Nghiên cứu chế tạo và xác định hình thái cấu trúc, tính chất của vật liệu compozit polylatic axit và thạch cao

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan thông tin viết luận văn thực hướng dẫn nhiệt tình PGS.TS Nguyễn Vũ Giang Mọi kết nghiên cứu ý tưởng, thông tin nghiên cứu khác trích dẫn rõ ràng, cụ thể luận văn Đây đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn trước đây, khơng có chép luận văn Nội dung luận văn thể theo quy định, nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử dụng luận văn trích dẫn nguồn Trong luận văn có sử dụng số số liệu thực nghiệm từ đề tài “Nghiên cứu tính chất, cấu trúc khả phân hủy sinh học vật liệu compozit poly(axitlatic)(PLA)/CaSO4” thuộc chương trình hỗ trợ hoạt động nghiên cứu khoa học cho nghiên cứu viên cao cấp Viện Kỹ thuật nhiệt đới chủ trì thực PGS.TS Nguyễn Vũ Giang Chủ nhiệm đề tài, người tham gia thực Nếu xảy vấn đề với nội dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy định Hà Nội, tháng năm 2021 Người cam đoan Nguyễn Hữu Đạt ii LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Để hồn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, nhận động viên giúp đỡ lớn nhiều cá nhân tập thể Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Vũ Giang - Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam Cán thuộc Phịng Hóa Lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới tạo điều kiện, hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, Phịng Đào tạo thầy, giáo Học viện Khoa học Công nghệ đào tạo giúp đỡ suốt thời gian học tập trường Tôi trân trọng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn suốt thời gian qua Cuối Tôi xin cảm ơn đề tài: “Nghiên cứu tính chất, cấu trúc khả phân hủy sinh học vật liệu compozit poly(axit-latic)(PLA)/CaSO4”, mã số: NVCC13.09/19-19 hỗ trợ kinh phí để giúp đỡ Tơi hồn thiện luận văn Hà Nội, tháng năm 2021 Nguyễn Hữu Đạt iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Giải thích %kl % khối lượng DAP Diamoniphotphat EBS Ethylene bis stearamide Egyp Thạch cao biến tính EBS FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourrier GS HAP Hydroxy apatit PLA Poly latic axit Ogys Thạch cao chưa biến tính 10 PLA0 Mẫu nhựa PLA 100 %kl 11 PLA005 Mẫu compozit sử dụng %kl thạch cao khơng biến tính 12 PLA010 Mẫu compozit sử dụng 10 %kl thạch cao khơng biến tính 13 PLA015 Mẫu compozit sử dụng 15 %kl thạch cao khơng biến tính 14 PLA020 Mẫu compozit sử dụng 20 %kl thạch cao khơng biến tính 15 PLA025 Mẫu compozit sử dụng 25 %kl thạch cao khơng biến tính 16 PLA405 Mẫu compozit sử dụng %kl thạch cao biến tính % EBS Thạch cao (Gypsum) iv 17 PLA410 Mẫu compozit sử dụng 10 %kl thạch cao biến tính % EBS 18 PLA415 Mẫu compozit sử dụng 15 %kl thạch cao biến tính % EBS 19 PLA420 Mẫu compozit sử dụng 20 %kl thạch cao biến tính % EBS 20 PLA425 Mẫu compozit sử dụng 25 %kl thạch cao biến tính % EBS 21 SEM Ảnh hiển vi điện tử quét 22 TGA Phân tích nhiệt v DANH MỤC BẢNG STT Bảng Trang số Bảng 1.1 Tính chất hóa lý dạng PLA 13 Bảng 1.2 Thành phần kim loại thạch cao phế thải từ nhà máy DAP Đình Vũ - Hải Phịng 18 Bảng 1.3 Thành phần hoá học thạch cao phế thải từ nhà máy DAP Đình Vũ- Hải Phòng 19 Bảng 1.4 Thành phần nước ao bãi thải thạch cao 20 Bảng 2.1: Tóm tắt thành phần compozit kí hiệu 32 Bảng 3.1 Ảnh hưởng thời gian trộn tới độ bền học mẫu compozit PLA/thạch cao 39 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ trộn tới độ bền học mẫu compozit PLA/thạch cao 40 Bảng 3.3 Ảnh hưởng tốc độ trộn tới độ bền lý mẫu compozit PLA/thạch cao 41 Bảng 3.4 Ảnh hưởng hàm lượng chất chất độn tới độ bền kéo mẫu compozit PLA/thạch cao 43 10 Bảng 3.5 Bảng giá trị mô men xoắn cân mẫu compozit PLA/thạch cao biến tính khơng biến tính 48 11 Bảng 3.6 Độ bền học vật liệu compozit PLA/thạch cao biến tính khơng biến tính 49 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH STT Hình Trang số Hình 1.1 Các loại compozit: a) Compozit hạt; b) Compozit sợi; c) Compozit phiến d) Compozit vảy; e) Compozit đổ đầy Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo PLA 12 Hình 1.3 Hai dạng đồng phân monomer Lactic axit để tổng hợp PLA 12 Hình 1.4 Phương trình điều chế phương pháp polyme hóa trực tiếp 14 Bảng 2.1: Tóm tắt thành phần compozit kí hiệu 15 Hình 1.5 Ứng dụng PLA 39 Hình 1.6 Ảnh FESEM GS biến tính axit stearic hàm lượng khác nhau: a) Thạch cao chưa biến tính; b) Thạch cao biến tinh 1% axit stearic; c) Thạch cao biến tinh 2% axit stearic; d) Thạch cao biến tính 3% axit stearic;e) Thạch cao biến tinh 4% axit stearic; f) Thạch cao biến tinh 5% axit stearic 22 Hình 1.7 Ảnh FE-SEM vật liệu tổ hợp EVA/LDPE/thạch cao: a) sử dụng thạch cao chưa biến tính; b) sử dụng thạch cao biến tính axit stearic 23 Hình 1.8 Ảnh FE-SEM chụp bề mặt nứt gãy vật liệu tổ hợp sử dụng (a) thạch cao ban đầu, (b) thạch cao-PI (poly(vinyl ancol), (c) thạch cao-PII (poly (vinyl ancol-covinyl axetat-co-axit itaconic)), (d) thạch cao-PIII (poly(vinyl clorua – co-vinyl axetat – co-vinyl ancol)) sau ngâm dung dịch SBF ngày 24 10 Hình 1.9: Cấu trúc hóa học cuả EBS 28 11 Hình 2.1 Thiết bị trộn nội kín Haake Rheomix 610 33 12 Hình 2.2 Mẫu đo độ bền kéo 33 vii 13 Hình 2.3 Thiết bị đo kéo nén đa Zwick Z2.5 35 14 Hình 2.4 Thiết bị đo va đập Testresources 36 15 Hình 2.5 máy đo độ cứng cầm tay thị kim SAUTER HBA – Đức 37 16 Hình 2.6 Thiết bị đo phổ hồng ngoại Fourier Nicolet iS10 38 17 Hình 3.1: Phổ IR thạch cao thạch cao biến tính 4% EBS 43 18 Hình 3.2: Ảnh hưởng hàm lượng thạch cao phế thải đến độ bền uốn, độ bền va đập vật liệu compozit PLA/thạch cao 44 19 Hình 3.3 Lưu biến nóng chảy vật liệu compozit PLA/thạch cao chưa biến tính 46 20 Hình 3.4 Lưu biến nóng chảy vật liệu compozit PLA/thạch cao biến tính 47 21 Hình 3.5: Giản đồ mơ men xoắn nóng chảy mẫu PLA, PLA/thạch cao (20 %kl) biến tính khơng biến tính 48 22 Hình 3.6 Biểu đổ khả cải thiện tính chất học thạch cao biến tính 51 23 Hình 3.7: Giản đồ TGA mẫu PLA0, PLA020 PLA420 53 24 Hình 3.8: Giản đồ DTG mẫu PLA0, PLA020 PLA420 53 25 Hình 3.9 Ảnh cấu trúc bề mặt mẫu compozit (a) PLA020, (b) PLA420 54 26 Hình 3.10 Ảnh SEM thể phân hủy thạch cao chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 a) thạch cao đối chứng, b) thạch cao sau ngày c) mẫu thạch cao sau 14 ngày 55 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỤC LỤC MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU COMPOZIT [1,2,3] VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT POLYLACTIC AXIT (PLA) 11 TỔNG QUAN VỀ THẠCH CAO (THẠCH CAO) [5-10] 16 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 21 TÌM HIỂU VỀ ETHYLENE BIS STEARAMIDE (EBS) 28 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 31 NGHIÊN CỨU 31 NGUYÊN VẬT VIỆU VÀ HÓA CHẤT 31 CHẾ TẠO MẪU 31 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHẾ TẠO MẪU PLA/THẠCH CAO 39 NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT BIẾN TÍNH THẠCH CAO 41 ẢNH HƯỞNG CHẤT BIẾN TÍNH EBS ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU PLA/THẠCH CAO 49 BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT SỰ PHÂN HỦY THẠCH CAO SỬ DỤNG CHỦNG VI KHUẨN KSF DESULFOVIBRIO ORYZAE M10 [40] 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 57 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Mỗi năm, giới thải khoảng 300 triệu rác thải nhựa, phần lớn số không xử lý xả thải trực tiếp ngồi mơi trường Điều gây hệ lụy xấu làm ô nhiễm đất nước chất thải từ nhựa nylon khó phân hủy tự nhiên Tại Hội nghị Davos, Thụy Sĩ có báo cáo ước tính lượng rác thải nhựa thải xuống biển năm 2050 nhiều lượng cá (tính theo trọng lượng) Nhưng phải hàng trăm, chí hàng ngàn năm, chất thải từ nhựa nylon bị phân hủy Một điều đáng lo ngại theo thống kê, Việt Nam đứng thứ giới khối lượng rác thải nhựa với năm có khoảng 730.000 rác thải nhựa biển người Việt thải hàng trăm nghìn rác thải nhựa năm việc tái chế chất thải nhựa chưa phát triển tỷ lệ phân loại chất thải nguồn thấp Một lượng lớn chất thải nhựa chôn lấp lượng rác thải sinh hoạt lượng lớn khác thải trực tiếp mơi trường Điều thật khủng khiếp lượng chất thải xả thẳng môi trường chúng phá hủy môi trường tự nhiên, ảnh hưởng đến lại sinh vật môi trường hạt vi nhựa có nguồn gốc từ rác thải nhựa xâm nhập phá hủy tế bào Để khắc phục nhược điểm này, giới tập trung phát triển loại vật liệu xanh, nguồn gốc sinh học, có khả tự phân hủy, tái sinh thân thiện với môi trường, thay loại polyme có nguồn gốc dầu mỏ Các nghiên cứu nhằm tạo loại vật liệu có khả phân hủy sinh học thân thiện với mơi trường thu hút nhiều nhóm nghiên cứu Trong đó, xu hướng sử dụng loại vật liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên để dần thay vật liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ ngày quan tâm Những loại vật liệu xanh, vật liệu tái tạo có khả phân hủy sinh học, poly-axit lactic (PLA), polyhydroxylbutyrat (PHB) xem ứng cử viên cho hướng phát triển PLA loại nhựa có khả phân hủy sinh học cao với thời 48 Hình 3.5: Giản đồ mơ men xoắn nóng chảy mẫu PLA, PLA/thạch cao (20 %kl) biến tính khơng biến tính Bảng 3.5 Bảng giá trị mô men xoắn cân mẫu compozit PLA/thạch cao biến tính khơng biến tính Mơ men xoắn cân (Nm) Hàm lượng GS (%kl) 05 10 15 20 25 Ogyp 0,93 1,04 1,61 1,29 1,77 Egyp 1,32 0,93 0,32 0,36 0,87 Giá trị trung bình mơ men xoắn cân mẫu compozit PLA/thạch cao biến tính khơng biến tính liệt kê bảng 3.5 Tại bảng cho thấy mô men xoắn cân có tăng dần từ 0,93 đến 1,77 tăng lượng chất độn từ đến 25 %kl điều giải thích tăng lượng 49 chất độn làm ma sát buồng trộn tăng thêm So sánh mẫu sử dụng thạch cao biến tính khơng biến tính cho thấy mẫu sử dụng thạch cao biến tính EBS cho mơ men xoắn cân thấp so với mẫu hàm lượng Yếu tố mô men xoắn ổn định thấp giúp giảm bớt thời gian trộn vật liệu, tiết kiệm lượng trộn giảm hư hại trục trộn ẢNH HƯỞNG CHẤT BIẾN TÍNH EBS ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU PLA/THẠCH CAO 3.3.1 Ảnh hưởng EBS đến tính chất học vật liệu compozit PLA/thạch cao Bảng 3.6 Độ bền học vật liệu compozit PLA/thạch cao biến tính khơng biến tính Mẫu Độ bền kéo (MPa) Độ giãn dài đứt (%) Mô đun kéo (MPa) Độ bền uốn (MPa) Bền va đập (kJ/m2) PLA0 57,5 2,1 3059 1,9 2,0 PLA010 53,0 1,9 3159 1,7 2,2 PLA015 40,3 1,8 2856 1,9 2,3 PLA020 30,1 1,8 2442 1,6 3,1 PLA025 27,1 1,6 2034 1,5 3,6 PLA410 52,5 2,0 3420 2,0 2,7 PLA415 50,7 1,9 3531 1,9 4,2 PLA420 40,5 1,9 3796 1,5 4,7 PLA425 37.2 1.9 3910 1.7 3.9 Độ bền kéo đứt vật liệu compozit PLA/thạch cao với thạch cao biến tính khơng biến tính thể bảng 3.6 Tính chất kéo vật liệu 50 tổng hợp cho thấy độ bền kéo độ giãn dài đứt tuyến tính giảm tăng chất độn tải từ 10 %kl đến 25 %kl Điều hàm lượng lớn chất độn phân tán nhựa PLA gây suy giảm tính đồng cho vật liệu Ở mẫu PLA425, độ bền kéo độ dãn dài đứt cải thiện lên tới 37,3% 18,8% so với mẫu PLA025 Tương tự, mô đun Young PLA425 tăng 92,6% so với PLA025 Điều đáng ý mẫu sử dụng thạch cao biến tính khơng làm thay đổi đáng kể mô đun Young, mẫu sử dung thạch cao khơng biến tính có suy giảm rõ rệt hàm lượng chất độn cao Lý tăng cao hàm lượng độn thạch cao không biến làm giảm khả phân tán phân tách pha với nhựa nền, dẫn tới suy yếu cấu trúc vật liệu Điều tương tự thấy độ bền va đập độ bền uốn Ở 25 %kl thạch cao, cường độ va đập cường độ uốn cao 8,3% 13,3% so với vật liệu compozit khơng biến tính Ở hình 3.6 thể khả cải thiện độ bền học vật liệu sử dụng thạch cao biến tính EBS so với thạch cao khơng biến tính, tính tốn theo cơng thức sau: 𝐴= 𝑇í𝑛ℎ 𝑐ℎấ𝑡 𝑐ơ ℎọ𝑐 𝑐ủ𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑧𝑖𝑡 𝑠ử 𝑑ụ𝑛𝑔 𝐸𝑔𝑦𝑝 × 100% 𝑇í𝑛ℎ 𝑐ℎấ𝑡 𝑐ơ ℎọ𝑐 𝑐ủ𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑧𝑖𝑡 𝑠ử 𝑑ụ𝑛𝑔 𝑂𝑔𝑦𝑝 A: Hệ số cải thiện tính chất học 51 Hình 3.6 Biểu đổ khả cải thiện tính chất học thạch cao biến tính Từ hình 3.6 cho thấy khả cải thiện tính chất học thạch cao biến tính EBS rõ ràng, đặc biệt khả cải thiện độ bền va đập Nhựa PLA với độ giịn lớn, nên độ bền va đập khơng cao Khi sử dụng CaSO4 cải thiện đáng kể độ bền va đập vật liệu từ 2,0 (kJ/m2) với mẫu PLA ban đầu lên 3,6 (kJ/m2) hàm lượng 25% khối lượng, có nghĩa độ bền va đập mẫu sử dụng thạch cao 25 %kl tăng thêm 80% Cũng hàm lượng 25%kl mẫu sử dụng thạch cao biến tính EBS tăng thêm 90% so với mẫu nhựa PLA Điều cho thấy mẫu sử dụng thạch cao biến tính EBS có độ bền học cao mẫu sử dụng thạch cao khơng biến tính Kết tương tự với cơng bố nhóm tác giả Marius Murariua sử dụng tác nhân hóa dẻo với nhựa PLA chất độn[18] Nhìn chung, EBS khơng cải thiện phân tán thạch cao nhựa nền, mà tăng độ 52 dẻo dai cho nhựa PLA 3.3.2 Tính chất nhiệt vật liệu compozit PLA/thạch cao Để khảo sát ảnh hưởng thạch cao biến tính khơng biến tính đến độ bền nhiệt nhựa PLA, sử dụng phân tích nhiệt (TGA) từ nhiệt độ phịng đến 900oC mơi trường khí argon tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút Ảnh hưởng EBS đến độ bền nhiệt vật liệu compozit PLA/thạch cao trình bày hình 3.7 hình 3.8 Từ giản đồ TGA, phân hủy nhiệt PLA vật liệu compozit trải qua giai đoạn khoảng 360oC [38] Tại vùng này, PLA0 cho thấy suy giảm khối lượng khoảng 92 %kl, PLA020 PLA 420 xấp xỉ 80 %kl tương ứng với tỷ lệ trọng lượng nhựa mẫu Việc phân hủy nhiệt mẫu PLA420 EBS cải thiện phân tán thạch cao tạo thành lớp bảo vệ PLA hạn chế phân hủy Các giản đồ TGA cho thấy nhiệt độ bắt đầu phân hủy PLA420 xảy muộn 337 oC, PLA0 PLA020 bắt đầu sớm tương ứng 326 oC 332 oC Sự phân hủy muộn PLA420 chủ yếu nhờ EBS cải thiện phân tán cho chất độn, dẫn đến hình thành lớp che chắn bền nhiệt thạch cao để ngăn chặn phân hủy PLA Điều thấy rõ nhiệt độ phân hủy cực đại PLA420 lên tới 364 oC, cao mẫu PLA020 PLA0, giá trị ghi nhận 361 oC 358 oC 53 Hình 3.7: Giản đồ TGA mẫu PLA0, PLA020 PLA420 Hình 3.8: Giản đồ DTG mẫu PLA0, PLA020 PLA420 54 3.3.3 Hình thái cấu trúc vật liệu Hình 3.9 Ảnh cấu trúc bề mặt mẫu compozit (a) PLA020, (b) PLA420 Bề mặt cấu trúc phá vỡ mẫu compozit PLA020 PLA420 phần bẻ gãy 20% kl quan sát hình ảnh SEM hình 3.9 Trong hình 3.9 (a), phân tách pha pha phân tán rõ bề mặt PLA020 Điều dẫn tới xuất nhiều vết nứt bề mặt, gây suy yếu tính chất học vật liệu Đối với mẫu PLA420 không quan sát thấy phân tách pha giữ PLA thạch cao, cho thấy cải thiện khả tương hợp thạch cao biến tính PLA tốt Điều lí giải cho cải thiện tính chất học vật liệu thấy phần 55 BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT SỰ PHÂN HỦY CỦA VẬT LIỆU PLA/THẠCH CAO SỬ DỤNG CHỦNG VI KHUẨN KSF DESULFOVIBRIO ORYZAE M10 Hình 3.10 Ảnh SEM thể phân hủy thạch cao chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 a) thạch cao đối chứng, b) thạch cao sau ngày c) mẫu thạch cao sau 14 ngày Để đánh giá phân hủy sinh học vật liệu PLA/thạch cao, nghiên cứu này, chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 nuôi cấy mẫu thời gian 14 ngày Sự thay đổi cấu trúc vật liệu phân tích ảnh SEM Hình 3.10 thể phân hủy thạch cao chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 quan sát kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.10a– Ảnh SEM mẫu thạch cao đối chứng môi trường WB không bổ sung chủng Desulfovibrio oryzae M10 sau 14 ngày Hình 3.10b- Ảnh SEM mẫu thạch cao môi trường WB chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 sau ngày Hình 3.10c- Ảnh SEM mẫu thạch cao môi trường WB chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 sau 14 ngày Khi so sánh mẫu đối chứng (hình 3.10a) mẫu sau ngày (hình 3.10b) cho thấy sau ngày mẫu thạch cao bắt đầu bị phân hủy vi sinh vật kị khí KSF Desulfovibrio oryzae M10 nhận thấy chủng D oryzae M10 bám bề 56 mặt thạch cao Khi so sánh hình 3.10c với 3.10a nhận thấy, bột thạch cao sử dụng làm nguồn sulfate bị phân hủy gần hồn tồn sau 14 ngày thí nghiệm[40] So sánh ảnh SEM mẫu đối chứng mẫu bổ sung vi khuẩn nhận thấy compozit PLA/thạch cao bị phân hủy sau 21 ngày (A) (B) Hình 3.11 (A) đối chứng khơng vi khuẩn KSF;(B) Mẫu bổ sung chủng vi khuẩn KSF sau 21 ngày 57 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO  Đã biến tính thành cơng thạch cao EBS, kết nghiên cứu phổ hồng ngoại cho thấy EBS ghép thành công bề mặt thạch cao  Đã lựa chọn điều kiện chế tạo thích hợp cho vật liệu compozit PLA/thạch cao phế thải với thông số sau: nhiệt độ buồng trộn 190 oC, thời gian trộn phút, tốc độ trộn 50 vòng/phút  Đã chế tạo vật liệu compozit PLA/thạch cao biến tính khơng biến tính với hàm lượng khác Kết cho thấy, độ bền học mẫu compozit có sử dụng thạch cao biến tính tốt so với mẫu chưa biến tính Mẫu PLA420 có độ bền học tốt với độ bền kéo đạt 40,5 MPa, mô đun Young 796 MPa, độ dãn dài đứt 1,9%, độ bền uốn 1,5 MPa, độ bền va đập 4,7 kJ/m2 Sự có mặt EBS giúp q trình gia công vật liệu tốt hơn, đồng thời giúp cho mẫu có nhiệt độ phân hủy cực đại cải thiện Phân tích hình thái cấu trúc phương pháp SEM cho thấy phân tán tương hợp thạch cao biến tính (Egyp) với PLA tốt thạch cao ban đầu (Ogyp)  Bước đầu đánh giá khả phân hủy sinh học mẫu PLA/thạch cao phế thải sử dụng chủng vi khuẩn KSF Desulfovibrio oryzae M10 có hiệu ứng tốt ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận văn đạt nghiên cứu thăm dò ban đầu vật liệu compozit thân thiện môi trường PLA/thạch cao Tiếp tục hướng nghiên cứu này, học viên nhóm nghiên cứu cần tối ưu công nghệ chế tạo vật liệu compozit PLA/thạch cao, thiết lập định lượng mối quan hệ tính chất, cấu trúc với thành phần vật liệu khả phân hủy sinh học vật liệu compozit PLA/thạch cao với chủng vi sinh vật kị khí có khả phân hủy sinh học phân lập riêng, tương thích với vật liệu 58 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Mai Duc Huynh, Tran Huu Trung, Nguyen Huu Dat, Nguyen Vu Giang, 2020, The melting rheology, mechanical properties, thermal stability and morphology of polylactic acid/ethylene bis stearamide modified gypsum composite, Vietnam Journal of Chemistry 58(2) 251-255 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Phạm Minh Hải, Nguyễn Trường Kỳ, 2009, Vật liệu phi kim công nghệ gia công, Nhà xuất giáo dục Việt Nam 2) Hoàng Xuân Lương, 2003, Cơ học vật liệu compozit, Nhà Xuất Bản Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hà Nội 3) Đào Thế Minh, 2003, Vật liệu polyme compozits, Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới- Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Viện Nam 4) Hồ Thị Hoa, 2015, Nghiên cứu tổng hợp ứng dụng polylactic acid, Đại học khoa học tự nhiên 5) Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm Viện Kỹ thuật nhiệt đới, 2013, Hồn thiện cơng nghệ chế tạo vật liệu compozit PE/gypsum làm ống nhựa cứng sử dụng số lĩnh vực kỹ thuật, Hà Nội 6) H.Hoan, V.Hịa, Hồng Chiên, 2013, Nước thải Cty DAP (Hải Phòng) gây chết cá dân, Báo Lao động 7) Hiệp hội Phân bón quốc tế (IFA), 2013, Triển vọng thị trường phân bón giới thời kỳ 2013-2017, Tạp chí CN Hố chất, (9) 8) Hồng Vân, 2010, Tình hình cung ứng phân bón giới năm qua - Dự báo triển vọng trung hạn, Tạp chí CN Hố chất, (4) 9) Nguyen Vu Giang and Myung Yul Kim, 2006, Ảnh hưởng lớp phủ axit stearic lên màng lọc chất thải – thạch cao hỗn hợp PVC/thạch cao phế thải, Hội nghị khoa học lần thứ 20, ĐHBK Hà Nội, số 12 237-241 10) Nguyễn Vũ Giang, Trần Hữu Trung, Mai Đức Huynh, Khương Việt Hà, 2012, Tổng hợp biến tính canxi sunfat ứng dụng vật liệu compozit, Tạp chí hóa học, 50(5B) 204-209 11) Nguyen Vu Giang, 2005, A study of polymer composite based on poly(vinyl chloride) and waste-gypsum fillers, PhD Thesis, Sunchon National University, Korea 60 12) Nguyen Vu Giang, Thai Hoang, Myung Yul Kim, 2006, Surface modification of waste-gypsum fillers in PVC/waste-gypsum composites, Fourteenth international conference on composites/nano engineering, Colorado, USA, July 2-8, 467-468 13) Thai Hoang, Nguyen Vu Giang, Tran Huu Trung, 2012, Weathering and combustion resistance of modified waste gypsum and high density polyethylene composite, Viet Nam journal of chemistry, 50(6B) 167-170 14) The effect of phosphogypsum on the acoustic properties of PVC-based composites 15) H.F.El-Maghraby et al, Apatite formation on gypsum and gypsum/polymer composites 16) J.C Rubio-Avalos, et al, 2005, Flexural behavior and microstructure analysis of a gypsum-SBR composite material, Materials Letters, 59, 230-233 17) Gross RA, Kalra B, 2002, Biodegradable polymers for the environment Science 297:803— 807 18) Nampoothiri KM, Nair NR, Jonh RP, 2010, An overview of the recent developments in polylactide (PLA) research Bioresour Technol H 8493-8501 19) M Baikcom B Welt, K Berger, 2000, Notes from the Packaging Laboratory: PolyJactic acid - An exciting new packaging material, University of Florida, ABE 339, 20) E s Stevens, 2002, Introduction to the New Science of Biodegradable Plastics, Green Plastics Princeton University Press, New Jersey 21) Murariu M, Dubois p, 2016, PLA composites: from production to properties Adv Drug Ddiv Rev 105:17-46 22) Arrieta MP, López J, Fenándiz s, Peltzer MA, 2013, Characterization of PLA-limonene Maxis for food packaging apphcations, Polym Test (32):760768 61 23) JanP Eubeler, Marco Bernhard, Thomas P.Knepper, 2010, Environmental biodegradation of synthetic polymers II Biodegradation of different polymer group, Trends in Analytical Chemistry, Vol 29, No.1 24) Hashima K Nishttsuji s, Inoue T, 2010, Structure-properties of supertough PLA alloy with excellent heat resistance Polymer (51) 3934-3939 25) Anderson KS, Schreck KM, Hillmyer MA, 2008, Toughening polylactide Polym Rev (48), 85-108 26) Liang JZ Duan UR tang CY, Tsui CP, Chen DZ, Zhang SD, 2015, Mechanical properties and morphology of poly(l-lactic acid)/nano-CaCO3 composite J Polym Environ (23), 21-29 27) Murariu M, Ferreiru ADS, DEgée P, Alexandre M, Dubois P, 2007, Polylaclide compositions, Part 1: effect of filer content and size on mechanical properties of PLA/calcium sulfate composites Polymer (48), 2613-2618 28) Hong ZK, Zhang PB, He CL Qiu XY, Liu AX, Chen L, Chen XS, Jing XB, 2005, Nano- composite of poly(l-lactide) and surface grafted hydroxyapatite: mechanical properties and biocompalibility Biomatcrials (26), 6296-6304 29) Marius Murariua, Amália Da Silva, Ferreiraa Miroslaw, 2008, Polylactide (PLA)–CaSO4 composites toughened with low molecular weight and polymeric ester-like plasticizers and related performances, European Polymer Journal (44) 3842-3852 30) Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam giai đoạn 2008-2009, 2009, Nghiên cứu chế tao vật liệu compozit từ số nhựa nhiệt dẻo (PE, PP, EVA)/tro bay nhà máy nhiệt điện ứng dụng làm số sản phẩm dân dụng, Hà Nội 31) Thái Hoàng, Nguyễn Vũ Giang, Nguyễn Thúy Chinh, Nguyễn Thị Thu Trang, Trần Hữu Trung, Mai Đức Huynh, Vũ Mạnh Tuấn, 2013, Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất vật liệu tổ hợp EVA/LDPE/gypsum, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 51(5A) 327-333 62 32) La Thị Thái Hà, 2016, Tổng hợp Polylactic acid (PLA) – diol từ axit lactic 1,4 Butanediol, science & technology development (19) 33) Phương Thanh Vũ, Trần Công Huyện, Đặng Thị Cẩm Tiên Phạm Ngọc Trúc Quỳnh, 2015, Nhựa phân hủy sinh học poly (lactic acid) tổng quan ứng dụng, Tap ̣ chı́ Khoa hoc ̣ Trường Đaị hoc ̣ Cần Thơ, Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ Môi trường: 40, 43-49 34) John M Patterson, Zbigniew Kortylewicz, and Walter T Smith Jr, 1984, Thermal degradation of sodium dodecyl sulfate, J Agric Food Chem (32), 782–784 35) Cai, Y.-H (2013) Influence of Ethylene bis-Stearamide on Crystallization Behaviour of Poly(L-lactide) Asian Journal of Chemistry, 25(11), 6219–6221 36) Tran Huu Trung, Mai Duc Huynh, Do Van Cong, Nguyen Vu Giang, properties of composite based on high density polyethylene/ethylene vinyl acetate blend and a novel organic modified waste gypsum, 2018, Vietnam journal of science and technology, (56) 37) Nguyễn Thị Thu Trang, Nguyễn Thúy Chinh, Thái Hoàng, 2015, Nghiên cứu phân huỷ vật liệu tổ hợp polylactic axit/chitosan có khơng có polycaprolacton, Tạp chí hóa học 53(6), 684-690 38) Ohkita, T., & Lee, S.-H, 2006 Thermal degradation and biodegradability of poly (lactic acid)/corn starch biocomposites Journal of Applied Polymer Science, 100(4), 3009–3017 doi:10.1002/app.23425 39) Vuluga, Z., Corobea, M., Elizetxea, C., Ordonez, M., Ghiurea, M., Raditoiu, V., … Trica, B,2018, Morphological and Tribological Properties of PMMA/Halloysite Nanocomposites Polymers, 10(8), 816 40) Nguyễn Vũ Giang tác giả, độc quyền sáng chế số 28169, “Chủng vi khuẩn khử sulfat desulfovibrio oryzae M10 khiết mặt sinh học có khả sử dụng thạch cao nguồn sulfat nhất”, Cục Sở hữu trí tuệ, định số 4785w/QĐ-SHTT ngày 29/3/2021