3.2. NGHIÊN CỨU TRÙNG HỢP GHÉP LMA LÊN SỢI TRE
3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ monome
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ monome đến quá trình trùng hợp ghép, phản ứng đƣợc thực hiện trong thời gian 180 phút, nhiệt độ 750C, nồng độ AIBN 0,04M, tỷ lệ sợi/DMF (w/v) = 1/15, nồng độ monome thay đổi từ 0,5M đến 2,0M.
Kết quả đƣợc trình bày trong hình 3.14.
Hình 3.14. Ảnh hưởng của nồng độ monome đến quá trình trùng hợp ghép LMA lên sợi tre
Hiệu suất ghép tăng khi nồng độ monome tăng v đạt giá trị cực đại tại nồng độ monome l 1M. Điều này có thể l do khi tăng nồng độ monome sẽ l m tăng khả năng tiếp xúc và kết hợp của các phân tử monome ở vùng lân cận với gốc đại phân tử xenlulozơ. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ monome sẽ l m tăng tốc độ phản ứng chuyển mạch sang monome tạo thành homopolyme làm cản trở sự khuyếch tán monome lên bề mặt sợi tre khiến cho hiệu suất ghép giảm.
Nhƣ vậy, điều kiện tối ƣu để trùng hợp ghép LMA lên sợi tre là: thời gian 180 phút, nhiệt độ 750C, nồng độ AIBN 0,04M, nồng độ monome 1M, tỷ lệ sợi/DMF (w/v) = 1/15. Tại điều kiện này, hiệu suất ghép thu đƣợc là 31,8%.
55
3.2.5. Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở phản ứng trùng hợp ghép có mặt chất tạo lưới
Có thể thấy rằng một lƣợng lớn homopolyme không đƣợc ghép lên mạch chính sẽ bị thất thoát trong quá trình tinh chế sản phẩm. Để chế tạo vật liệu hấp thu dầu, phản ứng trùng hợp ghép được thực hiện với sự có mặt của chất tạo lưới DVB với vai trò tạo cấu trúc mạng lưới 3 chiều, tăng khả năng khâu mạch giữa các nhánh ghép và phần homopolyme.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của chất tạo lưới, phản ứng được thực hiện ở các điều kiện: nhiệt độ 750C, tỷ lệ sợi/DMF (w/v) 1/15, nồng độ monome là 1M, nồng độ AIBN là 0,04M, thời gian phản ứng là 180 phút. Nồng độ chất tạo lưới DVB trong khoảng 1x10-3 đến 2,7x10-3M. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của h m lượng chất tạo lưới đến sản phẩm quá trình trùng hợp ghép
Nồng độ chất
tạo lưới (M) Hàm lượng phần gel (%) Độ hấp thu dầu (g/g)
1,0 x 10-3 95,3 19,8
1,6 x 10-3 98,0 21,3
2,1 x 10-3 98,5 18,8
2,4 x 10-3 99,0 16,4
2,7 x 10-3 99,0 14,5
Kết quả cho thấy, tại nồng độ chất tạo lưới 1,6x10-3M thì độ hấp thu và hàm lượng phần gel đạt giá trị cực đại. Điều này có thể là do khi nồng độ chất tạo lưới thấp thì khả năng hấp thu dầu nhỏ do chất tạo lưới không đủ để liên kết các nhánh ghép và homopolyme tạo nên mạng lưới không gian 3 chiều bền vững, một phần bị hòa tan trong quá trình hấp thu. Nếu nồng độ chất tạo lưới quá cao làm cho khoảng hở bên trong cấu trúc không gian ba chiều giảm, do đó khả năng hấp thu dầu giảm.
Tăng h m lượng chất tạo lưới l m tăng h m lượng phần gel v độ chuyển hóa.
Tại giá trị nồng độ chất tạo lưới tối ưu, h m lượng phần gel >98%.
56
3.2.6. Một số đặc trƣng hóa lý của sản phẩm
* Phổ hồng ngoại
Một số pic đặc trƣng tr n phổ hồng ngoại của copolyme ghép LMA-sợi tre và BA-sợi tre đƣợc thống kê trong bảng 3.3 và hình 3.15.
Bảng 3.3. Kết quả FTIR
νOH (cm-1) νCH (cm-1) νCH mạch béo νCOO-
Sợi tre 3423 2903 - -
LMA- Sợi tre 3344 2931 2860 1728
Rõ ràng là ngoài những pic có mặt trong sợi tre còn xuất hiện th m hai pic đặc trƣng ở 2860cm-1 và 1728cm-1 trong LMA-sợi tre. Điều n y đƣợc gán cho sự có mặt của mạch béo v dao động hóa trị của nhóm -C=O. Từ dữ liệu phổ FTIR, có thể kết luận rằng các vật liệu thu đƣợc l copolyme đƣợc ghép lên mạch chính xenlulozơ.
57
Hình 3.15. Phổ IR của sợi tre (a) và LMA-sợi tre-DVB (b)
* Phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA
Giản đồ phân tích nhiệt TGA của sợi tre, sợi tre ghép BA và sợi tre ghép LMA đƣợc trình bày trên các hình 3.16, 3.17.
Hình 3.16. Giản đồ phân tích nhiệt TGA của sợi tre
58
Hình 3.17. Giản đồ phân tích nhiệt TGA của sợi tre ghép LMA
Sau giai đoạn bay hơi nước v dung môi ban đầu, đường TGA trải qua một số giai đoạn phân hủy khác nhau. Trong đó có 2 giai đoạn xảy ra ở nhiệt độ <3000C.
Điều này có thể là do mạch chính xenlulozơ bị phân hủy trước nhánh ghép poly(LMA). Pic 4520C có thể là quá trình phân hủy của các nhánh ghép còn lại.
* Hình thái học bề mặt
Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) của sợi tre và LMA-sợi tre đƣợc thể hiện ở hình 3.18.
59
(a)
(b) Hình 3.18. Ảnh SEM của Sợi tre (a), LMA-Sợi tre (b)
Có thể quan sát thấy bề mặt sợi tre chƣa qua xử lý nhẵn do sự che phủ vốn có của sáp thực vật. Sau phản ứng trùng hợp ghép, copolyme ghép đƣợc phân bố đồng thể hơn tr n bề mặt của sợi tre và vật liệu chuyển thành polyme mạng không gian đồng thể có cấu trúc xốp. Điều này mở ra cho vật liệu khả năng giữ một số dung môi trong cấu trúc mạng lưới.
3.2.7. Kết luận tiểu mục 3.2
- Điều kiện tối ƣu cho quá trình tổng hợp vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở trùng hợp ghép LMA lên sợi tre có mặt chất tạo lưới là: nhiệt độ 750C; nồng độ monome 1M; h m lƣợng AIBN 0,04M; thời gian phản ứng 180 phút; h m lƣợng DVB