Nghiên ứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính trên nền mủ ao su thiên nhiên ủa việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI =======* & *====== Trần Mạnh Thắng NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU POLYMER BIẾN TÍNH TRÊN NỀN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN CỦA VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Khoa học kỹ thuật vật liệu Phi Kim HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:TS PHAN TRUNG NGHĨA Hà Nội - 2014 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131886431000000 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam LỜI CAM ĐOAN Tôi Trần Mạnh Thắng xin cam đoan nội dung luận văn với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam” cơng trình nghiên cứu sáng tạo thực hướng dẫn TS Phan Trung Nghĩa Số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS.Phan Trung Nghĩa – Bộ mơn Hóa Vơ Cơ Đại Cương – Viện Kỹ Thuật Hóa Học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình bảo tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn thầy, cô Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trường Đại học Kỹ thuật Nagaoka – Nhật Bản; cán bộ, nhân viên công tác Dự án “Tạo lập hệ chu trình vịng khí thải cacbon với cao su thiên nhiên” (Dự án ESCANBER) giúp đỡ thời gian làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ tơi nhiều suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm Học viên Trần Mạnh Thắng Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình 10 MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG1 TỔNG QUAN 14 1.1 Tổng quan cao su thiên nhiên 14 1.1.1 Lịch sử cao su 14 1.1.1.1 Giới thiệu cao su 14 1.1.1.2 Lịch sử cao su Thế giới 14 1.1.1.3 Lịch sử cao su Việt Nam .15 1.1.2 Ngành cao su thiên nhiên 17 1.1.2.1 Tình hình cao su thiên nhiên giới 17 1.1.2.2 Tình hình cao su thiên nhiên nước 18 1.1.3 Thành phần tính chất latex 19 1.1.3.1 Thành phần latex 19 1.1.3.2 Thành phần hóa học latex (cây cao su Hevea brasiliensis) 22 1.1.3.3 Tính chất Latex 24 1.1.4 Tinh khiết hóa Hydrocacbon cao su latex 32 1.1.4.1 Đậm đặc hóa pha lỗng liên tiếp 32 1.1.4.2 Di chuyển protein .32 Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam 1.1.4.3 Phân hủy protein 32 1.1.5 Cấu tạo hóa học cao su .33 1.2 Giới thiệu polymer 33 1.2.1 Lịch sử hình thành 33 1.2.2 Sự khác polyme hợp chất phân tử thấp 34 1.2.3 Các phương pháp tổng hợp polymer .35 1.2.3.1 Phản ứng trùng hợp 35 1.2.3.2 Phản ứng trùng ngưng 35 1.2.4 Cấu tạo polymer 36 1.2.4.1 Phân tử polymer .36 1.2.4.2 Polyme đồng trùng hợp 36 1.2.4.3 Các liên kết polymer .37 1.2.4.4 Cấu trúc phân tử Polyme 37 1.3 Polymer phân hủy sinh học 38 1.3.1 Giới thiệu Polyme phân hủy sinh học 38 1.3.2 Polylactic axit (PLA) 39 1.3.2.1 Phương pháp tổng hợp PLA .40 1.3.2.2 Tính chất nhựa PLA 41 1.3.2.3 Ứng dụng PLA 42 CHƯƠNG2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 43 2.1 Vật liệu nghiên cứu 43 2.1.1 Mủ Latex 43 2.1.2 Polyme phân hủy sinh học PLA 43 2.1.3 Thiết bị dụng cụ 44 Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam 2.1.3.1 Thiết bị .44 2.1.3.2 Dụng cụ 47 2.1.4 Hóa chất 47 2.2 Phương pháp nghiên cứu 49 2.2.1 Tổng hợp blend LEDPNR/PLA 49 2.2.1.1 Sơ đồ tổng hợp blend LEDPNR/PLA 49 2.2.1.2 Thực nghiệm tổng hợp chế tạo blend LEDPNR/PLA 50 2.2.2 Quy trình loại bỏ protein 51 2.2.2.1 Sơ đồ loại bỏ protein mủ latex 51 2.2.2.2Thực nghiệm loại bỏ protein mủ latex .52 2.2.2.3 Nguyên tắc tiến hành loại bỏ protein (DPNR) 52 2.2.3 Điều chế peracetic axit 54 2.2.3.1 Sơ đồ điều chế peracetic axit 54 2.2.3.2 Thực nghiệm điều chế peracetic axit 55 2.2.3.3 Nguyên tắc điều chế peracetic axit [12] 55 2.2.4 Điều chế LEDPNR ( Liquid Deproteinized Natural rubber) 56 2.2.4.1 Sơ đồ điều chế LEDPNR 56 2.2.4.2 Thực Nghiệm điều chế LEDPNR 57 2.2.4.3 Nguyên tắc điều chế EDPNR 57 2.2.5 Chế tạo blend LEDPNR/PLA 59 2.2.5.1 Sơ đồ điều chế blend LEDPNR/PLA .59 2.2.5.2 Thực nghiệm điều chế blend LEDPNR/PLA 59 2.2.5.3 Nguyên tắc điều chế blend LEDPNR/PLA 60 2.3 Các phương pháp Phân tích 61 Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam 2.3.1 Xác định hàm lượng DRC mủ latex 61 2.3.1.1 Sơ đồ xác định hàm lượng DRC 61 2.3.1.2 Thực nghiệm xác định hàm lượng DRC 61 2.3.2 Xác định Nitơ theo phương pháp Kjedal 62 2.3.2.1 Quy trình xác định nitơ phương pháp Kjedal 62 2.3.2.2 Thực nghiệm xác định hàm lượng Nitơ 62 2.3.2.3 Nguyên tắc xác định Nitơ 63 2.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng gel .64 2.3.3.1 Quy trình xác định hàm lượng gel 64 2.3.3.2 Thực nghiệm xác định hàm lượng gel 64 2.3.3.3 Nguyên tắc xác định hàm lượng gel 65 2.3.4 Phân tích chụp phổ NMR 65 2.3.5 Phân tích phân tích nhiệt DSC 66 2.3.6 Hiển vi điện tử quét SEM 66 CHƯƠNG3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .68 3.1 Xác định hàm lượng DRC độ pH HA-NR ban đầu 68 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình loại bỏ protein 68 3.2.1 Khảo sát số lần ly tâm .68 3.2.2 Tốc độ ly tâm ảnh hưởng tói q trình loại bỏ protein 69 3.2.3 Ảnh hưởng nguồn nước tới trình loại bỏ protein .71 3.3 Sử dụng hóa chất khác để loại bỏ protein .72 3.3.1 Dùng ammonisunfat loại bỏ protein 72 3.3.2 Dùng axit acetic loại bỏ protein .74 3.3.3 So sánh hiệu loại hóa chất tới trình loại bỏ protein .76 Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam 3.4 Phân tích hàm lượng gel trước sau loại protein 77 3.5 Kiểm tra trình điều chế axit peracetic 77 3.6 Phân tích Hàm lượng Epoxy 78 3.7 Phân tích Blend LEDPNR/PLA .80 3.7.1 Nhiệt độ chuyển pha 81 3.7.2 Kiểm tra bề mặt blend LEDPNR/PLA 473K 0-20 phút 82 3.7.3 Kiểm tra phổ 13C NMR 83 3.7.4 Ảnh SEM blend LEDPNR/PLA tỷ lệ khác 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt HA-NR Cao su tự nhiên ban đầu ( mủ latex) DPNR Cao su tự nhiên sau loại protein (Deproteined natural rubber) EDPNR Cao su Epoxy hóa sau loại protein ( Epoxy deprotein natural rubber) NR Cao su tự nhiên ( Natural rubber) CSTN Cao su thiên nhiên PHSH Phân hủy sinh học PLA Polyme phân hủy sinh học polylactide axit PLLA Poly(L-lactic axit) PDLA Poly(D-lactic axit) KL Khối lượng KLPT Khối lượng phân tử SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy) DRC Hàm lượng cao su khô mủ (Dried rubber concent) NMR Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance) DSC Phân tích nhiệt vi sai VRG Tập đồn cơng nghiệp cao su Việt Nam TB Tinh Bột Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer biến tính mủ cao su thiên nhiên Việt Nam Danh mục bảng Bảng 1.1: Bảng số liệu thống kê nước tính đến cuối năm 2012 19 Bảng 1.2: Thành phần hóa học mủ latex[4] .19 Bảng 1.3: Bảng phân tích phospholipid mủ latex 23 Bảng 1.4: Bảng nguyên tố có latex chưa đậm đặc hóa 24 Bảng 1.5: Các thông số liên kết vật liệu polymer 37 Bảng 1.6: Một số hãng sản xuất PLA giới 40 Bảng 2.1: Các loại hóa chất nghiên cứu .48 Bảng 3.1: Hàm lượng DRC ban đầu 68 Bảng 3.2: Số lần ly tâm loại bỏ protein 69 Bảng 3.3: Tốc độ ly tâm loại bỏ protein 70 Bảng 3.4: Các nguồn nước loại bỏ protein .71 Bảng 3.5: Hàm lượng (NH4)2SO4 loại bỏ protein mủ latex 73 Bảng 3.6: Hàm lượng axit acetic loại bỏ protein mủ latex .75 Bảng 3.7: Các hóa chất trình loại protein .76 Bảng 3.8: Hàm lượng Gel 77 Bảng 3.9: Bảng phân tích tín hiệu NMR 80 Học viên: Trần Mạnh Thắng KH&KTVLPK-12B