TỔNG hợp màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PVA và tinh bột biến tính

Cấu trúc của PVA PVA thu được do xà phòng hóa bất cứ một loại este polyvinilic nào, dù este đó có cấu tạo vô định hình hay kết tinh hoặc có thể thu được PVA do xử lý ete polyvinyl benz

TỔNG HỢP màng polyme phân hủy sinh học trên

cơ sở PVA và tinh bột biến tính.

Cấu trúc của PVA

 PVA thu được do xà phòng hóa bất cứ một loại este polyvinilic nào, dù este đó có cấu tạo vô định hình hay kết tinh hoặc có thể thu được PVA do

xử lý ete polyvinyl benzyl cũng đều là polyme kết tinh có từng đoạn định hướng dọc trục phân tử 5.52A0 Không thể thu được PVA vô định hình, mức độ đều đặn về không gian cơ bản phụ thuộc vào tính chất và nhiệt độ trùng hợp monome

Tính chất vật lý

 Nhiệt độ nóng chảy

 PVA bị phân hủy ở nhiệt độ nóng chảy nên việc xác định trực tiếp nhiệt độ nóng chảy của PVA rất khó khăn

Thông thường, nhiệt độ nóng chảy của PVA được xác

định gián tiếp, giá trị này không có tính tuyệt đối vì

nhiệt độ nóng chảy của polyme không là một điểm

Nhiệt độ nóng chảy của PVA còn phụ thuộc vào lượng nước bị hấp phụ trong phân tử polyme

Nhiệt độ chuyển thủy tinh

 Nhiệt độ thủy tinh của PVA cũng thay đổi theo lượng

nước bị giữ trong polyme Do vậy, ở cùng một khối

lượng phân tử, nhiệt độ thủy tinh Tg có thể không giống nhau Nhiều nghiên cứu cho thấy, nhiệt chuyển thủy

tinh của PVA chia làm hai nhóm: một nhóm có nhiệt độ chuyển thủy tinh khoảng 800C, nhóm còn lại có nhiệt chuyển thủy tinh trên 800C dùng trong sản xuất sơ xợi.

 Khối lượng riêng

 Khối lượng riêng của PVA được xác định bằng phương pháp tuyển nổi Nó thay đổi tùy theo độ trùng hợp (DP)

và nhiệt độ của quá trình xử lý nhiệt.

Độ hòa tan

 PVA chứa nhóm axetat dưới 5% không tan trong nước lạnh nhưng dễ tan ở 65-700C Nếu chứa trên 5% thì tan tốt trong nước Nếu chứa 20% thì hoàn toàn không tan trong nước, khi đun lên 35-400C

rồi làm lạnh thì polyme lắng xuống Nếu chứa 50% PVA mất khả năng tan trong nước lạnh và nước

nóng nhưng tan trong CH3OH Nếu để yên thì

dung dịch polyme đậm đặc bị gelatin hóa, nhưng khi đun đến 750C thì tan trở lại.

Dung dịch PVA còn có tính tạo màng cao Màng thu được sau khi bốc hơi nước thì trong suốt, có

độ bền uốn, chịu cọ xát và không thấm khí cao

(H2, O2, N2, không khí và các khí khác).

 PVA chịu được rất tốt các loại dầu, chất béo,

cacbua hydro và phần lớn các dung môi hữu cơ Dung dịch nước PVA không hoặc rất ít chịu tác dụng của vi khuẩn nên bảo quản được trong thời gian lâu mà vẫn không thay đổi.

Độ chịu nhiệt

 Khi đun nóng PVA sẽ mềm ra nhưng không nóng chảy ở điều kiện thường Đun đến 1600C và duy trì nhiệt độ

này trong thời gian dài thì PVA sẽ có màu tối nhạt và

dần dần mất tính tan trong nước Phản ứng kèm theo sự phân hủy nước.

 Khả năng dẻo hóa

 Đối với PVA dung môi tốt nhất là nước nhưng vì độ bay hơi cao nên dùng làm chất dẻo không tốt lắm PVA có

khả năng hút ẩm cao nên luôn luôn chứa một lượng

nước lớn (đến 5%), nước này hóa dẻo một phần polyme

và làm giảm nhiệt độ thủy tinh hóa của polyme

 Tính chất hóa học

 PVA có tính chất của một rượu đa chức, có thể tham gia este hóa, ete hóa, axetal hóa, tạo phức với muối kim loại …

 Phản ứng axetal hóa

 Thực chất là phản ứng cộng hợp ái nhân giữa

một andehyt và một rượu đa chức.

CH2

HC

CH3

+ nH2O

 Cứ hai nhóm hydroxyl gần nhau sẽ tham gia

phản ứng axetal hóa với một phân tử andehyt kết quả là lượng nhóm hydroxyl tự do trong PVA

giảm đáng kể sau khi thực hiện phản ứng Có thể axetal hóa PVA bằng nhiều andehyt khác nhau, với mỗi một andehyt, mức độ axetal hóa tối đa

cũng khác nhau Khi dùng diandehyt làm tác

nhân axetal sẽ thu được PVA có cấu trúc không gian do dễ hình thành cầu nối axetal giữa các

phân tử PVA hơn.

C

O OH

OCH2

+ HCl

Phản ứng tạo phức

 Cũng như các rượu đa chức khác, PVA sẽ dễ dàng tạo phức với các hợp chất vô cơ Phức của axit boric với dung dịch PVA giúp keo tụ PVA trong bể đông tụ.

Phản ứng tạo mạch nhánh

 PVA tham gia phản ứng tạo mạch nhánh khi có mặt các chất sinh gốc tự do như peoxit, pesunfat Phản ứng tạo thành mạch nhánh của PVA có thể thực hiện được khi PVA ở dạng lỏng hay dạng rắn Các nhà sản xuất đã lợi dụng tính chất này để sản xuất xơ PVA biến tính.

 Phản ứng phân hủy

 PVA là một polyme kém bền nhiệt Khi đun nóng tới

2000C trong chân không thì PVA sẽ bị phân hủy sinh ra nước Tiếp tục đun đến 4000C PVA lại bị phân hủy lần thứ hai cho ra sản phẩm là các hydrocacbon thấp phân

tử và một ít sản phẩm nhựa hóa Các chất oxy hóa mạnh như KMnO4, K2CrO7, O3 có khả năng gây ra phản ứng oxy hóa cắt mạch cũng như oxy hóa ở đầu mạch PVA.

Phương pháp tổng hợp

 Để tạo nên vật liệu polyme tự phân hủy, người ta có thể tổng hợp các polyme mới hoặc tổ hợp các polyme có sẵn (trong đó có một polyme phân hủy nhanh) Trong điều kiện cho phép và theo một số tài liệu tham khảo, chúng tôi [HSL]chọn phương pháp tổng hợp màng polyme

TPHSH trên cơ sở polyvinyl ancol và tinh bột biến tính.

 Cho PVA và nước vào cốc khuấy đều đồng thời gia nhiệt đến khi PVA tan Tiếp tục thêm urê, glyxerol, tinh bột biến tính và nước để cân bằng trọng lượng Khuấy đều hỗn hợp trong 30 phút ở 80 oC Sau đó cho dextrin vào

và khuấy trong 10 phút ở 70 oC Tiếp tục cho chất chống bọt vào và khuấy trong 10 ph ở 40 oC Đổ sản phẩm ra khuôn để tạo màng và để khô ở nhiệt độ phòng Sau

khoảng 24 giờ màng polyme được lấy ra khỏi khuôn rồi sấy ở 50 oC trong 3 giờ thì thu được sản phẩm.

388,58,52321

388,58,51826

388,58,52321

388,58,51826

Khuấy, gia nhiệt Khuấy

35.40 60.50 37.44 36.76

31.50 69.00 33.50 47.50

70.5-70.8 120.8-121.23 20.4-74.9

45.3-73.6

ĐỘ BỀN VẬT LIỆU MÀNG PVA& BỘT BẮP

 Theo kết quả về độ bền của màng polyme thì

mẫu B1 với 11% tinh bột có độ giãn dài là

35.4%; độ giãn dài tới hạn đến 70.5mm mới bắt đầu có hiện tượng đứt mạch và tới 70.8mm thì

đứt mạch hoàn toàn Khi tinh bột tăng lên 16% ở mẫu B2 lại có độ bền tốt nhất nhưng nếu tiếp tục tăng hàm lượng tinh bột lên 21% và 26% thì độ bền của các mẫu B3, B4 sẽ giảm

12.04 34.01 23.15 22.40

39.00 59.20 60.80 45.15

9.1-24.11 8.75-68 14.5-46.31 2.8-44.9

ĐỘ BỀN VẬT LIỆU MÀNG PVA& BỘT SẮN

Tương tự mẫu S1 (11% tinh bột) có độ bền thấp nhất, trong khi mẫu S2 (16% tinh bột) có độ bền cao nhất

nhưng nếu tăng hàm lượng tinh bột lên 21% và 26% thì các mẫu S3, S4 lại có độ bền giảm xuống Với mỗi hàm lượng tinh bột tương đương thì các mẫu B1, B2, B3, B4 (tinh bột bắp) có độ bền tốt hơn các mẫu S1, S2, S3, S4 (tinh bột sắn) Vậy hàm lượng và loại tinh bột đã ảnh

hưởng đến độ bền của màng polyme, đồng thời mẫu B2, S2 độ bền thể hiện tốt nhất so với các mẫu còn lại.

Phân tích IR

màng polyme không có sự thay đổi về chất mà chỉ thay đổi về lượng giữa các mẫu Dựa vào phổ IR ta thấy màng polyme có các mũi hấp thu đặc trưng sau:

 Theo kết quả chụp SEM của các mẫu B1, B2, B3, B4 và S1, S2, S3, S4 cho thấy chúng có:

 Bề mặt tương đối không đều và không láng

 Sự liên kết giữa PVA và tinh bột

 Sự phân bố của tinh bột trên bề mặt PVA

 Trong đó, mẫu B4 (26% tinh bột) nên lượng tinh bột tập trung về một phía trên bề mặt PVA.

 Mẫu B2, S2 (16% tinh bột) có tinh bột phân bố tương đối đồng đều trên bề mặt PVA so với các mẫu còn lại