Mẫu màng sau khi được cân sẽ tiến hành ngâm chìm trong 50ml nước. Mẫu sẽ trương lên khi tiếp xúc với nước. Sau khoảng thời gian khảo sát, tiến hành xử lý để khảo sát sự hụt giảm khối lượng của các mẫu.
Bảng 4.7: Khảo sát khối lượng của các mẫu phân hủy trong môi trường nước.
Tên mẫu
Khối lượng của mẫu màng (Đơn vị: g) Tỉ lệ (%) giảm khối lượng Trước khảo sát Sau 4 tuần
PLA 0,1132 0,0239 78,87
42
PLA/PVA2 0,1335 0,0275 79,40
PLA/PVA3 0,1915 0,0372 80,57
PLA/PVA4 0,1848 0,0358 80,62
Dựa vào Bảng 4.7 có thể thấy các mẫu đều có sự hụt giảm theo thời gian ngâm trong nước. Nhìn chung các mẫu phân hủy trong nước khá đồng đều. Mẫu PLA/PVA4 là mẫu có sự hụt giảm khối lượng cũng như phân hủy nhanh hơn các mẫu còn lại, sau 4 tuần khối lượng giảm tới 80,62% so với khối lượng ban đầu. Sự hao hụt khối lượng đến từ PVA, PVA có độ trương và tan trong nước khá tốt so với PLA. Tuy nhiên quan sát mẫu PLA có thể thấy, mặc dù có độ tan trong nước kém và ít tan nhưng PLA vẫn giảm khối lượng. Là polyme được tổng hợp từ quá trình lên men nên PLA có khối lượng phân tử nhỏ, khi ngâm trong nước các vi sinh vật có trong nước tấn công vào các liên kết và khiến PLA suy giảm khối lượng, bằng chứng là các lớp màng đã bị phân mảnh nhỏ ra. Có thể thấy trong cả 5 cốc đựng mẫu đều có sự tác động đến từ vi sinh vật dẫn đến xuất hiện mốc trong các cốc đựng. Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ vi sinh vật cùng với khả năng tan trong nước của PVA, có thể dự đoán mẫu polyme phối trộn từ PLA tổng hợp từ quá trình lên men và PVA có thể phân hủy hoàn toàn trong khoảng từ 2 đến 3 tháng.
43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
A. KẾT LUẬN
Trước vấn đề ô nhiễm môi trường đang được quan tâm ngày càng nhiều ở mỗi quốc gia, việc nghiên cứu và phát triển polyme có khả năng phân hủy sinh học đang là xu hướng của thế giới. Đề tài đã tổng hợp thành công màng PLA/PVA có khả năng phân hủy sinh học. Cơ bản đã đề xuất được một quy trình thân thiện với môi trường, không sử dụng những hóa chất độc hại. Việc sử dụng axit citric có trong chanh để thay axit vô cơ trong quá trình thủy phân là một giải pháp hữu hiệu để bảo vệ sức khỏe cũng như nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường. Bên cạnh đó, việc sử dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên có sẵn trong nước cũng mở ra một cơ hội mới cho nền nông nghiệp của nước nhà vốn cũng đang phát triển. Kết quả từ các phép đo phân tích vật liệu như quang phổ hồng ngoại FT-IR, các tính chất nhiệt TGA, DTG, DSC cũng đưa ra những tín hiệu khả quan về các tín hiệu nhiệt của màng được tạo ra từ quy trình này. Với hình thái bề mặt chặt chẽ, đồng đều qua việc quan sát bằng kính hiển vi quang học OM cùng với độ mềm dẻo dựa trên quan sát trực quan, màng PLA/PVA1 phù hợp để thử nghiệm trong việc làm màng phủ đất trong lĩnh vực nông nghiệp.
B. KIẾN NGHỊ
Với mong muốn đề tài phát triển hơn nữa, tôi xin đề xuất một số giải pháp để quy trình ngày càng hoàn thiện, chất lượng màng được cải thiện và tốt hơn. Đầu tiên là tối ưu hơn nữa về quy trình để có thể rút ngắn thời gian lên men. Tiến hành thêm các bước xử lý sản phẩm phụ trong quá trình trùng ngưng trực tiếp là nước để thu được PLA có khối lượng phân tử lớn hơn. Tăng thêm thời gian cho quá trình phối trộn PLA và PVA từ đó sự phối trộn sẽ diễn ra tốt và đồng đều hơn. Sử dụng thêm chất hóa dẻo để tăng độ ổn định màng, tăng sức trượt giữa các mạch polyme giúp màng mềm dẻo hơn. Ngoài ra có thể sử dụng thêm các chất hoạt động bề mặt để giảm sức căng bề mặt, giúp màng hạn chế xảy ra hiện tượng co rút. Có thể kết hợp thêm với các vật liệu thiên nhiên như sợi tre, xơ dừa, vỏ trấu, mùn cưa để có thể tạo ra các sản phẩm composite thân thiện với môi trường. Thực hiện khảo sát thêm với các loại tinh bột khác có sẵn trong nước với những thành phần khác nhau. Hơn hết, tiến hành đo cơ tính màng để có những hướng đi và phát triển tốt hơn.
44
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1] Tạ Việt Phương (2019). “Báo cáo ngành nhựa - Giải quyết bài toán nguyên liệu, duy trì đà tăng trưởng”.
[2] Hiệp hội nhựa Việt Nam (2020). “Xuất khẩu sản phẩm nhựa tới EU nửa cuối năm 2020 có nhiều tín hiệu tăng trưởng”. [Online]
http://vpas.vn (Truy cập ngày: 10/02/2021)
[3] In phim Polylactic Acid Pla Shrink Film Rolls cho Shrink Sleeves &, Nhãn. [Online]
http://vietnamese.shrinkfilmroll.com (Truy cập ngày: 12/01/2021)
[4] An Phát Bioplastics, Sản phẩm sinh học phân hủy hoàn toàn. [Online] https://anphatbioplastics.com (Truy cập ngày: 17/02/2021)
TIẾNG ANH
[5] Trash free seas - ocean conservancy. 2019. [Online].
https://oceanconservancy.org/trash-free-seas/ (Date load page: 28/12/2020)
[6] Baekeland, L. H. (1909). “The Synthesis, Constitution, and Uses of Bakelite”.
Jour. Ind. & Eng. Chem, 1(3), 149–161.
[7] Plastic Europe. “Plastic – the Facts 2020”. [Online]
https://www.plasticseurope.org (Date load page: 17/02/2021)
[8] European bioplastics – “Bioplastics market data 2020”. [Online].
https://www.european-bioplastics.org/market/ (Date load page: 18/02/2021)
[9] Albertsson,A.C.; Karlsson,S (1994). “In Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers”, (2,48) pp.
[10] Lucas, N.; Bienaime, C.; Belloy, C.; Queneudec, M.; Silvestre, F.; Nava- Saucedo, J.E (2008). “Polymer biodegradation: Mechanisms and estimation techniques”. Chemosphere ., 73, 429-442.
[11] Chen GQ (2009). “A microbial polyhydroxyalkanoates (PHA) based bio- and materials industry”. Chem Soc Rev.; 38(8):2434–2446.
[12] Li Z, Loh XJ (2017). “Recent advances of using polyhydroxyalkanoate-based nanovehicles as therapeutic delivery carriers”. Wil. Int. Rev Nan. Nanobiotechnol.; 9(3): 1429.
[13] Essaid, H. I., Bekins, B. A., Godsy, E. M., Warren, E., Baedecker, M. J., & Cozzarelli, I. M (1995). “Simulation of aerobic and anaerobic biodegradation processes at a crude oil spill site”. Water Resources Research, 31(12), 3309–3327.
45 [14] J. Mendenhall, D. Li, M. Frey, J. Hinestroza, O. Babalola, L. Bonnasar, C.A. Batt (2007). “Piezoelectric Poly(3-hydroxybutyrate)-Poly(lactic acid) three dimensional scaffolds for bone tissue engineering”. MRS Onl. Pro. Library, 1025. [15] D.L. Kaplan (1998). “Introduction to biopolymers from renewable resources”.
Biopolymers from Renewable Resources, pp. 1-29.
[16] Labet M, Thielemans W ( 2009). “Synthesis of polycaprolactone: a review”.
Chem Soc Rev.; 38(12): 3484–3504.
[17] Mcneil SE, Griffiths HR, Perrie Y (2011). “Polycaprolactone fibres as a potential delivery system for collagen to support bone regeneration”. Curr Drug Deliv,8(4): 448–455.
[18] Singh RK, Jin GZ, Mahapatra C, Patel KD, Chrzanowski W, Kim HW (2015). “Mesoporous silica-layered biopolymer hybrid nanofibrous scaffold: a novel nanobiomatrix platform for therapeutics delivery and bone regeneration”. ACS Appl Mater Interfaces; 7(15): 8088–8098.
[19] Zhang JY, Doll BA, Beckman EJ, Hollinger JO (2003). “Three-dimensional biocompatible ascorbic acid-containing scaffold for bone tissue engineering”. Tissue Eng.9(6):1143–1157.
[20] Hojabri, L., Kong, X., & Narine, S. S. (2009). “Fatty Acid-Derived Diisocyanate and Biobased Polyurethane Produced from Vegetable Oil: Synthesis, Polymerization, and Characterization”. Biomacromolecules, 10(4), 884–891.
[21] Catro, G.; Panilaitis, B.; Kaplan, D (2008). “Emulsan tailorable biopolymer for controlled release”. Bioresour. Technol., 99, 4566-4571.
[22] Suda, K.; Wararuk, C.; Manit, S (2000). “Radiation modification of water sorption of cassava starch by acrylic acid/acrylamide”. Rad. Phys. Chem., 59, 413- 427.
[23] Naveena, B. J., Altaf, M., Bhadrayya, K., Madhavendra, S. S., & Reddy, G. (2005). “Direct fermentation of starch to l(+) lactic acid in SSF by Lactobacillus amylophilus GV6 using wheat bran as support and substrate: medium optimization using RSM”. Process Biochemistry, 40(2), 681–690.
[24] Senthuran, A., Senthuran, V., Mattiasson, B., & Kaul, R. (1997). “Lactic acid fermentation in a recycle batch reactor using immobilized Lactobacillus casei”.
Biotechnol. Bioeng. 55, 841-853.
[25] Drumright, R. E., Gruber, P. R., & Henton, D. E. (2000). “Polylactic Acid Technology”. Advanced Materials, 12(23), 1841–1846.
[26] Lin Xiao, Bo Wang, Guang Yang, Mario Gauthier (2012)., “Poly(Lactic Acid)- Based Biomaterials: Synthesis, Modification and Applications”. Bio. Sci, Eng. Tech,
11, 247-253.
[27] C.P. Rivero, Y. Hu, T.H. Kwan, C. Webb, C. Theodoropoulos, W. Daoud, C.S.K. Lin (2017). “Bioplastics From Solid Waste”. Cur. Dev. Bio. and Bioengineering: 1–26.
46 [28] Lunt, J. (1998). Large-scale production, properties and commercial applications of polylactic acid polymers. Polym. Deg. and Stability, 59(1-3), 145–152.
[29] Van Wouwe, P., Dusselier, M., Vanleeuw, E., & Sels, B. (2016). “Lactide Synthesis and Chirality Control for Polylactic acid Production”. ChemSusChem, 9(9), 907–921.
[30] Ikada, Y., & Tsuji, H. (2000). “Biodegradable polyesters for medical and ecological applications”. Mac. Rapid Communications, 21(3), 117–132.
[31] Ueda, H., & Tabata, Y. (2003). "Polyhydroxyalkanonate derivatives in current clinical applications and trials". Adv. Dru. Del. Reviews, 55(4), 501–518.
[32] Bioplastisc magazine, "Soma’s award-winning water filter made from bioplastic from FKuR". (2014) [Online]
https://www.bioplasticsmagazine.com (Date load page: 19/02/2021)
[33] Ahlstrom Munksjo, "Fiber+ wins award for suitanable tea packaging". (2018) [Online]
https://www.ahlstrom-munksjo.com (Date load page: 23/01/2021)
[34] Reliable plant, Ford researchers aim to create greener, lighter plastics. [Online] http://www.reliableplant.com (Date load page: 22/12/2020)
[35] Obuchi, S., & Ogawa, S. (2010). “Packaging and Other Commercial Applications”. Poly(Lactic Acid), 457–467.
[36] NatureWorks, SPAR Austria Enhances Freshness of Produce with NatureWorks PLA, in, NatureWorks, Linz, Austria, 2005.
[37] D. G. Hayes, S. Dharmalingam, Larry C. Wadsworth, Karen K. Leonas, Carol Miles, and Debra A. Inglis., (2012). “Biodegradable agricultural mulches derived from biopolymers”. Deg. Polym. and Materials: Principles and Practice: 201–223. [38] T. Kijchavengkul, (2010). “Design of biodegradable aliphatic aromatic polyester films for agricultural applications using response surface methodology, Packaging”. [39] ] W. Haehnel and W. O. Herrmann, German Patent, 450, 286, 1924.
[40] C. C. DeMerlis and D. R. Schoneker (2003). “Review of the oral toxicity of polyvinyl alcohol (PVA)”, Food Chem. Toxicol. 41, 319–326.
[41] Ben Halima N. (2016). “Poly(vinyl alcohol): review of its promising applications and insights into biodegradation”. RSC Advances, 6(46), 39823–39832.
[42] Feldman, D (2013). “Polymer Nanocomposite Barriers”. J. Macromol. Sci. Part A – Chem. 50, 441-448.
[43] Gaaz, T.; Sulong, A.; Akhtar, M.; Kadhum, A.; Mohamad, A.; Al-Amiery, A. (2015) “Properties and applications of polyvinyl alcohol, halloysite nanotubes and their nanocomposites”. Molecules, 20(12), 22833-22847.
[44] Loryuenyong, V.; Saewong, C.; Aranchaiya, C.; Buasri, A (2015). “The improvement in mechanical and barrier properties of poly (vinyl-alcohol)/graphene oxide packaging films”. Packag. Technol. Sci, 28, 939-947.
47 [45] Rahman, W., Sin, L. T., Rahmat, A., Samad, A (2010). “Thermal behaviour and interactions of cassava starch filled with glycerol plasticized polyvinyl alcohol blends”. Carbohyd. Polym, 81, 4, 805-810.
[46] Singha, A. S.; Priya, B.; Pathania, D (2015). “Corn starch/poly(vinyl-alcohol) biocomposite blend films: mechanical properties, thermal behavior, fire retardancy, and antibacterial activity”. Int. J. Polym. Anal. Charact: 20, 357-366.
[47] Giannakas, A.; Vlacha, M.; Salmas, C.; Leontiou, A.; Katapodis, P.; Stamatis, H.; Barkoula, N.; Ladavos, A (2016). “Preparation, characterization, mechanical, barrier and antimicrobial properties of chitosan/PVOH/clay nanocomposites”.
Carbohyd. Polym, 140, 408-415.
[48] Association of Plastics Manufacturers. Plastics-the facts 2017. In: An analysis of European plastics production, demand and waste data; 2018.
[49] Popa, M. E.; Râpă, M.; Popa, O (2015). “Preparation and characterization of biopolymer blends based on polyvinyl alcohol and starch”. Romanian Biotech. Lett: 20, 10306-10315.
[50] Sapalidis, A. A.; Katsaros, F. K.; Kanellopoulos, N. K (2011). “PVA/montmorillonite nanocomposites: Development and properties”. Cuppoletti, J., Ed. Nan. and Polym. Anal. Methods, 29-50.
[51] Ismail, H.; Zaaba, N. F (2011). “Effect of additives on properties of polyvinyl alcohol (PVA)/tapioca starch biodegradable films”. Polym.-Plast. Technol, 50, 1214- 1219.
[52] Tripathi S, Mehrotra GK, Dutta PK (2009). “Physicochemical and bioactivity of cross-linked chitosan–PVA flm for food packaging applications”. Int J Biol Macromol, 45:372–376.
[53] Sachin Mane SP, Chavan N (2016). “Effect of chemical crosslinking on properties of polymer microbeads: a review”. Can Chem Trans, 3:473–485.
[54] Destaye AG, Lin C-K, Lee C-K (2013). “Glutaraldehyde vapor crosslinked nanofbrous PVA Mat with in situ formed silver nanoparticles”. ACS Appl Mater Interfaces, 5:4745–4752.
[55] Pangon A, Saesoo S, Saengkrit N et al (2016). “Multicarboxylic acids as environment-friendly solvents and in situ crosslinkers for chitosan/PVA nanofbers with tunable physicochemical properties and biocompatibility”. Carbohyd Polym, 138:156–165.
[56] Chaouat, M., Le Visage, C., Baille, W. E., Escoubet, B., Chaubet, F., Mateescu, M. A., & Letourneur, D. (2008). "A Novel Cross-linked Poly(vinyl alcohol) (PVA) for Vascular Grafts". Ad. Func. Materials, 18(19), 2855–2861.
[57] R. Surkatti and M. H. El-Naas (2014). “Biological treatment of wastewater contaminated with p-cresol using Pseudomonas putida immobilized in polyvinyl alcohol (PVA) gel”. Jour. W. Pro. Eng: 84–90.
[58] Rastogi, S., Sharma, G., & Kandasubramanian, B. (2020). “Nanomaterials and the Environment”. T. ELSI Hand. Nanotechnology, 1–23.
48 [59] G. B. Mckenna and F. Horkay., (1994). “Effect of crosslinks on the thermodynamics of poly (vinyl alcohol) hydrogels”. Polymer, 5737–5742.
[60] N. A. Peppast and S. R. Shauna (1991). “Poly (vinyl alcohol) hydrogels prepared by freezing-thawing cyclic processing”. Polymer, 3932– 3936.
[61] Odeku, O. A. (2013). “Potentials of tropical starches as pharmaceutical excipients: A review”. Starch – Stärke, 65(1–2), 89–106.
[62] Ratnayake, W. S., & Jackson, D. S. (2008). “Chapter 5 Starch gelatinization”. In Ad. food and nutri research, pp. 221–268.
[63] Schirmer, M., Höchstötter, A., Jekle, M., Arendt, E., & Becker, T. (2013). “Physicochemical and morphological characterization of different starches with variable amylose/amylopectin ratio”. Food Hydrocolloids, 32(1), 52–63.
[64] Rolland-Sabaté, A., Sanchez, T., Buléon, A., Colonna, P., Jaillais, B., Ceballos, H., & Dufour, D. (2012). “Structural characterization of novel cassava starches with low and high-amylose contents in comparison with other commercial sources”. Food Hydrocolloids, 27(1), 161–174.
[65] Gujska, E., D.-Reinhard, W., & Khan, K. (1994). “Physicochemical properties of field pea, pinto and navy bean starches”. Jour. Food Science, 59(3), 634–636. [66] Havenaar, R., & Huis In’t Veld, J. H. J. (1992). "Probiotics: A General View".
T. Lact. Aci. Bact. Vol 1, 151–170.
[67] Elo S, Saxelin M, Salminen S (1991). “Attachment of Lactobacillus casei strain GG to human colon carcinoma cell line Caco-2: Comparison with other dairy strains”.
Lett Appl Microbiol, 13: 154-156.
[68] Conway PL, Gorbach SL, Goldin BR (1987). “Survival of lactic acid bacteria in the human stomach and adhesion to intestinal cells”. J Dairy Sci, 70:1-12.
[69] Skory, C. D. (2000). “Isolation and Expression of Lactate Dehydrogenase Genes from Rhizopus oryzae”. App. and Env. Microbiology, 66(6), 2343–2348.
[70] Linko, Y. Y. and Javanainen P. (1996) “Enzyme Microb”. Technol. 19, 118– 123.
[71] Van Wouwe, P., Dusselier, M., Vanleeuw, E., & Sels, B. (2016). “Lactide Synthesis and Chirality Control for Polylactic acid Production”. ChemSusChem, 9(9), 907–921.
[72] Association of Plastics Manufacturers. Plastics-the facts 2017. In: An analysis of European plastics production, demand and waste data; 2018.
[73] Nikita Choksi, Hemangi Desai (2017). "Synthesis of Biodegradable Polylactic Acid Polymer By Using Lactic Acid Monomer". I. Journal A. Chem. 13(2), pp. 377- 384.
[74] Mohammad Rezaul Karim, Md. Shahidul Islam (2011). “Thermal Behavior with Mechanical Property of Fluorinated Silane Functionalized Superhydrophobic Pullulan/Poly(vinyl alcohol) Blends by Electrospinning Method”. J. Nanomaterials. 1-7.
49
PHỤ LỤC
Hình 1: Phổ FT-IR của PLA.
50 Hình 3: Phổ FT-IR của PLA/PVA2.
51 Hình 5: Phổ FT-IR của PLA/PVA4.