Nghiên cứu sự phân hủy của LDPE trong điều kiện thời tiết tự nhiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ****************** PHẠM THỊ MỸ DUNG NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN HỦY CỦA LDPE TRONG ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ Môi trường HÀ NỘI - 2011 Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung LỜI CẢM ƠN Khóa luận thực Viện Hóa học - Viện Khoa học công nghệ Việt Nam Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Trần Vũ Thắng, người tận tình bảo hướng dẫn em trình thực khóa luận Viện Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô, anh, chị phòng Vật liệu Polime - Viện Hóa học - Viện Khoa học công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hoàn thành khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Lê Cao Khải toàn thể thầy cô khoa Hóa học - Trường ĐHSP Hà Nội truyền đạt cho em kiến thức bổ ích tạo điều kiện để em có khả hoàn thành khóa luận Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè - người ủng hộ động viên em suốt trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Phạm Thị Mỹ Dung K33D – Hóa học ii Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan trình nghiên cứu riêng em hướng dẫn bảo ThS Trần Vũ Thắng Các kết nghiên cứu, số liệu trình bày khóa luận hoàn toàn trung thực, không trùng với kết tác giả khác Sinh viên Phạm Thị Mỹ Dung K33D – Hóa học iii Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung polietylen 1.1.1 Phân loại loại nhựa PE 1.1.2 Tính chất PE 1.1.3 Ứng dụng PE 1.2 Quá trình phân hủy LDPE điều kiện thời tiết tự nhiên 1.2.1 Phân hủy nhiệt 1.2.1.1 Các phản ứng phân hủy 1.2.1.2 Các phản ứng oxi hóa nhiệt 1.2.1.3 Cơ chế oxi hóa PE 1.2.2 Phân hủy quang học 11 1.2.2.1 Quá trình hấp thụ ánh sáng 12 1.2.2.2 Cơ chế phân hủy quang PE 12 1.2.2.3 Ảnh hưởng xạ tử ngoại 17 1.2.3 Phân hủy học 20 1.2.4 Phân hủy hóa học 20 1.3 Biện pháp khắc phục 21 1.3.1 Quá trình ổn định quang 21 1.3.1.1 Cơ chế trình ổn định quang 21 1.3.1.2 Các phụ gia ổn định quang cho PE 22 1.3.2 Quá trình chống oxi hóa cho PE 27 1.3.2.1 Cơ chế trình chống oxi hóa 27 1.3.2.2 Phụ gia chống oxi hóa cho PE 28 K33D – Hóa học iv Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 29 2.1 Nguyên vật liệu hóa chất 29 2.2 Thiết bị 30 2.3 Phương pháp tiến hành 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Ảnh hưởng phụ gia 32 3.1.1 Ảnh hưởng số phụ gia HALS đến độ bền kéo đứt màng 32 3.1.2 Ảnh hưởng số phụ gia HALS đến độ dãn dài đứt màng 33 3.1.3 Ảnh hưởng số phụ gia HALS đến khả hấp thụ UV màng 35 3.1.4 Ảnh hưởng nồng độ Tinuvin 783 đến tính chất hấp thụ độ truyền qua 38 3.1.5 Ảnh hưởng số phụ gia chống oxi hóa đến số cacbonyl màng 39 3.1.6 Ảnh hưởng nồng độ phụ gia chống oxi hóa AO đến độ truyền qua độ bền màng 41 3.2 Nghiên cứu tính chất màng điều kiện tự nhiên 43 3.2.1 Tính chất lý 43 3.2.2 Mức độ oxi hóa quang 44 3.2.3 Phổ hồng ngoại 44 3.2.4 Hình thái học bề mặt 46 3.3 Thử nghiệm màng nhà kính trồng hoa cúc 47 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 K33D – Hóa học v Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung MỞ ĐẦU Polietylen loại nhựa nhiệt dẻo sử dụng phổ biến Hàng năm giới tiêu thụ khoảng 60 triệu PE Con số chứng tỏ tầm quan trọng phạm vi ứng dụng rộng rãi nó, đặc biệt lĩnh vực sản xuất nông nghiệp Việc sử dụng màng PE nông nghiệp bao gồm ứng dụng chính: che phủ nhà lưới, che phủ nhà vòm phủ bổi (phủ trực tiếp lên đất) Trong đó, màng che phủ nhà lưới quan trọng sử dụng với khối lượng lớn Các loại chất dẻo thường sử dụng để sản xuất màng che phủ nhà lưới LDPE (polietylen tỷ trọng thấp), PVC (polivinylclorua), HDPE (polietylen tỷ trọng cao), LLDPE (polietylen mạch thẳng, tỷ trọng thấp) …[1,2] LDPE sử dụng rộng rãi Sở dĩ cho sản phẩm có tính chất phù hợp với yêu cầu sử dụng: nhẹ, dãn dài, cách điện tốt, chịu va đập, chịu hóa chất, dễ gia công giá thành rẻ Một ưu điểm LDPE khả tái chế tái làm bền sau sử dụng Tuy nhiên, trình sử dụng, LDPE chịu tác động khí hậu tự nhiên, cấu trúc, thành phần hóa học, hình thái học, tính chất lý bị biến đổi, dẫn đến làm giảm thời gian sử dụng màng, kèm theo tạo lượng lớn rác thải làm ảnh hưởng đến môi trường Do em chọn đề tài: “Nghiên cứu phân hủy LDPE điều kiện thời tiết tự nhiên” cho khóa luận tốt nghiệp mình, để từ đưa biện pháp làm tăng tuổi thọ cho màng góp phần làm giảm lượng rác thải Trong đề tài này, em lựa chọn màng phủ nhà lưới dùng lĩnh vực nông nghiệp để tiến hành nghiên cứu phân hủy đưa biện pháp khắc phục tối ưu cho màng K33D – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung polietylen Hiện người ta thừa nhận chất có khối lượng phân tử lớn 5000 đvC (và có đến hàng triệu) thuộc hợp chất cao phân tử (polime) Trong thiên nhiên đời sống hàng ngày gặp nhiều hợp chất cao phân tử dạng vô hữu Hóa học tổng hợp nhiều loại hợp chất cao phân tử, mang nhiều tính chất quý báu dùng cho ngành kĩ thuật đời sống Polietylen (PE) tên gọi thông thường họ polime bán tinh thể ứng dụng rộng rãi loại nhựa nhiệt dẻo Nhựa PE polime mạch thẳng với phân tử etylen tạo thành khối, chúng sản phẩm phản ứng trùng hợp khác với áp suất cao phản ứng trùng hợp với chất xúc tác khác Hầu hết phân tử PE polime mạch nhánh, số trường hợp, cấu trúc PE biểu diễn dạng công thức sau: ( - CH2 – CH2 - )x nhánh ( - CH2 – CH2 - )y ( - CH2 - CH2 - )z nhánh 2… Ở nhóm – CH2 – CH2 – tạo thành từ etylen, giá trị x,y,z thay đổi từ 40 đến 100 Điều cho phép sản xuất nhiều loại PE có trọng lượng phân tử nhánh khác công nghiệp PE tổng hợp theo chế trùng hợp gốc tự chế ion - Trùng hợp gốc: Sử dụng chất khơi mào có khả phân hủy tạo gốc tự ( peoxit, pesunfat, hợp chất azo … ) -Trùng hợp ion: Sử dụng xúc tác Ziegler-Natta, khối lượng phân tử PE thu phụ thuộc vào nồng độ xúc tác, loại xúc tác, tỉ lệ cấu tử … K33D – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung 1.1.1 Phân loại loại nhựa PE Dựa vào khối lượng phân tử, tỷ trọng, độ kết tinh mức độ khâu mạch mà PE chia thành loại sau: Tên Kí hiệu PE tỷ trọng cao (high HDPE Tỷ trọng ( g/cm3 ) > 0,941 density polyethylene) PE tỷ trọng siêu cao (ultra-high UHDPE 0,935 – 0,93 MDPE 0,926 – 0,94 LLDPE 0,915 – 0,925 density polyethylene) PE tỷ trọng trung bình (medium density polyethylene) PE mạch thẳng,tỷ trọng thấp (linear low density polyethylene) PE tỷ trọng thấp (low LDPE 0,91 – 0,94 VLDPE 0,915 – 0,88 density polyethylene) PE tỷ trọng thấp (very low density polyethylene) 1.1.2 Tính chất PE * Tính chất vật lý: PE polime nhiệt dẻo, có cấu trúc tinh thể với độ kết tinh thường nhỏ 100 % Độ kết tinh phụ thuộc vào phương pháp sản xuất nhiệt độ Độ K33D – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung kết tinh HDPE khoảng 75 – 95 %, MDPE khoảng 65 -75 %, LDPE khoảng 50 – 60 % Độ kết tinh ảnh hưởng lớn đến tính chất PE Cũng giống parafin, PE cháy chậm cháy với lửa yếu tàn Nếu oxi, PE có khả ổn định nhiệt đến 2900C Trong giới hạn từ 290 – 3300C bắt đầu bị phân hủy thành polime khối lượng phân tử thấp dạng sáp, nhiệt độ cao bị phân hủy thành phân tử thấp dạng lỏng hợp chất khí H2, CO, etylen, etan … * Tính chất học: Tính chất học PE phụ thuộc vào khối lượng phân tử, độ kết tinh HPDE cứng bền LDPE độ kết tinh cao mạch cân đối Ngoài ra, tính chất học PE phụ thuộc vào độ bền kéo đứt độ bền uốn Tính chất học tăng rõ rệt nhiệt độ giảm * Tính chất nhiệt: Tính chất lý PE phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ có hệ số dãn nở nhiệt cao (1,8.10-4) Ngoài ra, tính chất nhiệt phụ thuộc vào khối lượng phân tử độ kết tinh (HDPE có khả chịu nhiệt tốt LDPE) Cũng polime tinh thể khác nhiệt độ chảy mềm PE dao động khoảng nhỏ ( – 50C ) * Tính chất điện: PE vật liệu có tính chất cách điện tốt polime không phân cực Tính chất không phụ thuộc vào nhiệt độ độ ẩm, ổn định * Tính chất hóa học: PE có tính chất hóa học hiđrocacbon no: không tác dụng với dung dịch axit, kiềm, thuốc tím, nước brom … K33D – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Ở nhiệt độ thường, PE bền với axit H2SO4, HNO3 loãng, HCl, H3PO4, CH3COOH …, trở nên bền với axit H2SO4 đặc, HNO3 đặc 1000C PE hòa tan số dung môi nước, rượu béo, axeton…ở nhiệt độ Tuy nhiên,ở nhiệt độ cao 700C, PE trở nên hòa tan dung môi toluen, xilen, dầu thông, dầu khoáng … 1.1.3 Ứng dụng PE Do tính chất cơ, lý, hóa học tốt nên PE sử dụng nhiều lĩnh vực: - Dùng kĩ thuật điện - Làm màng che phủ, đồ vật gia dụng - Làm nguyên liệu chế tạo vật liệu compozit - Dùng lĩnh vực nông nghiệp Trong số PE nêu LDPE polime sử dụng rộng rãi nhất, đặc biệt lĩnh vực sản xuất nông nghiệp cho sản phẩm có tính chất phù hợp yêu cầu sử dụng, dễ gia công giá thành thấp Màng che phủ LDPE dùng nông nghiệp không làm tăng nhiệt độ đất mà làm giảm việc sử dụng nước tưới phân bón Mái che chất dẻo có tác dụng điều khiển kiểm soát ánh sáng nhằm tác động tới phát triển trồng hoạt động côn trùng; lọc tia tử ngoại; xạ tia hồng ngoại; khúc xạ phân bố ánh sáng để tăng tối đa ảnh hưởng trồng Một ưu điểm màng LDPE khả tái chế tái làm bền sau sử dụng Trên quan điểm sinh thái kinh tế việc tái chế màng che phủ giải pháp hứa hẹn nhằm giảm lượng vật liệu thải tạo sản phẩm có ích, có khả sử dụng Tuy nhiên, sử dụng màng LDPE ứng dụng trời dễ bị phân hủy thời tiết dẫn đến K33D – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung 3.1.4 Ảnh hưởng nồng độ Tinuvin 783 đến tính chất hấp thụ độ truyền qua Để tiến hành khảo sát ảnh hưởng nồng độ Tinuvin 783 đến tính chất màng, em lấy nồng độ phụ gia 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4% 05% kí hiệu tương ứng từ M1 đến M5 đánh giá thông qua độ truyền qua màng tiến hành đo vùng quang tổng hợp (400-700nm) Một yêu cầu quan trọng màng phủ nhà lưới phải đạt độ truyền qua > 82,5% vùng quang tổng hợp Đó sở để lựa chọn nồng độ phụ gia cho phù hợp Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ Tinuvin 783 đến độ truyền qua màng Kí hiệu mẫu Độ truyền qua (%) M1 83,5 M2 83,2 M3 79 M4 77 M5 73 Kết từ bảng 3.3 cho thấy tăng nồng độ chất phụ gia dẫn tới làm giảm độ truyền qua màng, tượng phân tán (độ tan phụ gia) Tinuvin 783 nhựa nồng độ tăng Để làm rõ tượng này, em tiến hành chụp ảnh SEM mẫu có chứa 0,2% 0,3% Tinuvin 783 Hình 3.6 Ảnh SEM màng chứa 0,2% 0,3% Tinuvin 783 K33D – Hóa học 38 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Kết cho thấy với mẫu màng có chứa 0,3% Tinuvin bắt đầu có tượng kết tụ lại chất phụ gia, nguyên nhân làm ảnh hưởng tới khả truyền qua màng Vì vậy, hàm lượng 0,2% lựa chọn làm giá trị chế tạo màng phủ 3.1.5 Ảnh hưởng số phụ gia chống oxi hóa đến số cacbonyl màng Kết đo số cacbonyl mẫu màng biểu diễn hình 3.7 Hình 3.7 Chỉ số cacbonyl mẫu màng trình thử nghiệm gia tốc thời tiết Kết cho thấy, số cacbonyl mẫu màng LDPE tăng nhanh 15 chu kỳ màng bị hỏng sau 20 chu kỳ chiếu mẫu màng lại số gần Nguyên nhân hợp chất K33D – Hóa học 39 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung chống oxi hóa phản ứng với gốc tự do, ngăn ngừa phản ứng dây chuyền hình thành nhóm chức chứa oxi polime làm giảm phá hủy màng tác nhân oxi Trong khoảng 40, 60, 80,100 chu kỳ số cacbonyl mẫu màng chứa phụ gia tăng, tăng nhanh mẫu màng AO1010, AO168 đặc biệt mẫu AO168, số cacbonyl tăng mạnh sau 60 chu kỳ Điều AO168 chất oxi hóa thứ cấp, giai đoạn đầu chuyển gốc tự thành nhóm hiđroxyl dạng ancol (ROH), hàm lượng nhóm cacbonyl không đáng kể Bắt đầu từ 60 chu kỳ, thất thoát phụ gia nên nhóm cacbonyl tăng đột biến.(Điều làm rõ phổ hồng ngoại: 20 chu kỳ đầu không thấy có mặt nhóm cacbonyl, 1716 cm-1, lại xuất nhóm hiđroxyl ancol, từ 3700 – 3100 cm-1 1200 – 1050 cm-1, nhóm cacbonyl tăng mạnh mẫu trải qua 60 chu kỳ) Còn màng AO mức độ tăng không nhiều (0,083 sau 100 chu kỳ), có cộng hưởng phụ gia chống oxi hóa thứ cấp sơ cấp Hình 3.8 Phổ hồng ngoại màng có chứa 0,05% Irgafos 168 sau 20 chu kỳ thử nghiệm gia tốc thời tiết K33D – Hóa học 40 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Hình 3.9 Phổ hồng ngoại màng có chứa 0,05% Irgafos 168 sau 60 chu kỳ Với mục đích làm tăng độ bền thời tiết màng LDPE, em lựa chọn phụ gia chống oxi hóa AO hỗn hợp hai phụ gia Irganox 1010 Irgafos 168 3.1.6 Ảnh hưởng nồng độ phụ gia chống oxi hóa AO đến độ truyền qua độ bền màng Để nghiên cứu ảnh hưởng này, em tiến hành đo độ truyền qua tai vùng quang tổng hợp màng xác định số cacbonyl sau 100 chu kỳ mẫu có hàm lượng 0,04%; 0,05%; 006%; 0,07% AO kí hiệu A4, A5, A6, A7 Kết đưa bảng 3.4 K33D – Hóa học 41 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Bảng 3.4 Ảnh hưởng nồng độ AO đến độ truyền qua số cacbonyl Kí hiệu mẫu Độ truyền qua vùng Chỉ số cacbonyl (sau quang tổng hợp (%) 100 chu kỳ) A4 83 0,095 A5 82,8 0,083 A6 80 0,080 A7 78 0,075 Nhận thấy: nồng độ AO tăng số cacbonyl sau 100 chu kỳ giảm, kèm theo giảm độ truyền qua Đó hàm lượng chất AO làm giảm trình hình thành nhóm cacbonyl Tuy nhiên, kèm theo giảm khả phân tán phụ gia nhựa So sánh ảnh SEM mẫu chứa 0,05% AO 0,06% AO thấy xuất kết tụ phụ gia màng, dẫn tới làm giảm độ truyền qua ánh sáng Trên sở đó, em lựa chọn nồng độ 0,05% cho phụ gia chống oxi hóa AO Hình 3.10 Ảnh SEM màng chứa 0,05% 0,06% AO K33D – Hóa học 42 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung 3.2 Nghiên cứu tính chất màng điều kiện tự nhiên 3.2.1 Tính chất lý Đánh giá tuổi thọ màng điều kiện phơi mẫu tự nhiên, em tiến hành theo dõi độ dãn dài đứt độ bền kéo đứt mẫu màng DC, MN, UV sau tháng, kết sau: Hình 3.11 Độ dãn dài đứt màng trình phơi mẫu tự nhiên Hình 3.12 Độ bền kéo đứt màng điều kiện phơi mẫu tự nhiên Kết cho thấy, màng đối chứng sau tháng, độ dãn dài đứt giảm xuống 50%, tức màng bị hỏng Trong đó, màng chứa phụ gia chống UV trì độ dãn dài đứt gần không đổi sau tháng Kết đo độ bền kéo đứt phù hợp với kết luận K33D – Hóa học 43 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung 3.2.2 Mức độ oxi hóa quang Chỉ số cacbonyl màng trình phơi mẫu tự nhiên biểu diễn hình 3.13 Hình 3.13 Ảnh hưởng trình phơi mẫu tự nhiên đến mức độ oxi hóa quang màng Kết cho thấy: số cacbonyl màng đối chứng tăng nhanh theo thời gian phơi mẫu Sau tháng phơi mẫu, số cacbonyl 0,153, gần với số cacbonyl sau 20 chu kỳ thử nghiệm gia tốc thời tiết Sau tháng, tức màng hỏng hoàn toàn số cacbonyl 0,215, cao so với số cacbonyl màng sau 20 chu kỳ thử nghiệm gia tốc thời tiết Trong số mẫu chứa phụ gia mẫu nhập ngoại gần sau tháng phơi mẫu 3.2.3 Phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại màng đối chứng sau tháng, màng UV MN sau tháng phơi mẫu biểu diễn hình từ 3.14 đến 3.16 K33D – Hóa học 44 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Hình 3.14.Phổ hồng ngoại màng đối chứng sau tháng Hình 3.15 Phổ hồng ngoại màng UV sau tháng K33D – Hóa học 45 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Hình 3.16 Phổ hồng ngoại màng MN sau tháng Quan sát phổ hồng ngoại ta thấy, sau tháng phơi mẫu diện tích pic số sóng 1742 cm-1 phổ màng đối chứng lớn, sau tháng phơi mẫu phổ hồng ngoại màng chứa phụ gia MN UV gần pic bước sóng 3.2.4 Hình thái học bề mặt Hình thái học bề mặt màng đánh giá phương pháp chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kết trình bày hình 3.17 K33D – Hóa học 46 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Hình 3.17 Ảnh SEM màng đối chứng (DC) sau tháng màng UV, MN sau tháng phơi mẫu tự nhiên Ảnh SEM cho thấy bề mặt sau thời gian phơi mẫu cho kết khác biệt rõ rệt Bề mặt màng UV MN sau tháng thử nghiệm gần chưa có dấu vết phá hủy bề mặt Trong đó, với màng đối chứng sau tháng phơi mẫu bị hư hỏng 3.3 Thử nghiệm màng nhà kính trồng hoa cúc Chế tạo màng LDPE có chứa 0,2% phụ gia Tinuvin 783 0,05% phụ gia AO Sau tiến hành xây dựng mô hình thực thôn Nội Đồng – xã Đại Thịnh – Mê Linh – Hà Nội K33D – Hóa học 47 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Thời gian thử nghiệm vòng tháng (từ 2/2011 đến 4/2011) Từ so sánh số thông số hiệu màng chế tạo (UV) với màng đối chứng (ĐC) màng nhập ngoại từ Thái Lan (MN) Sau tháng thử nghiệm,em thu số kết sau: * Chất lượng yếu tố cấu thành chất lượng hoa cúc: Kết theo dõi chất lượng yếu tố cấu thành chất lượng hoa cúc trình bày bảng 3.5 K33D – Hóa học 48 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung Bảng 3.5 Chất lượng yếu tố cấu thành chất lượng hoa cúc Loại màng Số chồi/cây Đường kính hoa Tỉ lệ hoa loại (cm) (%) ĐC 5,06 5,7 63 UV 7,06 7,6 86 MN 7,33 7,8 88 Kết cho thấy tỉ lệ hoa loại công thức nhà lưới phủ màng hấp thụ UV màng nhập ngoại cao đáng kể so với đối chứng * Đánh giá thay đổi tính chất màng phủ trình khảo nghiệm: Kết theo dõi tính chất lý loại màng phủ trình bày bảng sau: Bảng 3.6 Sự thay đổi tính chất lý màng phủ: Kết cho thấy, sau tháng sử dụng, giá trị độ dãn dài đứt màng MN UV tương đương giảm khoảng 4%, giá trị màng ĐC giảm khoảng 31% K33D – Hóa học 49 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung KẾT LUẬN Trong trình sử dụng, chịu tác động khí hậu tự nhiên nên màng LDPE bị phân hủy cách nhanh chóng Quá trình phân hủy liên quan đến trình tương tác phức tạp như: - Phân hủy nhiệt sử dụng gia công nhiệt độ cao - Phân hủy quang học qua phản ứng xúc tác xạ tử ngoại - Phân hủy học đứt liên kết ảnh hưởng ứng suất học - Phân hủy hóa học qua phản ứng với chất gây ô nhiễm không khí với hóa chất nông nghiệp Với mục đích hạn chế lượng rác thải môi trường, tăng hiệu sử dụng màng LDPE tăng hiệu kinh tế người tiêu dùng, luận văn tiến hành nghiên cứu đưa số biện pháp khắc phục sau: - Đưa vào màng LDPE phụ gia ổn định quang HALS (Tinuvin 783) với nồng độ 0,2% - Đưa vào màng LDPE phụ gia chống oxi hóa AO ( hỗn hợp AO 1010 AO 168) với nồng độ 0,05% Tuy nhạy cảm với điều kiện thời tiết tự nhiên song bổ sung phụ gia độ bền màng LDPE cải thiện rõ rệt Tiến hành thử nghiệm màng UV mô hình trồng hoa cúc Mê Linh – Hà Nội, kết cho thấy màng UV có chất lượng tương đương màng MN Thái Lan có giá thành thấp K33D – Hóa học 50 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Pearson S., Wheldon A E., Hadley P., “Radiation transmission and fluorescence of nine greenhouse cladding materials”, J Agric Eng Res., 62, p 61-70, 1995 [2] Espi E., Salmeron A., Fontecha A., Garcia Y., Real A I., “The effect of different variables on the accelerated and natural weathering of agricultural films”, Polymer Degradation and Stability, 92, p 21502154, 2007 [3] Cemek B., Demir Y., “Testing of the condensation characteristics and light transmissions of different plastic film covering materials”, Polymer Testing, 24, p 284-289, 2005 [4] Dilara P A., Briassoulis D., “Degradation and stabilization of lowdensity polyethylene films used as greenhouse covering materials”, J Agric Eng Res., 76, p 309-321, 2000 [5] Geoola F., Kashti Y., Levi A., Brickman R., “Influence of agrochemicals on greenhouse cladding materials”, Polymer Degradation and Stability, 80, p 575- 578, 2003 [6] Briassoulis D., “The effects of tensile stress and the agrochemical Vapam on the ageing of low density polyethylene (LDPE) agricultural films Part Mechanical behaviour”, Polymer Degradation and Stability, 88, p 489-503 2005 [7] “Stabilizing polyolefins and engineering resins to meet specific application needs”, Plastics Additives & Compounding, p 32-35, March/April 2007 [8] “UV weathering and related test methods” http://www.cabotcorp com/plastics [9] Gugumus F., “Possibilities and limits of synergism with light stabilizers in polyolefins UV absorbers in polyolefins”, Polymer Degradation and Stability, 75, p 309-320, 2002 [10] Balabanovich A I., Klimovtsova I A., Prokopovich V P., Prokopchuk N R., “Thermal stability and thermal decomposition study of hindered Amine Light stabilizers”, Thermochimica Acta, 459, p 1-8, 2007 K33D – Hóa học 51 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung [11] Kaci M., Sadoun T., Cimmino S., “HALS stabilization of LDPE films used in agricultural applications”, Macromol Mater Eng., 278, p 3642, 2000 60 [12] Scoponi M., Cimmino S., Kaci M., “Photo-stabilisation mechanism under natural weathering and accelerated photo- oxidative conditions of LDPE films for agricultural applications”, Polymer, 41, p 7969-7980, 2000 [13] Liauw C M., Quadir A., Allen N S and Edge M., “Effect of hindered piperidine light stabilizer molecular structure and UV absorber addition on the oxidation of HDPE Part 2: Mechanistic aspects- Molecular modeling and electron spin resonance spectroscopy study”, Journal of Vinyl & Additive Technology, 10(4), p 159-167, 2004 [14] Liauw C M., Quadir A., Allen N S and Edge M., “Effect of hindered piperidine light stabilizer molecular structure and UV absorber addition on the oxidation of HDPE Part 1: Long-term thermal and studies”, Journal of Vinyl & Additive Technology, 10(2), p 79-87, 2004 [15] Gugumus, “Synergistic mixtures of UV- absorbers in polyolefins”, US Patent 6916867, July 12, 2005 [16] Malík J., Hrivík A and Alexyová D., “Physical loss of hindered amine light stabilizers from polyethylene”, Polymer Degradation and Stability, 35, p 125-130, 1992 [17] ] Desai S M., Pandey J K., Singh R P., “A novel photoadditive for polyolefin photostabilization: Hindered Amine Light Stabilizer”, Macromol Symp., 169, p 121-128, 2001 [18] Kikkawa K., “New developments in polymer photostabilization”, Polymer Degradation and Stability, 49, p 135-143, 1995 [19] Basfar A A., Idriss Ali K M., “Natural weathering test for films of various formulations of low density polyethylene (LDPE) and linear low density polyethylene (LLDPE)”, Polymer Degradation and Stability, 91, p 437-443, 2006 62 [20] Gugumus, “Synergistic mixtures of UV- absorbers in polyolefins”, US Patent 6916867, July 12, 2005 K33D – Hóa học 52 Trường ĐHSP Hà Nội [...]... trong điều kiện thời tiết tự nhiên Quá trình phân hủy của màng LDPE liên quan đến các quá trình tương tác phức tạp như phân hủy quang học qua các phản ứng được xúc tác bởi bức xạ tử ngoại, phân hủy hóa học qua các phản ứng với các chất gây ô nhiễm trong không khí và với các hóa chất nông nghiệp, cuối cùng là phân hủy cơ học do đứt liên kết dưới ảnh hưởng của ứng suất cơ học [7] 1.2.1 Phân hủy nhiệt... quả của màng Nhiều loại màng LDPE đã được nghiên cứu, so sánh về độ truyền sáng, khả năng chống ngưng tụ [3] Độ bền của màng che phủ LDPE nhiều lớp thậm chí đã được thử nghiệm trong điều kiện khí hậu cận Sahara với ảnh hưởng của gió cát mô phỏng [4] Kết quả cho thấy độ thô của bề mặt màng bị biến đổi làm giảm đáng kể độ truyền sáng ở vùng tử ngoại và khả kiến 1.2 Quá trình phân hủy của LDPE trong điều. .. sáng Có 2 kiểu phân hủy quang của polime, tùy thuộc vào cách hấp thụ ánh sáng, cách hấp thụ này bị chi phối bởi giới hạn của ánh sáng mặt trời, có nghĩa là bước sóng > 290 nm - Phân hủy quang trực tiếp, khi các đại phân tử hấp thụ ánh sáng trực tiếp và các gốc tự do được hình thành sau quá trình kích thích quang - Phân hủy quang gián tiếp (phân hủy nhạy sáng), khi quá trình phân hủy của đại phân tử được... giảm tính chất kéo, như độ dãn dài khi đứt Cả quá trình ngắt mạch và tạo liên kết ngang đều diễn ra trong điều kiện thời tiết tự nhiên và sự phân hủy có thể diễn ra trong quá trình gia công Hai phương pháp thường được sử dụng để bảo vệ polime khỏi sự phân hủy quang là: (1) bổ sung chất ổn định quang vào trong polime khối và (2) phủ một lớp vật liệu bền ánh sáng hoặc đã được làm bền ánh sáng để che chắn... trúc của polime ban đầu - Phản ứng thế, trong đó các nhóm thế trên mạch chính chịu phản ứng Do vậy, bản chất hóa học của mắt xích bị thay đổi mặc dù vẫn duy trì cấu trúc hóa học Hầu hết các phản ứng phân hủy ở nhiệt độ cao là theo kiểu gốc tự do, trong đó Pi là phân tử polime chưa phản ứng, Pi* là gốc tự do đại phân tử, chỉ số dưới là số mắt xích monome trong mạch Quá trình khơi mào ngẫu nhiên: phân. .. ứng phân hủy thông thường ở nhiệt độ cao là: - Phản ứng khử trùng hợp mạch trong đó mạch polime bị cắt Do vậy, sản phẩm tạo thành có cấu trúc tương tự polime nhưng có trọng lượng phân tử thấp hơn K33D – Hóa học 6 Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận Tốt nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung - Phản ứng tách loại, trong đó quá trình phân hủy thường dẫn tới sự hình thành của các mảnh có trọng lượng phân tử thấp hoặc các phân. .. chống oxi hóa tự oxi hóa và tiêu thụ trong quá trình hoạt động, vì vậy cách thức oxi hóa của phụ gia trong polime quyết định hiệu quả của chính nó Một số yêu cầu áp dụng cho chất chống oxi hóa là: - Phải bền nhiệt và không bay hơi ở nhiệt độ gia công - Phải tan trong polime và không than hóa ở điều kiện sử dụng - Phải không màu và sản phẩm oxi hóa của chúng phải ít có màu - Các sản phẩm thủy phân axit... quang Trong khi quá trình phân hủy quang học có ảnh hưởng tới toàn bộ màng chất dẻo (đối với màng trong) thì quá trình oxi hóa quang chỉ có thể diễn ra trong vùng gần bề mặt do quá trình oxi hóa bị hạn chế bởi sự khuếch tán của oxi vào bên trong vật liệu 1.2.2.2 Cơ chế phân hủy quang của PE Năng lượng liên kết C – C là khoảng 330 kJ/mol ứng với bước sóng ánh sáng 360 nm Điều này có nghĩa là ánh sáng... các gốc RO2* trong mạch hoặc là các trung gian hoạt động do phân hủy ở nhiệt độ cao Một số được chuyển hóa thành sản phẩm cuối và các gốc R*, RO2*, trong khi số còn lại tách hiđro từ nhóm CH2 và chuyển thành hiđropeoxit Sau một loạt các bước cơ bản, hiđropeoxit gây ra những thay đổi thêm đối với polime, đó là: - Sự hình thành cấu trúc bị oxi hóa trong mạch - Sự phân mảnh của mạch polime - Sự hình thành... nghiệp Phạm Thị Mỹ Dung - Không bị thủy phân - Không bay hơi do nhiệt - Bền với bức xạ UV - Lý tưởng nhất là chất ổn định quang phải không bị tiêu hao trong quá trình sử dụng, hoạt động trong một chu trình khép kín sao cho có thể tồn tại ở dạng hoạt động thậm chí sau một thời gian dài chịu thời tiết hay sử dụng - Các yêu cầu khác là tan trong polime, bền ở điều kiện gia công, tương hợp với các phụ ... 1.2 Quá trình phân hủy LDPE điều kiện thời tiết tự nhiên Quá trình phân hủy màng LDPE liên quan đến trình tương tác phức tạp phân hủy quang học qua phản ứng xúc tác xạ tử ngoại, phân hủy hóa học... đổi, dẫn đến làm giảm thời gian sử dụng màng, kèm theo tạo lượng lớn rác thải làm ảnh hưởng đến môi trường Do em chọn đề tài: Nghiên cứu phân hủy LDPE điều kiện thời tiết tự nhiên cho khóa luận... polietylen 1.1.1 Phân loại loại nhựa PE 1.1.2 Tính chất PE 1.1.3 Ứng dụng PE 1.2 Quá trình phân hủy LDPE điều kiện thời tiết tự nhiên 1.2.1 Phân hủy nhiệt