Nghiên cứu các đặc tính hóa lý của màng composite phân hủy sinh học dựa trên polyvinyl alcohol, aloe vera và sợi nanocellulose

• Tác giả: Huỳnh Thị Thúy An
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Chí Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Tính Hóa Lý Của Màng Composite Phân Hủy Sinh Học Từ Polyvinyl Alcohol, Aloe Vera Và Sợi Nanocellulose
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018-2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục đích đề tài
• 1.3. Nội dung đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về nha đam
• 2.2. Tổng quát về Polyvinyl alcohol
• 2.2.1. Nguồn gốc và phương pháp tổng hợp
• 2.2.2. Tính chất vật lý của PVA
• 2.2.3. Tính chất hóa học
• 2.2.4. Khả năng phân hủy
• 2.3. Cellulose và Nanocellulose
• 2.4. Phương pháp chế tạo màng
• 2.4.1. Phương pháp Freeze — thawing
• 2.4.2. Phương pháp Solvent casting
• 2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thời gian, địa điểm nghiên cứu và vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Vật liệu nghiên cứu
• 3.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
• 3.4. Phương pháp tạo gel nha đam
• 3.5. Phương pháp chiết xuất nanocellulose từ lõi ngô bằng acid
• 3.6. Chế tạo màng PA30 bằng phương pháp Solvent casting
• 3.7. Chế tạo màng PG bằng phương pháp Solvent casting
• 3.8. Chế tạo màng PN bằng phương pháp Solvent casting
• 3.9. Chế tạo màng PM bằng phương pháp Freeze — thawing (Đông lạnh — rã đông)
• 3.10. Phương pháp phân tích: mục đích, tên máy, thông số đo
• 3.10.1. Tính chất cơ lý của màng
• 3.10.2. Phương pháp xác định độ trương nước của màng (Degree of swelling)
• 3.10.3. Phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 3.10.4. Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC)
• 3.10.5. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 3.10.6. Phương pháp phân tích cấu trúc bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.10.7. Phương pháp xác định khả năng phân hủy sinh học trong đất và nước
• 3.10.8. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả xác định tính chất cơ học của màng
• 4.2. Kết quả xác định độ trương nước trong 24h (Degree of swelling)
• 4.3. Ảnh hưởng của hàm lượng NaCl lên đặc tính cơ học và khả năng hấp thụ nước của màng PVA/AV
• 4.3.1. Tính chất cơ học của màng PM
• 4.3.2. Độ trương nước của màng PM
• 4.4. Kết quả phân tích phổ FTIR
• 4.5. Kết quả phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC)
• 4.6. Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 4.7. Kết quả phân tích kính hiển vi điện tử (SEM)
• 4.8. Kết quả khả năng phân hủy trong đất và trong nước của màng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG

I. Tổng quan về màng composite phân hủy sinh học từ PVA aloe vera và sợi nanocellulose

Màng composite phân hủy sinh học đang trở thành một giải pháp tiềm năng cho vấn đề ô nhiễm môi trường. Sự kết hợp giữa polyvinyl alcohol (PVA), aloe vera và sợi nanocellulose tạo ra một loại màng có khả năng phân hủy tự nhiên. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện tính chất cơ học mà còn tăng cường khả năng kháng khuẩn và chống viêm của màng. Việc sử dụng các nguyên liệu tự nhiên như aloe vera và nanocellulose không chỉ thân thiện với môi trường mà còn mang lại giá trị kinh tế cao.

1.1. Đặc điểm của polyvinyl alcohol trong màng composite

PVA là một loại polymer ưa nước, có độ bền cao và khả năng phân hủy sinh học. Sự kết hợp PVA với aloe vera và sợi nanocellulose giúp cải thiện đáng kể các đặc tính cơ học của màng composite.

1.2. Vai trò của aloe vera trong màng composite

Nha đam không chỉ cung cấp các hợp chất sinh học có lợi mà còn giúp tăng cường khả năng kháng khuẩn và chống viêm cho màng composite. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung aloe vera vào PVA có thể cải thiện đáng kể khả năng trương nước.

II. Thách thức trong nghiên cứu màng composite phân hủy sinh học

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc phát triển màng composite từ polyvinyl alcohol, aloe vera và sợi nanocellulose cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ bền kéo, khả năng hấp thụ nước và khả năng phân hủy sinh học cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc tối ưu hóa tỉ lệ giữa các thành phần là rất quan trọng để đạt được màng composite có tính chất tốt nhất.

2.1. Độ bền kéo và khả năng hấp thụ nước

Độ bền kéo của màng composite phụ thuộc vào tỉ lệ giữa PVA, aloe vera và sợi nanocellulose. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng hàm lượng sợi nanocellulose có thể làm tăng độ bền kéo nhưng lại giảm khả năng hấp thụ nước.

2.2. Khả năng phân hủy sinh học của màng composite

Khả năng phân hủy sinh học của màng composite là một yếu tố quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung aloe vera và sợi nanocellulose có thể cải thiện khả năng phân hủy trong môi trường tự nhiên.

III. Phương pháp chế tạo màng composite từ PVA aloe vera và sợi nanocellulose

Phương pháp chế tạo màng composite từ polyvinyl alcohol, aloe vera và sợi nanocellulose thường sử dụng kỹ thuật đúc dung môi. Kỹ thuật này cho phép tạo ra màng với độ dày và tính chất đồng nhất. Việc kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và tỉ lệ giữa các thành phần là rất quan trọng để đạt được sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao.

3.1. Quy trình đúc dung môi trong chế tạo màng

Quy trình đúc dung môi bao gồm các bước hòa tan PVA, thêm aloe vera và sợi nanocellulose, sau đó đổ vào khuôn và để khô. Quy trình này giúp đảm bảo sự phân tán đồng đều của các thành phần trong màng.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng màng composite

Nhiệt độ, thời gian và tỉ lệ giữa các thành phần là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của màng composite. Việc tối ưu hóa các yếu tố này sẽ giúp tạo ra màng có tính chất tốt nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của màng composite

Kết quả nghiên cứu cho thấy màng composite từ polyvinyl alcohol, aloe vera và sợi nanocellulose có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực y sinh và bảo vệ môi trường. Màng này không chỉ có khả năng phân hủy sinh học mà còn có tính chất cơ học tốt, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.

4.1. Đánh giá tính chất cơ học của màng composite

Các thử nghiệm cho thấy màng composite có độ bền kéo và độ giãn dài cao, cho phép sử dụng trong các ứng dụng cần tính linh hoạt và độ bền.

4.2. Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh

Màng composite có thể được sử dụng trong các sản phẩm y sinh như băng gạc, vật liệu đóng gói thực phẩm và các ứng dụng khác, nhờ vào khả năng kháng khuẩn và phân hủy sinh học.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu màng composite

Nghiên cứu về màng composite từ polyvinyl alcohol, aloe vera và sợi nanocellulose mở ra nhiều triển vọng cho việc phát triển các vật liệu thân thiện với môi trường. Việc tiếp tục nghiên cứu và cải tiến quy trình chế tạo sẽ giúp nâng cao chất lượng và khả năng ứng dụng của màng composite trong tương lai.

5.1. Tương lai của màng composite phân hủy sinh học

Với sự gia tăng nhu cầu về vật liệu thân thiện với môi trường, màng composite phân hủy sinh học sẽ trở thành một lựa chọn phổ biến trong nhiều lĩnh vực.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa tỉ lệ giữa các thành phần và phát triển các phương pháp chế tạo mới để cải thiện tính chất của màng composite.