Luận văn Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận

Nội dung tài liệu: Luận văn Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận

1. N GUYỄN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MẠNH DƯƠNG --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC CÔNG TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ NGHỆ CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI HOÁ HỆ NHŨ THUẬN HỌC NGUYỄN MẠNH DƯƠNG 2007 - 2009 Hà Nội 2009 HÀ NỘI 2009
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI HỆ NHŨ THUẬN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC MÃ SỐ:23.04.3898 NGUYỄN MẠNH DƯƠNG Người hướng dẫn khoa học : TS. LÊ KIM DIÊN HÀ NỘI 2009
3. Lời cảm ơn Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Công nghệ hữu cơ-hoá dầu và khí trường Đại học Bách khoa Hà nội, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ Lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp Việt nam. Tôi xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Lê Kim Diên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu và khí-Khoa Công nghệ Hoá học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cán bộ nghiên cứu tại phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thực nghiệm. Cuối cùng, tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè và đông nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2009 Nguyễn Mạnh Dương
4. Danh mục các chữ viết tắt DNKL : Dầu nhũ cắt gọt kim loại NCG : Nhũ cắt gọt kim loại HLB : Hằng số cân bằng ưa nước ưa dầu CNH : Chất nhũ hóa CTN : Chất trợ nhũ PGTN : Phụ gia tính năng MeOH : Metanol MEA : Mono Etanol Amin DEA : Di Etanol Amin TEA : Tri Etanol Amin T-80 : Tween-80 DTV : Dầu thực vật CSA : Chỉ số axít S : Chỉ số xà phòng hóa HĐBM : Hoạt động bề mặt COC : Nhiệt độ chớp cháy cốc hở IP : Viện dầu mỏ (Anh) ASTM : Hiệp hội thử nghiệm vật liệu (Mỹ)
5. Luận văn thạc sỹ 1 Trường ĐHBKHN Lời cảm ơn Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Công nghệ hữu cơ-hoá dầu và khí trường Đại học Bách khoa Hà nội, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia công nghệ Lọc và hoá dầu - Viện Hoá học Công nghiệp Việt nam. Tôi xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Lê Kim Diên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu và khí-Khoa Công nghệ Hoá học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cán bộ nghiên cứu tại phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ lọc và hoá dầu-Viện Hoá học Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thực nghiệm. Cuối cùng, tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè và đông nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2009 Nguyễn Mạnh Dương Nguyễn Mạnh Dương
6. Luận văn thạc sỹ 2 Trường ĐHBKHN MỤC LỤC Lời cảm ơn.............................................................................................1 MỤC LỤC ............................................................................................ 2 MỞ ĐẦU .............................................................................................. 5 PHẦN 1 : TỔNG QUAN ..................................................................... 6 1.1. Sơ lược về quá trình gia công kim loại ....................................... 6 1.2. Chất lỏng gia công kim loại ......................................................... 8 1.2.1. Định nghĩa .................................................................................. 8 1.2.2. Phân loại chất lỏng gia công kim loại[1,2] ............................... 8 1.2.3. Nhũ cắt gọt kim loại[1,2] ........................................................... 8 1.2.4. Các thành phần của dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2] ................. 9 1.2.4.1. Dầu gốc khoáng[1,2] ............................................................... 9 1.2.4.2. Chất tạo nhũ[4,6,7] .............................................................. 11 1.2.4.3. Phụ gia tính năng[1,2] ......................................................... 13 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền, sự ổn định của nhũ tương15 1.2.5.1. Các chất có hoạt tính bề mặt hỗn hợp[4,6,7] ....................... 15 1.2.5.2. Vai trò của tính hấp phụ của mặt phân cách[4,6,7] ............ 15 1.2.6. Hằng số cân bằng giữa tính ưa nước và ưa dầu HLB của chất nhũ hóa [3,4,5,6] ........................................................................................ 16 1.2.7. Các phương pháp đánh giá[1,2,3,4,6,7] .................................. 21 1.2.7.1. Tính chất của dầu nhũ gia công kim loại ............................ 21 1.2.7.2. Tính chất của dung dịch dầu nhũ gia công kim loại trong nước ............................................................................................................. 22 1.2.8. Các đặc tính cơ bản cần thiết để xác định tính chất hóa lý và tính năng của dầu nhũ gia công kim loại. [1,2,4,6,7] .............................. 23 1.2.8.1. Tỷ trọng .................................................................................. 23 1.2.8.2. Độ nhớt .................................................................................. 23 Nguyễn Mạnh Dương
7. Luận văn thạc sỹ 3 Trường ĐHBKHN 1.2.8.3. Độ ổn định cơ học ................................................................. 24 1.2.8.4. Tính chống tạo bọt ................................................................ 24 1.2.8.5. Tính ổn định nhũ .................................................................. 24 1.2.8.6. Tính bôi trơn, chống ăn mòn và khả năng làm mát. ........... 24 1.2.8.7. Trị số axit ............................................................................... 26 1.2.8.8. Độ bền oxy hóa ...................................................................... 26 1.2.8.9. Điểm Anilin ........................................................................... 26 1.3. Phương pháp amit hóa điều chế chất tạo nhũ nhũ gia công kim loại ............................................................................................................. 27 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM .............................................................. 29 2.1. Phương pháp thực nghiệm ........................................................ 29 2.2.1. Yêu cầu về nguyên liệu ............................................................ 31 2.2.2. Cách tiến hành quá trình tổng hợp amit ................................ 31 2.3. Các phương pháp đánh giá sản phẩm amit ............................. 32 2.3.1. Phương pháp phổ hấp phụ hồng ngoại .................................. 32 2.3.2. Phương pháp khối phổ............................................................. 33 2.4. Lựa chọn chất đồng tạo nhũ để tạo tổ hợp .............................. 34 2.5. Quá trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại .................................. 34 2.5.1.Nguyên liệu ................................................................................ 34 2.5.2. Các bước tiến hành .................................................................. 34 2.6. Xác định các chỉ tiêu tính năng của nhũ .................................. 35 2.6.1. Xác định chỉ số axit (TCVN 6127,1996) ................................. 35 2.6.2. Xác định độ nhớt động học (TCVN 3171- 1995, ASTM- D445)36 2.6.3. Độ ăn mòn tấm đồng (TCVN 2694- 1995, ASTM- D130-94 ) 37 2.6.4. Độ ăn mòn tấm gang [IP 125/82] ............................................ 37 2.6.5. Độ bền nhũ [IP 263/70 (94)] .................................................... 38 PHẦN 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................... 40 Nguyễn Mạnh Dương
8. Luận văn thạc sỹ 4 Trường ĐHBKHN 3.1.1. Khảo sát, phân tích đánh giá, lựa chọn dầu gốc khoáng ...... 40 3.1.2.1. Xác định tính chất hóa lý và thành phần axit béo.............. 44 3.1.2.2. Độ bền oxy hóa ...................................................................... 46 3.2. Các phản ứng tổng hợp .............................................................. 47 3.2.1. Tổng hợp metyl este .................................................................. 47 3.2.2.1. Phản ứng dùng xúc tác KOH tan trong MEA ..................... 48 3.2.2.2. Phản ứng dùng xúc tác hoà tan trong dung môi ................ 51 - 3.2.2.3. Xúc tác ancolat (CH3O ) ....................................................... 54 3.3. Phân tích sản phẩm Amit ........................................................... 58 3.3.1. Phổ hồng ngoại ........................................................................ 58 3.3.2. Phân tích phổ khối (GC) .......................................................... 59 3.4. Nghiên cứu tổng hợp điều chế nhũ gia công kim loại ............. 61 3.4.1. Xác định HLB của sản phẩm amit .......................................... 61 3.4.2. Xác định nồng độ tối ưu của chất nhũ hóa hỗn hợp (Ami / TWEEN 80) ............................................................................................................. 63 3.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền nhũ ............................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 69 PHỤ LỤC ........................................................................................... 73 Nguyễn Mạnh Dương
9. Luận văn thạc sỹ 5 Trường ĐHBKHN MỞ ĐẦU Hiện nay trên thế giới, việc sử dụng chất lỏng gia công kim loại ngày càng trở nên phổ biến. Tổng sản lượng tiêu thụ trên thế giới hiện nay ước tính khoảng 2 triệu kilo lít. Các nước châu Mỹ là nơi tiêu thụ nhiều nhất, chiếm khoảng 36% tổng sản lượng của thế giới. Tiếp theo là châu Á chiếm khoảng 30%, các nước châu Âu 28%, còn lại là các nước châu Phi, Úc. Ở Việt Nam các sản phẩm chất lỏng gia công kim loại được cung cấp từ hai nguồn chính là nhập khẩu với giá bán cao từ nước ngoài và từ các cơ sở sản xuất trong nước có chất lượng không ổn định. Chính vì vậy việc nghiên cứu và sản xuất được sản phẩm có chất lượng đảm bảo, giá cả hợp lý là rất cần thiết. Mặt khác vấn đề sử dụng các dạng năng lượng cũng như các sản phẩm có nguồn gốc thực vật, thân thiện với môi trường đang được khuyến khích hơn bao giờ hết. Do đó việc nghiên cứu sử dụng khả năng biến tính dầu thực vật trong chất lỏng gia công kim loại có một ý nghĩa quan trọng trong việc chủ động nguồn nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm và tăng khả năng thân thiện với môi trường. Trong khuôn khổ đề tài chúng tôi nghiên cứu Tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia công kim loại hệ nhũ thuận, góp phần vào việc tăng hiệu quả trong sản xuất kinh doanh và bảo vệ môi trường. Nguyễn Mạnh Dương
10. Luận văn thạc sỹ 6 Trường ĐHBKHN PHẦN 1 : TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về quá trình gia công kim loại Mục đích của quá trình gia công kim loại là tạo ra một hình dạng mới cho kim loại. Việc tạo hình dạng mới bằng quá trình gia công kim loại luôn kèm theo sự tiếp xúc giữa hai vật rắn với nhau, đó là dụng cụ gia công và vật gia công. Sự tiếp xúc này gắn với sự biến dạng dẻo của kim loại trong quá trình biến hình kim loại, hoặc tạo ra hình dạng mới bằng cách cắt gọt theo ý muốn. Các quá trình biến hình kim loại như: cán, đùn, vuốt, với các nguyên công thường được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cao, có thể được xếp vào dạng gia công nguội hoặc gia công nóng. Các quá trình gia công nóng thường gồm các quá trình làm biến dạng cả khối vật liệu, còn được gọi là các quá trình gia công loại một. Các quá trình gia công loại hai bao gồm các nguyên công nguội. Thông thường trong gia công kim loại, hệ số ma sát càng thấp thì mức độ tiêu hao lực và công suất càng giảm. Tuy nhiên hệ số ma sát trong các quá trình này không được quá cao cũng như không quá thấp. Chẳng hạn trong nguyên công Cán, hệ số ma sát giữa trục lăn và phôi cán thấp sẽ làm giảm tiêu hao năng lượng, giảm nhiệt độ sinh ra, giảm mài mòn trục lăn. Tuy nhiên, nếu ma sát quá thấp lại gây hiện tượng trượt mà có thể làm hỏng bề mặt phôi cán và ảnh hưởng xấu đến quá trình biến hình. Trong quá trình cắt gọt kim loại: kim loại ở ngay trước mũi dao bị nén ở áp suất cực kỳ lớn. Sự nén này sinh ra nhiệt độ cao đủ để gây biến dạng dẻo tại vùng cắt. Nguyễn Mạnh Dương