BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ……………………….
Đồ án Nghiên cứu thành phần và cấu trúc
của sản phẩm Sunfat hóa dầu thông

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

1 LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến cô giáo,
GS.TS Đinh Thị Ngọ đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt
nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hữu cơ
- Hóa dầu cũng như các thầy cô, các cán bộ phòng thí nghiệm trực thuộc các khoa, bộ
môn của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; các thầy cô, cán bộ trong Viện hoá học
công nghiệp, Trung tâm sắc ký khí, Viện dệt may đã tạo điều kiện tốt nhất cho em trong
suốt thời gian làm đồ án.
Cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, tạo điều kiện
thuận lợi cho em hoàn thành bản đồ án này.

1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẢI SỢI 31
1.2.1 Giới thiệu chung về vải sợi ………………………………………………… 31
1.2.1.1. Sợi thiên nhiên……………………………………………………31
1.2.1.2. Sợi hoá học………………………………….….……………… 33
1.2.2 Tiền xử lý vải sợi và các nguồn nhiễm bẩn…………………………………
1.2.2.1. Cấu trúc vải………………………………………………………
1.2.2.2. Các nguồn nhiễm bẩn………………………………………………
1.2.2.3. Nhiễm bẩn dầu mỡ trên vải sợi…………………………………….
1.3. TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIẾN TÍNH DẦU THÔNG…… 37
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

3
1.3.1 Dầu thông nguyên liệu – thành phần và tính chất………….……………….37
a. Thành phần dầu thông……………………………………………….
b. Tính chất dầu thông……………………………………………………
1.3.2 Các phƣơng pháp biến tính dầu thông 39
1.4. Lựa chọn nguyên liệu……………………………………………………….
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. BIẾN TÍNH DẦU THÔNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HÓA TỔNG HỢP
CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 45
2.1.1. Nguyên liệu…………………………………… ………………….………45
2.1.2. Dụng cụ…………………………………………………………………….45
2.1.3. Thực nghiệm……………………………………………………………….45
2.2. PHA CHẾ CHẤT TẨY RỬA TRÊN CƠ SỞ DẦU THÔNG BIẾN TÍNH SUNFAT
HÓA…………………………… ……………………………………………………….46
2.2.1. Nguyên liệu………………………………………………………………
2.2.2. Thiết bị và dụng cụ pha chế:………………………………………
2.2.3. Pha chế…………………………………………………………………
2.3. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CHẤT TẨY RỬA DẦU THÔNG BIẾN TÍNH VÀ
CHẤT TẨY RỬA ĐÃ PHA CHẾ……………… ………………………………………47

tính…………………………………………………………………… …………………
3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN SẢN PHẨM…………………
3.3. CHẾ TẠO CTR TỪ DẦU THÔNG SUNFAT HOÁ……………………
3.3.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến HTTS của CTR…………………………………
a. Hàm lƣợng LAS………………………………………………………………
b. Hàm lƣợng axit Oleic…………………………………………………………
c. Hàm lƣợng Glyxerin………………………………………………………….
d. Hàm lƣợng TEA……………………………………………………………
3.3.2. Thành phần CTR từ dầu thông sunfat hóa………………………………… 78
KẾT LUẬN………………………………………………………………………………80
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………… 82 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

5
MỞ ĐẦU

Ở nƣớc ta, nghề Dệt đã có từ rất lâu đời. Trải qua nhiều khó khăn, cùng với sự phát
triển của các ngành công nghiệp khác, công nghiệp dệt đang từng bƣớc khẳng định tầm
quan trọng của mình trong đời sống sinh hoạt hàng ngày. Các sản phẩm làm ra ngày càng
đa dạng, phong phú, đáp ứng đƣợc yêu cầu của ngƣời tiêu dùng.
Các loại sợi thiên nhiên và sợi hóa học đều chứa một lƣợng tạp chất nhất định, và sau
khi dệt nó lại chứa thêm hồ, dầu mỡ từ máy dệt, do đó ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình
nhuộm, in hoa và sử dụng vải. Vì vậy, trƣớc khi nhuộm và in hoa các loai vải đều đƣợc
làm sạch hóa học để loại bỏ các thành phần trên. Vải sợi sau khi xử lý không những dễ
thấm nƣớc, có độ trắng cao, mềm mại mà còn tăng khả năng hấp phụ thuốc nhuộm, làm

hữu cơ có nhiều ƣu việt hơn loại vô cơ.
Chất tẩy rửa thông dụng là muối natri của axit béo (xà phòng) hoặc các chất hoạt động
bề mặt tổng hợp có hoạt tính ion và phi ion nhƣ natri lauryl sulfat, natri đođexyl
benzensunfonat, ankylamit… Để tăng hiệu quả tẩy rửa của các chất hoạt động bề mặt,
trong các chất tẩy rửa thƣơng phẩm (kem giặt, bột giặt) ngƣời ta còn đƣa thêm vào các
chất phụ gia vô cơ nhƣ natri tripoliphotphat, natri sulfat, natri cacbonat. Xu thế hiện nay
là, để bảo vệ môi sinh, ngƣời ta thiên về sản xuất và sử dụng các chất tẩy rửa với các phụ
gia dễ bị phân hủy sinh học, ít độc.
1.1.2. Thành phần chất tẩy rửa
Một sản phẩm chất tẩy rửa có thành phần rất phức tạp nhƣng thƣờng bao gồm các
thành phần chính sau:
- Chất hoạt động bề mặt
- Các chất xây dựng
- Các phụ gia
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

7
Mỗi thành phần trong chất tẩy rửa tuy có chức năng riêng nhƣng chúng vẫn có tác
động qua lại với nhau. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta có thể thay đổi các phụ gia
cần thiết.
1.1.2.1 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là thành phần quan trọng nhất của chất tẩy rửa. Nó có mặt ở tất
cả các chất tẩy rửa khác nhau với nhiệm vụ là tẩy đi các vết bẩn và những chất lơ lửng
trong nƣớc giặt để cho chúng không bám trở lại trên bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt là hợp chất hóa học có sức căng bề mặt nhỏ hơn sức căng bề
mặt của dung môi, và trong dung dịch, nồng độ của nó ở bề mặt cao hơn bên trong dung
dịch, làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch. Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa
tan thì chất hoạt động bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa
chất hoạt động bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất hoạt động bề mặt
có xu hƣớng tạo đám (gọi là mixen), nồng độ mà tại đó các phân tử bắt đầu tạo đám đƣợc

-
, PO
3
-
) liên kết với nhóm kị nƣớc bằng liên kết cộng hóa trị.Chất hoạt động bề
mặt anion có nhƣợc điểm là rất nhạy với nƣớc cứng do tạo thành kết tủa với các ion Ca
2+
,
Mg
2+
. Tuy vậy, có thể hạn chế nhƣợc điểm đó bằng cách giảm chiều dài mạch cacbon.
Các chất hoạt động anion thƣờng gặp là:
- Các muối sulfat của các axit béo. Đây là những chất hoạt động bề mặt đã đƣợc sử
dụng từ lâu và đƣợc dùng rộng rãi để làm gốc chế tạo các loại nƣớc gội đầu, các chất tạo
nhũ hóa, các chất tẩy rửa.
+ Sulfat rƣợu bậc một (PAS: Primary Alcohol Sulfate)
Công thức hóa học: R-CH
2
-O-SO
3
-Na với R= C
11
- C
12

Sulfat rƣợu bậc một đƣợc chế tạo bằng cách sulfat hóa các rƣợu béo (thiên nhiên hoặc
nhân tạo) với hỗn hợp không khí/SO
3
theo phản ứng:
R – OH + SO

dầu mỡ.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

9
+ Alkyl Ete Sulfat (LES: Lauryl Ether Sulfate ): loại chất hoạt động này thƣờng đƣợc
sử dụng trong các công thức lỏng (nƣớc rửa chén, dầu gội đầu).
Công thức hóa học: R-O-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-SO
3
-

- Parafin sulfonat (SAS: Secondary Alkyl Sulfonate
Công thức hóa học: CH
3
-(CH
2
)
n
-CH-(CH
2
)
m
-CH
3


n

SO
3
H
SO
3
-

C
CH
3
CH
2

CH
2

C
C
CH
3

H
3
C
CH
3

CH

-O)
n
-CH
2
-CH
2
-OH hoặc
R-O-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-OH
R-CÔ-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-CH
2
-CH
2
-OH
Trong đó gốc R-ankyl là phần kị nƣớc, còn gốc polietylenglycol là phần ƣa nƣớc tạo
nên khả năng hòa tan của chất hoạt động bề mặt. Khi số nhóm -OH hoặc nhóm etylen oxit
tăng lên thì khả năng hòa tan tăng lên, điều này cho phép tăng chiều dài mạch cacbon mà
vẫn đảm bảo khả năng hòa tan trong nƣớc của chất hoạt động bề mặt. Dung dịch chất hoạt
động bề mặt này thƣờng tạo môi trƣờng trung tính pH=7, bền với nƣớc cứng, axit, kiềm

C
14

-Các amin etoxy hóa: - Các copolyme oxit etylen và oxit propylen: -Alkyl phenol etoxy hóa: N
CH
3
R
CH
3

CH
3

O
OH
H
2
C – OH

3

HO(CH
2
CH
2
O)
y
(CHCH
2
O)
x
(CH
2
CH
2
O)
z
H
O(CH
2
CH
2
O)
8
CH
2
CH
2
OH

rửa của các chất hoạt động bề mặt.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

13
Các chất xây dựng đóng vai trò trung tâm trong suốt quá trình tẩy rửa. Chức năng của
chúng khá lớn là làm tăng hoạt tính tẩy rửa và loại bỏ ảnh hƣởng của các ion Ca
2+
và
Mg
2+
có trong nƣớc và đôi khi cũng có trong thành phần chất bẩn và bề mặt nhiễm bẩn.
Các chất xây dựng bao gồm một vài loại sau: các hợp chất kiềm nhƣ natri cacbonat và
natri silicat, các phức hợp và các chất trao đổi ion.
Các chất xây dựng hiện đại phải bao gồm những tính năng sau :
- Loại bỏ ảnh hƣởng của các kim loại kiềm thổ từ nƣớc, bề mặt, chất bẩn.
- Có khả năng chống tái bám chất bẩn trở lại cao, ngăn cản sự ăn mòn bề mặt nhiễm
bẩn.
- Phân tán các hạt bẩn hoặc giữ các hạt ở trạng thái lơ lửng trong dung dịch.
- Tính năng tẩy rửa tốt các chất màu, các chất béo, thích hợp với các bề mặt khác
nhau, cải thiện tính chất của chất hoạt động bề mặt, có đặc tính tạo bọt mong muốn.
- Tính thƣơng mại: ổn định hóa học, không hút ẩm, màu và mùi dễ chịu, thích hợp với
thành phần khác trong chất tẩy rửa, nguyên liệu dễ kiếm.
- Không độc hại cho ngƣời sử dụng.
- Về mặt môi trƣờng: phân hủy sinh học tốt, không làm ô nhiễm nƣớc, không gây hại
đến các vi sinh vật.
- Có tính kinh tế cao.
1.1.2.2.2. Một số chất xây dựng được sử dụng trong chất tẩy rửa
- Các chất kiềm:
Các chất kiềm nhƣ kali cacbonat và natri cacbonat đã đƣợc sử dụng từ lâu để tăng
cƣờng khả năng tẩy rửa. Tác dụng của chúng dựa trên cơ sở là các chất bẩn và vải dễ

đã bị tách khỏi vải sẽ bị lơ lửng trong dung dịch bởi lực đẩy tĩnh điện, và do đó ngăn vết
bẩn bám trở lại bề mặt vải. Dƣới đây là công thức của một số phosphate chính có mặt
trong thành phần chất tẩy rửa. Orthophosphat Diphosphate
Triphosphate
+ Phức hợp của các phosphat:
O
-
P
O
-
O
-
O
O
-
P
O



15
Phức hợp là các phản ứng hóa học trong đó tác nhân phức hợp tạo cùng với ion kim
loại trong dung dịch những hợp chất tan trong nƣớc. Tiêu biểu cho loại này gồm có:
pyrophosphat, tripolyphosphat. Cấu trúc hóa học của các phức với Ca nhƣ sau:
Với pyrophosphat có công thức nhƣ sau: Với tripolyphosphat có hai khả năng về cấu tạo:

Ca
O
-
P
O
- O
O

P
O
-
O
O

P
O

O
-
O
O
-
P
O

O
Ca

N
CH
2
COOH
CH
2
COOH
CH
2
COOH
HOOC- CH
2

HOOC- CH
2

N - CH
2
- CH
2
- N
CH
2
COOH
CH
2
COOH

H
2
H
2
O
3
P CH
2
H
2
O
3
P CH
2
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

17
Ngày nay, các chất xây dựng phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu ngày càng cao về khả
năng phân hủy sinh học cũng nhƣ các chỉ tiêu khác về an toàn đối với ngƣời và sinh vật,
phải có hiệu lực tƣơng đƣơng với EDTA và giá thành hợp lý. Hiện nay một trong những
sản phẩm chứa phần lớn các điều kiện ấy là MGDA (Methyl Glycine Diaxetic Acid).
Phân tử MGDA có thể phân huỷ sinh học.

MGDA

- Các chất trao đổi ion
Từ nhiều năm nay, việc sử dụng những chất trao đổi ion trong nhiều sản phẩm tẩy rửa
đã gia tăng đáng kể vì những lý do môi trƣờng. Những nguyên liệu mới không tan (các
zeolit) là những silico- aluminat natri, nguyên liệu xƣa nhất là zeolit 4A. Zeolit định hình
tạo đƣợc do phản ứng của silicat natri với aluminat natri, sau đó đƣợc xử lý nhiệt để đạt

bám trở lại là một vấn đề đáng quan tâm.
N CH
CH
3
CH
3
HOOC H
2
C
HOOC H
2
C
OAl
OAl
O
Si
O
Al

-
O
Si
O
OAl
SiO
SiO
OAl
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

18

O
O CH
2
CH
2
OH
O
OH
CH
2
OCH
2
CH
3
O
O CH
O
OH
CH
2
OCH
2
CH
3
O
CH
2
OH
CH
3

19
1.2.3.2. Phụ gia tẩy trắng:
Một số chất bẩn khi dính quá chặt và khi không thể hòa tan hết đƣợc nên phải làm mất
màu. Màu của chúng thƣờng có quan hệ đến các cấu trúc electron liên kết yếu của phân tử
chất màu. Chất tẩy trắng tấn công vào các cấu trúc đó. Ngƣời ta sử dụng các chất oxy hóa
mạnh nhƣ oxy và clo để làm việc đó. Khi các chất màu bị phân hủy, ngƣời ta sẽ không thể
phát hiện ra chúng
- Các peroxit vô cơ :tiêu biểu là hydroperoxit, natri perborat, natri percabonat.
+ Hydroperoxit là một chất lỏng trong suốt, nhớt hơn một chút so với nƣớc, có các
thuộc tính oxy hóa mạnh và vì thế là chất tẩy trắng mạnh đƣợc sử dụng nhƣ là chất tẩy uế,
cũng nhƣ làm chất oxy hóa. Hydroperoxit có thể phân hủy tự nhiên thành nƣớc và oxy.
Thông thƣờng nó phản ứng nhƣ là một chất oxi hoá, nhƣng có nhiều phản ứng trong đó
nó phản ứng nhƣ là chất khử, giải phóng ra oxy nhƣ là phụ phẩm. Nó cũng rất nhanh
chóng tạo ra các peroxit vô cơ và hữu cơ.
Trong quá trình tẩy, H
2
O
2
phân ly thành H
+
vaf HOO
-
, chính HOO
-
phân hủy cho ra
một nguyên tử oxy. Nguyên tử oxy này ghép vào liên kết đôi của chất màu, phá hủy cấu
trúc màu và do đó tẩy trắng vải. Phản ứng này diễn ra trong môi trƣờng kiềm. Vải cotton
bị phá hủy khá mạnh trong điều kiện này. Các chất kích hoạt và chất ổn định đƣợc đƣa
vào để kiểm soát quá trình tẩy trắng.
+ Natri perborat : là các tinh thể trắng dạng bột, tan trong nƣớc ở nhiệt độ thƣờng. Khi

trên 20°C tạo ra natri cacbonat và hydroperoxit.
- Các peroxit hữu cơ : Các peraxit chứa các nhóm –OOH có khả năng tẩy trắng cao
hơn hydro peroxit thƣờng đƣợc đƣa vào sản phẩm tẩy rửa.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

20
+ Peraxetic axit : Là dẫn xuất axetyl của hydro peroxit, thƣờng ở dạng dung dịch 36-
40% trong axit axetic. Sự ổn định của peraxetic kém hydro peroxit, khi phân hủy sẽ tạo ra
gốc OH
*
, khi có mặt các ion nhƣ sắt quá trình phân hủy sẽ tăng nhanh.
Công thức hóa học : + Diperoxy Dodecandioic axit : Đây là peraxit không tan trong nƣớc, hiệu quả tẩy
trắng cao ở nhiệt độ thấp, khả năng tẩy trắng tức thì khi mới cho vào. Tuy nhiên không ổn
định trong môi trƣờng kiềm, và có thể tự bốc cháy gây nguy hiểm cho ngƣời sử dụng.
Công thức hóa học : + Tetra-axetyletylendiamin (TAED) : TAED đƣợc sử dụng nhƣ là chất kích hoạt cho
H
2
O
2
để đạt hiệu quả tẩy trắng ở nhiệt độ thấp.
Công thức hóa học :

)
8

HOO

C

O
C
O

O
O
N
N
O
O
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

21
Vì thế trên bề mặt vải sợi còn có các sắc vàng nhạt hoặc phớt vàng nâu làm cho vải có
cảm giác trắng đục. Để khử những ánh sáng trên và nâng độ trắng đạt yêu cầu, chất tẩy
màu quang học đƣợc thêm vào nhiều chất giặt rửa. Các thuốc nhuộm huỳnh quang này
hấp thụ tia tử ngoại không nhìn thấy đƣợc của ánh sáng mặt trời và chuyển năng lƣợng
của chúng ra ánh sáng màu lam. Màu lam che đi vẻ ngoài vàng ố của vải. Khi tiếp xúc với
ánh sáng mặt trời, vải đƣợc làm trắng kiểu này có sắc màu lam và tạo ra cảm giác màu
trắng lóe. Chúng ta đã quen sử dụng chất tẩy màu quang học và hầu nhƣ tất cả các loại
vải trắng đều đƣợc xử lý trƣớc với chúng để tạo cho vải có độ trắng đều đƣợc xử lý trƣớc
với chúng để tạo cho vải có độ trắng theo yêu cầu.
Các hợp chất thích hợp nhất trong tẩy trắng quang học là các chất có cấu trúc thơm

NH
N
N
N
O
N
SO
3
H
HO
3
S
SO
3
H
HC
CH
HC
CH
HO
3
S
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

22
Bọt có thể là một chỉ thị của hiệu quả của một sản phẩm và có thể cho một cảm giác
thoải mái, tuy nhiên bọt quá nhiều cũng có những ảnh hƣởng không tốt nhƣ: làm quá trình
tẩy rửa không đều do bọt hạn chế chất tẩy rửa tiếp xúc với bề mặt nhiễm bẩn, làm cho quá
trình nhuộm không đồng đều… đồng thời ảnh hƣởng đến tính thẩm mỹ khi xuất hiện
trong dòng nƣớc thải.

một thế cân bằng với một góc tiếp giáp, đƣợc xác định bởi bề mặt của sợi và đƣờng tiếp
tuyến của giao diện dầu / khí. Năng lƣợng tự do của thể II có thể đƣợc viết theo phƣơng
trình sau đây:
E
FA
= E
FH
+ E
HA
. cosθ (1)
Trong đó: E
FA
: năng lƣợng tự do sợi / khí.
E
FH
: năng lƣợng tự do sợi / dầu.
E
FH
: năng lƣợng tự do dầu / khí.
Năng lƣợng tự do tính trên một đơn vị diện tích thì bằng sức căng giao diện hay bề
mặt. Phƣơng trình (1) trở thành:
γ
FA
= γ
FH
+ γ
HA
. Cosθ (2)
Công gắn chặt chất lỏng H vào chất nền F đƣợc biểu diễn bằng phƣơng trình Dupré
W

II
= γ
HF
+ γ
HE
Khi vết bẩn tách khỏi bề mặt F, trong thể III, năng lƣợng tự do đƣợc biểu diễn bằng
: E
III
= γ
FE
+2γ
HE

(ta có 2γ
HE
bởi vì trong thể III, ngƣời ta đã tạo nên một phân giới H / E phụ thêm).
Công cần thiết để đi từ thể II sang III bằng:
W
A
= E
III
– E
II
= γ
FE
+2γ
HE
– (γ
HF
+ γ

yếu. Việc vấy bẩn này
do đó khó khăn hơn trong trƣờng hợp bông sợi trong đó γ
HF
lớn hơn bởi vì bông sợi gồm
phân tử có cực.
Dựa vào những dữ kiện nhiệt động học, ngƣời ta có thể xác định những điều kiện
cần thiết để “gột tẩy tự phát” vết bẩn có chất béo. Để vết bẩn tự tẩy, năng lƣợng tự do ở
giai đoạn cuối (đã tẩy sạch ) cần phải kém hơn giai đoạn đầu (bị vấy bẩn), nghĩa là:
E
III
< E
II
hay
γ
FE
+2γ
HE
< γ
HF
+ γ
HE
hay γ
FE
+ γ
HE
< γ
HF

Vậy nếu tác nhân bề mặt, do sự hấp phụ của nó trên sợi và vết bẩn, làm giảm đƣợc
sức căng giao diện của chúng (so với nƣớc) đến độ mà tổng của chúng trở thành kém hơn