Bé c«ng nghiÖp
Tæng c«ng ty ho¸ chÊt ViÖt Nam
ViÖn ho¸ häc c«ng nghiÖp
---------------------------------------
B¸o c¸o kÕt qña
Nghiªn cøu khoa häc
®Ò tµi ch−¬ng tr×nh KC-02
§Ò tµi KC-02-09
"Nghiªn cøu chÕ t¹o vµ øng dông
polyme ph©n huû sinh häc"
Chñ nhiÖm ®Ò tµi:
TS. Ph¹m thÕ trinh
6604
16/10/2007
Hµ Néi, th¸ng 5 – 2004
Bé c«ng nghiÖp
Tæng c«ng ty ho¸ chÊt ViÖt Nam
ViÖn ho¸ häc c«ng nghiÖp
---------------------------------------
B¸o c¸o kÕt qña
Nghiªn cøu khoa häc
®Ò tµi ch−¬ng tr×nh KC-02 cÊp nhµ n−íc
§Ò tµi KC-02-09
"Nghiªn cøu chÕ t¹o vµ øng dông
polyme ph©n huû sinh häc"
Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS. Ph¹m thÕ trinh
§éi ngò c¸n bé thùc hiÖn ®Ò tµi:
1. TS. Phïng Hµ Vô C¬ khÝ, LuyÖn kim vµ Ho¸ chÊt – Bé C«ng nghiÖp
2. TS. §ç Tr−êng ThiÖn ViÖn Ho¸ häc – ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam
3. TS. Ph¹m Lª Dòng ViÖn Ho¸ häc – ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam
4. TS. Hoµng Minh T©m Trung t©m chuyÓn giao kü thuËt -ViÖn KHKT N«ng nghiÖp
5. TS. NguyÔn V¨n H¶i ViÖn Khoa häc Kü thuËt n«ng nghiÖp
6. KS. TrÇn Quang H©n ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
7. KS. Hoµng Danh Dù ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
8. KS. Mai V¨n TiÕn ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
9. KS.NguyÔn ThÕ H÷u ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
10. KS.NguyÔn Nh− S¬n ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
11. KS.TrÇn Kim Liªn ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
12. KS.TrÇn Ngäc Doanh ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
13. KS.Hµ SÜ TriÖu ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
14. KS.Hoµng Ph−¬ng Lan ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
15. KS.Lª Thu Hµ ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp
16. KS.NguyÔn ThÞ §«ng ViÖn Ho¸ häc – ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam
17. KS.D−¬ng Anh Vò ViÖn Ho¸ häc – ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam
18. KTV.Hµ §¹i Phong ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp.
Môc lôc
Më ®Çu ...............................................................................................................
Ch−¬ng I: Tæng quan .......................................................................................
1.1. Nghiªn cøu vËt liÖu polyme ph©n huû sinh häc .........................................
1.1.1. TÝnh cÊp thiÕt cña viÖc nghiªn cøu polyme ph©n huû sinh häc ..............
1.1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông trªn thÕ giíi .....................................
1.1.3. T×nh h×nh nghiªn cøu trong n−íc ............................................................
1.1.4. Giíi thiÖu chung vÒ polyme ph©n huû ....................................................
1.1.4.1. Kh¸i niÖm vÒ polyme tù ph©n huû .......................................................
1.1.4.2. Kh¸i qu¸t c¸c qu¸ tr×nh ph©n huû polyme ...........................................
1.1.4.3. C¸c h−íng nghiªn cøu chÝnh tæng hîp polyme tù huû ........................
1.1.5. Polyme tù nhiªn ph©n huû sinh häc .........................................................
1.1.5.1. Polysacarit ...........................................................................................
1.1.5.2. Xenluloza ..............................................................................................
1.1.5.3. Chitin/Chitosan .....................................................................................
1.1.5.4. Polypeptit cã nguån gèc tù nhiªn .........................................................
1.1.6. Polyme tæng hîp ph©n huû sinh häc .......................................................
1.1.6.1. polyeste .................................................................................................
1.1.6.2. Polycaprolacton ....................................................................................
1.1.6.3. Polyuretan .............................................................................................
1.1.6.4. Polyamit ................................................................................................
1.1.6.5. Polyanhydrit .........................................................................................
1.1.6.6. Polyvinylancol ......................................................................................
1.1.7. øng dông cña polyme ph©n huû sinh häc ................................................
1.1.7.1. øng dông trong n«ng nghiÖp, l©m nghiÖp ............................................
1.1.7.2. Bao b×, tói ®ùng ....................................................................................
1.1.7.3. øng dông trong y häc ...........................................................................
1.2. VËt liÖu tæ hîp trªn c¬ së polyetylen tû trong thÊp (LDPE) víi tinh bét ...
1.2.1. Tinh bét ...................................................................................................
1.2.1.1. TÝnh chÊt vËt lý .....................................................................................
1.2.1.2. TÝnh chÊt ho¸ häc ................................................................................
1
3
3
3
4
5
5
5
5
9
10
10
11
12
12
13
13
13
14
14
14
15
15
15
16
16
17
17
17
18
1.2.2. Giíi thiÖu vÒ polyetylene (PE) ................................................................
1.2.2.1. CÊu t¹o cña PE ......................................................................................
1.2.2.2. TÝnh chÊt cña PE....................................................................................
1.2.2.3. øng dông cña PE...................................................................................
1.2.3. VËt liÖu tæ hîp polyme blend gi÷a LDPE vµ tinh bét .............................
1.2.3.1. T×nh h×nh nghiªn cøu ...........................................................................
1.2.3.2. Vai trß cña chÊt trî ph©n t¸n (CTPT) trong qu¸ tr×nh ®ïn, trén t¹o vËt liÖu ..
1.2.4. Sù t−¬ng hîp trong hÖ polyme blend LDPE/tinh bét ...............................
1.2.4.1. Sù t−¬ng hîp cña c¸c polyme ...............................................................
1.2.4.2. H×nh th¸i häc trong polyme blend ........................................................
1.2.4.3. Vai trß cña chÊt trî t−¬ng hîp (CTTH) trong c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt
liÖu tæ hîp polyme – blend LDPE/tinh bét .........................................................
1.3. BiÕn tÝnh ho¸ häc cña m¹ch polyetylen (PE) b»ng ph−¬ng ph¸p ghÐp
maleic anhydrit (MA) .........................................................................................
1.3.1. Mét sè t¸c nh©n sö dông ®Ó biÕn tÝnh PE ................................................
1.3.1.1. Ho¹t ho¸ PE b»ng maleic anhydrit (MA)................................................
1.3.1.2. BiÕn tÝnh PE b»ng este maleic ................................................................
1.3.1.3. BiÕn tÝnh PE b»ng metacrylat .................................................................
1.3.1.4. BiÕn tÝnh PE b»ng styren ........................................................................
1.3.1.5. Sö dông hîp chÊt vinyl silan ®Ó biÕn tÝnh PE .........................................
1.3.1.6. Sö dông hîp chÊt chøa nhãm Si – H biÕn tÝnh PE ..................................
1.3.2. Ph¶n øng copolyme ghÐp ..........................................................................
1.3.2.1. Ph¶n øng copolyme ghÐp cña tinh bét vµo PE ®· ®−¬c biÕn tÝnh víi MA....
1.3.2.2. C¬ chÕ cña ph¶n øng copolyme ghÐp cña tinh bét víi PE-MA ..............
1.3.2.3. Mét sè yÕu tè ¶nh h−ëng tíi ph¶n øng ...................................................
1.4. C¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh sù ph©n huû cña vËt liÖu polyme trong m«i tr−êng..
1.4.1. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ................................................................................
1.4.2. C¸c ph−¬ng ph¸p thö nghiÖm x¸c ®Þnh sù ph©n huû polyme ....................
1.4.2.1. Ph−¬ng ph¸p “buång m«i tr−êng” ..........................................................
1.4.2.2. Ph−¬ng ph¸p dïng ®Üa Petri – x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng sù ph¸t triÓn cña vi sinh vËt..
1.4.2.3. X¸c ®Þnh sù tæn hao khèi l−îng cña polyme trong c¸c m«i tr−êng theo thêi gian..
1.4.2.4. X¸c ®Þnh ®é æn ®Þnh cña vËt liÖu ............................................................
1.4.2.5. Ph©n tÝch cÊu tróc bÒ mÆt vËt liÖu b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM)...
19
19
20
21
21
21
24
24
24
25
27
29
29
30
32
32
33
33
33
34
35
38
39
40
40
41
41
41
44
44
44
1.4.2.6. X¸c ®Þnh sù thay ®æi tÝnh chÊt bÒn c¬ ....................................................
1.4.2.7. X¸c ®Þnh ho¹t tÝnh chuyÓn ho¸ cña vi sinh vËt .......................................
Ch−¬ng 2: Thùc nghiÖm – Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu .....................................
2.1. ThiÕt bÞ vµ ho¸ chÊt . ....................................................................................
2.1.1. ThiÕt bÞ sö dông .........................................................................................
2.1.2. Nguyªn liÖu vµ ho¸ chÊt ............................................................................
2.2. C¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña vËt liÖu .........................................
2.2.1. X¸c ®Þnh ®é bÒn c¬ cña vËt liÖu ................................................................
2.2.1.1. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é bÒn kÐo ®øt .............................................................
2.2.1.2. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é bÒn nÐn cña chÊt dÎo ..............................................
2.2.1.3. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é bÒn uèn cña chÊt dÎo ..............................................
2.2.1.4. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn va ®Ëp .....................................................
2.2.2. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é hÊp thô n−íc cña vËt liÖu ...........................................
2.2.3. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é tæn hao khèi l−îng cña mµng PE – tinh bét .....
2.2.4. Ph−¬ng ph¸p phæ hång ngo¹i (IR- Infrared Raditation) ...........................
2.2.5. Ph−¬ng ph¸p kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM- Scanning Electron Microscope)
2.2.6. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt TGA (Thermal Gravimetric Analysis) ........
2.2.7. Ph−¬ng ph¸p nhiÖt vi sai DTA (Differential Thermal Analysis) ...............
2.3. Ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu polyme ph©n huû sinh häc trªn c¬ së nhùa
LDPE víi tinh bét, cã sù tham gia cña etylen – acrylic axit (EAA) vµ
polycaprolacton (PCL) vµ chÊt trî t−¬ng hîp (s¶n phÈm A) ...............................
2.3.1. ChuÈn bÞ nguyªn liÖu, ho¸ chÊt .................................................................
2.3.2. Quy tr×nh chÕ t¹o polyme blend ................................................................
2.3.2.1. Quy tr×nh tæng hîp .................................................................................
2.3.2.2. Quy tr×nh thùc nghiÖm chÕ t¹o hçn hîp polyme ....................................
2.3.3. Ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o mÉu .........................................................................
2.4. Ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o mÉu vËt liÖu polyme blend trªn c¬ së nhùa LDPE víi
tinh bét biÕn tÝnh víi polyvinylancol (PVA) (s¶n phÈm C) vµ víi acetat
xenluloza (s¶n phÈm D) . ....................................................................................
2.4.1. ChuÈn bÞ nguyªn liÖu ho¸ chÊt ..................................................................
2.4.2. Quy tr×nh chÕ t¹o polyme blend ................................................................
2.4.2.1. S¬ ®å tæng hîp ........................................................................................
2.4.2.2. Quy tr×nh thùc nghiÖm chÕ t¹o hçn hîp polyme: LDPE–tinh bét–PVA (hoÆc AC)...
45
45
47
47
47
47
48
48
48
48
48
49
49
49
50
50
50
50
50
50
51
51
52
55
55
55
56
56
57