Tổng hợp và nghiên cứu tính chất bào mòn trong nước biển của copolyme họ metacrylat

Bài viết nghiên cứu quá trình tổng hợp và tính chất bào mòn của copolyme có khả năng thủy phân chứa metyl metacrylat (MMA) và tert-butyldimetylsilyl metacrylat (tBDMSMA). Copolyme ngẫu nhiên và copolyme khối với khối lượng phân tử được kiểm soát và độ phân bố khối lượng hẹp đã được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp chuyển mạch cộng-tách thuận nghịch (RAFT).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và nghiên cứu tính chất bào mòn trong nước biển của copolyme họ metacrylatTạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 4 (2016) 130-136Tổng hợp và nghiên cứu tính chất bào mòn trong nước biểncủa copolyme họ metacrylatPhạm Quang Trung1, Nguyễn Thị Bích Việt2, Lê Văn Dung3, Nguyễn Minh Ngọc1,*1Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 19 Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội2Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội3Bộ môn Hóa học, Học viện Quân Y, 160 Phùng Hưng, Hà Đông, Hà NộiNhận ngày 05 tháng 7 năm 2016Chỉnh sửa ngày 17 tháng 8 năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 01 tháng 9 năm 2016Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu quá trình tổng hợp và tính chất bào mòn của copolyme có khả năngthủy phân chứa metyl metacrylat (MMA) và tert-butyldimetylsilyl metacrylat (tBDMSMA).Copolyme ngẫu nhiên và copolyme khối với khối lượng phân tử được kiểm soát và độ phân bốkhối lượng hẹp đã được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp chuyển mạch cộng-tách thuậnnghịch (RAFT). Kết quả thu được cho thấy tốc độ bào mòn lớp phủ của các copolyme này trongnước biển có thể điều chỉnh được dựa trên cấu trúc của copolyme và tỉ lệ mol của đơn vịtBDMSMA trong copolyme.Từ khóa: Trùng hợp chuyển mạch cộng-tách thuận nghịch, copolyme khối, copolyme có khả năngthủy phân.1. Đặt vấn đề∗hợp với các monome họ metacrylat; có thể thựchiện phản ứng trong các môi trường khác nhauvà cho phép tạo ra polyme với khối lượng phântử tương đối lớn [2].So với phương pháp trùng hợp gốc truyềnthống, một số phương pháp trùng hợp gốc hiệnđại như trùng hợp gốc chuyển nguyên tử(ATRP), trùng hợp gốc sử dụng nitroxit (NMP),trùng hợp chuyển mạch cộng-tách thuận nghịch(RAFT) cho phép kiểm soát khối lượng phân tửvà tổng hợp nhiều loại polyme mà trùng hợpgốc truyền thống không cho phép nhưcopolyme khối, copolyme nhánh, copolymehình sao... [1]. Trong số các phương pháp này,trùng hợp RAFT có ưu điểm là đặc biệt thíchGần đây, các polyme chứa các nhóm chứccó khả năng bị thủy phân trong nước biển đượcnghiên cứu nhiều trong lĩnh vực sơn chống hà.Sự thủy phân thường kéo theo sự hòa tanpolyme từ từ (sự bào mòn) trong nước biển. Cơchế bào mòn được chia làm hai loại : bào mònbề mặt và bào mòn khối (xảy trong toàn bộ bềdày lớp phủ) [3-4]. Bào mòn bề mặt thể hiệnthông qua sự giảm chiều dày lớp phủ biến đổituyến tính theo thời gian trong khi bào mònkhối thì khối lượng lớp phủ giảm nhanh và_______∗Tác giả liên hệ. ĐT: 84-912753222E-mail: nmngoc@hus.edu.vn130P.Q. Trung và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 4 (2016) 130-136 131không có sự tuyến tính theo thời gian. Quá trìnhbào mòn phụ thuộc vào sự khuếch tán của cácphân tử nước vào trong cấu trúc lớp phủ và sựhòa tan polyme bị thủy phân. Nếu quá trìnhkhuếch tán xảy ra nhanh hơn quá trình thủyphân trong polyme thì sẽ xảy ra sự bào mònkhối. Ngược lại nếu quá trình thủy phân trongpolyme diễn ra nhanh hơn thì sẽ xảy ra sự bàomòn bề mặt.Một số nghiên cứu chỉ ra rằng cáccopolyme chứa trialkylsilyl acrylat haytrialkylsilyl metacrylat có thể được sử dụng làmchất tạo màng cho sơn chống hà dùng để bảo vệcho tàu thuyền và các kết cấu ngâm dưới biển[5]. Các copolyme loại này chứa nhóm chứcsilyl este có thể bị thủy phân trong môi trườngnước biển. Polyme ban đầu không ưa nước saukhi bị thủy phân có thể tan trong nước do cácnhóm este chuyển thành các nhóm cacboxylatưa nước. Nhờ tính chất này, các chất chống hàtrộn trong sơn có thể được giải phóng dần ra bềmặt ngăn cản sự định cư và phát triển của visinh vật lên bề mặt vật liệu. Trong bài báo này,chúng tôi tổng hợp các copolyme ngẫu nhiên vàcopolyme khối chứa MMA và tBDMSMA bằngphương pháp trùng hợp RAFT và nghiên cứutính chất bào mòn của chúng trong môi trườngnước biển.2. Thực nghiệm2.1. Hóa chấtHóa chất được cung cấp bởi Aldrich vàAcros. MMA và toluen được tinh chế bằng cáchchưng cất dưới áp suất thấp. 2,2′-Azobis(2metylpropionitrin) (AIBN) được tinh chế bằngphương pháp kết tinh trong metanol.tBDMSMA được tổng hợp từ MMA và tertbutyldimetylclosilan theo quy trình công bố tại[6]. Cumyl dithiobenzoate (CDB) 99% đượccung cấp bởi Aldrich và được sử dụng trực tiếp.2.2. Quy trình tổng hợp copolymeTổnghợpcopolymengẫunhiênPtBDMSMA-s-PMMA (TN1). Cho vào bìnhđịnh mức (50 mL) 5,62 g (5,62 x 10-2 mol)MMA, 3,74 g (1,87 x 10-2 mol) TBDMSMA,31,6 mg (1,93 x 10-4 mol) AIBN, 262,5 mg(9,65 x 10-4 mol) CDB và thêm toluen đến vạchmức. Chuyển dung dịch sang bình cầu 100 mLcó trang bị khuấy từ và được kết nối với hệthống sục khí nitơ. Sục khí nitơ trong 45 phútđể loại oxi rồi thực hiện phản ứng ở 70°C trong48 giờ. Kết thúc phản ứng bằng cách làm lạnhbình phản ứng và mở cho tiếp xúc với khôngkhí. Kết tủa copolyme tạo thành trong hỗn hợppentan/metanol (10/90 v/v), lọc rồi sấy chânkhông ở 30°C trong 24 giờ.Tổng hợp copolyme khối PtBDMSMA-bPMMA 20/80. Chuẩn bị dung d ...