Nghiên cứu tính chất và chế tạo của tổ hợp epoxy đóng rắn nguội có sử dụng xenlulo vi cấu trúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- NGUYỄN TUẤN ANH Nghiên cứu tính chất và chế tạo của tổ hợp Epoxy đóng rắn nguội có sử dụng xenlulo vi cấu trúc Chuyên ngành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- NGUYỄN TUẤN ANH

Nghiên cứu tính chất và chế tạo của tổ hợp Epoxy đóng rắn nguội có sử dụng xenlulo vi cấu trúc

Chuyên ngành : Công nghệ vật liệu polyme và compozit

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: TỔNG QUAN 2

I.1 Vật liệu compozit 2

I.1.1 Khái niệm: 2

I.1.2 Phân loại compozit 3

I.2 Nhựa nền Epoxy 3

I.2.1 Lịch sử phát triển của nhựa epoxy 3

I.2.2 Phương pháp tổng hợp nhựa epoxy 4

I.2.2.1.Nguyên liệu đầu 4

I.2.2.2.Phản ứng tạo nhựa epoxy-dian 5

I.2 3 Các loại nhựa epoxy điển hình 6

I.2 4 Các đặc trưng của nhựa epoxy 7

I.2 5 Lĩnh vực ứng dụng chính của nhựa epoxy 8

I.2.6 Các chất đóng rắn cho nhựa epoxy 9

I.2.6.1 Đóng rắn nguội 10

I.2.6.2 Đóng rắn nóng 11

I.2.6.3 Xúc tác đóng rắn 11

I.3 Sợi gia cường 12

I.3.1.Sợi thực vật: 12

I.3.2.Sợi thuỷ tinh: 12

I.3.3.Sợi aramit 13

I.3.4.Sợi gốm 13

I.3.5.Sợi cacbon 13

I.3.6.Sợi xenlulo vi cấu trúc 17

I.3.6.1.Vi sợi xenlulo từ thực vật 17

I.3.6.2.Vi sợi xenlulo được tạo ra nhờ vi khuẩn (BC) 22

I.3.6.3 Ứng dụng của BC 34

PHẦN II: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU37 II.1.Hóa chất 37

II.2.Nguyên vật liệu 37

II.3 Quá trình xử lý kiềm BC 37

II.4 Các phương pháp khảo sát tính chất của màng BC 37

II.4.1 Quy trình chế tạo màng 37

II.4.2 Phương pháp xác định độ bền kéo đứt của màng BC 38

II.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 40

II.5 Phương pháp chế tạo vật liệu nanocompozit từ BC và epoxy 41

II.5.1.Quy trình thay thế nước trong BC bằng etanol 41

II.5.2.Quá trình phân tán BC vào nhựa epoxy epikote 240 42

II.5.3.Phương pháp chế tạo vật liệu epoxycompozit gia cường bằng BC 43

II.6 Các phương pháp xác định tính chất của vật liệu PC 44

II.6.1.Phương pháp xác định phần gel [3] 44

II.6.2.Phương pháp xác định độ bền uốn: 46

II.6.3 Phương pháp xác định độ bền kéo đứt 47

II.6.4.Phương pháp xác định độ bền mỏi 48

II.6.5 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 49

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51

III.1 Khảo sát nguyên liệu ban đầu 51

III.1.1 Vi sợi xenlulo vi khuẩn (BC) 51

III.1.1.1 Đặc tính của BC chưa xử lý 51

III.1.1.2 Khảo sát quá trình xử lý BC bằng phương pháp kiềm 54

III.1.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của môi trường phân tán BC đến tính chất của màng trên cơ sở của nó 59

III.2.Nghiên cứu quá trình chế tạo vật liệu nanocompozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cường bằng BC 61

III.2.1.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng BC đến độ bền uốn của vật liệu compozit 61

III.2.2.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng BC đến độ bền kéo của vật liệu compozit 63

III.2.3 Khảo sát của hàm lượng BC đến độ bền mỏi của vật liệu compozit 64

III.2.4 Khảo sát hình thái cấu trúc của bề mặt phá hủy vật liệu vật liệu BC/epoxy 65

III.2.5.Tính chất cơ nhiệt của nanocompozit BC/epoxy (TMA) 67

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

MỞ ĐẦU

Nhựa epoxy là loại nhựa nhiệt rắn có những ưu điểm nổi bật như độ bền cơ học cao, khả năng chống ăn mòn tốt, bền nhiệt, bền hóa, bám dính tốt lên nhiều loại vật liệu và đặc biệt có độ co ngót thấp khi đóng rắn nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế Tuy nhiên, do sau khi đóng rắn mật độ liên kết ngang dày đặc làm cho nhựa có tính chất dòn Chính điều này đã hạn chế ứng dụng của nó trong một số lĩnh vực

Một trong những biên pháp cải thiện tính chất của nhựa epoxy là sử dụng chất gia cường kích thích nano [1-4]

Vi sợi xenlulo được hình thành do một loài vi khuẩn tiết ra trong dịch nuôi cấy (BC) và được biết đến như một loại vật liệu nano có tính chất cơ học cao và cấu trúc đan xen chằng chịt Điểm đặc biệt là BC có khả năng gia cường tốt cho vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa epoxy [39]

Với điều kiện khí hậu phù hợp với quá trình lên men, cộng với nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền nên việc sản xuất BC hết sức thuận lợi ở nước ta, rất tiếc là cho đến nay BC chỉ mới được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Để nâng cao giá trị của BC, đề tài “Nghiên cứu tính chất và chế tạo của tổ hợp epoxy đóng rắn nguội có sử dụng xenlulo vi cấu trúc” đã sử dụng chúng làm chất gia cường nano cho vật liệu epoxy compozit

Hà nội, tháng 10 năm 2010

Học viên

PHẦN I: TỔNG QUAN

I.1 Vật liệu compozit

Vật liệu compozit đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5000 năm TCN Thời cổ đại đã biết vận dụng vật liệu compozit vào cuộc sống ví dụ như: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự dãn nở trong quá trình nung đồ gốm Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu compozit từ khoảng 3000 năm TCN, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm bitum về sau này là các thuyền được đan bằng tre trát mùn của và nhựa thông hay các vách tường đan tre chát bùn với rơm, rạ là những sản phẩm compozit được áp dụng rộng rãi trong đời sống xã hội

Sự phát triển của vật liệu compozit đã được khẳng định và mang tính đột biến vào những năm 1930 khi mà Stayer và Thomat đã nghiên cứu ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh Fillis và Foster dùng gia cường cho polieste không no và giải pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu chiến phục vụ cho đại chiến thế giới lần thứ hai [1]

Năm 1950 bước đột phá quan trọng trong nghành vật liệu compozit đó là sự xuất hiện nhựa epoxy và các sợi gia cường như polyeste, nylon…

Từ năm 1970 đến nay vật liệu compozit nền chất dẻo đã được đa vào sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng, y tế, thể thao, quân sự…[5].

I.1.1 Khái niệm:

Vật liệu compozit là vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau nhằm mục đích tạo ra một vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn vật liệu thành phần riêng rẽ

Đặc tính chung: Trong trường hợp tổng quát nhất, một vật liệu compozit gồm một hay nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục Khi vật liệu gồm nhiều pha gián đoạn gọi đó là compozit hỗn tạp pha gián đoạn thường có cơ tính trội hơn pha liên tục:

• Pha liên tục được gọi là nền

• Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường

I.1.2 Phân loại compozit

Vật liệu compozit được phân loại theo hình dạng và theo bản chất của các vật liệu thành phần

Phân loại theo hình dạng:

+ Vật liệu compozit cốt sợi: Khi vật liệu tăng cường (cốt) là các sợi đó là compozit độn dạng sợi Sợi sử dụng có thể là dưới dạng liên tục hay gián đoạn: sợi ngắn, vụn…Chất độn dạng sợi gia cường tăng cơ tính cho polime nền

I.2 Nhựa nền Epoxy

Là chất kết dính, tạo môi trường phân tán đóng vai trò truyền ứng suất sang độn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu.

I.2.1 Lịch sử phát triển của nhựa epoxy

Hợp chất epoxy đợc phát hiện vào thế kỷ 19 năm 1856 Bethelot điều chế được epiclohydrin từ điclohidrin của glixerin trong môi trường kiềm

Năm 1859 Wart điều chế được etylen oxit từ clohydrin của glycol trong môi trường kiềm

Năm 1918 Macintos và Volford công bố một loại nhựa tổng hợp từ phenol, crezol với epiclohydrin trong môi trường kiềm có thể đóng rắn ở 120- 130oC với hexametylen tetraamin Đến năm 1930 Blumer tổng hợp được nhựa từ phenol andehit thơm và epiclohydrin trong môi trường kiềm nhựa thu được có thể tạo được màng vecni với nhựa phenolic khi đun nóng Tuy cơ chế phản ứng đóng rắn chưa được rõ ràng, song trong khoảng thời gian 1920-1930 đã có một số ứng dụng đơn giản của nhựa epoxy [4]

Tháng 12-1934 trong bản quyền sáng chế về tổng hợp poliamin từ amin và polyglixydylete, H.Sonlack đã đưa ra công nghệ chế tạo glyxydyete từ bisphenol A

và epiclohidrin trong kiềm Đến khi P.Kastan công bố sáng chế về tổng hợp nhựa từ bisphenol A và epiclohydrin (1938) thì ông cũng phát hiện khả năng đóng rắn của nhụa epoxy với anhydric phtalic Năm 1943, P kastan công bố điều kiện tiến hành phản ứng giữa bisphenol A và epiclohydrin để có thể nhận được monome epoxy hoặc polyme epoxy

Cũng vào năm 1943, S.Green lee (Mỹ) công bố sáng chế về tổng hợp nhựa epoxydian tơng tự như quy trình công nghệ của P Kastan song nhựa này nhận được khối lượng phân tử lớn hơn, và được ứng dụng nhiều trong công nghiệp[6]

I.2.2 Phương pháp tổng hợp nhựa epoxy

Dựa trên cơ sở các phản ứng sau

- Trùng ngưng có xúc tác (bazơ) giữa các hợp chất epoxy (điển hình là epiclohydrin) với các chất cho proton (bisphenol A)

- Epoxy hoá các hợp chất không no bằng tác nhân cung cấp oxy

- Trùng hợp và đồng trùng hợp các chất epoxy không no

Phổ biến và quan trọng hơn là phương pháp tổng hợp nhựa epoxy từ phản ứng trùng ngưng giữa các hợp chất epoxy và các chất cho proton, trong đó nhựa epoxy dian là sản phẩm quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi nhất

Nhựa epoxy dian là sản phẩm của phản ứng giữa bisphenol A và epiclohydrin (ECH)

I.2.2.1.Nguyên liệu đầu

- Bisphenol A được tạo ra từ phản ứng của axeton và phenol trong môi trường axit ở

I.2.2.2.Phản ứng tạo nhựa epoxy-dian

Phản ứng trùng ngưng của bisphenol A với ECH tạo nhựa epoxy sử dụng xúc

tác kiềm xảy ra theo hai giai đoạn

GĐ1: Nhóm epoxy của ECH tác dụng với nhóm hyđroxyl của bisphenol A phản

ứng xảy ra nhanh ở t0 60-700C, toả nhiệt ∆H = − 17kcal/mol theo phương trình:

GĐ2: Tách HCl tạo diepoxy, phản ứng xảy ra chậm Và theo nhiệt (∆H = − 29kcal/mol)

(A) CH3

R : C

CH3 Nhóm phenol tự do của hợp chất A phản ứng với ECH tương tự kiểu phản ứng (7), đóng vòng epoxy theo (8), tạo ra oligome epoxy có độ trùng hợp n=1, phát triển mạnh theo phản ứng (7), (8), (9) tạo ra các oligome có n = 2, 3, 4…

Trong quá trình tạo thành nhựa cần luư ý quá trình

ƒ Thuỷ phân ECH do kiềm

ƒ Thuỷ phân nhóm epoxy ở cuối mạch thành nhóm hydroxyl

ƒ Trùng hợp ở vị trí nhóm epoxy dẫn đến cấu trúc không gian đôi khi làm cho nhựa bị keo kết lại phản ứng trùng hợp này xảy ra không chỉ giữa các nhóm epoxy với nhau mà cả giữa nhóm epoxy với nhóm hydroxyl

Khối lượng phân tử của nhựa epoxy dao động trong khoảng 300-18000 phụ thuộc vào tỉ lệ mol EHC và DPP, nhiệt độ, thời gian phản ứng và nồng độ NaOH sử dụng

Có thể tổng hợp nhựa epoxy có KLPT cao từ nhựa có KLPT thấp thông qua phản ứng ngưng tụ với bisphenol A [3-7]

I.2 3 Các loại nhựa epoxy điển hình

Nhựa epoxy là các oligome, polime mà có ít nhất hai nhóm epoxy (hay glyxydyl)

RCH CHRCH CHR

O O Nhựa epoxy mạch vòng

- Nhựa epoxy thẳng còn có thể chia làm hai loại tuỳ theo vị trí nhóm epoxy

* Nhựa epoxy tổng hợp từ ECH với các hợp chất cho proton với nhóm epoxy ở đầu mạch, phân tử có cấu tạo theo một trong 3 nhóm thường gặp

- Nhựa epoxy vòng thường được đóng rắn nóng để chế tạo vật liệu

I.2 4 Các đặc trưng của nhựa epoxy

Nhựa epoxy thương mại thường được đặc trưng bởi các thông số chủ yếu sau:

- Hàm lượng nhóm epoxy (HLE) là trọng lượng của nhóm epoxy có trong 100g nhựa

- Đương lượng epoxy (ĐLE) là lượng nhựa tính theo gam chứa một đương lượng nhóm epoxy

- HLE và ĐLE liên quan theo công thức

ĐLE=

HLE

x10

43

(43: khối lượng phân tử của nhóm epoxy)

- Nhựa epoxy sau khi đóng rắn có cấu trúc vi mô dị thể dạng hình cầu và sự hình thành cấu trúc quan sát thấy ngay ở pha lỏng trong các giai đoạn đóng rắn ban đầu kích thước của phân tử hình cầu phụ thuộc và thành phần tổ hợp và điều kiện đóng rắn (kích thước phân tử giảm khi tăng nhiệt độ) Khi giảm kích thước của các phần tử hình cầu thì độ bền điện của polime tăng Cùng với việc giảm khoảng cách giữa các mắt lưới khâu mạch, t0 thuỷ tinh hoá, độ bền hoá và độ chịu nhiệt tăng nhưng khi đó thường thì độ giòn của polime lại tăng Cũng tương tự như vậy khi tăng hàm lượng nhân thơm trong nhựa polime Tăng mật độ kết bó của các đoạn mạch sẽ làm tăng độ bền cơ lý và độ bền hoá học

- Để biến tính nhựa epoxy đôi khi thêm chất hoá dẻo hay oligome chứa rất ít hay hoàn toàn không có các nhóm hoạt động hoá học Những cấu tử như vậy không tham gia vào mạng lưới cấu trúc, tích tụ trên ranh giới phân chia các phần tử hình cầu do đó làm giảm đáng kể độ bền cơ lý, độ bền nhiệt và độ bền hoá học

I.2 5 Lĩnh vực ứng dụng chính của nhựa epoxy

+ Màng phủ bảo vệ:

- Màng phủ chống ăn mòn trên cơ sở nhựa epoxy được dùng để bảo vệ cho các thiết bị bằng thép trong các nhà máy hoá chất, lọc dầu, thực phẩm, giấy … và nhiều kết cấu xây dưng như cầu, cống …

Các thùng chứa bằng kim loại và bể bê tông được sơn phủ bằng sơn epoxy chống ăn mòn có thể giữ được độ tinh khiết của các chất đựng trong đó: Rượu vang, bia, chất tẩy rửa …

Hệ sơn giàu kẽm từ epoxy - nhựa than đá được dùng nhiều trong công nghiệp đóng tàu biển Sơn epoxy dạng bột được sử dụng trang trí dụng cụ nhà bếp, buồng tắm, sơn ô tô, xe đạp …

+ Làm keo dán

Keo dán epoxy được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong công

Dùng chủ yếu gắn kim loại gỗ, sứ, bê tông …

+ Vật liệu compozit

Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy gia cờng bằng sợi thuỷ tinh đã được sử dụng để chế tạo các thùng chứa chuyên chở axit, dung dịch kiềm, dầu mỏ … với giá thành thấp, nhẹ và độ bền ăn mòn cao

Trong công nghiệp hàng không vũ trụ, vật liệu compozit từ epoxy với các chất tăng cường dạng sợi ( cacbon, polyamit, Bo, grafit ) ngày càng được phát triển mạnh Do những ưu việt về độ bền, nhẹ so với kim loại mà việc sử dụng vật liệu compozit trong máy bay đã giảm được nhiều khối lượng kết cấu, giảm tiêu hao nhiên liệu …

I.2.6 Các chất đóng rắn cho nhựa epoxy

Nhựa Epoxy chỉ được sử dụng hiệu quả sau khi đó chuyển sang trạng thái nhiệt rắn, nghĩa là hình thành các liên kết ngang giữa các phân tử nhờ phản ứng với chất đóng rắn, tạo ra cấu trúc không gian 3 chiều, không nóng chảy không hòa tan Cấu trúc nhựa epoxy, chất đóng rắn và điều kiện phản ứng quyết định đến nhiệt độ hóa thủy tinh Tg, độ bền môi trường và tính chất cơ lý của nhựa epoxy Việc lựa chọn sử dụng chất đóng rắn tùy thuộc vào mục đích sử dụng và công nghệ gia công

Chất đóng rắn nhựa epoxy có thể chia thành hai loại: xúc tác và chất đồng phản ứng ( co-reactant) hay khâu mạch Chất đóng rắn xúc tác là chất có tác dụng khơi mào phản ứng trùng hợp nhóm epoxy , bao gồm amin bậc 3, axit Lewis………

và xúc tác phối trí Chất đóng rắn loại khâu mạch tham gia trực tiếp vào hệ thống các liên kết ngang, là các hợp chất đa chức có khả năng phản ứng với nhóm epoxy , nhóm hydroxyl của phân tử epoxy để chuyển các oligome epoxy thành polyme mạng không gian Chất đóng rắn khâu mạch có thể mang tính axit hoặc bazơ Các tác nhân đóng rắn bazơ gồm có amin bậc1, bậc 2; amin thẳng, thơm Tùy thuộc tính bazơ của các plyamin, phản ứng đóng rắn có thể xảy ra ở nhiệt độ thường ( amin thẳng), hoặc ở nhiệt độ cao (amin thơm) Các tác nhân đóng rắn axit có thể là polyphenol, polymethiol và anhydrit axit.Ngoài ra còn có những hợp chất đa chức

có thể đóng rắn nhựa epoxy đồng thời bằng cả phản ứng trùng hợp và khâu mạch Các tác nhân đóng rắn nhựa Epoxy rất đa dạng và sản phẩm đóng rắn có các tính chất biến thiên trong một khoảng rộng đó là khả năng chịu nhiệt, chịu hóa chất,

độ bền cơ lý…

Phản ứng đóng rắn nhựa epoxy là phản ứng mở vòng oxyran tạo thành cầu nối giữa các phân tử, tạo liên kết đan lưới giữa các nhóm epoxy Các chất đóng rắn được chia làm 3 loại chính sau:

I.2.6.1 Đóng rắn nguội

Bao gồm các amin mạch thẳng hóa rắn qua cơ chế mở vũng bằng phản ứng cộng vào nhúm oxyran cũn R 3N mở vũng theo cơ chế anion (A+) khi có mặt xúc tác OH-

Để hạn chế sai số khi đong các cấu tử và giảm mức độ độc hại có thể sử dụng một

số adduct Cho nhựa phản ứng với một lượng dư amin sẽ cho phép tạo ra adduct có chứa nhóm chức amin hoạt động có thể sử dụng để tiếp tục đóng rắn

Chất đóng rắn từ adduct với nhựa epoxy lỏng có khả năng đóng rắn cao và trộn hợp tốt với nhựa

Adduct với acrylo nitryl (ACN) Sản phẩm quan trọng là dẫn xuất của DETA

Chất đóng rắn xetimin có thể sử dụng làm chất đóng rắn cho nhựa epoxy ngay trong môi trường ẩm nên thường được sử dụng để sửa chữa các công trình thủy lợi, quân sự, xây dựng cụng nghiệp [7]

Cơ chế đóng rắn giống amin mạch thẳng nhưng tiến hành ở 130-150oC

Chất đóng rắn nhóm anhydrit:

Đó là một số loại anhydrit hữu cơ được dùng làm chất đóng rắn cho nhựa epoxy

Tỷ lệ sử dụng khoảng 30-40% trọng lượng so với nhựa

Các anhydrit mở vòng oxyran theo 3 bước:

ƒ Bước 1: Phản ứng của nhóm anhydrit với nhóm alcol bậc 2 trong nhựa(hay

-OH trong môi trường) tạo ra este monocacboxylic

ƒ Bước 2: Nhóm -COOH mở vòng epoxy tạo thành dieste

ƒ Bước 3: Nhóm -OH phản ứng với oxyran trong điều kiện xúc tác axit và

nhiệt độ cao tạo ra este và nhóm -OH mới

ƒ Khi sử dụng đóng rắn anhydrit phải trộn chúng với nhựa Epoxy ở nhiệt độ nóng chảy của các anhydrit để tạo thành hỗn hợp đồng nhất Đóng rắn thích hợp 130-150 0C, trong 4-6 giờ, áp lực 0.5-3 kg/cm2

Tỷ lệ thường sử dụng anhydrit/epoxy = 0.85/1 hoặc thấp hơn là 0.5/1

Ngoài ra có thể sử dụng các axít để đóng rắn nhưng thực tế lại rất ít sử dụng vì trong quá trình đóng rắn sinh ra hơi nước làm ảnh hưởng đến chất lượng, và tính thẩm mỹ của sản phẩm [7]

I.2.6.3 Xúc tác đóng rắn

Là những chất xúc tác cho phản ứng xảy ra dễ dàng, thuận lợi, theo yêu cầu với hàm lượng sử dụng có thể là 0.5-2.5% phần khối lượng so với nhựa

Các xúc tác có tác dụng làm giảm nhiệt độ và thời gian đóng rắn,tăng mạng lưới không gian trong khối epoxy Đó là các axít và bazơ lewis

I.3 Sợi gia cường

Đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì độn (chất gia cường) thường

có tính chất cơ lí cao hơn nhựa Người ta đánh giá chất gia cường dựa trên các đặc điểm:

ƒ Tính gia cường cơ học

ƒ Tính kháng hoá chất, môi trường, nhiệt độ

ƒ Phân tán vào nhựa tốt

ƒ Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt

ƒ Thuận lợi cho quá trình gia công

ƒ Giá thành thấp

ƒ Tuỳ thuộc vào từng yêu cầu cho từng loại sản phẩm mà người ta có thể chọn loại vật liệu gia cường cho thích hợp Có 2 dạng cốt

I.3.1.Sợi thực vật: tre luồng, xơ dừa, dứa, bông đay…

Xenlulo là thành phần polime chính của sợi Không như các sợi truyền thống có một phạm vi tính chất xác định như sợi thuỷ tinh, sợi aramit, sợi cacbon….Các sợi xenlulo tự nhiên có tính chất thay đổi không xác định rõ Trong sợi tự nhiên ngoài thành phần chính xenlulo còn chứa các hợp chất thiên nhiên khác như linin, sáp Các sợi được hình thành từ các sợi vi đơn Các sợi đơn gắn kết với nhau nhờ linin Sợi thực vật dễ hút ẩm làm cho sợi này khó dùng cho vật liệu compozit sử dụng ngoài trời

I.3.2.Sợi thuỷ tinh:

Thuỷ tinh có nhiều loại nhưng chỉ có 6 loại được sản xuất ở dạng sợi để sử dụng làm chất gia cường:

* Thuỷ tinh D: tính dẫn điện cao

* Thuỷ tinh A (thuỷ tinh kiềm) nhẹ hơn và tương đối bền nhng chịu nước kém hơn nhiều so với thuỷ tinh E

* Thuỷ tinh C: Có độ bền hoá cao

* Thuỷ tinh S và R: độ bền cao sử dụng trong kỹ thuật hàng không, vũ trụ

- Sợi thuỷ tinh đựơc chế biến từ thuỷ tinh kéo sợi gọi là thuỷ tinh dệt trong

đó chứa silic, alumin…Sợi đựoc kéo có đặc điểm: mềm, dẻo, chịu uốn nên có thể cuộn chúng thành những con suốt lớn để phục vụ cho việc dệt ra các loại vải, thuỷ tinh gia cờng trong công nghệ compozit

Sợi B (bore), Sợi B-B4C, Sợi SiC, Sợi Bor SiC

- Cơ tính của các loại sợi gốm rất ổn định ở nhiệt độ cao

I.3.5.Sợi cacbon

Xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1960 sợi cacbon (graflt) với nhiều tính chất quý, độ bền cao, modun cao, bền nhiệt, bền hoá chất…đã trở thành vật liệu gia cường cho các vật liệu compozit cao cấp, ứng dụng trong chế tạo máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, dụng cụ thể thao

Nguyên liệu đầu dùng để sản xuất sợi cacbon khá đa dạng, tuỳ thuộc vào nguyên liệu được sử dụng các điều kiện nhiệt độ, môi trường, tốc độ xử lí nhiệt, độ ẩm…có thể thu được sợi cacbon có tính chất khác nhau

Sợi cacbon (grafit) chủ yếu được tạo thành từ 3 loại sợi: sợi polyacrylonitril (PAN), các loại sợi xenlulo (sợi bông) và tơ nhân tạo(axetat xenlulo) và pec – cặn dầu mỏ

Do có cấu trúc bản chất hoá học khác nhau nên quá trình tạo sợi cacbon từ các loại nguyên liệu trên cũng khác nhau

• Sợi cacbon đi từ xenlulo, tơ nhân tạo

Xenlulo là hợp chất hữu cơ của polysaccarit, công thức tổng quát (C6H10O5)n Một số sợi có nguồn gốc thiên nhiên có hàm lượng xenlulo rất cao Khi chịu sự phân huỷ của nhiệt xenlulo không chuyển qua trạng thái chảy mềm mà tạo thành dạng bã cacbon rắn chắc Do đó, xenlulo dạng sợi thích hợp làm nguyên liệu sản xuất sợi cacbon

Quá trình tạo sợi cacbon từ xenlulo, tơ nhân tạo

Khi phân huỷ nhiệt sợi xenlulo, xảy ra rất nhiều sự biến đổi hoá học cấu trúc của sợi Quá trình tạo sợi cacbon từ xenlulo thường có năng suất thấp (≤ 15 %) Sợi xenlulo khi bị phân huỷ nhiệt có sự tổn hao khối lượng rất lớn và chiều dài sợi cũng

bị co ngắn lại

Từ các kết quả nghiên cứu Tang và Bacon đã đa ra cơ chế đa giai đoạn của quá trình chuyển sợi xenlulo thành sợi cacbon khởi đầu bằng sự tạo thành “chuỗi mắt xích cacbon” từ mạch xenlulo ban đầu, giữ lại “bản sao” của cấu trúc sợi ban đầu

GĐ1: Khử hấp phụ vật lý của nước (25-1500C)

GĐ2: Đề hiđrat hoá các mắt xích xenlulo (150-2500C)

GĐ3: Đứt gãy liên kết giữa các vòng do tác dụng nhiệt và sự phân rã của các liên kết CO một số liên kết C-C qua phản ứng gốc tự do (240-4000C)

GĐ4: Tạo thành vòng thơm (4000C), tách H2 để tạo sợi cacbon

Tính chất sợi cacbon đi từ xenlulo, tơ nhân tạo

Sợi có đường kính nhỏ sẽ có độ bền cao Với đường kính 5-7µm độ bền kéo đứt của sợi cacbon lên tới 108000 (lbf/in2), với đường kính 20-25µm, độ bền kéo chỉ đạt 48000-53000 (lbf/in2)

Độ bền chắc của vật liệu phụ thuộc nhiều vào sự định hướng của các mặt graphit riêng lẻ trong cấu trúc sợi cacbon, định hướng ngẫu nhiên sẽ cho vật liệu có

độ bền thấp, các mặt graphit định hướng song song với hướng trục sợi sẽ tạp vật

Để tạo sợi cacbon có mođun cao từ sợi xenlulo, tơ nhân tạo ngoài các công đoạn xử lí nhiệt như đối với sợ cacbon thấp người ta đã sử dụng kĩ thuật kéo căng sợi trong suốt giai đoạn graphit hoá, sợi nhận được có đường kính nhỏ hơn, khối lượng riêng nhỏ hơn, cấu trúc hoàn hảo hơn, mođun cao hơn

Sợi cacbon từ sợi polyacrylonitril (PAN)

Quá trình tạo sợi cacbon từ sợi PAN

Phần lớn sợi cacbon đang đợc sử dụng rộng rãi hiện nay có nguồn gốc từ sợi PAN, một polime mạch thẳng có cấu trúc atatic mạch nhánh chứa nhóm hoạt động nitril

Quá trình tạo sợi cacbon từ PAN bao gồm 4 giai đoạn

ƒ Giai đoạn oxi hoá, khử nước

Quá trình tiến hành ở 200-2500C trong không khí với một khoảng thời gian thích hợp đủ để phản ứng tạo liên kết ngang_oxi các mạch phân tử xảy ra

Trong suốt giai đoạn oxi hoá người ta đặt lên sợi một lực kéo để giữ cho mạch phân

tử được kéo căng, tạo định hướng song song với trục sợi Tốc độ kéo đươc toán sao cho quá trình oxi hoá xảy ra hoàn toàn

+ O2

- H2O

t0

ƒ Giai đoạn cacbon hoá:

Giai đoạn này được tiến hành trong môi trường khí trơ, trong lò cacbon hoá ở 1000-15000C Vòng cacbon được hình thành trong giai đoạn này có cấu trúc bán tinh thể

ƒ Giai đoạn graphit hoá

Giai đoạn này được tiến hành ở nhiệt độ cao, trên 28000C trong môi trường khí trơ (Ar, He) không sử dụng nitơ vì nhiệt độ > 20000C nitơ phản ứng với cacbon tạo hợp chất xyan

Giai đoạn này không có sự giải phóng các hợp chất dễ bay hơi mà là sự định hướng lại các mạng lục giác của cacbon Quá trình trên diễn ra rất nhanh nên tốc độ gia nhiệt trong lò graphit hoá thường cao [2],[7]

ƒ Giai đoạn xử lí bề mặt

Bề mặt sợi cacbon thường được xử lí hoá học trong dung dịch NaCl, HNO3, H2SO4 Công đoạn xử lí này nhằm nâng cao độ ráp của sợi đơn và do đó tăng khả năng liên kết giữa sợi và nhựa

Quá trình này cần phải được kiểm soát cẩn thận tránh tạo thành các khuyết tật trên bề mặt nhỏ

Quá trình tạo sợi cacbon từ pec dầu mỏ

Pec dầu mỏ là phần cặn, chiết ra từ quá trình chưng cất dầu mỏ rẻ tiền và chứa hàm lượng cacbon cao Sử dụng pecdầu mỏ làm nguyên liệu góp phần làm giảm giá thành sợi cacbon

- Trước tiên pec dầu mỏ được tinh chế sau đó được nhiệt và đùn qua một thiết bị xoay để kéo sợi Sợi nhận đợc có sự định hướng khá cao, qua một số giai đoạn xử lí nhiệt ở nhiệt độ cao chuyển thành sợi cacbon

Ứng dụng của sợi cácbon

Nhờ có nhiều đặc tính quý giá: moduncao, độ bền cao, khả năng chịu nhiệt rất tốt lĩnh vực của sợi cacbon ngày càng được mở rộng Tuy nhiên do giá thành khá cao (so với sợi thủy tinh, aramit…) sợi cacbon ít được ứng dụng để chế tạo compozit kỹ thuật

Sợi cacbon được ứng dụng chủ yếu làm cột tăng cường chế tạo compozit chất lượng cao, đặc biệt với nhựa nền epoxy, compozit sợi cacbon có độ bền cứng, modun rất cao được ứng dụng chủ yếu trong ngành hàng không vũ trụ

Từ compozit sợi cacbon có thể chế tạo các chi tiết của máy bay: cánh phụ, vỏ máy bay, cánh máy bay trực thăng, ống dẫn khí, các vách ngăn, các bộ phận ổn định máy bay…

Trong ngành vũ trụ compozit sợi cacbon với độ bền nhiệt cao được ứng dụng

để chế tạo các chi tiết kết cấu của tên lửa, động cơ tên lửa, ống phóng tên lửa, vệ tinh Ngoài ra compozit sợi cacbon còn được ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác như

- Chế tạo ô tô: Chế tạo động cơ ô tô, các loại cánh cửa

- Công nghiệp hóa chất: Chế tạo các loại bom, chi tiết máy chịu hóa chất

- Công nghiệp đóng tàu: Chế tạo cánh quạt thủy lực cột buồm cho các loại thuyền buồm, chân vịt tàu thủy bằng compozit sợi cacbon sẽ có khối lượng riêng nhỏ hơn, giảm đợc chấn động

- Ngành cơ khí: compozit sợi cacbon sử dụng chế tạo các cơ cấu máy dệt có tốc độ cao, máy có tốc độ chuyển động quay lớn, ổ trục, bánh răng, cơ cấu truyền động…

- Chế tạo dụng cụ thể thao, dụng cụ cắm trại, ca no, cần câu, gậy đánh gofl, ván trợt tuyết, vợt tennis…

* Dạng hạt: Thường được sử dụng là: silicat, CaCO3, vẩy mica, vẩy kim loại, độn khoáng, cao lanh đất sét, graphit, cacbon

I.3.6.Sợi xenlulo vi cấu trúc

I.3.6.1.Vi sợi xenlulo từ thực vật

Cấu trúc của vi sợi xenlulo

Đầu những năm 1980, một hình thái xenlulo mới được phát triển bởi Turbak et al., được gọi là vi sợi xenlulo ( microfibrillated cellulose-MFC) Đây là một cấu trúc mới giúp mở rộng lĩnh vực ứng dụng của xenlulo do nó ít bị thoái biến và có diện tích bề mặt riêng rất lớn Mỗi sợi đơn là một bó của các vi sợi xenlulo, đường kính của các vi sợi khoảng 4nm [15]

Vi sợi xenlulo là tập hợp của các mạch dài xenlulo bán tinh thể, hệ số giãn nở nhiệt của chúng nhỏ cỡ 1×10-7 ppm tương đương với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh [15] Trong các vi sợi, các mạch xenlulo được sắp xếp thẳng hàng và song song với trục của vi sợi Cấu trúc này tạo cho vi sợi có tính chất cơ học đạt gần với giới hạn lý thuyết của xenlulo [16] Vi sợi là một bó xoắn dài các phân tử được gia cố bằng các liên kết ngang hydro giữa các nhóm chức hydroxyl của các phân tử gần kề [17] Sự sắp xếp các phân tử trong các vi sợi theo một quy tắc chặt chẽ do vậy trên biểu đồ nhiễu xạ tia X, xenlulo thể hiện là một tinh thể

Cấu trúc của xenlulo trong các sợi như sau [18]:

Chú thích: A) Bề mặt được kết tụ ở mức độ cao

B) Bề mặt lệch mạng

C) Bề mặt biến dạng xoắn và vùng xoắn

Theo mô tả ở trên, một bó sợi bao gồm nhiều sợi đơn, mỗi sợi đơn có đường kính khoảng 20 ± 10 nm và bao gồm từ 32-72 vi sợi Mỗi vi sợi có đường kính khoảng 4

nm và có từ 30-40 mạch xenlulo hợp thành [18]

Theo một tài liệu khác, cấu trúc vi sợi xenlulo được miêu tả như sau [14]:

Sự liên kết giữa các vi sợi có được là nhờ thành phần pectin và hemixenlulo nằm xen kẽ với nó trong sợi đơn ( hay macrofibril ) Hai thành phần pectin và hemixenlulo có vai trò như một chất kết dính giữa các vi sợi Liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl gần kề trong các mạch xenlulo đã tạo nên sự bền vững cho các

vi sợi [20]

Chú thích cho hai hình ở phía dưới:

Hình 1.1 Ảnh chụp của xenlulo tự nhiên từ kính hiển vi điện tử truyền qua

Hình 1.2 Ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử truyền qua của các vi sợi sau quá trình

homogenization bằng máy Gaulin

Như vậy, muốn thu sợi tre phải tách hết các thành phần phi xenlulo bao gồm: lignin, hemixenlulo, pectin, sáp, để thực hiện việc này người ta tiến hành xử lý bằng kiềm (NaOH 1N) Để tách các sợi thô thu được thành vi sợi cần phải loại bỏ liên kết giúp gắn kết các vi sợi với nhau ( liên kết hydro và liên kết Van de Wall ), có ba

( cơ chế chung của hai phương pháp này là phản ứng thủy phân axit ), và phương pháp cơ học

Tính chất của vi sợi

Xenlulo là một polymer mạch thẳng của các mắt xích β-(1-4)-D-glucoza với cấu trúc dạng syndiotactic Cấu trúc của xenlulo [20]:

Các hình thái cấu trúc của xenlulo bao gồm:

Xenlulo I (Iα và Iβ ): đây là tinh thể tự nhiên có cấu trúc gồm các sợi song song và không có liên kết hydro giữa các bề mặt liền kề

Xenlulo II: Là tinh thể có cấu trúc nhiệt động bền vững hơn bao gồm các sợi đối song và có liên kết hydro giữa các bề mặt liền kề

Xenlulo III: Là cấu trúc vô định hình thu được sau khi xử lý bằng các hợp chất amin từ cấu trúc xenlulo I hoặc xenlulo II

Xenlulo IV: Là cấu trúc vô định hình thu được sau khi xử lý ở nhiệt độ cao với glycerol từ xenlulo III [20]

Bảng 1.1 Hình thái cấu trúc của một số loại xenlulo thu được từ một số nguồn nguyên

Bảng 1.2 Thông số kích thước của một số loại vi sợi xenlulo [26]

Cotton Tunicin Valonia Rộng (nm) 1-5 1-5 5-20

Dài (nm) 100 100 2000

Hệ số hình dạng 20 70 100

I.3.6.2.Vi sợi xenlulo được tạo ra nhờ vi khuẩn (BC)

Vi sợi xenlulo nhận được từ vi khuẩn acetobacter xyllinum có những tính chất độc đáo như độ bền cơ học cao, khả năng hấp thụ nước lớn, có độ tinh thể cao và đặc biệt là cấu trúc mạng lưới từ các sợi siêu nhỏ có độ sạch cao [12]

• Quá trình hình thành cấu trúc vi sợi xenlulo [13]

Cách đây khá lâu, vào năm 1886, A.J.Brown đã mô tả một loài vi khuẩn sản sinh ra lớp màng rắn trong môi trường giàu cacbonhydrat Ông nhận thấy rằng, lớp màng rắn này có thể hòa tan trong phức [Cu(NH3)4]2+ mà đó là đặc trưng của coton nên ông gọi vi khuẩn đó là Xylinum (theo Pliny- từ xylinum có nghĩa là coton)

Sau đó Van Wisselingh và Hibbert đã chứng minh cho nhận định trên và khẳng định lớp màng đó thực ra là xenlulo

Hibbert đã nhận được lớp màng xenlulo trong môi trường nuôi cấy chứa đường hexoza và vi khuẩn xylium

Vào năm 1929, bằng phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD), hai nhà bác học Mark và Von Susich đã tiến hành so sánh phổ XRD của vi sợi xenlulo từ vi khuẩn và của coton và nhận thấy chúng giống hệt nhau

Ảnh chụp kính hiển vi điện tử của Franz và Schibold vào năm 1943, cho thấy rằng lớp màng tạo ra từ vi khuẩn là mạng lưới từ những sợi và ruy băng hết sức nhỏ Những ruy băng có độ dày khoảng 100 A0, còn chiều rộng khoảng 5000 A0 Chúng được sắp xếp thành những sợi có đường kính khoảng 200 A0

Năm 1947 Frey Wyssling và Muhlethaler chế tạo vi sợi xenlulo từ sự lên men của dung dịch 40g đường sucroza và một lít bia bởi vi khuẩn xylinum

Nhà bác học Muhlethaler là người nghiên cứu bản chất sinh học của quá trình tạo vi sợi xenlulo từ vi khuẩn Acetobacter xylinum từ năm 1949

Theo ảnh chụp kính hiển vi điện tử, vi khuẩn Acetobacter xylinum có chiều dài 2-4 µm đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi Hình 1.3

Hình 1.3 Ảnh chụp vi khuẩn Acetobacter xylinum

Quá trình hình thành xenlulo được bắt đầu bằng sự tiết dịch nhầy của các tế bào vi khuẩn, dần dần các dịch nhầy bao bọc quanh vi khuẩn (Hình 1.4)

Hình 1.4 Quá trình tiết dịch tế bào vi khuẩn

Các sợi xenlulo được hình thành từ các đơn phân glucoza ở các vị trí α- 1,6 dưới tác dụng của enzim có trong bào nhầy (Hình 1.5)

Hình 1.5 Ảnh chụp sợi xenlulo

Đầu tiên các sợi xenlulo xuất hiện dưới dạng sợi ngắn có đường kính khoảng 250

A0 (Hình 1.6)

Hình 1.6 Ảnh chụp sự hình thành sợi

Các sợi này ngày càng dày lên và kết nối với nhau tạo thành lớp xenlulo bên trong bao nhầy Lớp xenlulo này sau đó thoát ra khỏi tế bào (Hình 1.7 và Hình 1.8)

Hình 1.7 Lớp xenlulo cùng với màng nhầy

Hình 1.8 Sợi xenlulo tách ra khỏi màng nhầy

Những vi sợi xenlulo quấn vào nhau thành búi và tạo ra lớp màng dai rất khó

xé rách, khi màng nhầy được tách ra, có thể thấy rõ các sợi xoắn lại với nhau như dây thừng (Hình 1.9)

Hình 1.9 Sợi xenlulo (dạng xoắn)

Ảnh chụp kính hiển vi điện tử màng xenlulo được thể hiện ở Hình 13 cho thấy các vi sợi xenlulo xoắn lại với nhau và đan xen chằng chịt

Hình 1.10 Ảnh chụp màng xenlulo

Cấu trúc của xenlulo [14]

Xenlulo có công thức phân tử là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n Là một

polysaccarit mạch thẳng với từ vài trăm đến hơn một vạn mắt xích

D-glucopyrannoza được gắn với nhau bằng liên kết β (1,4)-D-glucozit hay còn được

gọi là β-1,4-glucan

Haworth dự đoán phân tử xenlulo có cấu trúc hóa học như sau:

O

O H

Cấu trúc phân tử của xenlulo quyết định tính chất hóa học và vật lý của sợi

thực vật Trong phân tử xenlulo dài hơn, mỗi dãy kế cận nhau được định hướng trên

mặt phẳng Trung bình mỗi phân tử xenlulo có chứa 3000 mắt xích cơ bản, trong

một số phân tử xenlulo đặc biệt có thể chứa tới 26000 mắt xích glucoza

Cấu trúc dạng ghế của phân tử xenlulo như sau:

Cấu trúc ba chiều của phân tử xenlulo được biểu diễn bằng sơ đồ dưới đây:

Xenlulo không mùi, không vị, ưa nước nhưng không tan trong nước và phần

lớn các dung môi hữu cơ khác Xenlulo là một chất thoái biến Liên kết hydro giữa

các mạch xenlulo tạo thành các vi sợi với độ bền cơ học rất cao Ở nhiệt độ 320oC

và áp suất là 25 MPa thì xenlulo bị chuyển sang dạng vô định hình trong nước

Tùy thuộc vào mức độ trùng hợp (đối với các loại sợi khác nhau thì khác nhau) mà chiều dài của polyme có thể thay đổi Xenlulo rắn có cấu trúc tinh thể với các vùng trật tự cao, đồng thời vẫn tồn tại vùng có trật tự thấp và vô định hình

Trong tinh thể xenlulo, các liên kết hydro nội phân tử và liên kết hydro giữa các bó sợi giúp cho mạng lưới phẳng

Các hình thái cấu trúc của xenlulo bao gồm:

Xenlulo I (Iα và I β ): đây là tinh thể tự nhiên có cấu trúc gồm các sợi song song và không có liên kết hydro giữa các bề mặt liền kề

Xenlulo II: là tinh thể có cấu trúc nhiệt động bền vững hơn bao gồm các sợi đối song và có liên kết hydro giữa các bề mặt liền kề

Xenlulo III: Là cấu trúc vô định hình thu được sau khi xử lý bằng các hợp chất amin từ cấu trúc xenlulo I và xenlulo II

Xenlulo IV: Là cấu trúc vô định hình thu được sau khi xử lý ở nhiệt độ cao với glycerol từ xenlulo III

+ Sản xuất BC từ nước dừa ở Việt Nam [15]

Ở những vùng có nhiều dừa thì sản xuất vi sợi xenlulo từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu quả kinh tế cao bởi nó vừa rất tốt cho quá trình lên men lại vừa giải quyết được vấn đề môi trường (nước dừa già là phế thải từ các nhà máy sản xuất cơm đừa nạo sấy)

Ngoài nước dừa, nguồn nguyên liệu không thể thiếu khi lên men tạo vi sợi xenlulo dung dịch chứa vi khuẩn A xylinum

Môi trường nuôi cấy

Thành phần chủ yếu của môi trường nuôi cấy là nước dừa già được bổ sung thêm (NH)4SO4(SA), (NH4)2HPO4(DAP), đường Sacaroza và axit axetic với tỉ lệ như sau:

(NH4)2SO4(NH4)2HPO4Axit axetic

Quy trình sản xuất vi sợi xenlulo được trình bày theo sơ đồ dưới đây:

Đun sôi 10-45 ’ Trộn đều Lọc

Bổ sung axit axetic Cấy giống

Lên men 28-32 0 c trong 9-15 ngày

Vi sợi xenlulo Nhân giống

Giống

Khảo sát quá trình sản xuất vi sợi xenlulo vi khuẩn Acetobacter xylinum (Bacterial Composite - BC) tại nước ta cho thấy đó là quá trình đơn giản, dễ dàng, không đòi hỏi những thiết bị đắt tiền Hơn nữa, nguồn nguyên liệu chính -nước dừa lại rất dồi dào Cây dừa được trồng ở rất nhiều nơi, trải dài từ miền Trung vào miền Nam, nơi được trồng nhiều nhất là Bến Tre hơn 45.000 ha cung cấp 221 triệu quả/năm, kế đến là Trà Vinh 16.000 ha, Tiền Giang …

Việc tận dụng nước dừa già - phế thải nhà máy sản xuất cơm dừa, để sản xuất BC vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường vừa đem lại hiệu quả kinh

tế cao

+ Sản xuất BC trên thế giới [12,16 – 19]

Ngoài việc sử dụng nước dừa, người ta có thể tận dụng nước thải dứa và các loại nước thải chế biến hoa quả khác để sản xuất BC

Phương pháp tĩnh để sản xuất BC tuy có nhiều ưu điểm như thiết bị đơn giản, rẻ tiền nhưng hạn chế của nó là hiệu suất thấp dẫn đến chi phí cao

Các công trình nghiên cứu mới đây đã tiến hành sản xuất BC bằng phương pháp động ở các thiết bị quay, việc sử dụng thiết bị này đã đáp ứng được nhu cầu oxy hóa cao của vi khuẩn Bước đột phá này đã tăng năng suất BC lên đáng kể đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành công nghiệp thực phẩm, giấy, mỹ phẩm, y học, dược phẩm…

I.3.6.3 Ứng dụng của BC

Theo truyền thống, BC được sử dụng rộng rãi cho công nghiệp thực phẩm [29,30], sau đó được sản xuất ra giấy siêu bền [31] và gần đây nó thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới cho những ứng dụng trong

y học Do BC có tính chất cơ học tốt, có khả năng hấp thụ nước, xốp, ổn định và thích hợp làm màng phủ vết thương [20], kể cả cho các bệnh nhân bỏng nặng [21-24], làm mạch máu nhân tạo trong vi phẫu thuật [31,32] Ngoài ra BC còn được sử dụng làm chất hấp thụ các ion kim loại như đồng, chì… trong việc sử lý ô nhiễm môi trường [27, 28]

Thời gian gần đây, một số công trình nghiên cứu vật liệu polyme compozit