kích thước lưới vào hàm lượng GA
Mật độ khâu mạng (n), khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng lưới (Mc) và kích thước lưới (ξ) được xác định theo phương pháp ngâm trương nở bão hòa (ở nhiệt độ phòng) như đã trình bày trong mục 2.5.2.1. Bảng 3.10 trình bày kết quả ảnh hưởng của hàm lượng glutaraldehyt đến mật độ khâu mạch và khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng.
Bảng 3.10 Ảnh hưởng của hàm lượng glutaraldehyt đến mật độ khâu mạch và khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng
Tên mẫu
Hàm lượng GA theo khối lượng PVA+TB, [%]
Mật độ khâu mạng, n x 104[mol/cm3]
Khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng, Mc[g/mol] Kích thước lưới, ξ (Ao) M1 0,1 0,706 8985 513 M2 0,2 1,355 4680 486 M3 0,3 3,258 1950 227 M4 0,4 4,682 1355 143 M5 0,5 5,194 1220 105 M6 0,6 5,935 1070 98
Sự phụ thuộc của khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới (Mc) và kích thước lưới (ξ) được biểu thị rõ nét hơn trên hình 3.17.
Hình 3.17 Sự phụ thuộc khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới và kích thước lưới vào hàm lượng GA
Từ đồ thị hình 3.17 biểu diễn sự phụ thuộc của KLPTTB giữa 2 nút Mc và kích thước lưới cho thấy khi hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên 0,3%, khối lượng phân tử giữa hai nút mạng giảm nhanh từ 8985 g/mol xuống 1950 g/mol, kích thước lưới giảm nhanh từ 513Aoxuống 227Ao. Khi tiếp tục tăng hàm lượng GA từ 0,3% lên 0,6% khối lượng phân tử giữa 2 nút mạng của màng PVA/TB giảm chậm dần từ 1950g/mol xuống 1070g/mol và kích thước lưới giảm từ 227 Aoxuống 98Ao.
Trên cơ sở những kết quả từ bảng 3.10, hình 3.17 kết hợp với tính chất cơ lý tại bảng 3.7 ở mục 3.1.3.3 có thể xây dựng được mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất đối với màng PVA/TB tạo lưới bằng glutaraldehyt như sau:
Với hàm lượng tăng lên của chất tạo lưới glutaraldehyt (GA), mật độ phân phối lưới (hay còn gọi là mật độ khâu mạng) tăng theo. Mật độ khâu mạng càng cao thì khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút mạng (Mc) càng giảm thì kích thước trung bình giữa các mắt lưới cũng giảm theo. Kết quả này là phù hợp với những nghiên cứu trước đây về cấu trúc - tính chất các polyme lưới (networking polymer). Đối với các cấu trúc lưới lý tưởng, các biến thiên trên thường theo quy luật tuyến tính, nếu các phản ứng tạo lưới xảy ra trên cơ sở mạch polyme có 2 nhóm chức ở cuối mạch và chất tạo lưới 4 chức theo cơ chế đồng đa tụ. Đối với màng PVA/TB, tuy không thể đạt được đến cấu trúc lưới lý
tưởng,nhưng việc hình thành cấu trúc mạng lưới và các biến thiên tính chất như trên là tuân theo quy luật về lý thuyết các polyme lưới.
Kết quả nghiên cứu trên đây là góp phần vào việc xây dựng mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất các polyme trên cơ sở hệ nhựa PVA và tinh bột biến tính.
3.3.2. Mối quan hệ giữa khối lượng phân tử trung bình giữa các nút lưới và khối lượng riêng của polyme lưới PVA/TB
Để nghiên cứu ảnh hưởng của KLPT trung bình giữa hai nút lưới (Mc) tới khối lượng riêng của polyme lưới tạo thành, một loạt các mẫu màng PVA biến tính tinh bột đã được tổng hợp theo quy trình ở mục 2.2 để tạo các mẫu có KLPT trung bình giữa các nút lưới khác nhau. Xác định khối lượng riêng của mẫu màng theo mục 2.5.3 đã trình bày ở phần thực nghiệm.Kết quả nghiên cứu mối quan hệ của KLPT trung bình giữa các nút lưới đến khối lượng riêng của polyme lưới tạo thành được trình bày trong bảng 3.11.
Bảng 3.11 Ảnh hưởng của KLPT trung bình giữa các nút lưới đến độ kết tinh và khối lượng riêng của polyme lưới
TT KLPT trung bình giữa các nút
lưới, [g/mol] Khối lượng riêng [g/cm
3] KL1 8985 1,285 KL2 4680 1,300 KL3 1950 1,320 KL4 1355 1,325 KL5 1220 1,326 KL6 1070 1,328
Kết quả ở bảng 3.11 cho thấy: khi KLPT trung bình giữa các nút lưới giảm từ 8985g/mol xuống 1070g/mol, khối lượng riêng của màng PVA/TB tăng từ 1,285g/cm3lên 1,328g/cm3. Nguyên nhân là do khi KLPT trung bình các nút lưới giảm, mật độ phân tử trong một đơn vị thể tích tăng lên, nên khối lượng phân tử trong một đơn vị thể tích cũng tăng lên.
dung dịch KNO3bão hòa (nhằm tạo môi trường có độ ẩm không đổi 95%). Xác định khối lượng của P2O5sau 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ và 5 giờ ở môi trường độ ẩm 95%. Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng hơi nước thẩm thấu qua màng theo thời gian, sau đó xác định góc α của đoạn thẳng tuyến tính. Độ thẩm thấu hơi nước qua màng polyme là khối lượng hơi nước đi qua 1 cm2 diện tích màng trong 1 giờ và bằng tgα (g/cm2.h). Bảng 3.12 là kết quả đo độ thẩm thấu hơi nước qua màng PVA/TB ứng với các hàm lượng tác nhân khâu mạch GA khác nhau.
Bảng 3.12 Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB với hàm lượng GA
Tên mẫu
Thành phần Hàm lượng GA theo khối lượng PVA + TB, [%]
Độ thẩm thấu hơi nước, [g/cm2.h] TT1 PVA 0,0 0,59.10-4 TT2 PVA/TB/GL/GA 0,1 2,83.10-4 TT3 PVA/TB/GL/GA 0,2 2,96.10-4 TT4 PVA/TB/GL/GA 0,3 3,15.10-4 TT5 PVA/TB/GL/GA 0,4 3,02.10-4 TT6 PVA/TB/GL/GA 0,5 2,98.10-4 TT7 PVA/TB/GL/GA 0,7 1,57.10-4 TT8 PVA/TB/GL/GA 1,0 1,14.10-4
Từ bảng 3.12 cho thấy: Đối với màng PVA khả năng thẩm thấu hơi nước thấp hơn rất nhiều so với màng PVA biến tính tinh bột sắn sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo lưới, điều này cho thấy màng PVA/TB cấu trúc dạng mạng lưới, xốp có khả năng thẩm thấu hơi nước tốt hơn. Khi hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên 0,3%, độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB tăng từ 2,83.10-4 g/cm2.h lên 3,15.10-4g/cm2.h. Điều này chứng tỏ khi hàm lượng GA tăng thúc đẩy phản ứng khâu mạch với độ tạo lưới cao hơn làm các đoạn mạch kém linh động hơn nên độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB tăng. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng hàm lượng GA lên từ 0,3% lên 1,0%, độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB lại có xu hướng giảm từ 3,15.10-4 g/cm2.h xuống 1,14.10-4g/cm2.h. Nguyên nhân là do khi hàm lượng GA tăng nhiều nên cấu trúc mạng lưới dày đặc, làm cho khả năng hơi nước xen vào giữa các nút mạng giảm đi, do đó khả năng thẩm thấu hơi nước kém đi.
3.3.4. Hệ số khuyếch tán axit salisilic của màng PVA/TB
Hệ số khuếch tán axit salicylic được xác định bằng cách tính toán và tìm ra nồng độ axit salicylic tại 2 khoang thử nghiệm như trình bày trong 2.5.5. Màng PVA/TB dày 0,2 mm được tổng hợp theo tỷ lệ PVA/TB/Gl=80/20/30, hàm lượng GA 0,3%; hàm lượng xúc tác HCl0,05% theo tổng KL của PVA+TB dùng để ngăn 2 khoang. 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). Sau khoảng 2 giờ, 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) ở bước sóng 294nm để xác định nồng độ SA trong các khoang. Sau khi đo được nồng độ SA dựa vào công thức trình bày trong 2.5.5 để xác định hệ số khuếch tán SA. Kết quả xác định hàm lượng salycilic tại khoang 1 và khoang 2 theo thời gian thu được trình bày trong bảng 3.13.
Bảng 3.13 Sự phụ thuộc của hàm lượng axit salicylic tại khoang 1 và khoang 2 theo thời gian (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tên
mẫu Thời gian, [phút]
Hàm lượng axit salicylic ở khoang 1, [mg] Hàm lượng axit salicylic ở khoang 2, [mg] AS1 0 8 0 AS2 30 7.2 0,8 AS3 60 6,2 1,6 AS4 90 5,2 2,6 AS5 120 4,8 3,7 AS6 150 3,5 4,4 AS7 180 3,0 5,1
Từ bảng 3.13 lập đồ thị biểu diễn hàm lượng salicylic ở khoang 1 và khoang 2 theo thời gian và xây dựng đồ thị -lnX theo thời gian, -lnX được tính theo công thức:
Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn hàm lượng axit salicylic ở khoang 1 và khoang 2 theo thời gian
Hình 3.19 Đồ thị xác định hệ số khuếch tán axit salicylic
Áp dụng công thức tính hệ số khuếch tán (D) theo giá trị nồng độ trong hai khoang bằng theo phương trình cân bằng ở mục 2.5.3, hệ số khuếch tán của màng PVA/TB đã được xác định là 4,15.10-6cm2/s. Do so với hệ số khuếch tán salicylic (SA) của màng PVA được khâu mạch với glutaraldehyt (GA) được xác định bởi K.Pal [88] là 4,11.10-6cm2/s. Điều này chứng tỏ màng PVA/TB (hệ số khuếch tán SA 4,15. 10-6cm2/s ) được tổng hợp của luận án có khả năng thấm cao, và màng PVA/TB có khả năng thẩm thấu cao các chất có chứa nhóm chức cồng kềnh.
3.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của màng PVA biến tính tinh bột
Do màng PVA/TB có cấu trúc mạng lưới nên có khả năng trương trong nước, làm màng PVA/TB có khả năng giữ ẩm, tránh mất nước và các chất điện giải bề mặt cho các vết thương mất da, tạo điều kiện cho quá trình hồi phục, giảm đau rát cho bệnh nhân và mau lành vết thương. Vì đây là đặc trưng nổi bật của màng PVA/TB nên các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của màng đã được nghiên cứu kỹ lưỡng như: ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới, khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới, nhiệt độ, thời gian ngâm và môi trường pH.
3.3.5.1 Ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới và khối lượng phân tử giữa hai nút lưới(Mc) đến độ trương của màng PVA/TB (Mc) đến độ trương của màng PVA/TB
Các mẫu màng PVA/TB được tổng hợp theo quy trình 2.2 ở cùng tỷ lệ PVA/TB/Gl=80/20/30, hàm lượng xúc tác HCl 0,05%; hàm lượng GA thay đổi lần lượt là 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4%; 0,5% và 0,6% theo tổng khối lượng PVA+TB; ở cùng điều kiện nhiệt độ 80oC, thời gian tạo lưới là 3 giờ, tốc độ khuấy 400 vòng/phút. Màng sau khi sấy khô ở 50oC dưới điều kiện chân không được đem đi xác định mật độ khâu mạng theo mục 2.5.2 đã trình bày ở trên. Tiếp theo màng được ngâm trong nước cất ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Kết quả xác định độ trương của màng PVA/TB trong sự phụ thuộc vào mật độ khâu mạng và khối lượng phân tử giữa hai nút lưới Mcđược trình bày trong hình 3.20 và hình 3.21.
Hình 3.21 Ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới, Mc đến độ trương của màng PVA/TB
Kết quả từ hình 3.20 cho thây: khi mật độ khâu mạng tăng từ 0,707.104 mol/cm3 lên 5,935.104 mol/cm3; độ trương của màng giảm từ 295,5% xuống 145,8%. Nguyên nhân là do mật độ khâu mạch càng tăng, khoảng cách giữa các nút lưới càng giảm, dẫn đến độ trương càng giảm. Từ hình 3.21 cho thây: khi KLPT trung bình giữa hai nút lưới (Mc) tăng từ 1070g/mol lên 8985 g/mol; độ trương của màng tăng từ 145,8% lên 295,5%. Nguyên nhân là do KLPT trung bình giữa hai nút lưới tăng, khoảng cách giữa các nút mạng càng tăng, khi ở môi trường nước, mạch phân tử dãn càng tăng, dẫn đến độ trương càng tăng.
3.3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB
Kết quả đo độ trương nở của màng PVA và màng PVA/Tinh bột/Glyxerin (tỷ lệ PVA/TB/GL= 80/20/30 PTL), sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo lưới hàm lượng 0,3% sau 24 giờ ngâm trong nước được biểu diễn trong bảng 3.14.
Bảng 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB
Tên mẫu
Nhiệt độ,oC Độ trương của màng PVA xơ, %
Độ trương của màng PVA biến tính tinh bột, %
NĐ1 30 128,5 197,5
NĐ2 35 135,6 239,7
NĐ3 40 145,9 245,9
Từ kết quả bảng 3.14 cho thấy: khi ngâm mẫu trong nước ở nhiệt độ tăng dần từ 30oC lên 45oC, độ trương của màng PVA xơ tăng từ 128,5% lên 162,8%, độ trương của màng PVA biến tính tinh bột tăng từ 197,5% lên 295,7%. So sánh kết quả cho thấy độ trương của màng PVA biến tính tinh bột có giá trị cao hơn độ trương của màng PVA không có tinh bột.
3.3.5.3 Ảnh hưởng của thời gian đến độ trương của màng PVA/TB
Kết quả đo độ trương nở của màng polyme sinh học PVA/Tinh bột/Glyxerin(tỷ lệ PVA/TB/GL= 80/20/30PTL), sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo lưới ở các hàm lượng: 0,3% theo tổng khối lượng PVA+TB sau thời gian từ 1 ngày đến 35 ngày ngâm trong nước được biểu diễn trong bảng 3.15.
Bảng 3.15 Ảnh hưởng của thời gian đến độ trương của màng PVA/TB
STT Thời gian
[ngày]
Độ trương của màng PVA xơ, %
Độ trương của màng PVA biến tính tinh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
bột, % Tg1 1 128,5 197,5 Tg2 5 130,2 255,9 Tg3 10 132,8 268,6 Tg4 15 133,9 267,5 Tg5 20 134,3 269,8 Tg6 25 134,8 269,2 Tg7 30 135,5 269,9 Tg8 35 136,8 269,5
Từ kết quả bảng 3.15 cho thấy: khi thời gian ngâm mẫu tăng từ 1 đến 35 ngày, độ trương của màng PVA tăng nhẹ từ 128,5% lên 136,8% (tăng khoảng 6,5%). Độ trương của màng PVA biến tính tinh bột thay đổi như sau: khi ngâm từ 1 đến 10 ngày, độ trương của màng PVA/TB tăng từ 197,5% lên 268,6% (tăng 51,2%). Khi tiếp tục tăng thời gian ngâm mẫu từ 10 lên 35 ngày, độ trương của màng polyme PVA/TB lại có xu
3.3.5.4 Mối liên hệ giữa môi trường pH và độ trương của màng PVA/TB
Màng cắt theo kích thước tiêu chuẩn hình chữ nhật 1x12cm, được ngâm trực tiếp trong dung dịch pH = 3,5, 7, 9 ở nhiệt độ phòng 30oC, trong 72 giờ. Mẫu sau khi trương được sấy khô ở 37oC hút chân không đến khối lượng không đổi. Độ trương cân bằng được trình bày trong hình 3.22.
Hình 3.22 Độ trương của màng PVA biến tính tinh bột theo môi trường pH
Từ hình 3.22 cho thấy: độ trương của mẫu PVA/TB tăng dần từ 175,5% đến 214% ứng với giá trị pH từ 3 đến 11. Trong môi trường kiềm độ trương của vật liệu PVA/TB cao hơn trong môi trường axit. Ở dung dịch có pH=9 độ trương của mẫu màng PVA/TB đạt được giá trị cao là 212,5%. Thí nghiệm tương tự tại 3 nhiệt độ khác nhau, sử dụng themostat để điều chỉnh nhiệt độ. Kết quả cho thấy: tại cùng một môi trường pH, khi nhiệt độ tăng lên cũng làm khả năng trương của mẫu tăng theo.
3.4. SỰ THỦY PHÂN INVITRO CỦA MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT3.4.1. Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột 3.4.1. Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột
Các mẫu màng PVA/TB được ngâm trong môi trường invitro (đã trình bày trong mục 2.6.2) trong các khoảng thời gian 2, 4, 6, .., 12 tuần, rồi sấy khô đến khối lượng không đổi. Kết quả đo tính chất cơ lý của màng PVA/TB được trình bày trong bảng 3.16.
Bảng 3.16 Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột
Tên mẫu
Thời gian ngâm mẫu trong nước, [tuần]
Độ bền kéo, [MPa] Độ dãn dài, [%] Độ bền kháng thủng, MPa] TC1 0 29,5 520,9 54,8 TC2 2 28,8 499,7 48,9 TC3 4 27,6 435,6 43,5 TC4 6 26,5 356,9 39,2 TC5 8 24,5 294,6 35,5 TC6 10 23,4 231,8 28,1 TC7 12 22,9 198,7 24,6
Từ bảng 3.16 cho thấy: tính chất cơ lý của màng PVA/TB giảm dần khi thời gian ngâm mẫu trong nước tăng lên. Cụ thể là: khi thời gian ngâm mẫu tăng từ 0 tuần lên 12 tuần độ bền kéo giảm từ 29,5MPa xuống 22,9 MPa; độ bền kháng thủng giảm từ 54,8MPa giảm xuống còn 24,6 MPa; độ dãn dài giảm từ 520,9% xuống còn 198,7%. Điều này xảy ra là do mẫu màng PVA/TB bị thủy phân làm đứt các liên kết mạch đại phân tử nên tính chất cơ lý của màng PVA/TB bị giảm dần.
3.4.2. Sự thay đổi pH môi trường của màng PVA/TB theo thời gian ngâm mẫu
Các mẫu có kích thước tiêu chuẩn, được ngâm trong môi trường phân hủy invitro có