Đã có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo thành công màng polymer có khả năng phân hủy sinh học, tuy nhiên một số tính chất của màng như: độ bền kéo, độ bền nhiệt, khả năng chống hút ẩm chưa cao. Vấn đề đặt ra là phải tìm ra phương pháp vừa tăng độ bền kéo, độ bền nhiệt vừa chống hút ẩm cho màng sinh học nhưng cũng đảm bảo khả năng phân hủy sinh học của màng
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HUẾ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA – MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN Tên đề tài NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG POLYMER SINH HỌC HOÀNG VĂN PHƯỚC HUẾ, 05-2017 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HUẾ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA – MƠI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN Tên đề tài NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG POLYMER SINH HỌC Sinh viên thực hiện: Nhóm trưởng: Hồng Văn Phước Thành viên: Nguyễn Đắc Nhân Quý lớp 15CDCH31 Phạm Thị Hoa lớp 15CDCH31 lớp 14CDCH21 Giảng viên hướng dẫn: ThS Võ Thị Thanh Kiều HUẾ, 05-2017 Đề Tài Cấp Trường 2017 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu cải thiện số tính chất màng polymer sinh học” tiến hành phòng thí nghiệm Khoa cơng nghệ Hóa-Mơi Trường, Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Huế, thời gian từ tháng 10/2016 đến 05/2017 Nguồn nguyên liệu sử dụng tinh bột sắn, tinh bột biến tính acetate, PVA, glycerol, nhựa thông, PDMS dung môi nước sol SiO2 Đề tài kết cấu gồm phần: Mở đầu gồm trang (chương 1) , tổng quan lý thuyết (chương 2): trang, thực nghiệm (chương 3): trang, kết thảo luận: trang, kết luận kiến nghị: trang, tài liệu tham khảo trang Nội dung chương sau: Chương 1: mở đầu Chương đề cập đến tính cấp thiết thực đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, sở lý luận phương pháp nghiên cứu, phương pháp thu thập xử lý sổ liệu để đưa kết nghiên cứu Chương 2: Tổng quan lý thuyết Chương trình bày tổng quan nguyên liệu chế tạo màng sinh học, sơ lược vật liệu polymer tự phân hủy Chương 3: Những nghiên cứu thực nghiệm Chương nêu cụ thể loại nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị sử dụng công nghệ điều chế nhựa phân hủy sinh học từ PVA tinh bột Qúa trình kiểm tra tính chất màng polymer sinh học thay đổi thành phần nguyên liệu Mục tiêu cải thiện số tính chất màng Một số phương pháp khảo sát tính chất nhựa: Phương pháp xác định độ bền kéo, khả chống ẩm màng Chương 4: Kết thảo luận Chương trình bày kết bàn luận tính chất màng chế tạo cải thiện bổ sung thêm sol SiO2 với nổng độ khác nhau: + Kết kiểm tra độ bền kéo vật liệu máy Testometric + Kết khảo sát độ bền nhiệt màng + Kết đo khả chống hút ẩm màng MỤC LỤC Đề Tài Cấp Trường 2017 DANH SÁCH CÁC BẢNG Đề Tài Cấp Trường 2017 DANH SÁCH CÁC HÌNH Đề Tài Cấp Trường 2017 KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT PVA: Polyvinyl alcohol CN: Công nghệ CĐ: Cao Đẳng TP: Thành phố PLA: Polylactic acid PBS: Polybutylene succinate PBAT: polybutylene adipate terephtalate PHB: polyhydroxybutyrate PHV: polyhydroxyvalerate PCL: polycaprolactone EVOH: ethylene vinylalcohol ĐH: Đại Học PS: Polystyrene PE: Polyethylene TBBT: Tinh bột biến tính TB: Tinh bột PDMS: Poly(dimethylsiloxane),hydroxy-terminated Đề Tài Cấp Trường 2017 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Các sản phẩm polymer từ hóa dầu với nhiều tính ưu việt, giá thành rẻ, khả sử dụng phổ biến, thuận tiện, đóng vai trò quan trọng đời sống ngày Chúng đáp ứng hầu hết nhu cầu người từ đơn giản đến phức tạp làm túi xách, bao bì bao gói sản phẩm, màng phủ đất nông nghiệp, túi làm bầu ươm cây, vật liệu dùng y học… Tuy nhiên, chúng lại mối nguy hại tiềm ẩn cho mơi trường sinh thái phải đến hàng kỷ tự phân hủy Chỉ có tác động nhiệt phá hủy chúng, lại tạo nhiều chất độc hại đòi hỏi chi phí khổng lồ, vượt qua giá thành tạo chúng Hoạt động tái chế cần đầu tư thiết bị máy móc đắt tiền, hiệu kinh tế thấp Trước thực trạng này, từ năm 1980, nhiều nước giới bắt đầu nghiên cứu dạng vật liệu tương ứng tính polymer truyền thống để thay Đó polymer có khả phân hủy sinh học mà gặp tác động nước, khơng khí, nấm, vi khuẩn tự nhiên, chúng tự phân hủy thành chất đơn giản, có lợi cho đất không gây độc hại cho môi trường Nguyên liệu để sản xuất loại polymer phân hủy sinh học chủ yếu lấy từ tinh bột sắn Năm 2014 nhóm sinh viên Lê Thị Vui khoa CN Hóa Môi trường trường CĐ công nghiệp Huế nghiên cứu chế tạo thành cơng màng polymer có khả phân hủy sinh học, nhiên số tính chất màng như: độ bền kéo, độ bền nhiệt, khả chống hút ẩm chưa cao Vấn đề đặt phải tìm phương pháp vừa tăng độ bền kéo, độ bền nhiệt vừa chống hút ẩm cho màng sinh học đảm bảo khả phân hủy sinh học màng Xuất phát từ nhu cầu thực tế chúng tơi thực đề tài: “Nghiên cứu cải thiện số tính chất màng polymer sinh học” 1.2 Mục tiêu nội dung nghiên cứu: Mục tiêu: Cải thiện số tính chất màng polymer sinh học việc bổ sung thêm dung dịch keo silica (sol SiO2) thay tinh bột tinh bột biến tính acetat cơng thức chế biến Nội dung nghiên cứu: - Tạo màng polymer sinh học phương pháp tráng – sấy với công thức phối trộn khác - Nghiên cứu chế tạo màng sinh học tinh bột biến tính acetat - Nghiên cứu chế tạo dung dịch keo silica từ thủy tinh lỏng phương pháp trao đổi ion, sản phẩm bổ sung vào q trình chế tạo màng - Phân tích đặc tính lý màng tạo thành, đánh giá ảnh hưởng tinh bột biến tính dung dich keo SiO2 đến độ bền màng, từ tìm cơng thức tối ưu để cải thiện tính chất màng - Chế tạo bao bì thử nghiệm đánh giá khả ứng dụng đời sống 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Tinh bột, PVA, tinh bột biến tính, dung dịch keo silica (sol SiO2) Đề Tài Cấp Trường 2017 1.4 Cơ sở lý luận phương pháp nghiên cứu Cơ sở lý luận Bioplastic nhựa sinh học tự phân hủy sau thời gian sử dụng thường sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên tinh bột, xenlulozo, vỏ tơm, Loại nhựa sinh học bảo vệ mơi trường an tồn sức khỏe cho người sử dụng Những nghiên cứu gần đây, tinh bột pha trộn với loại polyme tổng hợp phân hủy sinh học Poly Lactic Acid (PLA), poly ecaprolactone (PCL) Poly Vinyl Chloride (PVA) thúc đẩy hình thành màng tốt Trong polyme phân huỷ hồn tồn, PVA pha trộn với tinh bột PVA có hình thành màng tốt, tính chất vật lý tốt, có tính kháng hóa chất, khả tương thích sinh học tốt tính ổn định nhiệt cao Đây vật liệu hòa tan nước có khả phân huỷ tự nhiên phù hợp cho việc chế tạo màng với tinh bột Do đó, màng tinh bột/PVA polyme phân hủy sinh học phổ biến Tuy nhiên sức bền học, tính chất nhiệt, tính chống hút ẩm màng Do đề tài chúng tơi nghiên cứu thay bổ sung số nguyên liệu nhằm cải thiện tính chất màng Cụ thể, chúng tơi thay tinh bột tinh bột biến tính tinh bột biến tính có nhóm ester có tác dụng ngăn ngừa thối biến nhóm amylose tinh bột Sự biến đổi ngăn chặn tự tạo gel, rỉ nước trì ngoại quan cấu trúc sản phẩm gia cơng Nó cải thiện độ ổn định sau q trình đơng lạnh-rã đơng, cải thiện khả giữ nước hạ thấp nhiệt độ hồ hoá tinh bột, làm tăng độ nhớt cải thiện độ gel Kết việc biến đổi sản phảm tinh bột ổn định để sản xuất bột nhão bền vững qua nhiều chu kỳ đơng lạnh - rã đơng ngăn ngừa tình trạng rỉ nước xảy Chúng tơi dự đốn tinh bột biến tính có cải thiện tích cực đến tính chất màng Ngồi chúng tơi thực thí nghiệm thứ hai bổ sung thêm sol silica trình chế tạo màng Sol silica chế tạo nhiều phương pháp, nghiên cứu thực chế tạo sol SiO phương pháp trao đổi ion Các hạt SiO2 có bề mặt riêng cao dung dịch làm thay đổi tính chất vật liệu polymer hoạt động bề mặt chúng Trong thí nghiệm hỗn hợp tinh bột/ PVA biến đổi với hạt SiO dung dịch để cải thiện tính chất hỗn hợp SiO2 tham gia tạo thành liên kết hydro với hỗn hợp tinh bột / PVA Rất nhà khoa học nghiên cứu ảnh hưởng hạt SiO2 lên màng tinh bột/PVA Do diện nhiều liên kết hóa học khơng bão hòa, hạt SiO có bề mặt riêng cao dễ dàng phân tán thành chuỗi macro phân tử Đề Tài Cấp Trường 2017 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp hóa học: + Phương pháp dung dịch: xác định khả hòa tan polyme dung mơi hòa tan dung dịch polyme với dung dịch polyme khác Phương pháp vật lý: + Sấy: Sấy trình dùng nhiệt để làm bốc ẩm khỏi vật liệu rắn lỏng Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu, tăng độ bền vật liệu để bảo quản thời gian dài + Phương pháp xác định độ bền kéo đứt (TS) dùng để xác định độ bền vật liệu + Phương pháp xác định độ hút ẩm màng + Xác định phân hủy nhiệt màng máy DTA nung nhiệt độ phòng 1.5 Các phương pháp quan sát để thu thập thông tin Để kiểm tra số tính chất màng chế tạo so sánh với màng polymer phân hủy sinh học nghiên cứu trước Chúng tơi tiến hành phân tích tiêu sau: + Phân tích độ bền kéo đứt màng Khoa vật liệu – Trường đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh + Phân tích nhiệt DTA phòng thí nghiệm cơng nghệ, Tập đồn Prime Vĩnh Phúc Nung màng nhiệt độ khác để khảo sát độ bền nhiệt theo tăng nhiệt độ mẫu màng + Đo độ hút ẩm mẫu màng + Đo độ bền mí ghép thử chế tạo bao bì + Xác định sức chịu tải trọng bao bì khả bảo quản cà chua Đề Tài Cấp Trường 2017 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2.1 Polymer tự hủy sinh học 2.1.1 Khái niệm Polymer tự hủy sinh học polymer có khả tự phân hủy nhờ vào hỗ trợ vi sinh vật tự nhiên, không đòi hỏi lượng, khơng tạo chất độc hại cho môi trường mà đảm bảo tính polymer truyền thống Sự phân hủy sinh học q trình tự nhiên, chất hữu chuyển thành hợp chất đơn giản hơn, không làm ô nhiễm môi trường Sự phân hủy sinh học xảy sinh vi sinh đóng vai trò trung tâm thí nghiệm CNVL trình phân hủy [4] 2.1.2 Một số tiêu chuẩn mà nhà khoa học đưa để định nghĩa polymer có khả phân hủy sinh học Theo ISO 472-1988: Polymer có khả phân hủy sinh học polymer mà sau thời gian sử dụng, điều kiện đặc biệt môi trường, số tính chất thay đổi cấu trúc hóa học, thay đổi xảy tự nhiên nhờ vi sinh vật mơi trường, từ phân hủy polymer Theo ASTM: Polymer có khả phân hủy sinh học khả phân hủy thành carbon dioxide, methane, nước chất vơ sinh khối Trong chế áp đảo tác động enzyme vi sinh vật đo thử nghiệm chuẩn thời gian xác định phản ánh điều kiện phân hủy Phân hủy sinh học phân hủy hoạt động vi sinh vật gây ra, đặc biệt hoạt động enzyme dẫn đến thay đổi lớn cấu trúc hóa học vật liệu Theo Hội đồng nghiên cứu polymer có khả phân hủy sinh học Nhật: polymer có khả phân hủy sinh học polymer mà q trình phân hủy tạo thành hợp chất có trọng lượng phân tử thấp hơn, có giai đoạn thơng qua chuyển hóa vi sinh vật tự nhiên Chôn ủ: ASTM định nghĩa phân hủy chơn ủ nhựa có khả xảy phân hủy sinh học moi trường ủ phần chương trình sẵn có, nhựa sau khơng thể phân biệt mắt trần nữa, phân hủy thành CO2, nước, hợp chất vô sinh khối với tốc độ phù hợp với vật liệu ủ [4] 2.1.3 Các loại polymer tự phân hủy sinh học 2.1.3.1 Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên Polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên polymer tạo tự nhiên, chu kỳ sinh trưởng thể sống Việc tổng hợp chúng chủ yếu trùng hợp từ monomer xúc tác hoạt hóa enzyme Các monomer hình thành cách đặc thù nội tế bào nhờ trình trao đổi phức tạp [4] Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên chủ yếu polysaccharide (tinh bột, cellulose, chitin/chitosan), alginate, gelatine, … 10 Đề Tài Cấp Trường 2017 3.4.2 Chế tạo màng tinh bột/PVA/sol SiO2 Dung dịch keo silica chế tạo phương pháp trao đổi ion có độ ổn định tốt Chúng tơi chế tạo màng có sử dụng sol SiO2 theo quy trình: PVA Sol SiO2 Ngâm Đun nóng Glyxerol,TB sắn ,nhựa thơng, PDMS Tphòng , t = 15 phút T = 80 – 90oC,t = 30 phút T = 70 – 80oC,t = 40 phút Khuấy, gia nhiệt Dung dịch suốt Đổ khuôn Tphòng , t = 24 Giữ ổn định Sấy T = 500C, t = Màng thành phẩm Màng Tinh bột/PVA/SiO2 Hình 3.17 Quy trình tổng hợp màng tinh bột/PVA/SiO2 Quá trình chế tạo màng thực với việt bôt sung 20ml ,25ml, 30 ml sol SiO2 3% 24 Đề Tài Cấp Trường 2017 Để so sánh tính chất mẫu màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/SiO2 thực kiểm tra mẫu màng phương pháp vật lý đo độ bền kéo đứt màng, phương pháp phân tích nhiệt DTA đo độ hút ẩm màng 3.4.3 Đánh giá ảnh hưởng sol SiO2 đến độ bền kéo đứt màng Các mẫu màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/sol SiO2 chế tạo bổ sung thêm 20ml, 25ml, 30ml dung dịch SiO2 3% cắt thành mẫu có kích thước hình: Hình 3.18 Kích thước mẫu màng chuẩn bị đo độ bền kéo đứt Sau chuẩn bị mẫu màng tiến hành gửi phân tích độ bền kéo đứt Khoa cơng nghệ vật liệu – Trường ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh 3.4.4 Đánh giá ảnh hưởng sol SiO2 đến khả chống hút ẩm màng Để đánh giá ảnh hưởng sol SiO đến khả hút ẩm màng tạo thành điều kiện mơi trường bình thường phòng thí nghiệm Các màng cắt thành mẫu kích thước giống nhau, sấy khô nhiệt độ để hút ẩm vị trí giống nhau, thời điểm xác định ẩm độ giống So sánh độ ẩm màng thí nghiệm thời điểm khác Quy trình tiến hành cụ thể sau: Lần lượt cắt mẫu màng với kích thước màng 60 mm x 60 mm, ứng với mẫu màng tinh bột/PVA mẫu màng tinh bột/PVA/25ml sol SiO 23% (hình 3.21) Cho mẫu vào chén sứ cho vào tủ sấy 105 oC cho khơ hồn tồn Cân để xác định khối lượng khơ mẫu Để chén có chứa mẫu nhiệt độ phòng tiến hành cân mẫu sau khoảng thời gian khác xác định để xác định độ ẩm mẫu 25 Đề Tài Cấp Trường 2017 Hình 3.19 Mẫu màng chuẩn bị đo độ hút ẩm màng điều kiện thường 3.4.5 Đánh giá ảnh hưởng sol SiO2 đến độ bền nhiệt màng Để đo độ bền nhiệt màng, chúng tơi cắt mẫu màng kích thước 60mm x60mm Các mẫu màng sau cắt cho vào tủ sấy 105 oC cho khơ hồn tồn đem cân cân phân tích để xác định khối lượng khơ Sau đó, tiến hành gửi phân tích nhiệt phòng cơng nghệ tập đồn Prime Group – Vĩnh Phúc Ngoài mẫu màng chuẩn bị quan sát trình khối lượng nung phòng thí nghiệm cơng nghệ vật liệu – Khoa Cơng nghệ Hóa – Mơi trường hình 3.20 Hình 3.20 Chuẩn bị mẫu màng để khảo sát độ bền nhiệt 3.4.6 Đánh giá khả ghép mí thành bao bì đánh giá độ bền mí ghép Mục đích: Đánh giá khả ghép mí độ bền mí ghép màng tinh bột/PVA tinh bột/PVA/sol SiO2 3% tạo thành Ghép mí thành bao bì, đánh giá khả chứa đựng, độ bền bao bì tạo thành 26 Đề Tài Cấp Trường 2017 Bố trí thí nghiệm: Các mẫu màng đem ghép mí kích thước giống nhau, sấy khơ nhiệt độ để hút ẩm vị trí giống nhau, điều kiện ghép mí giống nhau, thời điểm ghép mí đo độ bền giống Chọn màng tinh bột/PVA tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% Màng tạo thành ghép mí máy đóng gói chân khơng tạo thành bao bì hình 3.21 Hình 3.21 Màng thực ghép mí thành bao bì máy đóng gói Sau cho vật nặng vào bao bì, treo giá đo độ bền bao bì, đánh giá khả ứng dụng Vật nặng trước sử dụng tiến hành rửa sạch, sấy khô Cân khối lượng vật nặng 1kg vào túi làm từ mẫu màng tinh bột/PVA tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% Hình 3.22 Vật nặng túi nilon đựng vật nặng 27 Đề Tài Cấp Trường 2017 3.4.7 Khảo sát khả bảo quản cà chua màng tinh bột/PVA/25 ml sol SiO2 3% Các màng sau ghép mí thành bao bì thử nghiệm bảo quản thử cà chua hình 3.23 Chúng tơi tiến hành quan sát vẻ ngoại quan cà chua sau 15 ngày bảo quản Hình 3.23 Bảo quản cà chua túi bao bì tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tinh bột biến tính vào độ bền kéo đứt màng Các mẫu màng tinh bột/PVA tinh bột biến tính/PVA chế tạo đơn phối liệu đo độ bền kéo đứt Kết độ bền kéo đứt thể bảng 4.1 Bảng 4.1 Kết đo độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA tinh bột biến tính/PVA Mẫu Độ bền kéo đứt (N/mm2) Tinh bột/PVA 10 Tinh bột biến tính/PVA Như tinh bột biến tính khơng có khả cải thiện độ bền kéo đứt màng mà làm giảm độ bền kéo sản phẩm Kết thể rõ hình 4.1 4.2 28 Đề Tài Cấp Trường 2017 Hình 4.1 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA Hình 4.2 Độ bền kéo đứt màng tinh bột biến tính/PVA Vì chúng tơi khơng sử dụng tinh bột biến tính q trình cải thiện tính chất màng Chúng tiếp tục nghiên cứu bổ sung dung dịch keo silica (sol SiO2) 4.2 Kết khảo sát ảnh hưởng sol SiO2 vào tính chất màng 4.2.1.Thành phần tỷ lệ chế tạo màng Màng tinh bột/PVA sức bền học, tính chất nhiệt màng Vì cần bổ sung hạt SiO2 có diện tích bề mặt riêng vào q trình tạo màng để cải thiện số tính chất Các mẫu màng khác tạo với việc bổ sung thêm thể tích dung dịch SiO2 3% khác thể bảng 4.2 Bảng 4.2 Thành phần tỷ lệ chế tạo màng tinh bột/PVA tinh bột/ PVA/SiO2 STT Mẫu PVA Tinh bột sắn Sol SiO2 3% Glyxerol PDMS Nhựa thông NS/PVA 80 10 4,2 0,8 NS/PVA 20ml 80 10 20ml 4,2 0,8 29 Đề Tài Cấp Trường 2017 SiO2 3% NS/PVA 25ml 80 SiO2 3% 10 25ml 4,2 0,8 NS/PVA 30ml 80 SiO2 3% 10 30ml 4,2 0,8 PVA tinh bột polyme ưa nước, có chứa nhiều nhóm hydroxyl cấu trúc Do vậy, thân PVA tinh bột tương hợp với Việc thêm PDMS, glyxerol, sol SiO2 làm tăng khả tương hợp PVA tinh bột, ngăn cản trình kết tinh lại tinh bột q trình bảo quản, đồng thời cải thiện tính chất polyme blend Còn nhựa thơng có vai trò chất kết dính có khả làm bền liên kết tinh bột nhựa PVA Các mẫu màng chế tạo ghi lại hình 4.3 Hình 4.3 Các mẫu màng tinh bột/PVA tinh bột/PVA/sol SiO2 Để đánh giá chất lượng màng tiến hành so sánh đánh giá độ bền kéo đứt mẫu màng 4.2.2 Đánh giá độ bền kéo đứt màng Kết sức bền kéo của màng chế tạo từ bảng 4.2 Bảng 4.3 Kết độ bền kéo đứt polyme blend tinh bột/PVA tinh bột/PVA/SiO2 Mẫu NS/PVA NS/PVA 20ml SiO2 3% Độ bền kéo đứt (N/mm2) 10 14,5 30 Đề Tài Cấp Trường 2017 NS/PVA 25ml SiO2 3% 19,7 NS/PVA 30ml SiO2 3% 15,6 Khi cho thêm thể tích sol SiO2 3% vào trình chế tạo màng độ bền kéo đứt tăng với tăng thể tích sol SiO2 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/SiO2 đạt giá trị cao 19,7 N/mm cho thêm 25ml SiO2 3% Nếu tiếp tục tăng thể tích dung dịch SiO2 3% lên 30ml độ bền kéo đứt màng đạt giá trị 15,6 N/mm2 Độ bền kéo màng polyme tinh bột/PVA hình thành liên kết phân tử PVA tinh bột Khi cho thêm sol SiO2 vào hỗn hợp tinh bột / PVA, gia tăng sức căng hỗn hợp PVA/NS/SiO2 liên kết liên phân tử SiO2, tinh bột SiO2, PVA Chúng ta thấy rõ kết so sánh độ bền kéo đứt loại nhựa chế tạo từ loại tinh bột khác hình 4.4, 4.5, 4.6,4.7 Hình 4.4 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA Hình 4.5 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/20ml SiO2 3% 31 Đề Tài Cấp Trường 2017 Hình 4.6 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/25ml SiO2 3% Hình 4.7 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/30ml SiO2 3% Như Sol SiO2 có khả cải thiện độ bền kéo đứt màng polymer sinh học Trong độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/25ml SiO 3% cao Chúng tiếp tục sử dụng màng để khảo sát độ hút ẩm so sánh với màng tinh bột/PVA 4.2.3 màng Kết đánh giá ảnh hưởng sol SiO2 đến khả chống ẩm Sau cân mẫu màng sấy khô, cân lại sau ngày, 10 ngày, 30 ngày Mỗi giá trị độ ẩm tính tốn kết việc thí nghiệm lập lại lần Gía trị độ ẩm màng tính tốn thể bảng 4.3 Bảng 4.4 Gía trị độ ẩm màng tinh bột/PVA tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% STT Mẫu ngày Tinh bột/PVA 11 Tinh bột/PVA/25ml sol 8,03 SiO2 3% Độ ẩm 10 ngày 15,55 45 ngày 20,6 10,98 13,63 32 Đề Tài Cấp Trường 2017 Dựa vào bảng giá trị độ ẩm, thấy Sol SiO dùng để cải thiện khả chống hút ẩm màng điều kiện thường Màng tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% có độ hút ẩm 13,63 % sau 45 ngày thấp 6,43% so với màng tinh bột/PVA Điều giải thích do: hạt SiO có diện tích bề mặt riêng cao tham gia tạo thành liên kết liên phân tử với tinh bột PVA làm giảm nhóm OH có mặt phân tử tinh bột, PVA Hình 4.8 Mẫu màng tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% tinh bột/PVA sau 45 ngày để điều kiện thường 4.2.4 Kết đánh giá ảnh hưởng sol SiO2 đến độ bền nhiệt màng Kết phân tích nhiệt mẫu tinh bột/PVA hình 4.9 cho thấy nung màng đến nhiệt độ 240 độ C độ giảm khối lượng màng 16,17%, tiếp tục nung đến 530 độ C độ giảm khối lượng màng 83,29% Qúa trình phân hủy diễn giai đoạn: nước, sau phân hủy màng Chúng thực nung mẫu màng tinh bột/PVA/25ml SiO2 3% phòng thí nghiệm cơng nghệ vật liệu khoa cơng nghệ Hóa – Mơi trường Kết độ giảm khối lượng nung màng đến nhiệt độ 240 độ C 16,7%, nung màng đến 530 độ C độ giảm khối lượng màng 72,9% Qúa trình phân hủy màng tinh bột/PVA/25ml SiO2 3% diễn giai đoạn: nước sau phá vỡ liên kết liên phân tử SiO2, tinh bột, PVA 33 Đề Tài Cấp Trường 2017 Hình 4.9 Kết phân tích nhiệt màng tinh bột/PVA Hình 4.10 Mẫu màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/25ml SiO2 3% trước nung sau nung 530 độ C Kết khẳng định màng tinh bột/PVA/SiO2 có chịu nhiệt tốt màng tinh bột/PVA 34 Đề Tài Cấp Trường 2017 4.2.5 Kết đánh giá khả ghép mí thành bao bì đánh giá độ bền mí ghép Màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% thực ghép mí máy đóng gói chân khơng Mẫu tạo thành cho vật nặng có trọng lượng 1kg treo lên giá để quan sát khả chịu tải trọng mẫu màng hình 4.11 Hình 4.11 Khả chịu đựng tải trọng bao bì sau 30 ngày Kết thu cho thấy sau 30 ngày treo, màng bị giãn không đáng kể không bị đứt, không bị thủng 4.2.6 Kết khảo sát khả bảo quản cà chua màng tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% Quan sát cà chua bảo quản sau 15 ngày hình 4.13 35 Đề Tài Cấp Trường 2017 Hình 4.13 Bảo quản cà chua túi bao bì tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% sau 15 ngày Kết cho thấy sau 15 ngày quan sát mắt thường thấy cà chua không khô héo khơng bi thối Qua cho ta thấy bao bì bảo quan cà chua nơi khơ có phần làm ngăn ngừa phát triển, nấm men, nấm mốc… 36 Đề Tài Cấp Trường 2017 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau tháng thực đề tài “Nghiên cứu cải thiện số tính chất màng polymer sinh học” Chúng tơi thu số kết sau: - Qúa trình sử dụng tinh bột biến tính khơng có tác dụng cải thiện độ bền kéo màng Khi cho thêm thể tích sol SiO2 3% vào q trình chế tạo màng độ bền kéo đứt tăng với tăng thể tích sol SiO Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/SiO đạt giá trị cao 19,7 N/mm2 cho thêm 25ml SiO2 3% Một số tính chất khác màng cải thiện như: độ bền nhiệt, khả chống hút ẩm Màng sử dụng để ghép thành bao bì chịu tải trọng sử dụng để bảo quản cà chua KIẾN NGHỊ Qua trình nghiên cứu, nhận thấy màng tổng hợp khả sử dụng làm bao bì thực tế lớn độ bền cao, độ bền chịu nhiệt, độ mền dẻo, độ láng bóng đạt yêu cầu bao bì Tuy nhiên độ ẩm màng khơng ổn định độ ẩm mơi trường thay đổi Nên dùng để chứa đựng sản phẩm khô, sản phẩm dùng lần sản phẩm có yêu cầu tan nước sau sử dụng Nếu có thời gian điều kiện, chúng tơi tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện tính chất màng polymer tự phân hủy sinh học tối ưu từ đề tài nhằm mục tiêu sử dụng rộng rãi thức tế để thay phần lớn bao bì nylon, giảm nhiễm mơi trường 37 Đề Tài Cấp Trường 2017 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Kim Thị Thanh, 2009 Nghiên cứu hồn thiện tính chất lý màng bao bì sinh học Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Nơng Lâm, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Nguyễn Ngọc Hóa, 2008 Nghiên cứu tổng hợp polymer tự hủy sinh học từ polyvinyl alcohol (PVA) chitosan Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Nơng Lâm, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Nguyễn Văn Khơi, 2007 Polymer ưa nước: Hóa học Ứng dụng Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội, Việt Nam, 328 trang Phạm Ngọc Lân, 2006 Vật liệu polymer phân hủy sinh học Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam, 96 trang Phan Thị Ngọc Hường, Trần Thùy Trang, 2008 Nghiên cứu sản xuất màng sinh học làm bao bì từ tinh bột lòng trắng trứng Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Nơng Lâm, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Phạm Lan Hương, Võ Minh Trung, 2010 Nghiên cứu cải thiện độ bền màng sinh học để làm bao bì Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Nơng Lâm, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH Domenek S., Feuilloley P., et al, 2004 Biodegradability of wheatgluten based bioplastics.Chemosphere Vol 54, 551-559 Guohua Z., Ya L., et al, 2006 Water resistance, mechanical properties and biodegradability of methylated - cornstarch/poly(vinyl alcohol) blend film, Polymer Degradation and Stability, 91: 703-711 Mark J E., 1998 Polymer data handbook Oxford University Press, 1003 pages TÀI LIỆU THAM KHẢO TỪ INTERNET 10 http://en.wikipedia.org/wiki/Glycerol 11 http://sggp.org.vn/khoahoc_congnghe/2010/3/220038/ 38 ... Kết khảo sát độ bền nhiệt màng + Kết đo khả chống hút ẩm màng MỤC LỤC Đề Tài Cấp Trường 2017 DANH SÁCH CÁC BẢNG Đề Tài Cấp Trường 2017 DANH SÁCH CÁC HÌNH Đề Tài Cấp Trường 2017 KÝ HIỆU VÀ VIẾT... HUẾ, 05-2017 Đề Tài Cấp Trường 2017 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu cải thiện số tính chất màng polymer sinh học” tiến hành phòng thí nghiệm Khoa cơng nghệ Hóa-Mơi Trường, Trường Cao Đẳng... 28 Đề Tài Cấp Trường 2017 Hình 4.1 Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA Hình 4.2 Độ bền kéo đứt màng tinh bột biến tính/ PVA Vì chúng tơi khơng sử dụng tinh bột biến tính q trình cải thiện tính chất