, các công trình ngòai khơi trong điều kiện thời tiết đặc biệt khắc nghiệt, sơn sàn công nghiệp (sàn discotheque, sàn nhà thi đấu), sơn lót xe hơi, xe gắn máy, xe đạp, sơn các dụng cụ điện ...
- Keo dán : keo đóng rắn nóng & keo đóng rắn nguội.
- Ván sàn.
- Vật liệu composite.
- Đổ khuôn.
- Chất trám trét các khe nứt.
- Chất chống thấm (trộn lẫn với bê tông).
- Tấm Laminates.
- Vật liệu trong kỹ thuật điện : vật liệu cách điện cho motor, dây dẫn, bo mạch điện tử
- Đường chạy sân vận động ...

Hãng sản xuất: Keo epoxy (E44) – 20kg - Feng Huang – Trung quốc

Đóng rắn T31 – 5kg – Trung quốc

vietnamchemtech's photostream

vietnamchemtech's photostream on Flickr.

Hóa chất công nghiệp on PhotoPeach - Fresh slideshows to go!

Hóa chất công nghiệp on PhotoPeach - Fresh slideshows to go!

Gmail - Buzz (100) - vietnamchemtech@gmail.com

Gmail - Buzz (100) - vietnamchemtech@gmail.com