CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ
2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT POLYME
Độ trương của màng PVA/TB được xác định theo TCVN 2752-78. Để thử độ trương nở của cao su và chất dẻo dùng phương pháp khối lượng, phương pháp thể tích thủy tĩnh và thể tích tỷ trọng.
+ Phương pháp khối lượng
Độ trương nở của màng PVA/TB trong chất lỏng, dung môi sử dụng là nước cất. Mẫu màng có kích thước 20x20x2mm được ngâm trực tiếp trong nước và lấy ra xác định độ tăng khối lượng. Mẫu sau khi trương được làm khô ở 37oC, trong chân không đến khối lượng không đổi . Độ trương cân bằng được tính theo công thức:
Độ trương = 100
1 1
2
mm
m [%]
Trong đó: m1: khối lượng mẫu sau khi làm khô [g].
m2: khối lượng của mẫu sau khi ngâm trong dung dịch[g].
2.5.2 Phương pháp xác định mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới và kích thước lưới
Thông số cơ bản để mô tả cấu trúc của PVA khâu mạch với tinh bột tạo mạng lưới là mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng và kích thước lưới.
2.5.2.1 Xác định mật độ khâu mạng và khối lượng phân tử giữa các nút mạng theo phương pháp ngâm trương nở bão hòa
Các mẫu màng có kích thước 20x20x2mm được ngâm trong nước, sau những khoảng thời gian nhất định lấy mẫu ra lau bằng vải bông sạch, sấy ở nhiệt độ 50oC đến khối lượng không đổi. Mật độ khâu mạng (n) được xác định theo công thức Flory Rehner[52]:
-[ln(1 - ʋ2) + ʋ2+ χ1. ʋ22] = ʋ1.n. (ʋ21/3- ʋ2/2)
Trong đó χ1là hệ số tương tác của màng polyme với dung môi nước (χ1=0,49); ʋ1là thể tích mol riêng phần của màng polyme với dung môi nước (18,1cm3/mol) ; ʋ2= Vo/ Vbh
(với Vo là thể tích ban đầu của mẫu màng polyme, Vbh là thể tích của mẫu màng polyme ngâm bão hòa trong nước; n là mật độ mạng (mol/cm3). Khối lượng phân tử trung bình
Khối lượng trung bình giữa hai nút lưới Mc còn được tính theo phương trình cân bằng của PeppasvàMerrill liên quan đến mật độ khâu mạch [52].
Trong đó Mn: khối lượng phân tử trung bình số của PVA biến tính tinh bột υ: thể tích riêng của PVA(0,788cm3/mol); V1: thể tích mol của nước(=18,1cm3/mol)
υ2m: phần thể tích polyme biến tính ở trạng thái trương χ: hệ số tương tác giữa PVA và nước = 0,494 υr: phần thể tích polyme trong gel ở trạng thái tự do
υ2m = Vpol (khô)/Vpol (tự do); Φ = 3
Hệ số tương tác giữa PVA biến tính khâu mạng và nước χ = 0,504 – 0,527.
Khối lượng phân trung bình số của một mạch giữa các liên kết có thể được tính từ phép đo cơ lý. Vì vậy, so sánh giá trị thực nghiệm, giá trị Mc được tính chính xác hơn từ modun đàn hồi hoặc số liệu độ trương theo công thức:
Trong đó: ρ2là tỷ trọng của polyme lưới và (υe/Vo) là mức độ tạo lưới hiệu quả.
2.5.2.2 Xác định kích thước các mắt lưới (ξ)
Từ giá trị Mc có thể tính kích thước lưới theo công thức [52]:
trong đó: Cn: tỷ lệ số đặc trưng Flory =8,3 cho PVA biến tính;
Mr: Khối lượng phân tử trung bình trên 1 đơn vị lặp lại của [-CH2-CHOH-] = 44; 1 đơn vị lặp của tinh bột = 144; l= chiều dài liên kết C-C là = 1,54Ao
2.5.3 Cách xác định tỷ trọng của polyme lưới
Tỷ trọng của polyme lưới được xác định theo tiêu chuẩn ISO 1183-1:2004, được tính theo công thức:
ρg= (Wa. ρh)/ (Wa– Wh)
Trong đó: Wa: khối lượng của mẫu trong không khí, g.
Wh: khối lượng của mẫu trong chất lỏng (n-heptan).
ρh: tỷ trọng của chất lỏng (ρhcủa n-heptan = 0,684).
ρg: tỷ trọng của polyme lưới
2.5.4 Phương pháp xác định hệ số khuếch tán axit salicylic
- Khuếch tán là sự chuyển động của các tiểu thể (phân tử, ion..) của chất phân tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn cho đến lúc cân bằng nồng độ.Thẩm thấu là hiện tượng khuếch tán mà trên đường di chuyển các phân tử của vật chất đang khuếch tán gặp phải một màng ngăn.
Sơ đồ màng ngăn sử dụng đo hệ số khuếch tán [88] như sau:
Hình 2.2 Sơ đồ màng ngăn sử dụng đo hệ số khuếch tán axit salixylic (SA) Trong ngăn có 2 khoang ngăn cách bởi màng PVA/TB dày 0,2 mm. Màng PVA/TB được ngâm trong nước 2 giờ trước khi thí nghiệm. Ở khoang đầu tiên chứa 10ml dung dịch SA(8mg/10ml), ở khoang thứ hai chứa 100ml nước cất. Sau đó, khoang thứ nhất hạ xuống sao cho màng polyme chạm đúng chất lỏng khoang thứ hai. Hệ thống được đặt trong một chậu nước có nhiệt độ không đổi (30oC). Một pipet được dùng để lấy mẫu hút 0,5ml dung dịch từ khoang thứ nhất và 1ml mẫu từ khoang thứ hai. Các mẫu thu hồi được thay thế bằng nước cất.
Sau đó, mẫu được đưa đi phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ Cintra 40 UV- Visible Spectrometer GBC (Canada) tại Viện Hóa Học- VKHCNVN (18-Hoàng Quốc Việt) ở bước sóng 294nm để xác định nồng độ SA trong các khoang.
Hệ số khuếch tán (D) được tính toán từ các kết quả này. Trong khoảng tốc độ khuấy, giá trị nồng độ trong hai khoang có thể sử dụng để tính hệ số khuếch tán theo phương trình cân bằng sau[88]:
Màng PVA/TB Khoang 1 chứa dung dịch
khuếch tán axit salicylic (SA) Dung dịch axit salicylic
(nồng độ C(mg/ml) Môi trường hòa tan
Khoang 2 hấp thụ
Trong đó: CD(0) : nồng độ ban đầu của dung dịch trong khoang thứ nhất.
CR(0) : nồng độ ban đầu của dung dịch trong khoang thứ hai.
CD(t) : nồng độ của dung dịch trong khoang thứ nhất sau khoảng thời gian t.
CR(t) : nồng độ của dung dịch trong khoang thứ hai sau khoảng thời gian t.
AH : diện tích cắt ngang khuếch tán hiệu quả của màng PVA/TB.
WH : Bề rộng của màng
V1 : Thể tích của dung dịch trong khoang thứ nhất.
V2 : Thể tích của dung dịch trong khoang thứ hai.
2.5.5 Độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB
Độ thấm thấu hơi nước được xác định theo tiêu chuẩn ASTM E96.
2.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỰ THỦY PHÂN IN VITRO