ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA z HUỲNH CAO SƠN TỔNG HỢP POLY(ESTER –URETHANE) TRÊN CƠ SỞ LACTIC ACID CHUYÊN NGÀNH: VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HỢP KHOA COÂNG NGHEÄ VAÄT LIEÄU LUAÄN VAÊN THẠC SÓ Tp HCM, Thaùng 6/2012 Luận văn tốt nghiệp CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học :TS. La Thị Thái Hà. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. Hà Thúc Huy.
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :TS. Huỳnh Đại Phú. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày ………tháng………năm ……….
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội Đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1…GS.TS Nguyễn Hữu Niếu 2…PGS.TS Hà Thúc Huy 3…TS. La Thị Thái Hà 4…TS. Huỳnh Đại Phú. Nguyễn Thị Lệ Thanh….
Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU HV: Huỳnh Cao Sơn ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- ---oOo--- Tp. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: HUỲNH CAO SƠN Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 07/08/1983 Nơi sinh : PHÚ YÊN Chu ên n ành : POL MER – C NG NGH V T LI U Khoá (Năm trún tu ển) : 2009 1- TÊN ĐỀ TÀI: T P (ester – urethane) trê cơ sở actic acid 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: K s t ơ t te ec e ic PLA t u ê i u L ctic ci +T P (ester – urethane) t te ec e ic PLA 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :.
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :. 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LA TH THÁI HÀ Nội dun và đề cươn Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồn Chu ên N ành thôn qua. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS LA TH THÁI HÀ TS LA TH THÁI HÀ iii Lời cảm ơn LÔØI CAÛM ÔN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo trong suốt quá trình học và đặc biệt là quý thầy cô trong khoa Công Nghệ Vật Liệu và bộ môn Vật Liệu Polymer vì những kiến thức chúng em có được là nhờ sự tận tình dạy dỗ của Quý Thầy Cô.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của Cô La Thị Thái Hà trong suốt quá trình em học tập và làm luận án. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến sự ân cần và chu đáo của Cô. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị làm việc tại Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia vì đã ủng hộ, chỉ bảo, động viên và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện Luận Văn này. Cuối cùng, con xin gửi đến ba mẹ lời cảm ơn sâu sắc, cảm ơn ba mẹ đã luôn bên con, động viên tinh thần và ủng hộ cho con không chỉ trên con đường học vấn mà còn trong suốt cuộc đời con.
Cảm ơn ba mẹ! TP. Hoà Chí Minh, ngaøy 7 thaùng 8 naêm 2012 Học viên thực hiện HV: Huỳnh Cao Sơn iv Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài luận văn “Tổng hợp Poly(ester – urethane) trên cơ sở lactic acid” giới thiệu về một loại polymer có khả năng phân hủy sinh học được tổng bằng phương pháp trùng ngưng trực tiếp lactic acid với 1,4 – Butandiol và Hexamethylene diisocyanate. Đề tài đã khảo sát, đưa ra phương pháp và quy trình tổng hợp telechelic PLA có 2 nhóm OH cuối mạch và khảo sát phương pháp tổng hợp PEU từ telechelic PLA có khối lượng phân tử trung số Mn = 8498. Mặc dù kết quả vẫn chưa đạt được như mong muốn nhưng nó đã mở ra những hướng nghiên cứu tốt hơn trong tương lai.
Kết quả tốt nhất mà đề tài đạt được: khối lượng phân tử trung bình Mw của PEU là 12433 g/mol v Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN CHƢƠNG 1.1 THỰC TRẠNG CHUNG CỦA VẬT LIỆU POLYMER TRÊN THẾ GIỚI .2 TÌNH HÌNH TIÊU THỤ POLYMER Ở VIỆT NAM HIỆN NAY .3 CÁC GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT RÁC THẢI POLYMER .4 NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN. GIỚI THIỆU VỀ POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC .2 ÖU KHUYEÁT ÑIEÅM CUÛA POLYMER PHAÂN HUÛY SINH HOÏC .3 CÔ CHEÁ PHAÂN HUÛY CUÛA POLYMER PHAÂN HUÛY SINH HOÏC .4 GIÔÙI THIEÄU MOÄT SOÁ POLYMER PHAÂN HUÛY SINH HOÏC .1 Polymer phaân huûy sinh hoïc trong töï nhieân: .2 Polymer toång hôïp coù khaû naêng phaân huyû sinh hoïc:. TỔNG QUAN VỀ POLYLACTIC ACID .2 Ứng dụng của PLA .2 NGUYÊN LIỆU ĐỂ TỔNG HỢP POLY LACTIC ACID .3 TỔNG HỢP POLYLACTIC ACID. 25 HV: Huỳnh Cao Sơn iiv Luận văn tốt nghiệp 3.1 Tổng hợp PLA bằng phƣơng pháp mở vòng Lactide .2 Tổng hợp PLA từ Lactic acid .4 TÍNH CHẤT CỦA PLA .5 POLY(ESTER – URETHANE) TRÊN CƠ SỞ LACTIC ACID .1 Giới thiệu về Poly(ester –urethane) .2 Tổng hợp Poly(ester – urethane) trên cơ sở lactic acid .6 ỨNG DỤNG CỦA POLY(ESTER – URETHANE).
NỘI DUNG - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .2 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .2 Thiết bị thí nghiệm.3 SƠ ĐỒ TÓM TẮT QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM .1 KHẢO SÁT PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP TELECHELIC PLA.2 TỔNG HỢP POLY(ESTER-URETHANE) .4 CÁC PHƢƠNG PHÁP DÙNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .1 KẾT QUẢ TỔNG HỢP TELECHELIC PLA .1 Kết quả tổng hợp Oligomer lactic acid .2 Kết quả tổng hợp Telechelic PLA từ Oligomer PLA và Diol .3 Tổng hợp Telechelic PLA từ Lactic acid và 1,4 – Buatndiol .4 Kết quả tổng hợp telechelic PLA từ oligomer và từ lactic acid .5 Kết quả phân tích nhiệt của mẫu telechelic PLA .2 KẾT QUẢ TỔNG HỢP POLY(ESTER – URETHANE) .1 Tổng hợp Poly(Ester – Urethane) bằng phƣơng pháp nóng chảy .2 Kết quả phân tích nhiệt DSC của Poly(Ester – Urethane) (PEU). 75 HV: Huỳnh Cao Sơn iiiv Luận văn tốt nghiệp CHƢƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .1 KẾT LUẬN CHUNG .1 GIAI ĐOẠN TỔNG HỢP TELECHELIC PLA .2 GIAI ĐOẠN TỔNG HỢP POLY(ESTER – URETHANE) .2 ĐỊNH HƢỚNG VÀ KIẾN NGHỊ.
77 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………78 PHỤ LỤC………………………………………………………………………….81 HV: Huỳnh Cao Sơn ix Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cơ cấu sản phẩm từ nhựa trên thế giới năm 2010[1] .2: Sản lƣợng nhựa sàn xuất/tiêu thụ trên thế giới[1].3: Tác động của rác thải từ vật liệu polymer lên sinh quyển (nguồn Internet) .4: Sản lƣợng nhựa và thị phần nhựa của Việt Nam[1] .1: Cô cheá chung cuûa quaù trình phaân huûy sinh hoïc cuûa polymer [4] .2: Caáu truùc hoùa hoïc cuûa caùc polysacharides .Söï thuûy phaân tinh boät xuùc taùc enzyme.4 Polymer vôùi chuoãi carbon coù theå bò thuûy phaân .5:Phaûn öùng truøng hôïp môû voøng glycolide taïo thaønh polyglycolide .6: Caáu truùc phaân töû cuûa polyvinyl alcohol .1: Nhà máy sản xuất PLA của Cargill Dow Polymers LLC tại Nebraska .2: Một số ứng dụng của PLA (nguồn Internet) .3: Các dạng đồng phân quang học của Lactic acid .4: Quy trình tổng hợp hóa học lactic acid[8] .5: Quy trình lên men Carbohydrate[8] .7: Cơ chế phản ứng mở vòng Lactide tạo PLA bằng xúc tác Sn(Oct)2 .8: Cơ chế và chu kỳ phân hủy của PLA.9: Mô hình phản ứng tổng hợp Poly(ester –urethane) .10: Phản ứng tổng hợp prepolymer từ lactic acid và 1,4 – Butandiol .11: Phản ứng tạo prepolymer từ oligomer PLA và Diol.1: Sơ đồ tóm tắt nội dung khảo sát .2: Quy trình tổng hợp oligomer PLA.3: Hệ thống phản ứng tổng hợp oligomer PLA .4 : Sản phẩm oligomer PLA sau khi tổng hợp và sau khi lọc rửa 2 lần .5: Quy trình tổng hợp telechelic PLA từ oligomer và 1,4 - Butandiol .6: Phản ứng tổng hợp telechelic PLA từ oligomer và 1,4 - Butandiol .7: Sản phẩm tổng hợp từ oligomer PLA và diol với các xúc tác khác nhau 45 Hình 4.8: Quy trình tổng hợp telechelic PLA từ lactic acid và 1,4 - Butandiol .1: Hiệu suất và độ nhớt tƣơng đối của oligomer theo nhiệt độ .2: Độ nhớt của oligomer theo hàm lƣợng xúc tác Sn(Oct)2 .3: Hiệu suất điều chế oligomer theo hàm lƣợng xúc tác Sn(Oct)2 .4: Kết quả GPC của mẫu 1.5: Phổ FTIR của mẫu 1.6: Kết quả phân tích DSC của mẫu 1. 59 HV: Huỳnh Cao Sơn x Luận văn tốt nghiệp Hình 5.7: Biểu đồ hiệu suất và độ nhớt sau tinh chế theo hàm lƣợng 1,4 – Butandiol .8 Kết quả GPC của mẫu telechelic PLA tổng hợp từ oligomer .9: Biểu đồ sự thay đổi chỉ số CA theo thời gian phản ứng với hàm lƣợng xúc tác Sn(Oct)2 khác nhau.10: Hiệu suất tổng telechelic PLA theo các hàm lƣợng xúc tác khác nhau .11: Khối lƣợng phân tử Mn, Mw telechelic PLA theo hàm lƣợng xúc tác .12: Kết quả GPC của telechelic PLA .13: Phổ 1H-NMR của telechelic PLA tổng hợp ở hàm lƣợng xúc tác 1% khối lƣợng lactiac acid .14: Phổ FTIR của telechelic PLA tổng hợp ở hàm lƣợng xúc tác 1% khối lƣợng lactiac acid .15 Các biểu đồ so sánh kết quả tổng hợp telechelic PLA.16: Kết quả DSC của telechelic PLA 1% xúc tác (mẫu 1) .17: Phổ FTIR của PEU (mẫu 10) .18: Khối lƣợng phân của PEU theo các tỉ lệ NCO/OH .19: Kết quả phân tích DSC của PEU (mẫu 10). 75 HV: Huỳnh Cao Sơn xi Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Tính chất vật lý của lactic acid[8],[9] .2: Nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy của PLA .1: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến phản ứng tổng hợp oligomer .2: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác tới phản ứng tổng hợp oligomer .3 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng 1,4 – Butandiol.4: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác tới phản ứng tổng hợp telechelic PLA từ Lactic acid và 1,4 – Butandiol .5: Kết quả tổng hợp telechelic PLA .6: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Diisocyanate đến phản ứng tổng hợp PEU .7: Bảng So sánh khối lƣợng phân tử trƣớc và sau khi biến tính Telechelic PLA với 1,4 – Butandiol. 74 Phụ lục II.1): Phụ lục kết quả bảng 5.84 Phụ lục II.2): Phụ lục kết quả bảng 5.85 Phụ lục II.3): Phụ lục kết quả bảng 5.86 Phụ lục II.4): Phụ lục kết quả bảng 5.86 Phụ lục II.5): Phụ lục kết quả bảng 5.87 Phụ lục II.6): Phụ lục kết quả bảng 5.87 Phụ lục II.7): Phụ lục kết quả bảng 5.88 Phụ lục II.
