Nghiên cứu chế tạo vật liệu tự phân hủy trên cơ sở polylactic axit và tinh bột sắn Việt Nam

The technological conditions of obtaining the polylactic acid-Vietnamese cassava starch blend on the mix-brabender were investigated. The optimal conditions were: temperature 160o C, reaction time 6 minutes, screw speed 45 r/min., initial material ratio in weight percentage PLA80- PEG10-TB20. Polyethyleneglycol (PEG) as a plasticizer, PN-47 as a distribution agent was used. It showed that the optimal starch content was 20 wt%. Increase in starch content lead to increase in water absorbability and weight loss of the materials. This kind of material is degraded fast in the soil, but had relatively low mechanical property. There need further investigation on this material in order to improve its mechanical property.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu tự phân hủy trên cơ sở polylactic axit và tinh bột sắn Việt NamT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (5A), Tr. 142 - 148, 2007 NGHI£N CøU CHÕ T¹O VËT LIÖU Tù PH¢N HñY TR£N C¥ Së POLYLACTIC AXIT Vµ TINH BéT S¾N VIÖT NAM §Õn Tßa so¹n 16-8-2007 PH¹M NGäC L¢N, TRÇN VÜNH DIÖU, NGUYÔN THÞ PH¦¥NG TH¶O, NGUYÔN THÞ THUû Trung t©m Nghiªn cøu VËt liÖu Polyme, Tr1êng §¹i häc B¸ch khoa H6 Néi SUMMARY The technological conditions of obtaining the polylactic acid-Vietnamese cassava starch blend on the mix-brabender were investigated. The optimal conditions were: temperature 160oC, reaction time 6 minutes, screw speed 45 r/min., initial material ratio in weight percentage PLA80- PEG10-TB20. Polyethyleneglycol (PEG) as a plasticizer, PN-47 as a distribution agent was used. It showed that the optimal starch content was 20 wt%. Increase in starch content lead to increase in water absorbability and weight loss of the materials. This kind of material is degraded fast in the soil, but had relatively low mechanical property. There need further investigation on this material in order to improve its mechanical property. I - Më §ÇU cøu cho thÊy phÕ th¶i cña lo¹i vËt liÖu n(y ph©n hñy ho(n to(n kh¸ nhanh trong m«i tr êng v( Do phÇn lín polyme kh«ng tù ph©n hñy kh«ng g©y ®éc h¹i cho m«i tr êng sinh th¸i [3,® îc, r¸c th¶i r¾n polyme ®ang ng(y c(ng l( 4].mèi quan t©m lín cña to(n x- héi, nh»m b¶o vÖm«i tr êng sinh th¸i trong s¹ch, kh«ng bÞ « II - THùC NGHIÖMnhiÔm. Trong tÊt c¶ c¸c ph ¬ng ph¸p ®ãng gãpv(o viÖc gi¶m thiÓu sù tån ®äng l îng chÊt th¶i 1. Nguyªn liÖu v hãa chÊtr¾n polyme th× ph ¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu Polylactic axit cña H(n Quèc, Tg = 58oC,polyme tù ph©n hñy l( triÖt ®Ó v( cã hiÖu qu¶ Tm = 165oC.h¬n c¶. Trung T©m Nghiªn cøu VËt liÖuPolyme, Tr êng §¹i häc B¸ch khoa H( Néi ®- Tinh bét s¾n s¶n xuÊt t¹i l(ng nghÒ H( T©y,nghiªn cøu th(nh c«ng m(ng polyme tù hñy trªn ®é Èm: 10-12%, kÝch th íc h¹t kho¶ng 0,02c¬ së blend cña nhùa polyetylen (PE), tinh bét mm.s¾n ViÖt Nam (TB), sö dông chÊt trî t ¬ng hîp Polyetylen glycol (PEG) cña Trung quèc.maleic anhidrit (MA) ghÐp lªn PE, viÕt t¾t l( Khèi l îng ph©n tö: 400.MAPE [1, 2]. Tuy nhiªn, thêi gian ph©n hñy 2. C¸c ph ¬ng ph¸p gia c«ng v nghiªn cøuho(n to(n cña lo¹i m(ng n(y t ¬ng ®èi l©u, 5®Õn10 n¨m, tïy thuéc v(o môc ®Ých sö dông. a) Ph1¬ng ph¸p hå hãa tinh bétNh»m t¨ng nhanh thêi gian ph©n hñy cña vËtliÖu polyme trong m«i tr êng sau khi sö dông, Hå hãa tinh bét ® îc tiÕn h(nh theo quychóng t«i nghiªn cøu chÕ t¹o mét lo¹i vËt liÖu tr×nh ®- nghiªn cøu tr íc ®©y [2].míi - blend trªn c¬ së polylactic axit (PLA) v( b) Ph1¬ng ph¸p chÕ t¹o blend PLA-TBtinh bét s¾n ViÖt Nam (TB). C¸c t(i liÖu nghiªn142 Tinh bét s¾n nhiÖt dÎo, polylactic axit, chÊt III - KÕT QU¶ V% TH¶O LUËNtrî ph©n t¸n PN-47, chÊt hãa dÎo (PEG) ® îctrén trªn m¸y brabender mixer theo c¸c tû lÖ 1. ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é v thêi gian trénnhÊt ®Þnh. C¸c th«ng sè kü thuËt ® îc nghiªncøu l( nhiÖt ®é, tèc ®é quay trôc vÝt v( thêi gian Blend ® îc chÕ t¹o trªn m¸y brabendertrén. mixer, nhiÖt ®é nghiªn cøu ® îc chän l( 160oC v( 190oC. ChÊt hãa dÎo PEG ® a v(o víi h(mc) Ph1¬ng ph¸p nghiªn cøu l îng 10PKL, PLA/TB = 80/20 (PKL). ChÊt trî - §é bÒn kÐo ®øt ® îc ®o theo tiªu chuÈn ph©n t¸n PN-47: 0,1% so víi tinh bét. Quan hÖISO-527-1993 (E) trªn m¸y LLOYD cña Anh ë gi÷a nhiÖt ®é, momen xo¾n v( thêi gian ® îc25oC, ®é Èm 75%. thÓ hiÖn trªn h×nh 1. - Phæ hång ngo¹i ® îc ®o trªn m¸y Brucker TC Momen xo¾nTensor 27, mÉu ®o ë d¹ng m(ng máng. - Ph ¬ng ph¸p nhiÖt vi sai quÐt (DSC): NhiÖt®é Tg v( Tm ® îc x¸c ®Þnh trªn m¸y DSC-301L (CHLB §øc). NhiÖt ®é cña mÉu ® îc n©ng lªntõ nhiÖt ®é phßng ®Õn 185oC víi tèc ®é10oC/phót, gi÷ ë nhiÖt ®é n(y trong 4 phót, sau®é h¹ nhiÖt ®é ®Õn 30oC víi tèc ®é 20oC/phót.Cuèi cïng n©ng nhiÖt ®é tõ 30oC ®Õn 185oC, víi Thêi gian, phóttèc ®é 10oC/phót, sau ®ã h¹ nhiÖt ®é ®Õn nhiÖt H×nh 1: Quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é, momen xo¾n v(®é phßng (20oC/phót). thêi gian t¹o blend - Ph ¬ng ph¸p nhiÖt khèi l îng (TGA): TænthÊt khèi l îng cña mÉu ®o ® îc x¸c ®Þnh trªn Thùc nghiÖm cho thÊy ë nhiÖt ®é 160oC,m¸y TGA-503 (CHLB §øc), kho¶ng nhiÖt ®é 30 momen xo¾n ®¹t gi¸ trÞ æn ®Þnh khi thêi gian ®¹t- 600oC, tèc ®é 10oC/phót. 6 phót. ë nhiÖt ®é 190oC thêi gian ®Ó cã momen - Ph ¬ng ph¸p chôp ¶nh SEM: CÊu tróc cña xo¾n æn ®Þnh l( 4 phót. ThÝ nghiÖm còng chovËt liÖu ® îc nghiªn cøu qua ph ¬ng ph¸p chôp thÊy ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu chÕ t¹o ë 190oC¶nh SEM trªn m¸y JSM-6860 LV, JEOL (NhËt thÊp h¬n so víi ë 160oC, h¬n n÷a ë 190oC,B¶n). blend cã ®é nhít rÊt thÊp, khã lÊy ra khái buång trén. V× thÕ ®- chän nhiÖt ®é 160oC ®Ó l(m c¸c - Ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tæn hao khèi l îng: thÝ nghiÖm tiÕp theo.Kh¶ n¨ng ph©n hñy cña vËt liÖu ® îc ®¸nh gi¸th«ng qua x¸c ®Þnh tæn hao khèi l îng cña mÉu. 2. ¶nh h ëng cña chÊt hãa dÎo PEGMÉu ®o víi kÝch th íc 3×10×11 mm ® îc sÊy §- sö dông ph ¬ng ph¸p DSC ®Ó nghiªnkh« ®Õn khèi ...