Nghiên cứu hình thái cấu trúc và tính chất của vật liệu tổ hợp poly lactic acid với cao su tự nhiên và nitrile butadien

• Tác giả: Lưu Trần Thúy Diễm
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lê Thanh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Tổ Hợp Poly (Lactic Acid) Với Cao Su Tự Nhiên Và Cao Su Nitrile Butadien
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nhựa phân hủy sinh học – biopolymer
• 1.2. Tình hình nghiên cứu về vật liệu tổ hợp của Poly(Lactic acid)
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.4. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.5. Ứng dụng của vật liệu tổ hợp Poly(Lactic acid) trong đời sống
• 1.5.1. Lĩnh vực kỹ thuật và nông nghiệp
• 1.5.2. Lĩnh vực bao bì, đóng gói
• 1.5.3. Lĩnh vực y – sinh học
• 1.6. Tổng quan về Poly(Lactic acid)
• 1.7. Phương pháp điều chế
• 1.8. Tổng quan về cao su thiên nhiên
• 1.8.1. Cấu tạo của cao su thiên nhiên
• 1.8.2. Thành phần của cao su thiên nhiên
• 1.8.3. Tính chất hóa lý của cao su thiên nhiên
• 1.9. Tổng quan về cao su nitril butadien
• 1.9.1. Cấu tạo cao su nitrile butadien
• 1.10. Các phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp
• 1.10.1. Từ dung dịch polymer
• 1.10.2. Chế tạo vật liệu tổ hợp ở trạng thái nóng chảy
• 1.10.3. Chế tạo vật liệu tổ hợp từ hỗn hợp các latex polymer
• 1.11. Các phương pháp đánh giá sự tương hợp của vật liệu tổ hợp
• 1.11.1. Phương pháp dựa vào ảnh hiển vi
• 1.11.2. Phương pháp dựa vào phổ hồng ngoại
• 1.11.3. Phương pháp dựa vào nhiệt độ thủy tinh hóa
• 1.11.4. Phương pháp dựa vào tính chất cơ học
• 1.12. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
• 2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất
• 2.2. Tổng hợp vật liệu tổ hợp Poly(lactic acid)
• 2.2.1. Tổng hợp vật liệu tổ hợp poly(lactic acid) và cao su thiên nhiên
• 2.2.2. Tổng hợp vật liệu tổ hợp poly(lactic acid) và cao su nitrile butadien
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.3.2. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 2.3.3. Nhiệt lượng vi sai (DSC)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. So sánh 2 phương pháp làm khô mẫu màng dựa vào phương pháp quan sát ngoại quan
• 3.2. Đánh giá thời gian khô của 2 phương pháp
• 3.3. Ngoại quan bề mặt mẫu
• 3.4. Phương pháp đánh giá cơ tính vật liệu
• 3.4.1. Ứng suất kéo đứt của vật liệu
• 3.4.2. Độ dãn dài khi đứt của vật liệu
• 3.5. Phương pháp đánh giá bằng kính hiển vi điện tử quét SEM
• 3.6. Phương pháp đánh giá quang phổ hồng ngoại biến đổi FTIR
• 3.7. Phương pháp phân tích nhiệt lượng quét vi sai DSC
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về vật liệu tổ hợp poly lactic acid và cao su

Vật liệu tổ hợp poly lactic acid (PLA) với cao su tự nhiên và nitrile butadien đang thu hút sự chú ý trong nghiên cứu vật liệu xanh. PLA là một loại polymer phân hủy sinh học, có khả năng thay thế các loại nhựa truyền thống. Tuy nhiên, PLA có độ giòn cao, điều này hạn chế ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực. Việc kết hợp với cao su tự nhiên (NR) và cao su nitrile butadien (NBR) có thể cải thiện tính chất cơ lý của PLA, tạo ra các vật liệu tổ hợp có tính năng vượt trội hơn. Nghiên cứu này nhằm mục đích tìm hiểu cấu trúc và tính chất của các vật liệu tổ hợp này.

1.1. Đặc điểm của poly lactic acid và cao su tự nhiên

PLA là một polymer sinh học có nguồn gốc từ tinh bột, có khả năng phân hủy sinh học. Cao su tự nhiên (NR) là một loại cao su có tính đàn hồi cao, giúp cải thiện độ dẻo của PLA. Việc kết hợp hai loại vật liệu này tạo ra một sản phẩm có tính năng tốt hơn, phù hợp với nhiều ứng dụng trong công nghiệp.

1.2. Tính chất của cao su nitrile butadien

Cao su nitrile butadien (NBR) là một loại cao su tổng hợp có tính chất chống dầu và hóa chất tốt. NBR có khả năng tương hợp với PLA, giúp cải thiện tính chất cơ lý của vật liệu tổ hợp. Sự kết hợp giữa PLA và NBR mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như bao bì và y sinh.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu vật liệu tổ hợp

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc nghiên cứu và phát triển vật liệu tổ hợp PLA với cao su tự nhiên và nitrile butadien vẫn gặp phải một số thách thức. Đầu tiên, sự tương hợp giữa PLA và cao su là một vấn đề lớn, do sự khác biệt về cấu trúc hóa học. Thứ hai, việc tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn giữa các thành phần cũng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để đạt được tính chất mong muốn.

2.1. Thách thức trong việc phối trộn PLA và cao su

Sự khác biệt về tính chất hóa học giữa PLA và cao su tự nhiên hoặc nitrile butadien gây khó khăn trong việc phối trộn. Việc tìm kiếm các phương pháp cải thiện sự tương hợp giữa các thành phần là rất cần thiết để tạo ra vật liệu tổ hợp có tính năng tốt.

2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến tính chất vật liệu

Tỷ lệ phối trộn giữa PLA và cao su ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ lý của vật liệu tổ hợp. Cần phải xác định tỷ lệ tối ưu để đạt được sự cân bằng giữa độ dẻo và độ bền của vật liệu.

III. Phương pháp nghiên cứu vật liệu tổ hợp PLA với cao su

Nghiên cứu này sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá tính chất của vật liệu tổ hợp PLA với cao su tự nhiên và nitrile butadien. Các phương pháp này bao gồm kính hiển vi điện tử quét (SEM), quang phổ hồng ngoại (FTIR) và phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC). Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc và tính chất cơ lý của vật liệu.

3.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để quan sát hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp. Phương pháp này cho phép đánh giá sự phân tán của các hạt cao su trong pha liên tục của PLA, từ đó xác định độ tương hợp giữa các thành phần.

3.2. Phương pháp quang phổ hồng ngoại FTIR

Quang phổ hồng ngoại (FTIR) giúp xác định các nhóm chức đặc trưng trong vật liệu tổ hợp. Phương pháp này cho phép theo dõi sự dịch chuyển của các nhóm chức khi phối trộn PLA với cao su, từ đó đánh giá sự tương hợp giữa các thành phần.

3.3. Phân tích nhiệt lượng quét vi sai DSC

Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) được sử dụng để xác định nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy của vật liệu tổ hợp. Phương pháp này giúp đánh giá ảnh hưởng của cao su đến tính chất nhiệt của PLA.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu tổ hợp PLA với cao su

Vật liệu tổ hợp PLA với cao su tự nhiên và nitrile butadien có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau. Chúng có thể được sử dụng trong ngành bao bì, y sinh, và kỹ thuật mô. Việc phát triển các vật liệu này không chỉ giúp cải thiện tính chất cơ lý mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Ứng dụng trong ngành bao bì

Vật liệu tổ hợp PLA với cao su có thể được sử dụng để sản xuất bao bì thân thiện với môi trường. Chúng có khả năng phân hủy sinh học, giúp giảm thiểu ô nhiễm rác thải nhựa.

4.2. Ứng dụng trong y sinh

Vật liệu tổ hợp này có thể được ứng dụng trong y sinh, như sản xuất các thiết bị y tế hoặc vật liệu cấy ghép. Tính chất sinh học của PLA kết hợp với độ dẻo của cao su tạo ra các sản phẩm an toàn và hiệu quả.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu vật liệu tổ hợp

Nghiên cứu vật liệu tổ hợp PLA với cao su tự nhiên và nitrile butadien mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển vật liệu xanh. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp các loại vật liệu này có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của PLA. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Kết luận về tính chất vật liệu tổ hợp

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu tổ hợp PLA với cao su tự nhiên và nitrile butadien có tính chất cơ lý tốt hơn so với PLA đơn thuần. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển vật liệu xanh.

5.2. Tương lai của nghiên cứu vật liệu xanh

Tương lai của nghiên cứu vật liệu tổ hợp hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Việc phát triển các vật liệu thân thiện với môi trường sẽ góp phần bảo vệ hành tinh và cải thiện chất lượng cuộc sống.