4.1. Phân tích phổ IR
4.1.1. Phổ ấ h p thụ IR c a m u PVA/CMC ủ ẫ Các mẫu dùng trong phân tích phổ IR:
1. PVA 2. CMC
3. PVA CMC (60:40)./
Kết qủa phân tích IR của các mẫu được biểu thị qua hình .1 dưới đây:3
Hình 4.1. Phổ IR của các mẫu a).PVA; b)CMC; c) PVA/CMC 60/40
(wt/wt)
Phổ IR của PVA:
Kết qủa cho thấy, trong phổ của PVA có một peak rộng ở bước sóng 3430cmP-
1
Ptương ứng với dao động biến dạng của nhóm hydroxyl (-OH) của PVA. Hai pic nhỏ ở bước sóng 2940 và 2910cmP-1Ptương ứng với dao động biến dạng của liên kết C-H. Dao động của liên kết C O quan sát được ở bước sóng 1100cm- P-
Phổ IR của CMC:
Phổ IR của CMC cho thấy sự hấp thụ của liên kết C H diễn ra mạnh ở bước - sóng 2983cmP-1Pvà liên kết C O của nhóm carboxymethyl của cellulose ở bước - sóng 1087cmP-1P. Ta thấy có sự xuất hiện những peak nhỏ xung quanh, điều này có thể là do có sự gối lên nhau giữa các dao động C O của hai thành phần - khác nhau trong phân tử CMC. Sự hấp thụ mạnh diễn ra bắt đầu ở bước sóng 3223 cmP-1Pdo dao động O-H của cellulose. Sự xuất hiện của peak hấp thụ ở bước sóng 3223 và 3495 cmP-1P có thể là do sự có mặt của liên kết hydrogel nội phân tử trong CMC.
Phổ IR của PVA-CMC:
Từ phổ IR của PVA CMC ta thấy có một peak rộng bắt đầu ở 3050 và kết - thúc ở 3570 cmP-1P chứng tỏ liên kết hydro của CMC tăng lên, đây là kết qủa của sự trộn hợp giữa PVA và CMC. Điều này đã giải thích cho thông tin về liên kết hydro giữa bản thân các nhóm cacboxylic và với nhóm hydroxyl của phân tử cellulose. Có thể giải thích điều này là do liên kết O-H của CMC bi kéo dãn do có sự tạo liên kết hydro với nhóm hydroxyl của PVA. Do đó, có thể kết luận về sự tương tác giữa mạng phân tử PVA và CMC trong polymer tổ hợp là liên kết hydro.
b. Phổ IR c a m u PVA/chitosan ủ ẫ
Hình 4.2. Phổ ấp thụ h c a IR ủ (a) PVA, (b) Chitosan, and PVA/Chitosan (80/20) blends
Tương tự như hỗn hợp PVA/CMC, phổ hấp tự IR của mẫu PVA/Chitosan ta thấy có cũng thấ peak rộng bắt đầu ở 3050 và kết thúc ở y 3570 cmP-1P chứng tỏ liên kết hydro của chitosan và PVA tăng lên, đây là kết qủa của sự trộn hợp giữa PVA và chitosan
4.2. Phân tích bề mặt
4.2.1. Ảnh SEM của m u PVA/CMC ẫ
Các đặc trưng về hình dạng, kích thước bề mặt của các hydrogel được nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét SEM.
Các mẫu dùng trong phân tích bề mặt:
a) PVA/CMC 100/0 (wt/wt)
b) PVA/CMC 80/20 (wt/wt) c) PVA/CMC 70/30 (wt/wt) d) PVA/CMC 60/40 (wt/wt)
Kết quả phân tích thể hiện trên hình 3.2.a, b, c, d
(a) (b)
(c) (d)
Hình 4.3. Ảnh SEM c a PVA nguyên chủ ất. (a) Mẫu PVA nguyên chất;(b) Mẫu PVA- CMC 80:20; (c) Mẫu PVA-CMC 70:30; (d) Mẫu PVA CMC 60:40
Từ những hình ảnh thu được từ việc phân tích bề mằt của các PVA/CMC hydrogel trộn hợp với các thành phần khác nhau ta nhận thấy:
- Khi trộn hợp CMC với PVA ta thu đươc polymer hydrogel trộn hợp có cấu trúc mạng lưới xốp hơn so với PVA 100%.
- Khi tăng thành phần CMC lên thì độ xốp tăng lên. Tuy nhiên ta không thể tăng mãi thành phần CMC, CMC là hydrogel có đặc điểm dễ tan. Qua kết qủa
SEM thu được và các phân tích khác. Nhận thấy tỉ lệ trộn hợp PVA/CMC 60/40 (wt/wt) là phù hợp.
- Cấu trúc lỗ xốp lớn trong phân tử PVA/CMC hydrogel trộn hợp giải thích cho khả năng hút nước rất tốt của hợp chất này.
4.2.2. Ảnh SEM của mẫu PVA/chitosan
(a) mẫu PVA/chitosan 80/20 : (b) mẫu PVA/Chitosan: 70/30
(c) mẫu PVA/chitosan 60/40 :
T ừ ảnh SEM hình 3.4 cũng cho thấy =
4.3. Phân tích khả năng trương nở của polyme trộn hợp PVA – CMC và PVA - chitosan
a. Các công thức tính độ trương nở
Thực nghiệm được thực hiện bằng việc sử dụng các miếng gel có kích thước thước 0.5 cm để khảo sát tiến trình biến dạng của hydrogel từ trạng thái co ngót hoàn toàn trong dung dịch pH thích hợp, chuyển sang trạng thái
trương nở đầy đủ trong các dung dịch pH khác. Biến dạng của hydrogel có thể được xác định bằng biểu thức sau:
Trong đó:
lRoR: là kích thước ban đẩu của gel
l: là kích thước khi gel đạt trạng thái trương nở cân bằng trong dung dịch pH.
Hoặc có thể tính độ biến dạng của polyme hydrogel theo công thức sau:
% 100 W x
W SW W
ref ref f −
= Trong đó:
WRfR: là khối lượng mẫu sau trương nở WRrefR: là khối lượng mẫu ban đầu SW: Độ trương nở (%)
4.3.1. Trương nở của PVA – CMC
Khảo sát sự trương nở của các mẫu PVA-CMC có kích thước 0.5 cm, trong các môi trường pH khác nhau.
Kết quả thu được như trên hình vẽ:
60
50
40
30
20
10
0
Swelling (%)
12 10
8 6
4 2
pH
PVA/CMC (80/20) PVA/CMC (70/30) PVA/CMC (60/40)
Hình 4.5. Độ trương nở ủa mẫu PVA/CMC c ở các môi trường pH khác nhau.
UNHẬN XÉT
• Các hydrogel trộn hợp của PVA với CMC có khả năng trương nở tốt trong môi trường pH lớn hơn 7 (môi trường kiềm).
• Khi tăng thành phần CMC lên thì khả năng trương nở của hydrogel trộn hợp tăng lên.
• Hydrogel trộn hợp của PVA và CMC có khả năng trương nở tốt nhất khi thành phần tương ứng của chúng là 60:40 (tỉ lệ khối lượng).
• Các hydrogel đạt trạng thái trương nở tốt nhất trong môi trường có pH 9 =
4.3.2. Độ trương nở của PVA - Chitosan.
Các mẫu PVA - Chitosan đưa vào khảo sát độ trương nở trong các môi trường pH khác nhau. Thời gian khảo sát là 120 phút, đủ để các mẫu đạt trạng thái trương nở hoàn toàn. Kết quả thu được như trên hình vẽ dưới đây:
40
30
20
10
0
Swelling (%)
12 10
8 6
4 2
pH
PVA/Chitosan (80/20) PVA/Chitosan (70/30) PVA/Chitosan (60/40)
Hình 4.6. Độ trương nở ủa mẫu PVA/Chitosan ở các môi trường pH khác c nhau.
UNHẬN XÉT
1. Trộn hợp giữa PVA và Chitosan theo tỉ lệ 80:20 cho ta sản phẩm gel trộn hợp có độ trương nở cao nhất.
2. Các hydrogel trên đều trương nở tốt hơn trong môi trường kiềm theo đúng như lý thuyết về sự trương nở của gel. Các hydrogel có nhóm (– NHR3R) do đó sẽ trương nở tốt trong môi trường kiềm.
3. Các hydrogel trộn hợp của PVA và CM Chitosan đạt độ trương nở cao nhất trong môi trường có pH = 5.
4.4. Khảo sát sự biến dạng theo thời gian của hydrogel PVA – CMC và hydrogel PVA – chitosan
4.4.1 Khảo sát sự biến dạng theo thời gian
Các mẫu PVA-CMC(60:40) và PVA Chitosan (80:2 ) được đo sự trương - 0 nở trong các môi trường pH khác nhau trong mỗi 10phút.
Hình 4.7. Mẫu PVA-Chitosan dùng cho khảo sát độ trương nở
Hình 4.8. Mẫu gel trước và sau khi trương Khảo sát mẫu PVA-Chitosan
Mẫu PVA-Chitosan với thành phần khối lượng 80/20 (wt/wt) được đưa vào khảo sát sự biến dạng theo thời gian trong các môi trường pH3, pH5 và pH7.
Kết quả thu được cho bởi bảng sau:
Bảng 4.1. Biến dạng PVA - Chitosan theo thời gian Thời gian
(phút) 0 10 20 30 40 50 60 70
pH5 0 0.63 1.01 1.4 1.67 1.94 2 2
pH3 0 0.53 0.87 1.2 1.44 1.65 1.67 1.67
pH7 0 0 47 0 8 1 06 1 2 1 33 1 37 1 37
Từ bảng số liệu thực nghiệm ta có thể xây dựng được đồ thị sau:
Hình 4.9. Tiến trình biến dạng của gel PVA-Chitosan (80:20) theo thời gian trong các dung dịch có pH khác nhau
Khảo sát mẫu PVA-CMC
Mẫu PVA-CMC có thành phần khối lượng 60/40 (wt/wt) được đưa vào khảo sát sự biến dạng theo thời gian trong các môi trường pH7, pH9 và pH12.
Kết quả thực nghiệm thu được cho bởi bảng sau:
Thời
gian 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 pH9 0 1 1.8 2.25 2.69 2.93 3 3 3 3 pH12
0 1 1.55 1.86 2.2 2.45 2.5 2.5 2.5 2.5 pH7 0 1 1.67 2.05 2.45 2.73 2.8 2.8 2.8 2.8
Bàng 4.2. Biến dạng của PVA CMC theo thời gian - Từ kết quả thực nghiệm ta có thể xây dựng đồ thị sau:
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Thời gian [s]
Tỉ số dãn
pH9 pH7 pH12
Hình 4.10. Tiến trình biến dạng của gel PVA-CMC theo thời gian trong các dung dịch có pH khác nhau
Theo định nghĩa, vật liệu được coi là biến dạng lớn khi mức độ biến dạng lớn hơn 5%. Kết quả thực nghiệm cho thấy biến dạng trương nở của gel PVA- CMC đạt khoảng 60% và PVA Chitosan đạt khoảng 50% như vậy có thể coi - Hydrogel có biến dạng đàn hồi lớn
Kết quả khảo sát sự biến dạng của các hydrogel theo thời gian cho thấy các gel có tốc độ trương nở nhanh ở 10phút đầu tiên, và đạt cân bằng sau khoảng 60phút