Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp xử lý đến tính chất sợi nứa dùng để chế tạo vật liệu polyme phân hủy sinh học

Nghien ciru. Phdt triin yg Ung dun? Cong nehe Vdt lieu (KC.02/06-10)- Ha Noi 27/11/2009<br /> <br /> <br /> D A N H GIA A N H HUONG CUA PHUONG PHAP XU" L Y DEN T I N H CHAT SOI<br /> NUA DUNG DE CHE TAO V A T L I E U P O L Y M E PHAN HUY SINH HOC<br /> <br /> Tran VInh Dieu, Doan Thi Yen Oanh, Nguyln Pham Duy Linh, Le Due Luong<br /> Trung tam Nghien cuu Vat lieu Polyme, Truang DHBK Ha Noi<br /> <br /> Abstract. Neohouzeaua fibers were prepared by mechanical method. Its composition<br /> and morphology of fibers were studied. The analytical result shown most of hemi-<br /> cellulose and lignin were removed. FTIR spectroscopy shows that strong sharp peak in<br /> the untreated bamboo spectrum at about 1736 cm' corresponding to carbonyl group<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> (C=0), but this peak disappeared in alkaline treated bamboo spectrum. Bamboo fiber<br /> reinforced polylactic acid composites have been prepared by 40% fiber contents. The<br /> mechanical properties of composite were also tested.<br /> <br /> I. GlOl THIEU<br /> <br /> Ngay nay vat lieu polyme phan huy sinh hoc ngay cang dugc nhieu nha khoa hoc quan<br /> tam nghien curu vi chung khong gay ra tac ddng xau vdi moi truang sinh thai. Tuy nhien, hau<br /> het cac vat lieu polyme phan huy sinh hoc dugc che tao tu nhua nen va chat gia cudng cd kha<br /> nang phan huy sinh hoc thudng cd gia thanh dat hon vat lieu plastic truyen thong. Trong<br /> nhung nam gan day, nguon sgi tu nhien da dugc nhieu nha khoa hoc chu y den do cay cho sgi<br /> phat trien nhanh va cd kha nang tai tao. Tre nua cd do ben rieng ldn, nhat la theo chieu doc<br /> sgi va ti trong nhd nen con dugc goi la "sgi thuy tinh tu nhien" [1-3]. Nhung tren thuc te viec<br /> sir dung sgi tre nua lam vat lieu gia cudng van con gap kho khan nhu dd hut am ldn, lien ket<br /> sgi nhua phu thudc nhieu vao tinh chat be mat sgi...[4,5,7,8]. Chinh vi vay, viec che tao sgi,<br /> bien tinh sgi va irng dung lam chat gia cudng cho vat lieu polyme phan huy sinh hoc la nhung<br /> hudng nghien cuu dang dugc quan tam. De khac phuc nhung nhugc diem neu tren va tang<br /> cudng kha nang lien ket giua nhua nen va sgi gia cudng, da tien hanh danh gia anh hudng ciia<br /> phuang phap xir ly den tinh chat soi nua dung d l chi tao vat lieu polyme phan huy sinh hoc.<br /> <br /> H. THUC NGHIEM<br /> <br /> 1. Nguyen lieu<br /> - Nhua polylactic axit ciia hang Nature Works @ PLLA polymer 2002 D (My), san pham<br /> d dang hat cua Nature Works LLC, ty trong 1,24 g/cm , nhiet dd ndng chay 160-180°C<br /> 3<br /> <br /> <br /> <br /> - Nua tuoi ciia tinh Thanh Hda, cd ham lugng phan tro 2,61%;<br /> - NaOH ky thuat (Trung Qudc).<br /> <br /> 2. Phuong phap gia cong<br /> a) Phirong phdp che tao soi nua<br /> Nua tuoi dugc cat va che thanh thanh dai, dugc can tren may can hai true va cao tach cd<br /> ky hieu SNO. Sgi xir ly bang dung djch NaOH 0,1 N , trong 72 gid d nhiet dd phong cd ky hieu<br /> SN1 [5, 6]; sgi nua xir ly bang dung dich NaOH 1 N, d nhiet dd 90°C trong 2 gid cd ky hieu<br /> SN2 va soi nua tach nd bang hoi nude cd ky hieu SN3 [7]. Sgi nira sau khi xir ly trong dung<br /> dich NaOH dugc rua sach bang nude, phoi va say kho, sau dd ep thanh cac tam mat de che<br /> tao vat lieu compozit.<br /> b) Phirong phdp che tao vdt lieu compozit<br /> Vat lieu compozit dugc ep ndng trong khudn tren may ep Gotech 30 tan (Dai Loan) d<br /> nhiet do 170°C, ap lire 50 kG/cm trong 25 phut.<br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 67<br /> Nshien cicu. Phdt trien va Ung duns Cons nshe Vdt lieu iKC.02/06-10)- Ha Noi 27/11/2009<br /> <br /> <br /> 3. Cac phirong phap xac dinh tfnh chat<br /> a) Tinh chdt cua soi<br /> - Dp ben keo ciia soi nua xac dinh tren may keo soi LLoyd, 0,5 K N (Anh), tdc do kdo 5<br /> mm/phiit.<br /> - Do bin bam dinh ciia soi va nhua xac djnh tren may LLoyd 0,5 K N (Anh), tdc dd keo 2<br /> mm/phut.<br /> - Duong kinh soi xac dinh bang kinh hiln vi quang hoc vdi dd phong dai 1000 lan.<br /> - Thanh phan hoa hoc b i mat soi nghien cuu thong qua phan tich phd hong ngoai IR tren<br /> may Tensor 27 ciia hang Bruker (My) vdi dd phan giai 4 cm" .<br /> b) Tinh chdt ciia vdt lieu compozit<br /> - Do bin keo xac dinh theo tieu chuin ISO 527-1 tren may INSTRON 5582-100 K N<br /> (My). Tdc dd keo 5 mm/phut d 25°C, dd i m 75%.<br /> - Dd ben uon xac dinh theo tieu chuin ISO 178-1993 tren may INSTRON 5582-100 K N<br /> (My). Tdc do udn 5 mm/phiit d 25°C, do i m 75%.<br /> - Dd bin va dap xac dinh theo tieu chuin ISO 179-1993 tren may Radmanna ITR-2000<br /> (Uc).<br /> - Cau tnic hinh thai ciia soi va vat lieu xac dinh bang phuong phap chup anh tren kinh<br /> hien vi dien tu quet (SEM) JEOL JMS 6360 L V (Nhat Ban).<br /> <br /> in - KET QUA VA THAO LUAN<br /> <br /> 1. Tinh chat cua soi nira<br /> a) Xac dinh ham dm ciia soi nira<br /> Ham am ciia soi nua che tao theo cac phuong phap neu tren cd ky hieu SNO, SNl, SN2 va<br /> SN3 trinh bay d bang 1.<br /> Ket qua d bang 1 cho thay, loai soi SNl sau khi xir ly bang dung dich kiem 0,1N, 72 gid d<br /> nhiet do phong cd dp hut am cao nhat. Cd the sau khi xir ly da loai bdt mot phan tap chit tren<br /> be mat soi va sd lugng nhdm - O H tren be mat cao hon so vdi ba loai soi neu tren nen kha<br /> nang hut am ldn hon.<br /> <br /> Bdng 1. Ham dm ciia soi nira tnroc va sau khi xir ly kiim<br /> <br /> Loai spi Ham am, %<br /> SNO 11,1181<br /> SNl 18,3964<br /> SN2 14,5297<br /> SN3 11,8947<br /> <br /> b) Xac dinh dp ben keo ciia soi<br /> Da khao sat bdn loai spi nira SNO, SNl, SN2 va SN3 moi loai 50 mau do. K i t qua trinh<br /> bay tren hinh 1. Tir hinh 1 nhan thay, dp ben ciia spi SNl va SN2 ldn hon loai SNO lan luot la<br /> 30,74% va 18,37%. Dd la sau khi spi dupe xu ly kiem thi mot phin lignin va hemixenlulo bi<br /> tach ra, do dd cac spi de dang dinh hudng theo hudng keo va su phan bd tai trong tron^ bd soi<br /> tdt hon nen dp ben keo ciia loai spi SNl ldn hon loai chua dugc xir ly kiim. Sgi SN3 cd do<br /> ben keo thap hon so vdi SNO, cd the do dieu kien tach sgi chua dat tdi uu. Tir ket qua nay da<br /> lira chon loai SNO va SNl de so sanh va lam cac thi nghiem tiep theo.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 68<br />  Nghien a'ai. Phdt trien va Ung dune Cone nehe Vdt lieu (KC.02/06-10)- Ha Noi 27/11/2009<br /> <br /> <br /> <br /> 393,78<br /> 400 356,51<br /> <br /> 301,191 283,791<br /> 2<br /> <br /> 300<br /> o<br /> a<br /> <br /> Q 200<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> inn SNO SNl SN2 SN3<br /> Loai sod nua<br /> <br /> Hinh 1. Dp ben keo trung binh cua 4 loai soi nua<br /> Xac suat tich tu do ben keo cua hai loai sgi nua SNO va SNl dugc trinh bay tren hinh 2.<br /> Tu hinh 2 nhan thay, ddi vdi loai sgi SNO, dd ben keo tap trung trong khoang tir 100 den 300<br /> MPa cdn ddi vdi sgi S N l , do ben keo phan bd trong khoang rdng hern tir 100 den 400 MPa.<br /> <br /> <br /> 100.00<br /> 90.00<br /> 80.00<br /> 70.00<br /> 60.00<br /> 0 50.00 • Sgi chua xir ly<br /> s<br /> a 40.00 • S g i xir ly hda<br /> (J 30.00<br /> X 20.00<br /> 10.00 3 t<br /> 0.00<br /> 200 400 600 800 1000 1200<br /> Dd ben keo sgi, MPa<br /> Hinh 2. Xac sudt tich tu dp ben keo ciia soi SNO va SNl<br /> <br /> c) Cau true be mat soi nua trudc vd sau khi xir ly kiem<br /> Be mat sgi nua trudc va sau khi xir ly kiem trinh bay tren hinh 3. Tir hinh 3 cho thay, sgi<br /> nua loai SNl sau khi xu ly kiem cd be mat ddng nhat hon so vdi cac loai con lai chimg to<br /> trong qua trinh xu ly da loai bd dugc mot phan ldn lignin va hemixenlulo va cac tap chat khac<br /> tren bd mat sgi do dd lam thay ddi dang ke khong nhirng cau true be mat sgi ma con ca thanh<br /> phin hoa hoc cua sgi. Ket qua nay cd the lam sgi cd the tham nhua tdt hon va tang kha nang<br /> bam dinh giua sgi va nhua.<br /> Sir thay ddi thanh phan be mat sgi nua dugc the hien rat ro qua phan tich phd hong ngoai. Ket<br /> qua phan tich dugc trinh bay d hinh 4. Tir hinh 4 nhan thay, sir ton tai dinh hip thu 1736 cm" 1<br /> <br /> <br /> <br /> ro net tren phd hong ngoai ciia sgi nua chua xir ly, dinh hip thu nay dac trung cho lien k i t<br /> <br /> <br /> 69<br /> Nnhien cicu, Phdt trien va Lfne duns Cons nshe Vdt lieu (KC.02/06-10)- Ha Noi 27/11/2009<br /> <br /> <br /> C=0 ciia hemixenlulo va lignin nhung no da khong xuat hien trong pho hip thu ciia soi da xir<br /> ly SNl.<br /> <br /> d) Do bam dinh giua nhua polylactic axit (PLA) va soi nua<br /> Do bam dinh giua soi nira va nhua PLA the hien a do ben trupt trinh bay a bang 2.<br /> Ket qua bang 2 cho thay, loai soi SNl cd do bam dinh tdt hem so vdi cac loai spi con lai va<br /> cao hem 57,3% so vdi SNO.<br /> 2. Khao sat anh huong cua ty le soi/nhua den tinh chat cua vat lieu compozit<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Soi nira tdch no hoi nude Soi nira xir ly kiim ndng IN, 90°C, 2 gid<br /> Hinh 3. Anh SEM cua be mat soi nira trudc vd sau khi xir ly kiim<br /> Da tien hanh khao sat anh hudng ciia ty le giua spi/nhua din tinh chit ciia vat lieu<br /> compozit, ham lupng mat nira thay ddi tir 30 din 40% khdi lupng. Dp bin keo, udn va dp va<br /> dap ciia cac mau vat lieu trinh bay tren hinh 5, 6 va 7.<br /> <br /> XXX T790 StOD ?za ax,<br /> \f~\i SoTnCractaiaxCtK I ft<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> >c=o<br /> <br /> <br /> 1!<br /> m 8 s<br /> Jcor r? 2MO 32V><br /> Hinh 4. Phd IR cua soi nira SNO vd SNl<br /> <br /> <br /> <br /> 70<br /> Nghien cim. Phdt thin va ting dune Cone nehe Vdt lieu (KC.02/06-10)- Ha Noi 27/11/2009<br /> <br /> <br /> Tir cac hinh 5 va 6 cho thay, khi tang ham luong soi nira thi do ben ciia vat lieu compozit<br /> tang va dat gia tri cao nhat d 40%. Dd cd t h i la do ham luong mat nua tang lam kha nang tiep<br /> nhan img suat ndi cua vat lieu tang theo. Nhu vay, ve If thuylt con cd kha nang tang ham<br /> luong soi nira trong vat lieu compozit. Tuy nhien, d ham luong sgi nira tang den 50% thi vat<br /> lieu compozit nhan dugc khong ddng nhat do PLA cd tinh chay kem.<br /> <br /> Bdng 2. Dp bam dinh trung binh giua soi nira va nhua PLA<br /> <br /> Loai Do ben trugt, MPa<br /> soi<br /> SNO 2,11<br /> SNl 3,32<br /> SN2 2,98<br /> SN3 3,07<br /> <br /> <br /> 25 23,70<br /> 20,73 20,81<br /> 19,60<br /> 20-<br /> <br /> <br /> 15-<br /> o<br /> M<br /> c 10-<br /> X)<br />