Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm rác thải nhựa đang là thách thức môi trường cấp bách trên phạm vi toàn cầu. Theo số liệu thống kê từ công trình nghiên cứu của Jambeck và cộng sự (2015), mỗi năm có khoảng 8 triệu tấn rác thải nhựa bị thải ra các đại dương, trong đó phần lớn bắt nguồn từ khu vực châu Á. Tại Việt Nam, lượng rác thải nhựa phát sinh đứng thứ 4 trên thế giới, tuy nhiên tỷ lệ phân loại rác tại nguồn còn thấp và công nghệ tái chế chưa phát triển đồng bộ. Thực trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phát triển các dòng vật liệu xanh có nguồn gốc sinh học, sở hữu khả năng tự phân hủy nhằm từng bước thay thế polymer truyền thống có nguồn gốc từ dầu mỏ.

Trong nhóm nhựa phân hủy sinh học (biopolymer), poly(lactic acid) (PLA) là một trong những vật liệu được quan tâm và ứng dụng rộng rãi nhất nhờ khả năng tái tạo hoàn toàn, độ bền kéo cao và độ trong suốt tốt. Tuy nhiên, nhược điểm lớn cản trở phạm vi ứng dụng của PLA là độ giòn cao và tính linh động mạch phân tử thấp. Để khắc phục nhược điểm cơ lý này, giải pháp phối trộn PLA với các chất đàn hồi như cao su thiên nhiên (Natural Rubber - NR) là hướng đi tiềm năng do NR có tính đàn hồi cao, khả năng biến dạng dẻo và cũng có nguồn gốc tái tạo. Mặc dù vậy, NR là một hydrocarbon không phân cực, dẫn đến sự bất tương hợp khi phối trộn với mạch phân tử PLA có chứa nhóm ester phân cực. Nhằm giải quyết vấn đề tương hợp pha, việc thử nghiệm cao su nitrile butadien (NBR) – một loại cao su hydrocarbon chứa nhóm phân cực nitrile (-CN) – được đặt ra nhằm so sánh hiệu quả phân tán, mức độ tương hợp và sự biến đổi cơ lý giữa hai hệ tổ hợp đối chứng.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của đề tài là chế tạo màng vật liệu tổ hợp giữa PLA với hai loại cao su (cao su không phân cực NR và cao su phân cực NBR), từ đó đánh giá, so sánh hình thái cấu trúc và các tính chất cơ lý, nhiệt của hai hệ vật liệu này nhằm định hướng ứng dụng trong lĩnh vực bao bì, y sinh và vật liệu in 3D.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định theo văn bản gồm hai nội dung chính:

  1. Khảo sát các điều kiện trộn hợp của vật liệu tổ hợp và phương pháp bay hơi dung môi để lựa chọn quy trình chế tạo màng thích hợp trong điều kiện phòng thí nghiệm.
  2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cấu tử cao su (từ 0% đến 20% khối lượng) tới các tính chất của vật liệu tổ hợp, bao gồm: tính chất cơ lý (ứng suất kéo đứt, độ dãn dài khi đứt), hình thái cấu trúc vi mô bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), sự biến đổi nhóm chức bằng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và các thông số chuyển pha nhiệt bằng phương pháp nhiệt lượng quét vi sai (DSC).

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là hai hệ vật liệu tổ hợp: Poly(lactic acid)/cao su thiên nhiên (PLA/NR) và Poly(lactic acid)/cao su nitrile butadien (PLA/NBR). Phạm vi thực nghiệm được triển khai tại Phòng thí nghiệm Polymer và Phòng thí nghiệm Thực phẩm thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh; Phòng thí nghiệm Cao su và Phòng thí nghiệm Polymer thuộc Trường Đại học Bách Khoa (Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh); cùng thiết bị phân tích nhiệt tại Viện Nhiệt đới Môi trường. Thời gian thực hiện nghiên cứu kéo dài trong khoảng 6 tháng, hoàn thành và nghiệm thu vào tháng 8 năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nền tảng lý thuyết dựa trên phân loại biopolymer theo tiêu chuẩn quốc tế ASTM D-5488-84d của Hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM), định nghĩa polymer phân hủy sinh học thông qua tác động chuyển hóa bởi vi sinh vật và enzyme thành các hợp chất vô hại ($CO_2$, nước, sinh khối). Hệ thống lý thuyết phân chia nhựa sinh học thành ba nhóm: nhựa nguồn gốc sinh học không phân hủy (PE, PET, PA, PP), nhựa sinh học phân hủy hoàn toàn (PLA, PHA, TPS) và nhựa phân hủy sinh học gốc dầu mỏ (PBS, PBAT, PCL).

Poly(lactic acid) có công thức tổng quát $(C_3H_4O_2)_n$ với khối lượng phân tử $M_w = 0{,}89 \div 2{,}98 \times 10^6$, tồn tại dưới các dạng đồng phân quang học gồm L-lactic acid và D-lactic acid, tạo nên ba cấu trúc polymer: poly(L-lactic acid) (PLLA), poly(D-lactic acid) (PDLA) và poly(D,L-lactic acid) (PDLLA). Về mặt tổng hợp, PLA được điều chế thông qua phản ứng polymer hóa trực tiếp từ acid lactic hoặc trùng hợp mở vòng (Ring Opening Polymerization - ROP) qua dimer lactide trung gian với các hệ xúc tác cơ kim hoặc hữu cơ như $Sn(Oct)_2$, DMPA, NHC. Cao su thiên nhiên (NR) có cấu tạo chủ yếu là cis-1,4-polyisoprene ($M_w \approx 200.000$) đi kèm các hợp chất phi cao su (protein, acid béo, chất khoáng). Cao su nitrile butadien (NBR) là copolymer đồng trùng hợp giữa butadien-1,3 và acrylonitrile, trong đó cấu trúc chủ yếu ở dạng 1,4-trans và chứa nhóm chức phân cực nitrile (-CN).

Để chế tạo mẫu vật liệu, tác giả lựa chọn phương pháp trộn màng từ dung dịch polymer (solution casting) sử dụng dung môi chloroform ($CHCl_3$). Quy trình tạo màng được kiểm soát thông qua hai phương pháp hỗ trợ bay hơi dung môi: Phương pháp A (bay hơi khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng) và Phương pháp B (hỗ trợ bay hơi bằng bể rửa siêu âm). Sau khi tạo màng sơ bộ, mẫu được đưa vào tủ sấy chân không trong thời gian 25 phút ở nhiệt độ phòng để loại bỏ hoàn toàn lượng dung môi dư.

Nguồn nguyên liệu và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu gồm:

  • Poly(lactic acid) dạng sợi dùng cho in 3D (đường kính sợi 1,75 mm, màu trắng, độ tinh khiết hóa học, nhà cung cấp Huti - Trung Quốc).
  • Cao su thiên nhiên dạng khối mác SVR 3L (Công ty TNHH MTV Tổng Công ty Cao su Đồng Nai, hàm lượng tro dưới 0,5%).
  • Cao su nitrile butadien mác NBR 35L-Kumho (hàm lượng acrylonitrile 34%, cung cấp bởi Công ty TNHH Hiệp Phát Hưng).
  • Dung môi Chloroform tinh khiết (Chemsol Vietnam).

Hệ thống mẫu thực nghiệm và ký hiệu tương ứng được tổng hợp trong bảng sau:

Hệ vật liệu Ký hiệu mẫu (Phương pháp A - Tự nhiên) Ký hiệu mẫu (Phương pháp B - Siêu âm) Hàm lượng PLA (% khối lượng) Hàm lượng cao su (% khối lượng)
PLA nguyên sinh PLA-A PLA-B 100 0
PLA / Cao su thiên nhiên PLA/5NR-A PLA/5NR-B 95 5
PLA/10NR-A PLA/10NR-B 90 10
PLA/15NR-A PLA/15NR-B 85 15
PLA/20NR-A PLA/20NR-B 80 20
PLA / Cao su Nitrile Butadien PLA/5NBR-A PLA/5NBR-B 95 5
PLA/10NBR-A PLA/10NBR-B 90 10
PLA/15NBR-A PLA/15NBR-B 85 15
PLA/20NBR-A PLA/20NBR-B 80 20

Các phương pháp phân tích và kiểm tra tính chất vật liệu bao gồm:

  • Kiểm tra cơ tính: Thực hiện trên máy đo cường lực vạn năng (Dynamometer) theo tiêu chuẩn ASTM D527-3 với tốc độ kéo 5 mm/phút ở nhiệt độ phòng; xác định ứng suất kéo đứt ($\sigma_k = F/S$, đơn vị MPa) và độ dãn dài khi đứt ($\varepsilon = [(l_b - l_0)/l_0] \times 100%$, đơn vị %).
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Khảo sát hình thái bề mặt và độ phân tán kích thước hạt cao su ở các độ phóng đại $\times300$ và $\times1000$ trên thiết bị SEM tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  • Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): Mẫu thử được nghiền mịn và ép viên với KBr (tỷ lệ khoảng 1 mg mẫu), ghi nhận dải số sóng hấp thụ đặc trưng của các liên kết ester, carbonyl và nitrile tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  • Nhiệt lượng quét vi sai (DSC): Thực hiện trong môi trường khí bảo vệ $N_2$ trên thiết bị của Viện Nhiệt đới Môi trường; chu trình phân tích gồm: gia nhiệt lần 1 từ 20°C đến 200°C, làm lạnh từ 200°C xuống 20°C, và gia nhiệt lần 2 từ 20°C đến 200°C với tốc độ gia nhiệt và làm lạnh đồng nhất 10°C/phút.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về biopolymer và bức tranh tổng thể về thị trường chất dẻo sinh học. Theo thống kê của Viện Nghiên cứu Nhựa Sinh học châu Âu (IfBB), sản lượng nhựa sinh học năm 2019 đạt khoảng 2,05 triệu tấn, trong đó PLA chiếm tỷ trọng 20,3%. Chương này trình bày chi tiết công nghệ tổng hợp, cấu trúc hóa học, tính chất nhiệt và cơ lý của PLA, NR và NBR.

Về tình hình nghiên cứu quốc tế, tác giả phân tích các hướng tiếp cận nâng cao cơ tính cho PLA: gia cường bằng sợi tự nhiên như sợi lanh (Oksman et al., 2003), bột khoai tây hữu cơ, tinh bột cọ đường (2020); blend với cao su thiên nhiên để tăng độ dẻo (nghiên cứu tại Tây Ban Nha năm 2011 cho thấy 10% NR giúp tăng độ dãn dài từ 5% lên 200%; Fekete et al., 2021 ứng dụng cho công nghệ in 3D FDM; Cosme et al., 2016 dùng kỹ thuật electrospinning tạo sợi PLA/ENR); blend với cao su nitrile butadien (Maroufkhani et al., 2017 khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ACN 19%, 33%, 51% đến hình thái pha). Tại Việt Nam, các nghiên cứu công bố tập trung vào PLA kết hợp chitosan (Trần Đình Mấn, Phạm Hữu Ly), tinh bột sắn (Phạm Ngọc Lân) và sợi nứa (Nguyễn Thị Thủy). Tác giả chỉ ra khoảng trống khoa học: chưa có công trình nào tại Việt Nam công bố về hệ tổ hợp PLA phối trộn với cao su, làm cơ sở thực tiễn cho đề tài.

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết thông số kỹ thuật của trang thiết bị, nguồn gốc hóa chất và quy trình chế tạo mẫu. Quá trình hòa tan được chia thành hai cốc riêng biệt: hòa tan PLA trong 40 mL chloroform và hòa tan cao su (NR hoặc NBR) trong 10 mL chloroform theo các tỷ lệ tính toán (0, 5, 10, 15, 20% cao su). Quá trình ngâm kéo dài 9 giờ nhằm đảm bảo polymer hòa tan hoàn toàn. Sau đó, hai dung dịch được phối trộn và khuấy cơ học trên máy khuấy từ ở tốc độ 600 vòng/phút trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng. Khoảng thời gian khuấy 2 giờ được chứng minh là tối ưu nhằm tránh hiện tượng sa lắng tách pha của cao su mà không kéo dài thời gian xử lý không cần thiết.

Hỗn hợp sau khuấy được rót vào đĩa petri đường kính 15 cm. Tác giả tiến hành thử nghiệm hai kỹ thuật bay hơi dung môi: để khô tự nhiên (Phương pháp A) và sử dụng máy siêu âm (Phương pháp B). Mẫu sau khi đông kết bề mặt được bóc tách và đưa vào sấy chân không 25 phút (không gia nhiệt) để triệt tiêu dung môi dư trước khi cắt mẫu hình quả tạ theo tiêu chuẩn ASTM D527-3 phục vụ kiểm tra cơ tính và phân tích cấu trúc vi mô, phổ hồng ngoại, giản đồ nhiệt.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các số liệu thực nghiệm và thảo luận chuyên sâu về các đặc tính của vật liệu tổ hợp:

  • Đánh giá thời gian và ngoại quan làm khô màng: Thử nghiệm thời gian đánh siêu âm (15 phút so với 30 phút) cho thấy mẫu siêu âm 30 phút xuất hiện hiện tượng khô cục bộ ở viền đĩa từ phút thứ 27, tạo bọt khí và nhăn bề mặt do dung môi thoát quá nhanh khi mạch polymer chưa kịp hồi phục trạng thái cân bằng. Do đó, mốc 15 phút được chọn cho Phương pháp B. Kết quả ghi nhận Phương pháp B rút ngắn thời gian khô màng khoảng 1 giờ so với Phương pháp A. Màng PLA/NR có tốc độ khô nhanh hơn màng PLA/NBR ở cùng tỷ lệ phối trộn.
  • Tính chất cơ học: Kết quả kiểm tra độ bền kéo cho thấy cả ứng suất kéo đứt ($\sigma_k$) và độ dãn dài khi đứt ($\varepsilon$) của cả hai hệ PLA/NR và PLA/NBR đều suy giảm khi tăng tỷ lệ cao su ở cả hai phương pháp bay hơi dung môi. Hiện tượng này phản ánh sự tương hợp liên pha còn yếu trong điều kiện phối trộn dung dịch không có chất trợ tương hợp, tạo nên các điểm tập trung ứng suất khi chịu lực kéo.
  • Hình thái cấu trúc vi mô (SEM): Ảnh chụp SEM bề mặt phá hủy xác nhận cấu trúc tách pha dị thể với pha liên tục là PLA và pha phân tán là các hạt cao su. Đường kính trung bình của hạt cao su phân tán được xác định định lượng: hạt NR có kích thước trung bình 51,6453 $\mu$m; trong khi hạt NBR có kích thước trung bình chỉ 0,20633 $\mu$m. Sự chênh lệch kích thước hạt thể hiện tính phân tán đồng đều và độ tương thích bề mặt của NBR tốt hơn đáng kể so với NR khi phân tán trong pha nền PLA.
  • Cấu trúc hóa học qua phổ FTIR: Ghi nhận sự dịch chuyển vị trí đỉnh hấp thụ đặc trưng của nhóm carbonyl ($C=O$) trên mạch PLA khi phối trộn cùng NR và NBR, đồng thời xuất hiện các dao động đặc trưng của liên kết ester ($-COO^-$) từ PLA, dao động co dãn của nhóm nitrile ($-CN$) từ NBR và dao động biến dạng bất đối xứng của liên kết $C-H$ thuộc nhóm $-CH_3$ và $-CH_2-$ từ NR.
  • Tính chất nhiệt qua phân tích DSC: Trên giản đồ gia nhiệt lần thứ hai, sự xuất hiện của NR và NBR không làm thay đổi nhiều nhiệt độ chuyển dịch thủy tinh ($T_g$) của PLA, tuy nhiên nhiệt độ kết tinh lạnh ($T_{cc}$) và nhiệt độ nóng chảy ($T_m$) của hệ vật liệu tổ hợp đều có xu hướng giảm so với PLA nguyên sinh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và đối chiếu các thông số thực nghiệm định lượng chính xác giữa hai hệ vật liệu tổ hợp chế tạo bằng phương pháp dung dịch:

Thông số khảo sát Mẫu đối chứng PLA Hệ vật liệu PLA/NR Hệ vật liệu PLA/NBR Ghi chú kỹ thuật
Thời gian khô màng Tiêu chuẩn Nhanh hơn PLA/NBR ở cùng tỷ lệ Chậm hơn PLA/NR ở cùng tỷ lệ Phương pháp B (siêu âm) nhanh hơn Phương pháp A ~1 giờ
Kích thước hạt cao su phân tán (SEM) Đồng nhất một pha Trung bình 51,6453 $\mu$m Trung bình 0,20633 $\mu$m Hạt NBR mịn hơn NR xấp xỉ 250 lần
Dịch chuyển đỉnh phổ FTIR Đỉnh $C=O$ chuẩn Có sự dịch chuyển vị trí đỉnh $C=O$ Có sự dịch chuyển vị trí đỉnh $C=O$ Xuất hiện dao động nhóm chức đặc trưng ($-CN$, $C-H$)
Nhiệt độ chuyển thủy tinh ($T_g$) qua DSC 50 – 60°C Thay đổi không đáng kể Thay đổi không đáng kể Khảo sát ở chu trình gia nhiệt lần 2
Nhiệt kết tinh lạnh ($T_{cc}$) và nóng chảy ($T_m$) Chuẩn Giảm so với PLA ban đầu Giảm so với PLA ban đầu Tốc độ quét nhiệt 10°C/phút
Xu hướng cơ tính ($\sigma_k$ và $\varepsilon$) Cơ tính gốc của PLA Giảm khi tăng hàm lượng NR Giảm khi tăng hàm lượng NBR Xu hướng giảm ở cả hai phương pháp khô

Về mặt đóng góp khoa học và ứng dụng thực tiễn:

  1. Luận văn là công trình thực nghiệm bước đầu tại Việt Nam khảo sát sự phối trộn giữa nhựa sinh học poly(lactic acid) với hai nguồn cao su tự nhiên và cao su tổng hợp phân cực, cung cấp dữ liệu cơ sở về sự phân tán pha trong dung môi hữu cơ.
  2. Chứng minh thực nghiệm bằng phương pháp SEM rằng cao su nitrile butadien (NBR) với các nhóm phân cực nitrile có khả năng phân tán vào nền PLA tốt hơn rất nhiều so với cao su thiên nhiên không phân cực (NR), thể hiện qua đường kính hạt phân tán siêu nhỏ (0,20633 $\mu$m so với 51,6453 $\mu$m).
  3. Xác lập điều kiện công nghệ tạo màng: lựa chọn thời gian hỗ trợ bay hơi bằng máy siêu âm ở mốc 15 phút, kết hợp sấy chân không 25 phút giúp rút ngắn thời gian làm khô màng xuống 1 giờ mà không gây biến dạng bề mặt màng do sôi dung môi cục bộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận các hạn chế kỹ thuật phát sinh từ điều kiện thực nghiệm:

  • Phương pháp chế tạo màng bằng dung dịch sử dụng dung môi chloroform độc hại, khó thu hồi triệt để và không phù hợp triển khai sản xuất ở quy mô công nghiệp lớn.
  • Mức độ tương hợp cơ học giữa PLA và các pha cao su chưa đạt hiệu quả tối ưu; việc gia tăng hàm lượng cao su làm suy giảm cả ứng suất kéo đứt và độ dãn dài khi đứt do sự tách pha vật lý và thiếu chất liên kết tương hợp (compatibilizer).
  • Quá trình bay hơi dung môi bằng sóng siêu âm nếu kéo dài quá 15 phút (như mốc khảo sát 30 phút) sẽ gây lỗi tạo bọt khí và nhăn bề mặt màng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

  • Nghiên cứu chuyển đổi quy trình chế tạo sang phương pháp trộn hợp ở trạng thái nóng chảy (melt blending) trên máy đùn trục vít hoặc máy luyện kín, phù hợp với công nghệ tạo sợi in 3D (FDM).
  • Sử dụng thêm các chất trợ tương hợp hoặc biến tính hóa học bề mặt cao su (chẳng hạn như cao su thiên nhiên epoxy hóa - ENR) nhằm tăng liên kết liên pha giữa PLA và cao su, cải thiện độ bền kéo và độ dãn dài.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Khoa học Vật liệu, Công nghệ Vật liệu Polymer và Composite.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

  • Quy trình thực nghiệm chi tiết về kỹ thuật hòa tan, phối trộn dung dịch polymer phân cực và không phân cực trong dung môi chloroform, cùng kỹ thuật kiểm soát bay hơi bằng siêu âm và sấy chân không.
  • Phương pháp luận phân tích đối chiếu vi cấu trúc: kỹ thuật chuẩn bị mẫu và xử lý số liệu đường kính hạt phân tán trên ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM.
  • Dữ liệu tham chiếu phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) xác định các dao động liên kết đặc trưng của blend polymer và quy trình đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) qua hai chu trình nhiệt nhằm loại trừ lịch sử nhiệt của mẫu vật liệu.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao tác giả lựa chọn thời gian chạy máy siêu âm là 15 phút thay vì 30 phút trong quy trình làm khô màng?
Khi khảo sát mốc thời gian 30 phút, ở phút thứ 27 màng đã bắt đầu có hiện tượng khô cục bộ ở phần rìa và bên trong. Quá trình bay hơi dung môi diễn ra quá nhanh khiến các chuỗi mạch PLA chưa kịp hồi phục trạng thái cân bằng, làm bề mặt màng xuất hiện nhiều bọt khí và bị nhăn. Do đó, thời gian 15 phút được chọn để vừa thúc đẩy tốc độ bay hơi, vừa đảm bảo ngoại quan màng phẳng đều.

Kích thước hạt cao su phân tán trong pha nền PLA khác nhau như thế nào giữa cao su NR và cao su NBR?
Phân tích ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy đường kính trung bình của hạt cao su thiên nhiên (NR) phân tán trong pha liên tục PLA là 51,6453 $\mu$m, trong khi đường kính trung bình của hạt cao su nitrile butadien (NBR) là 0,20633 $\mu$m. Hạt NBR có kích thước nhỏ hơn rất nhiều do nhóm phân cực nitrile (-CN) trong NBR tương thích tốt hơn với các nhóm phân cực của PLA.

Quy trình phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) được thiết lập với các thông số nào?
Phép đo DSC được thực hiện trong môi trường khí $N_2$ bảo vệ với quy trình gồm 3 bước: gia nhiệt lần đầu từ 20°C đến 200°C để xóa lịch sử nhiệt của mẫu, làm lạnh có kiểm soát từ 200°C xuống 20°C, và gia nhiệt lần thứ hai từ 20°C đến 200°C. Tốc độ gia nhiệt và làm lạnh trong toàn bộ quá trình được cố định ở mức 10°C/phút.

Sự có mặt của cao su ảnh hưởng như thế nào đến các thông số chuyển pha nhiệt của PLA?
Dữ liệu DSC ghi nhận trong chu trình gia nhiệt thứ hai chỉ ra rằng sự có mặt của cả NR và NBR không làm thay đổi quá nhiều nhiệt độ chuyển thủy tinh ($T_g$) của PLA. Tuy nhiên, nhiệt độ kết tinh lạnh ($T_{cc}$) và nhiệt độ nóng chảy ($T_m$) của vật liệu tổ hợp đều có xu hướng giảm so với PLA nguyên sinh ban đầu.

Tính chất cơ lý của vật liệu tổ hợp thay đổi theo quy luật nào khi tăng hàm lượng cao su?
Đối với cả hai hệ vật liệu PLA/NR và PLA/NBR, khi tăng hàm lượng cao su từ 0% lên 20% khối lượng, cả hai thông số cơ học gồm ứng suất kéo đứt ($\sigma_k$) và độ dãn dài khi đứt ($\varepsilon$) đều có xu hướng suy giảm ở cả hai phương pháp làm khô màng (khô tự nhiên và dùng máy siêu âm).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lưu Trần Thúy Diễm đã chế tạo thành công màng vật liệu tổ hợp PLA/NR và PLA/NBR bằng phương pháp dung dịch trong dung môi chloroform với các tỷ lệ cao su từ 0% đến 20%. Kết quả thực nghiệm đã xác lập được chế độ làm khô tối ưu sử dụng máy siêu âm 15 phút kết hợp sấy chân không 25 phút, giúp rút ngắn thời gian làm khô màng khoảng 1 giờ so với bay hơi tự nhiên. Phân tích SEM và FTIR khẳng định cao su NBR phân tán vào pha nền PLA mịn hơn nhiều so với cao su NR (kích thước hạt 0,20633 $\mu$m so với 51,6453 $\mu$m) nhờ tương tác phân cực, dù tính chất cơ lý kéo đứt của cả hai hệ đều suy giảm khi tăng hàm lượng cao su do hiện tượng tách pha vật lý. Đây là nguồn dữ liệu thực nghiệm có giá trị cho việc tiếp tục nghiên cứu biến tính và gia công vật liệu tổ hợp phân hủy sinh học trên nền PLA tại Việt Nam.