Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học: Acetyl Hóa Lignin Và Tạo Hạt Nano Ứng Dụng Trong Kem Chống Nắng

• Tác giả: Ngô Minh Trí
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Vinh Tiến
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Acetyl Hóa Lignin & Tạo Hạt Nano Ứng Dụng Trong Kem Chống Nắng
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: Lignin
• 1.1. Cấu tạo và nguồn gốc nguyên liệu
• 1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3. Phương pháp trích ly
• 1.4. Tổng quan về acetyl lignin (AcL) và tạo hạt nano
• 1.5. Hạt nano lignin (LNP) và hạt nano acetyl lignin (AcLNP)
• 1.6. Các phương pháp tạo LNP và AcLNP
• 1.7. Tổng quan về kem chống nắng
• 1.8. Da và tia UV
• 1.9. Hoạt tính chống oxy hóa. Một số phương pháp phân tích hiện đại
• 1.9.1. Phương pháp phổ FT–IR
• 1.9.2. Phương pháp phổ NMR
• 1.9.3. Phương pháp phân tích kích thước hạt bằng tán xạ ánh sáng động DLS
• 1.9.4. Phương pháp đo lưu biến
• 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị sử dụng
• 2.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Đối tượng nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp tổng hợp và hoàn thành chế phẩm. Phương pháp phân tích
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Phân tích cấu trúc hóa học thông qua phổ FT–IR
• 3.2. Phân tích cấu trúc hóa học thông qua phổ NMR
• 3.3. Khả năng chống oxy hóa bằng phản ứng ức chế gốc tự do (DPPH)
• 3.4. Kích thước của LNP và AcLNP
• 3.5. Khả năng chống tia UV của dung dịch nano
• 3.6. Các thông số vật lý của kem chống nắng LNP, AcLNP và mẫu thị trường
• 3.7. Khả năng chống tia UV
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Acetyl hóa lignin

Acetyl hóa lignin là quá trình biến đổi hóa học quan trọng trong nghiên cứu này. Lignin, một polymer tự nhiên, được acetyl hóa bằng acetic anhydride thông qua phản ứng đơn giản. Quá trình này được xác nhận bằng phổ FT–IR và 1H–NMR. Acetyl hóa giúp cải thiện tính chất của lignin, đặc biệt là khả năng hấp thụ tia UV và chống oxy hóa. Kết quả cho thấy, lignin acetyl hóa có tiềm năng lớn trong ứng dụng mỹ phẩm, đặc biệt là kem chống nắng.

1.1. Phương pháp acetyl hóa

Phương pháp acetyl hóa lignin sử dụng acetic anhydride được thực hiện trong điều kiện đun hoàn lưu. Quá trình này tạo ra acetyl lignin (AcL) với cấu trúc hóa học được xác nhận bằng phổ FT–IR và 1H–NMR. Acetyl hóa giúp thay đổi nhóm hydroxyl thành nhóm acetyl, làm tăng tính kỵ nước và khả năng tạo hạt nano của lignin.

1.2. Ứng dụng của acetyl lignin

Acetyl lignin có khả năng hấp thụ tia UV mạnh hơn lignin ban đầu, nhờ cấu trúc chứa nhóm chức phenolic. Điều này làm cho nó trở thành ứng cử viên tiềm năng trong kem chống nắng. Ngoài ra, acetyl lignin còn có tính chống oxy hóa cao, giúp bảo vệ da khỏi các gốc tự do.

II. Tạo hạt nano

Tạo hạt nano là bước quan trọng trong nghiên cứu này. Lignin và acetyl lignin được giảm kích thước hạt bằng hai phương pháp: kết tủa phản dung môi và đồng hóa siêu âm. Kết quả cho thấy, phương pháp đồng hóa siêu âm giữ được 100% khối lượng hạt nano, trong khi phương pháp kết tủa phản dung môi chỉ giữ được 54-80%. Hạt nano lignin và acetyl lignin có kích thước nhỏ, tăng cường khả năng hấp thụ tia UV.

2.1. Phương pháp kết tủa phản dung môi

Phương pháp kết tủa phản dung môi tạo ra hạt nano với kích thước trung bình nhỏ hơn (LNPAS: 139 nm, AcLNPAS: 192 nm). Tuy nhiên, phương pháp này không bảo toàn được khối lượng hạt nano, chỉ giữ lại 54% lignin và 80% acetyl lignin.

2.2. Phương pháp đồng hóa siêu âm

Phương pháp đồng hóa siêu âm tạo ra hạt nano với kích thước lớn hơn (LNPUS: 305 nm, AcLNPUS: 1171 nm), nhưng bảo toàn được 100% khối lượng hạt nano. Phương pháp này được chọn để tiếp tục nghiên cứu do hiệu quả cao trong việc giữ nguyên khối lượng hạt.

III. Ứng dụng hạt nano trong kem chống nắng

Hạt nano lignin và acetyl lignin được ứng dụng trong kem chống nắng để tăng cường khả năng bảo vệ da khỏi tia UV. Kết quả nghiên cứu cho thấy, kem chống nắng chứa dung dịch nano acetyl lignin có chỉ số SPF cao hơn so với lignin thông thường. Điều này chứng minh tiềm năng lớn của hạt nano trong việc phát triển các sản phẩm mỹ phẩm thân thiện với môi trường.

3.1. Khả năng chống tia UV

Kem chống nắng chứa hạt nano acetyl lignin có khả năng hấp thụ tia UV mạnh hơn so với lignin thông thường. Điều này được chứng minh qua chỉ số SPF cao hơn, giúp bảo vệ da hiệu quả khỏi tác hại của tia cực tím.

3.2. Tính chất vật lý của kem chống nắng

Các chế phẩm kem chống nắng chứa hạt nano lignin và acetyl lignin được đánh giá về độ nhớt, màu sắc và khả năng chống tia UV. Kết quả cho thấy, các sản phẩm này có tính chất vật lý phù hợp với tiêu chuẩn mỹ phẩm, đồng thời mang lại hiệu quả bảo vệ da cao.

IV. Công nghệ nano và tính chất lignin

Công nghệ nano đóng vai trò quan trọng trong việc biến đổi lignin thành hạt nano với kích thước nhỏ, tăng cường khả năng ứng dụng trong mỹ phẩm. Tính chất lignin như khả năng chống oxy hóa, hấp thụ tia UV và độ bền nhiệt được cải thiện đáng kể thông qua quá trình acetyl hóa và tạo hạt nano.

4.1. Tính chất vật lý và hóa học của lignin

Lignin có cấu trúc phức tạp với nhiều nhóm chức như hydroxyl, methoxyl và vòng thơm. Tính chất lignin như khả năng chống oxy hóa và hấp thụ tia UV được cải thiện thông qua quá trình acetyl hóa, làm tăng tiềm năng ứng dụng trong mỹ phẩm.

4.2. Ứng dụng công nghệ nano

Công nghệ nano giúp giảm kích thước hạt lignin xuống mức nano, tăng cường khả năng hấp thụ tia UV và chống oxy hóa. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng lignin trong các sản phẩm kem chống nắng và mỹ phẩm khác.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu này đã thành công trong việc acetyl hóa lignin và tạo hạt nano ứng dụng trong kem chống nắng. Kết quả cho thấy, acetyl lignin có khả năng hấp thụ tia UV và chống oxy hóa cao hơn lignin thông thường. Hạt nano lignin và acetyl lignin có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm mỹ phẩm thân thiện với môi trường. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và giảm chi phí sản xuất.

5.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ tiềm năng chống tia UV của hạt nano lignin và acetyl lignin trong kem chống nắng, mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực mỹ phẩm.

5.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu cung cấp thêm một hoạt chất chống tia UV từ lignin, giúp phát triển các sản phẩm kem chống nắng mới, thân thiện với môi trường và hiệu quả cao.