Nghiên ứu hế tạo màng phân hủy sinh họ trên ơ sở blend ủa tinh bột sắn và nhựa poly (butylene adipate o terephthalate) (pbat)

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu chế tạo màng phân hủy sinh học

(PBAT)

NGUY Ễ N QUÝ AN

nguyenquyan18@gmail.com

Ngành K thu hóa h c ỹ ậ t ọ

Giảng viên hướng d n: TSc ẫ

Viện: K thut hóa h c 

HÀ NỘI, 11/2020

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132203841000000

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu chế tạo màng phân hủy sinh học

(PBAT)

NGUY Ễ N QUÝ AN

nguyenquyan18@gmail.com

Ngành K thu hóa h c ỹ ậ t ọ

Giảng viên hướng d n: TSc ẫ

Viện: K thut hóa h c 

HÀ NỘI, 11/2020

Đề ận văn: Nghiên c u ch t o màng phân h y sinh h    

blend ca tinh b t s n và nh a poly (butylene adipate- -terephthalate) (PBAT)    coChuyên ngành: K thu t hóa c h

Mã số SV: CA190111

Tác ging d n khoa h c và H  ng ch m lu n tác gi   a ch a, b sung lu      n h p H  ng ngày 30/10/2020 v i các n i dung sau:  

1 B sung thêm khái ni   y sinh h  các mc phân h y sinh h c khác nhau c a màng và b sung thêm các thông tin    

v nguyên li u dùng trong nghiên c u theo ý ki n c a TS Tr nh Minh      

t

2 S a ch a l i m t s l i chính t trong lu          sung công thc tính Dt (Ph   y sinh h c) theo ý ki n c a TS Nguy n    Châu Giang

3 B   ph n ng c a tinh b t v i axit tartaric trong ph n      

t ng quan theo ý ki n c a TS Nguy n Ti n Phong     

Lờ i cảm ơn

Tôi xin dành l i c u tiên và sâu s c nh t t  luôn tng d n và t o m  u ki n thu n l i nh t     cho tôi trong sut quá trình th c hi n lu  

Tôi xin chân thành c th y giáo, cô giáo, các c n b gi ng d y và    nghiên c u c a Trung tâm Công ngh Polyme - Compozit và Gi y    Vin K thut hóa h c   i h c Bách khoa Hà N t o nh n u ki n thu n l i và nhi tôi trong su t quá trình h c t p và nghiên c u    Tôi xin dành l i c   c bi t t     ng nghi 

ng viên tôi hoàn thành khóa h c này 

Tôi xin chân thành c

h ng ngo i FTIR   ng cng ch t bi n tính và ch t hóa d o     n

ch  s ch y và tính ch t kéo c a blend   c kh o sát và cho th ng

ta axit tartaric và ch t hóa d o l    d ng kính

hin t   nghiên c u hình thái h c c a v t li u blend K     t

qu cho th y vi c bi n tính b ng axit tartaric giúp pha phân tán phân b       u

o ra m t c ng nht qu  c gi i thích là do s  hình thành c a copolymer ghép PBAT-g-   c ch ng minh qua thí nghim Molau Ngoài ra, ng c a t  trng MTPS, bt

Hà N i, ngày 23 tháng 11  

H C VIÊN 

Nguy n Quý An 

MỤ C LỤC

Trang DANH M C HÌNH Ụ iii

DANH M C B NGỤ Ả v

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CH VIỮ ẾT TẮT vi

M Ở ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Polymer phân h y sinh h c 2ủ ọ 1.1.1 Gii thiu chung 2

1.1.2 Phân lo i 3 

1.1.3 Quá trình phân hy polymer 4

1.1.4 ng d ng c a polymer phân h y sinh h c 6    

1.2 T ng quan v tinh b t 7 ổ ề ộ 1.2.1 Gii thiu chung 7

1.2.2 Tính cht vt lý 8

1.2.3 Thành phn hóa h c 10 

1.2.4 Tinh bt sn 11

1.3 T ng quan v tinh b t nhi ổ ề ộ ệ t dẻo 13

1.3.1 Gi thii u chung 13

1.3.2 Tính cht 14

1.3.3 Blend c a tinh b t nhi  t do và polymer t ng h p 17  

1.4 T ng quan v poly(butylene adipate- -terephthalate) (PBAT) 21 ổ ề co 1.4.1 Gii thiu chung 21

1.4.2 T ng h p PBAT 21  

1.4.3 Tính cht ca PBAT 22

1.5 T ổng quan v blend PBAT/TPS 25ề CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Nguyên u 32liệ 2.2 Phương pháp chế ạ t o tinh b t nhiộ ệ t dẻo 32

2.3 Phương pháp ch t o blend PBAT/MTPS 33ế ạ 2.4 Phương pháp chế ạ t o màng t blend PBAT/MTPS 33ừ 2.5 Phương pháp xác định tính chấ t của blend PBAT/MTPS 34

2.5.1 nh tính chc ca màng blend PBAT/MTPS 34

2.5.2 nh ch s  chy c a blend 36 

2.5.3 Phnh vi c u trúc c a blend PBAT/MTPS 36  

2.5.4  37

ii

2.5.5   h ng ngo i FTIR 37 2.5.6  y sinh hc hiu khí hoàn toàn cu ki n c a quá trình t o   

c ki m soát 37 

CHƯƠNG 3 KẾT QU VÀ TH O LU N 45 Ả Ả Ậ

3.1 Đánh giá kết qu n tính TPS bả biế ằng phương pháp phổ ồ h ng ngo i 45ạ

3.2 Khảo sát ả nh hư ở ng của ch t bi n tính và ch t hóa dấ ế ấ ẻo đến tính chất

c a blend PBAT/MTPS 46ủ

3.2.1 ng ca cht bi n tính và ch t hóa d  n ch s  chy ca blend PBAT/MTPS 46 3.2.2 ng ca cht bi n tính và ch t hóa d  n tính cht kéo ca blend PBAT/MTPS 47 3.3 Đánh giá sự ạ t o thành copolymer ghép c a PBủ AT và MTPS b ng ằ phương pháp Molau 50 3.4 Khảo sát ả nh hư ở ng của ch ế độ gia công đến tính chấ t của blend PBAT/MTPS 51 3.5 Khảo sát nả h hưở ng ủ hàm lược a ng MTPS tớ i tính chất của blend PBAT/MTPS 52 3.6 Khảo sát ả nh hư ở ng của hàm lượng bột talc đến tính chấ t của blend PBAT/MTPS 54 3.7 Nghiên cứu đánh giá khả năng, mứ ộ c đ phân h y c a màng phân ủ ủ

h y sinh h c PBAT/MTPS 55ủ ọ

3.7.1  a màng PBAT/MTPS 55 3.7.2 c  chuy n hóa cacbon h 2 c a màng PBAT/MTPS 58

KẾ T LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KH O 63 Ả

DANH M C HÌNH Ụ

 Phân lo i polymer phân h y sinh h c [4] 3   

 Màng ph  t 7

 Túi bng 7

 M t s s n ph m trong ngành th c ph m s d ng nh a phân h y sinh           h c 7 

 nh SEM c a m  t s loi tinh bt: (a) Ngô; (b) Ngô np; 8

  s chuy n pha c a tinh b t trong quá trình x lý nhi t 10       

 C u trúc hóa h c ca amylose Mc liên k i nhau t v bi liên k-1,4-glucosidic [15] 11

 C u trúc hóa h c ca amylopectin Mi chui monomer thc liên kt vi nhau b i liên k -1,4-glycosidic, trong khi các nhánh liên kt vi nhau b i liên k -1,6-glucosidic [15] 11

 Mt ct ngang ca c  s n 12

 nh SEM c a tinh b t s n 13

 B m t c a TPS t    tinh bt khoai tây vng glycerol khác nhau 15

 B m t c a TPS t    tinh bt ngô và tinh b t lúa mì 15 

 ng cn Tg c a tinh b t nhi  t do 16

 ng cng m trong h n h p t   i Tg c a TPS 17 

  ph n ng t ng h p PBAT 22    

 M t vài k t qu   th nghi m phân h y c a PBAT 23   

 C u trúc phân t  axit citric (CA) và axit tartaric (TA) 29

 n ng ester hóa x y ra gi a tinh b t và axit tartaric 29   

 nh SEM b m  t phá hy c a m u PBAT/TPS và PBAT/TPS-  TA 30

  quy trình ch t o tinh b t nhi   t do 32

 Tinh bt nhi t d o sau khi ch t o 33    

  quy trình ch t o blend PBAT/MTPS 33  

 Màng blend TPS/PBAT 34

h 2.5 Thit b thi màng Labtech 34

M u th  lonh trong ISO 527-3 34

 Th nghi m kéo trên thi t b LLOYD 35   

 Thit b nh ch s  chy 36

 Kính hi n t quét 36

 Máy quang ph h ng ngo i FTIR 37   

 H n h p m u th và rác th i t ng h      c tr n l c khi th  nghi m 39 

   h thng th nghi m phân hy sinh h c 42 

 Ph  h ng ngoi FT IR ca tinh b- t nhit do bin tính 45

 ng cng ch t hóa d o và ch t bi n tính t    i ch  s chy (MFI) c a blend PBAT/MTPS 47 

iv

 ng cng ch t hóa d o và ch t bi     b n kéo c a blend PBAT/MTPS 48 

 ng cng ch t hóa d o và ch t bi    giãn dài c a blend PBAT/MTPS 49 

 nh SEM b m t phá h y c a m u blend PBAT/TPS và PBAT/MTPS      49

 Th nghi m Molau trên m u blend PBAT/TPS và PBAT/MTPS 50  

 C u trúc c a PBAT/MTPS khi hòa tan trong dung môi 51  

 Màng PBAT/MTPS b phân rã trong quá trình th nghi m 58   

 nh SEM c a màng PBAT/MTPS sau 55 ngày th nghi m phân rã 58    

    th s i khng CO2 theo thi gian 60

 c phân h y c a v t li u theo th i gian 61     

 Th nghi m phân h y màng PBAT/MTPS 61  

DANH M C B NGỤ Ả

 ng amylose và nhi  h hóa c a m t s lo i tinh b t 9        

 M t s s n ph m PBAT có s n trên th  ng 21       

 Tính ch t c a PBAT 24  

 M t s nguyên li    c s d ng trong nghiên c u 32 

 Thành ph n khô c a rác th i t ng h p s d ng trong th nghi m 38         

 Quy trình b sung m cho h n h p 39     

 Nh ng pic h p th      h ng ngo i c a TPS và TPS   bi n tính 46 

 ng c a t  tr c vít t i tính ch t c a blend 52       

 Kh o sát quá trình phân rã c a màng blend 40 MTPS/ 60 PBAT 56  

 Thông s c a v t li   i ch ng 58 

 Các thông s c a màng 40 TPS/60 PBAT 59  

 Thông s c a v t li u c y 59     

 Các thông s c a các m u sau khi th nghi m 61    

LDPE Low density polyethylene

LLDPE Linear low-density polyethylene

MA Maleic anhydride

MTPS 

PBAT Poly (butylene adipate- -co terephthalate) (PBAT)

PBS Poly (butylene- -succinate) co

PBSA Polybutylene succinate-adipate

PBT Polyhydroxyalkanoates

PCL Polycaprolactone

PE Polyethylene glycol

PEG Polyethylene glycol

PET Poly(ethylene terephthalate),

M Ở ĐẦU

c s d ng nh ng v t li u có ngu n g c polymer luôn song hành cùng

v i s ng hii trong th i gian g ng v t u này l li i

là m i quan tâm trên toàn th gi i do chúng là nguyên nhân c a nh ng v       v

nghiên c u phát tri n các polymer phân h y sinh h c v i m      cho

nh ng v t li u polymer truy n th      h n ch s ph   thuc vào ngu n nguyên liu hóa th ch, làm gi ng x u t ng M t trong s nh ng v t    liu polymer phân h y sinh h c nghiên c u r ng rãi là poly (butylene  adipate co- -terephthalate) (PBAT) V t li u này có tính ch t cao, kh     gia công t t tuy nhiên l i b gi i h n trong nh ng ng d ng th c t do có giá thành          cao

Tinh b t là polymer thiên nhiên có ngu n g c tái t o và có kh      

h y sinh h c hoàn toàn Tinh b t nhi t d    c ch t o t tinh b t v i kh       

  t n a nhi t d o, và có th s d ng trên nh ng thi t b gia        công nh a nhi t d  i màng Tuy nhiên, do tinh b    c cao và tính ch     i h n vi c s   

d ng trong nh ng ng d ng th c t Do       t trong nh ng gi 

ra là k t h p gi a PBAT và tinh b    ch  t o ra v t li u polymer blend có kh   

y sinh h c, có tính ch t phù h p v i yêu c u s d ng trong th c t         

và giá thành không cao

t Nam hi n nay, tinh b t o t c s n là lo i tinh b t ph bi n

nh ng yêu c u s d ng trong th c t          vi c th c hi   tài

Nghiên c u ch t o màng phân h y sinh h      blend c a tinh b t s   n

và nh a poly (butylene adipate-  co -terephthalate) (PBAT)  t s c c n thi t 

2

1.1 Polymer phân h y sinh h c ủ ọ

1.1.1 Giới thiệu chung

Các ngành công nghi p s n xu t các s n ph m ch t d          c nhi u s chú ý Nh ng s n ph     thành m t ph n quan tr ng trong l i    

s ng hi i, r t nhi u s n ph m hi    c s n xu t m t ph n ho c hoàn     toàn t các s n ph m ch t d o do chúng có tính ch t t t, d gia công và chi phí        

s n xu t th p Ngành s n xu t nh ng v t li       u t cht dng m t cách 

m nh m trong su    n t i s ng s n xu 

t m u t n [1] Nh ng s n ph m t nh a truy n th ng r t b n và         khó b phân h y b   ng xung quanh Nh ng polymer này ph i m t t   i

    có th phân h    u ki  ng thông

ng Rác th i nh a t nh ng polymer có ngu n g c d u m không có kh         

y sinh h c chi m t tr   trong ch t th i r  , và bao

bì là m t trong s nh ng lo i rác th i d nh n th y nh t Trong s           ng s n 

ph m bao bì t polyethylene (PE) là nh ng s n ph m có ngu n g c d u m          c

s d ng r ng rãi do có nh ng tính ch     c t t, tính ti n l i cao và giá thành  

r T    nh n th y r ng: nh ng s n ph     m t nh a t ng h p không có kh    

y sinh hng x u t ng t nhiên và 

là thách th c l h v c qu n lý ch t th   i Trong nhnhà nghiên c   u s    n vi c nghiên c u phát tri n các   polymer phân h y sinh h c v i m cho nh ng v t li u polymer   truy n th    h n ch s ph    thuc vào ngu n nguyên u hóa th ch, làm  li 

ging x u t ng [2] Các polymer phân h y sinh h c s n 

xu ngu n nguyên li u tái t o và có chi phí s n xu t th     ng là xu

ng phát tric h u h t các qu c gia t p trung nghiên c u     

Theo h i tiêu chu n th nghi m và v t li u M         (AS™ D5488-84d), thu t ng phân h y sinh h   c là kh  

n m, trong kho ng th i gian phù h p v    u ki

- Theo Japanese Biodegradable Plastics Society: nh a phân h y sinh h c là   

v t li u polyme có th bi   c thành các h p ch t có tr  ng phân t tht mc trong quá trình phân h y là s   i cht

có s  hi n di n c a các sinh v t t nhiên   

- Theo H ng Châu Âu v tiêu  chun hóa (CEN): Nh a phân h y sinh  

h c là m t v t li u phân hu      suy thoái xng c a vi sinh vt phân hc mêtan và sinh kh i 

1.1.2 Phân loại

Các polymer phân h y sinh h c có th    c s p x p theo thành ph n hóa   

h c, theo p   ng h      ng d ng, t m quan tr ng v kinh t , M i cách phân lo i l i cung c p nh ng thông tin khác        nhau v chúng  a theo ngu n g c, có th ân lo i chúng    ph thành hai nhóm chính: polymer thiên nhiên và polymer t ng h p [3] Polymer  phân hy sinh h c có ngu n g c thiên nhiên là nh ng polymer     c hình thành trong t nhiên trong quá trình phát tri n c a tát c các sinh v t Quá trình t ng      

h p c ng là ph n ng trùng h p chu c a các monomer ho   i  ng

x i s xúc tác c a các enzyme c hình thành trong các

t bào b i các quá trìn  i cht phc tp

 1.1 Phân lo i polymer phân h y sinh h c [4]   

4

1.1.3 Quá trình phân hủy polymer

Nhìn chung, polymer phân h y sinh h c b phá v hình thành nên khí,     

h p ch t mu i và sinh kh i Phân h y sinh h c m t cách hoàn toàn x y ra khi        không còn t n t i các oligomer ho c monomer   

M c dù phân h y sinh h   phân hc gây ra bi các ho ng sinh h c bi t là các ho  ng ca enzyme), tuy nhiên, nó

ng x ng th i ho c th m chí kh    u t s phân h y phi sinh h c    chng h  t s ch quan tr ng trong quá trình phân h y polymer  

1.1.3.1 

M t s   ng l n các polymer có th b    thy phân, ch ng h  polyester, polyanhydride, polyamide, polyamide, polycarbonate, polyurethane, polyurea, polyacetal và polyorthoester Nh   h thy phân   

c xem xét m t cách r ng rãi, không ch th    i v i m ch chính, mà  còn th y phân các nhóm ch c Các y u t c n thi       xúc tác ph n ng ch ng   

hng có m t tron g

h u h t các   ng Không giy enzymet liu phân h y d n t b m t vào trong lòng v t li u (ch y u là do các phân t          enzyme không th khu ch tán vào trong lòng v t li u), quá trình th y phân hóa     

h c c a v t li u r n có th di n ra trên toàn b m t c t ngang, ngo i tr m t s              polymer r t k   c [5]

Mt s   y u t chính ng t i quá trình phân h y phi sinh h [6]:   c

- Loi liên kt hóa hc

Có nhi phân h y k t h p v    phân h y polymer trong 

ng t   phân h y vi sinh v t có th di n ra thông qua ho t     

ng c a các enzyme ho c các s n ph m ph (ch ng h      c peroxide)

c ti t ra b các vi sinh v t (vi khu n, n m men, n     

v t có th tiêu hóa các polymer và gây ra quá trình lão hóa b i các y u t      c, hóa hc hoc enzyme [5]

Các vi sinh vn và n m có liên quan t i s phân h y c a c      

nh ng polymer thiên nhiên và polymer t ng h p S phân h y sinh h c c a nh       a

x y ra m nh m    u king khác nhau tùy theo tính ch t c a chúng, b i vì m i sinh v t ch u trách nhi m cho quá trình phân h y khác nhau và      chúng có nhu ki n phát tri n t  t Polymer là nh ng ch t n n   ting vi sinh v t d   ng Phân h y sinh h c b chi ph i b i các     yêu t   a t c polymer, lo i vi sinh v t Tính ch c  t a polymer chng

h  k t tinh, tr n ng phân t , lo i nhóm ch c có m   t

trong c u trúc phân t , ch t hóa d o ho c ph       

ng trong quá trình phân h y c a nó Trong quá trình  phân h y c   u tiên, nh   c chuy n hóa thành 

nh ng monomer ng monomer này b khoáng hóa H u h t polymer là   quá l  có th          c tiên chúng ph c depolymer hóa thành nh ng monomer nh     c khi chúng có th  c h p th và phân h y sinh h c trong các t bào c a vi khu n S phân h      u c a polymer có th x y ra do các quá trình v t lý ho c sinh h c Quá trình v t lý,      chng hg ho t/s y khô, có th gây ra nh ng phá h   c ch ng h    h ng v t n t c a v t li u     polymer S phát tri n c a n    gây ra s   và n t v quy   

mô nh khi n m thâm nh p vào nh ng n n polymer r n Polymer t ng h p ch ng         

hdepolymer hóa b i nh ng enzyme c a vi sinh   

vc h p th vào các t bào vi sinh v t và b phân h     y sinh h c Th y phân phi sinh h c là ph n ng quan tr ng nh         b u quá trình phân h y trong môi tr ng c a nh ng polymer t ng h      polycarboxylate, poly(ethylene terephthalate) (PET), polylactic axit (PLA) và

nh ng coplymer c -glutamic axit) và poly dimethyl siloxan hoc silicone

Nhìn chung, khng phân t l n s làm    gim kh ng phân h y sinh   

h c b i vi sinh v   c l i, nh ng monomer, dimer và oligomer c a nh ng   

m t xích trong polymer l i r t d phân h y và khoáng hóa Kh     ng phân t cao làm gi m m nh kh    n l i cho s  

t n công c a nh ng vi sinh v t vì vi sinh v    i nh ng ch t n n ph   c

ng hóa qua màng t  y b i nh ng enzyme c a t bào    

Ít nh t hai lo i enzyme có liên quan t i quá trình phân h y c    a polymer: depolymerase n i bào và ngo i bào Trong quá trình phân h y, các enzyme t vi    sinh v t phá v nh ng c u trúc ph c t p c      c nh ng phân t  

nh  ng h nh có th    t qua màng t bào vi khu c s d ng làm ngu n cacbon và ngu   ng

c g i là depolymer hóa Khi s n ph m cu i cùng là CO    2, H2O

ho c CH 4, s phân h c gu quan tr ng c trình phân hy polymer hic ti 100%, nguyên nhân là do mt phn

nh polymer s k t h p v i sinh kh i vi sinh v t, mùn h       và các s n ph m t   nhiên khác Các nhóm vi sinh v t chi  ng phân h y polymer 

nh bu king Khi có m t oxy, nh ng vi  sinh v t hi u khí ch y u là nguyên nhân gây ra phá h y nh ng v t li u ph c t p          

6

1.1.4 Ứng dụng của polymer phân hủy sinh học

Polymer phân h y sinh h c   c ng d ng ch y u trong    các c: y

h c, nông nghi p và bao bì th c ph m v i nhi u s n ph       i hóa Do có tính chuyên d ng và giá tr   ng ng d ng c a polymer   phân h y sinh h c c y hc phát trit tri các

ng n và th i gian phân h y dài c a nh ng s n ph m t polymer không phân h y,         

nh ng v t li u n     t o ra nh ng ch t gây ô nhi m tr n l    t, làm suy gi m ch   t b ng cách c n tr quá trình v n chuy     c và phân bón git và cây tru này s gián ti p gây   ng t i vi c suy  

gi m s ng cây tr ng 

G  ác lo i màng ph      polymer phân h y sinh h  

c s d  thay th cho các s n ph m màng ph không có kh      

h y nh có kh     phân h y sau m t th i gian nh   ng ca các y u t   ng và các vi sinh v t trong t Màng phân h y sinh h c giúp    

nh sng cây tr ng, duy trì ch t và không gây tr ng i cho các  

v mùa sau 

 1.2 Màng ph t    1.3 Túi b  ng 1.1.4.3  

Polymer phân h y sinh h c ng d ng ch y  u trong s n xu t bao bì  cho công nghi p th c ph m có th s d ng trong nh ng ng d ng v bao bì,           

nh ng polymer này ph i ng c các yêu c u v m  t s tính cht 

- Tính ch t kín khí: trong ngành công nghi p th c ph m, c n có m t s        u

ki n áp su t khí trong nh  ng h p c   th  duy trì chng th c ph m trong quá trình b o qu n Vì v y, các v t li u nh a phân h y sinh h c c n có kh          

  ch n vi c th m th u các phân t khí qua màng    

- Tính chm: tính chn s xâm nh p c  a

m m t cách không mong mu n qua màng polymer  

- Tính ch t nhi t và tính ch  c: tính ch t nhi và tính ch t   t h c t

m b o vi c b o v các s n ph m không b        ng trong quá trình b o qu n  

M t s polymer phân h y sinh h     c s d ng trong các ng d ng bao bì  thc ph m có th   c k n là: Tinh b t, cellulose, Polylactic    axit (PLA), Polyhydroxyalkanoates (PHA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT),

 1.4 M t s s n ph m trong ngành th c ph m s d ng nh a phân h y sinh h c           

1.2 T ng quan v tinh b ổ ề ột

1.2.1 Giới thiệu chung

Tinh b t là m t thành ph n quan tr   ng trong ngành công nghi p th c ph     ng ci Tinh

b t góp ph n t 50-     ng trong ch    ng c  i, là

gi y, bìa, bao bì, ch t kt dính, v t li u xây d ng, [10] 

Trong t nhiên, tinh b   c t ng h p t   thc v  c d  tr i

d ng h [11] H t tinh b t  c tìm th y trong các b   ph t, r ,

c , thân, lá c a th c v t Nh ng h t tinh b t có th         c chuy n hóa thành glucose b i enzyme  amylase và glucose s  c s d   t ng trong quá trình h t n y mm hoc bt c khi nào cng

1.2.2 Tính chất vật lý

Tinh b t t nh ng ngu n th c v t khác nhau th hi n nh ng hình d         c

t tinh bng có nh ng hình d ng khác nhau, bao g m d ng hình    

c u, hình b u d  ng thon dài và ng kính

n m trong kho   t i 100 

 1.5 nh SEM c a m t s lo i tinh b t: (a) Ngô; (b) Ngô n p;       

(c) Khoai tây; (d) Lúa mì

Tinh bng và tinh b t ngô n ng có d ng hình c u và  

t khoai tâng có c d ng hình ovan và d ng hình c u    Tinh b t lúa m , lúa m ch t n t i hai d ng kích       c: nh ng h t tinh b t l n có    

di nh ng h t nh có d ng hình c u Hình d ng c a m s        t 

ht tinh bc quan sát thông qua nh SEM n  [11]

Kích c c a các h t tinh b  ng trong kho ng r t l n, tùy thu c    vào lo i tinh b Ví d  t  ng h t tinh b t lúa mì nh    ng kính 2  3

H t tinh b   c l p th thun ngh ít Hc x lý b 

hp, nghi n có kh   c l nh và d b các tác  nhân hóa h c và enzyme t     c nóng, h t tinh b t có kh   

   n r t l n và xu t hi n s h hóa Nhi      h hóa ph thu c vào  hình dc c a t ng   lo i h t tinh b t Nh ng h t l n bao gi      

 và h hóa nhi   i nh ng h t nh   cùng loi Do kích

c h t tinh b ng trong kho ng l n nên nhi     h t kho ng r ng   ng amylose và d i nhi   h hóa c a m t s   loi tinh bt

có ngun gc th c v t khác nh au c th  hi n trong b ng 1.1 [13]: 

 1.1  ng amylose và nhi   h hóa c a m t s lo i tinh b t     

STT Loạ i tinh b t Hàm lượng amylose (%) Nhiệ ộ ồ ộ t đ h hóa (oC)

Tinh b t sau khi h hóa có th thoái hóa k t tinh l trong quá trình b o     i 

qu n ho c quá trình   u trúc tinh th có th   quá trình chuy n pha c a tinh b t trong quá trình h     c th hi n trong  hình 1.6 Có th th y r ng: c u trúc tinh th c a h t tinh b t b phá h y k       c

   c (Hình 1.6 a, b) Trong quá trình h hóa, amylose và 

t php v i nhau Các y u  

t  c và ng su t c t có th     ng quá trình tách này Tuy nhiên, trong quá trình x lý b i hàc th p, h u h  t amylose v n còn trong amylopectin [14] Sau khi ph n tinh th b phá h y trong     quá trình h hóa, nh ng m ch phân nhánh ng n có th hình thành lên các h t gel      

t i ph n cu i c a m ch phân t (Hình 1.6b) Trong quá trình ho c b o qu n,          

tinh b t h hóa có th k t tinh l i ho c b thoái hóa Ban u, tinh th d ng chu          i

xo amylose Amylopectin h  u duy trình tr ng 

   i th       k1.6d) [12]

 1.6 s chuy n pha c a tinh b t trong quá trình x lý nhi t        

1.2.3 T hành phần óa học h

Tinh b t là m t polysaccharide có công th c phân t    (C6H10O5)n cha h n 

h p c a hai thành ph n chính: amlopectin và amylose Amylopectin là phân t    có

 phân nhánh cao, còn amylose là phân t có c u t o m ch th ng     

T l thành ph n gi a amylose và amylopectin trong tinh b t là khác nhau     tùy thu c vào t ng lo i th   c v t, th m chí khác nhau c i v i cùng m t lo     i

-D-c th hi n trên hình 1.7  

Kh ng phân t c    ng trong ph m vi khá r ng  

n 1.000.000) và khác nhau tùy thu c vào lo i th c v t Amylose có th     

c coi là m t polymer m ch th ng, tuy nhiên nó v n ch a m t s l ng r t ít         

nh - i 1,0%) [13]

và có tính ch t rõ ràng c a nhng phân t phân nhánh 

C u trúc hóa h c ca c th hin trong hình 1.8

 1.8 C u trúc hóa h c c a amylopectin M i chu i monomer th       c liên k t 

v i nhau b i liên k    -1,4-glycosidic, trong khi các nhánh liên k t v i nhau b i liên k    t

-1,6-glucosidic [15]

1.2.4 Tinh bột sắn

S n là m t lo  c có ngu n g c t Nam M v i nhi u tên g      i khác nhau tùy theo t ng vùng: yucca (Trung M ), madioca hay manioca (Brazil),  

tapioca ( và Malaysia) và cassada hay cassav   Á)

S n là cây lâu n ng cây bc công nh n là d ng và yêu c tr u

u vào th p Cây s n có th phát tri n trên m i lo      cây phát tri n 

ng th i d dàng thu ho ch c     ng thành trong khon

18 tháng, cây có th có chi u cao 1m 5m, v i r kéo dài kho ng 1m vào trong     

t C s c thu ho ch trung bình vào kho n 12 tháng sau khi tr ng Thu ho ch quá s m hay quá mu   u có th làm gi m   t và

ng tinh b  t c n c ch ra b ng ch s thu ho ch     (tc là t l kh  ng c trên t ng khng c t t

ng n m trong kho ng t    n 0,7

 1.9 M t c t ngang c a c s n     

R cây s ng có hai loi: r con và r c [16]  

R con là r m c ra t hom, m i g c có th có t 400 r R phát sinh t           

nh ng mô s o c a m   u tiên r m ng n m ngang, v   sau phát tring xuyên xu ng N t khô h n r s    t

 n có kh  u h n r t cao  

R c   c hình thành do s phân hóa hình thành c a r con và s phình to    

c a r (ph n r m c ngang) C phát tri        ng n m ngang ho c ch  ch

t C có th dài t i 1 m (trung bình dài 30-   ng kính

c có th  t i 14cm (trung bình: 3-7cm)

M c t ngang ct  a c c th  s hi n trên hình 1.9 [17]

C s n  ng có thành ph n g m 60-   c, 30-35% carbohydrate, 1-2% ch t béo, 1-2% s i và 1-2% protein v i m    ng nh vitamin và ch     ng tinh b t trong ph n c t    khon 33%, tùy thuu ki n khí h u v  à thi gian thu hoch

ng tinh b t t vào kho ng cu i     th i gian thu ho ch, c s n s       ng tinh b t th       trong khi quá th i gian thu ho ch trong c s có k t c     u g trình ch bi n tinh b t M c dù cây s    ng tinh b t, vitamin và khoáng th u ng t  c s d ng làm th c ph m   nhi u vùng

Theo Sánchez và các c ng s [18], trong khi tinh b  ng ch a 75 

 80% amylopectin và 20- i v i tinh b t s   ng

ng amylose n m trong kho ng 15,2% t i 26,5 Tinh b   %  t s n có d ng hình tròn, vc h t trung bình t    c th hi n qua nh SEM trên hình 1.10 [18] 

s n ph m v i giá thành c nh tranh    

1.3 T ng quan v tinh b t nhiổ ề ộ ệ t dẻo

1.3.1 Giới thiệu chung

Trong s nh ng polymer phân h y sinh h   c, tinh bc coi là m t trong 

nh ng polymer  y h a h n trong vi c s d ng làm nguyên li u thô      cho s n xu t màng polymer phân h y sinh h c do có nhi     i n

nguyên li u d i dào, có th tái t o trong th i gian ng n, giá thành th p và có kh        

y sinh h c r t t t   

Do có các cc bi t là kh ng phân t l n cùng v i các   liên k t hydro, quá trình x lý nhi t c a tinh b t bao g m nhi u ph n ng hóa         

h c và v t lý, ví d      c a các h t tinh 

b t, h hóa, phân h y, nóng ch y và k     hóa là quan trng nh t vì nó liên quan ch t ch t i nh ng ph n       c khi h hóa, nhi phân h y c a tinh b t th    nóng ch y Vì v y, không th   

x lý nhi t các v t li      tinh b t s d ng nh ng thi t b nh a thông       

  bi n nh

Các liên k t hydro liên phân t và n i phân t trong các phân t tinh b t là      nguyên nhân d n t i khó gia công tinh b t [20] Tinh b t t nhiên không có     

nh ng tính ch t ca nha nhit dt hóa k o, k t

h p v i quá trình x lý nhi t, và ng su t c t, nh ng h t tinh b t s h hóa và th             

hi n các tính ch t c a nh a nhi t d     o [21]. c tinh b t nhi t d o, các   quá trình x lý nhi c ph i phá v c u trúc bán tinh th c a tinh b t Do      nhi  nóng ch y c a tinh b  so vi nhi phân h y c a nó,  nên c n ph i s d ng các ch t hóa d o, ch ng h         i ng

c a nhi  và l c c t trong quá trình x lý, c u trúc tinh th t nhiên c a nh ng        

h t tinh b t s b phá h y và hình thành pha polymer liên t c Tinh b t nhi t d o         

 c t o thành t tinh b t hóa d o v   c r t giòn nhi     c i thin tính m m d o và   thun l  quá trình gia công, các nghiên c u 

ng s d ng m t s ch t hóa d o ch ng h        c, glycerol, propylene glycol, glucose, sorbitol, [22] Trong s     t hóa d ng

c s d ng nh t do có m t s tính ch t        không màu, không mùi và không

ng nhic cung c , v t li u s cho th y các h t tinh    

b t không nóng ch  y, vi c s d ng m   ng ch t hóa d o

   n t i s phá h y không hoàn toàn c u trúc tinh th c a tinh b t     [22]

C u trúc b m t c a TPS ph      thuc nhi u vào lo i tinh b t s d ng Trong     

ng h p s d ng tinh b t khoai tây, b m t TPS m n d       ng

 nh t l n gây ra b i glycerol, b m t c a TPS ch a 30% ch t hóa        

d o hình thành lên nh ng khuy  t tt [23]

20% glycerol 25% glycerol 30% glycerol

 1.11 B m t c a TPS t tinh b t khoai tây v       ng glycerol khác nhau

ng h p c a tinh b t ngô v i 20% glycerol, b m t m      i các n p g p nh     phân b  i v tinh b t t lúa mì, i  TPS có c  ng nh  i nh ng m ch polymer dài ch y song song   [23]

Tinh b t ngô v i 20% glycerol   Tinh b t lúa m v i 20% glycerol   

 1.12 B m t c a TPS t tinh b t ngô và tinh b t lúa mì      

Tính chc c a TPS ph thu c vào nhi    c s 

dng và lo i ch t hóa d   gia Tinh bt

là polymer thiên nhiên có ch a nhi u liên k t hydro gi a các nhóm hydroxyl    trong phân t  Nhng ch t hóa d o ph bi n ch ng h       ethylene glycol ho 

p v i nh ng h t tinh b t     ng ch t hóa d o s làm gi m    

  b n kéo  giãn dài c a tinh b t nhi t d o    

Cht hóa d o ch ng h  t pha loãng và làm

gi m s   a các phân t    b n kéo c a chúng 

ng th i ch t hóa d  i thing ci phân t và d n  

t i s c i thi    t S   

ng ch t hóa d o ch x   i v i m  ng glycerol nh nh N u 

  giãn dài  t s gi m xu ng Hi  ng này

x y ra do v  tác phân t  tr nên

y n m c m t s      a các phân t tinh b  c thay th b ng  

a các phân t glycerol và tinh b ng m th p, tinh b t   nhi t d o r t giòn, trong khi v i m    c  nên m m d 

b t nhi t d    b n r t nhanh khi b t Tính ch t nh y v      m

n ch nh ng ng d ng c a TPS t i nh        m quá thp ho c quá cao [22] 

Trong quá trình b o qu n      x y ra hi n  ng k t tinh l i c  a amylose và amylopectin V i th i gian b o qu     k t tinh trong TPS l  b n kéo và gi giãn dài  t c a v t li u  

S  ng c m trong v t li u khi b o qu    i tính

chc ca v t li u

M t trong nh m chính liên quan t i v t li u ch a tinh b t là     

u này có liên quan tr c ti p t i nhi    hóa thi cao

c a chúng Nhi  hóa th y tinh (T gu s chuy n tr ng thái c a v t li u      

t trng, m m d o sang tr ng thái th y tinh T    g c coi là thông

s quan tr ng nh   nh tính ch t c nh hình và ki m soát các quá trình kt tinh ca chúng

Tác gi Mitrus cho th y r ng T   g c a các v t li   tinh b t gi m

gng glycerol trong blend Tg cao nhc quan sát th y là 132,7 oC v ng glycerol 15%, th p nh t là 18,1  ot

  c m c 30% glycerol Hình 1.13 cho th y s    i v nhi hóa th y 

ng glycerol [23]   m c a t t c các h n h    u là 15%

 1.13  ng c  n T g c a tinh b t nhi t d o    

Nhiu tài li y r ng m trong các h n h p có nh ng    

nh h  n Tg c a tinh b t nhi t d o Trên hình 1.14     th  hi n

 ng c  ng  n giá tr nhi   hóa th y tinh c a tinh b t   

c hóa d o v i 20 và 25% glycerol [23]  

l nh c a các h t tinh b t Tuy nhiên, c u trúc tinh th c a tinh b t b phá v khi          tinh bt chuy n hóa   i nhóm hydroxyl trong tinh b t và gây ra ph n ng hòa tan m t ph n Tính ch     c

c a tinh b ã làm cho TPS nh y v   m cao và tính nh vc th p, 

u n i h n s phát tri n c a v t li     tinh b t [24] 

1.3.3 Blend của tinh bột nhiệt dẻo và polymer tổng hợp

Polymer có ngun g  c t d u m là nh ng thành ph n chính c a nh ng      loi bao bì thông dc s d ng m t cách r ng rãi b i chúng có tính ch     t

t  b n cao và giá thành th p Ngoài ra, tính ch  nh nhit

ca chúi nhng polymer thiên nhiên

Theo Peres, Pires và Oréfice [25] nh ng polymer t ng h    ng

  c s d ng r ng rãi do có tính d gia công, giá thành th p và có tính linh ho t    cao Tuy nhiên, có nh ng v  nghiêm tr ng v   n vic

s d ng nh ng polymer không phân h y sinh h    c này do kh ng phân h y r   t chm Nhng polymer này có th tái ch sau khi s d ng, tuy nhiên, v n có m     t

ng l n nh ng bao bì sau s d ng     c tái ch và trong m t s    ng

h p, nh ng   tái ch này t n nhi u chi phí  

c blend tinh b t v i polymer t ng h p có th y nhanh quá trình phân

h y c a v t li   i u tiên s d ng h t tinh b t làm ch    n

vng th p (kho ng 6 15% kh   ng) trong v t li u   PE Blend ca

TPS v i nh ng polymer truy n th   c th c hi   c c nh ng v t li  u

mi vi giá thành th p và có kh   y sinh hc cao

Theo Mohanty, Misra và Hinrichsen [26] nh ng polymer nhi t d   c s

d ng r ng rãi nh t là PE, PP, PS và PVC    

h y sinh h c s n xu t và s d ng m t cách r ng rãi trong nhi      c khác nhau,       ng h p  c nghiên c u nhi u nh  t trong vi c blend v i tinh b        y sinh h c Tác d ng  chính c a tinh b t trong blend v i polymer t ng h p là do kh        y sinh h c cao c a chúng Khi blend c a tinh b t và PE ti p xúc v     ng

t, ph n tinh b t b phân h y b i các vi sinh v t, hình thành các l tr ng, làm        

  x p và m t tính toàn v n c a n n nh    n nh a d b phá h y    thành các ht nh  

Tính ch  c c a v t li     ng gi   ng tinh bt trong blend vng gi m c a tính ch  c có th gi i

p kém gi a tinh b t và PE H t tinh b   c

do có nh ng nhóm hydroxyl n m trên b m t, trong khi LDPE có tính k      c Nhiu nghiên c   rra ng, khi   ng tinh b t quá 20 % kh i 

ng, v t li u chuy    i t tr ng thái m m d o thành v t li u giòn S có m t      

c a tinh b  p th  c và gây ng rõ r t t i h   

s khuêch t c ca vt liu

Blend c a tinh b và polymer t ng h p có th  t    c ch t o b  

      c s 

d ng trong s n xu  loi

b  a, tinh b t có th   c h hóa t i ch trong quá trình Nh ng    ép 

y u t   ng b i vì chúng làm gi m chi phí s n xu t Nhi u nhà nghiên     

c   d s n xu t blend polymer t ng h p và tinh   

 i t 0-36 kh% ng   hi n hình thái c a m t h   

gm hai pha riêng bi M c dù h n h p không ch a nh ng ch t bi n tính b mt         t phân chia pha, v t li u v           t D u th c  li nghi m v giãn dài cho th   y  m bám dính c a tinh b   c vi polymer PE k  c Tác gi  n mnh r bám dính c a các pha liên quan trc ti p t i tính chc c a blend 

Nhóm nghiên c u c i tinh

b t ngô v ng t  n 60% khi ng [30] H  n th y r 

b giãn dài gi m xu ng tinh bt,

u này cho th y s k t dính t t gi a LLDPE-g-MA và tinh b t T t c các        

u có t l phân h y cao khi ti p xúc v    t

Nghiên c u c a Wang s d ng MA và dicumyl peroxide v    ng l n 

t là 1 và 0,1% kh ng trong s n xu t blend TPS/LLDPE [31] K t qu    nghiên c u cho th y r ng: blend ch      b

và nh nhi t t i nh ng m u blend không ch a MA Tác gi cho    

r ng, LLDPE-g-MA t    p t t là do 3 nguyên nhân (1) s hình  : thành liên k t ester gi a nhóm anhydride v i nhóm hydroxyl trên tinh b t, (2) s     hình thành liên k t hydro gi a nh ng nhóm carboxyl c a MA b      thy phân và

nh ng nhóm hydroxyl trên tinh b t, (3) s    a LLDPE ghép và pha LLDPE

Sabetzadeh và các c ng s     n quy trình th i màng blend gi a LDPE, LLDPE vng tinh bc vít H quan sát th y s phân tán t t c a TPS trong n n PE và        d ng chp là PE-g-      b gian dài gi     5 lên 20% khi

ng Tuy nhiên, tính chc yêu c i v i nh ng ng d  t

 c ng tinh b t m c 15% kh   ng

Wang, Yu và Ma [32]   t t trc vít b n ng H s d ng MA làm ch   p vi

s có m t c a ch t kh     u dicumyl peroxit K t qu nghiên c u c a h cho     thy, blend có s d   ng nh  b n kéo t t 

i không s d ng ch  p H  ng s phân tán và  

 p t a PLA và TPS là k t qu c a s hình thành c a nh     i phân t phân nhánh và liên k t ngang gây ra b i ph n ng c a nh ng nhóm       carboxyl ca PLA-g-MA v i các nhóm hydroxyl c a tinh b   t

So sánh v i glycerol, nh ng nhóm carboxyl trên axit citric   (CA) có th hình thành liên k t hydro m i nh ng nhóm hydroxyl trên phân t  tinh b t,

y kh  ng lão hóa vng CA th p (t 0,6 t i   2% khng) Trong nghiên c u c a nhóm tác gi Rui Shi s d ng k h p CA      t 

v i ch t hóa d o glycerol [33] Ph   n ng ester hóa m t ph n có th x y ra trong    quá trình tr n h p nóng ch y Nh ng nhóm ch    ch chính c a tinh 

b b ng ph n ng ester hóa có kh t      các liên k t hydro liên phân t  

và n i phân t M t ph n CA s        t hóa d o n i, trong khi m  t

ph n khác s   ai trò ch t hóa d o ngo i Nh ng nhóm ch    c

t do ph n ng ester hóa có th    i tính ch t c a v t li u và    cung c p nh m ph n ng cho quá trình bi n tính b   

và liên k t ngang Nh c hình thành trong ph n ng s c i thi n     

 p v i nh ng polymer phân h y sinh h c khác    

Trong nghiên c u v  ch  t o v t li u blend gi a poly (lactic axit) (PLA) và   tinh b t lúa m , Chabrat [34] cho r ng: axit citric có th hình thành liên k t ester     

v i tinh b t, ph  n ng ester hóa có th di n ra gi a nhóm carboxyl trên axit citric   

và nhóm hydroxyl trên tinh b t Tuy nhiên, khi có m t glycerol, ph  n 

di n ra trên nhóm hydroxyl c a glycerol S     ã

c nghiên c u b pháp phân tích ph h ng ngo i FT-IR Ngay c khi không có liên k t ester nào     

c hình thành gi a axit citric và tinh b t, axit citric có th hình thành liên k t    

i tinh b t m t nhi t và tính ch t khi  tip xúc vc c i thi n và kh    y b c ch  

i tính ch t v t lý c a tinh b t nhi t d o b ng cách ki m soát s phân         

h y c a tinh b t thông qua quá trình th   c xúc tác b ng axit c a nh ng   liên k t ether trong m      nh t c a tinh b   

gi m xu ng mà không có nh  n tính chng hc

  i thi n kh    o và tính ch t gia công khi nóng chy c a TPS Do  y s phân m nh và hòa tan c a nh ng h t tinh b t      

ng cc c i thi n khi s d   u này

có th  gi i thích là do s  th y phân axit c a tinh b t Vì v y, tác gi cho r ng s      

d ng h n h p glycerol/axit citric có th      hóa d o, làm ester hóa m t

k Nghiên c u tính ch    n cho th y r ng, tính axit c a CA có th làm    

gi nh t nóng ch y và c i thi n tính ch y c a blend TPS/PE Ngoài ra, vi      c

s d i thi n kh    u m c a blend     m khác nhau

Nhìn chung, vi c ch t o blend c a tinh b t nhi t d o v i m        t s lo i  polymer t ng h  c s chú ý c a nhi u nhà nghiên c u   

V t ra khi ch  t o blend là kh  p gi a tinh b t nhi  t

d o và polymer t ng h p do s khác bi t v tính ch t V        c gii quy t thông qua vi c s d ng các ch    p ph bi 

ho c các axit carboxylic cùng v i m t s ph gia khác v i m        i thi n 

p gi a hai lo i v t li   u này giúp pha phân tán trong v t li u  

o ra cng nh t  ng tính ch t c a v t li u    blend nói chung

1.4 T ng quan v poly(butylene adipate- -terephthalate) (PBAT) ổ ề co

1.4.1 Giới thiệu chung

  gi i quy t các v    v ng nh ng nhu c u c a th    

ng, ngày càng có nhi u m i quan tâm trong vi c nghiên c u ch t o các s n       

ph m t polymer phân h y sinh h c Trong quá trình phát tri n polymer phân     

h y sinh h c, polyester là m        c nhi u s chú ý  [36] , polyester béo   hi n tính ch t phân h y sinh h c m t cách    

d dàng do nh ng liên k  t ester trong mch phân t nh y v i quá trình th y phân    Tuy nhiên, nh ng polyester béo       - -hydroxybutyrate (PHB) th hi n tính ch    h c và tính ch t nhi t kém M  t khác, nh ng polyester       

     hi n nh ng tính ch t v t lý t     chúng l khó b t n công b các vi sinh v t và khó th y phân i   i    u ki n thông 

ng [37] phát tri n nh ng polyester m i có c tính ch    c phù

h p và có kh   y sinh h c mong mu n, m t s     ng trùng

h p có ch a c nh ng m t xích béo và m t xích         c t ng h p v  à nghiên c u 

Trong s nhi ng trùng h p, lo i polyester có ti  trin nht và có th  c ng d ng r ng rãi là poly (butylene adipate- -  co

   c b ng ph n      a butanediol (BDO), axit adipic (AA) và axit terephthalic (PTA) PBAT có th nói là s k  t

h p thích h p c a các tính ch   c và kh  y sinh hc tt

Nhng trùng hi có s n trên th  ng   

c li t kê trong b ng 1.2 [38]  

 1.2 M t s s n ph m PBAT có s n trên th        ng

STT Tên công ty Quốc gia Tên sản phẩm Công suất (tấn/năm)

 c a BDO, PTA và AA s  d ng nh ng công ngh và thi t b s n xu t      

c a nh ng Ph n ng t ng h p PBAT có th      c chia thành các giai n, n htr u, ti n polymer hóa và quá trình trùng h p  

Theo Mantia và các c ng s , quá trình phân h y c   a các polymer phân

h y sinh h c nói chung liên quan t i quá trình depolym      i phân t thành các g c do ho ng c a m t s ho   ng c a các y u t bên ngoài (nhi   t

 , ng suc, b c x , ) và các ph n ng c a các g c này v      ng [38]

Do nh ng polyester  c PBT có kh  u th y phân 

tu ki n nh , và s t n công tr c ti p c      a các vi sinh v t, nhi u n l   

c th c hi   c i thi n tính th y phân và kh    y sinh h c c a  chúng bhành ph n béo vào trong m ch polyester   

c báo cáo là b phân h u ki n khi th   nghim  nhi  60o   ng nhóm terephthalic acid (PTA) kho ng 50% mol M  gi m khng mol trung bình c a nh ng v t li u còn l i khi     

so sánh v i kh y s phân h y sinh h c và s    thy phân di n ra m t cá   ch  trong v t li u co-polyester.Tác gi cho r ng t    phân h y sinh h c c a PBAT ph thu       ng c a PTA trong m ch  polymer.T phân h y sinh h c gi m liên t c khi thành ph    lên, tuy nhiên vng kho ng 50% mol PTA, có th c tính r ng t    phân h y c a vt li u s phù h phân h y trong quá trình  

 i v i PBAT, quá trình phân h y x y ra do hai   ng phân h y sinh h c c a vi khu n, n m, t  ng t nhiên và quá trình phân h y không sinh h c (phân hy nhi t, quá trình th y phân hóa h  c) [40]

M t s k t qu c a quá trình th nghi m phân h y PBAT th c hi n theo          tiêu chuc th hi n trên hình 1.16 Tác gi   

k t lu n r   các   c tính v t li u,  tính phân hy sinh hc nêu trong các tiêu chu n này [39] 

(a) S phân h y c    u ki n th nghi m tiêu chu n    

(LDPE) Nh ng tính ch c này làm cho PBAT tr thành m t v t li u phân    

h y sinh h c có th   s d ng cho nhi u ng d ng khác nhau   

Tính chc c a P BAT ng nhi u b i thành ph n monomer và   

khng phân t M t m  ng m t xích  

a v t li  t gi m xu ng [41]  

M  b n kéo c a v t li    giãn dài t

gi m xu ng khi kh  ng phân t  Ngoài ra, tính ch t c thung nhóm terephthalate [38]a v t li 

ng nh ng m  t

gi m xu ng Do v y, các tính ch   c c a PBAT có th   u ch nh t  các thông s c a quy trình t ng h p ch ng h      và áp su t c a ph  n

ng, do nh ng thông s này   ng t i kh  ng phân t c a PBAT     

Tác gi Ferreira [38] cho r ng PBAT có tính m m d o cao v      Young 20- giãn dài (lên t i g u h t các polyester phân h y sinh h c khác, ch ng h   

PBAT có tính ch         n , t li u phân h y sinh h c này có kh    ng d ng trong nhi c khác nhau, t 

d ng c dùng trong y t     n nông nghi p và bao bì th c ph m Trong s    

nh ng tính ch t c a PBAT, giá tr     ch  ch  s y t i 190o i t i tr ng 2,16kg là 4g/10 phút, cho th y v t li u này r t thích h p cho nh ng ng d ng th i màng         [39] Các tính chn hình cc th  hi n trên b ng 1.3 

Tính ch t c    i tiêu dùng ch p nh n  

s n ph m này, vì chúng có chi phí s n xu t cao K t qu là, s phát tri n c a th          

ng PBAT s ch có th th c hi    c khi chi phí s n xu t gi m Vi c b     sung nh ng v t li u có giá thành th p (ch ng h     t) là m t cách có 

hi u qu gi m giá thành mà v      c kh   y sinh hc Trong th p k g    hàng lo t nh ng v t li        nha

c phát tri n thành nh ng s n ph   i Nh ng s n ph m   

c nh ng tiêu chu n qu c t v kh       ân ha,

nh ng s n ph m này có th gia công tr c ti     c trên các thi t b s n xu t v    t liu nh     t gi i pháp hoàn h   ch t o nh ng s n    

ph m có ng d    i v i nh ng s n ph m nh   i thông

ng Vì v y, nh ng s n ph      c s d ng m t cách   

r ng rãi trong nhi u ng d ng, ch ng h      nông nghi p, 

vì chng t t, giá thành c nh tranh   c các tính cht yêu c u 1.5 Tổng quan v blend PBAT/TPS ề

M c dù  tinh b t nhi t d o (TPS) là m t polymer phân h y sinh h    c có chi phí th ng t t c  nhng yêu c u v tính ch t gia công,   tính ch  b n do tính nh y v   nh t cao Vì v  khc

ph c nh ng h n ch     n ph i blend v i nh ng polymer có tính ch t k     

c ch ng h   er PBAT Tuy nhiên, tính ch  c, tính ch t nhi t, c a blend PBAT/TPS ph    thuc m nh m     ng TPS và tr ng thái phân tán c a nó trong v t li    c i thi n tính  ch t t ng th  c a blend, yêu

ct ra là TPS ph i phân tán t t và ph  nh m v i PBAT M  t khác, s khác bi t v tính phân c c gi    m kh  

  gi i quy t v  này, m t gi i pháp ph bi n là s     

d ng các ch p

M t s tác nhân liên k t ph n     c nh ng nhà nghiên c u s d ng    làm chp trong blend PBAT/TPS bao g m axit citric, TPS maleat hóa, PBAT maleat hóa, ph gia epoxy, axit maleic, và axit tarraric [42] Trong t t c   

nh ng ch   p này, rõ ràng là nh ng nhóm epoxy c a GMA, nhóm  carboxyl c a axit acrylic, axit citric và axit tartaric  ng vic

c i thi n tính ch  c c a blend PBAT/TPS b  t kdính gi a hai pha 

[43] u blend c a TPS v i nhi u lo

polyester có kh  y sinh h c khác nhau, bao g m c PBAT H quan    sát th y r ng blend PBAT và TPS th hi n kh      p gi a các pha t t

i các blend polyester khác, ch ng h c polybutylene succinate-adipate (PBSA) H ng minh r ng blend có tính 

ch c t c tính k c ti v t li u ch  inh b t. ch a t Ren và c ng s [44]     t o blend hai thành ph n và ba thành ph n gi  a TPS, PLA và PBAT s d ng quy trìn    ng TPS trong c hai lo i

c c nh 50 % kh   ng, v i ph n còn l i là PLA và PBAT H    quan sát th y r ng vi c b sung thêm m    ng nh chi thi n 

 tính chc c a s n ph m Tính ch   c c a blend cho th y s   

     v t c a v t li ng PBAT Kh p th  c cp tht nhi u th i  

 c cân b ng h p th    c so v i nh ng blend không s d ng    chp

Bilck, Grossmann, và Yamashita [45]   n màng t phân h y t   blend tinh b t s    s d ng làm màng ph trong vi c s n xu t dâu    

c s n xu t b ng cách tr n h p tinh b t s n v i glycerol (75:25), và        

h n h o h t và blend v i PBAT (30 TPS:70    i i vmàng tr n   i v i vào blend Màng ph sau khi s n xu c th nghi m các tính ch  c, tính thc và

ng nhi t h p ph H quan sát th y r ng màng PBAT có hi u       

qu trong s n xu    v i tính ch t c a màng PE Màng ph cho   

thy nh ng v t n t nh ng c u trúc sau 5 tu   tro  t trên mt,và sau tám tuc, tính ch t v t lý c  m xu ng do b phân h  y

m t ph n Tuy nhiên, nh  i này không làm n chng

và sng c a dâu tây 

Brandelero, Yamashita và Grossman [46]  n xu t màng blend TPS/PBAT s d ng ch t ho   ng b m t t   c i thi bám dính b 

m t phân chia pha gi a các polymer Màng tinh b t-   c gia công vi

ng tinh b t là 50, 65 và 80g/100g PBAT và 2g Tween 80 trên 100g tinh 

b t/PBAT Tuy nhiên, vi c b    sung các ch t ho ng b m t không mang l  i

hi u qu mong mu n vì màng cho th y tính toàn v n c u trúc th        b n kéo thp so v i màng không ch a ch t ho    ng b m t K t qu nghiên c u c a      nhóm tác gi cho th y ch t ho   ng b m   tích t do gi a các  

m ch phân t tinh b t, và t   u ki n thu n l i cho s khu    c do

m tính chc c a v t li u Nghiên c   a nhóm tác gi này [46] cho th y, vi c b sung du nành và ch t ho ng b m t có th t o    

ra màng ph có tính ch         p t  a các

o ra vi cng nh  t o màng

ph s d ng 65% TPS và 35% PBAT s d ng d     u nành là chp Cht hong b m c b   n quá trình tách pha Tính ch t c a v t li u này t    i ch b sung d  u nành K t qu  phân tích ph h ng ngo  n s  a các nhóm ester liên kt

v i PBAT và s có m t c   a nhng nhóm liên kt vi cu trúc vòng ca tinh bt