Luận án này tập trung nghiên cứu xác định khả năng sử dụng chitosan Việt nam dạng công nghiệp và chitosan sau cắt mạch từ chúng bằng phương pháp chiếu xạ để xử lý kháng khuẩn cho vải bông; so sánh khả năng kháng khuẩn và độ bền kháng khuẩn của vải xử lý bằng chitosan trước và sau cắt mạch. Luận án cũng nghiên cứu ảnh hưởng của chất liên kết ngang và khối lượng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn và các tính chất cơ lý của vải sau xử lý.
A THƠNG TIN CHUNG VỀ LUẬN ÁN I TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN - Việt Nam phải nhập 100% chất trợ ngành dệt Việc chủ động nguồn nguyên phụ liệu cho sản xuất mục tiêu quan trọng ngành dệt may Việt Nam - Nghiên cứu sử dụng thành công chitosan Việt Nam sản xuất theo quy mô công nghiệp làm chất kháng khuẩn cho ngành dệt vừa có ý nghĩa khoa học thực tiễn: tạo chất trợ dệt, có khả tạo sản phẩm dệt may có tính khác biệt, có giá trị gia tăng cao, góp phần nâng cao tỷ lệ sử dụng chất trợ dệt nội địa ngành dệt may Việt Nam II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Xác định ảnh hưởng khối lượng phân tử tới khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn theo lần giặt vải xử lý chitosan - Xác định khả liên kết chitosan với vải chất liên kết ngang khác - Góp phần khẳng định liên kết CTS với xenlulo có độ bền sau nhiều lần giặt III ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Vải sau tiền xử lý Các mẫu chitosan (CTS) nguyên liệu (69, 187 345kDa sản xuất công ty TNHH MTV chitosan Việt Nam) mẫu chitosan sau cắt mạch từ chúng cung cấp từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước mã số: 06/HĐ-ĐT2010/ĐVPX chất liên kết ngang - Nghiên cứu quy mơ phòng thí nghiệm IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Kiểm tra đặc tính kỹ thuật loại chitosan cơng nghiệp Việt Nam trước sau chiếu xạ Nghiên cứu tách phân đoạn chitosan sau chiếu xạ để tạo phân đoạn chitosan có khối lượng phân tử thấp, đồng khoảng hẹp phù hợp ứng dụng ngành dệt - Nghiên cứu sử dụng chitosan công nghiệp Việt Nam chế phẩm chitosan sau chiếu xạ từ chúng chất kháng khuẩn cho vải bông: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng khối lượng phân tử nồng độ sử dụng chitosan sau chiếu xạ tới khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý So sánh chúng với chitosan trước chiếu xạ; Nghiên cứu ảnh hưởng chất liên kết ngang khối lượng phân tử chitosan tới khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải sau xử lý V PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Nghiên cứu tổng quan tài liệu - Nghiên cứu thực nghiệm tạo mẫu theo quy mơ phòng thí nghiệm - Sử dụng phương pháp phân tích lý, hố, vi sinh để kiểm tra tính chất mẫu chitosan trước sau cắt mạch, sau tách phân đoạn mẫu vải trước sau xử lý kháng khuẩn - Sử dụng phương pháp phân tích thống kê để phân tích xử lý số liệu thu - Sử dụng phương pháp so sánh để đánh giá kết nhận VI Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN - Luận án cơng trình nghiên cứu cách hệ thống tương đối toàn diện ảnh hưởng khối lượng phân tử chitosan tới khả kháng khuẩn vải bông: nguồn gốc chitosan, khối lượng phân tử chitosan sử dụng, chất liên kết ngang tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý, độ bền kháng khuẩn vải tính chất lý vải sau xử lý - Đã sử dụng thành công kỹ thuật tách phân đoạn chitosan sau chiếu xạ màng lọc ly tâm để làm rõ ảnh hưởng liều chiếu MW chitosan đầu vào tới MW chế phẩm chitosan sau cắt mạch nhận chế phẩm chitosan có khối lượng phân tử đồng khoảng hẹp - Đã đánh giá ảnh hưởng MW nồng độ sử dụng chitosan Việt Nam sản xuất theo quy mô công nghiệp sau cắt mạch từ chúng đến khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý kháng khuẩn - Đã đánh giá ảnh hưởng chất liên kết ngang (CA Arkofix NET) khối lượng phân tử chitosan (187 2,6 kDa) tới khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải sau xử lý - Đã chứng minh chất khả kháng khuẩn vải sau xử lý chitosan nhờ chitosan có vải cách sử dụng 03 phương pháp khác để xác định có mặt nhóm amin Nitơ có vải sau xử lý sau lần giặt - Đã sử dụng phương pháp phân tích hóa, lý, sinh đại: FTIR, sắc ký thẩm thấu GPC, FE-SEM, phương pháp nhuộm màu phương pháp đo trực tiếp hàm lượng Nitơ vải để phân tích, kiểm tra tính chất mẫu thí nghiệm nên kết luận có độ tin cậy cao - Đã sử dụng phối hợp thành công phương pháp phân tích hóa lý, sinh khác để giải thích chất kết nghiên cứu VII GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN - Đã khẳng định sử dụng chitosan Việt Nam sản xuất theo quy mô công nghiệp chế phẩm sau chiếu xạ từ chúng với mức độ deacetyl hóa thấp (khoảng 75%) kết hợp với chất liên kết ngang có giá thành thấp (CA Arkofix NET) để xử lý kháng khuẩn cho vải đảm bảo hiệu kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn cao so với kết sử dụng chitosan có đặc tính kỹ thuật tương đương tài liệu cơng bố - Kết cho thấy sử dụng kỹ thuật chiếu xạ tia gamma cho chitosan trạng thái khô kết hợp với kỹ thuật lọc-ly tâm sử dụng màng siêu lọc để tạo chế phẩm có khối lượng phân tử mong muốn với độ phân tán khối lượng thấp phù hợp với yêu cầu để hồn tất kháng khuẩn cho vải bơng - Đã nồng độ cần sử dụng loại chitosan (đối với ba loại chitosan sử dụng nghiên cứu) để đảm bảo hiệu diệt khuẩn đạt 100% sau xử lý, độ bền kháng khuẩn vải có tương ứng với khối lượng phân tử nồng độ sử dụng chitosan - Đã đánh giá ảnh hưởng chất liên kết ngang (CA Arkofix NET) loại chitosan sử dụng (khối lượng phân tử nguồn gốc) tới khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải bơng sau xử lý, từ đề xuất lựa chọn loại chitosan chất liên kết ngang cho phép tạo vải kháng khuẩn có tính chất phù hợp với u cầu sử dụng - Cung cấp cho ngành dệt Việt Nam nguồn chất trợ chỗ có giá thành thấp đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm VIII NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN Luận án nghiên cứu cách hệ thống tương đối toàn diện việc sử dụng sản phẩm chitosan Việt Nam sản xuất dạng cơng nghiệp để hồn tất kháng khuẩn cho vải bông: nguồn gốc chitosan, khối lượng phân tử chitosan sử dụng, chất liên kết ngang tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý, độ bền kháng khuẩn vải tính chất lý vải sau xử lý - Kỹ thuật tách phân đoạn polyme dụng cụ siêu lọc lần sử dụng Việt Nam để tách phân đoạn, tạo chế phẩm chitosan có khối lượng phân tử thấp, phân bố khối lượng đồng đều, phù hợp với yêu cầu sử dụng làm tác nhân hồn tất kháng khuẩn cho vải bơng - Sử dụng chitosan Việt Nam cơng nghiệp có mức độ deacetyl hóa thấp (72,2%) chitosan sau chiếu xạ từ có mức độ deacetyl hóa (75,25 – 77,03%) kết hợp với chất liên kết ngang thông dụng (CA Arkofix NET) để xử lý kháng khuẩn cho vải đạt hiệu kháng khuẩn cao: vải sau xử lý có khả diệt khuẩn cao, sau 25 lần giặt vải có khả diệt khuẩn Bước đầu quan sát khả diệt khuẩn cao vải xử lý chitosan chiếu xạ so với kết cơng bố sử dụng chitosan có khối lượng phân tử tương đương - Đã đánh giá ảnh hưởng khối lượng phân tử chất liên kết ngang tới lượng chitosan có vải sau lần giặt thông qua lượng thuốc nhuộm axit hấp phụ vải hàm lượng Nitơ tổng vải - Đánh giá ảnh hưởng 02 chất liên kết ngang CA Arkofix NET hai loại chitosan (trước chiếu xạ 187kDa sau chiếu xạ 2,6kDa) đến khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải Từ cho phép tạo vải kháng khuẩn phù hợp với yêu cầu sử dụng thực tế VI KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN Luận án gồm 03 chương (136 trang), 120 tài liệu tham khảo, 68 trang phụ lục, 45 bảng số liệu, 84 hình vẽ đồ thị B NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN Chương 1: Giới thiệu chung chitosan: cấu trúc hoá học, điều chế, tính chất tác dụng diệt khuẩn chitosan; Các ứng dụng chitosan ngành: nông nghiệp, thực phẩm, y học…; ứng dụng chitosan chất kháng khuẩn cho vải bông; Ứng dụng kỹ thuật chiếu xạ cơng nghiệp dệt; Các phương pháp hồn tất kháng khuẩn cho vải chitosan; Các phương pháp đánh giá khả kháng khuẩn khả liên kết chitosan với vật liệu dệt; Định hướng nghiên cứu cho luận án CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Vải dệt thoi xử lý trước - Các mẫu chitosan nguyên liệu (69, 187 345kDa sản xuất công ty TNHH MTV chitosan Việt Nam) mẫu chitosan sau cắt mạch từ chúng cung cấp từ đề tài NCKH cấp nhà nước mã số: 06/HĐ-ĐT2010/ĐVPX - Nghiên cứu sử dụng chitosan Việt Nam xử lý kháng khuẩn cho vải bông: Chitosan cơng nghiệp có MW 187kDa – DD 72,2% chế phẩm chitosan sau chiếu xạ có MW 50kDa - DD = 75,25% MW = 2,6kDa – DD =77,03% - Chất liên kết ngang: Axit Citric Arkofix NET 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật tách phân đoạn mẫu chitosan sau chiếu xạ tia gamma 2.2.1.1 Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật mẫu chitosan sau chiếu xạ 2.2.1.2 Nghiên cứu tách phân đoạn chitosan sau chiếu xạ 2.2.1.3 Nghiên cứu đặc tính tan phân đoạn chitosan sau chiếu xạ 2.2.2 Nghiên cứu sử dụng chitosan công nghiệp Việt Nam chế phẩm chitosan sau chiếu xạ từ chúng xử lý kháng khuẩn cho vải 2.2.2.1 Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng khối lượng phân tử nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải xử lý chitosan Nghiên cứu sử dụng 03 loại chitosan bảng 2.2 với chất liên kết ngang CA để xử lý kháng khuẩn cho vải bông, kết quả: - Đánh giá ảnh hưởng khối lượng phân tử chitosan sử dụng đến khả diệt khuẩn vải sau xử lý - Đánh giá ảnh hưởng nồng độ chitosan sử dụng đến khả diệt khuẩn vải sau xử lý 2.2.2.2 Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng khối lượng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn vải xử lý với chitosan sau lần giặt Nghiên cứu sử dụng 03 loại chitosan bảng 2.2 với chất liên kết ngang CA để xử lý kháng khuẩn cho vải bông, vải sau xử lý giặt nhiều lần Đánh giá độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý theo 02 quy trình: - Ảnh hưởng khối lượng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý giặt 05 chu trình cách kiểm tra lần thí nghiệm khả kháng khuẩn vải xử lý kháng khuẩn với 03 loại chitosan khác sau 05 lần giặt với nồng độ chitosan 0,1 0,3 1,0% - Ảnh hưởng khối lượng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn vải sau nhiều lần giặt cách kiểm tra lần thí nghiệm khả kháng khuẩn vải xử lý kháng khuẩn với 03 loại chitosan khác nồng độ 0,1% sau 10, 15, 20, 25 lần giặt - Ảnh hưởng số lần giặt tới khả kháng khuẩn vải xử lý với chitosan cách kiểm tra khả kháng khuẩn vải xử lý với chitosan có MW 50kDa 0,1% sau 5, 10, 15, 20, 25 lần giặt - Để chứng minh vải sau xử lý có khả kháng khuẩn nhờ chitosan, nghiên cứu tìm cách xác định định tính định lượng lượng chitosan có vải bơng sau xử lý 02 phương pháp khác nhau: Phương pháp nhuộm màu sử dụng thuốc nhuộm axit phương pháp đo hàm lượng nitơ có vải 2.2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng chất liên kết ngang khối lượng phân tử tới khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải xử lý chitosan Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải 02 loại chitosan CTS02 (MW=187kDa) CTS02-PD6 (MW=2,6kDa) 02 loại chất liên kết ngang (CA Arkofix NET), 04 loại vải sau xử lý giặt 20 lần - Kiểm tra khả diệt khuẩn vải sau xử lý để đánh giá ảnh hưởng chất liên kết ngang MW tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý - Kiểm tra khả diệt khuẩn 04 loại vải thí nghiệm sau 5, 10, 15, 20 lần giặt để đánh giá ảnh hưởng chất liên kết ngang MW tới độ bền kháng khuẩn vải theo lần giặt - Xác định lượng chitosan có 04 loại vải sau xử lý vải sau 5, 10, 15, 20 lần giặt phương pháp: + Xác định hàm lượng nhóm amin có vải bơng sau xử lý phương pháp nhuộm màu + Phương pháp đo lượng Nitơ có vải + Sử dụng máy hiển vi điện tử quét FE-SEM để xác định hàm lượng nguyên tố Nitơ có vải để kiểm tra kết 02 phương pháp - Để lựa chọn quy trình cơng nghệ phù hợp xử lý kháng khuẩn cho vải chitosan theo mục đích sử dụng vải Nghiên cứu thực kiểm tra tính chất lý 04 loại vải sau xử lý kháng khuẩn, đánh giá ảnh hưởng chất liên kết ngang MW tới tính chất lý vải sau xử lý, từ kết kết khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn vải, đề xuất lựa chọn loại chitosan chất liên kết ngang phù hợp để có loại vải kháng khuẩn theo với mục đích sử dụng 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phƣơng pháp kiểm tra đặc tính kỹ thuật tách phân đoạn chế phẩm chitosan sau chiếu xạ tia gamma 2.3.1.1 Phương pháp kiểm tra đặc tính kỹ thuật mẫu chitosan sau chiếu xạ a) Khối lượng phân tử chitosan xác định phương pháp đo độ nhớt Độ nhớt giới hạn dung dịch chitosan vẽ theo nồng độ dung dịch ngoại suy đến giá trị nồng độ không để xác định độ nhớt thực [η] mẫu chitosan Từ đó, khối lượng phân tử trung bình nhớt tính tốn theo phương trình Mark – Howink b) Mức độ deacetyl hóa chitosanđược xác định phương pháp phân tích phổ FTIR Phương pháp phân tích phổ FTIR sử dụng để chụp phổ hồng ngoại mẫu chitosan trước sau xử lý chiếu xạ Dựa biểu đồ nhận mẫu chitosan để đánh giá có mặt nhóm chức từ tính tốn mức độ DD mẫu chitosan 2.3.1.2 Phương pháp tách phân đoạn chế phẩm chitosan sau chiếu xạ Sử dụng màng siêu lọc Centrprep có kích thước xác định cung cấp công ty Nihon Milipore Ltd, (Nhật Bản), để tách phân đoạn chitosan có khối lượng phân tử phân bố đồng khoảng hẹp 2.3.1.3 Đặc tính hòa tan phân đoạn: Các phân đoạn chitosan sau chiếu xạ thử tính tan nước dung dịch axit axetic 2.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng chitosan công nghiệp Việt Nam chế phẩm chitosan sau chiếu xạ từ chúng xử lý kháng khuẩn cho vải bơng 2.3.2.1 Q trình thực nghiệm tạo mẫu vải kháng khuẩn mẫu vải kháng khuẩn sau lần giặt a) Quy trình hồn tất kháng khuẩn cho vải chitosan Dung dịch chitosan hố chất kháng khuẩn đưa lên vải bơng phương pháp: Ngấm ép – sấy – gia nhiệt Vải ngấm ép dung dịch chứa chitosan hóa chất (2 lần cho mức ép đạt 80%) → Sấy 100oC phút → Xử lý nhiệt 160oC phút → Giặt mẫu nước cất đến mẫu đạt pH trung tính → Để mẫu tự khơ nhiệt độ phòng → Bảo quản mẫu vải cho thí nghiệm b) Giặt mẫu sau xử lý Để đánh giá độ bền kháng khuẩn vải xử lý sau lần giặt Các mẫu vải giặt theo tiêu chuẩn AATCC 187 - 2013 với số lần giặt khác nhau, Viện Dệt may sử dụng máy giặt nhanh Quick wash plus EC – 300 2.3.2.2 Phương pháp đánh giá khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý chitosan Khả kháng khuẩn mẫu vải sau xử lý đánh giá phương pháp lắc động theo tiêu chuẩn ASTM E 2149-01, sử dụng chủng chuẩn Escherichia coli (E.coli - vi khuẩn gam âm – AATCC 11303) cung cấp phòng thí nghiệm Proteomics Thí nghiệm thực Viện công nghệ sinh học công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.3.2.3 Phương pháp phân tích hàm lượng nhóm amin Nitơ có vải a) Phương pháp nhuộm màu: Nhuộm mẫu thuốc nhuộm axit Lanaset Yellow 2R (do công ty Huntsman cung cấp) theo đơn nhuộm sau: mvải = 12g, dung tỷ M = 1/50 Lanaset Yellow 2R : 0,5% (o.w.f) CH3COOH : 2g/l H2O : X ml o ToC: 98 C, thời gian 130 phút số lần giặt 10 lần giặt máy Starlet Lượng chitosan có vải biện luận theo 02 cách : - Theo lượng thuốc nhuộm axit hấp phụ vải bông: lượng nguyên tắc tương đương với số lượng nhóm NH2 có vải từ suy số lượng nhóm NH2 - Theo cường độ màu vải sau nhuộm: cường độ màu tỷ lệ với lượng thuốc nhuộm hấp phụ, tỷ lệ với nhóm NH2 vải cuối lượng chitosan b) Phương pháp đo hàm lượng Nitơ theo phương pháp Dumas Các mẫu vải đo hàm lượng Nitơ thiết bị Nito Rapid III hãng Elementar Anaysensystem GmbH Đức phòng thí nghiệm Institute for Textile physic and Textile chemic – University of Innsbruch Áo, theo phương pháp Dumas tích hợp sẵn có máy C) Xác định hàm lượng Nitơ vải sử dụng hiển vi điện tử qt FE-SEM Các mẫu vải bơng phân tích hàm lượng Nitơ phổ thiết bị FE-SEM lắp đặt Viện tiên tiến khoa học công nghệ (AIST) – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.3.2.4 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng chất liên kết ngang MW chitosan tới tính chất lý vải sau xử lý - Kiểm tra độ mềm rủ vải theo tiêu chuẩn NF G07-109 (tiêu chuẩn pháp) thực Trung tâm thí nghiệm Vật liệu dệt may Da giày, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Kiểm tra độ nhàu vải theo tiêu chuẩn ISO 2313-1972 thiết bị Guido Trung tâm thí nghiệm Vật liệu dệt may Da giày, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Kiểm tra độ bền kéo đứt độ giãn đứt vải theo TCVN 1754: 1986 thiết bị Testometric M 350-5kN Anh sản xuất Trung tâm thí nghiệm-Viện dệt may số 478 Minh Khai Hà Nội - Độ trắng vải đánh giá theo tiêu chuẩn phương pháp thử ISO 105 J02 : 97 máy đo màu quang phổ phản xạ Gretag Macbeth Color Eye - 2180UV Trung tâm thí nghiệm -Viện dệt may số 478 Minh Khai Hà Nội - Kiểm tra độ thống khí vải theo tiêu chuẩn TCVN 5092: 2009 thiết bị M021A - Air permeability Tester Trung tâm thí nghiệm Vật liệu dệt may Da giày, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Kiểm tra hàm ẩm vải theo tiêu chuẩn ASTM D 2495 - 87 (1993) Trung tâm thí nghiệm dệt may - Viện dệt may số 478 Minh Khai Hà Nội - Kiểm tra tính truyền nhiệt truyền ẩm vải đánh giá thông qua giá trị nhiệt trở vải Rct ẩm trở vải Ret theo tiêu chuẩn ISO 11092:2014 máy Sweating Guarded Hotplate Thermal Controller (USA), Trung tâm thí nghiệm Vật liệu dệt may Da giày trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Kiểm tra độ nhám bề mặt vải thiết bị Kawabata theo phương pháp Kawabata Trung tâm thí nghiệm Vật liệu dệt may Da giày, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết kiểm tra đặc tính kỹ thuật tách phân đoạn chitosan sau chiếu xạ 3.1.1 Kết kiểm tra đặc tính kỹ thuật mẫu chitosan sau chiếu xạ 3.1.1.1 Kiểm tra khối lượng phân tử chitosan Từ kết hình 3.2, thấy liều chiếu xạ cao MW giảm Khi tăng liều chiếu từ 25kGy đến 100kGy, khối lượng phân tử mẫu chitosan chiếu xạ giảm nhanh Khi tăng liều chiếu từ 100kGy đến 500kGy, mức độ giảm khối Hình 3.2: Ảnh hưởng liều chiếu xạ đến khối lượng phân tử mẫu lượng phân tử chitosan chitosan giảm chậm lại Khối lượng phân tử chitosan (kDa) 400 350 300 250 CTS01 200 CTS02 CTS03 150 100 50 0 25 50 75 100 200 500 Liề u chiế u xạ (k Gy) 3.1.1.2 Kiểm tra mức độ deaxetyl hóa chitosan Bảng 3.2: Mức độ DD mẫu chitosan khác Mức độ DD (%) Liều chiếu xạ (KGy) CTS03 CTS02 CTS01 25 50 75 100 200 500 74,31 76,87 77,65 78,53 78,86 78,51 79,98 72,21 75,32 75,25 75,83 76,41 77,23 77,03 73,57 77,64 77,02 77,86 78,00 78,03 78,89 Như bảng 3.2, giá trị DD mẫu chitosan sau chiếu xạ với liều chiếu cao (500kGy) tăng lên khoảng 7,2% Tuy nhiên với mẫu sau chiếu liều thấp 25kGy có giá trị DD tăng khoảng 5%, chitosan ban đầu có độ DD dao động từ 72-74% 3.1.2 Tách phân đoạn chitosan sau chiếu xạ 3.1.2.1 Đặc tính khối lượng phân tử phân đoạn chitosan Bảng 3.4: Thông số phân tử phân đoạn chitosan Mẫu chitosan Mn (k Da) Mw (kDa) PDI PD1 (≈ 50kDa) PD2 (≈ 30kDa) PD3 (≈ 10kDa) PD4 (≈ 5kDa) PD5 (≈ 3kDa) PD6 (< 3kDa) 46,90 30,46 18,66 6,72 4,04 2,83 81,14 47,52 28,37 9,61 5,20 3,91 1,73 1,56 1,52 1,43 1,30 1,38 Kết bảng 3.4 cho thấy chế phẩm chitosan phân đoạn có số đa phân tán tương đối thấp, chứng tỏ phân đoạn chitosan tách bao gồm phân tử có kích thước đồng 3.1.2.2 Mức độ deaxetyl hóa chitosan phân đoạn Kết hình 3.6 rõ đỉnh phổ 1630, 1530, 1380cm-1, đặc PD2 trưng cho giao động dãn PD6 ~1620-1650 nhóm chức amin bậc I (NH2), ~3410-3450 amin bậc II (NH), biến dạng đối xứng nhóm CH3, đỉnh phổ PD4 khoảng 3410-3450cm-1 đặc trưng cho nhóm hydroxyl (-OH) ghi nhận phổ FTIR PD5 PD3 phân đoạn chitosan nào, nghĩa cấu trúc hóa học chitosan khơng bị ảnh hưởng -1 Số sóng (cm ) chiếu xạ tách phân đoạn, khơng giống phương Hình 3.6: Phổ FTIR phân đoạn chitosan pháp hóa học tạo thành khác (PD1; PD2; PD3; PD4; PD5; PD6) nhóm chức PD1 3.1.2.3 Tính tan phân đoạn chitosan Bảng 3.5: Thời gian tan nước axit axetic loãng mẫu chitosan phân đoạn (phút) Mẫu Nồng độ dung dịch axit axetic, % chitosan 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 PD1(≈50kDa) Kt Kt Kt 200 90 60 50 PD2(≈30kDa) Kt Kt 210 165 70 40 35 PD3(≈10kDa) Kt 300 150 60 30 17 15 PD4(≈5kDa) 5 4 PD5(≈3kDa) 5 4 2 PD6( < 3 2 3kDa) Kt: Không tan Các phân đoạn chitosan PD1, PD2 PD3 không tan nước tan dung dịch axit axetic thời gian dài nồng độ axit axetic từ 0,5% trở lên Chỉ phân đoạn PD4, PD5 PD6 (là phân đoạn có khối lượng phân tử 5kDa) dễ hòa tan nước dung dịch axit axetic 0,2% mơi trường thường ứng dụng xử lý hồn tất vật liệu dệt 3.2 Nghiên cứu sử dụng chitosan công nghiệp Việt Nam chế phẩm chitosan sau chiếu xạ từ chúng xử lý kháng khuẩn cho vải 3.2.1 Kết nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải 3.2.1.1 Ảnh hưởng MW chitosan tới khả kháng khuẩn vải Các kết nghiên cứu bảng 3.7; 3.8 3.9 cho thấy rằng, khối lượng phân tử chitosan lớn khả kháng khuẩn vải sau xử lý cao, xu hướng với nồng độ sử dụng 0,1% 0,3% 1,0% Tuy nhiên, khối lượng phân tử chitosan ảnh hưởng tới tốc độ diệt khuẩn mạnh khả kháng khuẩn Bảng 3.7: Ảnh hưởng MW tới khả kháng khuẩn vải xử lý với chitosan nồng độ 0,1% (o.w.f) (vi khuẩn đầu vào105CFU/ml) Khối lượng phân tử chitosan (kDa) Số lượng vi khuẩn E.coli lại sau thời gian tiếp xúc với vải (CFU/ml) X 102 phút Trung bình CV% Vải chưa xử lý 1766 6,00 2,6 627 7,70 50 562 0,30 187 330 1,07 60 phút Trung bình CV% 1950 5,3 50 12,4 30 7,8 13 10,2 Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm so với vải chưa xử lý sau thời gian tiếp xúc với vải (%) phút 60 phút 64,5 68,2 81,3 97,4 98,5 99,3 Bảng 3.8: Ảnh hưởng MW tới khả kháng khuẩn vải xử lý với chitosan nồng độ 0,3% (o.w.f) (vi khuẩn đầu vào105CFU/ml) Khối lƣợng phân tử chitosan (kDa) Số lƣợng vi khuẩn E.coli lại sau thời gian tiếp xúc với vải (CFU/ml) X 102 phút Trung bình CV% Vải chưa xử lý 3000 10,1 2,6 495 1,8 50 350 13,0 187 205 60 phút Trung bình CV% 2967 7,2 0 0 Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm so với vải chƣa xử lý sau thời gian tiếp xúc với vải (%) phút 60 phút 83,5 88,3 93,2 99,8 100 100 Bảng 3.9: Ảnh hưởng MW tới khả kháng khuẩn vải xử lý với chitosan nồng độ 1,0% (o.w.f) (vi khuẩn đầu vào105CFU/ml) Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm so với Số lƣợng vi khuẩn E.coli lại sau thời Khối lƣợng vải chƣa xử lý gian tiếp xúc với vải (CFU/ml) X 102 phân tử sau thời gian tiếp chitosan (kDa) xúc với vải (%) phút 60 phút phút 60 phút Trung bình CV% Trung bình CV% Vải chưa xử lý 1500 1500 2,6 50 0 96,7 100 50 50 0 96,7 100 187 0 0 100 100 3.2.1.2 Ảnh hưởng nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải Bảng 3.10: Ảnh hưởng nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý với chitosan MW 2,6kDa (vi khuẩn đầu vào105CFU/ml) Nồng độ chitosan [% (o.w.f)] Số lƣợng vi khuẩn E.coli lại sau thời gian tiếp xúc với vải (CFU/ml) X 102 phút Trung bình Vải chưa xử lý 2866 0,1 618 0,3 415 1,0 270 60 phút CV% Trung bình CV% 5,3 2816 3,4 13,3 36 9,9 3,1 10 5,8 5,7 0 10 Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm so với vải chƣa xử lý sau thời gian tiếp xúc với vải (%) phút 60 phút 78,4 85,5 90,6 98,7 99,6 100 Bảng 3.11: Ảnh hưởng nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý với chitosan MW 50kDa (vi khuẩn đầu vào105CFU/ml) Nồng độ chitosan [% (o.w.f)] Vải chưa xử lý 0,1 0,3 1,0 Số lƣợng vi khuẩn E.coli lại sau thời gian tiếp xúc với vải (CFU/ml) x 102 phút Trung bình 1950 991 465 128 60 phút CV% Trung bình CV% 7,4 2000 5,1 3,0 14,5 12,9 0 4,7 0 Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm so với vải chƣa xử lý sau thời gian tiếp xúc với vải (%) 60 phút phút 49,2 76,2 93,4 99,6 100 100 Bảng 3.12: Ảnh hưởng nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý với chitosan MW 187kDa (vi khuẩn đầu vào105CFU/ml) Nồng độ chitosan [% (o.w.f)] Vải chưa xử lý 0,1 0,3 1,0 Số lƣợng vi khuẩn E.coli lại sau thời gian tiếp xúc với vải (CFU/ml) X 102 phút Trung bình 1766 330 120 60 phút CV% Trung bình CV% 6,00 1950 5,30 1,06 13 10,20 5,80 0 0 Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm so với vải chƣa xử lý sau thời gian tiếp xúc với vải (%) phút 60 phút 81,30 93,20 100 99,30 100 100 Bảng 3.10, 3.11 3.12 cho biết vải xử lý với loại chitosan, với nồng độ sử dụng khác nhau, tăng nồng độ sử dụng chitosan, tốc độ diệt khuẩn vải xử lý tăng với 03 loại chitosan Hiệu diệt khuẩn thay đổi chút với chitosan có khối lượng phân tử thấp (2,6kDa) Tại nồng độ chitosan sử dụng thấp ảnh hưởng khối lượng phân tử đến khả diệt khuẩn thể rõ rệt Như kết trên, ba loại chitosan sử dụng không cần dùng 0,3% so với khối lượng vải Nếu dùng chitosan có MW lớn (187kDa) cần dùng đến nồng độ 0,1% 3.2.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý chitosan 3.2.2.1 Ảnh hưởng khối lượng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý chitosan 11 Bảng 3.13: Tỷ lệ giảm vi khuẩn E.coli sau tiếp xúc với mẫu vải (%) Số lần Khối lƣợng phân tử chitosan (kDa) giặt 2,6 50 187 Nồng độ chitosan (%) Nồng độ chitosan (%) Nồng độ chitosan (%) 0,1 0,3 1,0 0,1 0,3 1,0 0,1 0,3 1,0 97,40 99,80 100 98,50 100 100 99,30 100 100 55,00 62,00 71 66,00 70 85 76,00 77 88 10 55,00 62,00 75,00 15 47,00 58,00 68,00 20 45,00 55,00 64,00 25 43,45 52,25 60,20 Kết bảng 3.13 cho thấy rằng: Khả kháng khuẩn mẫu sau 05 lần giặt: Tại nồng độ sử dụng chitosan, khả kháng khuẩn mẫu vải tăng khối lượng phân tử chitosan tăng Xu hướng lặp lại tất nồng độ sử dụng chitosan (sau 05 lần giặt), tất mẫu xử lý với 0,1% chitosan sau 10, 15, 20 25 lần giặt Trường hợp sử dụng nồng độ 0,1% chitosan ba MW chitosan cho thấy: sau số lần giặt khả diệt khuẩn mẫu vải sử dụng CTS có MW cao cao hơn, khả diệt khuẩn tất 03 loại vải (xử lý 03 loại chitosan khác nhau) giảm nhanh tăng số lần giặt từ đến 05 lần giặt Nhưng sau 05 đến 10 lần giặt, khả kháng khuẩn tất mẫu giảm không đáng kể so với mức độ giảm từ đến lần giặt Tuy nhiên, từ 10 đến 25 lần giặt, khả kháng khuẩn tất mẫu tiếp tục giảm, tốc độ giảm chậm so với từ đến 05 lần giặt Với loại chitosan có khối lượng phân tử 2,6kDa, cần sử dụng nồng độ 0,3%, chitosan có vải bơng sau xử lý có khả diệt 99,8% khuẩn Es.coli chí sau 05 lần giặt vần trì mức tỷ lệ diệt khuẩn 62% 3.2.2.2 Ảnh hưởng số lần giặt tới độ bền kháng khuẩn vải bơng xử lý chitosan Hình 3.10 cho thấy: số lần giặt cao khả kháng khuẩn mẫu giảm, kết tương tự kết bảng 3.15 từ đến 05 lần giặt, khả kháng khuẩn giảm nhanh, từ 05 đến 10 lần giặt khả kháng khuẩn giảm không đáng kể, từ 10 đến 25 lần giặt khả kháng khuẩn vải xử lý tiếp tục giảm tốc độ giảm chậm so với tốc độ giảm từ đến 05 lần giặt Kết khẳng định độ tin cậy tượng quan sát nghiên cứu Kết thể bảng 3.13 12 Kết khẳng định độ tin cậy tượng quan sát nghiên cứu Tỷ lệ E.coli giảm sau tiếp xúc (%) 50kDa sau số lần giặt 120 100 80 phút 60 40 20 0 10 15 20 25 30 Số lần giặt Hình 3.10: Ảnh hưởng số lần giặt tới độ bền kháng khuẩn vải xử lý 0,1% chitosan [MW 50 kDa] 3.2.2.3 Kết nghiên cứu phân tích hàm lượng nhóm amin Nitơ có vải bơng a) Kết phân tích hàm lượng nhóm amin phương pháp dùng nhuộm màu Lƣợng thuốc nhuộm liên kết với nhóm amino (mg) Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm sau thời gian tiếp xúc (%) Sau tiếp xúc 120 100 80 2.6kDa 60 50kDa 187kDa 40 20 0 10 15 20 25 2.5 2.0 2.6kDa 1.5 50kDa 1.0 187kDa 0.5 0.0 30 10 15 20 25 30 Số lần giặt Số lần giặt Hình 3.11: Ảnh hưởng khối lượng Hình 3.12: Lượng thuốc nhuộm liên phân tử chitosan tới độ bền kháng kết với nhóm amin vải bơng xử lý 0,1% chitosan (o.w.f) khuẩn vải xử lý nồng độ sử dụng 0,1% chitosan (o.w.f) Mặc dù hai đồ thị hình 3.11 3.12 khơng hồn toàn đồng dạng, xu hướng biến đổi tương đối giống có hai điểm chung: Trên 03 loại vải sau xử lý thấy khả kháng khuẩn lượng nhóm amin liên kết với thuốc nhuộm axit giảm theo số lần giặt Từ kết thể hai đồ thị cho thấy vải có khả diệt khuẩn, vải có chứa nhóm amin hoạt động khả diệt khuẩn vải có tương quan cao với lượng thuốc nhuộm axit liên kết với nhóm amin (hệ số tương quan R2 02 giá trị là: 0,69; 0,98; 0,88 tương ứng với 03 nhóm vải xử lý 03 loại chitosan có MW 2,6; 50 187kDa sau giặt 05, 10, 15, 20, 25 lần) Vậy, kết luận tính kháng khuẩn vải bơng có nhờ có mặt chitosan có vải hay cụ thể có mặt nhóm amin hoạt động *) Kết nghiên cứu cường độ màu mẫu sau nhuộm thuốc nhuộm axit Kết bảng 3.16 cho thấy: Mẫu vải bơng chưa xử lý có cường độ lên mầu thấp (có giá trị K/S 0,15) Cả 03 loại vải sau xử lý có giá trị cường độ lên mầu (thể qua giá trị K/S) giảm theo số lần giặt Vải sau số lần giặt có cường độ lên mầu tăng 13 theo MW chitosan sử dụng Xu hướng quan sát giá trị K/S 03 loại vải theo số lần giặt tương tự xu hướng biến động khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn Sự tương quan khả diệt khuẩn giá trị K/S nhóm vải xử lý 03 loại chitosan có MW 2,6; 50 187kDa sau giặt 5, 10, 15, 20 lần thể thông qua hệ số tương quan R2 tương ứng 0,87; 0,99 0,93 Biết giá trị K/S mẫu vải sau xử lý thể cường độ màu nhuộm vải nhờ có mặt thuốc nhuộm axit liên kết với nhóm amin hoạt động chitosan có vải.Nghiên cứu chưa thấy đề cập công bố trước ảnh hưởng MW CTS đến độ bền kháng khuẩn vải Bảng 3.16: Giá trị K/S mẫu vải sau xử lý 0,1% chitosan Giá trị K/S Số lần giặt Mẫu vải Khối lƣợng phân tử chitosan (kDa) trƣớc xử lý 2,6 50 187 0,15 0,74 0,89 0,97 0,70 0,81 0,83 10 0,67 0,76 0,79 15 0,64 0,72 0,73 20 0,62 0,69 0,71 b) Kết đo lượng Nitơ có vải theo phương pháp Dumas Bảng 3.17: Kết đo hàm lượng Nitơ có vải bơng trước sau xử lý chitosan với chất liên kết ngang CA Nồng độ Số chitosan lần sử dụng giặt (%) 1,0 0,1 0 10 15 20 Mẫu đối chứng 2.6kDa 0,0083 0,1997 0,1458 0,1393 0,1394 0,1238 0,1052 Hàm lƣợng Nitơ (%) Tỷ lệ Tỷ lệ giảm so giảm so với mẫu 50kDa với mẫu sau xử lý sau xử lý (%) (%) 0,2092 0,1458 4,40 4,38 15,01 27,85 0,1308 0,1304 0,1206 0,1370 10,28 10,56 17,28 6,00 187kDa 0,2175 0,1770 0,1500 0,1319 0,1315 0,1364 Tỷ lệ giảm so với mẫu sau xử lý (%) 15,25 25,48 25,70 22,90 Từ kết bảng 3.17 cho thấy: Mẫu vải chưa xử lý có lượng Nitơ thấp vải 0,0083%, tất mẫu vải sau xử lý có hàm lượng Nitơ lớn nhiều lần so với vải chưa xử lý (ít lớn gấp 12,67 lần mẫu vải xử lý chitosan có MW 2,6kDa sau 20 lần giặt) Như biết vải chưa xử lý không chứa Nitơ, lượng nhỏ Nitơ có chất nguyên sinh phần rãnh xơ, lượng Nitơ có mặt vải sau xử lý tồn bền vững vải sau 20 lần giặt Nitơ chitosan liên kết với vải Điều cho thấy vải sau 20 lần giặt chitosan vải sau xử lý sau lần giặt có khả kháng khuẩn nhờ có mặt chitosan vải 3.2.3 Ảnh hƣởng chất liên kết ngang khối lƣợng phân tử chitosan tới khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải sau xử lý 14 3.2.3.1 Ảnh hưởng chất liên kết ngang khối lượng phân tử chitosan tới khả kháng khuẩn vải xử lý chitosan Bảng 3.18: Ảnh hưởng chất liên kết ngang tới khả kháng khuẩn vải xử lý với 0,3% (o.w.f) chitosan (Vi khuẩn đầu vào E.coli (2,5 X 105 CFU/ml)) Chất liên kết ngang Khối lượng phân tử chitosan (kDa) Mẫu chưa xử lý Axit Citric Arkofix NET 2,6 187 2,6 187 Số lượng E.coli sau tiếp xúc (CFU/ml) X 102 2min 1h 2500 2500 1100 1000 1300 500 1100 400 Tỷ lệ giảm E.coli sau tiếp xúc (%) 2min 1h 56 100 60 100 48 80 56 84 Bảng 3.18 cho thấy rằng: Với khối lượng phân tử, khả kháng khuẩn mẫu vải xử lý với chất liên kết ngang CA lớn vải sử dụng Arkofix NET làm chất liên kết ngang Xu hướng lặp lại với tốc độ diệt khuẩn vải thể khả diệt khuẩn sau 02 phút tiếp xúc với vải 3.2.3.2 Ảnh hưởng chất liên kết ngang khối lượng phân tử chitosan tới độ bền kháng khuẩn vải xử lý chitosan Bảng 3.19: Tỷ lệ giảm E.coli (%) sau tiếp xúc với mẫu vải sau xử lý sau lần giặt Số lần giặt Vi khuẩn Chất liên kết ngang đầu vào Axit Citric (CA) Arkofix NET (X10 2,6kDa 187kDa 2,6kDa 187kDa CFU/ml) 2phút 1h 2phút 1h 2phút 1h 2phút 1h 2.25 56,0 100 60,0 100 48,0 80,0 56,0 84,0 2.6 16,7 69,7 47,8 74,0 16,6 53,7 26,0 60,0 10 2.5 13,6 62,0 39,0 71,7 11,1 48,1 15,3 56,9 15 2.4 9,0 59,0 30,4 67,4 7,4 38,0 13,9 49,2 20 2.25 6,0 57,6 30,4 63,0 3,7 35,0 10,8 40,0 Từ kết bảng 3.19 cho thấy rằng: Tất bốn mẫu có tượng: Số lần giặt tăng khả kháng khuẩn mẫu giảm Mức giảm nhanh khoảng từ 0-5 lần giặt, khoảng từ 5-20 lần giặt tốc độ giảm khả kháng khuẩn vải chậm lại Tại số lần giặt khả kháng khuẩn mẫu vải xử lý với Arkofix NET thấp so với mẫu xử lý với CA điều kiện tương ứng, khoảng cách ngày lớn mẫu sau 15 20 lần giặt Như ta thấy Akofix NET làm giảm hiệu kháng khuẩn vải sau xử lý so với CA với vải trò chất liên kết ngang hiệu CA 3.2.3.3 Kết phân tích hàm lượng nhóm amin Nitơ có vải bơng a) Kết phân tích lượng nhóm amin phương pháp nhuộm mầu 15 Sau 1h tiếp xúc với vải xử lý 0.3% chitosan Tỷ lệ vi khuẩn E.coli giảm sau thời gian tiếp xúc với vải (%) 120 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 Số lần giặt CA 2.6kDa CA 187kDa NET 2.6kDa Lƣợng thuốc nhuộm hấp phụ vải (mg) Từ kết hình 3.15 3.16 cho thấy rằng: Tất bốn nhóm mẫu có xu hướng: Lượng thuốc nhuộm axit hấp phụ vải giá trị K/S giảm theo số lần giặt, xu hướng tương đồng với biến động khả kháng khuẩn mẫu theo số lần giặt 4,5 3,5 2,5 1,5 0,5 0 10 NET 187kDa Hình 3.15: Ảnh hưởng chất liên kết ngang tới độ bền kháng khuẩn vải xử lý (0,3% chitosan (o.w.f)) sau lần giặt 20 Số lần giặt CA 2.6kDa CA 187kDa NET 2.6kDa NET 187kDa 30 Hình 3.16: Lượng thuốc nhuộm hấp phụ vải xử lý (0,3% chitosan (o.w.f)) sau lần giặt Kết đo cường độ lên mầu K/S 04 mẫu theo số lần giặt thể hình 3.17 Khi so sánh mẫu vải xử lý với chất liên kết ngang khác (CA Arkofix NET), cho thấy số lượng thuốc nhuộm axit hấp phụ giá trị K/S mẫu vải xử lý Arkofix NET luôn cao lượng thuốc nhuộm hấp phụ mẫu vải xử lý CA (gấp gần Hình 3.17: Kết đo giá trị K/S lần- hình 3.16), tượng trái mẫu vải bơng sau xử lý với 0,3% chitosan ngược với độ bền kháng khuẩn sau lần giặt mẫu (hình 3.15) Nghiên cứu cơng thức hóa học CA Arkofix NET cho thấy Arkofix NET có Nitơ, có thể, lượng thuốc nhuộm axit liên kết với vải xử lý Arkofix NET khơng nhờ vào nhóm amin chitosan, mà nhờ Arkofix NET, có nhóm amin bậc bốn chitosan làm cho vải có tính kháng khuẩn Kết thể vải sau xử lý kháng khuẩn chitosan có khả kháng khuẩn nhờ chitosan Kết chưa thấy đề cập tài liệu tham khảo công bố b) Kết đo lượng Nitơ vải theo phương pháp Dumas thiết bị Nito rapid III 1.80 1.60 1.40 Giá trị K/S 1.20 2.6kDa -CA 1.00 0.80 187kDa-CA 0.60 2.6kDa-NET 0.40 187kDa-NET 0.20 0.00 10 15 Số lần giặt 20 25 Kết bảng 3.22 cho thấy hàm lượng Nitơ nhóm mẫu vải xử lý Arkofix NET lớn hẳn mẫu vải xử lý với CA, điều lần chứng minh giải thích liên quan tới lượng thuốc nhuộm hấp phụ vải thuộc nhóm trình bày trên, kết phù hợp với kết nghiên cứu nhóm tác giả [57] Nếu xét 04 nhóm mẫu vải xử lý với chitosan có xu hướng: Từ 0-5 lần giặt, lượng Nitơ mẫu vải giảm nhanh, sau từ 5-20 lần giặt tốc độ giảm chậm lại, 16 tượng đồng với biến động độ bền kháng khuẩn mẫu theo số lần giặt khẳng định giả thiết có lượng chitosan bị dần trình giặt Bảng 3.22: Kết đo hàm lượng Nitơ có mẫu vải bơng trước sau xử lý với 0,3% chitosan sau lần giặt Số Hàm lƣợng Nitơ (%) lần Mẫu đối CA Arkofix NET giặt chứng M01 2,6kDa 187kDa M02 2,6kDa 187kDa 0,1830 0,2090 0,5530 0,5800 0,0083 0,0080 0,1350 0,1470 0,3870 0,5450 0,5560 10 0,1420 0,1450 0,5440 0,5600 15 0,1374 0,1520 0,5240 0,5570 20 0,1227 0,1292 0,5130 0,4940 c) Kết xác định hàm Lượng Nitơ có vải sau xử lý phương pháp phân tích hình ảnh sử dụng máy hiển vi điện tử quét FE-SEM Bảng 3.23: Kết đo thành phần Nitơ có vải bơng trước sau xử lý kháng khuẩn chitosan Mẫu vải Đối chứng 2,6kDa - CA 2,6kDa - NET 187kDa - CA 187kDa - NET Thành phần Nitơ (%) 0,0 1,6 5,3 2,3 5,8 Mẫu vải chưa xử lý (đối chứng) khơng có thành phần ngun tố Nitơ Trên tất bốn mẫu vải sau xử lý kháng khuẩn chitosan với hai chất liên kết ngang CA Arkofix NET có thành phần nguyên tố Nitơ Do đo điểm nên kết có ý nghĩa định tính nhiều định lượng có ý nghĩa để kiểm tra kết xác định hàm lượng Nitơ hai phương pháp phân tích hóa học Tuy nhiên, kết lần mẫu vải xử lý chitosan với chất liên kết ngang Arkofix NET có hàm lượng Nitơ cao nhiều so với mẫu vải xử lý với CA, hàm lượng Nitơ đo phương pháp cao hẳn so với phương pháp khác phương pháp dựa lớp vật liệu bề mặt, cho thấy sau xử lý có lớp chitosan bề mặt vải Kết lần minh chứng cho khả kháng khuẩn, hấp phụ thuốc nhuộm axit, giá trị K/S, hàm lượng Nitơ có vải bơng trước sau xử lý 3.2.3.4 Ảnh hưởng chất liên kết ngang khối lượng phân tử chitosan đến tính chất lý vải bơng sau xử lý a) Độ rủ vải Từ kết kiểm tra hệ số độ rủ mẫu vải trước sau xử lý bảng 3.24 rút nhận xét sau: Vải sau xử lý kháng khuẩn với chitosan có độ mềm mại so với vải trước xử lý Vải xử lý với chất liên kết ngang Arkofix NET có hệ số độ rủ cao vải xử lý với 17 CA Hiện tượng tăng độ cứng mẫu vải sau xử lý ảnh hưởng liên kết ngang tạo thành mạch phân tử xenlulo vải Từ kết cho thấy hệ số độ rủ bốn mẫu vải sau xử lý tăng so với mẫu vải trước xử lý Bảng 3.24: Kết đo hệ số độ rủ vải trước sau xử lý kháng khuẩn với chitosan Chất liên kết ngang Mặt vải Đối chứng Số lần CA 2,6kDa Arkofix NET 187kDa 2,6kDa 187kDa M(g) Hr(%) M(g) Hr(%) M(g) Hr(%) M(g) Hr(%) M(g) Hr(%) TB(t) 1,03 69,88 1,05 71,15 1,10 74,61 1,11 75,46 1,17 79,15 CV(t)(%) 0,53 0,53 1,68 1,68 0,70 0.,70 2,93 2,93 0,37 0,37 TB(p) 0,97 66,00 1,03 69,68 1,08 73,16 1,08 73,46 1,11 75,33 CV(p)(%) 0,40 0,40 0,60 0,60 1,00 1,00 2,67 2,67 2,19 2,19 1,00 67,94 1,04 70,42 1,09 73,88 1,10 74,46 1,14 77,24 Trái Phải TB Trong đó: M: Khối lượng bóng rủ vải giấy can (g), Hr: Hệ số độ rủ vải (%) b) Độ hồi phục nhàu vải Từ kết nghiên cứu cho thấy chất liên kết ngang 100 Arkofix NET có khả phục 80 ĐC 2.6 CA hồi nhàu cho vải sau xử 60 2.6 - NET lý cao CA nhiều (gấp 40 187 - CA 20 187 - NET đôi), cải thiện tốt nhược điểm vải Kết phù phút 30 phút Mẫu vải hợp với kết đo độ rủ vải bơng đề cập Hình 3.25: Kết đo góc hồi nhàu vải trước sau Góc hồi nhàu (độ) 120 xử lý kháng khuẩn với chitosan C) Độ bền kéo đứt độ giãn đứt vải Kết cho thấy độ bền kéo đứt độ giãn đứt bốn mẫu vải sau xử lý hướng dọc hướng ngang bị giảm Nhưng độ bền kéo đứt độ giãn đứt vải sau xử lý với chất liên kết ngang Arkofix NET giảm mạnh so với mẫu vải xử lý với CA Kết phù hợp với Hình 3.26 : Kết đo độ bền kéo đứt độ bền giãn đứt vải trước sau xử lý với CTS kết nghiên cứu độ rủ góc hồi nhầu vải sau xử lý Độ bền kéo đứt độ giãn đứt (N) 800 700 600 500 ĐC 400 2.6kDa - CA 2.6kDa - NET 300 187kDa - CA 200 187kDa - NET 100 Pđ dọc Pđ ngang E đ dọc E đ ngang Mẫu vải d) Độ trắng vải 18 Bảng 3.27: Kết đo độ trắng Độ trắng bốn mẫu vải sau xử lý vải trước sau xử lý kháng bị giảm so với mẫu vải trước xử lý Mẫu vải xử khuẩn chitosan lý chitosan có MW 2,6kDa có độ trắng thấp mẫu xử lý chitosan có MW 187 Mẫu vải Độ trắng kDa Vải xử lý với CTS CA bị giảm độ (W.CIE) trắng nhiều, hạn chế Đối chứng 63,89 CA số nghiên cứu trước đề 2,6kDa - CA 20,42 cập đến Từ kết cho thấy trường hợp 2,6kDa - NET 30,05 vải sau xử lý yêu cầu có độ trắng cao sử 187kDa - CA 36,58 dụng Arkofix NET làm chất liên kết ngang để 187kDa - NET 53,37 khắc phục nhược điểm làm ngả vàng vải sử dụng CA e) Độ thống khí vải 90 80 Độ thống khí (l/m2/S) 70 60 50 40 30 20 10 Đối chứng 2.6kDa - CA 2.6kDa - NET 187kDa - CA 187kDa - NET M ẫu vải Độ thống khí bốn mẫu vải bơng sau xử lý có tượng giảm so với mẫu vải trước xử lý (khoảng 20%) Vải sau xử lý làm giảm độ thoáng khí vải, làm ảnh hưởng đến tính tiện nghi vải Hình 3.28: Kết độ thống khí vải trước sau xử lý kháng khuẩn với CTS g) Hàm ẩm vải Bảng 3.29 : Kết xác định độ ẩm vải trước sau xử lý chitosan Số lần kiểm tra TB CV (%) Hàm ẩm mẫu vải (%) CA Arkofix NET 2,6kDa 187kDa 2,6kDa 187kDa 8,47 8,83 7,74 7,83 8,44 8,65 7,58 7,66 8,35 8,71 7,63 7,71 8,420 8,730 7,650 7,733 0,34963 0,49490 0,50439 0,53258 ĐC 8,44 8,33 8,36 8,377 0,32000 Từ kết bảng 3.29 cho thấy rằng: Các mẫu vải sau xử lý kháng khuẩn 0,3% chitosan với chất liên kết ngang CA Arkofix NET có thay đổi khơng nhiều khả hút ẩm so với vải chưa xử lý Các thay đổi hàm ẩm vải sau xử lý so với vải chưa xử lý chưa ảnh hưởng nhiều tới tính tiện nghi sử dụng vải may mặc h) Kết đo nhiệt trở ẩm trở vải 19 Bảng 3.30: Kết đo nhiệt trở ẩm trở vải Mẫu vải Đối chứng 2,6 kDa - CA 2,6kDa - NET 187kDa - CA 187kDa - NET Nhiệt trở bốn mẫu vải sau xử lý kháng khuẩn tăng nhẹ (từ 2-10%) so với mẫu vải trước xử lý, tượng lượng chitosan đưa lên vải (0,3%) làm ảnh hưởng đến tính truyền nhiệt vải sau xử lý Ẩm trở 04 mẫu tăng, hai mẫu vải sau xử lý hai loại chitosan với chất liên kết ngang Arkofix NET tăng mạnh chút so với hai mẫu vải xử lý với CA Nhiệt trở Ẩm trở - Rct Ret 2 (m C/W) (m Pa/W) 0,043 7,390 0,044 7,400 0,045 7,600 0,048 7,900 0,044 8,200 i) Đặc tính bề mặt vải Đánh giá đặc tính bề mặt vải ảnh chụp: Ảnh chụp mẫu vải thiết bị FE-SEM thể hình 3.32: Trong đó: 1- Mẫu vải không xử lý, 2- Mẫu vải sau xử lý (2,6kDa - CA) 3- Mẫu vải sau xử lý (187kDa - CA) 4- Mẫu vải sau xử lý (2,6kDa - NET) 5- Mẫu vải sau xử lý (187kDa - NET) Hình 3.32: Ảnh SEM mẫu vải bơng trước sau xử lý 0,3% chitosan với chất liên kết ngang (CA NET) 20 Quan sát kết ảnh SEM hình 3.32 cho thấy: Đối với mẫu vải chưa xử lý thấy rõ rãnh xoắn xơ đường xoắn vi thớ xơ bông, khe trống xơ Cả 04 mẫu vải sau xử lý cho thấy xơ nằm sít vào nhau, khơng rõ khe trống xơ, hiệu ứng độ nhớt dung dịch CTS lực ép xơ bị ép chặt vào Kết giải thích độ thống khí độ thơng vải sau xử lý Đối với hai mẫu vải bơng xử lý Arkofix NET bề mặt xơ bơng bóng hẳn so với mẫu xử lý CA, hình ảnh phù hợp với kết đo độ vàng mẫu, mẫu xử lý với Arkofix NET trắng mẫu xử lý với CA nên phản xạ ánh sáng tốt cho ta cảm giác bóng Theo phương pháp Kawabata Bảng 3.31 : Kết nghiên cứu đặc tính bề mặt vải trước sau xử lý với chitosan Chất liên kết ngang Đặc Trưng MIU MMD SMD (µm) Số lần kiểm tra TB CV(%) TB CV(%) TB CV(%) Mẫu đối chứng Sợi dọc 0,223 2,017 0,006 6,244 1,637 4,694 Sợi ngang 0,219 0,693 0,011 0,057 2,525 3,921 TB 0,221 0,686 0,009 0,057 2,081 1,947 Arkofix NET Axit Citric CA Sợi dọc 0,216 0,655 0,006 5,813 1,668 6,077 2,6 kDa Sợi ngang 0,223 0,969 0,009 4,457 2,675 3,853 TB 0,220 0,811 0,008 0,891 2,172 1,743 Sợi dọc 0,238 1,159 0,007 2,815 1,747 3,197 187 kDa Sợi ngang 0,223 1,062 0,012 7,454 2,725 2,078 TB 0,231 1,023 0,010 4,243 2,236 1,542 Sợi dọc 0,218 0,432 0,006 3,898 1,788 5,868 2,6 kDa Sợi ngang 0,198 0,990 0,011 4,598 2,887 1,715 TB 0,208 0,261 0,009 3,303 2,338 3,284 Sợi dọc 0,164 0,831 0,007 4,694 1,613 3,891 187 kDa Sợi ngang 0,160 0,011 0,013 2,946 2,503 5,294 TB 0,162 0,009 0,010 1,692 2,058 4,730 Từ kết bảng 3.31 cho thấy rằng: Đối với hai mẫu vải xử lý với chất liên kết ngang CA mẫu vải sau xử lý kháng khuẩn chitosan (2,6kDa) có giá trị trung bình hệ số ma sát bề mặt 0,22 tương ứng với độ lệch chuẩn trung bình 0,008, mẫu vải xử lý với chitosan (187kDa) giá trị trung bình hệ số ma sát bề mặt 0,231 tương ứng với độ lệch chuẩn trung bình 0,01 Như vậy, với chitosan có khối lượng phân tử (2,6kDa) khơng làm ảnh hưởng đến độ ráp bề mặt vải sau xử lý, với chitosan 187kDa làm cho bề mặt vải ráp chitosan có khối lượng phân tử cao hòa tan có độ nhớt cao nên dung dịch khó ngấm sâu vào xơ mà lưu bề mặt vải gây tượng ráp cứng Đối với hai mẫu vải xử lý chitosan với Arkofix NET có giá trị trung bình hệ số ma sát bề mặt thấp so với mẫu vải chưa xử lý Điều chứng tỏ bề mặt vải sau xử lý nhẵn, trơn vải không xử lý 21 3.2.3.6 Lựa chọn loại chitosan chất liên kết ngang để xử lý kháng khuẩn cho vải bơng phù hợp với mục đích sử dụng - Từ kết nghiên cứu luận án đề xuất việc lựa chọn loại chitosan chất liên kết ngang để xử lý kháng khuẩn tùy theo mục đích sử dụng cuối vải bơng: - Với mục đích chủ yếu xử lý chức kháng khuẩn cho vải bơng, sử dụng sản phẩm chitosan chiếu xạ chitosan công nghiệp Với sản phẩm chitosan công nghiệp cần quan tâm lựa chọn sản phẩm chitosan có khối lượng phân tử không cao, 200kDa làm - Sử dụng sản phẩm chitosan có MW 187kDa kết hợp với chất liên kết ngang CA phù hợp cho mục đích sử dụng kháng khuẩn chuyên dụng yêu cầu khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn cao, tính chất lý tốt, nhiên phải bỏ qua u cầu tính thẩm mỹ vải cứng bị giảm độ trắng - Vải sử dụng chitosan có MW 187kDa kết hợp với chất liên kết ngang Arkofix NET phù hợp cho mục đích sử dụng làm quần áo mặc ngồi, vải có tính kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn mức chấp nhận được, độ trắng cao, khả hồi nhầu cao - Vải sử dụng chitosan sau chiếu xạ có MW thấp (2,6kDa) có khả hòa tan nước nên thuận lợi q trình xử lý hồn tất kháng khuẩn kết hợp với chống nhàu, vải mềm mại hơn, độ trắng giảm nhiều, phù hợp xử lý vải màu, vải sử dụng làm quần áo lót, vải có tính kháng khuẩn, mềm mại hút ẩm tốt KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN Các kết nghiên cứu luận án cho phép nhận kết kết luận sau: Sản phẩm chitosan sản xuất dạng công nghiệp Việt Nam sau cắt mạch tia gamma thành phân đoạn có khối lượng phân tử thấp cho dung dịch có độ nhớt thấp, khắc phục hạn chế sản phẩm chitosan trước cắt mạch, sử dụng q trình xử lý hồn tất kháng khuẩn cho vải Các kết luận án rằng: - Các phân đoạn chitosan có khối lượng phân tử nhỏ 5kDa hòa tan dễ dàng nước môi trường thường áp dụng cơng nghệ xử lý hồn tất, cho phép chuẩn bị dung dịch có độ nhớt thấp, dễ ngấm sâu vào vật liệu dệt - Có thể tạo phân đoạn chitosan có khối lượng phân tử nhỏ kDa từ loại chitosan công nghiệp có khối lượng phân tử 187 kDa kỹ thuật chiếu xạ gamma với liều chiếu xác định, sở mối quan hệ liều chiếu xạ gamma khối lượng phân tử phân đoạn chitosan chiếu xạ xây dựng từ kết luận án - Kỹ thuật lọc-ly tâm màng siêu lọc để tách phân đoạn chitosan sau cắt mạch kỹ thuật có hiệu mặt khoa học để thu phân đoạn chitosan có khối lượng phân tử xác định phân bố khối lượng phân tử đồng khoảng hẹp 22 Nghiên cứu ảnh hưởng khối lượng phân tử nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý với chitosan chất liên kết ngang CA rút kết luận sau: - Mặc dù 03 loại chitosan sử dụng có DD thấp (từ 72-77%) khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn vải sau xử lý tốt so với tài liệu cơng bố (sau 25 lần giặt vải có khả diệt khuẩn) - Về khả kháng khuẩn: Với loại chitosan có khối lượng phân tử từ 2,6 kDa tới 187 kDa: loại chitosan có khối lượng phân tử cao khả kháng khuẩn vải sau xử lý cao Ngay loại chitosan có khối lượng phân tử thấp 2,6 kDa, cần sử dụng nồng độ 0,1%, vải sau xử lý đạt tỷ lệ diệt 97, 4% khuẩn Es Coli sau tiếp xúc với vải - Về độ bền kháng khuẩn: Vải xử lý với loại chitosan có khối lượng phân tử cao có độ bền kháng khuẩn cao Với loại chitosan, độ bền kháng khuẩn giảm dần số lần giặt tăng Tuy nhiên, với loại chitosan có khối lượng phân tử thấp 2,6 kDa, cần sử dụng nồng độ 0,3% chitosan có cho phép nhận vải bơng sau xử lý có khả diệt tới 99,8% khuẩn Es.coli chí sau 05 lần giặt vần trì mức tỷ lệ diệt khuẩn 62% sau tiếp xúc - Kết khả hấp phụ thuốc nhuộm axit hàm lượng nitơ vải sau xử lý sau lần giặt cho phép chứng minh vải sau xử lý có tính kháng khuẩn nhờ có mặt nhóm amim chitosan có vải Kết nghiên cứu ảnh hưởng 02 chất liên kết ngang (CA Arkofix NET) 02 loại chitosan (trước chiếu xạ 187kDa sau chiếu xạ 2,6kDa) đến khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn tính chất lý vải cho thấy: - Vải xử lý với chất liên kết ngang CA có khả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn cao hơn, độ bền kéo đứt, độ hút ẩm, khả truyền ẩm tốt Nhưng vải xử lý với Arkofix NET lại có khả hồi nhầu độ trắng tốt tượng lặp lại với 02 loại chitosan có MW 2,6 187kDa - Đối với 02 chất liên kết ngang cho thấy: vải xử lý với CTS có MW 187kDa (khơng chiếu xạ) có khả kháng nhầu, độ bền kéo đứt, độ hút ẩm, độ trắng tốt Nhưng vải xử lý với chitosan có MW 2,6kDa sau chiếu xạ lại có khả thông độ nhẵn bề mặt tốt - Kết xác định hàm lượng Nitơ có vải bơng trước sau xử lý (phân tích hình ảnh FE-SEM, lượng thuốc nhuộm axit hấp phụ vải hàm lượng Nitơ có vải bơng), chứng minh cho khả kháng khuẩn mẫu vải bơng sau xử lý sau lần giặt chitosan Các kết nghiên cứu khẳng định khả sử dụng chitosan Việt Nam dạng công nghiệp phân đoạn chitosan sau chiếu xạ dạng khô từ chúng tách lọc màng siêu lọc chất kháng khuẩn cho vải Kết sở cho việc lựa chọn loại chitosan phù hợp điều kiện sản xuất thực tế ngành dệt may Việt Nam, nâng cao giá trị sử dụng thoả mãn yếu tố kinh tế, môi trường: 23 - Sử dụng chitosan kết hợp với chất liên kết ngang CA phù hợp cho mục đích sử dụng có u cầu vải có khả kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn cao, khơng có u cầu tính thẩm mỹ vải cứng bị giảm độ trắng - Sử dụng chitosan có MW 187kDa kết hợp với chất liên kết ngang Arkofix NET phù hợp cho mục đích sử dụng làm quần áo mặc ngồi: vải có tính kháng khuẩn độ bền kháng khuẩn mức chấp nhận được, có khả hồi nhầu cao - Sử dụng chitosan sau chiếu xạ có khối lượng phân tử thấp (2,6kDa) kết hợp với chất liên kết ngang Arkofix NET phù hợp với cho mục đích xử lý hồn tất kháng khuẩn cho vải may mặc với ưu điểm sau: vừa dễ sử dụng sản phẩm chitosan có khả hòa tan nước mơi trường hồn tất thơng thường ngành dệt may, đồng thời vải bơng sau xử lý hồn tất kháng khuẩn đạt u cầu tính kháng khuẩn (có tỷ lệ diệt khuẩn 80%, trì tỷ lệ diệt khuẩn 50% sau lần giặt), đáp ứng tốt tiêu hồi phục nhàu, độ rủ, độ thống khí đặc tính bề mặt HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Luân án phát triển theo số hướng nghiên cứu sau: - Tiếp tục hoàn thiện việc sử dụng chitosan Việt Nam để triển khai ứng dụng vào thực tế sản xuất vải kháng khuẩn theo qui mô công nghiệp - Tiếp tục nghiên cứu sử dụng chitosan Việt Nam chất kháng khuẩn cho loại vải khác (pe/co, PET, len, tơ tằm ) - Nghiên cứu biến tính, đưa vào mạch phân tử chitosan nhóm chức để tạo thành chế phẩm tan nước, có khả phản ứng với mạch phân tử xơ bơng, len Từ ứng dụng chế phẩm chitosan biến tính cơng đoạn nhuộm màu, xử lý kháng khuẩn xử lý nước thải ngành dệt nhuộm 24 ... việc sử dụng chitosan Việt Nam để triển khai ứng dụng vào thực tế sản xuất vải kháng khuẩn theo qui mô công nghiệp - Tiếp tục nghiên cứu sử dụng chitosan Việt Nam chất kháng khuẩn cho loại vải. .. nồng độ sử dụng chitosan tới khả kháng khuẩn vải xử lý chitosan Nghiên cứu sử dụng 03 loại chitosan bảng 2.2 với chất liên kết ngang CA để xử lý kháng khuẩn cho vải bông, kết quả: - Đánh giá... khả kháng khuẩn vải bông: nguồn gốc chitosan, khối lượng phân tử chitosan sử dụng, chất liên kết ngang tới khả kháng khuẩn vải sau xử lý, độ bền kháng khuẩn vải tính chất lý vải sau xử lý - Đã sử