Luận án Tiến sĩ Công nghệ dệt, may: Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:183

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án "Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm" là nhằm tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn, lá Huyết dụ; Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng AgNPs tổng hợp được; Nâng cao độ bền kháng khuẩn của vải viscose có chứa AgNPs bằng fibroin tơ tằm (Fib).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Công nghệ dệt, may: Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------- Võ Thị Lan Hương NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI VISCOSE BẰNG NANO BẠC TỔNG HỢP XANH VÀ FIBROIN TƠ TẰM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Hà Nội – 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------- Võ Thị Lan Hương NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI VISCOSE BẰNG NANO BẠC TỔNG HỢP XANH VÀ FIBROIN TƠ TẰM Ngành: CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Mã số: 9540204 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GVC. TS. NGUYỄN NGỌC THẮNG Hà Nội – 2022
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Thắng. Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 21 tháng 01 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Tác giả GVC. TS. Nguyễn Ngọc Thắng Võ Thị Lan Hương i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Nguyễn Ngọc Thắng, người đã hết lòng quan tâm hướng dẫn, dìu dắt tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo thuộc Bộ môn Vật liệu và Công nghệ Hóa dệt, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Phòng đào tạo - Bộ phận đào tạo sau Đại học, Trung tâm Khoa học và Công nghệ Cao su, Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Đồng thời, tôi xin cảm ơn Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã hỗ trợ tôi thực hiện một số phân tích trong luận án. Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ Sợi dệt Trường Đại học Công nghiệp Dệt may Hà Nội, nơi tôi đang công tác, đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người thân yêu gần gũi nhất đã luôn động viên, san sẻ và gánh vác công việc, luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi yên tâm hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 21 tháng 01 năm 2022 Tác giả Võ Thị Lan Hương ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .......................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................... x MỞ ĐẦU ................................................................................................................ xiv 1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... xiv 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án .................................................................. xv 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án ............................................ xvi 4. Nội dung nghiên cứu của luận án ................................................................ xvi 5. Phương pháp nghiên cứu của luận án .......................................................... xvi 6. Ý nghĩa khoa học của luận án..................................................................... xvii 7. Giá trị thực tiễn của luận án ....................................................................... xvii 8. Những điểm mới của luận án ..................................................................... xvii 9. Kết cấu của luận án..................................................................................... xvii Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................. 1 1.1. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose ....................................... 1 1.1.1. Tổng quan về vải viscose ......................................................................... 1 1.1.2. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose .................................... 4 1.2. Tổng quan về nano bạc và phương pháp tổng hợp .................................. 12 1.2.1. Nano bạc ................................................................................................. 12 1.2.2. Tổng quan về tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết thực vật............................................................................................. 17 1.2.3. Xử lý kháng khuẩn cho vật liệu từ cellulose bằng nano bạc .................. 23 1.3. Tổng quan về fibroin tơ tằm ....................................................................... 31 1.3.1. Cấu tạo của fibroin ................................................................................. 31 1.3.2. Tính chất của fibroin .............................................................................. 33 1.3.3. Ứng dụng của fibroin tơ tằm .................................................................. 34 1.3.4. Tổng quan về hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm ..................................... 37 1.4. Tổng quan về đánh giá hoạt tính kháng khuẩn ........................................ 42 1.4.1. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của chất kháng khuẩn ... 42 iii
1.4.2. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu dệt .............. 45 1.4.3. Phương pháp kiểm tra độ bền kháng khuẩn của vật liệu dệt .................. 49 1.5. Kết luận phần tổng quan và hướng nghiên cứu của luận án .................. 50 1.5.1. Kết luận phần tổng quan ......................................................................... 50 1.5.2. Hướng nghiên cứu của luận án ............................................................... 51 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 53 2.1.1. Vật liệu ................................................................................................... 53 2.1.2. Hóa chất .................................................................................................. 53 2.1.3. Dụng cụ và thiết bị ................................................................................. 53 2.1.4. Các chủng vi khuẩn thử nghiệm ............................................................. 54 2.2. Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 54 2.2.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh ............................ 54 2.2.2. Hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm ........................................................... 55 2.2.3. Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm .................................................................................................................... 55 2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 56 2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết .............................................................................. 56 2.3.2. Phương pháp thực nghiệm ...................................................................... 56 2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn ....................................... 66 2.3.4. Phương pháp phân tích ........................................................................... 71 2.3.5. Phương pháp xác định tính chất của vật liệu dệt .................................... 74 2.4. Kết luận chương 2........................................................................................ 75 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 76 3.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh ............................. 76 3.1.1. Sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn làm chất khử ......................................... 76 3.1.2. Sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ làm chất khử ........................................ 81 3.2. Hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm .............................................................. 90 3.2.1. Khả năng hòa tan của fibroin tơ tằm trong các hệ dung môi ................. 90 3.2.2. Khả năng tái sinh của fibroin tơ tằm ...................................................... 91 3.2.3. Đề xuất cơ chế hòa tan và tái sinh của fibroin trên vải viscose ........... 100 3.3. Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm ............................................................................................................... 101 3.3.1. Vải viscose được xử lý bằng dung dịch nano bạc (VisAg) .................. 101 iv
3.3.2. Vải viscose được xử lý bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm .... 109 3.3.3. Đánh giá một số tính chất tiện nghi của vải sau xử lý.......................... 125 3.4. Đề xuất cơ chế liên kết giữa vải viscose với fibroin tơ tằm và AgNPs .. 128 3.5. Kết luận chương 3...................................................................................... 128 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................. 130 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............. 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 132 v
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AAS : Atomic Absorption Spectrometry – Phổ hấp thụ nguyên tử AFFSAPS : The French Agency for the Safety of Health Products - Cơ quan Quản lý Dược phẩm Pháp AgCl-NPs : Nano bạc clorua AgCol : Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ AgNPs : Silver Nanoparticles – Nano bạc AgSa : Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn ATP : Adenosine Triphosphate - Phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng BHI : Brain Heart Infusion – Môi trường nuôi cấy vi khuẩn BSAC : British Society for Antimicrobial Chemotherapy - Hội Hóa liệu kháng sinh Anh quốc Ca/Et : Hệ dung môi canxi clorua /Etanol Ca/Et/W : Hệ dung môi canxi clorua /Etanol/Nước CFU : Colony-Forming Unit - Đơn vị tạo khuẩn lạc CLSI : Clinical and Laboratory Standards Institute - Viện Tiêu chuẩn lâm sàng và xét nghiệm Hoa Kỳ C3G : Cyanidin-3-Glucoside DeSilk : Degummed Silk - Tơ tằm đã chuội keo sericin DIN : German Institute For Standardization - Viện tiêu chuẩn Đức DNA : Deoxyribonucleic acid - Phân tử axit nucleic mang thông tin di truyền dưới dạng bộ ba mã di truyền quy định mọi hoạt động sống DLS : Dynamics Light Scattering - Phương pháp tán xạ ánh sáng động học DP : Degree of Polymerization – Độ trùng hợp EDX/EDS : Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy - Phổ tán sắc năng lượng tia X EUCAST : European Committee on Antibiotic Susceptibility Testing - Ủy ban Châu Âu về Thử nghiệm Tính nhạy cảm với Kháng sinh Fib : Silk Fibroin - Fibroin tơ tằm FTIR : Fourier-Transform Infrared Spectroscopy - Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier KLPT : Khối lượng phân tử vi
LiEt : Hệ dung môi Liti bromua/Etanol LiEtW : Hệ dung môi Liti bromua/Etanol/Nước LiW : Hệ dung môi Liti bromua/Nước MIC : Minimal Inhibitory Concentration - Nồng độ ức chế tối thiểu MBC : Minimal Bactericidal Concentration - Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu QAS : Quaternary ammonium salts - Muối amoni bậc bốn QPS : Quaternary phosphonium salts - Muối phosphonium bậc bốn ReS.Al : Fibroin tái sinh bằng nhôm sunphat ReS.Ax : Fibroin tái sinh bằng axeton ReS.Ca : Fibroin tái sinh bằng dung dịch canxi clorua ROS : Reactive Oxygen Species - Oxi hoạt hóa SEM : Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét So : Raw Silk - Tơ tằm mộc TEM : Transmission Electron Microscopy - Kính hiển vi điện tử truyền qua TLC : Thin-layer chromatography - Sắc ký lớp mỏng UV : Ultraviolet - Tử ngoại UV-Vis : Ultraviolet-Visible - Tử ngoại - Khả kiến Vis : Vải viscose VisAg : Vải viscose được xử lý bằng nano bạc VisAgWx : Vải viscose được xử lý bằng nano bạc và x chu kỳ giặt VisAgFib : Vải viscose xử lý bằng nano bạc trước, fibroin sau VisAgFibWx : Vải viscose xử lý bằng nano bạc trước, fibroin sau và x lần giặt VisFib : Vải viscose được xử lý bằng fibroin VisFibWx : Vải viscose được xử lý bằng fibroin và x chu kỳ giặt VisFibAg : Vải viscose xử lý bằng fibroin trước, nano bạc sau VisFibAgWx : Vải viscose xử lý bằng fibroin trước, nano bạc sau và x lần giặt VisFib@Ag : Vải viscose được xử lý bằng hỗn hợp fibroin và nano bạc VisFib@AgWx : Vải viscose được xử lý bằng hỗn hợp fibroin và nano bạc, x lần giặt XRD : X-Ray Difraction - Nhiễu xạ tia X w.o.f : Weight of fabric - So với khối lượng của vải vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các kích thước mắt xích cellulose [9] ....................................................... 3 Bảng 1.2: Tính chất cơ lý của một số loại xơ viscose ................................................ 3 Bảng 1.3: Một số loại thực vật được dùng để tổng hợp AgNPs ............................... 17 Bảng 1.4: Các saponin có trong quả Bồ hòn ............................................................ 21 Bảng 1.5: Các axit amin có trong fibroin tơ tằm Bombyx mori [152]. ................... 32 Bảng 1.6: Ứng dụng của fibroin tơ tằm tái sinh trong lĩnh vực y sinh [157] ........... 35 Bảng 1.7: Các hệ dung môi hoà tan fibroin tơ tằm [167] ................................... 37 Bảng 1.8: Điều kiện thử nghiệm kháng khuẩn theo CLSI [178] ............................. 43 Bảng 1.9: Một số phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của hàng dệt may [1] .................................................................................................................................. 45 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của vải ........................................................................ 53 Bảng 2.2: Các chủng vi khuẩn gây bệnh .................................................................. 54 Bảng 2.3: Các phương án hoà tan của fibroin tơ tằm ............................................... 60 Bảng 2.4: Các dung môi để tái sinh fibroin .............................................................. 60 Bảng 2.5: Điều kiện xử lý vải viscose bằng AgNPs và ký hiệu mẫu ....................... 64 Bảng 2.6: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải xử lý theo phương án 1 ................... 64 Bảng 2.7: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải được xử lý theo phương án 2 .......... 65 Bảng 2.8: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải được xử lý theo phương án 3 .......... 66 Bảng 3.1: Hàm lượng saponin có trong dịch chiết quả Bồ hòn ............................... 76 Bảng 3.2: Hàm lượng anthocyanin có trong dịch chiết lá Huyết dụ ........................ 82 Bảng 3.3: Kết quả đo màu của các mẫu vải được nhuộm bằng thuốc nhuộm axit .. 98 Bảng 3.4: Kết quả đo màu của các mẫu vải được nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính .................................................................................................................................. 99 Bảng 3.5: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisFib trước và sau các chu kỳ giặt 99 Bảng 3.6: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép ............... 102 Bảng 3.7: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAg khi thay đổi nồng độ AgNPs . 104 Bảng 3.8: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisAg trước và sau các chu kỳ giặt ..... 106 Bảng 3.9: Hàm lượng AgNPs trên vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt ............ 108 Bảng 3.10: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAgFib khi thay đổi nồng độ AgNPs ................................................................................................................................ 109 Bảng 3.11: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisAgFib trước và sau các chu kỳ giặt ................................................................................................................................ 111 Bảng 3.12: Hàm lượng AgNPs trên vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt .... 113 Bảng 3.13: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt ................................................................................................................................ 114 Bảng 3.14: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisFibAg khi thay đổi nồng độ AgNPs ................................................................................................................................ 115 viii
Bảng 3.15: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisFibAg trước và sau các chu kỳ giặt ................................................................................................................................ 117 Bảng 3.16: Hàm lượng AgNPs trên vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt .... 119 Bảng 3.17: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt ................................................................................................................................ 119 Bảng 3.18: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisFib@Ag khi thay đổi nồng độ AgNPs ................................................................................................................................ 120 Bảng 3.19: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisFib@Ag trước và sau các chu kỳ giặt ................................................................................................................................ 122 Bảng 3.20: Hàm lượng AgNPs trên vải VisFib@Ag trước và sau khi giặt 30 chu kỳ ................................................................................................................................ 124 Bảng 3.21: Hàm lượng fibroin trên vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt . 125 ix
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc của một mắt xích cellulose. ....................... 2 Hình 1.2: Mặt cắt ngang của một số loại xơ viscose. ................................................. 3 Hình 1.3: Mô tả cơ chế kháng khuẩn của tác nhân kháng khuẩn ............................... 5 Hình 1.4: Cấu tạo của của QAS và QPS. ................................................................... 6 Hình 1.5: Poly (hexamethylenebiguanide) [1]. .......................................................... 7 Hình 1.6: Hợp chất kim loại hữu cơ [1]. .................................................................... 7 Hình 1.7: Cấu tạo của chitosan [1]. ............................................................................ 8 Hình 1.8: Ma trận nano bạc và polymer Si-QAS. ...................................................... 9 Hình 1.9: Hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu vải [41]. .......................................... 10 Hình 1.10: Hiệu suất kháng khuẩn của vải viscose-chitosan. .................................. 11 Hình 1.11: Phổ FTIR và giản đồ XRD của các mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng nano vàng. ........................................................................................................ 11 Hình 1.12: Phổ UV-Vis và màu sắc của AgNPs có đường kính từ 5 - 100 nm [44]. .................................................................................................................................. 13 Hình 1.13: Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc [48]. .................................................... 13 Hình 1.14: Ảnh TEM của AgNPs được tổng hợp bằng dịch chiết lá hồng xiêm. ... 18 Hình 1.15: Ảnh TEM của AgNPs (a) và ảnh chụp mẫu vải cotton trước và sau khi tẩm phủ AgNPs (b) [76]. .......................................................................................... 20 Hình 1.16: Công thức cấu tạo saponin. .................................................................... 21 Hình 1.17: Đặc tính hạt nano bạc tổng hợp xanh [88] . .......................................... 21 Hình 1.18: Công thức cấu tạo chung của anthocyanin [96]. .................................... 22 Hình 1.19: Phương pháp ngấm ép - sấy khô - gia nhiệt. .......................................... 23 Hình 1.20: Ảnh hưởng của nồng độ AgNPs đến khả năng kháng khuẩn [108]. ...... 24 Hình 1.21: Quy trình xử lý vải cellulose nano bạc bằng phương pháp tận trích..... 24 Hình 1.22: Kết quả nghiên cứu tự tổng hợp nano bạc trên xơ viscose. ................... 25 Hình 1.23: Phương pháp đưa AgNPs lên vải cotton bằng thủy nhiệt. ..................... 25 Hình 1.24: Quy trình đưa bạc lên vải bằng phương pháp mạ điện [123]. ................ 26 Hình 1.25: Giản đồ XRD của chitosan, CS-AgNP và AgNP. .................................. 28 Hình 1.26: Phổ UV-Vis, FTIR của AgNPs, chitosan và CS-AgNPs và ảnh SEM của các mẫu vải. .............................................................................................................. 28 Hình 1.27: Cơ chế tổng hợp nano bạc trên vải viscose bằng chitosan. .................... 29 Hình 1.28: Ảnh SEM của mẫu vải trước và sau xử lý (a, b) và ảnh TEM của mẫu vải sau xử lý (c). ............................................................................................................. 29 Hình 1.29: Kết quả kháng khuẩn của mẫu vải viscose tre nano bạc. ....................... 29 Hình 1.30: Giản đồ XRD và ảnh SEM của mẫu vải viscose tre trước và sau xử lý. 30 Hình 1.31: Cấu trúc của tơ tằm [151]. ...................................................................... 32 Hình 1.32: Cấu trúc tinh thể của fibroin [10]. ......................................................... 33 x
Hình 1.33: Giản đồ cấu trúc, quá trình xử lý và ứng dụng của vật liệu fibroin. ...... 36 Hình 1.34: Cấu trúc của fibroin tơ tằm. .................................................................... 38 Hình 1.35: Sơ đồ quy trình hoà tan fibroin tơ tằm từ kén tằm Bombyx mori. ......... 38 Hình 1.36: Các bước để chuẩn bị dung dịch fibroin tơ tằm [171]. .......................... 40 Hình 1.37: Cơ chế tái sinh fibroin tơ tằm [166]. ...................................................... 40 Hình 1.38: Phổ FTIR của mẫu vải trước và sau khi xử lý bằng fibroin tơ tằm [166]. .................................................................................................................................. 41 Hình 1.39: Minh hoạ phương pháp khuếch tán đĩa thạch [179]. .............................. 43 Hình 1.40: Minh hoạ phương pháp khuếch tán giếng thạch [70]. ........................... 43 Hình 1.41: Quy trình thử nghiệm kháng khuẩn theo tiêu chuẩn CLSI [181]. .......... 44 Hình 1.42: Minh họa phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn AATCC 147. ............................................................................................................. 46 Hình 1.43: Các bước thử nghiệm kháng khuẩn theo phương pháp bán định lượng. 47 Hình 1.44: Mô phỏng quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn ASTM E2149 [185]. ................................................................................................. 48 Hình 1.45: Mô phỏng các bước thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn AATCC 100 [185]. ................................................................................................... 49 Hình 2.1: Hình ảnh quả Bồ hòn, lá Huyết dụ và kén tằm Bombyx mori. ................ 53 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng quát của luận án. .................................. 55 Hình 2.3: Quy trình chiết dung dịch quả Bồ hòn và xác định hàm lượng saponin. . 57 Hình 2.4: Quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn. ...................................................................................................... 58 Hình 2.5: Sơ đồ quy trình chiết dung dịch lá Huyết dụ và xác định hàm lượng anthocyanin. .............................................................................................................. 59 Hình 2.6: Quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ. ...................................................................................................... 59 Hình 2.7: Sơ đồ quy trình chuội, hòa tan, tinh lọc và tái sinh fibroin. ..................... 61 Hình 2.8: Quy trình xử lý vải viscose dệt thoi bằng dung dịch fibroin tơ tằm. ....... 62 Hình 2.9: Sơ đồ quy trình công nghệ nhuộm. .......................................................... 63 Hình 2.10: Sơ đồ quy trình ngấm ép vải viscose bằng dung dịch nano bạc............. 63 Hình 2.11: Các phương án xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch fibroin tơ tằm và nano bạc. ................................................................................................... 64 Hình 2.12: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu vải VisAg bằng dung dịch fibroin. .............. 65 Hình 2.13: Sơ đồ quy trình ngấm ép vải VisFib bằng dung dịch AgNPs. ............... 65 Hình 2.14: Sơ đồ quy trình xử lý vải viscose bằng hỗn hợp dung dịch Fib@Ag. ... 66 Hình 2.15: Sơ đồ quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs theo tiêu chuẩn CLSI. .............................................................................................................. 67 Hình 2.16: Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn AATCC 90-2011. ..................................................................................................... 68 xi
Hình 2.17: Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn AATCC 147-2004. ................................................................................................... 69 Hình 2.18: Sơ đồ quy trình đánh giá hiệu suất kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn ASTM E2149-10. ..................................................................................................... 70 Hình 3.1: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch Sa và AgSa khi thay đổi nồng độ AgNO3 phản ứng. ..................................................................................................... 77 Hình 3.2: Màu sắc và phổ UV-Vis của AgSa khi thay đổi thời gian tổng hợp. ....... 77 Hình 3.3: Ảnh TEM của AgSa và biểu đồ phân bố kích thước hạt. ......................... 78 Hình 3.4: Giản đồ XRD của AgSa (a) và phổ FTIR của Sa và AgSa (b). ............... 79 Hình 3.5: Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgSa.......................................... 80 Hình 3.6: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgSa.................................. 81 Hình 3.7: Phổ hấp thụ của dịch chiết lá Huyết dụ ở pH = 1 và pH = 4,5. ............... 82 Hình 3.8: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch Col và AgCol khi thay đổi nồng độ AgNO3 phản ứng. ..................................................................................................... 83 Hình 3.9: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch AgCol với thời gian phản ứng khác nhau. ......................................................................................................................... 84 Hình 3.10: Ảnh TEM của AgCol ở các độ phóng đại khác nhau. ........................... 85 Hình 3.11: Giản đồ XRD của AgCol (a) và phổ FTIR của Col, AgCol (b). ........... 85 Hình 3.12: Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgCol. ..................................... 86 Hình 3.13: Cơ chế phản ứng tổng hợp AgNPs. ........................................................ 87 Hình 3.14: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgCol. ............................. 88 Hình 3.15: Đường kính kháng khuẩn của AgCol (±SD, n = 3)................................ 89 Hình 3.16: Hình ảnh kết quả các phương án hòa tan fibroin tơ tằm. ....................... 90 Hình 3.17: Hình ảnh các dung dịch fibroin tơ tằm thu được khi hòa tan. ................ 91 Hình 3.18: Hình ảnh kết quả tái sinh fibroin tơ tằm trong hệ dung môi, dung dịch. 92 Hình 3.19: Ảnh OM của Fib biến đổi qua các quá trình chuội, hòa tan và tái sinh. 92 Hình 3.20: Quy trình loại bỏ muối LiBr, etanol dư bằng hệ thống lọc dòng ngang. 93 Hình 3.21: Ảnh SEM các mẫu vải viscose trước và sau xử lý bằng dung dịch fibroin. .................................................................................................................................. 94 Hình 3.22: Phổ EDX của vải viscose trước và sau xử lý bằng dung dịch fibroin. ... 94 Hình 3.23: Phổ FTIR của các mẫu. .......................................................................... 95 Hình 3.24: Độ thoáng khí và hệ số độ rủ của các mẫu vải VisFib. .......................... 96 Hình 3.25: Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của các mẫu vải VisFib. ........................ 97 Hình 3.26: Góc hồi nhàu và độ mao dẫn của các mẫu vải VisFib. .......................... 98 Hình 3.27: Cơ chế tạo phức, tái sinh fibroin tơ tằm trên vải viscose. ................... 100 Hình 3.28: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép. . 102 Hình 3.29: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép sau 5 chu kỳ giặt. ............................................................................................................. 103 Hình 3.30: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi nồng độ AgNPs. .................................................................................................................... 104 xii
Hình 3.31: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisAg sau các chu kỳ giặt. ................................................................................................................................ 105 Hình 3.32: Ảnh SEM của các mẫu vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt. .......... 107 Hình 3.33: Phổ EDX của các mẫu vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt. ........... 107 Hình 3.34: Phổ FTIR của vải viscose (a), VisAg (b) và AgNPs (c). ..................... 108 Hình 3.35: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAgFib khi thay đổi nồng độ AgNPs. .................................................................................................................... 110 Hình 3.36: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisAgFib sau các chu kỳ giặt. ......................................................................................................................... 111 Hình 3.37: Ảnh SEM của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt. ..... 112 Hình 3.38: Phổ EDX của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt. ..... 112 Hình 3.39: Phổ FTIR của vải Vis (a), VisAgFib (b), AgNPs (c) và ReFib (d). ..... 113 Hình 3.40: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisFibAg khi thay đổi nồng độ AgNPs. .................................................................................................................... 115 Hình 3.41: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisFibAg sau các chu kỳ giặt. ......................................................................................................................... 116 Hình 3.42: Ảnh SEM của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt. ..... 117 Hình 3.43: Phổ EDX của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt. ..... 118 Hình 3.44: Phổ FTIR của Vis (a), VisFib (b), VisFibAg (c), AgNPs(d) và ReFib (e). ................................................................................................................................ 118 Hình 3.45: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisFib@Ag khi thay đổi nồng độ AgNPs. .................................................................................................................... 120 Hình 3.46: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisFib@Ag sau các chu kỳ giặt. ......................................................................................................................... 121 Hình 3.47: Ảnh SEM của các mẫu vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt. . 123 Hình 3.48: Phổ EDX của các mẫu vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt. .. 123 Hình 3.49: Phổ FTIR của vải Vis (a), VisFib@Ag (b), AgNPs) (c) và ReFib(d). . 124 Hình 3.50: Độ ẩm thực tế và độ thải ẩm của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm. ............................................................................... 126 Hình 3.51: Độ thoáng khí và độ thông hơi của của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm....................................................................... 127 Hình 3.52: Góc hồi nhàu và hệ số độ rủ của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm. ............................................................................... 127 Hình 3.53: Cơ chế liên kết giữa viscose với fibroin@AgNPs. .............................. 128 xiii
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, vật liệu dệt kháng khuẩn đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và các doanh nghiệp dệt may. Nhiều chất kháng khuẩn mới, xơ chức năng mới và công nghệ nano đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng cho vật liệu dệt để tạo ra các sản phẩm ưu việt hơn. Vật liệu dệt kháng khuẩn được kỳ vọng sẽ hạn chế sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm, đặc biệt là các bệnh kháng thuốc gây ra bởi vi khuẩn, vi rút và nấm. Hơn nữa, vật liệu dệt kháng khuẩn sẽ giải quyết được các vấn đề liên quan đến tính vệ sinh của sản phẩm như vi khuẩn gây mùi trên quần áo may mặc và thể thao, giúp bảo tồn các hiện vật dệt và tăng tuổi thọ của vải địa kỹ thuật. Sự phát triển của khoa học công nghệ ngày nay không chỉ góp phần tạo ra những sản phẩm đáp ứng hiệu quả kháng khuẩn tốt mà còn đòi hỏi phải đáp ứng tính sinh thái, an toàn đối với con người và môi trường [1]. Do đó, hướng nghiên cứu và phát triển các vật liệu dệt kháng khuẩn theo xu thế bền vững, sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh, thân thiện với môi trường ngày càng được chú trọng. Vật liệu dệt được xử lý kháng khuẩn thường là các loại vật liệu có nhiều tính chất quý, phạm vi sử dụng rộng rãi nhưng lại dễ bị tổn hại bởi vi khuẩn, nấm mốc. Vải viscose là một trong số các vải từ cellulose tái sinh có nhiều ưu điểm như khả năng hút ẩm tốt, mềm mại, thông thoáng nhưng dễ bị vi khuẩn tấn công do có cấu trúc xốp, có khả năng giữ nước, oxi tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn sinh sôi phát triển. Sự sinh trưởng của vi khuẩn trên vải không những gây khó chịu cho người mặc như gây mùi, kích ứng da mà còn ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu như bị thay đổi màu sắc, tính chất cơ học của vải và đặc biệt có thể là nguyên nhân dẫn đến lây truyền bệnh tật [1]. Vì vậy, xử lý kháng khuẩn cho vải viscose là cần thiết để nâng cao giá trị và mở rộng phạm vi sử dụng cho vật liệu này. Để xử lý kháng khuẩn cho vải viscose có thể sử dụng các hợp chất kháng khuẩn như chitosan, triclosan, các hợp chất từ thực vật, các hợp chất polymer chứa amoni bậc 4, nano kim loại, oxit kim loại… [1, 2]. Trong số đó, AgNPs được biết đến với khả năng diệt được nhiều chủng vi khuẩn và nấm mốc khác nhau [3-5]. Do có tính chất ưu việt như vậy nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng AgNPs để xử lý kháng khuẩn cho vật liệu dệt nói chung và cho viscose nói riêng. Các nghiên cứu thường được thực hiện theo hai hướng: tổng hợp AgNPs trực tiếp trên vật liệu dệt hoặc tổng hợp AgNPs trước và xử lý cho vật liệu sau. Do khó kiểm soát lượng AgNPs đưa lên vải cũng như ảnh hưởng của các chất phản ứng đến tính chất của vải nên hướng tổng hợp trực tiếp ít được nghiên cứu hơn. Việc tổng hợp AgNPs trước khi xử lý cho vật liệu dệt có thể thực hiện bằng phương pháp “top-down” như nổ điện, ăn mòn laze, phương pháp khắc hóa học, nghiền cơ học...; hoặc phương pháp “bottom-up” như ngưng tụ nguyên tử, lắng đọng hơi hóa học, sol-gel... Hầu hết các phương pháp này đều có ít nhiều hạn chế, hoặc phải sử dụng các trang thiết bị hiện đại, phức tạp, hoặc phải dùng các hóa chất đắt tiền, không thân thiện với môi trường. Gần đây, phương pháp tổng hợp AgNPs theo con đường hóa học xanh đang được tập trung nghiên cứu và ứng dụng. Theo phương pháp này, các hoạt chất có trong dịch chiết từ thực vật, tảo, vi khuẩn, nấm, men được sử dụng để làm tác nhân khử và chất ổn định các hạt nano bạc. Các hoạt chất có trong xiv
dịch chiết từ thực vật có thể đóng vai trò là chất khử và chất ổn định hạt nano bạc thường là polyphenol, alkaloid, axit béo, protein… Phương pháp tổng hợp này đang cho thấy nhiều ưu điểm là chi phí thấp, thân thiện với môi trường, không sử dụng nguồn năng lượng cao, không sử dụng các hóa chất độc hại và có thể tổng hợp quy mô lớn [6-8]. Dựa trên các cơ sở khoa học về tổng hợp xanh, luận án sẽ tổng hợp AgNPs sử dụng chất khử có trong dịch chiết quả Bồ hòn và lá Huyết dụ. Cho đến nay chưa có công trình nào công bố sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ để tổng hợp AgNPs và cũng đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn để tổng hợp AgNPs nhưng còn một số hạn chế. Vải kháng khuẩn ngoài khả năng kháng khuẩn cao cần có độ bền kháng khuẩn tốt sau nhiều chu kỳ giặt. Do nano bạc rất dễ khuếch tán ra môi trường trong quá trình giặt nên vải xử lý bằng tác nhân kháng khuẩn này cần được xử lý hoàn tất để tăng liên kết của các hạt AgNPs với vật liệu dệt. Nhiều nghiên cứu đã thực hiện biến tính bề mặt vật liệu dệt bằng việc sử dụng các hợp chất có chứa nhóm amin, thiol, cacboxyl… thông qua phương pháp vật lý, hóa học hoặc kết hợp để tăng khả năng liên kết giữa AgNPs với vật liệu. Để đảm bảo yêu cầu sinh thái cho vải dệt sau xử lý, nghiên cứu gần đây sử dụng chitosan để nâng cao độ bền kháng khuẩn cho vải bông chứa AgNPs. Dựa trên cơ sở này, luận án sẽ sử dụng fibroin tơ tằm, một polymer tự nhiên chứa nhiều nhóm amin có ái lực cao với AgNPs, để xử lý tăng độ bền kháng khuẩn cho vải viscose chứa AgNPs. Để thực hiện, fibroin tơ tằm cần được hòa tan thành dung dịch để ngấm sâu vào xơ sợi và tái sinh về dạng ban đầu sau khi loại dung môi. Nhằm tăng hiệu quả kinh tế và ý nghĩa của nghiên cứu, luận án sử dụng nguồn fibroin từ vỏ kén tằm đã cắt lấy nhộng. Thông thường, các cơ sở nuôi tằm để ươm tơ, kéo sợi, dệt vải lụa có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, hiện nay có một số làng nghề đã chuyển đổi sang hướng nuôi tằm lấy nhộng để làm thực phẩm, làm thuốc để đa dạng nguồn thu nhập. Vỏ kén sau khi cắt lấy nhộng thường được bán cho thương lái với giá rẻ. Do đó, nghiên cứu này kết hợp AgNPs tổng hợp xanh với fibroin từ kén tằm thải để xử lý cho vải viscose nhằm tạo ra vải có khả năng kháng khuẩn tốt và độ bền kháng khuẩn cao hơn so với vải viscose chỉ xử lý bằng AgNPs. Thêm nữa, ở nước ta hiện nay, các hợp chất kháng khuẩn xử lý cho vật liệu dệt ở quy mô công nghiệp phần lớn được nhập từ nước ngoài. Trong nước đã có một số công trình nghiên cứu về xử lý kháng khuẩn cho vải. Tuy nhiên, các hóa chất xử lý đa số phải nhập khẩu với giá thành cao và một số ít sử dụng các hợp chất được sản xuất trong nước. Do đó, nghiên cứu tạo ra tác nhân kháng khuẩn cho vật liệu dệt có phổ kháng khuẩn rộng, độ bền kháng khuẩn với giặt tốt và đảm bảo tính sinh thái là cần thiết. Từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm” đã được thực hiện nhằm giải quyết các vấn đề trên và đáp ứng nhu cầu cấp thiết của ngành dệt may Việt Nam. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn, lá Huyết dụ. - Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng AgNPs tổng hợp được. - Nâng cao độ bền kháng khuẩn của vải viscose có chứa AgNPs bằng fibroin tơ tằm (Fib). xv
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án * Đối tượng nghiên cứu - Vải viscose dệt thoi. - Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học xanh. - Fibroin tơ tằm: Fibroin tơ tằm được hòa tan bằng dung môi thích hợp. * Phạm vi nghiên cứu Luận án nghiên cứu tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng hợp chất hữu cơ có trong dịch chiết từ quả Bồ hòn, lá Huyết dụ Việt Nam làm chất khử ion bạc và chất bảo vệ AgNPs tạo thành với các yếu tố khảo sát bao gồm nồng độ bạc nitrat và thời gian phản ứng. Hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs tổng hợp xanh được đánh giá dựa trên khả năng ức chế sự phát triển của 6 chủng vi khuẩn thông dụng. Nghiên cứu lựa chọn dung môi thích hợp để hòa tan fibroin tơ tằm, phương pháp tách loại dung môi để tái sinh fibroin. Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose dệt thoi bằng AgNPs tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm thông qua khảo sát ảnh hưởng của mức ép và nồng độ các chất đến khả năng kháng khuẩn và độ bền kháng khuẩn của vải với tối đa 30 chu kỳ giặt. Nghiên cứu được thực hiện trên các trang thiết bị thí nghiệm tại Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Trung tâm khoa học và công nghệ (KH&CN) Cao su, Trung tâm nghiên cứu và phát triển Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Các thí nghiệm phân tích được thực hiện ở Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. 4. Nội dung nghiên cứu của luận án - Nghiên cứu tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh và đánh giá đặc tính, hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano bạc tổng hợp được. - Nghiên cứu hòa tan fibroin tơ tằm, tái sinh fibroin trên vải viscose và đánh giá khả năng tái sinh của fibroin tơ tằm trên vải viscose. - Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và đánh giá độ bền kháng khuẩn sau các chu kỳ giặt. - Nghiên cứu nâng cao độ bền kháng khuẩn của vải viscose có chứa AgNPs bằng fibroin tơ tằm. 5. Phương pháp nghiên cứu của luận án - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: khảo cứu các tài liệu, bài báo, các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước liên quan đến nội dung nghiên cứu. Đánh giá những vấn đề đã được nghiên cứu, những vấn đề còn tồn tại từ đó xác định hướng nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam, rút ra nhận xét và đưa ra hướng nghiên cứu của luận án. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh, hòa tan fibroin tơ tằm, xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng AgNPs tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm. - Phương pháp phân tích và đánh giá: Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như UV-Vis, FTIR, XRD, SEM, EDX, TEM, TGA, Kjeldahl, AAS... để đánh giá mẫu nghiên cứu. Sử dụng các tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam để đánh giá khả năng kháng khuẩn, tính chất của vải viscose trước và sau xử lý. xvi
6. Ý nghĩa khoa học của luận án - Góp phần làm rõ quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết từ quả Bồ hòn và lá Huyết dụ thân thiện với môi trường. - Góp phần làm rõ khả năng sử dụng AgNPs tổng hợp xanh để xử lý kháng khuẩn cho vải viscose. - Giải thích ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ bền kháng khuẩn của vải viscose xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm thông qua các kết quả phân tích theo các tiêu chuẩn. - Chứng minh hiệu quả của việc sử dụng fibroin tơ tằm để nâng cao độ bền kháng khuẩn cho vải viscose xử lý bằng AgNPs. 7. Giá trị thực tiễn của luận án Đã tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn và lá Huyết dụ làm chất khử và chất ổn định. Nano bạc tổng hợp được có đặc tính phù hợp để xử lý kháng khuẩn cho vật liệu dệt. Đã xây dựng được quy trình hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm từ kén tằm Bombyx mori. Quy trình này sử dụng hệ thống lọc dòng ngang để loại bỏ muối dư giúp quá trình tái sinh fibroin hiệu quả hơn. Đã xử lý kháng khuẩn cho vải viscose sử dụng AgNPs và fibroin tơ tằm đảm bảo độ bền kháng khuẩn sau 30 chu kỳ giặt. Kết quả của nghiên cứu này đã tạo ra vải viscose kháng khuẩn có thể ứng dụng cho các sản phẩm như khẩu trang kháng khuẩn, quần áo kháng khuẩn... Ngoài ra, công nghệ xử lý này có thể áp dụng để xử lý kháng khuẩn cho các loại vải khác ứng dụng cho các sản phẩm quần áo thể thao, đồ lót, băng vết thương... 8. Những điểm mới của luận án Đã xây dựng quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết của lá Huyết dụ làm chất khử ion bạc và chất ổn định nano bạc tạo thành. Đã xây dựng được quy trình hòa tan fibroin từ nguồn kén tằm Bombyx mori, loại bỏ muối dư bằng hệ thống lọc dòng ngang, sử dụng muối nhôm sunphat để tái sinh fibroin trên vải viscose. Đã xây dựng được quy trình xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp từ dịch chiết lá Huyết dụ kết hợp với fibroin. 9. Kết cấu của luận án Luận án gồm 3 chương chính Chương 1. Tổng quan nghiên cứu Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Kết quả và thảo luận Kết luận xvii
Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 1.1.1. Tổng quan về vải viscose 1.1.1.1. Giới thiệu về vải viscose Vải viscose là vải được dệt từ sợi viscose 100%, có thể là sợi xơ ngắn (staple) hoặc sợi liên tục (filament). Xơ viscose là xơ nhân tạo được sản xuất từ nguồn nguyên liệu gỗ có hàm lượng α-cellulose trên 90%. Trong số các xơ cellulose tái sinh thì viscose là xơ được sử dụng phổ biến nhất trong ngành dệt may do có tính thấm hút tốt, dễ nhuộm màu, bề mặt bóng láng, mềm mịn, giá thành không cao [9]. Vải viscose được ứng dụng trong các lĩnh vực như vải may mặc (quần áo mặc mùa hè, quần áo thời trang, vải lót, vải may khẩu trang…) [10]; vải may đồ gia dụng (chăn, ga, gối, đệm, khăn trải bàn… [10]; vải y tế (băng vết thương, mũ, khẩu trang, khăn lau kháng khuẩn) [11]. Vải viscose không dệt còn được sử dụng làm áo choàng phẫu thuật [12, 13]. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ xơ viscose ngày càng tăng, đặc biệt là dạng xơ ngắn thể hiện qua thị trường xơ viscose toàn cầu năm 2020 đạt hơn 4750 nghìn tấn và dự kiến tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CARG) 4% trong giai đoạn từ 2021 đến 2026 [14]. 1.1.1.2. Phân loại xơ viscose Thông qua các phản ứng hoá học, công nghệ kéo sợi và các tác động cơ lý khác nhau mà có thể tạo ra nhiều loại sản phẩm viscose. Quá trình sản xuất xơ viscose được coi là linh hoạt, có thể tạo thành nhiều cấu trúc khác nhau nhất trong số các xơ nhân tạo [9]. Xơ có hình dạng cắt ngang khác nhau, từ đa thùy, răng cưa và tròn phẳng; theo chiều dọc có dạng thẳng hoặc dạng uốn. Xơ có dạng mảnh, mềm như tơ tằm, cotton và có cả dạng thô như len… Xơ được sản xuất ở dạng dài liên tục (filament) hoặc dạng cắt ngắn (staple) [9]. Gồm có các loại xơ viscose với các tính chất cơ học, vật lý, hóa học khác nhau như sau: * Viscose thông thường: Xơ viscose thông thường có độ trùng hợp (DP: Degree of polymerization) từ 250 - 400. Loại xơ này thường dùng chủ yếu trong may mặc do có những ưu điểm như hút ẩm tốt, có tính vệ sinh cao, chất thải dễ xử lý. Tuy nhiên, xơ có nhược điểm dễ nhàu và giảm bền khi ướt (có thể giảm đến 40 - 50%), dễ giãn và biến dạng. Vải từ xơ viscose thông thường dạng filament có ngoại quan bóng láng, mềm mịn như tơ tằm. So với vải từ xơ dài thì vải viscose từ xơ ngắn được sử dụng trong ngành dệt may chiếm tỷ trọng lớn hơn nhiều. Vải mềm mịn, có độ rủ cao, được sử dụng để may quần áo mặc thông thường, khẩu trang, ga gối… [9]. * Viscose bền cao (HWM: high wet modules, HT: High tenacity): Loại xơ viscose này được sản xuất từ nguồn nguyên liệu gỗ ban đầu có hàm lượng -cellulose cao hơn loại thông thường. Xơ viscose bền cao có độ trùng hợp từ 400 - 600. Khác với quá trình sản xuất xơ viscose thường, dòng xơ được hình thành từ dung dịch nhớt được đưa vào bể đông tụ chứa lượng kẽm sunphat nhiều hơn và giữ ở nhiệt độ cao hơn. Các xơ filament được ép đùn ra từ đầu kéo sợi và được kéo giãn cực đại. Do đó, xơ được hình thành có tỷ lệ miền vi tinh thể tăng do cấu trúc phân tử có độ định hướng cao hơn. Vì vậy, xơ có độ bền ướt cao, chịu kiềm tốt hơn, ít co ở trạng thái ướt và 1