+ Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu đầu
Biến tính tinh bột sắn bằng phương pháp hóa học:
500g tinh bột sắn thô chưa xử lý, sử dụng 100ml HCl 0,5M để biến tính ở khoảng nhiệt độ 50-550C, khối lượng tinh bột/nước cất là 1/3. Hỗn hợp được khuấy trong 6 giờ, được để lắng, rửa và trung hoà bằng NaOH 0,1N đến pH = 7. Tinh bột được lọc trong chân không, sau đó được sấy ở 1000C trong chân không đến khi đạt được khối lượng không đổi.
- Pha dung dịch glutaraldehyt (GA): 1ml dung dịch GA 50% được pha trong 9ml etanol thu được dung dịch GA5%.
+Bước 2: Giai đoạn tạo lưới (quy trình chung):
Hỗn hợp gồm PVA dạng xơ, tinh bột sắn đã được biến tính bằng axit, glyxerin và nước cất được tính theo % khối lượng theo đơn phối liệu cho mỗi dãy thí nghiệm đã định trước được đưa vào bình cầu 3 cổ có sinh hàn nước hồi lưu, thời gian khuấy khoảng 1 giờ, tại 80oC để tạo dung dịch đồng nhất trong suốt. Sau đó cho một lượng dung dịch glutaraldehyt(GA) đã được pha theo tỷ lệ ở trên vào bình cầu vào phễu nhỏ giọt, nhỏ từ từ từng giọt dung dịch GA vào bình phản ứng. Phản ứng tiếp tục được khuấy liên tục ở nhiệt độ cần khảo sát từ 60oC -100oC trong khoảng thời gian đã định để tạo mạng lưới không gian giữa PVA và tinh bột.
+Bước 3: Giai đoạn cán tráng và hoàn thiện
Sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch phản ứng được tạo màng bằng phương pháp cán tráng trên kính với kích thước 120x180x1mm. Chú ý tránh tạo bọt trong khi cán tráng. Mẫu màng được sấy khô trong chân không ở 50oC trong 8 giờ đến khối lượng không đổi, sau đó được cắt tạo mẫu theo tiêu chuẩn để được đo xác định tính chất cơ lý.
Tất cả các mẫu thí nghiệm được lưu giữ, bảo quản trong bình hút ẩm tại nhiệt độ phòng.
PVA Nước cất Trộn đều Tinh bột sắn thô Biến tính tinh bột sắn bằng dung dịch HCl 0,5 -5% Tách lọc để loại tạp chất Trung hòa bằng NaOH
0,1N Lọc, sấy chân không ở 100oC Đóng gói và bảo Tinh bột sắn biến tính Glyxerin Trộn hợp dung dịch ở 80oC, 1 giờ Dung dịch đồng nhất Pha dung dịch glutaraldehyt Phản ứng tổng hợp ở 80oC, 3
giờ, khuấy liên tục Tráng màng
Sấy chân không ở 50oC, trong 8 giờ
Sơ đồ thực nghiệm tổng hợp chế tạo màng PVA biến tính tinh bột được trình bày trên hình 2.1. Đã tiến hành các thí nghiệm để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột như: tỷ lệ thành phần PVA/TB, bản chất PVA, hàm lượng các chất hóa dẻo, các tác nhân khâu mạch, hàm lượng xúc tác và các điều kiện phản ứng tổng hợp và gia công chế tạo màng PVA biến tính tinh bột.
a. Đơn phối liệu khảo sát tỷ lệ thành phần PVA/TB:
+ Điều kiện cố định: - Glyxerin = 6 gam ( 30% theo tổng PVA+TB)
- Dung dịch GA 5% trong etanol = 1,2ml (0,3% theo tổng PVA+TB).
- Nước cất: 100ml; - Nhiệt độ = 80oC.
- Thời gian phản ứng = 3 giờ. - Tốc độ khuấy 300 vòng/phút.
+ Điều kiện thay đổi : tỷ lệ thành phần PVA/TB thay đổi theo thứ tự lần lượt như sau Ký hiệu Tỷ lệ thành phần PVA/TB, [%] Khối lượng PVA, [g] Khối lượng tinh bột, [g] Tổng KL PVA +TB, [g] TP1 100/0 20 0 20 TP2 95/5 19 1 20 TP3 90/10 18 2 20 TP4 85/15 17 3 20 TP5 80/20 16 4 20 TP6 75/25 15 5 20 TP7 70/30 14 6 20 TP8 60/40 12 8 20 TP9 50/50 10 10 20
b. Đơn phối liệu khảo sát hàm lượng chất hóa dẻo
+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam - Tinh bột biến tính = 4 gam - Nước cất= 100ml.
- Nhiệt độ tạo lưới = 80oC, - Thời gian phản ứng 3 giờ;
- Dung dịch GA 5% trong etanol = 1,2 ml (0,3% theo Khối lượng PVA+TB)
- Thay đổi hàm lượng glyxerin lần lượt là: 5%; 10%; 20%; 25%; 30%; 35%; 40%; 50% PKL. Hàm lượng
glyxerin [%PKL]
0 5 10 15 20 25 30 35 40 50
Khối lượng, [g] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10
c, Đơn phối liệu khảo sát hàm lượng tác nhân khâu mạch
+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam - Tinh bột biến tính = 4 gam - Glyxerin = 6 gam.
- Nước cất = 100ml. - Nhiệt độ tạo lưới = 80oC,
- Thời gian phản ứng 3 giờ;
+ Điều kiện thay đổi 3 loại tác nhân tạo lưới lần lượt là: glutaraldehyt (GA), kaliperdisunfat (K2S2O8) và axit boric (H3BO4)..
+ Điều kiện thay đổi hàm lượng tác nhân glutaraldehyt tính theo khối lượng PVA và tinh bột như sau Hàm lượng GA [%] 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Thể tích dung dịch, [ml] 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8
d, Đơn phối liệu khảo sát hàm lượng chất xúc tác
+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam - Tinh bột biến tính = 4 gam - Glyxerin = 6 gam
- Dung dịch GA 5% = 1,2ml (0,3% theo tổng KL PVA+TB) - Nước cất = 100ml.
- Nhiệt độ tạo lưới = 80oC, - Thời gian phản ứng 3 giờ;
+ Điều kiện thay đổi: sử dụng axit HCl hoặc axit H2SO4 làm chất xúc tác . Thay đổi hàm lượng tác nhân HCl 0,1N tính theo khối lượng PVA và tinh bột như sau
Thể tích dung dịch, [ml]
0 0,55 1,10 1,65 2,20 2,75 3,30 3,85 4,40 4,95
e, Đơn phối liệu khảo sát các điều kiện công nghệ
+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam - Tinh bột biến tính = 4 gam - Glyxerin = 6gam
- Dung dịch GA 5% = 1,2ml (0,3% theo tổng KL PVA+TB). - Nước cất= 100ml.
+ Điều kiện thay đổi nhiêt độ: nhiệt độ được thay đổi lần lượt là: 60oC; 70oC; 80oC; 90oC và 100oC
+ Điều kiện thay đổi thời gian phản ứng: thời gian tạo lưới được thay đổi lần lượt là: 1,0 giờ ; 1,5 giờ; 2,0 giờ; 2,5 giờ; 3,0 giờ; 3,5 giờ và 4,0 giờ .
+ Điều kiện thay đổi tốc độ khuấy: tốc độ khuấy được thay đổi lần lượt là: 100 vòng/phút; 150 vòng/phút; 200 vòng/phút; 250 vòng/phút; 300 vòng/phút; 350 vòng/phút; 400 vòng/phút; 450 vòng/phút và 500 vòng/phút.