ĐIỀU CHẾ CELLULOSE NANO TINH THỂ VÀ ỨNG DỤNG

ĐIỀU CHẾ CELLULOSE NANO TINH THỂ VÀ ỨNG DỤNG TÓM TẮT Điều chế Cellulose từ bột rơm bằng các hóa chất khác nhau để loại bỏ Hemicellulose, Lignin, Sáp và Silica.. Để giải quyết vấn đề đó

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU CHẾ CELLULOSE NANO TINH THỂ VÀ ỨNG DỤNG

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG NGUYỄN ĐẠT THÀNH Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Tháng 08/2013

Tác giả TRƯƠNG NGUYỄN ĐẠT THÀNH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng kỹ sư ngành Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

Th.S ĐINH TẤN THÀNH

Tháng 08 năm 2013

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin trân trọng cảm ơn Thạc Sỹ Đinh Tấn Thành đã tận tình giúp đỡ

em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Thầy đã chỉ dẫn cho em cách đặt vấn đề, tư duy logic, hướng dẫn em tận tình trong các bước tiến hành thí nghiệm để giải quyết vấn đề đã đặt ra và đặc biệt là tính trung thực trong khoa học Một lần nữa em xin kính gửi đến thầy lời tri ân chân thành và sâu sắc nhất

Xin chân thành cảm ơn anh Minh, chị Hạnh, chú Minh và các anh chị trong Công ty Cao su Kỹ thuật Tiến Bộ đã giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, anh Phương, chị Vi, anh Thái, anh Duy, chị Uyên Anh và các anh chị ở phòng kiểm nghiệm (Trung tâm Kỹ thuật Nhựa – Cao su và Đào tạo Quản lý Năng Lượng) đã tạo nhiều điều kiện, hỗ trợ chu đáo giúp em phân tích

và đo lường các mẫu thí nghiệm

Xin chân thành cảm ơn chị Bội An ở Viện Hóa Thành Phố Hồ Chí Minh

Xin chân thành cảm ơn chị Ngân, chị Thương Khoa Khoa Học Vật Liệu, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em trong việc phân tích và đo lường các mẫu thí nghiệm

Em xin bày tỏ lời tri ân trân trọng nhất đến quý thầy, cô Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học đã tận tâm dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt bốn năm học vừa qua, giúp em có thêm nhiều kiến thức nền tảng bổ ích, cần thiết cho quá trình thực hiện luận văn này

Trân trọng cảm ơn gia đình và bạn bè luôn quan tâm, động viên trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Trương Nguyễn Đạt Thành

ĐIỀU CHẾ CELLULOSE NANO TINH THỂ VÀ ỨNG DỤNG

TÓM TẮT

Điều chế Cellulose từ bột rơm bằng các hóa chất khác nhau để loại bỏ Hemicellulose, Lignin, Sáp và Silica Sau khi thu được bột rơm tinh khiết, khảo sát quá trình thủy phân cellulose tạo thành tinh thể nano cellulose (CNC) bằng acid sulfuric ở các điều kiện thủy phân khác nhau: nồng độ acid thủy phân là 60% và 64%, nhiệt độ thủy phân là 300C và 450C, thời gian thủy phân là 30 phút và 45 phút Sau khi điều chế được CNC, biến tính hóa học bề mặt CNC với hai loại Silane là 3 - Amino Propyl Triethoxy Silane (APTS) và 3 - Glycidoxy Propyl Trimethoxy Silane (GPTS) Sau khi tạo network CNC bằng hai loại CNC đã biến tính bằng phản ứng mở vòng epoxy của GPTS với nhóm – NH2 chức năng của APTS, khảo sát các tính năng cơ lý với CNC chưa thủy phân, CNC

và CNC network tạo nên chất độn với các tỷ lệ 1%, 2% và 3% với nhựa TPU

PREPARATION OF CELLULOSE NANO CRYSTALS

AND APPLICATION

ABSTRACT

Cellulose was prepared from rice straw by using different chemicals to remove Hemicellulose, Lignin, wax and silica After obtained pure cellulose powder, it will be hydrolysed for making cellulose nano crystals (CNCs) by sulfuric acid in different hydrolysed conditions: 60%, 64%; at 300C, 450C and in 30 minutes, 45 minutes When CNCs were prepared, modified CNCs were made between CNC with two type of Silane are 3 - Amino Propyl Triethoxy Silane (APTS) and 3 - Glycidoxy Propyl Trimethoxy Silane (GPTS) After network was created by opening the ring of epoxy (GPTS) with –

NH2 funtional group (APTS), then determine physical properties with unhydrolysed CNC, CNC and CNC network as filler in the ratio 1%, 2% and 3% with TPU

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……… i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN……… ii

LỜI CÁM ƠN………iii

TÓM TẮT……… iv

ABSTRACT………v

DANH MỤC PHỤ LỤC ……… ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……… x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……… xiv

GIỚI THIỆU………xv

PHẦN I TỔNG QUAN 0

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

CHƯƠNG I NGUYÊN LIỆU 3

I.1 Giới thiệu sơ lược về cây lúa 3

I.2 Triển vọng và thách thức đối với nghề trồng lúa ở Việt Nam 3

I.2.1 Những thuận lợi và triển vọng 3

I.2.2 Những trở ngại và thách thức 4

I.3 Giới thiệu về rơm 5

I.4 Các thành phần chứa trong rơm 7

I.4.1 Các thành phần chính 7

I.4.1.1 Cellulose 7

I.4.1.2 Hemicellulose 11

I.4.1.3 Lignin 13

I.4.2 Các thành phần phụ 15

I.4.2.1 Sáp 15

I.4.2.2 Silic đioxit 15

I.5 Nhựa nhiệt dẻo TPU (Thermoplastic Polyurethane) 16

1.6 Silane 20

CHƯƠNG II TINH THỂ NANO CELLULOSE VÀ ỨNG DỤNG 22

II.1 Giới thiệu chung về tinh thể nano của cellulose (CNC) 22

II.2 Các đặc tính của tinh thể nano của cellulose (CNC) 23

II.3 Sản xuất CNC 24

II.4 Ứng dụng của tinh thể nano cellulose CNC 27

CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 29

III.1 Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 29

III.2 Nhiễu xạ tia X (XRD) 31

III.3 Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE SEM) 33

III.4 Khối phổ cặp plasma cảm ứng (ICP - MS) 34

PHẦN II THỰC NGHIỆM 39

CHƯƠNG IV PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 39

IV.1 Hóa chất, nguyên liệu và thiết bị thí nghiệm, phân tích 39

IV.1.1 Hóa chất 39

IV.1.2 Nguyên liệu 41

IV.1.3 Các thiết bị được sử dụng 43

IV.1.4 Các dụng cụ thí nghiệm khác 47

IV.2 Thực nghiệm 50

IV.2.1 Quy trình tạo bột rơm 50

IV.2.2 Quy trình tạo thành bột cellulose từ bột rơm 51

IV.2.3 Quá trình thủy phân tạo thành tinh thể nano cellulose CNC 56

IV.2.4 Quy trình ứng dụng trộn trên nhựa TPU 61

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 66

CHƯƠNG V KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 66

V.1 Khảo sát sự phân lập cellulose từ bột rơm 66

V.2 Khảo sát về độ kết tinh của cellulose nano tinh thể 76

V.3 Khảo sát độ hòa tan của cellulose trong acid sulfuric 85

V.4 Khảo sát kích thước cuả tinh thể nano cellulose CNC: 87

V.5 Khảo sát kết quả gắn Silane trên CNC 89

V.5.1 Kết quả kiểm nghiệm bằng phổ hồng ngoại FTIR 90

V.5.2 Kết quả kiểm nghệm bằng khối phổ cặp plasma cảm ứng (ICP - MS) 92

V.6 Khảo sát sự tạo thành network CNC bằng phổ FTIR 94

V.7 Khảo sát tính năng cơ lý của TPU trước và sau khi độn 95

V.7.1 Kết quả đo độ cứng shore A 95

V.7.2 Kết quả đo độ kéo, độ dãn đứt và Young`s modulus của các mẫu 96

V.7.2.1 So sánh giữa TPU thuần và TPU có độn Celulose ………97

V.7.2.2 So sánh giữa TPU thuần và TPU có độn CNC 97

V.7.2.3 So sánh giữa TPU thuần và TPU có độn CNC network 98

PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

I Kết luận 99

II Kiến nghị 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

DANH MỤC PHỤ LỤC

PHỤ LỤC A KẾT QUẢ ĐO PHỔ FTIR A

PHỤ LỤC B KẾT QUẢ ĐO NHIỄU XẠ TIA X (XRD) K

PHỤ LỤC C KẾT QUẢ ĐO FE SEM N

PHỤ LỤC D KẾT QUẢ ĐO ICP - MS P

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

HÌNH 1: Bảng ví dụ về chiều dài (l) và đường kính (d) của CNC từ nhiều nguồn

khác nhau thu được thông qua các kỹ thuật khác nhau 25

HÌNH 4.1: Rơm sau khi được rửa sạch và phơi khô 41

HÌNH 4.2: Máy đo phổ hồng ngoại FTIR 43

HÌNH 4.3: Máy nhiễu xạ tia X (XRD) 44

HÌNH 4.4: Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE SEM) 45

HÌNH 4.5: Máy khối phổ cặp PLASMA cảm ứng (ICP - MS) 46

HÌNH 4.6: Máy sóng siêu âm 48

HÌNH 4.7: Máy sấy đông khô 48

HÌNH 4.8: Đồng đồ đo độ cứng 49

HÌNH 4.9: Máy đo độ kéo, ứng suất kháng đứt, độ dãn đứt 49

HÌNH 4.10: Quy trình tạo bột rơm 50

HÌNH 4.11: Quy trình tạo bột cellulose từ bột rơm 51

HÌNH 4.12: Quá trình chiết SOXHLET loại bỏ sáp 53

hình 4.13: Rơm được phơi khô sau khi loại bỏ sáp 54

HÌNH 4.14: Bột rơm được nấu với dung dịch NaOH 54

HÌNH 4.15: Bột rơm được loại bỏ lignin bằng dung dịch NaClO2 1.4% 55

HÌNH 4.16: Bột rơm được loại bỏ hemicellulose bằng dung dịch NaoH 5% và H2O2 55

HÌNH 4.17: Bảng so sánh kết quả khối lượng thu được của CNC nồng độ 60% 57

HÌNH 4.18: Bảng so sánh kết quả khối lượng thu được của CNC nồng độ 64% 58

HÌNH 4.19: CNC 60% - 300C – 30 phút 59

HÌNH 4.20: CNC 60% - 300C – 45 phút 59

HÌNH 4.21: CNC 60% - 450C – 30 phút 59

HÌNH 4.22: CNC 60% - 450C – 45 phút 59

HÌNH 4.23: CNC 64% - 300C – 30 phút 60

HÌNH 4.24: CNC 64% - 300C – 45 phút 60

HÌNH 4.25: CNC 64% - 450C – 30 phút 60

HÌNH 4.26: CNC 64% - 450C – 45 phút 60

HÌNH 4.27: Quy trình điều chế NETWORK CNC 62

HÌNH 4.28: Quy trình dùng CELLULOSE, CNC và NETWORK CNC độn trong

nhựa TPU 64

HÌNH 5.1: Phổ FTIR của Cellulose tinh thể và Cellulose vi tinh thể vô định hình 66 HÌNH 5.2: Kết quả FTIR của rơm chưa qua xử lý 68

HÌNH 5.3: Kết quả FTIR của bột rơm sau khi đã xử lý bằng H2O2 69

HÌNH 5.4: Kết quả FTIR của bột rơm đã xử lý bằng NaClO2 70

HÌNH 5.5: Kết quả FTIR của bột giấy 71

HÌNH 5.6: Kết quả FTIR chồng phổ của 4 mẫu 72

HÌNH 5.7: Bảng so sánh kết quả mũi phổ của dao động SILICA 73

HÌNH 5.8: Bảng so sánh kết quả mũi phổ của dao động HEMICELLULOSE 73

HÌNH 5.9: Bảng so sánh kết quả mũi phổ của dao động LIGNIN 74

HÌNH 5.10: Phổ FTIR của Cellulose sau khi kết hợp 2 phương pháp xử lý 75

HÌNH 5.11: Phổ FTIR của mẫu Cellulose chưa thủy phân 78

HÌNH 5.12: Phổ FTIR của mẫu CNC 60% - 450C - 30 phút 79

HÌNH 5.13: Phổ FTIR của mẫu CNC 60% - 450C - 45 phút 80

HÌNH 5.14: XRD của Cellulose chưa thủy phân 82

HÌNH 5.15: XRD của mẫu 60% - 450C - 30 phút 83

HÌNH 5.16: XRD của mẫu 60% - 450C - 45 phút 84

HÌNH 5.17: Bảng kết quả mức độ hòa tan của Cellulose ở các điều kiện khác nhau 86

HÌNH 5.18: Ảnh FE SEM của CNC 60% - 450C – 30 phút 88

HÌNH 5.19: Ảnh FE SEM của CNC 60% - 450C – 45 phút 88

HÌNH 5.20: Ảnh minh họa APTS gắn trên CNC 89

HÌNH 5.21: Phổ FTIR của CNC, CNC - APTS, CNC - GPTS 90

HINH 5.22: Bảng kết quả kiểm nghiệm Si bằng phương pháp ICP - MS 93

HÌNH 5.23: Phổ FTIR của CNC NETWORK biến tính bằng APTS và GPTS 94

HÌNH 5.24: Kết quả đo độ cứng của các mẫu trước và sau khi độn vào TPU 95

HÌNH 5.25: Bảng kết quả đo tính năng cơ lý của các mẫu 96

HÌNH 5.26: Bảng kết quả so sánh giữa TPU thuần và TPU có độn CELLULOSE chưa thủy phân 97

HÌNH 5.27: Bảng kết quả so sánh giữa TPU thuần và TPU có độn CNC 97

HÌNH 5.28: Bảng kết quả so sánh giữa TPU thuần và TPU có độn CNC NETWORK 98

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CNC (Cellulose Nanocrystal): Tinh thể nano cellulose

CF (Cellulose Fiber): Cellulose dạng sợi

CNW (Cellulose Nano Whisker): Tinh thể nano cellulose dạng que

APTS: 3 – Amino Propyl Triethoxy Silane

GPTS: 3 – Glycidoxy Propyl Trimethoxy Silane

TPU (Thermoplastic Polyurethane): Nhựa nhiệt dẻo PU

FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy): Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier XRD (X- Ray Diffraction): Nhiễu xạ tia X

FE SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy): Kính hiển vi điện tử

GIỚI THIỆU

◊◊◊◊◊◊◊◊◊◊

Ngày nay, tình trạng ô nhiễm môi trường là một trong những nguyên nhân đã và đang gây ra những biến đổi khí hậu toàn cầu Trong đó, việc đốt bỏ rơm sau mỗi vụ thu hoạch lúa cũng đã góp phần gây ô nhiễm môi trường Để giải quyết vấn đề đó và tận dụng lượng phế phẩm nông nghiệp lớn này, các nhà khoa học đã xử lý rơm để thu được tinh thể nano của cellulose và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hóa học, y học,vật lý…

Riêng đối với lĩnh vực nano copmposite, các nhà nghiên cứu đã ứng dụng thành công các chất độn từ cellulose nano tinh thể Để tăng tính năng cơ lý của vật liệu polymer, phải biến tính bề mặt của tinh thể nano của cellulose để tăng tính tương hợp với polymer nhằm tạo ra các loại vật liệu mới hiệu năng cao và thân thiện với môi trường là nhiệm vụ của các nhà hóa học nói chung và các nhà hóa – vật liệu polymer ở Việt Nam nói riêng Đây là mục đích của luận văn này

PHẦN I

TỔNG QUAN

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

 Khảo sát các phương pháp xử lý bột rơm bằng các loại hóa chất khác nhau

để loại bỏ các chất trong bột rơm và điều mong muốn là thu được hoàn toàn bột

cellulose thuần từ rơm qua các bước sau đây:

- Khử sáp bằng hỗn hợp toluene và ethanol với tỷ lệ 2:1

- Khử lignin bằng NaOH và NaClO2

- Khử hemicelluloses và silica bằng NaOH và H2O2

 Sau khi đã thu được bột cellulose tinh khiết, tiếp tục khảo sát quá trình thủy phân bột cellulose tạo thành tinh thể nano cellulose (CNC) bằng acid sulfuric thủy phân ở các điều kiện thủy phân khác nhau:

- Acid sulfuric được khảo sát có nồng độ là 60% và 64% theo khối lượng

- Thời gian thủy phân cellulose là 30 phút và 45 phút

- Nhiệt độ thủy phân là 300C và 450C

 Khi đã điều chế ra được cellulose nano tinh thể, khảo sát quá trình tạo network giữa CNC và Silane

 Hai silane được khảo sát ở đây là:

3- Amino Propyl Triethoxy Silane (APTS)

3- Glycidoxy Propyl Trimethoxy Silane (GPTS)

Silane một đầu có nhóm – OC2H5 (APTS) hay – OCH3 (GPTS) phản ứng với nhóm

- OH trên bề mặt của CNC Đầu còn lại của silane phản ứng với nhau tạo nên network CNC

 Khảo sát các thử nghiệm đối với CNC chưa thủy phân, CNC và CNC Network tạo nên chất độn với các tỷ lệ 1%, 2% và 3% trộn với nhựa TPU và so sánh tính năng cơ lý của chúng để chọn ra chất độn tối ưu

CHƯƠNG I NGUYÊN LIỆU

I.1 Giới thiệu sơ lược về cây lúa

Cây lúa (Oryza sativa) thuộc bộ Poales, họ Poaceae là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới Lúa gồm hai loài (Oryza sativa và Oryza glaberrima) trong

họ Poaceae, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu

Á và châu Phi Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người [1]

Lúa là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1 - 1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2 - 2,5 cm) và dài 50 – 100 cm Các hoa nhỏ tự thụ phấn mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30 – 50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5 –12 mm và dày 2 – 3 mm [1]

Cây lúa non được gọi là mạ Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ

để cấy trong ruộng lúa chính [1]

Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm cho nó

trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất [1]

I.2 Triển vọng và thách thức đối với nghề trồng lúa ở Việt Nam

I.2.1 Những thuận lợi và triển vọng

Cây lúa là cây lương thực chính trong mục tiêu phát triển nông nghiệp của Việt Nam để đảm bảo vững chắc an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu Hiện nay diện tích trồng lúa cả nước từ 7,3 dến 7,5 triệu ha, năng suất trung bình 46 ha, sản lượng giao động trong khoảng 34,5 triệu tấn/năm, xuất khẩu chưa ổn định từ 2,5 triệu đến 4

triệu tấn / năm Trong giai đoạn tới sẽ duy trì ở mức 7 triệu ha, phấn đấu năng suất trung bình 50 tạ/ha, sản lượng lương thực 35 triệu tấn và xuất khẩu ở mức 3,5 - 4 triệu tấn gạo chất lượng cao Hệ thống cơ chế, chính sách của nhà nước khuyến khích và tạo điều kiện phát triển sản xuất lúa [2]

Nhu cầu phát triển sản xuất lúa ngày càng tăng để đảm bảo cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, do dân số Việt Nam dự kiến đến năm 2020 sẽ vào khoảng 100 triệu, dân số thế giới sẽ tăng lên gấp rưỡi

Điều kiện tự nhiên của Việt Nam hoàn toàn thích hợp cho sản xuất lúa Nông dân Việt Nam có kinh nghiệm trồng lúa từ lâu đời

Đầu tư cho khoa học công nghệ nông nghiệp ngày càng tăng, kết hợp với tiếp thu ứng dụng những thành tựu khoa học công nghệ về lúa của các nước trong khu vực

I.2.2 Những trở ngại và thách thức

Quá trình đô thị hoá tăng, diện tích đất trồng lúa ngày càng bị thu hẹp [2]

Nhiều vùng sản xuất lúa được nông dân sở hữu rất manh mún, khó cơ giới hóa Quá trình áp dụng giống mới chịu thâm canh, phát triển thành những vùng sản xuất hàng hóa là điều kiện thuận lợi để các loại dịch hại mới nguy hiểm, khó phòng

I.3 Giới thiệu về rơm

Rơm là các loại cây lúa (lúa nước, lúa mì) hoặc là các loại cỏ, cây họ đậu hay cây thân thảo khác đã được cắt, sấy khô (phơi nắng) và được lưu trữ để sử dụng làm thức

ăn cho gia súc chủ yếu là các động vật ăn cỏ [3]

Khi mùa rét, trâu bò, ngựa, dê không thể chăn thả người ta thường cho chúng ăn rơm, vì những dạ dày của những động vật này ăn cỏ có khả năng phân hủy cellulose thành đường, cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng cho chúng Ngoài ra rơm còn được sử dụng để làm chất đốt rất tốt, ở Việt Nam, ở vùng nông thôn người ta thường dùng rơm để đun nấu bên cạnh đó, rơm còn là nguyên liệu quan trọng để nuôi trồng nấm

Việc đốt rơm, rạ ngoài đồng sau thu hoạch lúa chẳng những lãng phí nguồn nguyên liệu mà còn gây ô nhiễm môi trường

Các nhà khoa học cho biết thành phần các chất gây ô nhiễm không khí do đốt rơm,

rạ, tác động đến sức khỏe con người là hydrocacbon thơm đa vòng (viết tắt là PAH); dibenzo-p-dioxin clo hóa (PCDDs), và dibenzofuran clo hóa (PCDFs), là các dẫn xuất của dioxin rất độc hại, có thể là tiềm ẩn gây ung thư [4]

 Tận dụng và xử lý rơm

Việc đốt rơm, rạ trực tiếp ngay trên đồng ruộng gây bất lợi cho đồng ruộng lớn hơn nhiều lần so với việc làm phân bón như ta tưởng Các chất hữu cơ trong rơm rạ và trong đất biến thành các chất vô cơ do nhiệt độ cao Đồng ruộng bị khô, chai cứng, một lượng

lớn nước bị bốc hơi do nhiệt độ hun đốt trong quá trình cháy rơm, rạ Quá trình đốt rơm,

rạ ngoài trời không kiểm soát được, lượng cacbon dioxit CO2, phát thải vào khí quyển cùng với cacbon monoxit CO; khí metan CH4; các oxit nitơ NOx; và một ít lưu huỳnh đioxit SO2 [5]

Phần rơm, rạ sót này thường được cày lấp vào trong đất làm phân bón cho mùa vụ sau Việc phân hủy gốc rạ và rơm phụ thuộc vào độ ẩm của đất, nó ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng khí metan CH4 được giải phóng trong khi ủ Hầu hết các nước đã và đang tìm kiếm các phương pháp tận dụng rơm, rạ và xử lý theo cách an toàn, thân thiện với môi trường [5]

Ở nước ta, từ lâu đời đã biết trồng nấm rơm ngay ngoài trời tận dụng diện tích trống Trồng nấm rơm mang lại hiệu quả kinh tế cao, không những hấp dẫn thị trường trong nước mà thị trường thế giới ngày càng ưa chuộng Bởi theo các nhà khoa học, nấm rơm là thực phẩm nhiều dinh dưỡng mà không làm tăng lượng cholesterol trong máu Hàm lượng protein trong nấm lên tới 5%, đặc biệt có 8 loại axit amin không thay thế trong số 19 axit amin có trong nấm Nấm rơm có thành phần chất xơ cao và lipit thấp, phòng trừ bệnh huyết áp, chống béo phì, xơ cứng động mạch, chữa bệnh đường ruột…

Đồng bằng sông Cửu Long có nhiều tiềm năng phát triển nghề trồng nấm Khu vực này có đủ các điều kiện như chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng và tháng lạnh không đáng kể, có thể trồng nấm rơm quanh năm Trung bình cứ một tấn lúa có 1,2 tấn rơm, rạ, ngoài ra còn mạt cưa, bèo tây, bã mía,… là nguồn nguyên liệu lớn để trồng nấm rơm Thời kỳ nông nhàn nhiều, nhất là mùa lũ, hơn nữa trồng nấm rơm không đòi hỏi cao về kỹ thuật Nấm không chiếm nhiều diện tích, chủ yếu tận dụng diện tích trống, chi phí thấp Giải quyết tốt các nguồn thu nhập cho nông dân

Người ta dùng men vi sinh tạo ra nguồn phân ủ, giảm được một nửa chi phí đầu vào cho nông dân, cải tạo đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường; hướng tới một thương hiệu gạo an toàn, chất lượng Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam,

đã áp dụng thành công phương pháp sản xuất phân bón từ rơm, rạ tại ruộng bằng công nghệ vi sinh [6]

Thay vì đổ xuống ruộng đồng phân hóa học, khiến cấu trúc đất bị đổi thay, nhanh chóng mất dần độ phì nhiêu, và gây ô nhiễm ngày một nặng nề, thì nông dân đã có phân

từ rơm, rạ của mình, làm cho đất đai thêm phì nhiêu và môi trường an toàn, nâng cao giá trị kinh tế, xã hội [6]

Việc sử dụng rơm, rạ cho sản xuất năng lượng, gồm nhiên liệu sinh khối rắn, nhiên liệu sinh học, đóng bánh, sản xuất bột giấy,…là phương pháp tận dụng tối ưu Song thu gom, vận chuyển là rào cản lớn từ nghiên cứu triển khai đến sản xuất Hy vọng rơm, rạ sẽ trở thành nguồn thực phẩm bổ sung vào phân vi sinh, nguyên liệu đưa vào sản xuất mà không còn là gánh nặng gây ô nhiễm môi trường do đốt bỏ [6]

Ngoài việc dùng làm nấm, sản xuất phân bón hữu cơ, rơm, rạ còn dùng làm vật liệu xây dựng; làm bê tông siêu nhẹ, đệm lót vận chuyển hàng hóa dễ vỡ, vận chuyển hoa quả, v.v… [6]

I.4 Các thành phần chứa trong rơm

I.4.1 Các thành phần chính

Các thành phần chính của rơm, rạ là những hydratcacbon gồm: cellulose 37,4%, hemicellulose (44,9%), lignin 4,9% và hàm lượng tro (oxit silic) cao từ 9 đến 14% Đó là điều gây cản trở việc xử dụng rơm, rạ một cách kinh tế [4]

I.4.1.1 Cellulose

Cellulose (tiếng Việt phiên âm và viết xenlulo, xenlulozơ, xenluloza hoặc

xenlulô) là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích β-D-Glucose,

có công thức cấu tạo là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5.000 – 14.000, là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật.[7]

 Tính chất vật lý

Là chất màu trắng, không mùi, không vị Cellulose không tan trong nước ngay cả khi đun nóng và các dung môi hữu cơ thông thường Tan trong một số dung dịch acid vô

cơ mạnh như: HCl, HNO3,… một số dung dịch muối: ZnCl2, PbCl2, [7]

Là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật, giúp cho các mô thực vật có

độ bền cơ học và tính đàn hồi Cellulose có nhiều trong bông (95 - 98%), đay, gai, tre, nứa, gỗ (cellulose chiếm khoảng 40 - 45% trong gỗ)

 Tác dụng với một số tác nhân bazơ

 Phản ứng với NaOH và CS2 Sản xuất tơ visco : [7]

Cho cellulose tác dụng với NaOH người ta thu được sản phẩm gọi là "cellulose kiềm", đem chế hóa tiếp với cacbon disunfua sẽ thu được dung dịch cellulose xantogenat: [C6H7O2(OH)3]n → [C6H7O2(OH)2ONa]n → [C6H7O2(OH)2O-CS2Na]n

cellulose cellulose kiềm cellulose xantogenat

Cellulose xantogenat tan trong kiềm tại thành dung dịch rất nhớt gọi là visco Khi bơm dung dịch nhớt này qua những ống có các lỗ rất nhỏ (φ < 0,1mm) ngâm trong dung dịch H2SO4, cellulose xantogenat sẽ bị thủy phân cho cellulose hidrat ở dạng óng nuột gọi

là tơ visco:

[C6H7O2(OH)2O-CS2Na]n + n/2H2SO4 → [C6H7O2(OH)3]n + nCS2 + Na2SO4

Cellulose hidrat có công thức hóa học tương tự cellulose, nhưng do quá trình chế biến hóa học như trên, mạch polymer trở nên ngắn hơn, độ bền hóa học kém đi và háo nước hơn

 Tác dụng của dung dịch Cu(OH)2 trong amoniac : [7]

Cellulose tan được trong dung dịch Cu(OH)2 trong amoniac có tên là "nước Svayde", trong đó Cu2+

tồn tại chủ yếu ở dạng phức chất Cu(NH3)n(OH)2 Khi ấy sinh ra phức chất của cellulose với ion đồng ở dạng dung dịch nhớt Nếu ta cũng bơm dung dịch nhớt này đi qua ống có những lỗ rất nhỏ ngâm trong nước, phức chất sẽ bị thủy phân thành cellulose hidrat ở dạng sợi, gọi là tơ đồng - amoniac

 Phản ứng với một số axit hoặc anhiđrit axit tạo thành este

 Tác dụng của HNO3 : [7]

Đun nóng cellulose với hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đậm đặc, tùy theo điều kiện phản ứng mà một, hai hay cả ba nhóm -OH trong mỗi mắt xích C6H10O5 được thay thế bằng nhóm -ONO2 tạo thành các este cellulose nitrat :

[C6H7O2(OH)3]n + nHNO3 → [C6H7O2(OH)2ONO2]n + nH2O

 Mục đích sử dụng:

Trong đề tài này, cellulose tinh khiết thu được từ rơm sau khi đã qua các bước xử

lý, được thủy phân tạo thành tinh thể nano cellulose và biến tính hóa học bề mặt với silane tạo thành network CNC làm hệ độn gia cường trên nền nhựa nhiệt dẻo TPU

I.4.1.2 Hemicellulose

Một hemicellulose (còn được gọi là Polyose) là một trong số heteropolymer (mạng lưới polysaccharides), chẳng hạn như arabinoxylans, hiện diện cùng với cellulose trong gần như tất cả các thành tế bào thực vật Trong khi cellulose là tinh thể, mạnh, và khả năng chống thủy phân, hemicellulose có một cấu trúc ngẫu nhiên, vô định hình với độ bền kém Nó có thể dễ dàng thủy phân bởi axit loãng hoặc cũng như là vô số các enzym hemixenlulaza [8]

 Thành phần

Hemicelluloses bao gồm xylan, glucuronoxylan, arabinoxylan, glucomannan, và

xyloglucan

Những polysaccharides chứa nhiều monomer đường khác nhau Ngược lại, cellulose chỉ chứa glucose khan Bên cạnh đường, monomer đường trong hemicellulose

có thể bao gồm xylose, mannose, galactose, rhamnose, và arabinose

Hemicelluloses chứa hầu hết các đường D-pentose, và lượng nhỏ của đường L Xylose trong nhiều trường hợp hiện tại monomer đường với lượng lớn nhất, mặc dù trong

gỗ mềm mannose có thể là đường nhiều nhất Không chỉ đường thông thường có thể được tìm thấy trong hemicellulose, mà còn ở dạng axit hóa của chúng, ví dụ có thể có sự hiện diện của axit glucuronic và acid galacturonic [8]

 So sánh về cấu trúc với cellulose

Không giống như cellulose, hemicellulose (cũng là một polysaccharide) bao gồm các chuỗi ngắn từ 500 đến 3.000 đơn vị đường nhưng trái ngược với 7.000 - 15.000 phân

tử glucose trên mỗi polymer trong cellulose Ngoài ra, hemicellulose là một polymer phân nhánh, trong khi cellulose không phân nhánh

 Cấu trúc tự nhiên

Thành phần của thành tế bào, hemicellulose trong phần màu xanh Hemicelluloses được gắn vào trong thành tế bào thực vật, đôi khi trong chuỗi hình thành một "nền" chúng liên kết với pectin để cellulose tạo thành một mạng lưới các sợi liên kết chéo

 Chức năng

Những vi sợi được liên kết chéo với nhau bằng chất polimer đơn hemicellulose Lignin hỗ trợ và tăng cường tham gia của hemicelluloses đối với vi sợi

 Hemicellulose có trong cây

Hemicellulose được tìm thấy trong cây gỗ cứng chủ yếu là xylan với một số glucomannan, trong khi trong gỗ mềm chủ yếu giàu galactoglucomannan và chỉ chứa một lượng nhỏ xylan Trọng lượng phân tử trung bình là thấp hơn so với cellulose ở mức dưới 30.000, trái với trọng lượng phân tử trung bình 100.000 của cellulose

I.4.1.3 Lignin

Lignin hoặc lignen là một hợp chất hóa học phức tạp thường có nguồn gốc từ gỗ,

và một phần của thành tế bào thứ cấp của thực vật và một số tảo Thuật ngữ này được giới thiệu vào năm 1819 bởi de Candolle và có nguồn gốc từ tiếng Latinh là lignum, có nghĩa

là gỗ Đây là một trong các polyme hữu cơ phong phú nhất trên trái đất, chỉ có vượt quá cellulose, sử dụng 30% cacbon hữu cơ không hóa thạch, và cấu thành từ một phần tư đến một phần ba khối lượng khô của gỗ Như một polymer sinh học, lignin khác thường vì sự không đồng nhất của nó và thiếu một cơ cấu xác định Chức năng phổ biến nhất của nó là

hỗ trợ thông qua việc làm chắc gỗ (tế bào xylem) trong cây [9]

 Chức năng sinh học

Lignin lấp đầy khoảng trống trong thành tế bào giữa cellulose, hemicellulose, pectin và các thành phần, đặc biệt trong tế bào ống xylem, các tế bào hình ống và các tế bào cứng Nó được liên kết hóa trị liên quan đến hemicelluloses, do đó, các liên kết polysaccharides thực vật khác nhau, tạo nên độ bền cơ học điều khiển nước trong thân cây

Các thành phần polysaccharide của thành tế bào thực vật rất ưa nước và do đó thấm nước, trong khi lignin kỵ nước hơn Các liên kết của polysaccharides bằng lignin là một trở ngại cho sự hấp thụ nước đối với thành tế bào Lignin có mặt trong tất cả các thực vật có mạch, nhưng không có trong rêu, cho thấy rằng các chức năng ban đầu của lignin

bị hạn chế đối với sự vận chuyển nước [9]

 Cấu trúc

Lignin là một đại phân tử liên kết ngang có tính triền quang với khối lượng phân

tử vượt quá 10.000 u Nó tương đối kỵ nước và là chất thơm trong tự nhiên Mức độ trùng hợp trong tự nhiên rất khó để đo lường

 Phân hủy sinh học

Phân hủy sinh học của lignin sẽ dẫn tới phá hủy sản phẩm bằng gỗ Tuy nhiên phân hủy sinh học của lignin là một điều kiện tiên quyết cho nhiên liệu sinh học từ nguyên liệu thô từ thực vật Các phương pháp xử lý hiện nay cho thấy một số vấn đề về chất thải sau khi xử lý hàm lượng tiêu hủy hoặc phân hủy Cải thiện sự phân hủy lignin sẽ dẫn đến sản lượng từ việc chế biến nhiên liệu sinh học đạt được tốt hơn hoặc hiệu quả hơn [9]

Lignin là khó tiêu hủy bởi các enzyme động vật, nhưng một số nấm và vi khuẩn có thể tiết ra ligninase (còn có tên lignases) có thể phân hủy các polymer Các chi tiết của phân hủy sinh học chưa được hiểu rõ

Sự phân hủy lignin được thực hiện bởi các vi sinh vật như nấm và vi khuẩn Lignin peroxidase là một hemoprotein từ nấm trắng thối Phanerochaete chrysosporium với một loạt các phản ứng phân hủy lignin, tất cả phụ thuộc vào H2O2 để kết hợp oxy phân tử thành các sản phẩm phản ứng Ngoài ra còn có một số men vi khuẩn khác được

cho là có liên quan đến phân hủy sinh học lignin, chẳng hạn như peroxidase mangan, lactase, và dehydrogenase cellobiose

Hóa chất có liên quan với lignin có thể được tiếp tục xử lý do vi khuẩn Ví dụ, các loại vi khuẩn đất Gram âm hiếu khí Sphingomonas paucimobilis có thể làm giảm các hợp chất hóa học biphenyl liên quan đến lignin

I.4.2 Các thành phần phụ

I.4.2.1 Sáp

Parafin là tên gọi chung cho nhóm các hydrocacbon dạng ankan với phân tử lượng lớn có công thức tổng quát CnH2n+2, trong đó n lớn hơn 20 Parafin được Carl

Reichenbach phát hiện ra trong thế kỷ 19 [10]

Loại nhiên liệu mà tiếng Mỹ gọi là kerosene (dầu hỏa) thì trong tiếng Anh, cũng như trong phần lớn các phiên bản tiếng Anh của Khối thịnh vượng chung Anh, được gọi là paraffin oil (hay paraffin), còn dạng rắn của parafin được gọi là paraffin wax (sáp parafin) [10]

Anh- Thuộc tính lý hóa

Parafin được tìm thấy chủ yếu trong dạng chất rắn dạng sáp màu trắng, không mùi, không vị, với điểm nóng chảy thông thường nằm trong khoảng 47°C - 65°C Nó không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong ête, benzen và một số este Parafin không bị thay đổi dưới tác động của nhiều thuốc thử hóa học phổ biến, nhưng rất dễ cháy [10]

I.4.2.2 Silic đioxit

Silic đioxit là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là silica (từ tiếng Latin silex), là một ôxít của silic có công thức hóa học là SiO2 và nó có độ cứng cao được biết đến từ thời cổ đại [11]

Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn Silica có hai dạng cấu trúc là dạng tinh thể và vô định hình [11]

Silica được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên ở dạng cát hay thạch anh, cũng như trong cấu tạo thành tế bào của tảo cát Nó là thành phần chủ yếu của một số loại thủy tinh

và chất chính trong bê tông Silica là một khoáng vật phổ biến trong vỏ Trái Đất

I.5 Nhựa nhiệt dẻo TPU (Thermoplastic Polyurethane)

 Tính chất vật lý của polyurethane nhiệt dẻo (TPUs)

Polyurethane nhiệt dẻo có thể được sử dụng từ -40oC tới 80oC trong thời gian dài

và tới 120oC cho các ứng dụng trong thời gian ngắn hơn Nhìn chung, sản phẩm càng cứng thì nhiệt độ dùng thực tế càng cao hơn Các tính chất cơ học (như tính đàn hồi, độ cứng) phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ do cấu trúc pha của TPUs TPUs loại ester ổn định nhiệt và kháng oxy hóa tốt hơn rất nhiều so với TPUs loại ether [18]

Tính kháng hóa chất của TPUs được khái quát như sau Tính ổn định thủy phân của TPUs phụ thuộc vào thành phần diol, tính kháng thủy phân giảm theo thứ tự sau: polyether > polycaprolactone > polyester TPUs kháng tốt với xăng và các nhiên liệu dầu

mỏ thông thường Tuy nhiên, những nhiên liệu chứa rượu và aromatic gây ra sự trương nở thuận nghịch cho vật liệu TPUs Các dung môi không phân cực, như hexane hoặc heptane, thực tế không có tác động lên TPUs Ngược lại, hydrocarbon clo hóa và hydrocarbon thơm gây ra sự trương nở nghiêm trọng Loại TPUs polyether trương nở nhiều hơn loại polyester Các dung môi phân cực (dimethylformamide, tetrahydrofuran,

…) hòa tan tốt TPUs

Polyurethane mạch thẳng mềm được hòa tan trong hỗn hợp của methyl ethyl ketone và acetone, dùng làm chất kết dính Polyurethane mạch thẳng cứng hơn được hòa tan và phủ lên vải sợi, da và các chất nền khác TPUs nhạy với axit và bazơ, thậm chí bị tấn công bởi axit và bazơ loãng ở nhiệt độ phòng

TPUs được tổng hợp từ các isocyanate thơm khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thì giảm nhanh tính chất cơ học và ngả vàng Vì vậy, trong các ứng dụng ngoài trời, TPUs được tổng hợp từ diisocyanate no (như HDI hoặc H12-MDI) và thêm các chất ổn định

UV

 Cơ tính của nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPUs)

Vật liệu đàn hồi polyurethane nhiệt dẻo có độ bền kéo và độ dãn dài tốt Ngoài ra, chúng còn kháng xé và sự mài mòn rất tốt Những tính chất trên phụ thuộc rất nhiều vào

nhiệt độ và độ cứng [18]

Hầu hết TPUs thương mại từ diol ester và tính chất cơ học của những loại này là nổi bật hơn so với TPUs loại ether như poly (oxytetramethylene) diol TPUs loại polyether đắt tiền thích hợp hơn cho những ứng dụng cần tính kháng thủy phân, kháng sự phân hủy bởi vi khuẩn hoặc cải thiện tính uốn dẻo ở nhiệt độ thấp

Tính chất cơ học của TPUs bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu trúc phân pha Trong quá trình xử lý nhiệt, các pha bị trộn lẫn và sự phân pha xảy ra khi làm nguội, tạo thành sản phẩm Một vài nghiên cứu cho thấy rằng sự phân pha phụ thuộc vào thời gian Vì vậy, để sản phẩm đạt được tính chất tối ưu, quá trình kết mạng tiếp tục (postcure) được đề nghị

thực hiện sau khi tạo thành sản phẩm Thông thường, sản phẩm được trữ ở nhiệt độ môi trường trong 2 – 3 tuần Trong trường hợp cần gấp, thực hiện postcure trong lò không khí nóng tuần hoàn ở 110oC trong 8 – 16 giờ

Postcure tốn nhiều thời gian, nhân công, máy móc nên hầu hết các chi tiết sản xuất không trải qua postcure Postcure được dùng chủ yếu trong các ứng dụng cần cải thiện sự biến dạng dư sau khi nén Trong một thí nghiệm ép nén, mẫu thí nghiệm bị ép xuống 25%

ở 70o

C trong 22 giờ, giá trị biến dạng dư 60 – 80% khi không postcure và 25 – 50% khi

có postcure

 Tính chất hóa học của nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPUs)

Hóa tính của TPU quyết định tính chất của nó trong môi trường nhất định Do đó, điều quan trọng để chọn loại thích hợp nhất là khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, nước và / hoặc các yếu tố bên ngoài là một điều đáng quan tâm Mức độ mà bất kỳ thay đổi xảy ra phụ thuộc vào bản chất của các phương pháp, hợp chất hoặc thành phần tham gia, nồng

độ của nó, các công thức của TPU và nhiệt độ xử lý và ứng dụng [18]

 Dung dịch axit và dung dịch kiềm

TPU có khả năng chống chịu có giới hạn đối với axit và dung dịch kiềm Nó chỉ có thể chịu được axit pha loãng và các dung dịch kiềm ở nhiệt độ phòng trong thời gian ngắn

 Hydrocarbon bão hòa

Khi tiếp xúc với hydrocarbon bão hòa, TPU có thể giãn nhẹ Sự căng phồng vừa phải xảy ra với dầu diesel, isooctane, ether dầu mỏ và dầu lửa Sự thay đổi này chỉ tạm thời có thể dẫn đến giảm thời gian chuyển tiếp đối với độ bền của TPU Xin lưu ý: những loại mềm dẻo dễ bị phồng trong những điều kiện này hơn thay thế bằng những loại cứng Một khi hydrocarbon được lấy ra, sự căng phồng thường giảm xuống và đặc tính cơ học

sẽ trở lại bình thường

 Hydrocarbons thơm

Giống hydrocarbon bão hòa, liên kết với các hydrocacbon thơm như benzen và toluen có thể làm cho TPU phồng lên - kết quả là giảm hiệu suất cơ học Tùy thuộc vào các hydrocarbon, những vùng bị phồng sẽ thay đổi Trong một số trường hợp nó có thể làm tăng khối lượng vật liệu lên đến 50%

 Độ bền với hóa chất

 Dung môi

Tùy thuộc vào loại dung môi cồn được sử dụng, tác dụng trên TPU có thể khác nhau Rượu béo như ethanol và isopropanol có thể gây ra phồng nhẹ Rõ ràng hơn mức độ biến dạng có thể xảy ra khi tiếp xúc với các este béo và ceton bao gồm acetone, methyl ethyl ketone (MEK) và cyclohexanone Dung môi hữu cơ phân cực mạnh như dimethyl Formamide (DMF) và dimethyl sulfoxide (DMSO) có thể hòa tan TPU hoàn toàn [18]

do đó ảnh hưởng đến khả năng chịu lực

trên nền polyester có thể được sử dụng trong các ứng dụng dưới nước cũng như là độ ẩm

và không khí ẩm Nơi có nhiệt độ tăng thông thường sẽ gây phân hủy do thủy phân, cho thấy khả năng kháng thủy phân tốt ở nhiệt độ cao Điều này làm cho TPU có nền polyether là một giải pháp tốt cho các ứng dụng bao gồm cáp ABS nằm trước xe ô tô tiếp xúc thường xuyên với bụi bẩn và nước

 Chịu được dầu, mỡ và chất bôi trơn

Theo nguyên tắc chung, TPU vẫn ổn định khi nó tiếp xúc với mỡ, dầu nhờn và dầu Điều này đúng ngay cả ở nhiệt độ cao lên đến 100°C và trong khoảng thời gian vài tuần Tuy nhiên, một số chất lỏng gốc dầu có thể được điều chế với các chất phụ gia có thể gây tổn hại TPU Do đó thử nghiệm khả năng tương thích được khuyến khích

 Chống lại bức xạ tia tử ngoại

TPUs thơm có thể màu vàng với việc tiếp xúc với bức xạ tia tử ngoại Trong các ứng dụng mà TPU sẽ được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, cách tốt nhất là sử dụng một TPU béo không có màu vàng hoặc phân hủy khi tiếp xúc với ngoài trời

1.6 Silane

Silane đã được tìm ra khoảng 40 năm trước, ban đầu nó được dung trong lĩnh vực keo dán và sơn Si - 69 là silane đầu tiên được dung với vai trò là chất biến tính chất độn trong cao su vào năm 1971 Mãi đến năm 1992 những công dụng của silane mới thực sự được biết đến và nó trở thành hóa chất được quan tâm đến nhiều nhờ vào hai đầu với tính chất có thể hoàn toàn khác nhau nó được dùng làm chất tương hợp cho những vật liệu có tính chất khác xa nhau

2 loại silane được sử dụng trong luận văn này là:

 Amino Silane :

- A-1100* : 3 - Amino Propyl Triethoxy Silane

CHƯƠNG II TINH THỂ NANO CELLULOSE

VÀ ỨNG DỤNG

II.1 Giới thiệu chung về tinh thể nano của cellulose (CNC)

Tinh thể nano cellulose (cellulose nanocrystal (CNC) là vật liệu nano có thể tái tạo hứa hẹn trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như y học, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, v.v bằng biến tính thích hợp của CNC Vật liệu nano chức năng khác nhau với những đặc tính nổi bật, hoặc cải thiện đáng kể tính chất vật lý, hóa học, sinh học, cũng như các tính chất điện tử có thể được phát triển Các hạt nano được ổn định trong dung dịch huyền phù có điện tích âm trên bề mặt, được sản xuất trong quá trình thủy phân axit [12]

Do kích thước nano và các đặc tính hóa lý của nó, CNC là một sản phẩm đầy hứa hẹn của vật liệu sinh học có thể được sử dụng như một thành phần gia cường trong các vật liệu nanocomposite hiệu năng cao Nhiều vật liệu nanocomposite mới với những đặc tính hấp dẫn thu được bằng việc kết hợp CNC vào một mạng lưới polyme tự nhiên hoặc tổng hợp

Biến tính hóa học trên bề mặt CNC cải thiện khả năng phân tán của nó trong các dung môi khác nhau và mở rộng sử dụng của nó trong các ứng dụng liên quan đến lĩnh vực nano, chẳng hạn như phân phối thuốc, cố định protein, và khuôn phản ứng vô cơ Luận văn cung cấp một cái nhìn tổng quan về vật liệu nano mới, tập trung vào biến tính

bề mặt, tính chất và ứng dụng của CNC

CNC thu được từ quá trình thủy phân axit của sợi cellulose, đã được nhận thấy là một lĩnh vực mới của vật liệu nano So với các sợi cellulose, CNC sở hữu nhiều thuận lợi, chẳng hạn như kích thước nano, độ bền cao và ứng suất cao, diện tích bề mặt, tính chất quang học độc đáo,

Những tính chất hóa lý tuyệt vời và những triển vọng ứng dụng rộng rãi đã thu hút

sự quan tâm đáng kể từ các nhà khoa học nghiên cứu và nhà tư bản công nghiệp Gray và