Nghiên cứu chế tạo vật liệu POLYME COMPOZIT thân thiện môi trường trên cơ sở POLYLACTIC AXIT, POLYETYLEN mạch thẳng tỷ trọng thấp gia cường bằng sợi nứa

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG TRÊN CƠ SỞ POLYLACTIC AXIT, POLYETYLEN MẠCH THẲNG TỈ TRỌNG THẤP GIA CƯỜNG BẰNG SỢI NỨA Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Cao Phân Tử và Tổ Hợp Mã số TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà nội - 2012 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS.
- 2011, tr.303-306 A GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 1 Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của luận án Ngày nay, trong tất cả các vật dụng con người đang sử dụng hàng ngày ở những lĩnh vực khác nhau, có đến 60÷70% được chế tạo từ vật liệu polyme và các tổ hợp của chúng.
- Tuy vật liệu polyme nói chung và vật liệu polyme compozit (PC) nói riêng có nhiều tính ưu việt so với các vật liệu khác, kể cả các vật liệu truyền thống, nhưng chúng có nhược điểm rất lớn là hầu hết không tự phân huỷ được trong môi trường sau khi trở thành phế thải, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái-vấn đề mà con người hiện nay đang rất quan tâm để khắc phục.
- Trong tất cả những giải pháp nhằm giảm thiểu và xoá bỏ ảnh hưởng xấu của rác thải rắn polyme và polyme compozit đến môi trường sống thì việc nghiên cứu chế tạo ra loại vật liệu mà phế thải của nó sau khi dùng xong có khả năng phân huỷ và không gây độc hại cho môi trường là giải pháp triệt để và khả thi nhất.
- Trong thời gian gần đây, các polyme có khả năng phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguồn tái sinh được như polylactic axit (PLA) đang cạnh tranh với các polyme có khả năng phân hủy sinh học bắt nguồn từ dầu mỏ và cũng vì vậy vật liệu compozit “xanh” đã nhận được nhiều sự quan tâm vì đó là vật liệu compozit thân thiện môi trường.
- PLA là loại polyme có thể phân huỷ nhanh sau khi trở thành phế thải, song chúng có nhược như: tính chất cơ học không cao, giòn, khả năng chịu ủ nhiệt thấp và giá thành tương đối cao so với các loại vật liệu khác.
- Do đó vật liệu polyme compozit trên cơ sở nhựa PLA cũng bị hạn chế phạm vi sử dụng.
- Để khắc phục nhược điểm này cần phải nghiên cứu một cách có hệ thống về biến đổi cấu trúc, tạo ra tổ hợp polyme mới bằng cách trộn hợp với các polyme khác như polyetylen từ đó cải thiện được các tính chất của vật liệu và có giá thành hợp lý để ứng dụng làm nhựa nền trong chế tạo vật liệu polyme compozit thân thiện môi trường gia cường bằng sợi nứa.
- 2 Mục tiêu của luận án Chế tạo được vật liệu PC trên cơ sở nhựa PLA và LLDPE có tính chất cơ học cao, bền nhiệt và có khả năng phân hủy sinh học.
- Nghiên cứu một cách có hệ thống về ảnh hưởng của loại sợi gia cường, hàm lượng LLDPE và hàm lượng PE-g-GMA trong nền blend đến tính chất cơ học, tính chất nhiệt và mức độ phân hủy trong môi trường axit và bazơ của polyme compozit (PC.
- Luận án góp phần làm sáng tỏ đặc trưng phân hủy của PLA, blend của PLA và vật liệu PC nhựa nền tương ứng trong các môi trường thử nghiệm khác nhau.
- Từ các kết quả nghiên cứu, vật liệu PC sợi nứa nền PLA/LLDPE/PE-g-GMA có thể định hướng ứng dụng trong thực tế, góp phần giảm ô nhiễm môi trường.
- Hàm lượng ghép xác định theo công thức: [GMA.
- 4 * Chế tạo mẫu đo tính chất cơ học Mẫu được chế tạo theo phương pháp ép nóng trong khuôn: vật liệu (PLA hoặc blend) được điền đầy vào khuôn rồi được ép trên máy ép thủy lực Gotech (Đài Loan) với áp lực 50 KG/cm2 ở nhiệt độ 190oC trong thời gian 15 phút.
- Độ bền va đập Izod: ASTM D256.
- Các phương pháp đánh giá mức độ phân hủy của nhựa, blend và nhựa nền trong vật liệu PC - Sự suy giảm khối lượng trong môi trường: 5 Mẫu vật liệu với kích thước mm3) được sấy khô, cân và ngâm vào trong các ống nghiệm có chứa 2 ml dung dịch các môi trường (nước, NaOH, HCl và Proteaza K (50 mM Tris-HCl, pH 8,6.
- 3.1.3 So sánh độ bám dính của sợi XLN với các loại nhựa PLA LLDPEĐộ bám dính, MPa - Độ bám dính của sợi XLN với nhựa PLA lớn hơn 15,8% với blend 80/20/10 nhưng lại nhỏ hơn 3% với blend 85/15/10 và 11,3% với blend 95/5/10 và gần như ngang bằng với blend 90/10/10.
- Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng ghép và chỉ số chảy Nhiệt độ, oC [GMA.
- 3.2.1.2 Ảnh hưởng của thời gian - Tiến hành phản ứng ghép ở 185oC, tốc độ trục quay 50 v/p, với hàm lượng DCP và GMA sử dụng lần lượt là 0,5 PTL và 10 PTL.
- Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng ghép và chỉ số chảy Thời gian, phút [GMA.
- Bảng 3.5 Ảnh hưởng tốc độ trục quay đến hàm lượng ghép và chỉ số chảy Tốc độ trục quay, v/p [GMA.
- Bảng 3.6 Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến hàm lượng ghép DCP, PTL [GMA.
- 9 Bảng 3.7 Ảnh hưởng hàm lượng GMA đưa vào phản ứng đến hàm lượng ghép và chỉ số chảy cảu sản phẩm GMA, PTL [GMA.
- Các blend 90/10/10 và 95/5/10 các hạt có kích 11 thước nhỏ (5,32 μm và 2,28 μm), phân bố đều và tương đối đồng đều về kích thước, bề mặt các hạt và lỗ trống không còn nhẵn, trơn chứng tỏ dấu hiệu cải thiện bề mặt phân chia pha nên các blend này thể hiện có phần giống blend tương hợp.
- Cân bằng tính chất trên cơ sở mođun kéo và độ bền va đập có thể đề xuất công thức tối ưu là blend 90/10/10 (hình 3.6).
- Hình 3.8 Ảnh SEM bề mặt phá hủy mẫu kéo của blend Các hạt phân tán trong blend 90/10/8 có kích thước rất đồng đều với kích thước hạt trung bình 3,28 µm.
- Kích thước các hạt phân tán trong blend 90/10/10 và 90/10/12 kém đồng đều hơn với kích thước hạt trung bình lần lượt là 5,32 µm và 4,97 µm (hình 3.8).
- Đây là lý do cho sự giảm độ bền va đập ở blend 90/10/12 và sự tiếp tục giảm nhẹ ở blend 90/10/10 (hình 3.9).
- Kích thước hạt trung bình LLDPE, Độ bền va đập, J/m PLA Độ bền va đập, J/mMô đun, GPa Hình 3.9 Quan hệ độ bền va đập và kích thước hạt Hình 3.10 Cân bằng tính chất trên cơ sở mođun kéo và độ bền va đập Hình 3.10 cho thấy blend 90/10/8 đáp ứng được đồng thời cả yêu cầu về độ cứng và độ dai với mođun kéo đạt 2,88 GPa, độ bền va đập đạt 39,97 J/m.
- Hàm lượng tinh thể PLA trong các blend đều giảm so với của PLA nguyên chất và hàm lượng tinh thể PLA trong blend 90/10/8 là nhỏ nhất (hình 3.11).
- Sự phân hủy nhiệt của PLA chỉ có một giai đoạn còn blend 90/10/8 xảy ra theo hai giai đoạn (hình 3.12).
- Nhận xét chung kết quả nghiên cứu về blend - Thông qua việc nghiên cứu tính chất cơ học, tính chất nhiệt, độ hấp thụ dung môi, cấu trúc hình thái và sự phân bố kích thước hạt phân tán cũng như cân bằng giữa độ cứng và độ dai nhận thấy blend tối ưu nhận được 85/15 (khi không có mặt chất trợ tương hợp PE-g-GMA) và 90/10/8 (khi có mặt PE-g-GMA.
- Do đó, khi sử dụng ba loại sợi này làm thành phần gia cường cho vật liệu PC nền blend 90/10/8 thì cả các tính chất kéo, uốn (hình 3.14) và độ bền va đập (bảng 3.8) của vật liệu PC sợi XLN lớn hơn của vật liệu PC 14 sợi XLNg và càng lớn hơn của vật liệu PC sợi KXL.
- Bề mặt phá hủy kéo của vật liệu PC sợi XLNg đã quan sát thấy hiện tượng sợi bị kéo tung ra và đứt và hiện tượng này quan sát rất rõ ở vật liệu PC sợi XLN và hầu như không quan sát thấy ở vật liệu PC sợi KXL chứng tỏ đã có sự bám dính của sợi với nền nhựa blend và độ bám dính tăng dần từ sợi KXL tới sợi XLNg và tới sợi XLN.
- KXL 90/10/8-XLNg 90/10/8-XLNĐộ bền uốn, MPa0123Độ biến dạng, %Độ bền uốnMô đunĐộ biến dạng KXL90/10/8-XLNg90/10/8-XLNĐộ bền kéo, MPa04812Độ giãn dài khi đứt, %Độ bền kéoMô đunGiãn dài Hình 3.14 Ảnh hưởng của loại sợi tới tính chất của vật liệu PC Bảng 3.8 Ảnh hưởng của loại sợi tới độ bền va đập của vật liệu PC PC 90/10/8-KXL 90/10/8-XLNg 90/10/8-XLN Độ bền va đập, J/m KXL 90/10/8-XLNg 90/10/8-XLN Hình 3.15 Ảnh SEM bề mặt phá hủy kéo của vật liệu PC nền Ảnh hưởng hàm lượng LLDPE tới tính chất của PC sợi XLN 0100200300PLA-XLN 95/5/8-XLN 90/10/8-XLN 85/15/8-XLNĐộ bền uốn, MPa 0123Độ biến dạng, %Độ bền uốnMô đunĐộ biến dạng PLA-XLN 95/5/8-XLN 90/10/8-XLN85/15/8-XLNĐộ bền kéo, MPa051015Độ giãn dài, %Độ bền kéoMô đunĐộ giãn dài Hình 3.16 Ảnh hưởng hàm lượng LLDPE tới tính chất của PC sợi XLN Mođun uốn, GPa Mođun kéo, GPa Mođun kéo, GPa Mođun uốn, GPa 15 Độ bền, mođun và cả độ biến dạng uốn của vật liệu PC nền blend đều cao hơn nhiều của vật liệu PC nền PLA.
- Độ bền và độ biến dạng uốn tăng cùng với sự tăng hàm lượng LLDPE.
- Mođun uốn của vật liệu PC nền 90/10/8 lớn nhất (hình 3.16).
- Độ bám dính của sợi XLN với blend có xu hướng cao hơn với PLA nên khi lực kéo được thực hiện trên mẫu PC theo chiều dọc sợi thì độ bền và mođun kéo của vật liệu PC nền blend sẽ cao hơn của vật liệu PC nền PLA.
- Vật liệu PC nền 90/10/8 có các tính chất kéo lớn nhất.
- Bảng 3.9 Ảnh hưởng hàm lượng LLDPE đến độ bền va đập của vật liệu PC PLA-XLN 95/5/8-XLN 90/10/8-XLN 85/15/8-XLN Độ bền va đập, J/m Trong môi trường kiềm, sự có mặt của các phân tử LLDPE đã gây cản trở không gian, làm chậm quá trình khuếch tán, làm giảm tốc độ phản ứng thủy phân este làm cho lượng PLA trong vật liệu PC nền blend bị phân hủy ít hơn trong vật liệu PC nền PLA.
- Lượng PLA trong vật liệu PC nền 90/10/8 bị phân hủy nhiều hơn trong vật liệu PC nền hai blend còn lại (hình 3.17).
- Điều này có nghĩa nồng độ [este] tăng lên, vận tốc phản ứng thủy phân tăng, lượng PLA trong vật liệu PC nền blend bị phân hủy nhiều hơn so với trong vật liệu PC nền PLA.
- Lương PLA trong vật liệu PC nền 90/10/8 bị phân hủy nhiều nhất (hình 3.17).
- Còn trên bề mặt mẫu PC nền 90/10/8, sợi gia cường quan sát được với kích thước lớn hơn rất nhiều, các lỗ xốp cũng ăn sâu vào trong hơn chứng tỏ PLA trong vật liệu này bị phân hủy nhiều hơn.
- Tuy nhiên, khi quan sát bề mặt hai mẫu PC nền 90/10/8 và nền PLA thì thấy rõ lượng PLA trong vật liệu PC nền PLA còn bị phân hủy nhiều hơn nên sợi trơ ra (hình 3.18).
- Còn với mẫu PC nền 90/10/8, lớp nhựa nền có độ xốp lớn, sợi lộ ra nhiều hơn (hình 3.18).
- 72 giờ ngâm trong NaOH 0,1N Một tuần ngâm trong HCl 6N PLA-XLN 95/5/8-XLN 90/10/8-XLN 85/15/8-XLN Hình 3.18 Ảnh SEM bề mặt mẫu sau ngâm 3.4.1.3 Ảnh hưởng hàm lượng PE-g-GMA tới tính chất của PC PLA-XLN 90/10/8-XLN90/10/10-XLN90/10/12-XLNĐộ bền uốn, MPa 0123Độ biến dạng, %Độ bền uốnMô đunĐộ biến dạng PLA-XLN 90/10/8-XLN90/10/10-XLN90/10/12-XLNĐộ bền kéo, MPa04812Độ giãn dài, %Độ bền kéoMô đunĐộ giãn dài Hình 3.19 Ảnh hưởng hàm lượng PE-g-GMA tới tính chất của PC Bảng 3.10 Ảnh hưởng hàm lượng PE-g-GMA đến độ bền va đập PC PLA-XLN 90/10/8-XLN 90/10/10-XLN 90/10/12-XLN Mođun kéo, GPa Mođun uốn, GPa 17 Độ bền va đập, J/m Hình 3.19 và bảng 3.10 cho thấy các tính chất kéo, uốn và va đập của vật liệu PC giảm cùng với sự tăng hàm lượng PE-g-GMA.
- Vật liệu PC nền 90/10/8 có độ bền uốn 228,3 MPa, độ bền kéo 137,73 MPa, mođun kéo 6,7 GPa và độ bền va đập 142,48 J/m2.
- Tiến hành ngâm mẫu vật liệu PC nền blend với hàm lượng PE-g-GMA thay đổi từ 8% tới 12% khối lượng so với PLA trong môi trường.
- Kết quả nhận được giống với các mẫu vật liệu PC nền blend khi hàm lượng LLDPE thay đổi.
- Nghĩa là trong dung dịch NaOH 0,1N lượng PLA trong vật liệu PC nền blend bị phân hủy ít hơn trong vật liệu PC nền PLA còn trong dung dịch HCl 6N thì ngược lại.
- Trong cả hai dung dịch, lượng PLA trong vật liệu PC nền 90/10/8 bị phân hủy nhiều hơn trong vật liệu PC nền 90/10/10 và nền 90/10/12 (hình 3.20).
- Thời gian ngâm NaOH 0,1N, giờĐộ suy giảm khối lượng PLA, %90/10/8-XLN90/10/10-XLN90/10/12-XLNPLA-XLN Thời gian ngâm HCl 6N, ngàyĐộ suy giảm khối lượng PLA, %90/10/8-XLN90/10/10-XLN90/10/12-XLNPLA-XLN Hình 3.20 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến mức độ phân hủy của PLA 72 giờ ngâm trong NaOH 0,1N Một tuần ngâm trong HCl 6N PLA-XLN 90/10/12-XLN 90/10/10-XLN 90/10/8-XLN Hình 3.21 Ảnh SEM bề mặt mẫu sau ngâm trong hai môi trường 18 Bề mặt mẫu sau khi ngâm kiềm có các lỗ rỗ nhỏ và hiện tượng nứt trên bề mặt của vật liệu PC nền 90/10/12 còn ở vật liệu PC nền 90/10/10 lớp nhựa nền trở nên xốp, sợi đã lộ ra nhưng vẫn còn có sự bám dính với nhựa nền.
- Lớp nhựa nền 90/10/8 của vật liệu PC rất xốp, sợi trơ ra và hầu như không còn bám dính với sợi (hình 3.21).
- Sau khi ngâm trong axit, bề mặt mẫu PC nền PLA chỉ quan sát thấy các lỗ rỗ nhỏ, còn bề mặt mẫu PC nền 90/10/12 đã xuất hiện vết nứt.
- Các vết nứt to, nhiều hơn để lộ sợi gia cường và bề mặt rỗ nhiều hơn quan sát thấy trên bề mặt mẫu PC nền 90/10/10.
- Lớp nhựa nền trên bề mặt mẫu PC nền 90/10/8 trở nên xốp, khe hở giữa nền và sợi lớn hơn (hình 3.21).
- Kết quả phân tích TGA cho thấy nhiệt độ bắt đầu phân hủy của vật liệu PC nền PLA (269,89oC) nhỏ hơn của bản thân PLA.
- Sự có mặt của LLDPE đã cải thiện được nhiệt độ bắt đầu phân hủy của vật liệu PC từ 269,89oC tới 295,11oC.
- Phản ứng của nhóm epoxy trong PE-g-GMA với PLA đã làm tăng KLPT của PLA nên làm tăng nhiệt độ bắt đầu phân hủy của vật liệu PC nền blend 90/10/8 tới 299,37oC- tương đương với nhiệt độ bắt đầu phân hủy của PLA (300,26oC).
- Không chỉ cải thiện nhiệt độ bắt đầu phân hủy mà nhiệt độ tại đó vật liệu bị phân hủy mạnh nhất cũng được cải thiện từ 350,8oC với vật liệu PC nền PLA tới 354,8oC với vật liệu PC nền blend PLA/LLDPE và 356,52oC với vật liệu PC nền blend PLA/LLDPE/PE-g-GMA- tương đương với bản thân PLA.
- Hình 3.22 Biểu độ phân tích TGA * Nhận xét chung kết quả nghiên cứu về compozit sợi nứa - Nhìn chung các tính chất kéo, uốn của vật liệu PC nền 90/10/8 lớn hơn của vật liệu PC nền blend PLA/LLDPE, nền PLA và nền LLDPE.
- 19 - Độ bền va đập của vật liệu PC nền 90/10/8 lớn hơn của vật liệu PC nền blend PLA/LLDPE, nền PLA và tương đương với độ bền va đập của vật liệu PC nền LLDPE.
- Độ bền nhiệt của vật liệu PC nền 90/10/8 được cải thiện rõ rệt so với các vật liệu PC khác và so với cả bản thân PLA.
- Mức độ phân hủy PLA trong môi trường kiềm và axit của vật liệu PC nền 90/10/8 cũng cao hơn trong các vật liệu khác.
- Sự phân hủy PLA của các vật liệu trong môi trường kiềm mạnh hơn trong môi trường axit.
- 3.5 Phân hủy sinh học của nhựa nền và vật liệu PC 3.5.1 Phân hủy thủy phân trong môi trường enzyme Proteaza K Quá trình blend hóa đã làm giảm hàm tinh thể PLA trong blend 90/10 và 90/10/8, tức làm tăng hàm lượng PLA vô định hình.
- Mà sự phân hủy PLA diễn ra trước tiên với vùng vô định hình [79, 80] nên lượng PLA trong blend 90/10/8 lại bị phân hủy nhiều nhất và ít nhất trong nhựa PLA.
- Đường biểu diễn lượng PLA còn lại với cả ba mẫu vật liệu đều giảm gần như tuyến tính cho thấy sự phân hủy thủy phân enzym diễn ra mạnh.
- Kết quả nhận được tương tự với vật liệu PC nhựa nền tương ứng nhưng mức độ phân hủy thủy phân diễn ra mạnh hơn nữa (hình 3.23).
- Thời gian ngâm enzym Proteaza K, ngàyĐộ suy giảm khối lượng PLA, %PLA Thời gian ngâm enzym Proteaza K, ngàyĐộ suy giảm khối lượng PLA, %PLA-XLN90/10-XLN90/10/8-XLN Hình 3.23 Mức độ phân hủy của PLA theo thời gian ngâm Với độ phóng đại 500 lần, bề mặt mẫu PLA và blend 90/10 chỉ quan sát thấy một số các điểm, vết mà tại đó PLA đã bị phân hủy nhưng số lượng các vết tăng đáng kể trên bề mặt mẫu blend 90/10/8.
- Với độ phóng đại 200 lần, trên bề mặt vật liệu PC nền PLA chỉ quan sát thấy các lỗ nhỏ li ti và vết lõm PLA bị phân hủy.
- Ngoài các 20 vết nhỏ li ti thì vết lõm trên bề mặt vật liệu PC nền blend 90/10 đã ăn sâu xuống thành vết nứt, các vết nứt này ăn sâu và mở rộng hơn nên đã để lộ sợi ra cường với bề mặt mẫu PC nền 90/10/8.
- 3.5.2 Chỉ số BOD và COD Giá trị chỉ số BOD của vật liệu được xác định bằng dụng cụ hô hấp kế theo tiêu chuẩn ISO và được chuẩn hóa theo khối lượng mẫu đưa vào với đơn vị mg/l.mg.
- PLA PLA-XLN 90/10-XLN 90/10/8-XLN Hình 3.24 Ảnh SEM bề mặt mẫu sau 5 ngày ngâm Thời gian, ngàyChỉ số BOD, mg/l.mgPLA-XLN90/10/8-XLN90/10-XLNPLA LLDPE Hình 3.25 Chỉ số BOD của nhựa nền và vật liệu PC nhựa nền tương ứng 21 Hình 3.25 cho thấy lượng oxi tiêu thụ của blend 90/10/8 tuy lớn hơn của blend 90/10 và lớn hơn rất nhiều so với của LLDPE nhưng vẫn nhỏ hơn của PLA.
- Điều này chứng tỏ sự có mặt của chất trợ tương hợp PE-g-GMA đã làm tăng mức độ phân hủy oxy hóa của blend có nghĩa là blend 90/10/8 bị phân hủy nhiều hơn blend 90/10 mặc dù lượng PLA đưa vào mẫu nhỏ hơn lượng PLA đưa vào mẫu 90/10 (90.
- Kết quả này một lần nữa khẳng định thành công của việc chế tạo blend PLA/LLDPE/PE-g-GMA 90/10/8.
- Cũng trên hình 3.25 nhận thấy sự có mặt của sợi XLN đã làm giảm đáng kể chỉ số BOD của vật liệu do đó lượng oxi các mẫu vật liệu PC tiêu thụ ít hơn nhiều so với mẫu PLA tiêu thụ.
- Điều này chứng tỏ sự có mặt của sợi XLN đã làm giảm mức độ phân hủy của vật liệu PC so với PLA.
- PLA LLDPETỉ số BOD/ThOD, %NềnPC Cũng giống như nhựa nền, lượng oxi tiêu thụ của mẫu vật liệu PC nền 90/10/8 lớn hơn của vật liệu PC nền 90/10 nhưng vẫn nhỏ hơn của vật liệu PC nền PLA.
- Lượng CO2 do mẫu blend 90/10/8 giải phóng ra tuy lớn hơn của mẫu blend 90/10 nhưng vẫn nhỏ hơn của mẫu PLA.
- Kết quả nhận được tương tự với mẫu vật liệu PC nền tương ứng.
- Đường biểu diễn chỉ số COD của nhựa nền nằm phía trên đường biểu diễn chỉ số COD của vật liệu PC nhựa nền tương ứng chứng tỏ lượng CO2 do nhựa nền giải phóng ra nhiều hơn do vật liệu PC nhựa nền tương ứng giải phóng ra (hình PLA LLDPEChỉ số COD, mg/l.mgNền PC PLA LLDPETỉ số COD/ThCO2, %NềnPC Hình 3.27 Chỉ số COD và tỉ số COD/ThCO2 của nhựa nền và vật liệu PC nhựa nền tương ứng Tỉ số COD/ThCO2 của blend 90/10/8 tuy lớn hơn khoảng 10% của blend 90/10 nhưng vẫn nhỏ hơn khoảng 27% so với của PLA.
- Kết quả tương tự cũng nhận với vật liệu PC nhựa nền tương ứng.
- Đường biểu diễn tỉ số COD/ThCO2 của nhựa nền cũng nằm phía trên đường biểu diễn của vật liệu PC nhựa nền tương ứng điều này chứng tỏ sợi XLN đã làm giảm mức độ phân hủy ôxy hóa.
- Phận xét kết quả nghiên cứu phần phân hủy sinh học - Sự phân hủy thủy phân trong nước của PLA trong các nhựa nền PLA, blend 90/10 và blend 90/10/8 ở điều kiện nhiệt độ thường là không đáng kể (sau 9 tháng mới bị phân hủy khoảng 4-6%) còn trong vật liệu PC sự phân hủy thủy phân diễn ra mạnh hơn.
- Chỉ sau 5 tuần lượng PLA trong mẫu vật liệu PC nền 90/10/8 bị phân hủy tới 8,37%.
- Trong môi trường enzym, lượng PLA bị phân hủy trong các mẫu nhựa nền tăng từ PLA tới nền blend 90/10 và tới nền blend 90/10/8.
- Kết quả tương tự cũng nhận được với vật liệu PC nhựa nền tương ứng nhưng mức độ mạnh hơn.
- Chỉ số BOD, COD và tỉ số BOD/ThOD, COD/ThCO2 của nền blend 90/10/8 và vật liệu PC nền blend 90/10/8 cho thấy mức độ phân hủy của chúng lớn hơn so với các vật liệu khác và tiến gần tới mức độ phân hủy của vật liệu PC nền PLA.
- Sản phẩm ghép PE-g-GMA nhận được có tính chất nhiệt giống với tính chất nhiệt của LLDPE và đã được dùng làm chất trợ tương hợp cho chế tạo blend của PLA với LLDPE để ứng dụng làm nhựa nền trong chế tạo vật liệu PC sợi nứa - Thông qua việc nghiên cứu tính chất cơ học, tính chất nhiệt, độ hấp thụ dung môi, cấu trúc hình thái và sự phân bố kích thước hạt phân tán cũng như cân bằng giữa độ cứng và độ dai đã xác định blend tối ưu có thành phần PLA/LLDPE/PE-g-GMA=90/10/8.
- Vật liệu PC sợi XLN nền blend 90/10/8 không những có các tính chất kéo, uốn lớn hơn của vật liệu PC nền PLA, LLDPE, blend PLA/LLDPE và độ bền va đập tương đương với của vật liệu PC nền LLDPE mà độ bền nhiệt cũng được cải thiện rõ rệt.
- Không những thế, mức độ phân hủy PLA trong môi trường kiềm và axit của vật liệu PC nền 90/10/8 cũng lớn hơn trong các vật liệu khác và sự phân hủy PLA của vật liệu trong môi trường kiềm mạnh hơn trong môi trường axit.
- Sự phân hủy thủy phân trong nước ở nhiệt độ thường của PLA trong nhựa nền không đáng kể và nhỏ hơn so với trong vật liệu PC nhựa nền tương ứng.
- Tuy nhiên, trong môi trường enzym Proteaza K sự phân hủy PLA diễn ra rất mạnh và sự phân hủy PLA trong nhựa nền cũng nhỏ hơn trong vật liệu PC nền tương ứng.
- Sự phân 24 hủy thủy phân enzym của vật liệu PC nền blend 90/10/8 mạnh hơn nhiều so với của vật liệu PC nền PLA.
- Ngược lại, chỉ số BOD, COD và tỉ số BOD/ThOD, COD/ThCO2 lại cho thấy sự phân hủy oxy hóa của vật liệu PC nền PLA lại diễn ra mạnh và nhiều hơn của vật liệu PC nền 90/10/8.
- Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy blend 90/10/8 và vật liệu PC sợi XLN nền 90/10/8 có tính chất cơ học và tính chất nhiệt trội hơn hẳn so với PLA và vật liệu PC nền PLA.
- Mức độ phân hủy của chúng cũng tương đương với mức độ phân hủy của PLA và vật liệu PC nền PLA.
- Như vậy vật liệu PC sợi nứa nền blend PLA/LLDPE/PE-g-GMA có thể được coi là vật liệu thân thiện môi trường với tính chất cơ học cao

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt