Bảng 3. 11: Khối lượng phân tử của các mẫu PA1 và PA2
Mẫu Khối lượng phân tử
NMR GPC
PA1 21000 19000
PA2 13000 12000
Sản phẩm copolyme tinh chế và hạt copolyme PLA-PEG được tiến hành phân tích và đánh giá bằng phổ FT-IR. Kết quả phân tích được thể hiện ở hình 3.29. Kết quả cho thấy đặc trưng phổ hồng ngoại của cả PLA và PEG. Dải phổ ở 1767 cm-1 đặc trưng cho dao động hố trị của nhóm C=O của PLA. Dải phổ ở 1100 và 1200 cm-1 đặc trưng cho dao động hố trị của nhóm C-O-C của PEG trong khi dải phổ ở 2900cm-1 đặc trưng cho dao động hố trị của nhóm –CH3, -CH- và CH2-CH2.
Wavenumber (cm-1) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 A b so rb an ce -20 0 20 40 60 80 100 Copolyme PLA-PEG Nanocopolyme PLA-PEG
Hình thái học của hạt nano chế tạo từ copolyme PLA-PEG
PLA-PEG (50/50, Mn:12000)
PLA-PEG (70/30, Mn:20000)
Từ copolyme PLA-PEG với các khối lượng phân tử khác nhau, chúng tôi đã chế tạo thành công hạt nano/micro màu trắng trong, phân tán rất tốt trong nước. Các hạt nano/micro này được đo kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét SEM (hình 3.30). Kết quả cho thấy với copolyme PLA-PEG có tỷ lệ 50/50 (Mn:12,000), ta thu được các hạt hình cầu có kích thước từ 50-90nm. Với copolyme PLA-PEG có tỷ lệ 70/30 (Mn:20,000), ta thu được các hạt hình cầu có kích thước từ 100-300nm.
3.3.3. Chế tạo vật liệu tổ hợp nanocomposite PLA-Clay 3.3.3.1. Chế tạo nanocomposite PLA-Clay dạng màng. 3.3.3.1. Chế tạo nanocomposite PLA-Clay dạng màng.
Với những nghiên cứu ở phần thực nghiệm, bằng phương pháp bay hơi dung mơi và sau q trình khảo sát về ảnh hưởng của nồng độ PLA, ảnh hưởng của tốc độ bay hơi, ảnh hưởng của dung môi và ảnh hưởng của độ dày màng chúng tôi đã rút ra được điều kiện tối ưu như bảng sau:
Bảng 3. 12: Điều kiện tối ưu để tạo màng PLA-Clay nanocomposite
Tác nhân Điều kiện tối ưu
Nồng độ PLA 1-2% khối lượng
Tốc độ bay hơi Kiểm soát tốc độ bay hơi thật chậm
Dung môi Diclometan (DCM)
Độ dày Chiều cao dung dịch 2 cm
a) Dung dịch cao 5 cm b) Dung dịch cao 2 cm
Hình 3. 31: Màng nanocomposite PLA-Clay với hai độ dày khác nhau a) 5cm, b) 2cm
Phổ nhiễu xạ tia X của nanocomposite PLA-Clay
0 5 10 15 2 Theta (degree) 4 3 2 1 In te n sit y ( a. u)
Trên phổ nhiễu xạ tia X của clay ta thấy xuất hiện đỉnh ở góc 2 = 3,5o. Điều này có nghĩa là khoảng cách ban đầu giữa các lớp cấu trúc của nanoclay là d001= 2,51 nm. Khi chế tạo PLA-clay nanocomposite ở các tỷ lệ thành phần khác nhau, ta thấy có sự thay đổi đỉnh nhiễu xạ tia X của nanoclay. Ở tỷ lệ clay là 1%, thì đỉnh nhiễu xạ của clay ban đầu ở góc 2 = 3,5o gần như biến mất hồn tồn, hay nói cách khác là các lớp của clay đã được phân tán hoàn toàn trong PLA. Khi tỷ lệ của clay tăng lên 3%, trên phổ nhiễu xạ tia X của PLA-clay nanocomposite ta thấy xuất hiện trở lại đỉnh nhiễu xạ tia X tại góc 2 = 3,2o (d001 = 2,8 nm), nhưng với cường độ nhỏ hơn nhiều lần so với clay ban đầu. Như chúng ta đã biết, chế tạo polyme clay nanocomposite bằng phương pháp trộn nóng chảy, rất khó để có thể phân tán hồn tồn các lớp clay trong nền polyme. Kết quả này cho thấy, nhiều khả năng ở tỷ lệ clay cao, khả năng tách lớp clay trong PLA ở điều kiện chế tạo như trên xảy ra khó khăn hơn và chỉ có thể tạo ra cấu trúc xen lớp của clay và polyme nền.
3.3.3.2. Hình thái học của vật liệu nanocomposite PLA-Clay
Hình 3.33 và hình 3.34 lần lượt là ảnh TEM của các vật liệu nanocomposite PLA-Clay với hàm lượng clay lần lượt là 1 và 3%. Trong hình 3.33 ta có thể dễ dàng nhận thấy khi hàm lượng clay ở mức 1% khối lượng so với PLA, clay được phân tán tương đối đồng đều trong nền polyme. Tuy nhiên, khi hàm lượng clay tăng lên 3%, sự phân tán của clay trở lên khó khăn hơn như ta có thể thấy sự tồn tại của các vùng có cấu trúc lớp tinh thể trật tự của clay (hình 3.34). Điều này là tương đối dễ hiểu vì khi hàm lượng clay càng tăng, sẽ khó khăn hơn trong việc phân tách triệt để các lớp cấu trúc mạng của clay.