Tài liệu Chế tạo và khảo sát tính chất của polyme nanocompozit ít thấm khí và phân huỷ nhanh dùng làm bao gói

  • Số trang: 51 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 139 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20012 tài liệu

Mô tả:

Chế tạo và khảo sát tính chất của polyme nanocompozit ít thấm khí và phân huỷ nhanh dùng làm bao gói
-- LuËn v¨n tèt nghiÖp -Môc Lôc Më ®Çu……………………………………………………………………………….4 PhÇn I Tæng quan vÒ ®Ò tµi……………………………………...……….6 Ch¬ng I VËt liÖu Polyme nanocompozit…………………...……...6 I.T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông vËt liÖu polyme nanocompozit…....6 II.Clay……………………………………………………………………………..8 II.1.§Æc ®iÓm vµ cÊu tróc cña clay………………………………………….…...8 II.2. BiÕn tÝnh clay…………………………………………………………….......9 III.VËt liÖu polyme/clay nanocompozit ………………………………….…10 III.1. C¸c lo¹i vËt liÖu polyme/clay nanocompozi…………………..…...…...10 III.2.C«ng nghÖ chÕ t¹o polyme/clay nanocompozit…………………..……..11 III.3.TÝnh chÊt cña polyme/clay nanocompozit ………………………….…...15 Ch¬ng II VËt liÖu polyme nanocompozit ph©n huû nhanh vµ ph©n huû hoµn toµn……………………………………………………18 I. Mét sè kh¸i niÖm…………………………...………………………………...18 II. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh polyme ph©n huû nhanh vµ hoµn toµn……..……...18 III. C¸c ph¬ng ph¸p chÕ t¹o polyme ph©n huû nhanh vµ hoµn toµn…….…19 III.1. Sö dông chÊt xóc tiÕn qu¸ tr×nh ph©n huû quang hoÆc c¸c polyme nh¹y quang ( Photoaccelerator or photosensible Polymer) ……....…..........19 III.2. Sö dông c¸c chÊt phô gia xóc tiÕn qu¸ tr×nh oxy ho¸ nhiÖt………...…21 III.3. ChÕ t¹o polyme nanocompozit…………………………………..........…22 PhÇn II Thùc nghiÖm …………………………………………………….24 I. Nguyªn liÖu vµ hãa chÊt…………………………………………………...24 II. BiÕn tÝnh clay vµ chÕ t¹o PE/clay nanocompozit………………………24 II.1. BiÕn tÝnh clay b»ng muèi amoni cã m¹ch hydrocacbon dµi……………24 II.2. BiÕn tÝnh clay b»ng muèi amoni vµ muèi s¾t…………………………....25 II.3. ChÕ t¹o PE/clay nanocompozit …………………………………………..25 -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 1 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -III. C¸c ph¬ng ph¸p nghiªn cøu……………...……………………....25 III.1. Ph¬ng ph¸p phæ hång ngo¹i (IR)…………………………..……...25 III.2. Ph¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X (XRD) ………………………..……….26 III.3. Ph¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt (TGA)……………………...................27 III.4. Ph¬ng ph¸p phæ ph¸t x¹ nguyªn tö (AES)………...……..………..27 III.5. Ph¬ng ph¸p kÝnh hiÖn vi ®iÖn tö truyÒn qua (TEM) ……...……......27 III.6. Ph¬ng ph¸p kÝnh hiÖn vi ®iÖn tø quÐt (SEM) …………………........27 III.7. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ häc……………………...………27 III.8. Ph¬ng ph¸p thö nghiÖm tÝnh chÊt che ch¾n……...…………………27 III.8.1. Ph¬ng ph¸p ®o kh¶ n¨ng thÊm khÝ. …………………………….28 III.8.2. Ph¬ng ph¸p ®o kh¶ n¨ng hÊp thô níc theo thêi gian…………....28 III.9. Ph¬ng ph¸p thö nghiÖm oxy ho¸ nhiÖt……………………...……..29 III.10. Ph¬ng ph¸p thö nghiÖm ph©n huû sinh häc……………...……….29 PhÇn III KÕt qu¶ vµ th¶o luËn…………………………………...30 I. BiÕn tÝnh clay……………………………………………………..……30 I.1. Ph©n tÝch nhiÖt……………………………………..………………….30 I.2. Phæ ph¸t x¹ nguyªn tö AES…………………………….…………..…30 I.3. Phæ nhiÔu x¹ tia X cña clay h÷u c¬………………………………..….31 I.4. Phæ hång ngo¹i cña clay biÕn tÝnh…………………………………....32 II. Sù h×nh thµnh PE/clay h÷u c¬ nanocompozit ………………….......33 III.TÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu PE/nano-clay biÕn tÝnh/muèi s¾t…..35 IV. TÝnh chÊt che ch¾n cña vËt liÖu PE/clay nanocompozit……..……37 IV.1. Kh¶ n¨ng thÊm khÝ cña vËt liÖu…………………………………..…37 IV.2. Kh¶ n¨ng hÊp thô níc theo thêi gian………………………............38 V. Kh¶o s¸t qu¸ tr×nh ph©n huû nhanh cña vËt liÖu nanocompzit…...39 V.1. Kh¶o s¸t qu¸ tr×nh ph©n huû oxy ho¸ nhiÖt b»ng ph¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt (TGA) ………………………………………………………….39 -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 2 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -V.2. Kh¶o s¸t qu¸ tr×nh ph©n huû oxy ho¸ nhiÖt b»ng ph¬ng ph¸p phæ hång ngo¹i (IR) ………………………………………………………………….....41 V.3. Qu¸ tr×nh suy gi¶m tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu………………...…..42 VI. Kh¶o s¸t qu¸ tr×nh ph©n huû hoµn toµn cña vËt liÖu………….….45 KÕt luËn……………………………………………………………………46 Tµi liÖu tham kh¶o Phô lôc -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 3 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -Më ®Çu VËt liÖu nanocompozit trong ®ã cã polyme/clay nanocompozit lµ lo¹i vËt liÖu míi, trong ®ã c¸c chÊt gia cêng cã kÝch thíc tõ 1-100 nm. VËt liÖu nµy hiÖn nay ®ang ®îc quan t©m nghiªn cøu nhiÒu do nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖt cña nã nh: ®é bÒn vµ m« ®un ®µn håi cao, æn ®Þnh kÝch thíc cao, thÈm thÊu khÝ, níc, c¸c hîp chÊt hydro cacbon thÊp, bÒn nhiÖt, chÞu bøc x¹ tö ngo¹i tèt, chèng ch¸y tèt, bÒn hãa chÊt. Trªn thÕ giíi vËt liÖu nylon 6/clay nanocompozit lµ vËt liÖu nanocompozit ®Çu tiªn ®îc chÕ t¹o thµnh c«ng vµo n¨m 1987 t¹i phßng thÝ nghiÖm nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn cña c«ng ty Toyota [4]. §Õn nay ngêi ta ®· chÕ t¹o thµnh c«ng nhiÒu lo¹i polyme/clay nanocompozit trªn c¸c nÒn nhùa kh¸c nhau nh: epoxy, polystyren, polyamit, polyolefin ( PE, PP).... ë ViÖt Nam vËt liÖu cã cÊu tróc nano lµ lÜnh vùc rÊt míi mÎ vµ chóng ta míi chØ bíc ®Çu tiÕp cËn lÜnh vùc nµy. ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp Nhµ níc ®Çu tiªn vÒ polyme/clay nanocompozit do TiÕn sÜ khoa häc Qu¸ch §¨ng TriÒu chñ tr× ( n¨m 2003) ®· nghiªn cøu ®îc quy tr×nh chÕ t¹o clay h÷u c¬ tõ kho¸ng sÐt ThuËn H¶i vµ ®· chÕ t¹o thµnh c«ng polyme/clay nanocompozit trªn nÒn polyanilin [6]. N¨m 2004, TiÕn sÜ §µo ThÕ Minh vµ céng sù còng ®· nghiªn cøu chÕ t¹o nanocompozit trªn c¬ së polyetylen biÕn tÝnh b»ng silicon vµ clay ®Ó lµm c¸p ®iÖn bÒn thêi tiÕt vµ khã ch¸y [8] . Trong lÜnh vùc bao gãi, polyetylen ( PE) lµ lo¹i nhùa nhiÖt dÎo thêng ®îc sö dông nhÊt víi sè lîng kho¶ng 50 triÖu tÊn/n¨m v× ®©y lµ mét lo¹i polyme th«ng dông, kh«ng ®¾t, dÔ gia c«ng vµ cã tÝnh chÊt c¬ häc tèt [11]. Tuy vËy, nhîc ®iÓm cña lo¹i polyme nµy lµ cã tÝnh thÊm khÝ vµ h¬i Èm. ChÊt lîng cña c¸c s¶n phÈm khi b¶o qu¶n bÞ gi¶m ®¸ng kÓ nh bÞ c¸c hiÖn tîng mèc, r÷a, mñn… khi bÞ thÊm Èm vµ vµ kh«ng khÝ m«i trêng. H¬n n÷a lo¹i polyme nµy rÊt khã bÞ ph©n huû vµ khi ph©n huû th× ph©n huû kh«ng hoµn toµn, g©y ra hiÖn tîng « nhiÔm m«i trêng kh«ng khÝ vµ m«i trêng ®Êt. ë níc ngoµi ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu nanocompozit ph©n huû sinh häc vµ ph©n huû hoµn toµn ®Ó lµm bao -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 4 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -gãi trªn c¬ së polyaxit lactic/clay, polycacprolacton/clay, PE/clay/tinh bét vµ PE/phô gia ph©n hoµn toµn. ë níc ta ®· cã c«ng tr×nh nghiªn cøu chÕ t¹o nanocompozit PE/clay, PP/clay, song cha cã mét c«ng tr×nh nµo nghiªn cøu vËt liÖu nanocompozit Ýt thÊm khÝ vµ h¬i Èm khi sö dông vµ ph©n huû hoµn toµn khi ch«n lÊp. Nh ta ®· biÕt, bÊt kú mét lo¹i vËt liÖu nµo khi th¶i ra m«i trêng ®Êt ®Òu chÞu t¸c ®éng cña nhiÒu yÕu tè: ¸nh s¸ng mÆt trêi,kh«ng khÝ Èm,vi sinh vËt trong ®Êt...V× vËy, sù ph©n huû vËt liÖu còng chÝnh lµ sù kÕt hîp ¶nh hëng cña tÊt c¶ c¸c yÕu tè nµy. Khi vËt liÖu bÞ ph©n huû chÝnh lµ kÕt qu¶ cña c¸c qu¸ tr×nh ph©n huû oxy ho¸ quang, oxy ho¸ nhiÖt vµ ph©n huû sinh häc bëi c¸c vi sinh vËt. ChÝnh v× vËy,muèn t¨ng kh¶ n¨ng ph©n huû cña vËt liÖu, lµm cho vËt liÖu cã thÓ ph©n huû hoµn toµn th× cÇn ph¶i kÕt hîp tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh ph©n huû trªn. Víi nh÷ng lý do trªn, em ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu ®Ò tµi “ ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt cña polyme nanocompozit Ýt thÊm khÝ vµ ph©n huû nhanh dïng lµm bao gãi trªn c¬ së polyetylen vµ nano-clay”. -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 5 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -PhÇn I Ch¬ng I Tæng quan vÒ ®Ò tµi VËt liÖu Polyme nanocompozit I. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông vËt liÖu polyme nanocompozit Nh÷ng n¨m gÇn ®©y cã sù ph¸t triÓn bïng næ trong viÖc nghiªn cøu ph¸t triÓn vµ øng dông c«ng nghÖ nano v× ®©y lµ mét c«ng nghÖ cã tiÒm n¨ng ph¸t triÓn c«ng nghiÖp to lín. C«ng nghÖ nano quan träng ®Õn møc mµ ngêi ta nãi r»ng “C¸c nÒn kinh tÕ thÕ giíi ®ang ®øng bªn bê cña cuéc c¸ch m¹ng c«ng nghÖ nano mµ ¶nh hëng cña nã tíi x· héi vµ kinh tÕ sÏ ®îc lan táa vµ s©u s¾c nh lµ cuéc c¸ch m¹ng cña c«ng nghÖ viÔn th«ng vµ th«ng tin ë cuèi thÕ kû 20”. VÒ mÆt ®Çu t, ë trªn thÕ giíi viÖc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ nano ®· b¾t ®Çu tõ n¨m 1990 vµ trë thµnh nhiÖm vô quèc gia nh ë Mü, NhËt, Hµn quèc vµ c¸c níc trong Céng ®ång kinh tÕ ch©u ¢u. N¨m 2002, NhËt ®Çu t 753 triÖu ®« la, Mü ®Çu t 604 triÖu ®« la, c¸c níc ph¬ng T©y ®Çu t 285 triÖu ®« la cho c«ng nghÖ nano. T¹i Canada, Héi ®ång nghiªn cøu quèc gia ®Çu t 120 triÖu ®« la cho ViÖn nghiªn cøu quèc gia vÒ C«ng nghÖ nano ®Æt t¹i trêng ®¹i häc Alberta ë Edmonton. C¸c nÒn kinh tÕ kh¸c ë Ch©u ¸, ®Æc biÖt lµ Trung quèc vµ §µi loan rÊt coi träng ®Õn viÖc nghiªn cøu vËt liÖu nano, trong ®ã c¸c h¹t nano, bét nano, kim lo¹i nano, vËt liÖu sinh häc vµ vËt liÖu nanocompozit ®îc u tiªn hµng ®Çu trong ch¬ng tr×nh nghiªn cøu. ë Hµn quèc, vËt liÖu nano tËp trung chñ yÕu cho viÖc ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp c«ng nghÖ th«ng tin. Mét m« h×nh liªn kÕt nghiªn cøu víi sè tiÒn kho¶ng 60 triÖu ®« la cho vËt liÖu quang häc dùa trªn c«ng nghÖ nano ®· ®îc khëi xíng bíi ChÝnh phñ vµ c¸c doanh nghiÖp t nh©n. Ch¬ng tr×nh ph¸t triÓn c«ng nghÖ nano trong 10 n¨m ( 2001-2011) nhËn ®îc kho¶ng 45% tµi trî tõ ChÝnh phñ, phÇn cßn l¹i do c¸c C«ng ty t nh©n, trong ®ã øng dông vËt liÖu cã cÊu tróc nano cho viÖc sö dông n¨ng lîng, quang häc, dÖt may vµ c¸c thiÕt bÞ y tÕ lµ nh÷ng lÜnh vùc träng ®iÓm cña chÝnh phñ Hµn Quèc [1]. -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 6 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -Sù quan t©m ®Õn c«ng nghÖ nano còng ®îc kh¼ng ®Þnh vµ ñng hé m¹nh mÏ bëi nhãm chuyªn gia vÒ khoa häc vµ c«ng nghÖ thuéc tæ chøc kinh tÕ ch©u ¸ Th¸i B×nh D¬ng ( APEC), trong ®ã cã ViÖt Nam, häp ë Hµ Néi trong thêi gian tõ 24-26/4/2001. N¨m 1987, c¸c nhµ nghiªn cøu cña h·ng Toyota chÕ t¹o vËt liÖu nanocompozit ®Çu tiªn trªn c¬ së PA 6/Montmorillonite ( MMT), trong ®ã líp MMT víi kÝch thíc 1nm ®îc ph©n t¸n trong nÒn PA6. Sau ®ã nhiÒu cã rÊt nhiÒu lo¹i nanocompozit ®îc nghiªn cøu vµ triÓn khai øng dông trªn cë nanoclay, SiO 2 vµ c¸c lo¹i polyme nh: polyamit, polyolefin, polystyren, etylen-vinyl axetat, nhùa epoxy, polyuretan, polyimit, polyetylentephtalat. ë ViÖt nam, viÖc nghiªn cøu c«ng nghÖ nano ®· ®îc khëi xíng bëi GS. VS. NguyÔn V¨n HiÖu b¾t ®Çu tõ n¨m 1998 t¹i ViÖn VËt lý vµ ViÖn khoa häc vËt liÖu thuéc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam, song cha trë thµnh mét ch¬ng tr×nh träng ®iÓm quèc gia, chØ míi nghiªn cøu ë quy m« rÊt nhá bÐ, tËp trung vµo c¸c lÜnh vùc: vËt liÖu nano b¸n dÉn, silicon xèp, èng cacbon, vËt liÖu nano tõ, vËt liÖu nano quang tö, vËt liÖu nano polyme, nanocompozit, vËt liÖu nano v« c¬ cho hÊp thô vµ xóc t¸c, x¸c ®Þnh tÝnh chÊt vËt lý cña vËt liÖu nano. Trong híng nghiªn cøu vÒ vËt liÖu nanocompozit, Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme trêng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi ®ang nghiªn cøu chÕ t¹o nanocompozit trªn nÒn nhùa polypropylen, gia cêng b»ng sîi tre vµ nanoclay. GÇn ®©y nhÊt t¸c gi¶ Hoµng Nam ®· nghiªn cøu ¶nh hëng cña nanoclay ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña cao su thiªn nhiªn, song kh«ng sö dông clay biÕn tÝnh. ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi vµ ViÖn Hãa häc thuéc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam còng lµ mét trong nh÷ng ®¬n vÞ nghiªn cøu sím theo híng nµy. TS §µo ThÕ Minh vµ c¸c céng sù Ph¸p ®· chÕ t¹o polyme nanocompozit lai t¹o trªn c¬ së phenol thiªn nhiªn ( cacdanol vµ eugnol) biÕn tÝnh b»ng ph¬ng ph¸p sol-gel vµ trïng hîp quang hãa cation dïng lµm líp phñ b¶o vÖ rÊt cã hiÖu qu¶. ViÖn Ho¸ häc nghiªn cøu nanocompozit trªn cë së polyanilin, polypyrol vµ nanoclay cña ThuËn H¶i ®Ó lµm líp phñ b¶o vÖ. Cã thÓ nãi r»ng c«ng t¸c nghiªn cøu vÒ vËt liÖu nanocompozit ë níc ta míi chØ lµ bíc ®Çu, viÖc øng dông c¸c kÕt -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 7 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -qu¶ nghiªn cøu hÇu nh cha cã vµ ®ang ë giai ®o¹n th¨m dß. V× vËy viÖc ®Ò xuÊt c¸c ®Ò tµi nghiªn cøu vµ triÓn khai øng dông chóng lµ v« cïng cÇn thiÕt. II. Clay II.1. §Æc ®iÓm vµ cÊu tróc cña clay Clay hay cßn gäi lµ kho¸ng sÐt, lµ lo¹i kho¸ng cã s½n trong tù nhiªn. Clay ®îc cÊu t¹o tõ c¸c ®¬n vÞ c¬ së lµ c¸c tÊm tø diÖn Si(OH) 4 vµ c¸c tÊm b¸t diÖn Al(OH)63-. C¸c tÊm nµy liªn kÕt víi nhau t¹o nªn cÊu tróc líp cña clay. Tuú thuéc vµo tû lÖ sè tÊm tø diÖn trªn sè tÊm b¸t diÖn trong mçi líp mµ ta cã c¸c lo¹i clay kh¸c nhau. Lo¹i clay hay ®îc sö dông lµ lo¹i kho¸ng bentonit. Lo¹i kho¸ng nµy cã tû lÖ sè tÊm tø diÖn trªn sè tÊm b¸t diÖn lµ 2:1 : H×nh : CÊu tróc cña bentonit Trong clay, c¸c líp cã chiÒu dµy cì 1 nm. Gi÷a c¸c líp lµ kho¶ng trèng vµ c¸c líp ®îc liªn kÕt víi nhau bëi lùc hót tÜnh ®iÖn. Kho¶ng c¸ch cña mét líp ®¬n vÞ vµ kho¶ng trèng gi÷a hai líp gäi lµ kho¶ng c¸ch c¬ b¶n (d). Kho¶ng c¸ch nµy cã kÝch thíc nm vµ kh¸c nhau ®èi víi mçi lo¹i clay. Trong clay cã sù thay thÕ ®ång h×nh gi÷a c¸c cation ë t©m tø diÖn vµ b¸t diÖn nh : c¸c ion Si4+ ë t©m tø diÖn cã thÓ bÞ thay thÕ bëi c¸c ion Al 3+ hay Fe3+, cßn c¸c ion Al3+ ë t©m c¸c b¸t diÖn l¹i bÞ thay thÕ bëi c¸c Zn2+ hay Mg2+. ChÝnh sù thay thÕ ®ång h×nh nµy lµm cho clay mang ®iÖn tÝch ©m vµ sÏ ®îc bï ®iÖn tÝch bëi c¸c cation kim lo¹i nh : Na+, K+... trªn bÒ mÆt c¸c líp. -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 8 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -Bentonit cã mét sè tÝnh chÊt ®Æc trng nh : cã kh¶ n¨ng hÊp thô níc vµ tr¬ng, cã diÖn tÝch bÒ mÆt rÊt lín vµ ®Æc biÖt lµ cã dung lîng trao ®æi cation (CEC) cao : 80-120meq/100g [5,6]. II.2. BiÕn tÝnh clay Clay khi cha ®îc biÕn tÝnh rÊt khã t¬ng hîp víi polyme do b¶n chÊt hãa häc rÊt kh¸c nhau, h¬n n÷a clay cã cÊu tróc líp vµ gi÷a c¸c líp ®îc liªn kÕt víi nhau rÊt chÆt chÏ b»ng lùc hót tÜnh ®iÖn. V× vËy, muèn chÌn c¸c ph©n tö polyme vµo gi÷a c¸c líp hoÆc t¸ch c¸c líp ra ®Ó ®Ó t¹o ra polyme/clay nanocompozit ngêi ta ph¶i thùc hiÖn qu¸ tr×nh biÕn tÝnh clay, lµm cho clay cã tÝnh a h÷u c¬ vµ lµm t¨ng kho¶ng c¸ch c¬ b¶n gi÷a c¸c líp ®Ó c¸c m¹ch polyme dÔ dµng chÌn vµo. Ngêi ta thêng thùc hiÖn c¸c ph¶n øng trao ®æi cation víi môc ®Ých g¾n m¹ch hydroccacbon dµi vµo trªn bÒ mÆt c¸c líp ®Ó gi¶m sù t¬ng t¸c vµ lµm t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp. C¸c hîp chÊt thêng ®îc sö dông ®Ó biÕn tÝnh clay lµ c¸c muèi amoni cã d¹ng N+(R)4Cl-, trong ®ã R lµ m¹ch hydrocacbon dµi ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng trao ®æi cation ®Ó t¹o ra clay h÷u c¬: Nh vËy b»ng ph¶n øng trao ®æi cation m¹ch hy®rocacbon dµi ®îc g¾n lªn bÒ mÆt c¸c líp clay. C¸c m¹ch hy®rocacbon mét mÆt lµm t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp clay, mÆt kh¸c chóng cã thÓ t¬ng hîp tèt h¬n víi c¸c m¹ch polyme trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o polyme nanocompozit. H×nh 2 m« t¶ cÊu tróc cña clay sau khi biÕn tÝnh hay cßn gäi lµ clay h÷u c¬ ( organoclay) [2,6]: H×nh : cÊu tróc cña clay h÷u c¬ -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 9 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -III. VËt liÖu Polyme/clay nanocompozit III.1. C¸c lo¹i vËt liÖu polyme/clay nanocompozit Tuú theo c¸ch thøc ph©n bè hay d¹ng tån t¹i cña clay ë trong nÒn polyme mµ ngêi ta chia vËt liªô polyme/clay nanocompozit thµnh ba lo¹i kh¸c nhau: d¹ng chÌn líp, d¹ng kÕt tô vµ d¹ng bãc líp [2].  D¹ng chÌn líp ( intercalated nanocompozit) Trong trêng hîp nµy c¸c ph©n tö polyme ®îc chÌn vµo gi÷a c¸c líp clay vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp clay ®îc t¨ng lªn song clay trong polyme/clay nanocompozit vÉn cßn cÊu tróc líp nh khi cha kÕt hîp víi polyme .  D¹ng kÕt tô ( flocculated nanocompozit) Trêng hîp nµy còng gièng nh trêng hîp chÌn líp nhng cã hiÖn tîng mét sè líp clay dÝnh vµo nhau do t¬ng t¸c hydro gi÷a c¸c líp. D¹ng nµy cã tÝnh chÊt c¬ häc kh«ng tèt so víi d¹ng chÌn líp v× hiÖn tîng kÕt tô lµm cho clay kh«ng ®îc ph©n bè ®Òu trong nÒn polyme.  D¹ng bãc líp ( exfoliated nanocompozit) Trong trêng hîp hîp nµy c¸c líp clay ®îc t¸ch hoµn toµn khái nhau vµ ph©n t¸n ®Òu trong nÒn polyme. V× c¸c líp clay ®îc t¸ch hoµn toµn ra khái nhau vµ ph©n t¸n ®Òu trong nÒn polyme nªn t¬ng t¸c gi÷a pha nÒn vµ pha gia cêng trong trêng hîp nµy lµ tèt nhÊt. HiÖn tîng bãc líp x¶y ra khi hµm lîng clay nhá vµ pha nÒn polyme t¬ng t¸c tèt víi clay. H×nh díi m« t¶ c¸c d¹ng tån t¹i cña polyme/clay nanocompozit [2] : H×nh : C¸c d¹ng polyme/clay nanocompozit -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 10 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -III.2.C«ng nghÖ chÕ t¹o polyme/clay nanocompozit HiÖn nay, cã 4 c«ng nghÖ thêng ®îc dïng ®Ó chÕ t¹o polyme nanocompozit : Ph¬ng ph¸p chÌn líp, ph¬ng ph¸p trïng hîp t¹i chç (in-situ), ph¬ng ph¸p trén hîp nãng ch¶y vµ ph¬ng ph¸p sol-gel.  Ph¬ng ph¸p chÌn líp • Ph¬ng ph¸p chÌn líp trong dung dÞch Trong ph¬ng ph¸p nµy clay ®îc ®a vµo trong dung dÞch polyme vµ ®îc khuÊy trén m¹nh. Lóc nµy dung m«i sÏ chui vµo gi÷a c¸c líp clay vµ lµm cho clay tr¬ng në vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c líp ®îc t¨ng lªn, nhê ®ã polyme dÔ dµng chÌn vµo gi÷a c¸c líp clay. Sau khi lµm bay h¬i dung m«i ta sÏ thu ®îc polyme/clay nanocompozit. Dung m«i th¬ng hay ®îc sö dông lµ níc, clorofoc, toluen…Ph¬ng nµy thêng ®îc dïng ®Ó chÕ t¹o polyme/clay nanocompozit øng dông lµm líp phñ b¶o vÖ. u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng cÇn biÕn tÝnh clay do dung m«i ®ãng vai trß kÝch líp clay, lµm t¨ng kho¶ng c¸ch c¬ b¶n gi÷a c¸c líp. Tuy nhiªn mét nhîc ®iÓm rÊt lín cña nã lµ dung m«i sau khi ®îc t¸ch ra sÏ tho¸t ra m«i trêng g©y « nhiÔm m«i trêng còng nh g©y h¹i tíi søc khoÎ con ngêi. • Ph¬ng ph¸p chÌn líp ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y Nguyªn lý cña ph¬ng ph¸p nµy nh sau : Clay h÷u c¬ vµ polyme ®îc trén hîp ë nhiÖt ®é gia c«ng trong c¸c thiÕt bÞ gia c«ng polyme nh: m¸y ®ïn, m¸y c¸n, m¸y phun…Trong qu¸ tr×nh trén, d íi t¸c dông cña øng suÊt trît, c¸c ph©n tö polyme sÏ chÌn vµo gi÷a c¸c líp cña clay h÷u c¬ ®Ó t¹o polyme/clay nanocompozit. Qu¸ tr×nh chÌn líp ®îc m« t¶ ë h×nh 4: -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 11 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -- H×nh : S¬ ®å m« t¶ qu¸ tr×nh chÌn líp ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y Ph¬ng ph¸p nµy thêng ®îc ¸p dông cho c¸c polyme nhiÖt dÎo vµ hiÖn nay ®ang lµ ph¬ng ph¸p th«ng dông vµ kinh tÕ nhÊt ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu polyme nanocompozit. Nhùa nhiÖt dÎo ®Çu tiªn sö dông ph¬ng ph¸p chÌn líp ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y lµ polystyren. Ngêi ta trén PS ë d¹ng h¹t víi clay h÷u c¬ ë nhiÖt ®é trªn 165 oC. B»ng ph¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X vµ kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö truyÒn qua, ngêi ta ®· chøng minh ®îc s¶n phÈm thu ®îc lµ polyme/clay nanocompozit [2]. Cho tíi nay, ngêi ta p®· chÕ t¹o thµnh c«ng vËt liÖu polyme/clay nanocompozit trªn hÇu hÕt c¸c nÒn nhùa nhiÖt dÎo nh: polyetylen(PE), polypropylen(PP), nilon 6 , poly(etylen terephtalat) (PET)…[14,15,16,17,18,19]. Trong ®ã PE vµ PP lµ 2 lo¹i nhùa nhiÖt dÎo ®îc quan t©m nhiÒu nhÊt. Trong qu¸ tr×nh tæng hîp, do ®Æc tÝnh kh«ng ph©n cùc cña c¸c polyolefin nªn chóng rÊt khã t¬ng hîp víi clay h÷u c¬ ( v× clay sau khi biÕn tÝnh vÉn cßn tÝnh a níc do kh«ng ph¶i toµn bé bÒ mÆt clay ®Òu ®îc bao phñ bëi c¸c m¹ch hy®rocacbon), do ®ã qu¸ tr×nh chÌn c¸c ph©n tö polyme vµo gi÷a c¸c líp clay rÊt khã thùc hiÖn. §Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ngêi ta biÕn tiÕn hµnh biÕn tÝnh polyme b»ng c¸ch ®a c¸c nhãm chøc ph©n cùc vµo ph©n tö polyme th«ng qua ph¶n øng ghÐp vµ sö dông chÊt t¬ng hîp cã chøa c¸c nhãm chøc nh nhãm OH, nhãm CO… Nh÷ng nhãm chøc nµy cã thÓ liªn kÕt tèt víi clay, cßn m¹ch hy®rocacbon cña chÊt t¬ng hîp th× t¬ng hîp víi nÒn polyme. VÝ dô: ngêi ta ®· biÕn tÝnh PP vµ PE b»ng anhy®ric maleic ( PP-g-AM, PE-gAM) vµ sö dông chóng lµm vËt liÖu nÒn trong polyme/clay nanocompozit [16]. -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 12 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -- H×nh : Sù h×nh thµnh polyme/clay nanocompozit tõ clay h÷u c¬ vµ nÒn nhùa biÕn tÝnh  Ph¬ng ph¸p trïng hîp t¹i chç (in-situ polymerization) Nguyªn lý cña ph¬ng ph¸p : Tríc tiªn ngêi ta ph©n t¸n clay vµo dung dÞch monome ®Ó c¸c monome chÌn vµo gi÷a c¸c líp clay, sau ®ã tiÕn hµnh trïng hîp ®Ó thu ®îc polyme nanocompozit. Monome ®îc sö dông thêng lµ d¹ng láng vµ cã thÓ t¬ng hîp tèt víi clay, tøc lµ cã kh¶ n¨ng lµm tr¬ng clay. Ngêi ta ®· sö dông nhiÒu monome ®Ó tæng hîp polyme nanocompozit theo ph¬ng ph¸p nµy nh : anilin, caprolactam, styren, acrylnitril…[11] VÝ dô : H×nh : S¬ ®å qu¸ tr×nh tæng hîp Nylon6 / Clay nanocompozit -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 13 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng cÇn biÕn tÝnh clay vµ clay ®îc ph©n t¸n tèt trong nÒn polyme song viÖc kiÓm so¸t qu¸ tr×nh trïng hîp rÊt phøc t¹p vµ ph¬ng ph¸p còng chØ ¸p dông ®îc víi c¸c monome ë d¹ng láng vµ cã thÓ lµm tr¬ng clay.  Ph¬ng ph¸p trén hîp nãng ch¶y (melt compounding) §©y lµ mét trong nh÷ng ph¬ng ph¸p ®îc øng dông réng r·i bëi qu¸ tr×nh trén hîp rÊt tiÖn lîi vµ ®¬n gi¶n: polyme vµ chÊt gia cêng ( nano-kim lo¹i, nanoSiO2...) ®îc trén ë tû lÖ thÝch hîp, tuú theo yªu cÇu cña s¶n phÈm cuèi cïng, sau ®ã tiÕn hµnh chÕ t¹o nanocompozit b»ng c¸c thiÕt bÞ gia c«ng polyme nh : m¸y ®ïn vµ m¸y ®óc phun. V× vËy ph¬ng ph¸p nµy dÔ triÓn khai s¶n xuÊt ë quy m« c«ng nghiÖp [4]. Tuy nhiªn cÇn ph¶i lùa chän c«ng nghÖ vµ ®iÒu kiÖn gia c«ng thÝch hîp ®Ó cho c¸c h¹t gia cêng cã kÝch thíc nano ®îc ph©n t¸n tèt trong nÒn polyme mµ kh«ng bÞ tËp trung vµo nhau thµnh mét khèi, th× hiÖu øng gia cêng míi cã hiÖu qu¶.  Ph¬ng ph¸p sol-gel Hãa häc sol-gel dùa trªn sù trïng hîp cña ph©n tö alcoxit kim lo¹i cã c«ng thøc M (OR)4. Qu¸ tr×nh thuû ph©n vµ trïng ngng hîp chÊt nµy dÉn ®Õn viÖc h×nh thµnh polyme cã m¹ng liªn kÕt M-O-M, vÝ dô nh Si-O-Si. Qu¸ tr×nh sol-gel cho phÐp ®a ph©n tö h÷u c¬ R’ cã d¹ng R’n M (OR)4-n vµo trong m¹nh v« c¬ ®Ó t¹o ra vËt liÖu h÷u c¬-v« c¬ lai t¹o cã kÝch thíc nano. Cã 2 lo¹i nanocompozit lai t¹o chÕ t¹o b»ng ph¬ng ph¸p sol- gel, sù ph©n chia chóng dùa vµo b¶n chÊt cña bÒ mÆt ranh giíi gi÷a thµnh ph©n h÷u c¬ vµ v« c¬: - Nhãm 1: C¸c thµnh phÇn h÷u c¬ vµ v« c¬ trong nanocompozit kh«ng cã liªn kÕt ®ång hãa trÞ. ë lo¹i vËt liÖu nµy, t¬ng t¸c gi÷a c¸c thµnh phÇn dùa trªn lùc t¬ng t¸c hydro, lùc tÜnh ®iÖn vµ lùc van der Waals. - Nhãm 2: Thµnh phÇn h÷u c¬ vµ v« c¬ trong vËt liÖu ®îc liªn kÕt víi nhau b»ng liªn kÕt hãa häc. Silica- polyme nanocompozit chÕ t¹o b»ng ph¬ng ph¸p sol-gel lµ lµ mét vÝ dô ®iÓn h×nh thuéc nhãm 2. ë Mü, c«ng nghÖ chÕ t¹o lo¹i vËt liÖu nµy cã tªn lµ -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 14 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -c«ng nghÖ nano POSS (Polyhydral Oligome Silsesquioxane Naonotechnology) vµ ®îc øng dông réng r·i. CÊu tróc cña POSS ®îc tr×nh bÇy ë h×nh díi : H×nh : CÊu tróc cña POSS Trong ®ã: R lµ c¸c nhãm chøc cã kh¶ n¨ng trïng hîp nh: epoxy, styren, acrylic, olefin... ®Ó t¹o ra silica-nanocompozit lai t¹o [2]. Ph¬ng ph¸p chÕ t¹o nanocompzit b»ng ph¬ng ph¸p sol - gel dùa vµo 2 lo¹i nguyªn liÖu ban ®Çu:  Lo¹i 1 : cã d¹ng F-Si (OR) 3 , trong ®ã F lµ phÇn h÷u c¬ lµ cã c¸c nhãm chøc cã kh¶ n¨ng trïng hîp nh: epoxy, styren, acrylic, olefin.. OR lµ nhãm triacolxysilan  Lo¹i 2 bao gåm 2 monome : F-Si (OR)3 vµ tetraetyloctosilicat Si(OEt)4 ( TEOS). Qu¸ tr×nh t¹o nanocompzit bao gåm 2 giai ®o¹n: thuû ph©n vµ trïng ngng ®Ó t¹o gel, sau ®ã trïng hîp phÇn h÷u c¬ cã nhãm chøc ®Ó t¹o nanocompozit. VÝ dô : H×nh : Tæng hîp polyme nanocompozit b»ng ph¬ng ph¸p sol-gel tõ POSS III.3. TÝnh chÊt cña polyme/clay nanocompozit VËt liÖu polyme/clay nanocompozit cã nh÷ng tÝnh chÊt u viÖt h¬n h¼n so víi vËt liÖu polyme gia cêng b»ng c¸c h¹t cã kÝch thíc micro, trong ®ã ®¸ng chó -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 15 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -ý lµ: tÝnh chÊt c¬ häc cao, kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt vµ chèng ch¸y tèt, cã tÝnh chÊt che ch¾n, kh¶ n¨ng ph©n huû sinh häc…  TÝnh chÊt c¬ häc cao Do cã t¬ng t¸c vµ kÕt dÝnh tèt gi÷a pha nÒn vµ pha gia cêng nªn vËt liÖu polyme/clay nanocompozit cã ®é bÒn kÐo ®øt vµ modul ®µn håi rÊt cao. Khi t¨ng hµm lîng clay th× tÝnh chÊt c¬ häc t¨ng sau gi¶m dÇn. HiÖn t¹i cha cã t¸c gi¶ nµo gi¶i thÝch ®Çy ®ñ vÒ quy luËt biÕn ®æi nµy.  Kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt vµ chèng ch¸y tèt Kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt vµ chèng ch¸y cña polyme/clay nanocompozit kh«ng thuÇn tuý lµ do kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt vµ gi÷ nhiÖt cña clay nh compozit nÒn polyme gia cêng b»ng clay d¹ng h¹t micro th«ng thêng mµ g¾n liÒn víi hiÖu øng nano. Trong vËt liÖu polyme/clay nanocompozit c¸c ph©n tö polyme ®îc bao bäc bëi c¸c líp clay, c¸c líp nµy ®ãng vai trß ng¨n c¶n sù khuyÕch t¸n cña oxy cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh ch¸y cña polyme. MÆt kh¸c, c¸c líp clay cã vai trß gi÷ nhiÖt nhiÖt vµ c¶n trë sù tho¸t c¸c s¶n phÈm dÔ bay h¬i khi polyme ch¸y[2].  TÝnh chÊt che ch¾n Do vai trß cña c¸c líp clay trong nÒn polyme còng nh sù ®Þnh híng cña c¸c líp clay trong qu¸ tr×nh gia c«ng nªn polyme/clay nanocompozit cã ®é thÊm khÝ rÊt thÊp : H×nh : S¬ ®å thÓ hiÖn kh¶ n¨ng che ch¾n cña vËt liÖu polyme/clay nanocompozit KhÝ vµ h¬i Èm khi ®i qua vËt liÖu sÏ kh«ng thÓ ®i theo mét ®êng th¼ng mµ sÏ bÞ c¶n l¹i bëi c¸c líp clay trong thµnh phÇn, nh nh÷ng hµng rµo che ch¾n. Do ®ã vËt liÖu polyme/clay nanocompozit cã kh¶ n¨ng che ch¾n sù thÊm khÝ vµ h¬i -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 16 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -Èm h¬n h¼n c¸c lo¹i vËt liÖu polyme kh¸c. TÝnh chÊt nµy cña vËt liÖu polyme/clay nanocompozit ®îc øng dông ®Ó lµm bao gãi cho thùc phÈm vµ dîc phÈm.  Kh¶ n¨ng ph©n huû sinh häc cao Polyme trong vËt liÖu polyme/clay nanocompozit cã kh¶ n¨ng ph©n huû sinh häc tèt h¬n so víi vËt liÖu polyme hoÆc ®îc gia cêng b»ng h¹t th«ng thêng. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh nµy ®Õn nay vÉn cha ®îc hiÓu râ nhng cã mét sè t¸c gi¶ cho r»ng ®ã lµ do vai trß xóc t¸c ph¶n øng ph©n huû polyme cña clay h÷u c¬ [2]. -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 17 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -Ch¬ng II VËt liÖu Polyme nanocompozit ph©n huû nhanh vµ hoµn toµn I. Mét sè kh¸i niÖm  Sù ph©n huû polyme ( Degradable Polymer) Lµ qu¸ tr×nh trong ®ã polyme bÞ biÕn ®æi cã h¹i vÒ cÊu tróc ho¸ häc theo thêi gian díi t¸c ®éng cña nhiÖt, ¸nh s¸ng hoÆc øng suÊt c¬ häc, tõ ®ã lµm thay ®æi tÝnh chÊt ho¸ häc, tÝnh chÊt vËt lý vµ tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu.  Polyme ph©n huû sinh häc ( Biodegradable Polymer) Polyme ph©n hñy sinh häc lµ qu¸ tr×nh trong ®ã díi t¸c ®éng cña c¸c vi sinh vËt polyme bÞ ph©n huû thµnh c¸c s¶n phÈm phô nh: CO2, H2O….  Ph©n huû sinh häc oxy hãa ( Oxo-biodegradation) Ph©n hñy sinh häc oxy hãa lµ qu¸ tr×nh bao gåm 2 giai ®o¹n: ®Çu tiªn do qu¸ tr×nh oxy hãa polyme bÞ ph©n huû thµnh c¸c ®o¹n m¹ch ng¾n cã kh¶ n¨ng thÊm ít, sau ®ã c¸c ph©n ®o¹n polyme cã träng lîng ph©n tö thÊp nµy lµ nguån thøc ¨n cho vi sinh vËt vµ bÞ ph©n huû thµnh CO2, H2O…  Polyme ph©n huû hoµn toµn ( Totally Degradable Polymer) Lµ c¸c tæ hîp polyme cã chøa c¸c chÊt phô gia xóc tiÕn qu¸ tr×nh ph©n huû oxy hãa nhiÖt, qu¸ tr×nh ph©n huû quang vµ khi ph©n huû sinh häc th× bÞ chuyÓn hãa hoµn toµn thµnh CO2, H2O vµ c¸c s¶n phÈm phô kh«ng ®éc h¹i. II. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh polyme ph©n huû nhanh vµ hoµn toµn Nh chóng ta ®· biÕt, PE kh¸ bÒn, dai, tr¬ vÒ mÆt hãa häc vµ kh«ng cã kh¶ n¨ng thÊm ít. Do kÕt hîp nh÷ng tÝnh chÊt nµy, PE rÊt bÒn víi vi sinh vËt ( tr¬ víi vi sinh vËt). ChÝnh v× vËy, c¸c bao gãi lµm tõ PE ph©n huû chËm theo thêi gian vµ rÊt khã bÞ ph©n huû hoµn toµn. Mét trong nh÷ng gi¶i ph¸p ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy lµ ®a thªm cÊc chÊt phô gia ph©n huû hoµn toµn ( TDPA: Totally Degradable Polymer Additives) vµo trong PE trong qu¸ tr×nh gia c«ng. Khi PE cã chøa c¸c chÊt TDPA, díi t¸c ®éng cña nhiÖt, ¸nh s¸ng, øng suÊt c¬ häc hoÆc tæ hîp cña 3 yÕu tè nµy, PE bÞ biÕn ®æi cÊu tróc hãa häc, m¹ch polyme bÞ bÎ g·y thÇnh nh÷ng ph©n ®o¹n nhá cã c¸c nhãm axit h÷u c¬ -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 18 ( COOH) vµ -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -rîu ( OH), lµm cho polyme trë nªn gißn vµ cã kh¶ n¨ng thÊm ít. Khi m¹ch PE ®ñ ng¾n, vi sinh vËt sö dông chóng nh lµ nguån thøc ¨n lµm cho PE bÞ ph©n hñy hoµn toµn thµnh CO2, H2O vµ c¸c s¶n phÈm phô kh«ng ®éc h¹i kh¸c: Polyme m¹ch cac bon Oxy hãa tríc C¸c ®o¹n m¹ch cã c¸c nhãm COOH, OH,… T¸c ®éng cña vi khuÈn, nÊm mèc, enzym.. Ph©n hñy thµnh CO2, H2O vµ c¸c s¶n phÈm phô kh«ng ®éc h¹i H×nh : S¬ ®å cña qu¸ tr×nh ph©n hñy polyme nhanh vµ hoµn toµn III. C¸c ph¬ng ph¸p chÕ t¹o Polyme ph©n huû nhanh vµ hoµn toµn III.1. Sö dông chÊt xóc tiÕn qu¸ tr×nh ph©n huû quang hoÆc c¸c polyme nh¹y quang ( Photoaccelerator or photosensible Polymer) Polyme ph©n huû quang lµ nh÷ng polyme cã kh¶ n¨ng ph©n huû díi t¸c ®éng cña c¸c tia tö ngo¹i (UV) vµ ¸nh s¸ng mÆt trêi. Sù ph©n huû quang cña polyme phô thuéc vµo cã mÆt cña c¸c nhãm hÊp thô ¸nh s¸ng tö ngo¹i, kh¬i mµo cho qu¸ tr×nh ph¶n øng. §Ó t¨ng nhanh tèc ®é cña qu¸ tr×nh ph©n huû quang, ngêi ta thêng ®a vµo polyme c¸c hîp chÊt nh¹y quang cã t¸c dông xóc tiÕn qu¸ tr×nh ph©n hñy quang ho¸. VÝ dô : c¸c chÊt cã chøa nhãm cacbonyl (- CO) nh hîp chÊt benzophenon, c¸c hîp chÊt peoxit, c¸c hîp chÊt amin vµ c¸c phøc kim lo¹i ( metal complexes) cña kim lo¹i chuyÓn tiÕp nh: Fe,Cu, Cr… Ngêi ta còng chÕ t¹o c¸c polyme nh¹y quang b»ng c¸ch ®a nhãm cacbonyl, c¸c vinyl keton trong qu¸ tr×nh tæng hîp PE, PS . Copolyme sÏ bÞ ph©n huû khi nhãm cabonyl hÊp thô ¸nh s¸ng tö ngo¹i cña ¸nh s¸ng mÆt trêi. Sau qu¸ tr×nh ph©n huû quang ho¸, sù ph©n huû cuèi cïng phô thuéc vµo kh¶ n¨ng ph©n huû b»ng vi sinh vËt cña vËt liÖu, ®ã chÝnh lµ ph©n huû sinh häc. Do s¶n -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 19 -- LuËn v¨n tèt nghiÖp -phÈm polyme bÞ ph©n huû trùc tiÕp díi t¸c ®éng cña ¸nh s¸ng mÆt trêi nªn thêng ®îc øng dông ®Ó lµm c¸c mµng phñ. VÝ dô: Khi chÞu t¸c ®éng cña c¸c tia tö ngo¹i, c¸c nhãm CO sÏ bÞ ho¹t ho¸, tham gia vµo ph¶n øng t¹o gèc tù do vµ ph¶n øng ph¸ vì liªn kÕt ( Ph¶n øng Norish I vµ Norish II) ë ph¶n øng Norish I, khi cã mÆt oxy th× c¸c ph©n ®o¹n ho¹t ho¸ sÏ t¹o ra c¸c ®o¹n m¹ch khèi lîng ph©n tö thÊp cã nhãm COOH vµ nhãm OH. Trong m«i trêng sinh häc, nã sÏ t¬ng t¸c víi enzym vµ bÞ ph©n huû. ë ph¶n øng Norish II, s¶n phÈm ph©n hñy lµ c¸c ®o¹n m¹ch cã nhãm xeton, sÏ tham gia ph¶n øng quang ho¸ vµ oxy ho¸ ®Ó t¹o ra ph©n ®o¹n khèi lîng ph©n tö nhá cã nhãm COOH. C¸c axit nµy sÏ t¬ng t¸c víi enzym vµ bÞ oxy ho¸ dÉn ®Õn ph©n huû. Qu¸ tr×nh ph©n hñy quang cña polyme còng ®îc xóc tiÕn khi cho thªm vµo polyme c¸c muèi kim lo¹i chuyÓn tiÕp. HiÖn nay, ®iÒu quan t©m nhÊt vÒ viÖc sö dông lo¹i tæ hîp polyme nµy lµ ë chç liÖu nã cã thÓ g©y ®éc do ®Ó l¹i mét -- Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc --- 20
- Xem thêm -