Nghiên cứu giai đoạn oxi hóa của màng polyetylen phân hủy theo cơ chế oxo biodegradation

Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN VŨ VIỆT LINH NGHIÊN CỨU GIAI ĐOẠN OXI HÓA CỦA MÀNG POLYETYLEN PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ OXO-BIODEGRADATION Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Cao Phân Tử Tổ Hợp LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2011 Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN VŨ VIỆT LINH NGHIÊN CỨU GIAI ĐOẠN OXI HÓA CỦA MÀNG POLYETYLEN PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ OXOBIODEGRADATION Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Cao Phân Tử Tổ Hợp LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2011 CƠNG TRÌNH HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đắc Thành (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Hà Thúc Huy (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: TS La Thị Thái Hà (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐHQG TP.HCM Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS.TS Nguyễn Hữu Niếu - Chủ tịch hội đồng TS La Thị Thái Hà - Thư ký PGS.TS Nguyễn Đắc Thành - Ủy viên PGS.TS Hà Thúc Huy - Ủy viên TS Võ Hữu Thảo - Ủy Viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa Ngày tháng 01, năm 2011 Chủ tịch hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng 01 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VŨ VIỆT LINH Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 23/ 01/ 1985 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HỢP MSHV: 00308437 Khoá (Năm trúng tuyển): 2008 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIAI ĐOẠN OXI HÓA CỦA MÀNG POLYETYLEN PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ OXO-BIODEGRADATION 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: a) Nghiên cứu tác động q trình gia cơng tạo hạt chủ tạo màng lên tính chất hạt chủ màng PE có phụ gia stearate kim loại (sắt, cobalt) b) Nghiên cứu ảnh hưởng loại stearate sắt đến tính chất màng PE c) Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng stearate sắt hàm lượng stearate sắt/cobalt hệ đến tính chất lão hóa màng PE điều kiện gia cơng, lưu trữ lão hóa 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/01/2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV) LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực luân văn, em nhận nhiều giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS-TS Nguyễn Đắc Thành Người tận tình bảo, hướng dẫn truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tồn thể Thầy Cơ, đồng nghiệp Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm Vật Liệu Polyme Compozit, Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Polyme tạo điều kiện tinh thần sở vật chất để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè bên cạnh, động viên ủng hộ em suôt thời gian thực đề tài Chân thành cảm ơn Nguyễn Vũ Việt Linh i TÓM TẮT LUẬN VĂN Nhựa polyetylen (PE) ứng dụng rộng rãi ngành bao bì tính chất ưu việt nó, nhiên PE lại gây vấn đề nghiêm trọng mơi trường chúng khó phân hủy, phải gần 400 năm chúng phân hủy hoàn toàn Các nghiên cứu gần chế tạo loại nhựa PE có khả phân hủy sinh học đảm bảo tính chất vốn có chúng, nhựa PE phân hủy theo chế phân hủy oxi hóa–sinh học (oxo-biodegradation) dùng hệ chất xúc tiến giảm cấp (pro-degradant) muối kim loại đa hóa trị Hiện nay, tất nguyên liệu có dùng hệ chất (thường dạng hạt chủ) không đưa công thức pha chế, bí mật nhà sản xuất giới Mặt khác chưa có sản phẩm xúc tiến giảm cấp nước nghiên cứu chuyên sâu đưa vào thực tế sản xuất Do vậy, vấn đề đặt nghiên cứu thành công hệ chất xúc tiến giảm cấp sử dụng công nghiệp sản xuất bao bì PE Kết nghiên cứu góp phần giải vần đề chi phí, giá chủ động sản xuất Bên cạnh thể chủ động nghiên cứu hướng bao bì có khả phân hủy sinh học nước Do thời gian thực luận văn có hạn số khó khăn gặp phải thực đề tài này, nội dung nghiên cứu dừng lại: Nghiên cứu giai đoạn oxi hóa màng PE phân hủy theo chế oxo-biodegradation Trong phạm vi đề tài, nội dung cần thực là: Khảo sát ảnh hưởng q trình gia cơng tạo hạt chủ tạo màng đến tính chất màng PE có phụ gia stearate sắt, hệ stearate sắt/cobalt Từ chọn lựa chế độ gia công phù hợp Khảo sát ảnh hưởng loại hạt chủ có chứa stearate sắt đến tính chất màng PE Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng stearate sắt ảnh hưởng hàm lượng stearate sắt/ stearate cobalt hệ đến tính chất màng PE Khảo sát ảnh hưởng điều kiện lưu trữ lão hóa lên khả phân hủy màng PE ii MỤC LỤC Đề mục Trang LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH HÌNH ẢNH vii DANH SÁCH BẢNG BIỂU x CHƯƠNG 1: NHỰA POLYETYLEN VÀ QUÁ TRÌNH GIẢM CẤP POLYETYLEN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHỰA POLYETYLEN (PE) 1.1.1 Giới thiệu nhựa PE 1.1.2 Cấu tạo phân tử 1.1.3 Phân loại 1.1.4 Một số tính chất PE 1.1.5 Các sản phẩm làm từ PE 1.2 QUÁ TRÌNH GIẢM CẤP PE 1.2.1 Cơ chế giảm cấp 1.2.2 Các yếu tố gây giảm cấp 1.2.3 Hậu trình giảm cấp 1.2.4 Các phương pháp ngăn chặn trình giảm cấp 1.3 QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY OXI HÓA PE QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY QUANG HÓA PE 11 CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ POLYME CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC 13 2.1 Khái niệm polyme phân hủy sinh học 13 2.2 Phân loại 14 2.2.1 Polyme phân hủy sinh học tự nhiên 14 2.2.2 Polyme tổng hợp phân huỷ sinh học 15 iii 2.3 Giới thiệu loại polyme có khả phân hủy sinh học 16 2.3.1 Polyme tinh bột 16 2.3.2 Hỗn hợp nhựa polyester tinh bột 17 2.3.3 Polyesters 18 2.3.4 Nhựa có dùng phụ gia dạng hạt chủ (masterbatch) điều kiển trình giảm cấp 19 2.3.5 Polyme có khả phân hủy ánh sáng 20 2.3.6 Polyme tan nước 21 2.4 Cơ chế phân hủy oxi hóa - sinh học nhựa polyolefin 22 2.5 Polyme phân hủy sinh học đất 22 2.5.1 Quá trình vào đất polyme 22 2.5.2 Các yếu tố môi trường đất tác động lên giảm cấp phân hủy sinh học polyme 26 CHƯƠNG 3: MÀNG PE PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ PHÂN HỦY SINH HỌC - OXI HÓA 29 3.1 Tổng quan màng PE phân hủy theo chế phân hủy sinh học-oxi hóa 29 3.1.1 Giới thiệu PE phân hủy sinh học-oxi hóa 29 3.1.2 Cơ chế phân hủy sinh học - oxi hóa 33 3.2 Cơ chế phân hủy PE có phụ gia tiền giảm cấp 35 3.2.1 Diễn biến PE q trình gia cơng 35 3.2.2 Diễn biến phân hủy PE trình sử dụng vứt thải tác dụng ánh sáng 36 CHƯƠNG 4: NGUYÊN LIỆU 38 4.1 LDPE (Low density polyetylen) 38 4.2 STEARATE SẮT (III) 39 4.3 STEARATE COBALT 40 CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM 41 5.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG 41 5.1.1 Quy trình chế tạo hạt chủ LDPE/ stearate kim loại 41 iv 5.1.2 Quy trình chế tạo màng 42 5.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 5.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng q trình gia cơng hạt chủ đến tính chất hạt chủ tính chất màng 45 5.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng q trình gia cơng màng đến tính chất màng 45 5.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng loại hạt chủ có chứa stearate sắt đến tính chất lão hóa màng 45 5.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng stearate kim loại tỷ lệ Fe3+/Co2+ hệ lên tính chất lão hóa màng điều kiện lưu trữ lão hóa 45 5.2.5 Nghiên cứu mối liên quan điều kiện lão hóa phụ gia stearate sắt, hệ phụ gia stearate sắt/ cobalt đến điểm kết thúc giảm cấp màng LDPE theo chế phân hủy oxy hóa 46 5.3 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 46 5.3.1 Phương pháp đo kéo ( theo tiêu chuẩn ASTM D882-02) 46 5.3.2 Đo số chảy ( theo tiêu chuẩn ASTM D 1238) 48 5.3.3 Đo phổ FT-IR số cacbonyl index – CI 49 5.3.4 Xác định điểm kết thúc giảm cấp PE phương pháp thử kéo (theo tiêu chuẩn ASTM D3826-98) thời điểm bắt đầu phân hủy sinh học theo chế phân hủy oxo 49 5.3.5 Đo độ bền lão hóa UV máy Q-sun 50 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 51 6.1 Ảnh hưởng trình gia cơng hạt chủ đến tính chất hạt chủ tính chất màng 51 6.1.1 Chọn lựa thông số gia cơng máy đùn vít Leistritz ZSE 18 HP 51 6.1.2 Đánh giá ảnh hưởng trình gia cơng hạt chủ lên tính chất hạt chủ tính chất màng 55 6.2 Ảnh hưởng trình gia cơng màng đến tính chất màng 59 v 6.2.1 Chọn lựa thông số gia công máy đùn vít Plasticoder Labstation, Brabender 59 6.2.2 Đánh giá ảnh hưởng q trình gia cơng màng lên tính chất màng 59 6.3 Ảnh hưởng loại hạt chủ có chứa stearate sắt (hàm lượng stearate sắt hạt chủ) đến tính chất lão hóa màng 62 6.3.1 Chỉ số chảy 62 6.3.2 Tính chất kéo 63 6.3.3 Phổ FTIR số cacbonyl 64 6.4 Ảnh hưởng hàm lượng stearate kim loại tỷ lệ Fe3+/Co2+ hệ lên tính chất màng điều kiện lưu trữ lão hóa 67 6.4.1 Trong điều kiện lưu trữ 67 6.4.2 Trong điều kiện gia tốc lão hóa máy Q-sun 71 6.4.3 Trong điều kiện lão hóa ngồi trời 78 6.5 Mối liên quan điều kiện lão hóa phụ gia stearate sắt, hệ phụ gia stearate sắt/ cobalt đến điểm kết thúc giảm cấp màng LDPE theo chế phân hủy oxo 84 6.5.1 Lão hóa máy Q-sun 84 6.5.2 Lão hóa ngồi trời TP.HCM 85 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 7.1 KẾT LUẬN 88 7.2 KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 vi 724.00 1370.89 1464.82 1713.88 0.12% 0.09% Peak cacbonyl 0.06% Absorbance Units 2903.49 2853.92 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 0.03% 0% 3800 3500 3200 2900 2600 2300 2000 1800 1600 Wavenumber cm-1 1400 1200 1000 900 800 700 600 500 Hình 6.22: Phổ FTIR mẫu màng PE, MB1-1, MB1-2, MB1-3, MB1-4 phơi trời 45 ngày Tp.HCM 1714 MB4-4 MB3-4 MB1-4 Absorbance Units Peak cacbonyl 3800 3500 3200 2900 2600 2300 2000 1800 W 1600 b 1400 1200 1000 900 800 700 600 500 400 Wavenumber cm -1 Hình 6.23: Phổ FTIR mẫu màng MB4-4, MB3-4, MB1-4 phơi 45 ngày trời Tp.HCM -81- 400 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 0.80 MB1-1 0.70 MB1-2 0.60 MB1-3 CI 0.50 MB1-4 PE 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 20 40 60 80 Thời gian lão hóa ngồi trời (ngày) 1.00 MB3-1 0.80 MB3-2 MB3-3 0.60 CI MB3-4 0.40 0.20 0.00 15 30 45 60 Thời gian lão hóa ngồi trời (ngày) 1.40 MB4-1 1.20 MB4-2 MB4-3 1.00 MB4-4 CI 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 15 30 45 60 Thời gian lão hóa ngồi trời (ngày) Hình 6.24: Sự thay đổi số cacbonyl-CI mẫu màng dùng hạt chủ MB1, MB3 MB4 theo thời gian lão hóa ngồi trời -82- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Phổ FTIR mẫu màng xuất peak vùng cacbonyl (peak 1714 cm-1) ngày rõ tăng thời gian lão hóa ngồi trời (hình 6) Phổ FTIR thể độ cao peak CO tăng dần theo chiều tăng dần hàm lượng stearate kim loại (hình 6.22) Độ cao peak CO tăng dần theo chiều tăng dần hàm lượng stearate cobalt hệ stearate sắt/cobalt (hình 6.23) Chỉ số cacbonyl tất mẫu màng tăng dần theo thời gian lão hóa Tuy nhiên mẫu màng có hàm lượng stearate kim loại cao CI tăng nhanh Tại thời điểm lão hóa, mẫu màng có hàm lượng stearate kim loại cao CI lớn Ví dụ: Hình 6.24, mẫu dùng hạt chủ MB1, thời gian lão hóa 60 ngày ngồi trời, CI tăng dần theo thứ thự MB1-1, MB1-2, MB1-3, MB1-4 Các mẫu màng có hàm lượng stearate cobalt hệ phụ gia stearate sắt/cobalt cao CI lớn Thể Hình 6.24, mẫu dùng hạt chủ MB4 có độ dốc cao nhất, tiếp đến MB3, thấp MB1 Bàn luận: Kết đo độ bền kéo, phổ FTIR số cacbonyl mẫu màng lão hóa ngồi trời cho thấy stearate kim loại có hiệu gia tốc q trình oxi hóa, stearate cobalt có hiệu gia tốc giảm cấp oxi hóa nhanh stearate sắt Thể tăng hàm lượng stearate sử dụng màng tăng hàm lượng cobalt stearate hệ stearate sắt/cobalt độ bền kéo đứt mẫu màng giảm dần, số cacbonyl tăng dần xuất peak vùng cacbonyl phổ hấp thụ FTIR rõ Q trình lão hóa trời làm giảm nhanh độ bền kéo đứt mẫu màng có dùng phụ gia stearate kim loại Cụ thể, xét mẫu có hàm lượng hạt chủ cao nhất, sau 60 ngày lão hóa ngồi trời mẫu màng dùng hạt chủ MB1 giảm 56.03%, mẫu màng dùng hạt chủ MB3 giảm 90.65 %, mẫu dùng hạt chủ MB4 giảm 91.92% Sở dĩ độ bền kéo đứt sau lão hóa ngồi trời giảm nhiều số cacbonyl tăng cao điều kiện lão hóa ngồi trời có yếu tố gây giảm cấp PE nhiệt độ, ánh sáng mặt trời, nước mưa, oxi tạp chất khác khơng khí Ánh sáng -83- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN nhiệt độ yếu tố gây lão hóa vật liệu, chúng làm phát sinh lan truyền gốc tự mạch, dẫn đến trình cắt mạch phân tử PE Oxi yếu tố oxi hóa mạch PE để tạo thành hợp chất oxi hóa mạch ngắn Bên cạnh tạp chất khác khơng khí như: khí COx, SOx, nước yếu tố gây giảm cấp PE Tất yếu tố trên, với việc sử dụng phụ gia stearate kim loại sắt cobalt gia tốc q trình giảm cấp oxi hóa lên vật liệu làm mẫu màng giảm độ bền kéo đứt tăng CI nhanh 6.5 Mối liên quan điều kiện lão hóa phụ gia stearate sắt, hệ phụ gia stearate sắt/ cobalt đến điểm kết thúc giảm cấp màng LDPE theo chế phân hủy oxo Do thời gian thực luận văn có hạn nên ta xét mẫu có hàm lượng phụ gia stearate sắt hệ stearate sắt/ cobalt cao để thời gian mẫu đạt đến điểm giòn ngắn 6.5.1 Lão hóa máy Q-sun 300.0 MB1-4 MB3-4 % độ dãn dài (%) 250.0 MB4-4 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 Thời gian lão hóa Q-sun (ngày) Hình 6.25: % Độ dãn dài mẫu màng theo thời gian lão hóa máy Q-sun (tiêu chuẩn ASTM D3826) -84- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Kiểm tra điểm kết thúc giảm cấp (điểm giịn) sau lão hóa máy Q-sun (độ dãn dài, %) Thời gian lão hóa máy Q-sun Mẫu ngày MB1-4 290.8 28.3 7.1 4.2 2.2 MB3-4 248.3 22.8 5.2 2.4 - MB4-4 245.1 23.3 4.7 2.0 - Bảng 6.11: Độ dãn dài mẫu màng theo thời gian lão hóa máy Q-sun Mẫu MB1-4 lão hóa ngày, mẫu MB3-4 MB4-4 lão hóa ngày đạt tới điểm kết thúc giảm cấp, 75% mẫu thử kéo có độ dãn dài đứt ≤5% Ỉ Các mẫu bắt đầu phân hủy sinh học % độ dãn dài (%) 6.5.2 Lão hóa trời TP.HCM 300.0 MB1-4 250.0 MB3-4 MB4-4 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 20 40 60 80 Thời gian lão hóa ngồi trời (ngày) Hình 6.26 : % Độ dãn dài mẫu màng theo thời gian lão hóa điều kiện khí hậu TP HCM (tiêu chuẩn ASTM D3826) -85- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Kiểm tra điểm kết thúc giảm cấp (điểm giòn) sau lão hóa ngồi trời TP.HCM (độ dãn dài, %) Mẫu Thời gian lão hóa ngồi trời TP HCM ngày 20 ngày 40 ngày 60 ngày 80 ngày MB1-4 290.8 39.3 16.7 6.2 3.5 MB3-4 248.3 33.8 14.5 3.8 - MB4-4 245.1 31.9 14.2 3.3 - Bảng 6.12: % Độ dãn dài mẫu màng theo thời gian lão hóa ngồi trời khu vực TP HCM Mẫu MB1-4 lão hóa ngồi trời 80 ngày, mẫu MB3-4và MB4-4 lão hóa 60 ngày đạt tới điểm kết thúc giảm cấp, 75% mẫu thử kéo có độ dãn dài đứt ≤5% Ỉ Các mẫu bắt đầu phân hủy sinh học Bàn luận: Gia tốc lão hóa Q-sun thực tiễn lão hóa ngồi trời TP.HCM, cho thấy mẫu màng có phụ gia tiền giảm cấp stearate sắt hệ stearate sắt/cobalt gia tốc q trình oxi hóa cắt mạch phân tử PE, thể qua độ bền kéo đứt giảm xuống thấp (đo theo tiêu chuẩn ASTM D882-02), số cacbonyl tăng cao % độ dãn dài điểm đứt giảm nhanh (đo theo tiêu chuẩn ASTM D 3826) Xét mẫu màng có hàm lượng stearate kim loại, mẫu có hàm lượng stearate cobalt cao nhanh đạt đến điểm kết thúc giảm cấp Cụ thể mẫu dùng hạt chủ MB1 (hàm lượng cobalt stearate = 0%) đạt đến điểm kết thúc giảm cấp ngày lão hóa Q-sun 80 ngày lão hóa ngồi trời, mẫu dùng hạt chủ MB3 (hàm lượng cobalt stearate = 2%) mẫu dùng hạt chủ MB4 (hàm lượng cobalt stearate = 1.5%) đạt đến điểm kết thúc giảm cấp ngày lão hóa Q-sun 60 ngày lão hóa ngồi trời Mẫu màng dùng hệ muối stearate sắt/cobalt: MB3-4 (mẫu có 0.08% stearate sắt 0.04 stearate cobalt) mẫu MB4-4 (mẫu có 0.06% stearate sắt 0.06% -86- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN stearate cobalt) đạt đến điểm kết thúc giảm cấp bắt đầu phân hủy sinh học lão hóa ngày máy Q-sun (tương ứng điều kiện Việt Nam, kể điều kiện nhiệt độ xạ, [4 ngày *13 lần] = 52 ngày) điều kiện lão hóa thực tế TP HCM 60 ngày Mẫu màng dùng 0.12% stearate sắt (mẫu MB14) đạt đến điểm kết thúc giảm cấp bắt đầu phân hủy sinh học lão hóa ngày máy Q-sun (tương ứng điều kiện Việt Nam, kể điều kiện nhiệt độ xạ, [5 ngày *13 lần] = 65 ngày) điều kiện lão hóa thực tế TP HCM 80 ngày (Dựa cách tính tốn thời gian lão hóa hãng Q-panel ) -87- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 KẾT LUẬN Luận văn giải mục tiêu đề “Nghiên cứu giai đoạn oxi hóa màng polyetylen phân hủy theo chế oxo-degradation” Sau thời gian nghiên cứu nội dung này, em rút số kết luận sau: ¾ Ảnh hưởng q trình gia cơng đến tính chất màng LDPE Q trình gia công tạo hạt chủ tạo màng gần khơng làm thay đổi tính chất màng dùng hạt nhựa LDPE nguyên liệu có chất ổn định nhiệt Khi gia cơng tạo hạt chủ có chứa phụ gia stearate kim loại MFI hạt chủ tăng lên Tuy nhiên q trình tạo màng PE có dùng phụ gia xúc tiến phân hủy – stearate sắt hệ stearate sắt/ cobalt tính chất màng PE thay đổi ƒ Chỉ số chảy tăng tăng hàm lượng stearate sắt sử dụng tăng hàm lượng stearate cobalt hệ muối stearate sắt/cobalt sử dụng ƒ Tính chất kéo giảm khơng nhiều ƒ Phổ FTIR chưa thấy xuất peak vùng cacbonyl ¾ Ảnh hưởng loại hạt chủ có stearate sắt đến tính chất màng LDPE Loại hạt chủ ảnh hưởng không đáng kể đến tính chất kéo, số chảy, số cacbonyl màng LDPE q trình gia cơng, lưu trữ điều kiện lão hóa Tuy nhiên, MFI hạt chủ MB2 > MFI hạt chủ MB1 lượng stearate dùng MB2 nhiều MB1 Để trình chế tạo màng xảy thuận lợi dễ dàng hơn, nên sử dụng loại hạt chủ có hàm lượng stearate kim loại thấp (MB1) ¾ Ảnh hưởng hàm lượng stearate sắt đến tính chất màng LDPE Sự gia tăng hàm lượng stearate sắt sử dụng làm thay đổi tính chất màng LDPE sau: ƒ Chỉ số chảy tăng dần -88- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ƒ Độ bền kéo đứt % độ dãn dài đứt giảm dần ƒ Trên phổ hấp thụ FTIR xuất peak vùng cacbonyl rõ ƒ Chỉ số cacbonyl tăng dần ¾ Ảnh hưởng hệ muối stearate sắt/cobalt hàm lượng stearate cobalt hệ đến tính chất màng LDPE Trong q trình gia cơng, hệ muối stearate sắt/cobalt ảnh hưởng đến tính chất kéo, số chảy màng ảnh hưởng đến CI phổ FTIR Theo chiều tăng dần hàm lượng stearate cobalt sử dụng hệ muối stearate sắt/cobalt, số chảy tăng dần, độ bền kéo đứt % độ dãn dài đứt giảm dần Trong điều kiện lưu trữ: ƒ Độ bền kéo đứt % độ dãn dài đứt giảm dần theo chiều tăng dần hàm lượng stearate cobalt sử dụng hệ muối stearate sắt/cobalt ƒ Chỉ số cacbonyl tăng dần theo chiều tăng dần hàm lượng stearate cobalt sử dụng hệ muối stearate sắt/ cobalt thay đổi ƒ Trên phổ FT-IR xuất peak nhỏ vùng cacbonyl Trong điều kiện lão hóa ngồi trời gia tốc lão hóa máy Q-sun: ƒ Độ bền kéo đứt % độ dãn dài đứt giảm dần theo chiều tăng dần hàm lượng stearate cobalt sử dụng hệ muối stearate sắt/cobalt ƒ Trên phổ FTIR, xuất peak vùng cacbonyl rõ Chỉ số cacbonyl tăng tăng hàm lượng stearate cobalt sử dụng hệ muối sắt/cobalt Khi sử dụng hệ muối stearate sắt/cobalt, ảnh hưởng stearate cobalt lên tính chất màng PE nhiều stearate sắt điều kiện gia cơng, lưu trữ lão hóa Thể số chảy màng tăng dần, CI tăng dần, tính chất kéo đứt giảm dần theo tăng hàm lượng stearate cobalt hệ muối stearate sắt/ cobalt -89- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ¾ Ảnh hưởng điều kiện lão hóa lên khả phân hủy màng LDPE có dùng phụ gia xúc tiến giảm cấp stearate sắt stearate cobalt Sử dụng phụ gia xúc tiến giảm cấp giúp trình phân hủy màng LDPE diễn nhanh mơi trường có yếu tố gây giảm cấp phân hủy vật liệu (Nhiệt độ, xạ ánh sáng oxi khơng khí chất khác mơi trường SOx, COx, ẩm) Trong điều kiện lưu trữ, màng LDPE không bị xạ ánh sáng nhiệt độ tác kích, bị oxi cơng vào mạch PE, nơi có gốc tự sinh gia cơng Do đó, tính chất kéo, CI màng LDPE có phụ gia xúc tiến phân hủy thay đổi Trong điều kiện lão hóa ngồi trời gia tốc lão hóa máy Q-sun, yếu tố lão hóa nhiệt độ, xạ ánh sáng oxi dồi nên trình giảm cấp phân hủy vật liệu diễn nhanh Kết sau thời gian lão hóa dài (120h Q-sun 80 ngày phơi trời) mẫu màng dùng hàm lượng stearate sắt/cobalt cao, bắt đầu phân hủy sinh học: ƒ Mẫu màng dùng 0.12% stearate sắt (MB1-4) đạt đến điểm kết thúc giảm cấp bắt đầu phân hủy sinh học lão hóa ngày máy Q-sun điều kiện lão hóa thực tế TP HCM 80 ngày ƒ Mẫu màng dùng hệ muối stearate sắt/cobalt: MB3-4 (mẫu có 0.08% stearate sắt 0.04 stearate cobalt) mẫu MB4-4 (mẫu có 0.06% stearate sắt 0.06% stearate cobalt) đạt đến điểm kết thúc giảm cấp bắt đầu phân hủy sinh học lão hóa ngày máy Q-sun điều kiện lão hóa thực tế TP HCM 60 ngày Lựa chọn loại hàm lượng phụ gia để chế tạo màng PE phân hủy theo chế oxo-biodegradation Với kết khảo sát nội dung nghiên cứu này, luận văn đề xuất phụ gia dùng cho màng phân hủy oxi hóa sinh học, lưu trữ tháng, sử dụng 1.5 tháng vứt thải trời 2.5 tháng là: phụ gia muối stearate sắt với hàm -90- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ lượng 0.12% Cụ thể, sử dụng 4% hạt chủ chế tạo màng, với hàm lượng stearate sắt hạt chủ 3% 7.2 KIẾN NGHỊ Trong trình thực luận văn, em gặp số khó khăn tìm kiếm nhập hóa chất từ nước ngồi; thiết bị gia cơng màng LDPE; thiết bị đánh giá trọng lượng phân tử PE khơng có nên kết cịn nhiều hạn chế Bên cạnh đó, thời gian thực luận văn có hạn nên nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng phụ gia stearate sắt hệ stearate sắt/cobalt lên tính chất khả lão hóa màng LDPE phần chứng minh màng LDPE có phụ gia bắt đầu phân hủy sinh học sau q trình lão hóa Em xin đề hướng nghiên cứu sau: ƒ Khảo sát ảnh hưởng hệ phụ gia xúc tiến giảm cấp muối stearate kim loại (Cobalt, sắt, Mangan) lên tính chất khả lão hóa màng LDPE ƒ Khảo sát ảnh hưởng tương tác hệ phụ gia xúc tiến giảm cấp muối stearate kim loại (Cobalt, Sắt, Mangan) hệ chất ổn định, chất chống oxi hóa lên tính chất khả lão hóa màng LDPE ƒ Khảo sát giai đoạn phân hủy sinh học màng PE dùng hệ phụ gia ảnh hưởng (độc tính) phụ gia lên vi sinh vật -91- TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Niếu – Trần Vĩnh Diệu, Kỹ thuật sản xuất chất dẻo, Nhà xuất Đại Học Quốc gia, 1989 http://en.wikipedia.org/wiki/polyethylene R Lee and T Ho, Mechanism and Quantification of Polyolefin Discoloration, 2008 SPE Polyolefin Conference Houston, TX Jonh Murphy, Additives For Plastics Handbook, 2th Edition, Elsevier Advanced Technology Publisher A.A Strêikheep,V.A Đêrêvitskaia, Cơ sở hóa học hợp chất cao phân tử, NXB khoa học kỹ thuật, 1977 Arnaud R, Dabin P, Lemaire J, Al-Malaika S, Chohan S, Coker M, et al Photooxidation and biodegradation of commercial photodegradable polyethylenes Degradation and Stability 1994; 46:211- 24 Severni F, Gallo R and Ispsale, Chemical society (great Britan) Photochemistry, [S1], p.510 R Chandra, Renu Rustgi Biodegadable Polymers Department of Technology and Applied Chemistry, Delhi College of Engineering, Delhi110006, India Prog Polym Vol 23, 1273, 1335, 1998 Center for Design at RMIT – Nolan ITU, The impacts of degradable plastics in Australia, Final Report to Department of the Environment and Heritage, 2003 10 Giảm cấp sinh học polymer đất - Diễn đàn Thế Giới Hoá Học.htm http://www.chemvn.net/chemvn/showthread.php?t=6218 11 Gerald Scott and David M.Wiles, Programmed-Life plastics from Polyolefins: A new look at Sustainability, American chemical Society, 14 June 2001, volume 2, number -92- TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 David M.Wiles, Gerald Scott, Polyolefins with controlled environmental degradability, Polymer Degradation and Stability, Volume 91, Issue 7, July 2006, 1581-1592 13 E.Chiellini and e.g, Oxo-biodegradable carbon backbone polymers Oxidative degradation of polyethylene under accelerated test condition, Polymer Degradation and Stability (2006), 1-9 14 E.Chiellini and e.g, Oxo-biodegradable full carbon backbone polymersbiodegradation behaviour of thermally oxidized polyethylene in aqueous medium, Polymer Degradation and Stability 92 (2007), 1378-1383 15 S.Bonhomme and e.g, Enviromental biodegradation of Polyolefine, Polymer Degradation and Stability 81 (2003), 441-452 16 P.K.Roy and eg, Accelerated aging of LDPE films containing cobalt complexes as pro-oxidants, Polymer Degradation and Stability, 91, 17911799 (2006) 17 P.K Roy and eg, Investigating the role of metal oxidation state on the degradation behaviour of LDPE , Polymer Degradation and Stability, 94, 1033-1039, (2009) 18 Ignacy Jakubowicz and e.g, Evaluation of the rate of abiotic degradation of biodegradable polyethylene in various environments, Polymer Degradation and Stability 91 (2006), 1556-1562 19 Mueller RJ, Biological degradation of plastics: A comprehensive review, Biotechnology Advances 26 (2008), 246-260 20 D.Feldman, Polymer Weathering: Photo-Oxidation, Journal of Polymers and the Environment, Vol 10, No 4, October 2002 (2002) 21 Ignacy Jakubowicz, Evaluation of degradability of biodegradable polyethylene (PE), Polymer Degradation and Stability 80 (2003), 39-43 -93- LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Vũ Việt Linh Ngày, tháng, năm sinh: 23/01/1985 Nơi sinh: Long An Địa liên lạc: 119/A3 Đông Hưng Thuận, KP5, P.Đơng Hưng Thuận, Q12 Tp.HCM Q TRÌNH ĐÀO TẠO 2003-2008: Sinh viên khoa Công Nghệ Vật Liệu, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, Chuyên ngành vật liệu Polymer Composit 2008 đến nay: Học cao học chuyên ngành Vật Liệu Cao Phân Tử Tổ Hợp Khoa Công Nghệ Vật Liệu Trường ĐH Bách khoa Tp.HCM QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC 2008-2009: Nhân viên kinh doanh, cơng ty tnhh thành viên An Phú Cường 2009 đến nay: Nghiên cứu viên PTN Trọng Điểm Vật Liệu Polymer Composit Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger  Merge multiple PDF files into one  Select page range of PDF to merge  Select specific page(s) to merge  Extract page(s) from different PDF files and merge into one ... cấp phân hủy sinh học polyme 26 CHƯƠNG 3: MÀNG PE PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ PHÂN HỦY SINH HỌC - OXI HÓA 29 3.1 Tổng quan màng PE phân hủy theo chế phân hủy sinh học -oxi hóa 29... NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC ƒ Các yếu tố môi trường đất tác động có lên giảm cấp polyme -28- MÀNG PE PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ PHÂN HỦY SINH HỌC - OXI HÓA CHƯƠNG MÀNG PE PHÂN HỦY THEO CƠ CHẾ PHÂN HỦY SINH... [16,17] 3.1.2 Cơ chế phân hủy sinh học - oxi hóa [18,19,21] Gồm giai đoạn: • Giai đoạn cắt mạch cacbon trình oxi hóa mạch (giai đoạn phân hủy oxi hóa) tác nhân tạo gốc tự (oxi, peroxit ) tạo thành