Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy trên cơ sở blend của tinh bột và nhựa polyester

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THỊ DUYÊN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG POLYME TỰ PHÂN HỦY TRÊN CƠ SỞ BLEND CỦA TINH BỘT VÀ NHỰA POLYESTER LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THỊ DUYÊN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG POLYME TỰ PHÂN HỦY TRÊN CƠ SỞ BLEND CỦA TINH BỘT VÀ NHỰA POLYESTER Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC (KHOA HỌC) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN CHÂU GIANG TS TRỊNH MINH ĐẠT Hà Nội – Năm 2019 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết thí nghiệm nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Vũ Thị Duyên i Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Châu Giang TS Trịnh Minh Đạt tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Em cảm ơn thầy, cô Trung tâm Vật liệu polymer compozit giấy - Viện Kỹ thuật hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trung tâm Vật liệu hữu & Hóa phẩm xây dựng - Viện Vật liệu xây dựng giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè gia đình ủng hộ, động viên tơi hồn thành khóa cao học 2017B Hà Nội, 20 tháng năm 2019 Học viên VŨ THỊ DUYÊN ii Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester MỤC LỤC Trang DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ vii DANH MỤC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu polyme phân hủy sinh học 1.1.1 Định nghĩa [1] 1.1.2 Phân loại [2-3] 1.1.3 Ứng dụng polymer phân hủy sinh học [2] 1.2 Giới thiệu chung tinh bột 1.2.1 Thành phần hóa học tinh bột 10 1.2.2 Tính chất tinh bột 12 1.3 Tổng quan tinh bột nhiệt dẻo (TPS) 16 1.3.1 Hóa dẻo tinh bột [9] 17 1.3.2 Phương pháp chế tạo TPS 19 1.3.3 Blend tinh bột nhiệt dẻo polyme tổng hợp 23 1.4 Tổng quan nhựa PBS [23] 25 1.4.1 Công nghiệp sản xuất PBS loại PBS thương mại 26 1.4.2 Tính chất PBS 30 1.4.3 Ứng dụng PBS [34] 33 1.4.4 Blend PBS/tinh bột 35 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Nguyên liệu 41 2.2 Phương pháp chế tạo tinh bột nhiệt dẻo (TPS) 41 2.3 Phương pháp chế tạo Blend TPS/PBS 43 2.4 Phương pháp chế tạo màng từ blend TPS/PBS 44 iii Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester 2.5 Phương pháp xác định tính chất học màng TPS/PBS 45 2.6 Phương pháp xác định số chảy blend TPS/PBS 45 2.7 Phương pháp xác định cấu trúc blend TPS/PBS 46 2.8 Phương pháp Molau 47 2.9 Phương pháp nhiễu xạ tia X 47 2.10 Phương pháp phổ hồng ngoại FTIR 48 2.11 Phương pháp xác định khả phân hủy sinh học hiếu khí hồn tồn màng blend PBS/TPS trình tạo compost với điều kiện kiểm soát 49 2.11.1 Phương pháp xác định khả phân rã blend TPS/PBS điều kiện mơ q trình tạo compost kiểm sốt quy mơ phịng thí nghiệm 49 2.11.2 Phương pháp xác định khả phân hủy sinh học màng PBS/TPS thông qua khối lượng Cacbon dioxit (CO2) sinh 52 2.11.3 Đánh giá tác động sản phẩm phân hủy tới môi trường sinh thái 57 2.11.4 Phương pháp kiểm tra định tính phân rã màng PBS/TPS điều kiện tự nhiên 58 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1 Nghiên cứu chế tạo tinh bột nhiệt dẻo (TPS) từ tinh bột sắn 59 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng chất hóa dẻo tới tính chất tinh bột nhiệt dẻo 59 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ gia cơng tính chất tinh bột nhiệt dẻo 64 3.1.3 ghiên cứu đ c trưng cấu tr c v t nh chất tinh ột nhiệt ẻo 65 3.2 Nghiên cứu chế tạo blend PBS/TPS 68 3.2.1 Nghiên cứu biến tính TPS 68 3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn loại ảnh hưởng tỷ lệ chất biến tính tới tính chất hỗn hợp blend PBS/TPS 70 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng chất xúc tác tới tính chất blend PBS/MTPS 75 3.2.4 Đánh giá phản ứng ghép PBS MTPS thí nghiệm Molau 79 iv Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester 3.3 Nghiên cứu đánh giá khả phân hủy sinh học màng PBS/MTPS 81 3.3.1 Đánh giá khả phân rã màng PBS/MTPS điều kiện mô q trình tạo compost kiểm sốt quy mơ phịng thí nghiệm 82 3.3.2 Đánh giá khả phân hủy sinh học hoàn toàn màng PBS/MTPS môi trường ủ compost ưa kh có kiểm sốt 84 3.3.3 Đánh giá tác động sản phẩm phân hủy tới môi trường sinh thái 89 3.3.4 Phương pháp kiểm tra định tính phân rã màng PBS/MTPS điều kiện tự nhiên 91 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 v Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên đầy đủ CEN Hội đồng Châu Âu tiêu chuẩn hóa PLA polylactic axit PHA Polyhydroxyalkanoat PCL Polycaprolacton PBS Polybutylen succinat PBAT Polybutylen adipat terephthalat bio-PE Biopolyetylen PVC Polyvinyl clorua PET Polyetylen terephthalat PP Polypropylen PGA Polyglycolit TPS Tinh bột nhiệt dẻo PEG Polyetylen glycol BDO 1,4-butanediol EG Etylen glycol PG Propylen glycol Tm Nhiệt độ nóng chảy Tg Nhiệt độ hóa thủy tinh PBSA Copolyme poly (butylene succinate/ adipat) PBST poly (butylen succinat-co-butylen terephtlat) vi Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Mw Trọng lượng phân tử trung bình mPBS Bioamber‐Modified PBS PS Polystyren LDPE Polyetylene tỷ trọng thấp HDPE Polyetylene tỷ trọng cao PPS Polyphenylen sulfit PES Poly(ethylen succinat) PBAT polybutylen adipat terephtalat DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ phân loại nhựa sinh học [2] Hình 1.2: Sơ đồ phân loại nhựa sinh học theo đ c tính phân hủy [3] Hình 1.3: Ảnh cấu trúc phân tử Amyloza 11 Hình 1.4: Ảnh cấu trúc phân tử Amylopectin 12 Hình 1.5: Cấu trúc tinh thể tinh bột [5] 13 Hình 1.6: Hình ảnh mạng gel tinh bột 15 Hình 1.7: Tinh bột hồ hóa (a) tinh bột thối biến (b) 16 Hình 1.8: Sơ đồ cấu trúc tinh bột q trình hóa dẻo [6] 18 Hình 1.9: Quy trình đ c để tạo màng TPS [9] 20 Hình 1.10: Sơ đồ tổng quát quy trình chế tạo sản phẩm TPS thiết bị đùn trục vít [9] 21 Hình 1.11: Ảnh hạt nhựa Polybutylene succinate 25 Hình 1.12: Kết thử nghiệm phân hủy PBS copolyester chúng sau chôn lấp đất 1, tháng (Tserki et al 2006b) [33] 33 Hình 1.13: Ứng dụng PBS [34] 34 Hình 14: Hình ảnh vài ứng dụng nhựa PBS 34 vii Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Hình 1.15: Phản ứng este hóa tinh bột TA 39 Hình 1.16: Phản ứng tinh bột biến tính PBS 40 Hình 2.1: Sơ đồ trình chế tạo tinh bột nhiệt dẻo 41 Hình 2.2: Hình ảnh chế tạo TPS máy đùn trục vít Leistritz 42 Hình 2.3: Ảnh tinh bột nhiệt dẻo chế tạo 42 Hình 2.4: Sơ đồ trình chế tạo blend PBS/TPS 43 Hình 2.5: Hình ảnh trình chế tạo blend PBS/TPS thực tế 44 Hình 2.6: Ảnh trình thổi màng từ blend PBS/TPS máy thổi màng Labtech 44 Hình 2.7: Ảnh máy đo độ bền kéo Lloyd 5KN 45 Hình 2.8: Ảnh máy đo số chảy 46 Hình 2.9: Ảnh kính hiển vi điện tử qt SEM 46 Hình 2.10: Máy đo phổ nhiễu xạ tia X D8-Advance 48 Hình 2.11: Máy đo phổ hồng ngoại FTIR 48 Hình 2.12: K ch thước hộp mẫu thử nghiệm phân hủy 49 Hình 2.13: Hỗn hợp mẫu compost tổng hợp 51 Hình 2.14: Sơ đồ hệ thống thử sử dụng bình ủ 55 Hình 3.1: Ảnh hưởng h m lượng loại chất hóa dẻo đến độ bền kéo TPS 60 Hình 3.2: Ảnh hưởng h m lượng loại chất hóa dẻo đến độ dãn dài TPS 60 Hình 3.3: Ảnh hưởng tỷ lệ chất hóa dẻo đến tính chất TPS 63 Hình 3.4: Hình ảnh màng tinh bột từ TPS chế tạo máy đùn trục vít 110 oC 65 Hình 3.5: Hình ảnh hạt tinh bột sắn hạt TPS 66 Hình 3.6: Hình chụp SEM tinh bột sắn TPS 66 Hình 3.7: So sánh phổ X-ray tinh bột TPS 67 Hình 3.8: Phổ hồng ngoại FT-IR tinh bột biến tính 69 Hình 3.9: Ảnh hưởng h m lượng chất biến t nh đến số chảy MFI blend 71 viii Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Từ đồ thị hình 3.21 thấy điều kiện phân hủy hiếu khí sau 10 ngày thử nghiệm, mẫu trống chuyển đổi thành 69 mg CO2/1gam chất rắn bay hơi, nằm phạm vi 50 – 150 mg CO2/1g chất rắn bay theo tiêu chuẩn ISO 14855 Mặt khác, từ đồ thị hình 3.22 thấy rằngvật liệu đối chứng xenlulo môi trường vật liệu cấy sau 45 ngày phân hủy 70% (72,41%) Điều compost sử dụng thử nghiệm hoàn toàn phù hợp để sử dụng làm vật liệu cấy cho phép thử xác định khả phân hủy sinh học hoàn toàn vật liệu thử theo tiêu chuẩn ISO 14855 Hình 3.23: M ng PBS/MTPS (a) trước thử nghiệm, (b) phân hủy sau 52 ngày Từ số liệu đồ thị hình 3.21 thấy lượng CO2 tăng nhanh khoảng thời gian 25 ngày đầu thử nghiệm sau lượng CO2 sinh giảm đáng kể đạt giá trị bão hòa sau 52 ngày Trong mẫu đối chứng xenlulo lượng CO2 sinh tiếp tục tăng tới tận ngày thứ 52 chưa đạt giá trị bão hòa Mức độ phân hủy sinh học vât liệu xác định thông qua tỷ số lượng CO2 sinh trình tạo compost so với lượng tổng lượng cacbon hữu vật liệu theo lý thuyết trình bày hình 3.22 cho thấyquá trình phân hủy màng PBS/MTPS diễn ổn định thời gian ngắn Sau 10 ngày ủ điều kiện tạo compost có kiểm sốt màng PBS/MTPS phân hủy 40% sau 20 ngày 88 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester phân hủy 80% Sau tốc độ phân hủy chậm đần đạt giá trị bão hòa ngày thứ 52, kết thúc phép thử xác định khả phân hủy vi sinh màng PBS/MTPS đạt 98,87 % Sau kết thúc trình phân hủy, mẫu compost xác định lại giá trị pH, hàm lượng phần khô hàm lượng chất rắn hay hơi, kết trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7: Các thơng số mẫu thử sau q trình phân hủy hồn tồn Hàm lượng phần khơ Hàm lượng chất rắn bay DS (%) VS (%) Mẫu trống 88,29 17,33 7,2 Mẫu đối chứng 75,99 14,65 7,1 79,48 10,61 7,4 Tên mẫu Mẫu chứa vật liệu thử (PBS/MTPS) pH 3.3.3 Đánh giá tác động sản phẩm phân hủy tới môi trường sinh thái Để đánh giá tác động sản phẩm phân hủy màng PBS/MTPS loại mùn hữu tới môi trường đất, tiến hành gieo hạt đậu đen mẫu đất trồng có chứa mẫu compost thử nghiệm phân hủy với tỷ lệ đất trồng/compost = 100/0, 75/25,50/50 quan sát đánh giá khả nảy mầm hạt trình sinh trưởng Kết trình bày hình 3.24 89 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Hình 3.24; Ảnh trình sinh trưởng câu đậu đen sau a) ng y, ) ng y, c) ngày, d) 10 ngày Kết cho thấy tỷ lệ nảy mầm hạt giống đạt 100% (10 cây/10 hạt) mẫu đất có trộn lẫn với compost, với mẫu đất trống tỷ lệ đạt 80 % (8 cây/10 hạt giống) điều kiện hạt giống đạt tiêu chuẩn Sự phát triển mẫu đất có kết hợp compost chứa sản phẩm phân hủy màng PBS/MTPS chí cịn cao so với mẫu tham chiếu (mẫu đất trống) Cây q trình phát triển khơng có tượng héo lá, hạo tử, biến dạng thân … Điều sản phẩm phân hủy khơng có tác động xấu đến môi trường sinh thái Hơn compost chứa sản phẩm phân hủy cịn có tác động tích cực đến trồng, sinh khối tạo cung cấp dinh dưỡng cho phát triển trồng Ở đây, kết hợp phân trộn với mẫu đất trồng tạo điều kiện cho phát triển nhanh tỷ lệ trộn phân với đất theo khối lượng 50/50 90 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester 3.3.4 Phương pháp kiểm tra định tính phân rã màng PBS/MTPS điều kiện tự nhi n Các thử nghiệm phần chứng tỏ màng PBS/MTPS chế tạo điều kiện tạo compost kiểm soát nhiệt độ độ ẩm với rác thải thực vật, có khả chuyển hóa tới 98,87% lượng cacbon chúng thành CO2 sau 52 ngày Điều đồng nghĩa với việc điều kiện tạo compost cơng nghiệp, có gia nhiệt kiểm sốt độ ẩm thích hợp màng PBS/MTPS có khả phân hủy hồn tồn thành CO2 nước tác dụng vi sinh vật tự nhiên, sinh trình tạo compost Tuy nhiên, vật liệu có khả phân hủy điều kiện môi trường tự nhiên thùng tạo compost quy mơ nhỏ hộ gia đình hay trường học… điều mang lại thêm nhiều lợi ích việc phân loại rác đơn giản không cần phải phân loại riêng bao bì loại bao bì thơng thường, hạn chế lượng rác thải đưa tới bãi rác chờ xử lý Do vậy, để đánh giá khả phân hủy hoàn toàn màng PBS/MTPS tiến hành thử nghiệm kiểm tra khả phân rã màng điều kiện tự nhiên, với vật liệu cấy compost tương tự thí nghiệm gia tốc phịng thí nghiệm Q trình thử nghiệm dừng mà vật liệu thử coi phân hủy hoàn toàn, mắt thường gần thấy Diễn biến trình ghi chép chụp lại, thống kê bảng 3.8 Bảng 3.8: Quá trình phân hủy mẫu thử điều kiện tự nhiên Ngày Hiện tượng Hình ảnh Nhiệt độ trời 23°C,nhiệt độ thùng ủ compost 25°C - Chủ yếu mùi rau củ thối 91 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Nhiệt độ trời 34°C,nhiệt độ thùng ủ compost 34°C - Màng bắt đầu có tượng bợt, dễ rách 14 Nhiệt độ ngồi trời 22 oC, nhiệt độ đo thùng ủ compost 22.5oC - Màng bị mủn nhiều trước Bên ẩm, chưa có tượng chảy nước ngồi 21 Nhiêt độ trời 25 oC thùng ủ compost 25 oC - Mẫu bắt đầu bị ăn thủng lỗ chỗ, nhiều vết rách thủng to Kích thước mẫu ban đầu giảm 31 Nhiêt độ trời 25 °C, thùng ủ compost 25 độ - Đa số mẫu bị phân rã thành mảnh nhỏ 38 Nhiệt độ trời 26 °C, thùng ủ compost 27 oC - Tất mẫu bị phân rã thành mảnh nhỏ, kích thước mảnh vỡ từ vài mm đến 1,5 cm 92 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester 52 Nhiệt độ trời 23 oC, thùng ủ compost 25 độ - Màng tiếp tục bị phân hủy rõ rệt hơn, số lượng mảnh mẫu nhìn thấy mắt thường giảm đáng kể 70 Nhiệt độ trời 18 oC,trong thùng ủ compost 19 oC - Các mẫu màng phân rã miếng nhỏ, kích thước mảnh vỡ cịn từ – mm 84 Nhiệt độ trời 16 °C, thùng ủ compost 17 oC - Mắt thường gần khó thấy dấu hiệu màng Kích thước mảnh vỡ từ – 5mm, nhiên cáccác mảnh có kich thước nhỏ chiếm đa số 93 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester 101 Nhiệt độ trời 23 °C, thùng ủ compost 23 oC - Mức độ phân rã tương tự ngày thứ 84 112 Nhiệt độ trời 20 °C, thùng ủ compost 20 oC - Màng gần phân hủy hồn tồn, khơng cịn nhìn rõ mắt thường 141 Hồn tồn khơng nhìn thấy mẫu phân rã mắt thường Lúc coi phân hủy hồn tồn Kết thúc q trình thử nghiệm Như thấy rằng, q trình thử nghiệm phân hủy chủ yếu diễn môi trường nhiệt độ không cao, chủ yếu khoảng 20 - 25oC.Sau tuần đầu tiên, thùng ủ compost có nhiệt độ chênh lệch so với nhiệt độ môi trường, cao từ 2-3°C Sự tăng nhiệt độ giai đoạn hoạt động mạnh mẽ vi sinh vật khối compost Sau ủ ngày, mẫu thử có tượng dễ bợt rách, suy giảm tính chất Và đến tuần thứ ba quan sát lỗ thủng bị “ăn”, nhiên 94 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester nhiệt độ thùng ủ compost cân với nhiệt độ mơi trường bên ngồi Các lỗ thủng mẫu thử tăng dần kích thước Cùng với thời gian ủ tăng dần, kích thước mẫu giảm rõ rệt số lượng mẫu cịn quan sát mắt thường giảm nhanh chóng Mẫu nhanh chóng bị rã thành mảnh nhỏvà sau 141 ngày thử nghiệm khơng cịn quan sát thấy mảnh mẫu cịn sót lại, mẫu thử phân hủy Như vậy, kết luận màng sở blend PBS/MTPS hết thời gian sử dụng xử lý cách ủ phân trực tiếp với rác thải hữu khác điều kiện tự nhiên hộ gia đình Kết cho thấy màng sở blend PBS/MTPS đáp ứng tiêu chuẩn “Home compost” theo hướng dẫn tổ chức Vincotte (Bỉ) vật liệu phân hủy vi sinh Bảng 3.9: Các thông số mẫu sau thử nghiệm Hàm lượng phần khô Hàm lượng chất rắn bay pH 31,88 67,41 7,2 95 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester KẾT LUẬN Đã chế tạo tinh bột nhiệt dẻo từ tinh bột sắn với hệ chất hóa dẻo glyxerin/sorbitol = 20/10 PKL so với tinh bột thiết bị đùn trục vít thơng thường nhiệt độ 110 oC, tốc độ trục 100 vòng/phút TPS chế tạo mềm dẻo loại nhựa nhiệt dẻo truyền thống, tương đối trong, có màu nâu nhạt độ bền kéo 1,51MPa, độ dãn dài đứt 337% Đã chế tạo blend sở nhựa PBS tinh bột nhiệt dẻo thiết bị đùn trục vít với tỷ lệ PBS/TPS = 60/40 PKL có số chảy 5,4 g/10 phút Blend chế tạo có khả sử dụng để thổi loại màng mỏng với độ ổn định cao Màng thổi có độ dày 30 - 45µm, độ bền kéo 25,1 MPa, độ dãn dài 261% Biến tính tinh bột axit tartaric cho hiệu tương hợp cao với nhựa PBS hàm lượng tối ưu 2,4% so với tổng khối lượng blend, thể cấu trúc pha blend quan sát ảnh SEM đồng nhất, gần khó phân biệt hai pha bám dính hai cải thiện rõ rệt Xúc tác thiếc (0,15% so với tổng khối lượng blend) chứng tỏ khả xúc tác tốt phản ứng este hóa nhóm OH cuối mạ ch PBS nhóm COOH tinh bột biến tính tạo polyme ghép PBS-g- MTPS Màng blend sở blend PBS/MTP có khả phân hủy hoàn toàn thành CO2, H2O mùn hữu theo tiêu chuẩn EN 13432 Trong điều kiện tạo compost hiếu khí có kiểm sốt nhiệt độ quy mơ phịng thí nghiệm mức độ phân rã đạt 98,4% sau 30 ngày, mức độ phân hủy thành CO2 đạt 97,70 % sau 52 ngày Các sản phẩm phân hủy không ảnh hưởng bất lợi tới môi trường tự nhiên, đậu đen môi trường đất có chứa compost blend PBS/MTPS nảy mầm sinh trưởng bình thường Trong điều kiện ủ compost tự nhiên, màng blend có khả phân hủy 95,8 % sau 141 ngày 96 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Müller, R J (2005), “Biodegradability of Polymers: Regulations and Methods for Testing”, In Biopolymers Online, DOI: 10.1002/3527600035, pp 365-388 [2] Panchal Shivam (2016), “Recent developments on biodegradable polymers and their future trends”, Int Res J of Science & Engineering, Vol (1): 17-26 [3] Maja Rujnić-Sokele, Ana Pilipović (2017), “Challenges and opportunities of biodegradable plastics: A mini review”, Waste Management & Research, Vol 35(2), pp 132-140 [4] Lê Văn Hoàng (2008), Bài giảng tinh bột thực phẩm, Đại học Đà Nẵng [5] Ali Abas Wani, Preeti Singh, Manzoor Ahmad Shah, Ute Schweiggert-Weisz, Khalid Gul, Idrees Ahmed Wani (2012), “Rice Starch Diversity: Effects on Structural, Morphological, Thermal, and Physicochemical Properties - A Review”, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 11(5), pp 417-436 [6] Chin-An Lin, Chi-Che Tung (2009), “The Preparation of Glycerol PseudoThermoplastic Starch (GTPS) via Gelatinization and Plasticization”, PolymerPlastics Technology and Engineering, vol.48, p.510 – 517 [7] R.F.T Stepto (1999), “Thermoplastic Starch and Drug Delivery Capsules”, Polymer International, vol.43 (2), pp.155-158 [8] Olivier Vilpoux, Luc Averous (2004), “Technology, use and potentialities of latin American starchy tuber Chapter 18: Starch-base plastics”, Collection Latin American Starchy Tubers, NGO Raies and Cargill Foudation Sao Paolo – Brazill, Book No.3, pp 521-533 [9] Yachuan Zhang, Curtis Rempel and Derek McLaren (2014), “Chapter 16: Thermoplastic Starch” Innovations in Food Packaging (Second Edition), , Academic Press, London, pp 391-412 [10] Zullo, R., Iannace, S (2009), “The effects of different starch sources and plasticizers on film blowing of thermoplastic starch: Correlation among process, 97 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester elongational properties and macromolecular structure”, Carbohydr Polym., Vol 77, pp 376-383 [11] Ma X F., Yu J.G (2004), “The plasticized containing amide groups for thermoplastic starch”, Carbohydr Polym., 57, pp 197- 203 [12] Zhang Y., Han J H., (2006a), “Mechanical and thermal characteristics of pea starch films plasticized with monosaccharides and polyols”, J Food Sci 71, pp 109-118 [13] Galdeano M.C., Mali S., Grossmann M.V., Yamashita F., Garcia M.A (2009), “Effects of plasticizers on the properties of oat starch films”, Mater Sci Eng C 29, pp 532-538 [14] Koch, K., Gillgren, T., Stading, M., Andersson, R., (2010), “Mechanical and structural properties of solution-cast high amylose maize”, Int J Biol Macromol., 46, pp13-19 [15] El-Dash, A.A (1982), “Chapter 10: Aplication and control of thermoplastic extrusion of cereals for food and industrial uses”, Cereal a Renewable Resource: Theory and Practice (Y Pomeranz, ed.), Am Assoc., Cereal Chem St Paul, Minnesota, pp 165 – 216 [16] Maria Teresa Pedrosa Silva Clerici (2012), “Chapter 3: Physical and/or Chemical Modifications of Starch by Thermoplastic Extrusion”, Thermoplastic Elastomers, (Adel El-Sonbati, Ed.), InTech, pp 39 – 56 [17] Moscicke, L., Mitrus, M., Wojtowicz, A., Oniszczuk, T., Rejak, A., Janssen, L (2012), “Application of extrusion-cooking for processing of thermoplastic starch (TPS)”, Food Res Int., 47, pp 291-299 [18] Mohamad Kahar Abdul Wahab et al (2012), “Compatibilization Effects of PE-gMA on mechanical, thermal and swelling properties of high density Polyethylene/Natural Rubber/Thermoplastic Tapioca Starch Blends”, PolymerPlastics Technology and Engineering, vol.51, pp.298-303 98 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester [19] Zuraida A., Nur Humairah A R., Nur Izwah A W., Siti Naqiah Z (2012), “The Study of Glycerol Plasticized Thermoplastic Sago Starch”, Advanced Materials Research, vol 576, pp 289 - 292 [20] M Ghafoori et al (2012), “The role of joint viscoelastic function in the adhesion of low-density polyethylene to thermoplastic starch”, Journal of Adhesion Science and Technology, vol.21 (11), pp 1059-1069 [21] Panuwat Suppakul et al., (2006), Plasticizer and Relative Humidity Effects on Mechanical Properties of Cassava Flour Films, Conference: The 15th IAPRI World Conference on Packaging 2006 at Tokyo, Japan [22] Flávia Debiagi, Léa Rita P.F Mello and Suzana Mali (2017), “Chapter Thermoplastic Starch-Based Blends: Processing, Structural, and Final Properties”, Starch-Based Materials in Food Packaging, Elsevier Inc, pp 153-186 [23] Eirini Adamopoulou (2012), Poly(butylene succinate): A Promising Biopolymer, MS Thesis , School of Chemical Engineering, The Uiniversityof Athens [24] Nova Institute Brochure (2016), Succinity - Biobased your success Biobased Polybutylene Succinate (PBS) – An attractive polymer for biopolymer compounds [25] Ahn B.D., Kim S H., KimY H., Yang J S (2001), “Synthesis and Characterization of the Biodegradable Copolymers from Succinic Acid and Adipic Acid with 1,4‐Butanediol”, Journal of Applied Polymer Science, Vol.82, pp 2808– 2826 [26] Yasushi Ichikawa, Tatsuya Mizukoshi (2011), “Bionolle Polybutylenesuccinate”, Synthetic biodegradable polymer, Spinger Publisher, pp 285-313 [27] SK Chemicals, https://www.skchemicals.com/page/business/bs_skygreen.do [28] Mitsubishi Chemicals, http://www.pttmcc.com/new/faq.php [29] Lotte Fine Chemical, EnPol Brochure 99 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester [30] Prem Lata Meena, Vinay, Abhay Goel, Vipin Rai, Eram Rao S, and Manjeet Singh Barwa (2017), “Packaging material and need of biodegradable polymers: A review”, International Journal of Applied Research, 3(7), pp 886-896 [31] Nikolic M.S., Poleti D., Djonlagic J (2003), “Synthesis and characterization of biodegradable poly(butylene succinate‐co‐butylene fumarate”, European Polymer Journal., 39, pp 2183–2192 [32] Fujimaki, T (1998), “Processability and properties of aliphatic polyesters”, Polym Degrad Stab, 59 (1-3), pp 209-214 [33] Tserki V., Matzinos P., Pavlidou E., Panayiotou C., (2006), “Biodegradable aliphatic polyesters Part II Synthesis and characterization of chain extended poly(butylene succinate‐co‐butylene adipate)”, Polymer Degradation and Stability, pp 377‐384 [34] Jun Xu, Bao-Hua Guo (2010), “Review: Poly(butylene succinate) and its copolymers: Research, development and industrialization”, Biotechnol J., 5, pp1149–1163 [35] Wang, N., Yu, J., & Ma, X (2007), “Preparation and characterization of thermoplastic starch/PLA blends by one-step reactive extrusion”, Polymer International, 56, pp 1440–1447 [36] Moad, G (2011), “Chemical modification of starch by reactive extrusion”, Progress in Polymer Science, 36(2), pp 218–237 [37] Raquez, J M., Nabar, Y., Srinivasan, M., Shin, B Y., Narayan, R., & Dubois, P (2008a), “Maleated thermoplastic starch by reactive extrusion”, Carbohydrate Polymer, 74(2), pp 159–169 [38] Xie, F., Yu, L., Liu, H., & Chen, L (2006), “Starch modification using reactive extrusion”, Starch/Stärke, 58(3-4), pp 131–139 100 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester [39] R Shi, Z Zhang, Q Liu, Y Han, L Zhang, D Chen, W Tian (2007), “Characterization of citric acid/glycerol co-plasticized thermoplastic starch prepared by melt blending”, Carbohydr Polym 69, pp 748–755 [40] N Wang, X Zhang, N Han, F Jianming (2010), “Effects ofwater on the properties of thermoplastic starch poly(lactic acid) blend containing citric acid”, J Thermoplast Compos Mater., 23, pp 19–34 [41] T Divers, I Pillin, J.F Feller, G Levesque, Y Grohens (2004), “Starch modification, destructuration and hydrolysis during O-formylation”, Starch (Stärke), 56, pp 389–398 [42] A.J.F Carvalho, M.D Zambon, A.A.S Curvelo, A Gandini (2005), “Thermoplastic starch modification during melt processing: hydrolysis catalyzed by carboxylic acids”, Carbohydr Polym., pp 387–390 [43] Zhang J.F, Sun X (2004), “Mechanical properties of poly(lactic acid)/starch composites compatibilized by maleic anhydride” Biomacromolecules, (4), pp 1446-1451 [44] Hongkai Nia, Biao Yangb, Hui Sunc and Guozhi Xu (2012), “Wet Blending of Pregelatinized Starch and Poly (butylene succinate)”, Advanced Materials Research Vol 557-559, pp 1121-1126 [45] Supakij Suttiruengwong, Kanchana Sotho1 and Manus Seadan (2014), “Effect of Glycerol and Reactive Compatibilizers on Poly(butylene succinate)/Starch Blends”, J Renew Mater., Vol 2, No 1, pp 85-92 [46] Andres M Tuates Jr., Ofero A Caparino (2016), “Development of Biodegradable Plastic as Mango Fruit Bag”, International Journal on Advanced Science Engineering Information Technology, Vol.6 (5), pp 799 - 803 [47] Bruna Klein, Nathan Levien Vanier, Khalid Moomand, Vânia Zanella Pinto, Rosana Colussi, Elessandra da Rosa Zavareze, Alvaro Renato Guerra Dias (2014), 101 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester “Ozone oxidation of cassava starch in aqueous solution at different pH” Foo Chemistry, 155, pp 167–173 [48] VanSoest, J.J.G., Hulleman, S.H.D., deWit, D., Vliegenthart,J.F.G (1996), “Crystallinity in starch bioplastics”, Industrial Crop sand Products, 5(1), 11–22 [49] María Guadalupe Lomelí-Ramírez, Satyanarayana G Kestur , Ricardo ManríquezGonzález , Setsuo Iwakiri , Graciela Bolzon de Muniz, Thais Sydenstricker FloresSahagun (2014), “Bio-composites of cassava starch-green coconut fiber: Part II— Structure and properties”, Carbohydrate Polymers, 102, pp 576–583 [50] Supakij Suttiruengwong, Kanchana Sotho, Manus Seadan (2014), “Effect of Glycerol and Reactive Compatibilizers on Poly(butylene succinate)/Starch Blends”, J Renew Mater., Vol (1), pp 85-92 102 ... nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Qua tài liệu tham khảo thấy có nhiều phương pháp khác để chế tạo blend polyeste phân hủy sinh học với tinh bột. .. tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester - Nhựa phân hủy sinh học từ nguồn nguyên liệu tái tạo: nhựa thể tính chất phân hủy sinh học Ví dụ bao gồm hỗn hợp tinh bột làm từ tinh. .. biến tinh bột Nhiệt độ thấp, thoái biến xảy nhanh 15 Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng polyme tự phân hủy sở blend tinh bột nhựa polyester Hình 1.7: Tinh bột hồ hóa (a) tinh bột thối