Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Vật Liệu: Tổng Hợp Copolymer PLA-PEC Multiblock Và Poly Esterurethane Trên Cơ Sở Lactic Acid

• Tác giả: Nguyễn Văn Long
• Người hướng dẫn: TS. La Thị Thái Hà
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ vật liệu cao phân tử và tổ hợp
• Đề tài: Tổng hợp copolymer PLA-PEG multiblock và poly(ester-urethane) trên cơ sở lactic acid
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC KÝ HIỆU
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Vấn nạn rác thải polymer và giải pháp
• 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
• 1.3. Polymer phân hủy sinh học
• 1.4. Cơ chế phân hủy polymer
• 1.4.1. Sự phân hủy không mang tính sinh học của Polymer
• 1.4.2. Sự phân hủy sinh học của Polymer
• 1.5. Ưu khuyết điểm của polymer phân hủy sinh học
• 1.6. Các loại polymer phân hủy sinh học
• 1.6.1. Polymer phân hủy sinh học trong tự nhiên
• 1.6.2. Polymer tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học
• 2. CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ POLYLACTIC ACID
• 2.1. Ứng dụng của PLA
• 2.2. Nguyên liệu để tổng hợp POLY LACTIC ACID
• 2.3. Quy trình tổng hợp hóa học
• 2.4. Quy trình lên men carbohydrate
• 2.5. Tổng hợp POLYLACTIC ACID
• 2.5.1. Tổng hợp PLA bằng phương pháp mở vòng Lactide
• 2.5.2. Tổng hợp PLA từ Lactic acid
• 2.6. Tính chất của PLA
• 2.7. POLY(ESTER – URETHANE) trên cơ sở LACTIC ACID
• 2.7.1. Giới thiệu về Poly(ester –urethane)
• 2.7.2. Tổng hợp Poly(ester – urethane) trên cơ sở lactic acid
• 2.7.2.1. Đặc tính phản ứng của nhóm isocyanate
• 2.7.2.2. Cơ chế phản ứng của NCO và OH
• 2.7.2.3. Các hợp chất isocyanate thông dụng
• 2.7.2.4. Tổng hợp Poly(ester-urethane)
• 2.7.3. Ứng dụng của POLY(ESTER – URETHANE)
• 2.8. Copolymer PLA-PEG tổng hợp từ PLA
• 2.8.1. Giới thiệu về copolymer PLA-PEG
• 2.8.2. Tổng hợp copolymer PLA-PEG
• 2.8.3. Ứng dụng của copolymer PLA-PEG
• 2.8.4. Những công trình nghiên cứu liên quan tới đề tài
• 3. CHƯƠNG III: NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 3.2. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm
• 3.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
• 3.4. Tóm tắt sơ đồ thực nghiệm
• 3.4.1. Sơ đồ tổng hợp copolymer từ PLA trên cơ sở Lactic acid
• 3.4.2. Sơ đồ tổng hợp PLA-diol từ lactic acid và 1,4-Butadiol
• 3.4.3. Sơ đồ tổng hợp Co_Polymer PLA-PEG
• 3.4.4. Sơ đồ tổng hợp Poly (ester-urethane) PEU
• 3.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP DÙNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Tổng hợp PLA (PLA-diols) Prepolymer
• 4.2. Ảnh hưởng của dung môi tủa
• 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tủa
• 4.4. Ảnh hưởng của số lần rửa tủa
• 4.5. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác
• 4.6. Ảnh hưởng của hàm lượng BD (1,4-Butanediol)
• 4.7. Tổng hợp PLA-PEG multiblock copolymer
• 4.8. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác
• 4.9. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
• 4.10. Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử prepolymer PLA
• 4.11. Tổng hợp poly(ester-urethane) PEU
• 4.12. Ảnh hưởng của hàm lượng NCO
• 4.13. Tổng hợp PLH-PEG
• 5. CHƯƠNG V: KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG
• 5.1. KẾT LUẬN CHUNG
• 5.2. GIAI ĐOẠN TỔNG HỢP PREPOLYMER PLA
• 5.3. GIAI ĐOẠN TỔNG HỢP COPOLYMER
• 5.3.1. Tổng hợp PLA-PEG multibllock copolymer
• 5.3.2. Tổng hợp Poly (ester-urethane) PEU
• 5.3.3. Tổng hợp copolymer PLH-PEG
• 5.4. ĐỊNH HƯỚNG VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.4.1. Trong giai đoạn tổng hợp prepolymer PLA
• 5.4.2. Trong giai đoạn tổng hợp copolymer PLA-PEG
• 5.4.3. Trong giai đoạn tổng hợp Poly(ester-urethane) PEU
• 5.4.4. Trong giai đoạn tổng hợp PLH-PEG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Luận văn thạc sĩ Tổng hợp Copolymer PLA PEC Multiblock và Poly Esterurethane từ Lactic Acid

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc tổng hợp Copolymer PLA-PEC multiblock và Poly esterurethane từ Lactic acid, nhằm tạo ra các vật liệu polymer có khả năng phân hủy sinh học. Nghiên cứu này đặt mục tiêu phát triển các vật liệu thay thế cho polymer truyền thống, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Polymer sinh học như PLA được chọn làm nền tảng do tính tương thích sinh học và khả năng phân hủy của nó. Luận văn cũng đề cập đến các phương pháp tổng hợp và ứng dụng của các vật liệu này trong lĩnh vực bao bì.

1.1. Tổng hợp Copolymer PLA PEC Multiblock

Quá trình tổng hợp Copolymer PLA-PEC multiblock được thực hiện thông qua phản ứng trùng ngưng giữa PLA-diol và PEG diacid. Phương pháp này sử dụng các chất xúc tác như Sn(Oct)2 và 1,4-butanediol để kiểm soát trọng lượng phân tử của PLA-diol trong khoảng 3.000 g/mol. Copolymer đa khối này có trọng lượng phân tử cao, độ đa phân tán thấp và khả năng tương thích tốt giữa các thành phần, giúp giảm độ kết tinh so với PLA ban đầu.

1.2. Tổng hợp Poly Esterurethane từ Lactic Acid

Poly esterurethane được tổng hợp từ prepolymer PLA và diisocyanate. Quá trình này bao gồm việc khảo sát các điều kiện phản ứng như hàm lượng NCO và thời gian phản ứng. Polyurethane từ axit lactic này có tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực y tế và bao bì nhờ tính chất cơ học tốt và khả năng phân hủy sinh học.

II. Ứng dụng và giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc phát triển các vật liệu polymer thân thiện với môi trường. Copolymer đa chức năng và Polyester từ axit lactic có thể được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bao bì phân hủy sinh học, giảm thiểu tác động tiêu cực của rác thải nhựa. Ngoài ra, các vật liệu này cũng có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực y tế nhờ tính tương thích sinh học và khả năng phân hủy.

2.1. Ứng dụng trong bao bì phân hủy sinh học

Copolymer PLA-PEC và Poly esterurethane được nghiên cứu để ứng dụng trong sản xuất bao bì phân hủy sinh học. Các vật liệu này có khả năng thay thế các polymer truyền thống như polyethylene, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Polymer từ nguồn tái tạo như Lactic acid cũng góp phần vào việc phát triển bền vững.

2.2. Tiềm năng ứng dụng trong y tế

Nhờ tính tương thích sinh học và khả năng phân hủy, Copolymer PLA-PEC và Poly esterurethane có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị y tế như chỉ khâu, màng phủ và hệ thống phân phối thuốc. Polymer phân hủy sinh học này có thể được cơ thể hấp thụ hoặc đào thải một cách an toàn.

III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại như NMR, FTIR, GPC và DSC để phân tích cấu trúc và tính chất của các vật liệu tổng hợp. Các kết quả nghiên cứu cho thấy Copolymer PLA-PEC và Poly esterurethane có trọng lượng phân tử cao, độ đa phân tán thấp và tính chất cơ học tốt. Các phương pháp tổng hợp được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm ổn định.

3.1. Phương pháp tổng hợp và phân tích

Quá trình tổng hợp Copolymer PLA-PEC và Poly esterurethane được thực hiện trong phòng thí nghiệm với các điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Các phương pháp phân tích như NMR và FTIR được sử dụng để xác định cấu trúc hóa học, trong khi GPC và DSC được dùng để đánh giá trọng lượng phân tử và tính chất nhiệt của vật liệu.

3.2. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy Copolymer PLA-PEC có trọng lượng phân tử lên đến 25.000 g/mol, độ đa phân tán thấp và khả năng tương thích tốt giữa các thành phần. Poly esterurethane cũng đạt được các tính chất cơ học và nhiệt tốt, phù hợp cho các ứng dụng thực tế. Các phương pháp tổng hợp được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm.