Science & Technology Development, Vol 18, No T4 2015 Trang 114 Sử dụng cellulose tổng hợp từ vi khuẩn Acetobacter xylinum để chế tạo vật liệu nhựa composite sinh học trên nền nhựa polyvinyl alcohol [.]
Science & Technology Development, Vol 18, No.T4-2015 Sử dụng cellulose tổng hợp từ vi khuẩn Acetobacter xylinum để chế tạo vật liệu nhựa composite sinh học nhựa polyvinyl alcohol Phan Thị Thu Hồng Lương Thị Mỹ Ngân Vũ Tiến Trung Phạm Thành Hổ Hà Thúc Huy Hà Thúc Chí Nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM ( Bài nhận ngày 10 tháng 12 năm 2014, nhận đăng ngày 23 tháng 09 năm 2015) TÓM TẮT Cellulose vi khuẩn (BC) đặc trưng nhiều tính chất độc đáo độ tinh khiết cao, độ bền học lớn, khơng có độc tính khơng gây dị ứng Với đặc tính đó, BC ứng dụng nhiều lĩnh vực màng che phủ sinh học, giấy, dệt, điện tử đặc biệt lĩnh vực y sinh Mục đích nghiên cứu chế tạo vật liệu tổng hợp có đặc tính tốt độ bền nhiệt độ bền học sở phối trộn BC tổng hợp từ Acetobacter xylinum hai loại polyvinyl alcohol (PVA 217 PVA Kuraray) Đóng vai trò vật liệu phụ gia masterbatch, hỗn hợp BC/PVA 217 trộn với PVA Kuraray cho vào máy trộn gia nhiệt Haake nhiệt độ 170C, 80 vịng/phút 15 phút để PVA tan chảy hồn tồn Sau đó, hỗn hợp ép khn máy ép thủy lực Đánh giá cấu trúc sản phẩm thu kính hiển vi điện tử quét (SEM) phổ hồng ngoại (FT-IR) Tính ổn định nhiệt phân tích máy phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), tính chất lý vật liệu nghiên cứu Kết cho thấy BC PVA có độ tương hợp tốt hình thành liên kết hydrogen phân tử với Vật liệu có độ bền nhiệt cao so với PVA ban đầu, tính chất lý vật liệu cải thiện Các kết cho thấy composite chế tạo từ cellulose vi khuẩn PVA ứng viên tiềm năng, thay cho vật liệu nhựa truyền thống khơng có khả bị phân hủy sinh học Từ khóa: cellulose vi khuẩn, PVA, composite, độ bền nhiệt, độ bền học MỞ ĐẦU Trong nhiều thập kỷ qua, vật liệu composite với đặc tính học cao phát triển sử dụng để thay kim loại Tuy nhiên, hầu hết vật liệu composite tổng hợp cách sử dụng thành phần có nguồn gốc từ dầu mỏ chúng khơng có khả phân huỷ Đây thách Trang 114 thức lớn cho mơi trường Do đó, nghiên cứu tìm loại vật liệu mới, có khả phân hủy, thân thiện với môi trường để thay vật liệu nhựa truyền thống nhu cầu cấp thiết Và vật liệu composite có nguồn gốc tự nhiên ý nhiều TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ T4- 2015 Cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose – BC) loại cellulose sản xuất vi khuẩn Acetobacter xylinum thông qua trình polymer hố phân tử glucose thành chuỗi β-1,4glucane BC có tính chất độc đáo độ tinh khiết cao, độ bền học lớn và khả tương hợp sinh học mạnh mẽ [1] Với ưu điểm với khả phân huỷ sinh học, BC đánh giá chất gia cường đầy hứa hẹn cho vật liệu composite ứng dụng nhiều lĩnh vực giấy, dệt may, công nghiệp thực phẩm y học Polyvinyl alcohol (PVA) loại polymer tổng hợp (sản phẩm thuỷ phân polyvinyl acetate) [2] có khả phân huỷ sinh học sử dụng làm polymer cho nhiều vật liệu với tinh bột, collagen dịch đậu nành Sự kết hợp BC PVA tạo loại vật liệu tổng hợp với tính ưu việt Nghiên cứu nhằm chế tạo vật liệu composite có đặc tính tốt độ bền nhiệt độ bền học sở phối trộn BC tổng hợp từ vi khuẩn Acetobacter xylinum hai loại polyvinyl alcohol (PVA 217 PVA Kuraray) VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu Chủng vi khuẩn Acetobacter xylinum nuôi cấy bề mặt môi trường nước dừa già có chứa 0,8 w/v % (NH4)2SO4; 0,2 w/v % (NH4)2HPO4, 2,0 w/v % saccharose, 1000 mL nước dừa già mL acid acetic Môi trường điều chỉnh đến pH 4,5 hấp vô trùng 121 C Poly(vinyl alcohol) 217 (M = 24,777 g/mol), xuất xứ: Trung Quốc Poly(vinyl alcohol) Kuraray Mowiflex LP TC 253 (M = 55,000 g/mol), xuất xứ: Đức Phương pháp Chế tạo composite PVA Kuraray/ masterbatch (BC/PVA 217) Cho 850 mL mơi trường ni cấy vào khay nhựa có kích thước 30x20x5 cm, để nguội cấy giống vi khuẩn vào môi trường với tỷ lệ cấy giống 1/10 Đậy khay giấy để nơi thoáng mát Sau ngày, thu màng BC rửa nước pH đạt Tiếp theo hệ hỗn hợp vật chủ masterbatch điều chế cách cân khối lượng BC xay nhuyễn PVA 217 cho tỷ lệ BC:PVA 80:20 % wt Hòa tan PVA 217 vào nước nóng (60 C) máy khuấy từ PVA tan hết nước Cho từ từ hỗn hợp BC cân khuấy vòng đạt hỗn hợp đồng Sấy khô hỗn hợp masterbatch 60 C đạt khối lượng không đổi xay nhuyễn thành dạng bột Cân khối lượng bột masterbatch PVA Kuraray cho tỷ lệ BC 10 %, 20 %, 30 % wt Trước trộn mẫu, bột masterbatch PVA Kuraray sấy nhiệt độ 60 C 24 Sau đó, PVA Kuraray cho vào máy trộn kín Haake, tốc độ trục vít 80 vịng/phút, nhiệt độ buồng trộn 170 C, sau nhựa PVA chảy cho bột masterbatch vào, sau tổng thời gian 15 phút, hỗn hợp lấy ra, ép khuôn mm máy ép thủy lực cắt hình tạ theo tiêu chuẩn ASTM D638 Hình thái bề mặt composite PVA/BC Sử dụng kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope, viết tắt SEM), dòng máy S4800-Hitachi – 9039-0006 Khu Công nghệcao Ảnh SEM cho biết cấu trúc bề mặt vật liệu Trang 115 Science & Technology Development, Vol 18, No.T4-2015 Đặc tính hố học Phổ hồng ngoại (Fourier transform infrared spectroscopy – FT-IR) sử dụng để xác định diện nhóm chức đặc trưng có vật liệu composite PVA/BC Phổ hồng ngoại đo vùng tần số 4000-400 cm-1 Tính chất lý Vật liệu composite sau trộn nóng chảy ép khn cắt hình tạ để đo lí kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 máy Shimadzu EZ, Nhật Bản với tốc độ kéo mm/phút, lấy kết trung bình mẫu Tất mẫu trước đo giữ bình hút ẩm 24 Phân tích nhiệt Độ bền nhiệt mẫu đo máy phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetric Analyzer, viết tắt TGA), dòng máy DTG-60, Shimadzu, Nhật Bản Mẫu cho vào chén nhơm, nung nóng cân liên tục Khoảng nhiệt độ nghiên cứu từ nhiệt độ phòng lên 700 C với tốc độ 10 C/phút môi trường nitrogen KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phân tích hình thái bề mặt kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 1A thể hình thái bề mặt cellulose vi khuẩn (BC) Bề mặt BC đặc trưng mạng lưới dày đặc gồm sợi cellulose nằm liền kề, đan xen chồng lấn lên theo hướng ngẫu nhiên Hình 1B thể hình thái bề mặt masterbatch BC/PVA 217, cho thấy khơng có tách pha BC PVA PVA phân tán vào mạng lưới cellulose làm đầy lỗ hở BC BC bao bọc lớp PVA hình thành nên cấu trúc composite đặc trưng A B C D Hình Ảnh chụp BC, masterbatch BC/PVA 217 composite PVA/BC kính hiển vi điện tử quét (SEM) A Đối chứng BC B Masterbatch BC/PVA 217 C Composite PVA/BC có 10 % BC D Composite PVA/BC có 30 % BC Trang 116 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ T4- 2015 Hình 1C Hình 1D thể hình thái bề mặt composite PVA/BC với nồng độ BC gia cường tương ứng 10 % 30 % Kết cho thấy bề mặt màng có cấu trúc đồng nhất, khơng có tách pha BC PVA chứng tỏ BC PVA tương tác bám dính vào tốt Ở Hình 1C, bề mặt màng khơng láng, phẳng, pha thành phần phân tán tốt vào không đồng nên tạo nên khuyết tật màng Ngoài bề mặt mẫu có xuất mảnh nhỏ màu trắng với đường kính từ 0,1-0,3 µm chiều dài khoảng từ 1-1.5 µm Ngồi giả thuyết tạp chất vết xước bề mặt mẫu mảnh vi sợi cellulose nằm phân bố rải rác bề mặt polymer Tuy nhiên để có nhìn cụ thể phân bố tương tác BC với pha mẫu vật liệu nên khảo sát thêm hình thái mặt cắt ngang Phân tích cấu trúc qua phổ hồng ngoại (FTIR) Dựa vào phổ hồng ngoại FT-IR, xác định dải hấp thu đặc trưng BC, PVA 217, masterbatch BC/PVA 217, PVA Kuraray composite PVA/BC (Hình Hình 3) Các mũi đặc trưng cho thành phần composite PVA/BC xuất thay đổi hình dạng liệt kê Bảng Hình Phổ FT-IR BC, PVA 217 masterbatch BC/PVA 217 Phổ FT-IR BC (Hình 2): mũi hấp thu 3344 cm-1 đặc trưng cho nhóm –OH, mũi hấp thu 2922,83 cm-1 đặc trưng cho nhóm –CH Mũi hấp thu 1160 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-OC liên kết β(14)-glycosidic (liên kết nối đơn phân D-glucose), dao động tần số 1105 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-O-C vịng glucopyranose (Ilharco cộng sự, 1997) [3] Các mũi hấp thu từ 1030–1053 cm-1 đặc trưng cho dao động nhóm –C-O Kết phân tích phổ FT-IR hồn tồn phù hợp với kết phân tích cellulose vi khuẩn (BC) sản xuất từ Nata de Coco với mũi hấp thu tương ứng cho nhóm –OH, –CH, –C-O-C Trang 117 Science & Technology Development, Vol 18, No.T4-2015 –C-O 3340 cm-1, 2926 cm-1, 1163 cm1 , 1040 cm-1 [4] Điều cho thấy mức độ tinh sản phẩm BC thu nhận Phổ FT-IR PVA 217 (Hình 2): mũi hấp thu 3435 cm-1 đặc trưng cho nhóm –OH, mũi có dạng bầu kéo dãn mạnh Mũi hấp thu 2923 cm-1 đặc trưng cho nhóm –CH Mũi hấp thu 1738 đặc trưng cho nhóm –C=O PVA tổng hợp cách thủy phân nhóm este poly(vinyl acetate) Nhóm –C=O xuất chứng tỏ PVA chưa thủy phân hoàn tồn nên cịn tồn mắt xích vinyl acetate Các mũi hấp thu từ 1044–1097 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-O [5] Mũi hấp thu 853 cm-1 đặc trưng cho dao động nhóm –CH2 cấu trúc lập thể PVA isotactic Phổ FT-IR masterbatch BC/PVA 217 (Hình 2): mũi hấp thu 3339 cm-1 đặc trưng cho nhóm –OH, mũi hấp thu 2919 cm-1 đặc trưng cho nhóm –CH, mũi hấp thu 1158 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-O-C liên kết βglycosidic, mũi hấp thu 1105 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-O-C vòng glucopyranose Các mũi hấp thu từ 1029–1054 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-O So với mẫu BC PVA, mẫu BC/PVA 217 có dịch chuyển nhóm –OH, –CH –CO Sự dịch chuyển phía có bước sóng thấp dao động liên kết hydrogen hình thành BC PVA Masterbatch BC/PVA 217 xuất mũi –CO-C đặc trưng cellulose mũi – C=O mũi –CH2 đặc trưng PVA lại xuất khơng rõ ràng Điều tỷ lệ PVA phối trộn vào hỗn hợp masterbatch chưa cao (chỉ 20 % so với khối lượng cellulose) nên không thấy rõ nhóm chức đặc trưng PVA Hình Phổ FT-IR masterbatch BC/PVA 217, PVA Kuraray mẫu composite PVA/BC Trang 118 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ T4- 2015 nhóm –C-O dịch chuyển từ 1026 cm-1 (mẫu composite 10 % BC), từ 1028 – 1054 cm-1 (mẫu composite 20 % BC), từ 1030 – 1054 cm-1 (mẫu composite 30 % BC) Đặc biệt, mẫu composite PVA/BC cịn có mũi –C=O đặc trưng PVA tần số 1729 cm-1 (mẫu composite 10 % BC), 1730 cm-1 (mẫu composite 20 % BC) 1730 cm-1 (mẫu composite 30 % BC) Tuy nhiên, mẫu composite PVA/BC không thấy xuất mũi đặc trưng nhóm –C-O-C liên kết β(14)-glycosidic cellulose Điều bị che lấp dao động kéo căng mũi –C-O-C vòng glucopyranose Dao động -C-O-C vịng có dịch chuyển so với BC: 1089 cm-1 (mẫu composite 10 % BC), 1101 cm-1 (mẫu composite 20 % BC) 1105 cm-1 (mẫu composite 30 % BC) Phổ FT-IR PVA Kuraray (Hình 3): mũi hấp thu 3340 cm-1 đặc trưng cho nhóm –OH, mũi –OH tù kéo dãn mạnh so với PVA 217 Mũi hấp thu 2922 cm-1 đặc trưng cho nhóm –CH, mũi hấp thu 1731 đặc trưng cho nhóm –C=O Các mũi từ 1022 – 1091 cm-1 đặc trưng cho nhóm –C-O Mũi hấp thu 833 cm-1 đặc trưng cho dao động nhóm –CH2 cấu trúc lập thể PVA isotactic Phổ FT-IR composite PVA/BC (Hình 3): mũi hấp thu đặc trưng cho nhóm –OH dịch chuyển từ 3339 – 3343 cm-1 Dao động biến dạng nhóm –CH dịch chuyển từ 2918 – 2922 cm-1 Theo Prichard (1970) [6] dịch chuyển nhóm –CH kéo theo dịch chuyển mũi đặc trưng cho dao động lập thể isotactic từ 833 cm-1 PVA Kuraray sang 838 cm-1, 836 cm-1, 828 cm-1 mẫu composite 10 % BC, 20 % BC 30 % BC Sự dịch chuyển cho thấy có thay đổi hình thái mức độ kết tinh PVA cấu trúc lập thể isotactic bị biến đổi Ngoài ra, dao động Như vậy, so với phổ FT-IR BC, PVA, phổ FT-IR composite PVA/BC với tỷ lệ BC phối trộn khác có dịch chuyển mũi hấp thu đặc trưng nhóm –OH, –CH, –C=O, –C-O-C, –C-O –CH2 Bảng Kết phân tích phổ FT-IR BC, PVA 217, PVA Kuraray, masterbatch BC/PVA 217 composite PVA/BC Mẫu BC PVA 217 Masterbatch BC/PVA 217 PVA Kuraray Composite 10 % BC Composite 20 % BC Composite 30 % BC -C=O PVA Tần số hấp thu (cm-1) -C-O-C -C-O-C vòng β(14)glucopyranose glycosidic 1160 1105 - -OH -CH 3344 3435 2922 2923 1738 3339 2919 - 1158 3340 2922 1731 3343 2922 3342 3339 -C-O -CH2 PVA 1030-1053 1044- 1097 853 1105 1029-1054 - - - 1022 833 1729 - 1089 1026 838 2919 1730 - 1101 1028-1054 836 2918 1730 - 1105 1030-1054 828 - Trang 119 Science & Technology Development, Vol 18, No.T4-2015 Trọng lượng phân huỷ (%) Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Nhiệt độ (C) Hình Giản đồ TGA mẫu PVA Kuraray, composite 10 % BC, 20 % BC 30 % BC Qua việc khảo sát thay đổi điểm phân tích đặc trưng giản đồ TGA mẫu PVA vật liệu composite chứa 10 % BC, 20 % BC 30 % BC cho biết ảnh hưởng hàm lượng cellulose lên polymer PVA Khi có tương tác tốt PVA chất gia cường BC, điểm đặc trưng phân tích nhiệt trọng lượng vật liệu (nhiệt độ bắt đầu phân hủy) tăng lên so với PVA ban đầu, tương tác PVA BC kém, độ bền nhiệt vật liệu khơng thay đổi bị giảm xuống Dựa vào kết Hình cho thấy từ nhiệt độ phòng đến 200 C, tất mẫu có tượng trọng lượng nhẹ, khoảng 5-7 % Đây trình nước vật lý hấp phụ mẫu, PVA cellulose có khả hấp thụ nước cao Từ 200 C đến 300 C, ngoại trừ PVA khơng có thay đổi, trọng lượng tất mẫu composite có thay đổi thấp từ 1-5 %wt Điều chứng tỏ thành phần cellulose vùng nhiệt độ bắt đầu có phân hủy Và theo lý thuyết phân hủy nhỏ vùng tương ứng với thành phần hemicellulose Trang 120 phần cellulose vô định hình có mẫu liên kết glucose cellulose Giản đồ TGA PVA cho thấy polymer bắt đầu phân hủy 339 C trọng lượng giảm 78,663 % đến nhiệt độ 454 C Trong đó, mẫu composite PVA/BC, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng lên, 344 C, 340 C 345 C tương ứng với mẫu 10 % BC, 20 % BC 30 % BC Đặc biệt, trọng lượng khoảng nhiệt độ từ thời gian bắt đầu phân hủy đến 454 C mẫu composite PVA/BC thấp PVA ban đầu Điều chứng tỏ bổ sung chất gia cường BC vào PVA làm tăng độ bền nhiệt vật liệu Từ nhiệt độ 500 C trở thành phần mẫu bị phân hủy hoàn toàn khối lượng tro dư lại chiếm khoảng % Riêng mẫu có hàm lượng composite 20 %wt có vùng phân hủy giai đoạn tương đối chậm nhiều thành phần tro hóa mẫu bị tăng đột biến Điều cần phải khảo sát lại mẫu điều kiện phân tích tương đồng với mẫu cịn lại để có giải thích xác TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ T4- 2015 Kết đo đạc tính chất lý Do độ bền nhiệt BC cao so với PVA [7, 8, 9] nên bổ sung BC vào PVA, đặc biệt với tương tác tốt hai pha thơng qua liên kết hydrogen BC đóng vai trò pha gia cường giúp composite PVA/BC cải thiện độ bền nhiệt so với PVA ban đầu Việc khảo sát thực với phân tích đo đạc thay đổi giá trị module, ứng suất độ biến dạng tương tác ngoại lực kéo lên vật liệu composite tạo thành Sau số kết tính chất lý kéo vật liệu PVA composite PVA/BC Bảng Kết đo đạc tính chất lý mẫu PVA Kuraray composite PVA/BC Mpa Mẫu PVA Kuraray Composite 10 % BC Composite 20 % BC Composite 30 % BC Ứng suất (MPa) 11,620,33 27,095,6418 20,153,33613 18,837,48841 Độ biến dạng (%) 164,57006,03 2,36640,4855 1,73570,1783 1,74520,4250 Module (MPa) 33,470,97 2091,91103,918 2050,44345,229 1936,17347,062 35 30 25 20 15 10 PVA Kuraray Composite 10% BC Composite 20% BC Composite 30% BC Mẫu Hình Ứng suất mẫu PVA Kuraray composite PVA/BC 3000 2500 Mpa 2000 1500 1000 500 PVA Kuraray Composite 10% BC Composite 20% BC Composite 30% BC Mẫu Hình Module mẫu PVA Kuraray composite PVA/BC Trang 121 % Science & Technology Development, Vol 18, No.T4-2015 180 160 140 120 100 80 60 40 20 PVA Kuraray Composite 10% BC Composite 20% BC Composite 30% BC Mẫu Hình Độ biến dạng mẫu PVA Kuraray composite PVA/BC Dựa vào kết đo đạc tính chất lý Bảng Hình - Hình 7, cho thấy giá trị ứng suất module mẫu composite PVA/BC tăng so với mẫu PVA tinh khiết Ứng suất có ý nghĩa đại lượng đặc trưng cho khả chịu tải (lực/diện tích) vật, module đại lượng đặc trưng cho tính cứng vật liệu Hai giá trị module, ứng suất thơng thường tỷ lệ thuận với có ngoại lực kéo uốn tương tác vào [10] Trong đó, độ biến dạng mẫu composite giảm so với PVA Điều cho thấy mẫu composite với diện BC đóng vai trị gia cường cho PVA dẫn đến kết vật liệu cứng (module mẫu composite PVA/BC bổ sung 10 % BC, 20 % BC, 30 % BC tăng gấp 62,501; 61,262; 57,847 lần) có độ bền kéo cao nhiều (ứng suất mẫu composite PVA/BC bổ sung 10 % BC, 20 % BC, 30 % BC tăng gấp 2,331; 1,734; 1,620 lần) so với mẫu PVA trắng Độ biến dạng giảm PVA BC tương hợp liên kết chặt chẽ với làm cho cấu trúc mạch PVA trở nên linh động chướng ngại lập thể diện sợi BC đan xen vào Kết Bảng cho thấy bổ sung cellulose với hàm lượng cao giá trị ứng suất module có xu hướng giảm dần Trang 122 Điều hàm lượng cellulose gia cường tăng cao, q trình gia cơng ép định hình mẫu bị hạn chế nên khơng thể làm phân tán BC trình trộn gia nhiệt Vì cấu trúc mẫu bắt đầu có kết bó làm giảm tương tác hai pha nên dẫn đến tách pha cục BC PVA Điều làm ảnh hưởng phần đến tính chất sản phẩm composite thơng qua kết lý thu Như vậy, kết luận mẫu composite PVA/BC bổ sung 10 % BC có độ bền lý kéo tốt KẾT LUẬN Kết nghiên cứu cho thấy chế tạo vật liệu composite có đặc tính tốt độ bền nhiệt độ bền học sở phối trộn BC tổng hợp từ vi khuẩn Acetobacter xylinum hai loại polyvinyl alcohol (PVA 217 PVA Kuraray) Trong đó, vật liệu composite PVA/BC bổ sung 10 % BC cho kết tốt độ bền nhiệt độ bền học Phương pháp chế tạo vật liệu composite PVA/BC đề tài phối trộn PVA Kuraray masterbatch (BC/PVA 217) Phương pháp giúp sợi BC phân tán tốt pha PVA Kuraray, gia tăng độ bền vật liệu TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ T4- 2015 So với nghiên cứu tương tự công bố giới (chế tạo composite PVA/BC phương pháp ngâm BC vào dung dịch PVA, ép chồng sấy khô), module Young vật liệu composite thực đề tài cao (2091,91103,918 MPa tương ứng cho mẫu bổ sung 10 % BC) Có thể nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu composite PVA/BC làm vật liệu phân hủy/tương thích sinh học có độ cứng cao lĩnh vực y sinh vật liệu cố định xương Tuy nhiên, để vật liệu ứng dụng y tế, cần có thêm nghiên cứu tính độc với tế bào vật liệu nghiên cứu thực nghiệm lâm sàng Lời cảm ơn: Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn đến Phịng thí nghiệm Vật liệu polymer phịng thí nghiệm Chuyển hố Sinh học hỗ trợ tạo điều kiện để thực đề tài Synthesis of cellulose from Acetobacter xylinum bacteria – application of making biocomposite based on polyvinyl alcohol/cellulose Phan Thi Thu Hong Luong Thi My Ngan Vu Tien Trung Pham Thanh Ho Ha Thuc Huy Ha Thuc Chi Nhan University of Science, VNU-HCM ABSTRACT Bacterial cellulose (BC) is characterized for its high purity, good mechanical strength, non-toxic and non-allergic Therefore, BC was used in many applications, such as biological films, paper, textiles, electronics, and especially in the biomedical field The aim of this study is to make a new material which has high thermal stability and mechanical strength by combining BC and two kinds of polyvinyl alcohol (PVA 127 and PVA Kuraray) In the current study, it was found that the structure of bacterial cellulose was changed when PVA at different concentrations was supplied in the bacterial culture The dispersity of BC fibers and the density of PVA particles of the material increased with high concentration of PVA As a masterbatch (a composite additive material), a preparation of BC/PVA 217 was mixed with PVA Kuraray, and the mixture was then placed into a mixing chamber of an electrically heated machine (Hakke, Germany) at 170C, 80 rpm for 15 The melting mixture was shaped by a Hydraulic shaping machine The structure of the material was assessed by scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared (FT-IR) The thermal stability of the material was measured using a thermogravimetric analyzer, and its Trang 123 Science & Technology Development, Vol 18, No.T4-2015 mechanical properties were also studied mechanical properties were also improved The results showed that the compatibility of The finding suggests that the composites of BC and PVA in PVA/BC material is relatively bacterial cellulose and PVA could be good high due to intermolecular hydrogen candidates for replacing traditional nonbondings The material showed better biodegradable plastic materials thermal stability than PVA only Its Key word: composite; bacterial cellulose; polyvinyl alcohol; thermal stability, mechanical properties TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Bielecki, A Krystynowicz, M Turkiewicz, H Kalinowska, Bacterial cellulose, Polysaccharides and Polyamides in the Food Industry, 31–85 (2005) [2] N.V Khơi, Polymer ưa nước hóa học ứng dụng, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ (2007) [3] N Abidi, E Hequet, L Cabrales, Applications of Fourier Transform Infrared spectroscopy to study cotton fibers, Fourier Transforms - New Analytical Approaches and FTFT-IR Strategies, 89-114 (2011) [4] N Halib, M.C.I.M Amin, I Ahmad, Physicochemical properties and characterization of Nata de Coco from local food industries as a source of cellulose, Sains Malaysiana, 41, 2, 205–211 (2012) [5] H.N Cường, Phân tích Polymer phương pháp nhiệt DSC-TGA-TMA, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM (2013) Trang 124 [6] E.E Brown, Bacterial cellulose/ thermoplastic polymer nanocomposites, Thesis of Master of science in Chemical engineering, Washington State University (2007) [7] C Castro et al., In situ production of nanocomposites of poly(vinyl alcohol) and cellulose nanofibrils from Gluconacetobacter bacteria: effect of chemical crosslinking, Springer Science (2014) [8] K Qiu, A.N Netravali, Bacterial cellulose based membrane-like biodegradable composites using crosslinked and noncrosslinked polyvinyl alcohol, Biobased and Biodegradable Polymer Nanocomposites, 57-85 (2012) [9] B Surma-Ślusarska, S Presler, D Danielewicz, Characteristics of bacterial cellulose obtained from Acetobacter xylinum culture for application in papermaking, Fibres & Textiles in Eastern Europe, 16, 4, 69, 108-111 (2008)