Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên

Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên.v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THỊ NGỌC CHÂU

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VẢI LEN MERINO

NHUỘM BẰNG CHẤT MÀU CHIẾT TỪ CHROMOLAENA

ODORATA KẾT HỢP XỬ LÝ VỚI CÁC POLYME TỰ NHIÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

Hà Nội – 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THỊ NGỌC CHÂU

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VẢI LEN MERINO

NHUỘM BẰNG CHẤT MÀU CHIẾT TỪ CHROMOLAENA

ODORATA KẾT HỢP XỬ LÝ VỚI CÁC POLYME TỰ NHIÊN

Ngành: Công nghệ dệt, may

Mã số: 9540204

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS Hoàng Thanh Thảo

2 PGS.TS Bùi Mai Hương

Hà Nội – 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận án: “Nghiên cứu nâng cao

chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các thí

nghiệm được tiến hành một cách nghiêm túc và khoa học trong quá trình nghiên cứu Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu của tác giả khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Tiến sĩ Hoàng Thanh Thảo và Phó Giáo sư, Tiến sĩ Bùi Mai Hương Những nhà giáo tâm huyết đã dành thời gian quý báu tận tình hướng dẫn, không ngừng động viên khích lệ và trao đổi góp ý cho tôi trong suốt quá trình thực hiện để tôi có thể hoàn thành luận án này Tôi xin được gửi lời cảm ơn tha thiết và tình cảm của mình đến các quý thầy cô Khoa Dệt may - Da giầy và Thời trang, Trường Vật liệu, Ban đào tạo – Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu luận án

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến các quý thầy cô, quý anh chị, và đồng nghiệp

Bộ môn Kỹ thuật Dệt may trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, công ty

Cổ phần Viện Nghiên Cứu Dệt May và Trung tâm công nghệ sinh học đã hỗ trợ tôi trong thời gian nghiên cứu và thực hiện luận án này

Cuối cùng, tôi xin đặc biệt gửi gắm những tình cảm của mình tới gia đình, những người luôn yêu thương bên cạnh tôi đã luôn đồng hành, an ủi và động viên tôi khi tôi gặp khó khăn Đồng thời, đã cùng san sẽ gánh vác mọi công việc để tôi có thể yên tâm hoàn thành luận án

Trong quá trình thực hiện luận án không thể tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế không mong muốn Tôi chân thành mong nhận được những ý kiến và đóng góp của các quý thầy cô để luận án ngày càng được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Tác giả

NCS Phạm Thị Ngọc Châu

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ xii

MỞ ĐẦU xvii

1 Tính cấp thiết của luận án xvii

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án xviii

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án xviii

4 Nội dung nghiên cứu của luận án xix

5 Phương pháp nghiên cứu của luận án xix

6 Ý nghĩa khoa học của luận án xx

7 Giá trị thực tiễn của luận án xx

8 Những điểm mới của luận án xxi

9 Kết cấu của luận án xxi

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1

1.1 Tổng quan về vật liệu len Merino chải kỹ 1

1.1.1 Phân loại xơ len 1

1.1.2 Cấu trúc hình thái của xơ len 3

1.1.3 Tính chất của xơ len 5

1.1.4 Công nghệ kéo sợi len chải kỹ 6

1.1.5 Ứng dụng của vải len Merino chải kỹ 8

1.1.6 Những nhược điểm làm hạn chế những ứng dụng của sản phẩm len Merino chải kỹ 8

1.2 Tổng quan về công nghệ xử lý hoàn tất vải len bằng nguyên liệu tự nhiên 9

1.2.1 Các phương pháp chiết xuất các chất màu từ nguồn nguyên liệu tự nhiên 10

1.2.1.1 Chiết xuất bằng nước 10

1.2.1.2 Chiết xuất bằng axit hoặc kiềm 10

1.2.1.3 Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ 10

1.2.1.4 Chiết xuất bằng sự hỗ trợ của sóng siêu âm 11

1.2.2 Các phương pháp hoàn tất len và các vật liệu dệt khác 11

1.2.3 Các nguồn nguyên liệu tự nhiên sử dụng trong hoàn tất len và các vật liệu dệt khác 17

1.3 Một số nguyên liệu tự nhiên tiềm năng tại Việt Nam ứng dụng trong xử lý hoàn tất vật liệu dệt 25

1.3.1 Tổng quan về công nghệ hoàn tất vải bằng dịch chiết Chromolaena odorata 26

1.3.1.1 Tổng quan về Chromolaena odorata 26

1.3.1.2 Ứng dụng công nghệ hoàn tất chức năng kép dịch từ dịch chiết Chromolaena odorata trên vải 27

1.3.2 Tổng quan về công nghệ hoàn tất sericin 29

1.3.2.1 Tổng quan về sericin 29

1.3.2.2 Phương pháp chiết xuất sericin 30

1.3.2.3 Ứng dụng công nghệ hoàn tất sericin trên vải 31

1.3.3 Tổng quan về công nghệ hoàn tất vải bằng chitosan 32

1.3.3.1 Tổng quan về chitosan 32

1.3.3.2 Phương pháp chiết xuất chitosan 34

1.3.3.3 Ứng dụng công nghệ hoàn tất chitosan trên vải 35

1.4 Một số công nghệ hoàn tất tiên tiến khác trên vải len 37

1.4.1 Hàng dệt mỹ phẩm và công nghệ hoàn tất vi nang 37

1.4.1.1 Hàng dệt mỹ phẩm 37

1.4.1.2 Công nghệ hoàn tất vi nang 37

1.4.2 Tổng quan về công nghệ hoàn tất tự làm sạch 40

1.4.2.1 Các cơ chế tự làm sạch 40

1.4.2.2 Ứng dụng về công nghệ hoàn tất tự làm sạch trên vải 43

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 44

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.1 Đối tượng nghiên cứu 46

2.1.1 Nguyên vật liệu 46

2.1.2 Hóa chất 47

2.1.3 Các chủng vi khuẩn thử nghiệm 48

2.2 Nội dung nghiên cứu 48

2.2.1 Nghiên cứu hiệu quả hoàn tất chức năng tạo màu và kháng khuẩn bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 53

2.2.2 Nghiên cứu quá trình hoàn tất polyme sinh học đối với tính tiện nghi của vải len Merino chải kỹ 53

2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý polyme sinh học đến khả năng nhuộm và tính tiện nghi của vải len Merino chải kỹ với dịch chiết Chromolaena odorata 53

2.2.4 Nghiên cứu đánh giá hiệu quả các công nghệ hoàn tất chức năng khác từ nguồn nguyên liệu tự nhiên trên vải len Merino chải kỹ – Hoàn tất cố định vi nang và tự làm sạch trên vải len Merino chải kỹ 54

2.3 Phương pháp nghiên cứu 54

2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 54

2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 54

2.3.2.1 Hoàn tất chức năng tạo màu và kháng khuẩn trên vải len Merino chải kỹ bằng dịch chiết Chromolaena odorata 54

2.3.2.2 Hoàn tất tính tiện nghi và tiền xử lý trước khi nhuộm Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ bằng polyme tự nhiên 58

2.3.2.3 Hoàn tất tạo mùi bằng vi nang và tự làm sạch trên vải len Merino chải kỹ 60

2.3.3 Các phương pháp phân tích đánh giá hiệu quả của các quá trình hoàn tất trên vải len Merino chải kỹ 61

2.3.3.1 Phương pháp xác định thành phần dịch chiết Chromolaena odorata 61

2.3.3.2 Phương pháp phân tích hàm lượng axit amin trong len và sericin 61

2.3.3.3 Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi (Fourier transform infrared spectroscopy) 61

2.3.3.4 Phương pháp hiển vi quang học (Optical Microscope) 61

2.3.3.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) 62

2.3.3.6 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (Energy - dispersive X - ray spectroscopy) 62

2.3.3.7 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetric Analysis) 62

2.3.4 Phương pháp xác định tính chất của vật liệu dệt 62

2.3.4.1 Phương pháp đo màu quang phổ 62

2.3.4.2 Độ bền màu giặt 63

2.3.4.3 Độ bền màu ma sát 63

2.3.4.4 Độ bền màu mồ hôi 63

2.3.4.5 Độ bền màu ánh sáng 64

2.3.4.6 Phương pháp xác định giá trị pH vải nhuộm 64

2.3.4.7 Phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn 64

2.3.4.8 Phương pháp xác định khả năng cách nhiệt 64

2.3.4.9 Phương pháp xác định độ hồi ẩm 64

2.3.4.10 Phương pháp xác định tốc độ truyền hơi nước 65

2.3.4.11 Phương pháp xác định khả năng thoáng khí 65

2.3.4.12 Phương pháp xác định độ cứng uốn của vải 65

2.3.4.13 Phương pháp thử nghiệm giặt 65

2.3.4.14 Kiểm tra cường độ mùi 65

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 67

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 68

3.1 Hiệu quả hoàn tất chức năng tạo màu và kháng khuẩn bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 68

3.1.1 Kết quả phân tích chất màu chiết xuất từ Chromolaena odorata 68

3.1.2 Đánh giá khả năng tạo màu bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 71

3.1.2.1 Ảnh hưởng của quá trình chiết xuất đến hiệu quả tạo màu bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 71

3.1.2.2 Ảnh hưởng của quá trình nhuộm đến hiệu quả tạo màu bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 73

3.1.2.3 Ảnh hưởng của quá trình cầm màu đến hiệu quả tạo màu bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 78

3.1.2.4 So sánh hiệu quả của quá trình nhuộm len Merino chải kỹ bằng dịch chiết Chromolaena odorata sử dụng chất cầm màu 84

3.1.3 Đánh giá khả năng kháng khuẩn bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 85

3.1.4 Ảnh hưởng của quá trình nhuộm vải len Merino chải kỹ được nhuộm bằng dịch chiết Chromolaena odorata đến tính chất cơ lý 86

3.1.5 Đề xuất cơ chế liên kết giữa vải len Merino chải kỹ với các thành hóa học có trong dịch chiết Chromolaena odorata 87

3.1.5.1 Cơ chế tạo màu của dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 87 3.1.5.2 Cơ chế kháng khuẩn của dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ 88

3.2 Nâng cao đặc tính của vải len Merino nhuộm dịch chiết Chromolaena odorata bằng polyme tự nhiên 90 3.2.1 Hiệu quả của quá trình hoàn tất polymer tự nhiên trên vải len Merino chải kỹ 90

3.2.1.1 Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier-transform infrared spectroscopy) của vải len Merino được xử lý bằng polyme tự nhiên 90 3.2.1.2 Hình thái bề mặt vải len được xử lý bằng polyme tự nhiên 91 3.2.1.3 Thành phần nguyên tử của vải len được xử lý bằng polyme tự nhiên thông qua phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) 92 3.2.1.4 Thành phần axit amin của vải len được xử lý bằng polyme tự nhiên 94 3.2.1.5 Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermo Gravimetric Analysis) của vải len hoàn tất với polyme tự nhiên 95

3.2.2 Hiệu quả của quy trình tiền xử lý polyme tự nhiên trên vải len Merino chải kỹ nhuộm dịch chiết Chromolaena odorata 97

3.2.2.1 Hình thái bề mặt của vải len tiền xử lý polyme tự nhiên và nhuộm Chromolaena odorata 97 3.2.2.2 Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier-transform infrared spectroscopy) của vải len Merino được xử lý bằng polyme tự nhiên 97 3.2.2.3 Thành phần nguyên tử của vải len tiền xử lý polyme tự nhiên và nhuộm Chromolaena odorata thông qua phổ tán sắc năng lượng tia X 98 3.2.2.4 Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermo Gravimetric Analysis) của vải len tiền xử lý polyme tự nhiên và nhuộm Chromolaena odorata 100

3.2.3 Đánh giá một số tính chất tiện nghi của vải len Merino chải kỹ sau hoàn tất với các polyme tự nhiên 101 3.2.4 Ảnh hưởng của quy trình tiền xử lý polyme tự nhiên đến khả năng tạo màu của vải len Merino chải kỹ bằng dịch chiết Chromolaena odorata 104

3.2.4.1 Ảnh hưởng của quy trình tiền xử lý sericin đến khả năng tạo màu của vải len Merino chải kỹ bằng dịch chiết Chromolaena odorata 104 3.2.4.2 Ảnh hưởng của quy trình tiền xử lý chitosan đến khả năng tạo màu của vải len Merino chải kỹ bằng dịch chiết Chromolaena odorata 107

3.2.5 Ảnh hưởng của quá trình hoàn tất polyme tự nhiên và nhuộm Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ đến tính chất cơ lý 110

3.2.6 Đề xuất cơ chế liên kết giữa các polyme sinh học và dịch chiết Chromolaena odorata với keratin trong quá trình hoàn tất nâng cao các đặc

tính của vải len Merinolen chải kỹ 111

3.2.6.1 Cơ chế liên kết giữa sericin và dịch chiết Chromolaena odorata với keratin trong quá trình hoàn tất trên vải len Merino chải kỹ 111

3.2.6.2 Cơ chế liên kết giữa chitosan và dịch chiết Chromolaena odorata với keratin trong quá trình hoàn tất trên vải len Merino chải kỹ 112

3.3 Đánh giá hiệu quả các công nghệ hoàn tất chức năng khác từ nguồn nguyên liệu tự nhiên trên vải len Merino chải kỹ 113

3.3.1 Đánh giá hiệu quả hoàn tất cố định vi nang tinh dầu quế trên vải len Merino chải kỹ 113

3.3.1.1 Cơ chế hình thành vi nang tinh dầu quế và cố định vi nang trên vải len Merino chải kỹ 113

3.3.1.2 Sự phân bố các vi nang trên vải len đã được hoàn tất cố định vi nang114 3.3.1.3 Tác động giặt trên vải len được cố định vi nang tinh dầu quế 115

3.3.1.4 Cường độ mùi của vải len hoàn tất cố định vi nang tinh dầu quế 115

3.3.2 Đánh giá hiệu quả hoàn tất tự làm sạch trên vải len Merino chải kỹ 115 3.3.2.1 Cơ chế tự làm sạch trên vải len Merino chải kỹ hoàn tất nano TiO2/SiO2 115

3.3.2.2 Hiệu quả tự làm sạch đối với các vết bẩn đồ uống trên vải len Merino chải kỹ 116

3.3.2.3 Sự phân bố và tương tác của hỗn hợp nano TiO2 /SiO2 trên vải len Merino chải kỹ 117

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 119

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 121

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 122

TÀI LIỆU THAM KHẢO 123

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 1 HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 1

PHỤ LỤC 2 MỘT SỐ DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 3

PHỤ LỤC 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 8

PHỤ LỤC 4 CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 23

PHỤ LỤC 5 CÁC KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH GIẢ THUYẾT THỐNG KÊ 32

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tiếng Anh Diễn giải

FTIR Fourier-transform infrared spectroscopy Phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

Len/Sericin/C

Len nhuộm Chromolaena

odorata sau khi hoàn tất

sericin

Len/Chitosan/C

Len nhuộm Chromolaena

odorata sau khi hoàn tất

chitosan

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: So sánh một số phương pháp nhuộm và hoàn tất trong ngành dệt may 14

Bảng 1.2: Ảnh hưởng chất cầm màu đến độ bền màu của dịch chiết Celosia cristata nhuộm trên vải len (nguồn: [89]) 20

Bảng 1.3: Các giá trị L*, a* và b* đối với len nhuộm từ dịch chiết hoa Celosia đã xử lý trước bằng ethylene diamine Celosia cristata nhuộm trên vải len (nguồn: [89]) 20

Bảng 1.4: Ảnh hưởng chất cầm màu đến độ bền màu của dịch chiết quả mặc nưa nhuộm trên vải len (nguồn: [90]) 21

Bảng 1.5: Các giá trị L*, a* và b* của vải len nhuộm từ dịch chiết quả mặc nưa (nguồn: [90]) 21

Bảng 1.6: Các giá trị L*, a* và b* của vải len nhuộm từ dịch chiết hoa cúc (nguồn: [92]) 22

Bảng 1.7: Các giá trị L*, a* và b* của vải len nhuộm từ dịch chiết vỏ chôm chôm (nguồn: [93]) 22

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của vải mộc 46

Bảng 2.2: Các hóa chất hoàn tất thí nghiệm 47

Bảng 2.3: Các chủng vi khuẩn gây bệnh 48

Bảng 3.1: Định tính thành phần hóa học dịch chiết C odorata cô đặc theo phương pháp theo phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ tứ cực/thời gian bay (uplc-qtof-ms/ms) 68

Bảng 3.2: Định lượng thành phần hóa học chính của dịch chiết C odorata cô đặc theo phương pháp UV-vis trong 1 g dịch chiết 70

Bảng 3.3: Độ pH vải nhuộm tương ứng với giá trị pH của dung dịch nhuộm 77

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của giá trị pH của các dung dịch nhuộm đến độ bền màu của 77 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của chất cầm màu CuSO4 đến độ bền màu của C odorata nhuộm vải len Merino chải kỹ 79

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của chất cầm màu axit tannic đến độ bền màu của C odorata nhuộm vải len Merino chải kỹ 80

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của chất cầm màu chitosan đến độ bền màu của C odorata nhuộm vải len Merino chải kỹ 81

Bảng 3 8 Hiệu quả của quá trình nhuộm vải len Merino chải kỹ bằng dịch chiết Chromolaena odorata sử dụng cầm màu 84

Bảng 3 9: Kết quả kháng khuẩn E coli 85

Bảng 3.10: Kết quả kháng khuẩn S aureus 85

Bảng 3.11: Thành phần nguyên tử của mẫu len chưa xử lý (Len), sericin, chitosan, mẫu

len được xử lý với sericin (Len/Sericin), mẫu len được xử lý với chitosan (Len/Chitosan) 93

Bảng 3.12: Thành phần axit amin (%) của mẫu len chưa xử lý (Len), sericin, mẫu len

được xử lý với sericin (Len/Sericin) 94

Bảng 3.13: Thành phần nguyên tử của mẫu len chưa xử lý (Len), mẫu len nhuộm C

odorata (Len/C odorata), mẫu len tiền xử lý sericin và nhuộm C odorata (Len/Sericin/C odorata), mẫu len tiền xử lý chitosan và nhuộm C odorata (Len/Chitosan/C odorata) 99

Bảng 3.14: Các thông số về tính tiện nghi của vải len chưa xử lý và vải len đã xử lý

hoàn tất với các polyme tự nhiên 102

Bảng 3.15: Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý sericin đến khả năng nhuộm của vải len

Merino chải kỹ với dịch chiết C odorata thông qua giá trị K/S tại λmax=380nm, thông

số Lab và màu mô phỏng trong không gian màu sắc CIE Lab 104

Bảng 3.16: Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý sericin đến độ bền màu của vải len

Merino nhuộm dịch chiết C odorata 106

Bảng 3.17: Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý chitosan đến khả năng nhuộm của vải

len Merino chải kỹ với dịch chiết C odorata thông qua giá trị K/S tại λmax=380nm, thông số Lab và màu mô phỏng trong không gian màu sắc CIE Lab 107

Bảng 3 18: Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý chitosan đến độ bền màu của vải len

Merino chải kỹ nhuộm bằng dịch chiết C odorata 109

Bảng 3.19: Kết quả cường độ mùi đo theo tiêu chuẩn ASTM E679-19 115 Bảng 3.20: Hiệu quả tự làm sạch đối với cà phê, trà và rượu sau khi tiếp xúc với ánh

sáng trong 20 giờ bằng đánh giá trực quan và không gian màu CIE Lab 116

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Cừu Merino (nguồn: [10]) 1

Hình 1.2: Nguồn gốc của xơ len (nguồn: [12]) 2

Hình 1.3: Phân loại lông dựa trên vị trí của cơ thể (nguồn: [14]) 2

Hình 1.4: Phân tử keratin ở các trạng thái khác nhau (nguồn: [15]) 3

Hình 1.5: Vảy xơ len dưới kính hiển vi điện tử quét SEM (nguồn: [16]) 4

Hình 1.6: Mô hình cấu trúc xơ len (nguồn:[17]) 4

Hình 1.7: Công nghệ kéo sợi len chải kỹ (nguồn: [18]) 7

Hình 1.8: Quy trình Ngấm – sấy khô – gia nhiệt (Dip – Dry – Cure) (nguồn: [31]) 11

Hình 1.9: Phương pháp phun tĩnh điện electrospraying (nguồn: [31]) 13

Hình 1.10: Phương pháp CO2 siêu tới hạn (nguồn: [42]) 13

Hình 1.11: Công thức hoá học của Indigo (nguồn: [84]) 18

Hình 1.12: Công thức hoá học của axit Kermesic và côn trùng Kermes (nguồn: [85]) 18

Hình 1.13: Cấu tạo của chitosan (nguồn: [95]) 24

Hình 1.14: Chromolaena odorata (nguồn: [108]) 26

Hình 1.15: Cấu tạo hóa học flavonoids (nguồn: [107]) 27

Hình 1.16: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hoạt tính kháng khuẩn của vải thành phẩm Chromolaenaodorata (nguồn: [114]) 28

Hình 1.17: Cấu trúc và hình thái tơ tằm a) Hình mô tả vi cấu trúc tơ; b) Ảnh SEM tơ tằm thô [120]; c) Ảnh SEM tơ tằm chuội (nguồn: [121], [120]) 29

Hình 1.18: Cấu trúc hóa học của chitin và chitosan (nguồn: [133]) 33

Hình 1.19: Điều chế chitosan từ chitin (nguồn: [129]) 34

Hình 1.20: Cấu trúc vi nang (nguồn: [155]) 38

Hình 1.21: Khả năng tự làm sạch điển hình từ tự nhiên (nguồn: [169]) 41

Hình 1.22: Hiệu ứng lá sen (a); Góc tiếp xúc với nước θ > 150o (b); Góc tiếp xúc với nước nước θ < 10o (c); Cơ chế tự làm sạch siêu kỵ nước (d) (nguồn: [169]) 41

Hình 1.23: Quá trình quang xúc tác (nguồn: [171]) 42

Hình 2.1: Vải len Merino chải kỹ 46

Hình 2.2: Hình ảnh C odorata (a) tơ tằm Bombyx mori (b) và chitosan (c) 46

Hình 2 3: Sơ đồ quy trình xử lý hoàn tất chức năng tạo màu và kháng khuẩn bằng dịch chiết 49

Hình 2 4: Sơ đồ quy trình xử lý hoàn tất sericin đối với tính tiện nghi của vải len

Merino chải kỹ 50

Hình 2 5: Sơ đồ quy trình xử lý hoàn tất chitosan đối với tính tiện nghi của vải len

Merino chải kỹ 51

Hình 2 6: Sơ đồ sự ảnh hưởng của quy trình tiền xử lý sericin đến khả năng nhuộm và

tính tiện nghi của vải len Merino chải kỹ với dịch chiết C odorata 51

Hình 2 7: Sơ đồ sự ảnh hưởng của quy trình tiền xử lý chitosan đến khả năng nhuộm

và tính tiện nghi của vải len Merino chải kỹ với dịch chiết C odorata 52

Hình 2 8: Sơ đồ quy trình xử lý hoàn tất cố định vi nang và tự làm sạch trên vải len

Hình 2 11: Sơ đồ quy trình chiết xuất dung dịch Chromolaena odorata với khảo sát

thời gian chiết 55

Hình 2 12: Sơ đồ quy trình nhuộm vải len bằng dung dịch Chromolaena odorata với

khảo sát thời gian ngâm 56

Hình 2 13: Sơ đồ quy trình nhuộm vải len bằng dung dịch Chromolaena odorata với

khảo sát dung tỷ nhuộm 56

Hình 2 14: Sơ đồ quy trình nhuộm vải len bằng dung dịch Chromolaena odorata với

máy nhuộm hồng ngoại tự động Mesdan Auto – Chroma IR 59

Hình 2 21: Sơ đồ quy trình tiền xử lý với polyme tự nhiên trên vải len Merino chải kỹ

trên máy nhuộm hồng ngoại tự động Mesdan Auto – Chroma IR 59

Hình 2 22: Sơ đồ quy trình chiết xuất dung dịch Chromolaena odorata 60

Hình 2 23: Sơ đồ quy trình nhuộm vải len Merino chải kỹ bằng dung dịch Chromolaena

odorata sau khi tiền xử lý với các polyme tự nhiên 60

Hình 3.1: Phổ FT-IR của Chromolaena odorata 70 Hình 3.2: Giá trị K/S của vải nhuộm ở các điều kiện khác nhau; (a) Nồng độ etanol; (b)

Tỷ lệ chiết; (c)Thời gian chiết xuất Các chất chiết xuất được đưa trên vải len Merino chải kỹ bằng phương pháp ngấm ép dưới áp suất 0,3MPa, dung tỉ là 1:10, trong vòng 1 giờ 72

Hình 3.3: Giá trị K/S của vải nhuộm ở các điều kiện khác nhau; (a) dung tỷ; (b) Thời

gian ngâm trong quá trình nhuộm; (c) Hình ảnh kính hiển vi soi nổi thu được của vải len Merino chải kỹ 73

Hình 3.4: Khảo sát áp suất ngấm ép dung dịch nhuộm về giá trị K/S 74 Hình 3.5: Áp suất ngấm ép dung dịch nhuộm (a) Giá trị K/S; (b) Hình ảnh SEM cấu

trúc len chưa nhuộm và nhuộm 75

Hình 3.6: Ảnh hưởng của giá trị pH của dung dịch nhuộm đến (a) Giá trị K/S; (b) Quang

phổ K/S; (c) Quang phổ FTIR của vải nhuộm 76

Hình 3 7: Giá trị K/S của vải nhuộm được cầm màu bằng các chất cầm màu

CuSO4.5H2O, axit tannic và chitosan với các phương pháp khác nhau 79

Hình 3 8: Mô hình đề xuất cơ chế cầm màu CuSO4 trên vải len Merino chải kỹ đối với các hợp chất phenolic trong dịch chiết C odorata 82

Hình 3 9: Mô hình đề xuất cơ chế cầm màu axit tannic trên vải len Merino chải kỹ đối

với các hợp chất phenolic trong dịch chiết C odorata 83

Hình 3 10: Mô hình đề xuất cơ chế cầm màu Chitosan trên vải len Merino chải kỹ

83

Hình 3 11: Ảnh hưởng của quá trình xử lý hoàn tất chức năng tạo màu và kháng khuẩn

bằng dịch chiết Chromolaena odorata trên vải len Merino chải kỹ đến tính chất cơ lý 86

Hình 3.12: Cấu trúc của tannin 87 Hình 3.13: Cấu trúc hóa học của một số chất màu flavonol và isoflavone thuộc nhóm

flavonoids 88

Hình 3.14: Mô hình đề xuất cơ chế tạo màu và liên kết của các chất mang màu phenolic

chính trong dịch chiết C odorata trên vải len Merino chải kỹ 88

Hình 3.15: Mô hình đề xuất cơ chế tạo màu và liên kết của các chất mang màu phenolic

chính trong dịch chiết C odorata trên vải len 89

Hình 3.16: Phổ FTIR của mẫu len chưa xử lý (Len), sericin, chitosan, mẫu len được xử

lý với sericin (Len/Sericin), mẫu len được xử lý với chitosan (Len/Chitosan) 91

Hình 3.17: Ảnh SEM của vải len Merino chải kỹ được khảo sát bao gồm các mẫu len

chưa xử lý - Len (a,b,c), sericin (d,e,f) 91

Hình 3.18: Ảnh SEM của vải len Merino chải kỹ được khảo sát bao gồm chitosan (a,

b, c), mẫu len xử lý với sericin - Len/Sericin (d, e, f) và mẫu len xử lý với chitosan -

Len/Chitosan (j, k, l) 92

Hình 3.19: Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) và cơ sở đếm nguyên tử (count map)

của mẫu len chưa xử lý (Len), sericin, chitosan, mẫu len được xử lý với sericin (Len/Sericin), mẫu len được xử lý với chitosan (Len/Chitosan) 93

Hình 3.20: Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) của mẫu len chưa xử lý (Len), sericin,

chitosan, mẫu len được xử lý với sericin (Len/Sericin), mẫu len được xử lý với chitosan (Len/Chitosan) 96

Hình 3.21: Ảnh SEM của vải len Merino chải kỹ được khảo sát bao gồm các mẫu len

chưa xử lý – Len (a,b,c), mẫu len nhuộm C odorata - Len/C odorata (d,e,f), mẫu len tiền xử lý sericin và nhuộm C odorata - Len/Sericin/C odorata (g,h,i), mẫu len tiền xử

lý chitosan và nhuộm C odorata (Len/Chitosan/C odorata) (j,k,l) 97

Hình 3.22: Phổ FTIR của mẫu len chưa xử lý (Len), mẫu len nhuộm C odorata (Len/C

odorata), mẫu len tiền xử lý sericin và nhuộm C odorata (Len/Sericin/ 98

Hình 3.23: Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) và cơ sở đếm nguyên tử (count map)

của mẫu len chưa xử lý (Len), mẫu len nhuộm C odorata (Len/C odorata), mẫu len tiền

xử lý sericin và nhuộm C odorata (Len/Sericin/C odorata), mẫu len tiền xử lý chitosan

và nhuộm C odorata (Len/Chitosan/C odorata) 99

Hình 3.24: Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) của mẫu len chưa xử lý (Len), mẫu len

nhuộm C odorata (Len/C odorata), mẫu len tiền xử lý sericin và nhuộm 101

Hình 3.25: Quang phổ K/S của vải len, vải len xử lý sericin (Len/Sericin), vải len

nhuộm C odorata (Len/C odorata) và vải len tiền xử lý sericin và nhuộm C odorata (Len/Sericin/C odorata) 105

Hình 3.26: Quang phổ K/S của mẫu len chưa xử lý (Len), mẫu len được xử lý với

chitosan (Len/Chitosan), mẫu len nhuộm C odorata (Len/C odorata), mẫu len tiền xử

lý chitosan và nhuộm C odorata (Len/Chitosan/C odorata) 108

Hình 3.27: Ảnh hưởng của quá trình xử lý hoàn tất polyme tự nhiên và nhuộm C

odorata trên vải len Merino chải kỹ đến tính chất cơ lý 110

Hình 3.28: Mô hình đề xuất cơ chế liên kết giữa sericin và keratin trong quá trình xử

lý hoàn tất sericin trên vải len Merino chải kỹ 112

Hình 3.29: Mô hình đề xuất cơ chế tạo màu và liên kết của các chất mang màu phenolic

chính trong dịch chiết C odorata trên vải len Merino chải kỹ tiền xử lý sericin 112

Hình 3.30: Mô hình đề xuất cơ chế liên kết chitosan trên vải len Merino chải kỹ đối

với các hợp chất phenolic trong dịch chiết C odorata, trường hợp chitosan bao bọc

cố định các hợp chất phenolic trên vải (a) và trường hợp chitosan là cầu nối liên kết giữa vải len và các hợp chất phenolic trong dịch chiết C odorata (b) 113

Hình 3.31: Mô hình đề xuất cơ chế hình thành vi nang tinh dầu quế và cố định vi nang

trên vải len Merino chải kỹ 113

Hình 3.32: Sự phân bố của vi nang trên bề mặt xơ len (độ phóng đại 1000 ) theo phương

pháp A(a) và phương pháp B(b) 114

Hình 3.33: Ảnh SEM (độ phóng đại 100 X) hình (a) mẫu có nồng độ vi nang 40 g/l -

phương pháp A, (b) mẫu có nồng độ vi nang 60 g/l - phương pháp A, (c) mẫu có nồng

độ vi nang 40 g/ l - phương pháp B, (d) mẫu có nồng độ vi nang 60 g/l - phương pháp

B 114

Hình 3.34: Ảnh SEM (độ phóng đại 500 ) của vải xử lý hoàn tất: (a) trước khi giặt, (b):

sau 1 lần giặt, (c) sau 5 lần giặt 115

Hình 3.35: Mô hình đề xuất cơ chế tự làm sạch trên vải len chải kỹ xử lý hoàn tất

TiO2/SiO2 116

Hình 3.36: Ảnh FE-SEM của vải len xử lý hoàn tất TiO2 /SiO2 118

Hình 3.37: Phổ FTIR của mẫu chưa xử lý hoàn tất (TS0), mẫu xử lý hoàn tất có tỷ lệ

mol TiO2 /SiO2 là 50/50 (TS55) và 30/70 (TS37) 118

MỞ ĐẦU

Ngành dệt may đã trải qua một quá trình phát triển đáng kể nhờ sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến và sử dụng các chất tự nhiên trong sản xuất đã góp phần tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, đặc biệt là từ vật liệu len – một loại vải có nguồn gốc lâu đời từ động vật và nổi tiếng với những tính năng ưu việt trong ngành dệt may Do đó, nghiên cứu các công nghệ xử lý hoàn tất vải len bằng nguyên liệu tự nhiên đang được tiến hành nhằm cải thiện những hạn chế và tạo ra giá trị mới cho vật liệu này, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng và theoxu hướng thời trang bền vững Đồng thời, các công nghệ nhuộm và xử lý hoàn tất

áp dụng trên vải len đang hướng tới sự phát triển bền vững, nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường trong quá trình sản xuất Việc tận dụng nguồn chất thảitừ quy trình chuội keo tơ tằm cũng được xem là một cách để giảm ô nhiễm môi trường, trong bối cảnh ngành dệt may đang là ngành gây ô nhiễm môi trường thứ hai trên toàn cầu Những nỗ lực này không chỉ tạo thêm giá trị gia tăng cho vật liệu len và mở rộng ứng dụng của sản phẩm len chất lượng cao, mà còn đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành dệt may

1 Tính cấp thiết của luận án

Trong thời gian gần đây, ngành dệt may thời trang trên toàn cầu đã tăng cường sự quan tâm đến vấn đề thời trang nhanh, một khái niệm chỉ việc sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm thời trang một cách nhanh chóng để đáp ứng các xu hướng thời trang hiện tại [1], [2] Sự tăng cường này đi đôi với việc sản xuất một lượng lớn sản phẩm mà không đặt nhiều quan tâm đến chất lượng, tính an toàn và tác động đến môi trường, mà tập trung chủ yếu vào việc đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao [2] Kết quả là có sự sản xuất dư thừa và các vấn đề nghiêm trọng liên quan đến việc khai thác tài nguyên và tác động đến sức khỏe con người và môi trường [1], [2] Vì vậy, trong ngành dệt may thời trang, các phát triển bền vững không chỉ là một khái niệm thịnh hành mà còn là một nhiệm vụ cấp bách cho ngành này trên toàn cầu, đòi hỏi sự tập trung cao đối với các nghiên cứu hướng đến sự phát triển bền vững

Len, một vật liệu tự nhiên bền vững trong ngành dệt may, được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thời trang cao cấp do những đặc tính ưu việt và khả năng phân hủy sinh học Trong giai đoạn 2020 – 2021, sản lượng len thô đã tăng lên 290 nghìn tấn, mặc dù bị ảnh hưởng bởi đại dịch Covid – 19 [3] Việc tiêu thụ len cũng tiếp tục gia tăng do tính bền và co giãn tốt của len, làm cho vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong quần áo, phụ kiện thời trang, và thảm [4] Tuy nhiên, chi phí sản xuất len cao và tỷ lệ thuận với độ mịn của xơ len [4] Quá trình chải kỹ len nhằm loại bỏ các xơ ngắn đã làm tăng độ bền, đồng đều và cấu trúc chặt chẽ của len so với len chải thô Tuy nhiên, len

có nhược điểm là dễ nỉ hóa và khó giặt [5] Mùi khó chịu có thể tỏa ra từ các sản phẩm

len thô [6] Nấm Keratinophilic cũng có thể gây hại và làm yếu tính chất cơ học của len

[7], [8] Ngoài ra, việc sử dụng các thuốc nhuộm tổng hợp trong nhuộm cũng gây ra ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và gây ô nhiễm nguồn nước Do đó, việc nhuộm và xử

lý hoàn tất len bằng các chất tự nhiên nhằm cải thiện các nhược điểm về giặt, mùi và khả năng chống vi khuẩn là rất cần thiết Nghiên cứu về các chất màu tự nhiên thay thế cho các thuốc nhuộm thông thường và những chất xử lý hoàn tất polyme tự nhiên từ quá trình tái chế chất thải trong ngành dệt may cũng được quan tâm

Nhìn nhận được tiềm năng của vật liệu len, đặc biệt là len Merino chải kỹ, cũng như những nhược điểm còn tồn tại của vật liệu len làm hạn chế ứng dụng của sản phẩm

và tiềm năng sử dụng các nguyên liệu tự nhiên làm thuốc nhuộm và chất xử lý hoàn tất,

luận án “Nghiên cứu nâng cao chất lượng vải len Merino nhuộm bằng chất màu

chiết từ Chromolaena odorata kết hợp xử lý với các Polyme tự nhiên” không chỉ

nghiên cứu những giải pháp thiết thực cải thiện tính năng của vật liệu len, mà còn đưa

ra những biện pháp xanh trong quá trình nhuộm và xử lý hoàn tất một số chức năng ưu việt cho vật liệu bằng các công nghệ sẵn có trong ngành dệt may với các nguồn nguyên liệu tự nhiên, thân thiện với môi trường Qua đó, vừa tạo thêm giá trị gia tăng cho len,

mở rộng ứng dụng của sản phẩm len chất lượng cao thông qua việc ứng dụng các thảo dược có sẵn từ tự nhiên vào chuỗi giá trị ngành dệt may và đặt nền móng cho việc sử dụng nguồn sericin tái chế trong quá trình chuội keo tơ tằm Những đóng góp của luận

án đã mở ra các ứng dụng mới của các nguyên liệu tự nhiên, vừa góp phần cho sự phát triển bền vững ngành dệt may

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu và phát triển các quy trình công nghệ xử lý hoàn tất và tạo màu thân thiện với môi trường từ nguồn nguyên liệu tự nhiên nhằm nâng cao chất lượng của vải len Merino chải kỹ và đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành dệt may

- Xây dựng quy trình công nghệ xử lý hoàn tất chức năng (nhuộm và kháng khuẩn) trên vải len Merino chải kỹ bằng việc tận dụng nguồn thảo dược địa phương

Chromolaena odorata (C odorata)

- Nâng cao tính tiện nghi trên vật liệu len Merino chải kỹ bằng công nghệ xử lý hoàn tất sử dụng hai polyme tự nhiên là sericin tái chế từ quá trình chuội keo tơ tằm và chitosan thương mại

- Xây dựng quy trình xử lý hoàn tất kết hợp với các polyme tự nhiên với dịch chiết

C odorata nhằm nâng cao hiệu quả nhuộm và tính tiện nghi của sản phẩm len Merino

chải kỹ

- Cải thiện tính chất của vải len bằng công nghệ bao hương và tự làm sạch

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm:

- Vải len Merino chải kỹ

Phạm vi nghiên cứu của luận án

Nghiên cứu khả năng tạo màu và kháng khuẩn của chất màu tự nhiên C odorata,

với các yếu tố khảo sát bao gồm: Nồng độ etanol, tỷ lệ chiết, thời gian chiết dung dịch

nhuộm C odorata, dung tỷ nhuộm, giá trị pH, thời gian nhuộm và áp suất ngấm ép dung

dịch nhuộm lên vải Kết quả thu được được đánh bằng các tiêu chuẩn quốc tế (ISO) về

giá trị K/S, độ bền màu giặt, ánh sáng, mồ hôi, ma sát, độ pH của vải nhuộm và hoạt

tính kháng khuẩn Bên cạnh đó, hiệu quả tạo màu của dịch chiết C odorata cũng được

so sánh với các loại chất màu tự nhiên thông qua CIE Lab

Nghiên cứu phương pháp xử lý hoàn tất sericin phát thải và chitosan để cải thiện tính tiện nghi trên vải len Merino chải kỹ với các yếu tố khảo sát Kết quả được đánh giá thông qua các phương pháp phân tích bao gồm: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM), phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier transform infrared spectroscopy - FTIR), phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetric Analysis - TGA) và phân tích thành phần axit amin, độ cách nhiệt, tốc độ truyền hơi nước, độ hồi ẩm, độ thoáng khí và độ cứng uốn Ngoài ra, luận án cũng đã nghiên cứu về ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý sericin, chitosan đến khả năng

nhuộm và tính tiện nghi của vải len Merino chải kỹ với dịch chiết C odorata thông qua

các thông số về EDX, TGA, CIE Lab, giá trị K/S, độ bền màu (đối với tác động giặt,

ma sát, mồ hôi và ánh sáng) và tính tiện nghi Đồng thời nghiên cứu quy trình xử lý

hoàn tất sericin với C odorata và chitosan với dịch chiết C odorata vào một quy trình

đa chức năng bằng các phương pháp phân tích đã được đề cập ở trên

Nghiên cứu hai công nghệ xử lý hoàn tất cố định vi nang tinh dầu quế và xử lý hoàn tất tự làm sạch Sau xử lý hoàn tất sản phẩm được đánh giá theo các tiêu chuẩn thích hợp về hình thái bề mặt, cường độ mùi, phương pháp phân tích quang phổ hồng

ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và thử nghiệm khả năng tự làm sạch thông qua tiếp xúc

với một số chất bẩn thông dụng

Nghiên cứu xử lý hoàn tất bằng nguyên liệu tự nhiên trên vải len Merino chải kỹ được cung cấp bởi công ty cổ phần Dệt may Liên Phương Các phương pháp xử lý và hoàn tất được thực hiện trên các trang thiết bị thí nghiệm tại trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, chi nhánh công ty cổ phần Viện Nghiên Cứu Dệt May tại thành phố Hồ Chí Minh Các thí nghiệm phân tích được thực hiện tại trung tâm Công nghệ Dệt Ý – Việt thuộc Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.Hồ Chí Minh, chi nhánh công ty cổ phần Viện Nghiên Cứu Dệt May tại thành phố Hồ Chí Minh

4 Nội dung nghiên cứu của luận án

Luận án được thực hiện với ba nội dung nghiên cứu chuyên sâu và một nội dung nghiên cứu định hướng bao gồm:

Về nội dung nghiên cứu chuyên sâu:

- Nghiên cứu hiệu quả xử lý hoàn tất chức năng tạo màu và kháng khuẩn bằng

dịch chiết C odorata trên vải len Merino chải kỹ

- Nghiên cứu so sánh sự ảnh hưởng quá trình xử lý hoàn tất hai polyme tự nhiên

là sericin và chitosan đối với tính tiện nghi của vải len Merino chải kỹ

- Nghiên cứu ảnh hưởng tiền xử lý sericin, chitosan đến khả năng nhuộm và tính

tiện nghi của vải len Merino chải kỹ với dịch chiết C odorata

Về nội dung nghiên cứu định hướng: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả các công nghệ

xử lý hoàn tất chức năng khác từ nguồn nguyên liệu tự nhiên trên vải len Merino chải

kỹ – Hoàn tất cố định vi nang và tự làm sạch trên vải len Merino chải kỹ

5 Phương pháp nghiên cứu của luận án

Phương pháp hồi cứu tài liệu: Tìm kiếm, phân tích và tổng hợp các tài liệu, công

trình nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước về các nội dung liên quan đến luận án

Đánh giá những vấn đề đã được nghiên cứu, phân tích những vấn đề còn tồn tại từ đó xác định hướng nghiên cứu của luận án phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam

Phương pháp thực nghiệm khoa học: Thực nghiệm quá trình chiết dung dịch

C odorata, quá trình chiết xuất sericin tái chế từ nước thải chuội keo tơ tằm với dung

dịch Na2CO3, quá trình tạo vi nang, các quá trình xử lý hoàn tất trên các thiết bị thí nghiệm chuyên dụng tại các phòng thí nghiệm

Phương pháp phân tích và đánh giá: Sử dụng các tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá

một số đặc trưng cơ lý, độ bền màu giặt, tính kháng khuẩn, độ pH, khả năng lưu mùi, các tính chất tiện nghi, độ ổn định nhiệt, phân tích màu trong không gian màu CIE Lab

Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như SEM, FTIR, TGA, EDX để đánh giá cấu trúc vật lý, cấu trúc hóa học và định lượng các chất xử lý hoàn tất Sử dụng phương pháp so sánh và phân tích các dữ liệu để đánh giá các kết quả đạt được

6 Ý nghĩa khoa học của luận án

Đã xây dựng được các quy trình công nghệ chiết tách dịch chiết C odorata giúp

mang lại hiệu quả tạo màu và kháng khuẩn cao đối với vải len Merino chải kỹ, cũng như công nghệ tái chế và tiền xử lý sericin lên vải len Merino chải kỹ Đồng thời, luận

án cũng đã đề ra tiền đề về công nghệ xử lý hoàn tất tạo bao hương và tự làm sạch cho vải len Merino chải kỹ

Đã xây dựng được phương pháp xử lý hoàn tất mới với các chức năng thân thiện môi trường không chỉ để tạo màu mà còn kháng khuẩn cho len bằng nguồn nguyên liệu

tự nhiên, có khả năng thay thế quy trình hoàn tất và nhuộm truyền thống vốn tiêu thụ lượng nước lớn dẫn đến xả thải gây nhiều tác hại đến môi trường

Góp phần tạo nền tảng khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo thông qua các phân tích chuyên sâu về các cơ chế liên kết và hoạt động (như tạo màu, kháng khuẩn, cải thiện tính tiện nghi, tạo vi nang, tự làm sạch) giữa len với các chất chức năng kép tạo

màu và kháng khuẩn trong dịch chiết C odorata, sericin, chitosan, vi nang và hỗn hợp

TiO2/SiO2

Luận án đóng góp vào việc xây dựng nền tảng phát triển khoa học bền vững trong ngành dệt may thông qua việc tận dụng, khai thác tiềm năng và chức năng hóa các nguồn nguyên liệu tự nhiên

7 Giá trị thực tiễn của luận án

Đạt được hiệu quả tạo màu của dịch chiết C odorata cao và ổn định hơn một số

chất màu tự nhiên khác Bên cạnh đó là hoạt tính kháng khuẩn tốt đối với 2 chủng khuẩn

phổ biến là Escherichia coli (E coli) và Staphylococcus aureus (S aureus) Đồng thời quy trình nhuộm len với dịch chiết C odorata được thiết kế với mục tiêu tiết kiệm tối

đa việc tiêu thụ nước, hướng đến khả năng tái chế nước thải bằng việc lựa chọn dung

môi có nồng độ cao Do vậy, chất màu từ dịch chiết C odorata có thể ứng dụng hiệu

quả trong dệt nhuộm đòi hỏi độ an toàn tiếp xúc cao với quy trình tinh gọn và thân thiện môi trường

Đã xây dựng quy trình xử lý hoàn tất các polyme tự nhiên là chitosan và tái chế sericin như một chất xử lý hoàn tất lý tưởng nhằm cải thiện hiệu quả nhuộm với chất

màu tự nhiên như C odorata và tính tiện nghi trong quá trình xử lý len, điều này không

chỉ giúp xử lý chất thải từ quá trình chuội keo tơ tằm mà còn giúp tăng thêm giá trị cho len và cả sericin Luận án đã góp phần vào việc đặt tiền đề cho những nghiên cứu việc

tái chế các chất thải trong ngành dệt may hướng đến sự phát triển bền vững

Đã xây dựng được các công nghệ hoàn tất như vi nang và tự làm sạch, góp phần khắc phục những hạn chế của len, hoàn thiện quy trình xử lý len hiệu quả, mang giá trị cao Đây sẽ là bước tiến cho việc phát triển ứng dụng các công nghệ tương tự vào việc nâng cao hiệu quả sử dụng của các vật liệu khác có nguồn gốc từ thiên nhiên

8 Những điểm mới của luận án

Đã thiết lập các thông số liên quan đến quy trình nhuộm len bằng chất tạo màu ổn

định có nguồn gốc tự nhiên C odorata về hiệu quả tạo màu và kháng khuẩn của loại

thảo mộc này đặc biệt là đối với vải len Merino chải kỹ

Đã khai thác tiền năng của các polyme tự nhiên là chitosan và sericin tái chế trong quá trình chuội keo tơ tằm đối với việc cải thiện tính tiện nghi của vải len Merino chải

kỹ và ảnh hưởng của sericin, chitosan đến hiệu quả nhuộm và tính tiện nghi của vải len

nhuộm C odorata

Đã ứng dụng công nghệ chế tạo vi nang tinh dầu vỏ quế giúp cải thiện các vấn đề

về mùi Hoàn tất chất xúc tác quang TiO2/SiO2 tạo ra khả năng tự làm sạch trên vải len Merino chải kỹ

9 Kết cấu của luận án

Phần chính của luận án gồm 3 chương:

- Chương 1: Tổng quan nghiên cứu

- Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về vật liệu len Merino chải kỹ

Vải len Merino chải kỹ là vải được dệt từ sợi len chải kỹ 100%, là sợi xơ dài mịn

có chất lượng cao do trong quá trình sản xuất có thêm công đoạn chải kỹ nhằm loại các

xơ ngắn tạo ra các sợi có cấu trúc chặt chẽ, bền và đồng đều hơn so với len chải thô Ngoài ra, len là xơ có nguồn gốc từ protein động vật được tạo bởi từ các polyamide phức còn được gọi là polypeptide, là sản phẩm đa trùng ngưng sinh học của hỗn hợp các axit amin đặc biệt (α-amino) sắp xếp dọc theo mạch polyme đặc trưng cho cấu trúc phân tử protein Bên cạnh đó, các mạch protein trong xơ lại liên ngang với nhau bằng các liên kết ion, cộng hóa trị, hydrogen kỵ nước Do có nhiều mối liên kết khác nhau trong đại phân tử protein nên len có nhiều tính chất ưu việt như có độ đàn hồi tốt, khả năng hút ẩm cao, có khả năng chống lại nếp nhăn trong quá trình sử dụng [9] Vì vậy,

mà mặt hàng dệt len chải kỹ được ứng dụng rộng rãi như làm quần áo ấm, trang phục

và trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho các thiết kế thời trang cao cấp Nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ len ngày càng tăng được thể hiện theo thống kê của Ủy ban dự báo sản lượng len Úc, sản lượng len thô trong giai đoạn 2022 – 2023 tăng lên 328 triệu kg lông cừu, tăng 1,3% so với sản lượng len lông cừu trong giai đoạn 2021 – 2022 là 324 triệu

kg [3]

Hình 1.1: Cừu Merino (nguồn: [10])

1.1.1 Phân loại xơ len

Len (wool) là loại xơ dệt thuộc nhóm xơ protein thiên nhiên, lấy từ lông của một

số loại động vật như: Cừu, dê, lạc đà, thỏ,… được cắt hoặc chải vào thời kỳ thay lông Nghề nuôi thú lấy lông phát triển ở các xứ lạnh như: Úc, Nga, Argentina, Mỹ, Nam Phi, Trung Quốc, Mông Cổ, Anh [11]

Trong đó, cừu (tên khoa học là Ovis aries) có nhiều loại, nuôi chuyên lấy lông hoặc chuyên lấy thịt, sữa Cừu nuôi lấy lông hiện nay có giống lông mịn (Merino,

Rambouillet, v.v.), giống lông trung bình (Hampshire, Shropshire, Dorset, Oxford,

v.v.), giống lông dài (Cheviot, Cotswold, Leicester, Lincoln, v.v.), giống lông không thuần nhất (Blackface, Karakule, v.v.), giống lai có lông dài và mịn (Corriedale,

Polwarth, Targhee, v.v.) Mỗi năm, cừu được cắt lông vào mùa xuân và mùa thu Lông

mùa xuân nhiều và tốt hơn mùa thu Trên thân cừu, lông phân bố với chất lượng khác nhau với những độ mảnh, chiều dài khác nhau: 1- Chất lượng tốt nhất, 2- Chất lượng trung bình, 3- Lông dài, rối và hơi thô, 4- Ngắn và chất lượng thấp, 5- Lông thô, ngắn,

6- Lông ngắn và dính bẩn [9] Merino là giống cừu phổ biến và rất được ưa chuộng do lông của chúng có nhiều ưu điểm vượt trội

Hình 1.2: Nguồn gốc của xơ len (nguồn: [12])

Trong ngành kéo sợi, lông cừu được phân ra thành 4 loại [13]:

Lông tơ: Mảnh nhất, xoắn nhiều, mặt cắt ngang gần tròn với đường kính 14 – 25

μm

Lông thô: To và thô hơn, đường kính hơn 40μm, có lõi và hầu như không xoắn Lông nhỡ: Là loại trung gian giữa lông tơ và lông thô, có lõi không liên tục Lông chết: Rất thô, mặt cắt ngang không tròn, bề ngang từ 80 μm trở lên, có vỏ

rất mỏng và lõi nhiều, cứng, giòn, không bền, ăn màu kém

Cừu Merino được chăn nuôi khắp nơi trên thế giới, chủ yếu lấy xơ dệt vải dùng trong may mặc, một số nước có lông cừu Merino chất lượng cao như: Tây Ban Nha,

Úc, New Zealand Là loại cừu thuộc giống thuần nhất, chỉ cho một dạng lông tơ rất mảnh, mịn có đường kính xơ nhỏ hơn 24μm, lông xoăn và mềm với khoảng 100 sóng uốn trên 1 inch, chiều dài xơ trung bình 65 – 100 (mm), hàng năm mỗi con cừu cho khoảng từ 3 – 6 (kg) len mỡ đối với giống Saxon Merino, có thể lên đến 18kg len mỡ đối với giống Peppin Merino

Hình 1.3: Phân loại lông dựa trên vị trí của cơ thể (nguồn: [14])

1.1.2 Cấu trúc hình thái của xơ len

Cấu tạo của protein chủ yếu trong xơ len là keratin chiếm 90%, còn lại là các chất

vô cơ, mỡ, sáp, keo và sắc tố

Keratin gồm hơn 18 loại axit amin khác nhau với thành phần tính theo khối lượng thay đổi tùy vào từng giống len, nhưng có cùng công thức là +NH3 -CHR-COO- Các amino axit này liên kết kết với nhau bằng liên kết peptit, trong đó một phân tử chứa nhóm amino này sẽ trùng ngưng với nhóm cacboxylic của phân tử thứ hai để tạo thành liên kết amit (hoặc peptit), một đipeptit được tạo thành:+NH3-CHR-CO-NH- CHR+COO- Trùng ngưng với một axit amin tiếp theo tạo ra một tripeptit và quá trình này tiếp tục tạo thành chuỗi polipeptit Với hơn 17 nhóm R khác nhau, polipeptit có thể được ví như một chuỗi hạt màu, mỗi hạt màu khác nhau đại diện cho một axit amin với một nhóm R khác nhau Cấu trúc và vị trí của các nhóm R mang lại cho protein những đặc tính độc đáo [13]

Hình 1.4: Phân tử keratin ở các trạng thái khác nhau (nguồn: [15])

Keratin chứa nhiều gốc cystine CH2S-, gốc axit glutamic (CH2)2COOH- nhưng chứa ít gốc glyxin và alanin Trong đó, cystine tạo lên khả năng phản ứng hóa học của len là chủ yếu, dễ dàng bị oxy hóa, khử và thủy phân để tạo ra nhiều sản phẩm phản ứng phức tạp Vì cystine là một axit diamino nên nó có thể kết hợp với các chuỗi polipeptit liền kề để tạo thành liên kết chéo disulphide Thành phần này của cấu trúc keratin góp phần rất lớn vào các tính chất vật lý và cơ học của sợi len

Khối lượng phân tử của keratin vào khoảng 70.000 – 10.000 (đơn vị oxy), có nhiều nhánh chiếm khoảng 45% khối lượng phân tử (g/mol) [15]

Phân tử keratin của len có hai dạng cấu trúc tinh thể khác nhau (hình 1.4), ở điều

kiện bình thường keratin của len có dạng xoắn ốc α-keratin với các liên kết hydrogen theo hướng dọc trục Khi xơ bị kéo căng trong nước có thể giãn đến 50% hay trong hơi nước đạt đến 100% thì chúng chuyển dần qua cấu trúc gấp nếp β-keratin, các liên kết hydrogen chuyển theo hướng ngang Điều này cho thấy len có tính co giãn đàn hồi cao nhất so với các loại xơ protein khác, nhất là khi độ ẩm tăng

Xơ len là loại xơ ngắn, là sợi protein đa bào, hình dạng thon từ chân đến ngọn,

chiều dài xơ từ 4 - 200mm và có đường kính 10 – 40μm Mô hình cấu trúc của xơ len

được mô tả trên hình 1.5 Thành phần cấu tạo của xơ len gồm lớp biểu bì dạng vảy, lõi

xơ hay gọi là “cortex” và lớp màng tế bào bao quanh các tế bào của biểu bì và cortex

Hình 1.5: Vảy xơ len dưới kính hiển vi điện tử quét SEM (nguồn: [16])

Trên bề mặt xơ là các vảy (scale) chồng khít lên nhau xuôi chiều từ gốc tới ngọn

hình 1.5 Ở len mịn, lớp vảy chiếm 10% xơ Trong quá trình cọ sát trên sợi các vảy này

tạo nền hiệu ứng làm xơ dịch chuyển định hướng Đây là nguyên nhân gây lên hiện tượng co và tạo nỉ của các mặt hàng len trong khi giặt [9] [13]

Hình 1.6: Mô hình cấu trúc xơ len (nguồn:[17])

Lõi cortex hay các bó thớ bao gồm các tế bào hình cọc sợi tạo nên từ các thớ xơ (fibril) do các phân tử keratin có hàm lượng lưu huỳnh cao (thành phần cystine) hình thành, chúng được bao quanh bởi lớp màng tế bào phức gọi là gian bào [11]

Ở len mịn, lõi cortex chiếm 90% xơ được thấy ở hai dạng riêng biệt: Orthocortex

và paracortex có độ cứng và thành phần các axit amin khác nhau, chúng chiếm hai nửa hình trụ của xơ, xoắn theo hình ốc dọc trục xơ và được ổn định bằng liên kết hydro, cấu trúc hai thành phần tạo nếp xoắn dạng sóng tự nhiên Nhờ đó mà sợi kéo ra từ xơ len thường xốp, giữ được không khí bên trong và khi dùng cho sản phẩm may thì tạo ra rào cản cách ly để tránh mất nhiệt cho cơ thể

Màng tế bào hay gian bào có cấu tạo chính là các chất protein và lipid, bao bọc tất

cả các loại tế bào trong một hệ thống, có độ bền cơ học tương đối yếu so với phần còn lại của xơ nên dễ bị phá hủy theo thời gian hoặc chà xát, dẫn đến phân tách các bó xơ riêng biệt [11]

Ruột xơ gồm các tế bào hình phiến xếp chồng lên nhau và bố trí vuông góc với các thớ xơ, giữa chúng chứa không khí, chất béo và sắc tố [13]

1.1.3 Tính chất của xơ len

Tính chất vật lý

Len có khối lượng riêng từ 1,28 – 1,32 g/mol, có độ bền kéo đứt khá thấp, khoảng

9 – 10 cN/tex khi khô và giá trị này giảm đến 40% khi ướt Độ giãn đứt thay đổi từ 25 – 40% khi khô và khoảng 25 – 60% khi ướt Khi kéo giãn 2% và bỏ tải, len phục hồi 99% còn mức kéo giãn 20% độ phục hồi đạt đến 65% [9] Ở điều kiện tiêu chuẩn, len hút ẩm cao từ 13 – 18% Ở độ ẩm tương đối 100%, độ hồi ẩm của len đạt đến 40%, len hút nước nhanh nhưng loại bỏ nước chậm dưới dạng hơi, tuy nhiên người mặc không cảm thấy ướt

Len dễ lão hóa dưới tia nắng mặt trời, nhất là khi ướt len sẽ hóa vàng, giảm bền, giảm đàn hồi và tăng độ cứng Len là vật liệu chậm cháy, khó bắt lửa và tự tắt khi không

có ngọn lửa [9] Ở nhiệt độ 130 – 140ºC trong thời gian ngắn tính chất của len không thay đổi nhưng ở nhiệt độ 80 – 100ºC trong thời gian dài thì xơ sẽ cứng, giòn, giảm sắc màu Ở nhiệt độ 170 – 200ºC len bị phá hủy [13]

Tính chất hóa học

Len có khả năng kháng axit tốt hơn kiềm Điều này là do axit thủy phân các nhóm peptit nhưng vẫn giữ nguyên các liên kết disulphide, liên kết chéo giữa các chuỗi polyme Len bị phá hủy bởi hơi kiềm, dung dịch này thủy phân các liên kết disulphide, liên kết hydro và liên kết muối và làm cho các chuỗi polyme tách ra khỏi nhau Nếu tiếp xúc quá lâu với kiềm gây ra sự thủy phân các liên kết peptit của chuỗi polyme, dẫn đến

sự phân cắt mạch polyme và phá hủy hoàn toàn len Với dung dịch NaOCl nồng độ 5%,

ở nhiệt độ 20ºC hay NaOH 5% đun nóng, len bị hòa tan hoàn toàn trong 20 phút Đối với chất oxy hóa như H2O2 len dễ bị mất màu nhanh, nếu nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, len sẽ bị phá hủy [9], [13]

Tiếp xúc với ánh sáng mặt trời có xu hướng làm vàng hàng dệt len màu trắng hoặc màu sáng Ngoài ra, việc tiếp xúc quá lâu với ánh sáng mặt trời sẽ làm suy yếu các sợi len do cắt đứt quá mức các liên kết peptit và disulphide

Len là vật liệu tương đối dễ nhuộm, nhuộm được hầu hết các loại thuốc nhuộm

Hệ thống polyme của len dễ hấp thụ các phân tử thuốc nhuộm là do tính phân cực của polyme và bản chất vô định hình của len Tính phân cực sẽ dễ dàng hấp thụ bất kỳ phân

tử thuốc nhuộm phân cực nào và kéo chúng vào hệ thống polyme Tuy nhiên, giống như tất cả các loại xơ dệt, các phân tử thuốc nhuộm chỉ có thể đi vào vùng vô định hình của

xơ

Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm mốc của xơ len là nhờ vào lớp mỡ lanolin trên lông cừu Tuy nhiên, khả năng này sẽ suy giảm khi len ở môi trường ẩm ướt trong thời gian dài Bên cạnh đó, len vẫn dễ bị tấn công và phá hủy bởi một số loài côn trùng, bọ, nhậy [11][13]

1.1.4 Công nghệ kéo sợi len chải kỹ

Công nghệ kéo sợi len gồm 3 công nghệ chính: Công nghệ kéo sợi len chải liên hợp, bán chải kỹ và chải kỹ Với hệ chải liên hợp quy trình ngắn, thiết kế để tạo sợi tương đối rẻ hơn, các quá trình ghép, chải kỹ và kéo sợi thô được bỏ qua, sợi được kéo trực tiếp từ máy chải trục Quá trình pha trộn diễn ra trong ghép, chải kỹ không thực hiện ở đây mà được bổ sung bằng quá trình pha trộn kỹ càng trong công đoạn xé và làm sạch Hệ kéo sợi len bán chải kỹ, kết hợp và thay đổi một số yếu tố của chải kỹ Với hệ chải kỹ, áp dụng cho len có độ đồng dạng, tuy nhiên quá trình xé tơi làm sạch khác biệt

do tính chất dầu đặc trưng của xơ len Len chải kỹ từ hệ này được xe và có độ bền cao hơn len chải thô Do đó, để tạo sợi len có chất lượng cao thường sử dụng công nghệ kéo sợi len chải kỹ

Nguyên liệu kéo sợi len chải kỹ là lông cừu mịn hoặc lông cừu nửa mịn Lông cừu mịn (fine wool) có độ mảnh cao, chiều dài và độ đều tốt, có độ uốn thấp, trong đó có ít lông chết Có đường kính tiết diện xơ là 14,5 – 25 μm, chiều dài từ 55 – 120 mm, được thu hoạch vào mùa xuân Với lông cừu nửa mịn (semi fine wool) có các tính chất tương

tự lông cừu mịn nhưng độ uốn cao hơn, đường kính tiết diện xơ khoảng 27 μm Len sau khi cắt được phân loại dựa trên chất lượng tổng thể, những lông mảnh mịn, đồng nhất dùng cho kéo sợi chải kỹ sẽ được đóng thành kiện trước khi được đưa vào nhà máy [13]

Nấu tẩy (Scouring), trước khi kéo sợi, xơ len cần được sơ chế nhằm tách các tạp

chất như: Đất và cát 5 – 40%, mỡ len 5 – 50%, tạp chất thực vật 0,5 – 5% (Subramanian, 2019) Xơ len sẽ được nấu bằng máy chuyên dụng gồm nhiều thùng lớn chứa dung dịch giặt tẩy xà phòng, natri cacbonat ở nhiệt độ 35ºC – 40ºC và len sẽ di chuyển lần lượt qua các thùng đó theo phương pháp chia nhánh hoặc gạt nghiêng Sau khi giặt từ 20 – 70% các tạp chất bị loại bỏ, phần lớn là: Dung dịch suint (mồ hôi có mỡ), mỡ len và các khoáng chất Mỡ len là hỗn hợp các ester của các chất béo cao phân tử với rượu cao phân tử nên rất khó bị xà phòng hóa, không tan trong nước, khó loại bỏ khỏi xơ Tuy nhiên, nếu mỡ len bị loại bỏ hoàn toàn thì sẽ ảnh hưởng không tốt đến tính chất cơ lý của xơ và ảnh hưởng đến quá trình kéo sợi, dệt Vì vậy, lượng mỡ len còn lại này sẽ làm cho vải mềm mại hơn và không làm ảnh hưởng đến các công đoạn sau Sau đó xơ len

sẽ tiếp tục được sấy khô còn khoảng 20% nước

Tẩy trắng (Blending), trong len thiên nhiên thường có các hạt pigment màu vàng

nằm sâu trong cấu trúc xơ Để loại bỏ chúng cần tiến hành quá trình tẩy trắng, tức là dùng các hợp chất hóa học như: H2O2, CH3COOOH, dùng chất khử Na2HSO3, Na2S2O4

để phá hủy các pigment này [11]

Xử lý cơ học (Mechanical Cleaning), len sau khi được nấu tẩy sẽ tiếp tục làm sạch

cơ học bằng các máy xé đập và máy trộn, trong quá trình này len được xé tơi thành những miếng nhỏ, trộn đều các thành phần, loại trừ tạp chất, phun nhũ [18]

Chải thô (Carding), xơ len được cấp đều đặn vào máy chải, gồm 2 hoặc 3 quả chải

gọi là máy chải hai tòa và ba tòa để phân chải các chùm xơ thành xơ đơn, loại hầu hết các tạp chất, trộn đều các thành phần, duỗi thẳng định hướng các xơ Tạo thành cúi có chi số thích hợp

Ghép trường kim (Gillin), để tăng độ định hướng, độ đều theo độ mảnh và loại trừ

xơ ngắn và tạp, cúi chải thô được đi qua máy ghép hai trường kim hoặc một trường kim

Chải kỹ (Combing), nhằm tạo sợi len mịn, bền, đồng đều hơn và ít xù lông, cúi

ghép sẽ qua máy chải kỹ để loại bỏ các xơ ngắn hơn khoảng 20 – 30 mm, tạp thực vật (neps) và định hướng song song các xơ [19]

Hình 1.7: Công nghệ kéo sợi len chải kỹ (nguồn: [18])

Kéo sợi thô (Roving), máy kéo sợi thô sẽ tạo ra sợi thô có độ mảnh xác định, làm

đều bằng phương pháp ghép, tăng độ bền cho bán thành phẩm bằng cách xoắn hoặc vê

và cuộn thành búp sợi

Kéo sợi con (Spinning), búp sợi thô qua máy kéo sợi con để tạo ra sợi có chi số,

độ bền, tạo xoắn đúng theo yêu cầu sử dụng và quấn thành búp sợi hoặc ống sợi con

Đánh ống (Winding), các búp sợi con chưa đạt kích thước đáp ứng cho các máy

sau này, vì vậy các búp sợi này sẽ được đánh ống, đồng thời trong quá trình đánh ống

sẽ nâng cao được chất lượng cho sợi về độ đều, độ sạch

1.1.5 Ứng dụng của vải len Merino chải kỹ

Len Merino chải kỹ được sử dụng rộng rãi trong cả quần áo nam và nữ, trang phục bên ngoài và quần áo ấm Len là một loại xơ có độ bóng từ cao đến trung bình Vải len cho cảm giác sờ tay mềm mại với độ rủ tốt, đặc tính truyền ẩm tốt Nhờ những đặc điểm này cùng với khả năng cách nhiệt, trang phục bằng xơ len rất thích hợp cho các vận động viên thể thao mùa đông vì chúng hút hơi mồ hôi và thải ra môi trường bên ngoài nhưng không làm giảm thân nhiệt như xơ bông [18]

Độ bền của xơ len Merino chảy kỹ có mức trung bình nhưng có đặc tính co giãn

và phục hồi tốt Len có khả năng chống mài mòn khá tốt và không có xu hướng tạo vón hạt (pill) trên vải do độ bền thấp Có khả năng chống nhăn tốt ngoại trừ trong điều kiện

ẩm ướt Khả năng giữ nếp của len kém trừ khi các nếp được tạo ra bằng cách xử lý hoàn tất hóa học Nên vải len ít nhàu, phục hồi nếp nhăn tốt, một số mặt hàng vải len như: quần tây, áo vest, áo ấm, quần áo thể thao mùa đông, jacket, v.v khi giặt giũ không cần phải là [11]

Len có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tự nhiên vì vậy có thể giữ ấm cho người mặc,

và cũng mang lại cảm giác mát mẻ [18] Nhờ đó mà len được sử dụng làm trang phục cho người lính, lính cứu hỏa, phi hành gia, vận động viên thể thao [18] Len có thể hấp thụ tới 35% so với trọng lượng trong nước, nhiều hơn so với cotton (24%), nylon (7%)

và polyester (1%) [13]

Len là loại vật liệu có khả năng chống cháy tốt, tự tắt không duy trì sự cháy khi không có ngọn lửa và cháy rất chậm ngay cả khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa do các đặc tính như: Nhiệt độ đánh lửa cao (750 – 800°C), chỉ số oxy tới hạn (LOI) cao (25 – 26%), nhiệt đốt cháy (196 kJ/g) và tỏa nhiệt thấp (9,6 kJ/g) Cấu trúc hóa học của len cung cấp cho len hàm lượng nitơ (16%) và độ ẩm tương đối cao (10 – 14%), và những chất chống cháy tự nhiên này góp phần đáng kể vào khả năng bắt lửa thấp của len Nhờ vậy mà len được sử dụng làm quần áo bảo hộ đặc biệt là trong ngành công nghiệp chữa cháy và luyện kim

Len có khả năng phân hủy sinh học, dễ dàng tái chế, với những lợi ích đáng kể từ việc đưa trở lại môi trường dưới dạng phân bón, giàu nitơ và lưu huỳnh Khả năng phân hủy sinh học này được ứng dụng trong việc tái chế các sản phẩm quần áo len đã qua sử dụng và vải địa kỹ thuật như thảm cỏ bằng len được đặt xung quanh cây con sẽ ức chế

sự phát triển của cỏ dại khi cây còn nhỏ, sau đó phân hủy và bón phân cho đất khi cây lớn lên

Len có khả năng hấp thụ và lọc các hydrocarbon, do chứa một lượng dầu mỡ và các chất béo liên kết cộng hóa trị trên bề mặt của len Do đó, len có ái lực cao với hydrocarbon Điều này đã dẫn đến việc len được sử dụng trong một số sản phẩm mới,

có khả năng kiểm soát vết dầu loang và bộ lọc để xử lý nước bị nhiễm dầu [9]

Ngoài ra len có khả năng hấp thụ chất ô nhiễm và mùi, nhờ tính năng này mà các sản phẩm như thảm làm từ len hấp thụ tốt một số chất gây ô nhiễm không khí như formaldehyde, nitơ oxit và sulfur dioxide Vì vậy mà thảm len có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát ô nhiễm không khí trong nhà, nguyên nhân chính gây

sản phẩm trong những lĩnh khác nhau Nhưng với những nhược điểm đã làm hạn chế ứng dụng sản phẩm này như:

Len dễ bị các chất kiềm và chlorine tấn công dẫn đến giảm bền Len dễ bị ố vàng bởi các bước sóng cực tím ngắn trong ánh sáng mặt trời Vì vậy việc vệ sinh các sản phẩm len bằng các chất tẩy rửa chứa kiềm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Cùng với đó là tính tạo nỉ của len làm cho len khó có thể giặt trong nước nóng có khuấy trộn

và ít ổn định về kích thước khi giặt nhiều lần Trong khi xu hướng hiện nay, với sự tiện nghi người tiêu dùng sử dụng máy giặt rộng rãi để vệ sinh các sản phẩm may mặc, mà vải len lại không được sử dụng máy giặt Ngoài ra các sản phẩm giữ ấm mùa đông bằng len thường rất dày giặt tay lại rất lâu khô Đây là vấn đề nan giải cho các sản phẩm len [20]

Mặc dù, trong len chứa chất lanolin có tính kháng khuẩn, chống nấm mốc Tuy nhiên khả năng này kém đi, khi len ở trong môi trường ẩm ướt trong thời gian dài, các

vi sinh vật sống và sinh sôi, có thể dẫn đến hư hỏng vải, kích ứng da và nhiễm trùng trong các sản phẩm len [7] Ngoài ra vải len thường có mùi trên sản phẩm gây khó chịu cho người sử dụng [21] Bên cạnh đó, len thường được nhuộm bằng các loại thuốc nhuộm axit,phức kim loại, trực tiếp, v.v Chất thải của các loại thuốc nhuộm này là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường

Do chính những nhược điểm này, đã làm hạn chế ứng dụng của sản phẩm len Vì vậy, việc tìm ra các công nghệ xử lý hoàn tất nhằm cải tiến các tính năng và khắc phục những hạn chế của vật liệu len đang là vấn để cấp thiết đặt ra nhằm nâng cao giá trị của các sản phẩm len Từ đó, luận án đã nghiên cứu một số công nghệ xử lý hoàn tất: Công nghệ nhuộm, kháng khuẩn và hoàn tất nâng cao tính tiện nghi về nhiệt bằng các nguồn nguyên liệu tự nhiên, công nghệ tự làm làm sạch và công nghệ xử lý hoàn tất cố định vi nang tự nhiên

1.2 Tổng quan về công nghệ xử lý hoàn tất vải len bằng nguyên liệu

tự nhiên

Trong thế giới tự nhiên với đa dạng các nguồn nguyên liệu hữu ích được con người tận dụng trong nhiều lĩnh vực và nhiều ngành kinh tế khác nhau Trong đó, ngành dệt may, các nguồn nguyên liệu tự nhiên được sử dụng như là các hợp chất hữu cơ có khả năng tạo nên màu sắc, chức năng hóa trên vật liệu dệt như kháng khuẩn, mùi hương, v.v nhằm thay thế thế các nguồn nguyên liệu tổng hợp độc hại gây tác động tiêu cực đến môi trường

Do đó, với xu hướng phát triển bền vững và xanh hóa trong ngành dệt may hiện nay, nhận thức của người tiêu dùng về các vấn đề bảo vệ môi trường, an toàn sinh thái

và sức khỏe Điều này thúc đẩy ngành dệt may quan tâm nhiều hơn đến các hợp chất xử

lý hoàn tất và tạo màu tự nhiên từ thực vật và các polyme sinh học như sericin, fibroin hay chitosan, chitin, v.v [22-23], trong các công nghệ xử lý nhằm tạo màu, xử lý hoàn tất chức năng của sản phẩm Sự phát triển không ngừng của các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học, đặc biệt là nguồn nguyên liệu địa phương tự nhiên sẵn có ứng dụng trong chức năng hóa vật liệu dệt, đã tạo ra một cuộc cách mạng nghiên cứu và tiến bộ trong ngành công nghiệp dệt may hướng đến mục tiêu phát triển bền vững và khai thác tiềm năng kinh tế [24]

Trong những năm gần đây, việc sử dụng các hợp chất có nguồn gốc từ tự nhiên ngày càng được ưa chuộng vì khả năng phân hủy sinh học và khả năng tương thích cao với môi trường Vì vậy nhu cầu về thuốc nhuộm tự nhiên ngày càng tăng cùng với sự

phát triển đa dạng của các phương pháp đưa các nguồn nguyên liệu này lên vải tạo tính năng trên vật liệu dệt [25]

1.2.1 Các phương pháp chiết xuất các chất màu từ nguồn nguyên liệu

tự nhiên

Chiết xuất là phương pháp sử dụng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu Do các nguyên liệu tự nhiên không chỉ chứa duy nhất một chất mang màu mà còn nhiều thành phần khác nên việc chiết tách rất phức tạp, diễn ra theo cơ chế: Đầu tiên là sự tương tác của dung môi trên bề mặt vật liệu chiết bằng quá trình trao đổi chất và khuếch tán vào bên trong nhờ

sự chênh lệch nồng độ dung môi Sau đó, các chất bên trong vật liệu tự nhiên được đưa

ra ngoài bằng quá trình khuếch tán đối lưu [26]

Mỗi loại hợp chất có độ hòa tan khác nhau trong từng loại dung môi Vì vậy, không

có một phương pháp chiết xuất chung áp dụng cho tất cả các hợp chất tự nhiên Phương pháp chiết xuất cổ điển là dùng một dãy dung môi từ không phân cực đến phân cực mạnh để trích ly, phân đoạn các hợp chất ra khỏi hợp chất tự nhiên Dựa vào tính phân cực của dung môi và của các nhóm hợp chất có thể dự đoán sự có mặt của các chất trong mỗi phân đoạn trích ly [27]

Một số phương pháp chiết xuất chất màu tự nhiên truyền thống phổ biến như: Chiết xuất bằng nước, axít, kiềm, ezyme và các dung môi Ngoài ra còn một số phương pháp hiện đại như chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, chiết bằng phương pháp siêu tới hạn, v.v

1.2.1.1 Chiết xuất bằng nước

Chiết xuất trong nước là phương pháp truyền thống dùng để tách chất màu ra khỏi nguyên liệu mang màu Trong phương pháp này, nguyên liệu mang màu sẽ bị nghiền thành thành bột và được ngâm trong nước, sau một khoảng thời gian, tiến hành đun sôi

và lọc để thu được dịch nhuộm Nhược điểm của phương pháp này là thời gian chiết dài, cần lượng nước lớn, sử dung nhiệt độ cao, hiệu suất chiết tách thấp do chỉ những thành phần có thể tan trong nước mới được chiết trong khi đa số các hợp chất màu đều

ít tan trong nước [28]

1.2.1.2 Chiết xuất bằng axit hoặc kiềm

Một số chất màu dạng glycoside, được chiết bằng axit hoặc kiềm để để thủy phân liên kết glycosid, giúp cho việc chiết tách tốt hơn và hiệu suất chiết cao hơn Nhược điểm của phương pháp này là một số vật liệu mang màu có thể bị phá hủy trong môi trường kiềm hoặc axit [29] Ngoài ra, chất màu tự nhiên là hỗn hợp của nhiều hợp chất hóa học, do đó khi thay đổi pH trong quá trình chiết bằng cách thêm kiềm hoặc axit có thể dẫn đến việc tách luôn các thành phần khác và làm thay đổi màu ban đầu của vật liệu tự nhiên [27]

1.2.1.3 Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ

Tùy vào nguồn gốc, các chất mang màu tự nhiên có thể được chiết bằng các dung môi hữu cơ như aceton, chloroform, ethanol, methanol hoặc hỗn hợp các dung môi như: ethanol/methanol, nước/cồn, v.v Phương pháp chiết tách trong hỗn hợp nước/ cồn có thể dùng để chiết chất màu tan hoặc không tan trong nước Hiệu suất chiết tách của phương pháp này cao hơn phương pháp chiết trong nước khi so sánh về lượng hóa chất

và chất màu được tách ra Axit hoặc kiềm có thể được thêm vào dung môi alcohol để tạo điểu kiện thủy phân các glucoside và tách chất màu Quá trình chiết tách được thực

hiện ở nhiệt độ thường [27]

1.2.1.4 Chiết xuất bằng sự hỗ trợ của sóng siêu âm

Nguyên liệu được trộn với dung môi thích hợp và được chiết bằng siêu âm Một

số nghiên cứu cho thấy rằng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào của nguyên liệu,

do đó giúp cho khả năng năng xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào dễ dàng hơn Ngoài ra, siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn mạnh dung môi, làm gia tăng sự tiếp xúc của dung môi với chất cần chiết và cải thiện đáng kể hiệu suất chiết [26]

1.2.1.5 Chiết siêu tới hạn

Phương pháp này cho phép tự động hóa quá trình chiết và hạn chế việc sử dụng dung môi hữu cơ độc hại Dung môi chiết là một chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn, tức

là ở nhiệt độ và áp suất cao hơn điểm tới hạn Ở trạng thái này, chất lỏng có những tính chất đặc biệt như có tính chịu nén cao, khếch tán nhanh, độ nhớt và sức căng bề mặt thấp vì vậy làm tăng hiệu suất chiết [26]

1.2.2 Các phương pháp hoàn tất len và các vật liệu dệt khác

Bên cạnh một số phương pháp truyền thống phổ biến như: Tận trích, ngấm ép, với

sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ ngày nay dẫn đến sự ra đời và phát triển của các phương pháp mới như: CO2 siêu tới hạn, phun tĩnh điện

1.2.2.1 Phương pháp ngấm ép

Ngấm ép (hình 1.8) là một phương pháp hoàn tất được ứng dụng với mục đích

đưa các hóa chất xử lý như thuốc nhuộm, các chất hoàn tất chống thấm nước, làm mềm, kháng khuẩn, v.v lên vải, giúp nâng cao tính chất sử dụng cho các sản phẩm dệt may Nguyên tắc hoạt động của phương pháp là đưa các hóa chất lên vải, đồng thời tạo điều kiện cho hóa chất ngấm sâu và phân bố đều trên bề mặt cũng như trong cấu trúc vải [30] Hóa chất ngấm ép sẽ được đưa vào giữa những khoảng trống của các sợi vải và lấp đầy những khoảng trống đó [31]

Hình 1.8: Quy trình Ngấm – sấy khô – gia nhiệt (Dip – Dry – Cure) (nguồn: [31])

Ngấm – ép – sấy khô – gia nhiệt (Dip – Pad – Dry – Cure) là một quy trình mở rộng của phương pháp ngấm ép, có thêm hai công đoạn là sấy khô và gia nhiệt Trong

quy trình này, đầu tiên vải được dẫn qua một bể có chứa chất hoàn tất tính năng cho vật liệu, tùy vào mục đích sử dụng mà dùng các chất xử lý hoàn tất khác nhau Dưới tác động của bể ngấm, các hóa chất được đưa lên vải Ngay sau đó, vải được đưa qua cặp trục ép, vắt đi lượng dung dịch thừa trên vải đến một tỷ lệ nhất định (phần trăm mức ngấm ép), đồng thời đưa các hóa chất đã ngấm sâu vào cấu trúc vải với lực ép xác định [30] Tiếp đó, vải được đưa qua khu vực sấy khô nhằm loại bỏ nước và gia nhiệt tới nhiệt độ phản ứng của hóa chất Tùy thuộc vào loại vải và hóa chất xử lý hoàn tất mà chọn nhiệt độ sấy và xử lý phù hợp [31]

Các quá trình diễn ra trong công nghệ tận trích: Hóa chất trải qua sự đổi pha từ dung dịch bị hấp thụ lên bề mặt xơ, cân bằng xảy ra giữa pha rắn và lỏng, quá trình này xảy ra nhanh chóng Sự khuếch tán chậm vào bên trong xơ được diễn ra bao gồm sự giải hấp, khuếch tán và các quá trình hấp thụ [34] Trong dệt may phương pháp tận trích được sử dụng rộng rãi trong nhuộm và xử lý hoàn tất sản phẩm Quá trình tận trích thực hiện theo phương pháp gián đoạn, cần thời gian đủ lâu để hóa chất được tận trích từ ngoài vào vật liệu dệt, dung tỉ cao hơn so với phương pháp liên tục [35] Tổng thời gian nhuộm cần thiết trong nhuộm tận trích phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm: độ đậm nhạt và mục đích hoàn tất vật liệu, loại thuốc nhuộm, bản chất của vật liệu dệt và loại máy nhuộm [36]

1.2.2.3 Phương pháp phun tĩnh điện (electrospraying)

Phương pháp phun tĩnh điện (Electrospraying) còn được gọi là electrohydrodynamic, là một phương pháp nguyên tử hóa chất lỏng sử dụng lực điện [31] Khi một giọt chất lỏng qua vòi mao dẫn được kết nối với điện trường thông qua điện áp cao, nó bị biến dạng [37] Sau đó, một điện thế được tạo ra bên trong giọt chất lỏng thông qua điện tích cạnh tranh với sức căng bề mặt của giọt chất lỏng, tạo thành một phản lực hình nón ổn định gọi là hình nón Taylor, thường là một giọt tích điện Cuối cùng, khi điện thế vượt qua sức căng bề mặt của giọt chất lỏng, nó sẽ bay ra và vỡ thành những giọt nhỏ [38] Do lực đẩy Coulomb của các điện tích, các giọt không kết hợp với nhau khi chúng di chuyển về phía bộ thu [31]

Trong ngành dệt may phun tĩnh điện được sử dụng để lắng đọng, sản xuất hạt vi

mô và nano [39], hình thành vi nang và nano vừa duy trì các đặc tính ban đầu của vải

bổ sung thêm tính năng tùy thuộc vào đặc tính của polyme sử dụng Việc phun các giọt polyme mịn dẫn đến lớp phủ rất mịn và đều, cải thiện nhược điểm kết tụ tạo thành các hạt có kích thước lớn, có năng lượng bề mặt lớn làm giảm hiệu suất và do đó rất khó

để phân tán đồng đều trong ứng dụng công nghệ nano [31] Lớp phủ bề mặt polyme với lớp phủ phun điện là một công nghệ hứa hẹn cho tương lai gần, mở ra những con đường mới cho công nghệ nano [40]

Hình 1.9: Phương pháp phun tĩnh điện electrospraying (nguồn: [31])

1.2.2.4 Phương pháp CO2 siêu tới hạn

Chất lỏng siêu tới hạn là các chất tinh khiết có giá trị áp suất và nhiệt độ vượt quá nhiệt độ và áp suất tới hạn, có các đặc tính tương tự như chất khí và cả chất lỏng dễ dàng thay đổi thông qua các điều chỉnh áp suất đơn giản [41]

Hình 1.10: Phương pháp CO 2 siêu tới hạn (nguồn: [42])

Trạng thái siêu tới hạn xảy ra khi một hệ kín đạt được các giá trị tới hạn tới khi không có sự phân biệt giữa trạng thái lỏng và khí Tại thời điểm này, sự gia tăng áp suất

sẽ dẫn đến sự tăng đáng kể hằng số điện môi, do đó mang lại khả năng hòa tan các chất không thể hoà tan ở điều kiện áp suất và nhiệt độ bình thường [43] Khi vượt quá các

điều kiện nhiệt độ và áp suất tới hạn, CO2 chuyển sang trạng thái siêu tới hạn và trở thành chất lỏng siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn (scCO2) thường được sử dụng làm dung môi, đặc biệt là trong ngành dệt may với một số ưu điểm như độ nhớt thấp, sức căng bề mặt thấp, độ khuếch tán cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nhuộm vì thuốc nhuộm có thể thẩm thấu tốt hơn vào vải dệt, vì vậy làm giảm thời gian nhuộm cần thiết

(hình 1.10) Xét về mật độ, scCO2 hòa tan tốt hơn vì nó có mật độ cao hơn pha khí và cũng thấp hơn pha lỏng

Bảng 1.1: So sánh một số phương pháp nhuộm và hoàn tất trong ngành dệt may

Các

phương

pháp Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm

Một số ứng dụng

Tài liệu tham khảo

trình hoàn tất hầu hết các loại vật liệu dệt

[44]–[50]

bên ngoài vào

xơ sợi thông

xenlulo

Thời gian tận trích kéo dài, tốn nhiều dung môi, và phải có quá trình xử lý như thu hồi các chất sau trích ly

Cần kiểm soát chặt chẽ các thông số trong

nhuộm và hoàn tất như dung tỷ, nhiệt độ, liệu lượng các chất

vì dẫn đến sự thay đổi chất lượng sản phẩm

trình nhuộm

và hoàn tất hầu hết các loại vật liệu dệt

[51], [52], [32], [53]