86
Hình 24: Phổ FT-IR
của (A) HANR, (B) U-DPNR1, (C) U-DPNR2, (D) U-DPNR3
Trên hình 25, phổ FT-IR ghi nhận sự khác biệt rất rõ giữa các mẫu (A) HANR, với 3 mẫu (B) U-DPNR1, (C) U-DPNR2, (D) U-DPNR3được chụp trong vùng dao động 3200÷3400cm-1. Chiều cao đỉnh phổ (A) được tuyến tính hóa qua việc so sánh chiều cao đỉnh phổ ở 3280cm-1 cho biến dạng của liên kết –NH. Trong cao su tự nhiên, dao đông biến dạng đặc trưng cho tần số dài của peptide, protein xuất hiện tại đỉnh 3280cm-1. Sau khi loại bỏ protein bằng ure đỉnh phổ tại 3280cm-1 bị mất đi và thay vào đó lại xuất hiện đỉnh phổ 3320cm-1 ở các mẫu (B), (C), và (D) đặc trưng cho mono hoặc di-peptide có trong phân tử. Tuy nhiên, phổ của cao su xử lý ure xuất hiện đỉnh phổ 3320cm-1 nhưng đỉnh 3280cm-1 cũng không xuất hiện giống trường hợp HANR. Do vậy có thể thấy nguồn chứa nguyên tố nitơ có thể từ mono hoặc di-peptide của A, B, C sau khi xử lý với ure, như thể hiện qua hàm lượng nitơ tổng của trường hợp cao su xử lý urê là 0,2% khối lượng.
Điều đặc biệt trên phổ FT-IR của các mẫu sau khi đã loại bỏ protein bằng ure đó là chỉ có đỉnh phổ 3320cm-1 xuất hiện. Cường độ tuyến tính hoá tại 3320cm-1 cho mẫu U-DPNR2, U-DPNR3 thấp hơn so với mẫu U-DPNR1.
87
Dựa trên các kết quả đo FT-IR và hàm lượng nitơ tổng thì hầu hết các protein trong cao su tự nhiên bị loại ra bằng quá trình và ủ với ure với sự có mặt của một chất hoạt động bề mặt.
5.1.6. Kết quả phân tích phổ1H-NMR
Để khẳng định thêm về điều này, tiến hành đo phổ 1H-NMR các mẫu NR, DPNR của cao su sau khi đã loại bỏ protein thu được. Phổ 1H-NMR của cao su thiên nhiên trước khi loại bỏ proton (NR) có xuất hiện tín hiệu 1,577 ppm của tạp chất. Ba tín hiệu ở 1,677 ppm; 2.041ppm và 5,12 ppm phù hợp với các nhóm nguyên tử ở vị trí a, b, và c. Phổ 1H-NMR của mẫu DPNR có một tín hiệu ở δH 1,677 ppm nguyên tử H ở nguyên tử C a. Tín hiệu ở δH = 2,009 ppm; 2,018 ppm; 2,04 ppm; 2,07ppm trong liên kết đôi C=C ở vị trí b. Và có một tín hiệu δH = 5,12 ppm của nguyên tử C ở vị trí c. Từ các tín hiệu trên phù hợp với cấu tạo của cao su isopren. Như vậy ở phổ 1H-NMR của mẫu DPNR không còn các tín hiệu tạp của protein. H3C C = CH H2C a c b CH2 b
Như vậy, từ phổ 1H-NMR của NR, DPNR hầu hết tạp chất protein có trong cao su tự nhiên có hàm lượng nitơ cao đã bị loại bỏ bằng quá trình ủ cao su tự nhiên với chất biến tính ure.
88
Hình 26: Phổ 1H-NMR của DPNR 5.2. Kết quả tính chất cơ lý
5.2.1. Kết quảđo độ bền cơ lý (độ dãn dài – lực kéo đứt)
Theo tiêu chuẩn TCVN 6343-1: 2007 (iso 11193-1: 2002) găng tay cao su y tế có các chỉ tiêu cơ lý phải phù hợp với quy định trong bảng 17 sau:
Bảng 17: Các chỉ tiêu kéo
Chỉ tiêu Yêu cầu
Găng loại 1 Găng loại 2
Lực kéo đứt tối thiểu trước khi già hóa nhanh, N 7,0 7,0 Độ dãn dài tối thiểu khi đứt trước khi già hóa nhanh,% 600 500 Lực kéo đứt tối thiểu sau khi già hóa nhanh, N 6,0 7,0 Độ dãn dài tối thiểu khi đứt sau khi già hóa nhanh, % 500 400 Tiến hành phép thử già hóa nhanh theo TCVN 4509:88 (ISO 37:1994). Sau khi cắt miếng mẫu thử từ găng tay (găng tay được làm từ latex cao su thiên nhiên đã được loại protein bằng phương pháp ủ ure ở trên), và được để ở nhiệt độ 700C ± 20C trong 168h ± 2h, kết quả giá trị của lực kéo đứt và độ giãn dài khi đứt là:
89
Bảng 18: Kết quả độ bền kéo đứt và độ dãn dài của găng tay cao su y tế
Như vậy mẫu găng tay cao su đạt tiêu chuẩn với các chỉ tiêu kéo quy định.
5.2.2. Kết quảđo độ kín khí
Tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 1591-1991 (Soát xét lần 2)
Bảng 19: Kết quả đo độ kín khí của găng tay cao su y tế
STT Tên mẫu Kết quả
01 Găng tay cao su Đạt
02 Găng tay cao su Đạt
03 Găng tay cao su Đạt
5.2.3. Kết quảđo độ kín nước
Xác định độ kín nước của găng tay cao su y tế theo tiêu chuẩn ISO 10282: 2002 (TCVN 6344: 2007), xác định khả năng kín nước của găng tay cao su y tế cho kết quả sau:
Bảng 20: Kết quả đo độ kín nước của găng tay cao su y tế
Như vậy theo các kết quả nghiên cứu trên đây khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ protein đã xây dựng được các thông số tối ưu cho quá trình loại bỏ protein trong latex cao su thiên nhiên hàm lượng nitơ cao dành cho các sản phẩm găng tay cao su y tế. Mặt khác các chỉ tiêu cơ lý (độ dãn dài, độ bền kéo đứt, độ kín khí, kín nước) của găng tay cao su làm từ latex cao su sau khi đã loại bỏ
90
protein áp dụng quy trình đã nghiên cứu trên đã đáp ứng yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý đối với găng tay y tế sử dụng một lần theo TCVN 6344-2007. Dưới đây là bảng số liệu tối ưu của quá trình nghiên cứu thu được:
Bảng 21: Các thông số kỹ thuật tối ưu
STT Tên Thông số
1 Tỷ lệ nồng độ ure (Wt%) 1% (Wt)
2 Thời gian ủ, khuấy 60 phút
3 Nhiệt độ ủ, khuấy 30 -320C
4 pH latex 10,5
5 Tốc độ ly tâm 10.000 vòng/phút
6 Thời gian ly tâm 30 phút
7 Độ bền kéo đứt 18,2 – 23,7 MPa
8 Độ dãn dài 610 – 640 %
9 Độ kín khí Đạt
10 Độ kín nước Không rò rỉ
Đây là kết quả nghiên cứu rất quan trọng, từ kết quả này có thể ứng dụng công nghệ trong ngành công nghiệp cao su để sản xuất ra các sản phẩm có ứng dụng trong y học như: trong các thiết bị y tế chẳng hạn như cho sự gây mê (thở tuần hoàn, ống dẫn, mũi hay miệng - yết hầu đường hô hấp,…), cho nha khoa (cản thức ăn, nha khoa nước,…), cho y tế nói chung (bao tay y tế, bao cao su, chai nước nóng, quả bóp huyết áp,…), cho phẫu thuật hay giải phẫu (ống động mạch và tĩnh mạch, găng tay phẫu thuật,…), và trong nhiều lĩnh vực như: trang trí ô tô, dây lưng chất dán cho hộ gia đình hay trong công nghiệp, găng tay bảo hộ lao động, múm bình sữa bằng cao su,...
Về ngoại quan sản phẩm găng tay cao su y tế có màu sắc phải đồng đều, mềm mại, nhẹ. Bề mặt găng tay phải đảm bảo các tiêu chuẩn về các khuyết tật như: thủng lỗ, bọt khí, vết đọng mủ, nếp nhăn, vân hoa găng, dính bẩn, chênh lệch chiều dài giữa 2 chiếc trong 1 đôi găng, vòng viền mép bị bong, độ phân bố của chất lót trong
91
không đều. Không những đạt được các yêu cầu ngoại quan mà các yêu cầu về độ bền cơ học, độ kín khí, kín nước của sản phẩm cũng đạt được điểm tối ưu. Như vậy sản phẩm găng tay cao su y tế được làm từ latex cao su thiên nhiên đã được loại protein đã được hoàn thiện và là một thành tựu quan trọng.
Trong nghiên cứu này chúng tôi sẽ tìm kiếm đề xuất và triển khai hiệu quả công nghệ xử lý loại bỏ protein được triệt để, và công nghệ xử lý mủ cao su có thể được tiến hành liên tục trong quy mô công nghiệp.
92
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm việc nghiêm túc, tôi đã nghiên cứu công nghệ loại bỏ protein trong latex cao su thiên nhiên hàm lượng nitơ cao và đã thu được các kết quả đó là:
1. Nghiên cứu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ protein và đã đưa ra các chỉ tiêu tối ứu để đạt hiệu quả loại protein cao nhất và kinh tế nhất. 2. Đồng thời nghiên cứu và khảo sát được hàm lượng nitơ còn lại sau khi loại bỏ protein.
3. Cuối cùng thử công nghệ cho quy trình làm găng tay cao su y tế bước đầu đã thu được thành phẩm là găng tay cao su y tế sử dụng một lần và đã kiểm tra các thông số cơ lý đáp ứng theo tiêu chuẩn Việt Nam về găng tay cao su y tế sử dụng một lần.
93
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Christopher KM, Van Holde KE (1990), Biochemistry; Benjamin, Cummings: Redwood City, CA.
2. Creighton TE, W. H. Freeman (1984), Proteins: New York, pp. 511-514.
3. Esah Y, Turjanmaa K, Ng KP, Mok KL (1994), J. Nat. Rubb. Res. Vol. 9(2): 79.
4. Eng AH, Kawahawa S, Tanaka Y. J (1994), Nat. Rubb. Res. Vol. 8(2): 109.
5. Eng AH, Tanaka Y, Gan SN. J (1992), Nat. Rubb. Res. Vol. 7(2): 152.
6. Eng AH, Kawahara S, Tanaka Y. J (1994), Appl. Polym. Sci., Polym. Symp. Vol. 53: 5.
7. Eng AH, Kawahawa S, Tanaka Y. J(1993), Nat. Rubb. Res. Vol. 8: 109.
8. Fukushima Y, Kawahara S, Tanaka Y. J (1998), Rubber Res, Vol. 1: 154.
9. Ichikawa N, Eng AH, Tanaka Y (1993), Proc. Int. Rubb. Tech. Conf.,Kuala Lumpur Vol.101.
10. Kawahara S, Klinklai W, Kroda H, Isono Y (2004),. Polym Adv Technol, Vol. 15:181.
11. Klinklai W, Saito T, Kawahara S, Tashiro K, Suzuki Y, Sakdapipanich JT, Isono Y. J (2004), Appl Polym Sci Vol. 93, pp. 555.
12. Kawahara S, Isono Y, Sakdapipanich JT, Tanaka Y, Eng AH. (2002), Rubber Chem Technol Vol. 75: 739.
13. Nguyễn Hữu Trí (2004), Công nghệ cao su thiên nhiên, Nhà xuất bản trẻ, Hà Nội.
14. Rubber Research Institute of Malaysia (1973), SMR Bulletin Vol.17.
15. Removal of proteins from nature rubber with urea (2004). Seiichi Kawahara, Warunee Klinklai, Hirofumi Kuroda, Yoshinobu Isono. Pat. 15: 181-184.
16. Removal of proteins from natural rubber with Ure and its application to continuous processes (2008). Yoshimasa Yamamoto, Phan Trung Nghia, Warunee Klinklai, Takayuki Saito. Winley Reriodical, Inc. J Appl Polym Sci, Vol.107: 2329-2332.
94
17. Rubber Res Inst Malaysia SMR Bull (1973), No. 17.
18. Trần Thị Thúy Hoa (2011), Vietnam Rubber Industry: Trend of Development, Vietnam Rubber Association-VRA.