Tài liệu Khoá luận tốt nghiệp khảo sát một số tính chất hóa lý vật liệu polyme trộn hợp (glucomannan chitosan)

  • Số trang: 51 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 49 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Đã đăng 39837 tài liệu

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOÂ HÓA HỘC LÊ THỊ THẤM KHAO SÀT MỘT SÔ TINH CHAT HOA LY VẬT LIỆU POLYME TRỘN HỢP • • • • (GLUCOMANNAN/CHITOSAN) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • C huyên ngành: H óa C ông nghệ - m ôi trư ờng HÀ NỘI, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỘC LÊ THỊ THẮM KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA LÝ VẬT LIỆU POLYME TRỘN HỢP • • • • (GLUCOMANNAN/CHITOSAN) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • C huyên ngành: H óa C ông nghệ - m ôi trư ờn g Người hướng dẫn khoa học: T h .s Lại Thị Thúy HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.s Lại Thị Thúy Viện Hóa Học - Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho em các phương pháp nghiên cứu khoa học và những kinh nghiệm học thuật quý báu trong quá trình thực hiện khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô, các anh chị tại Viện Hóa Học - Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo và dìu dắt em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Đồng thời em xin cảm ơn thầy giáo ThS. Lê Cao Khải, cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2, đã tạo điều kiện cho em được tiếp thu những kiến thức chuyên môn về hóa học hữu cơ và công nghệ môi trường. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ cho em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp dù cố gắng nhưng em không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô và ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên quan tâm. Em xỉn chân thành cảm ơn Ị Hà Nội, tháng 05 năm 20ỉ 5 Sinh viên Lê Thị Thắm DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHI Chitosan KGM Glucomannan PHG Polyme hydrogels GA Glutaraldehyde Mw Trọng lượng phân tử DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Thành phần các chất trong hydrogel (glucomannan/chitosan)...... 26 Bảng 2.2. Thành phần điều chế dung dịch khác nhau....................................... 31 Bảng 3.1. Độ trương nở của hydtogel glucomannan/chitosan theo sự thay đổi pH ......................................................................................40 Bảng 3.2. Độ trương nở của glucomannan/chitosan 80:20 (wt/wt) theo thời g ia n ....................................................................................... 41 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Các phương pháp biến tính polyme ................................................... 6 Hình 1.2. Sơ đồ phân loại phương pháp biến tính polyme bằng cách cắt mạch polym e.................................................................................... 9 Hình 1.3. Cấu trúc của chitosan..........................................................................12 Hình 1.4. Cấu trúc glucomannan........................................................................17 Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm tông hợp chế tạo màng chitosan biến tính glucomannan........................................................................................ 27 Hình 3.1. Phổ IR cuả hydrogel KGM/CHI........................................................ 34 Hình 3.2. Độ tương hợp của vật liệu polyme trộn hợp.....................................35 Hình 3.3. Phân tích nhiệt của vật liệu polyme trộn họp....................................36 Hình 3.4. Độ kéo bền (ơb) và độ kéo dài (eb) phụ thuộc hàm lượng glucomannan........................................................................................ 37 Hình 3.5. Ảnh hưởng hàm lượng Chitosan tới khả năng trương nở của polyme trộn họp................................................................................... 38 Hình 3.6. Ảnh hưởng tác nhân tạo liên kết ngang tới độ trương nở của polyme trộn h ợ p ............................................................................39 Hình 3.7. Độ trương nở của hydtogel glucomannan/chitosan theo sự thay đổi pH........................................................................................... 40 Hình 3.8. Đồ thị độ biến dạng của gel KGM/CHI theo thời g ia n ...................42 MỤC LỤC MỞ ĐẦU..................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................. 3 1.1 .Tình hình nghiên cứu polyme trộn họp trên thế giới và Việt N am ....... 3 1.1.1. Tinh hình nghiên cứu polyme trộn hợp trên thế giới........................3 1.1.2. Tình hình nghiên cún polyme trộn hợp ở Việt Nam.........................4 1.2. Biến tính polyme và và các phương pháp biến tính polyme................... 4 1.2.1. Khái niệm chung về biến tính polym e ...............................................4 1.2.2. Các phương pháp biến tính polym e................................................... 6 1.3. Giới thiệu vật liệu chitosan.......................................................................11 1.3.1. Một số tính chất của chitosan..........................................................12 1.4. Giới thiệu vật liệu glucom annan...........................................................17 1.4.1. Tính chất vật lý...................................................................................17 1.4.2. Tính chất hóa học...............................................................................19 1.4.3. ứ ng dụng của glucomannan và dẫn xuất........................................ 20 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT.... 25 2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cún......................................... 25 2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất....................................................................25 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cún.........................................................25 2.2. Thực nghiệm .............................................................................................26 2.3. Các phương pháp hóa lý khảo sát cấu tróc của polyme trộn hợp........28 2.3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại.......................................................... 28 2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt DSC...................................................28 2.4. Khảo sát khả năng trương nở của polyme trộn họp............................... 28 2.4.1. Độ trương nở của hydrogel tổng hợp............................................... 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................... 33 3.1. Phương pháp hóa lý nghiên cứu cấu trúc của vậtliệu............................ 33 3.1.1. Phân tích phổ hồng ngoại (IR)......................................................... 33 3.1.2. Phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM )..................................... 35 3.1.3. Phương pháp phân tích nhiệt DSC................................................... 35 3.2. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu....................................................... 37 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng khả năng trương nở của polyme trộn hợp.... 37 KẾT LUẬN.......................................................................................................... 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 44 MỞ ĐẦU Vật liệu polyme trộn hợp luôn là một trong những nội dung nghiên cứu hấp dẫn. Các nghiên cứu về vật liệu polyme trộn hợp trong khoa học cơ bản và tiềm năng ứng dụng của vật liệu này ngày càng tăng. Vật liệu polyme trộn họp có những tính chất vật lý, hóa học và cơ học tuyệt vời mà vật liệu truyền thống không thể có được. Lĩnh vực này phát triển nhanh chóng từ khoa học vật lý, cho tới khoa học - kĩ thuật, vật liệu và sinh học. Ngày nay, ngành hóa học vật liệu ở nước ta đã chế tạo và nghiên cứu nhiều loại vật liệu từ các polyme trong đó có vật liệu polyme thiên nhiên như: glucomannan, chitosan...Vật liệu này đã, đang và sẽ có mặt trong các lĩnh vực của đời sống và kĩ thuật với nhũng ưu điểm nổi trội. Vật liệu polyme thiên nhiên vốn có sẵn trong cơ thể sinh vật đã được loài người khai thác, sử dụng từ xa xưa để phục vụ cho cuộc sống của mình. Song vật liệu polyme tổng họp thì tới thế kỉ XIX mới được phát hiện và phát triển mạnh từ thế kỉ XX. Trong nhũng năm gần đây, sản lượng polyme trộn họp trên thế giới không ngừng tăng theo thời gian. Do các đặc điếm về tính năng cơ, lý, hóa học của polyme thiên nhiên nên nó có khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực của đời sống, kinh tế, kĩ thuật. Tuy nhiên, việc ứng dụng của polyme trộn hợp trong kĩ thuật còn rất hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu biến tính để cải thiện các tính năng cơ, lý, kĩ thuật của polyme trộn hợp là vấn đề cấp thiết để mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu này trong kĩ thuật. Chính vì vậy, được sự giúp đỡ của phòng Polyme thiên nhiên Viện Hoá học - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Khảo sát một số tính chất hóa lý vật liệu polymetrộn hợp(glucomannan/chitosan) ” với mục tiêu khảo sát polyme trộn họp có tính năng cơ, lý tốt, nhằm phát triển sản xuất vật liệu polyme trộn hợp, phục vụ phát triển kinh tế và xã hội. 1 Nội dung của nghiên cứu của đề tài được đề ra: - Khảo sát cấu trúc vật liệu polyme trộn hợp. - Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu polyme trộn họp. - Từ những kết quả nghiên cứu thu được, đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tình hình nghiên cứu polyme trộn họp trên thế giói và Việt Nam 1.1.1. Tình hình nghiên cứu polyme trộn hợp trên thế giới Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu tông hợp và ứng dụng polyme trộn hợp trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Các loại polyme trộn họp có thế chế tạo trên cơ sở polyme bend giữa các loại nhựa nhiệt dẻo với tinh bột hay được tổng họp từ các polyme có khả năng tương thích sinh học cao như: glucomannan, chitosan..., hoặc polyme bend giữa các polyme phân huỷ sinh học với các polyme khác. Đặc biệt, những công trình nghiên cứu để chế tạo ra các loại màng sinh học phục vụ chữa bệnh, chăm sóc sức khoẻ cho con người được đặc biệt ưu tiên và phát triển mạnh mẽ trên thế giới [ 1 ]. Trước tiên phải kể đến là polyme trên cơ sở glucomannan với chitosan, đây là polyme ở dạng màng mỏng có khả năng thấm nước tốt. Polyme được tạo ra ở dạng màng mỏng trên cơ sở glucomannan với chitosan, có tác nhân glutaradehyt làm chất khâu mạch, màng sinh học này được sử dụng như màng thay thế. Ket quả nghiên cứu cho thấy: màng mỏng có độ bền cơ lý tốt, không còn tồn tại nhóm gây độc. Hiện tại có 2 phương pháp chế tạo polyme có cấu trúc mạng lưới: một là phương pháp tạo lưới bằng phản ứng trùng họp theo cơ chế gốc hoặc sửdụng các tác nhân khâu mạch (như glutaradehyt, epiclorhydrin...); hai là phương pháp khâu mạch bằng bức xạ [9]. Mỗimột phương pháp đều có điểm ưu việt và hạn chế của nó. Tuỳ vào từng yêu cầu cụ thể mà người ta có thể lựa chọn phương pháp thích hợp và phù hợp nhất cho mục tiêu của mình. Người ta có thể sử dụng polyme glucomannan để biến tính rất đa dạng các polyme thiên nhiên và cùng với các polyme tổng họp để tạo sản phẩm cấu trúc mạng lưới cónhiều tính chất ưu việt về cơ, lý, hoá. 3 1.1.2. Tình hình nghiên cún polyme trộn hợp ở Việt Nam Nghiên cún những loại polyme mới công nghệ cao là vấn đề đang được các nhà khoa học thế giới quan tâm và tập trung nghiên cún. Đây là một lĩnh vực khoa học mới ở nước ta. Tuy nhiên trong những năm qua được sự quan tâm và đầu tưcủa Nhà nước, hiện nay trong nước có nhiều tác giả tại các cơ sở (trường, viện) đã nghiên cún về lĩnh vực này dưới dạng thực hiện nhiệm vụ, đề tài các cấp. - Nhóm tác giả Nguyễn Thị Ngọc Tú và cộng sự (Viện Hoá học- trung tâm KHTN&CNỌG) đã tiến hành nghiên cún chế tạo màng bằng polyme sinh học từ polyme compozit trên cơ sở chitin/ chitosan dùng trong y tế. - Nhóm nghiên cún do G.S.TS Nguyễn Văn Khôi và cộng sự (Viện Hoá Học- Viện Hàn lâm KH&CNVN) đã nghiên cún các loại polyme ưa nước như: polyacrylic axit, polyacryl amit, tinh bột biến tính... và ứng dụng của chúng. - Nhóm nghiên cứu do Nguyễn Thị Thu Thảo đã tống họp màng polyme có khả năng phân huỷ sinh học từ polyvinyl ancol và các polysaccarit tự nhiên (tinh bột sắn, chitosan) với ure và glyxerol đóng vai trò hỗn họp hoá chất dẻo, ứng dụng của màng polyme phân huỷ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp như làm màng bảo quản trái cây, làm bầu ươm cây giống, kiểm soát khả năng nhả chậm của phân bón. Nhìn chung các công trình nghiên cứu đã đạt được những kết quả tốt, tập trung chủ yếu vào hướng tổng hợp polyme ứng dụng trong ngành dược phẩm và y tế, một số kết quả đã được ứng dụng thử nghiệm thực tế. 1.2. Biến tính polyme và và các phương pháp biến tính polyme ỉ . 2.1. Khái niệm chung về biến tính polyme Sự biến tính các họp chất cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên cũng như tổng họp là một phương pháp quan trọng để tổng họp các vật liệu polyme. Có thể biến tính bằng phương pháp hoá học và bằng phương pháp vật lý. 4 Biến tính polyme là phương pháp tổng họp polyme thành phần, cấu trúc, tính chất không có sẵn khi trùng hợp trục tiếp monome. Sản phẩm polyme biến tính có thể ở dạng thương mại, tạo điều kiện đế phát triển loại vật liệu mới cho các ứng dụng đặc biệt bằng cách sử dụng phương pháp hoá học trên mạch polyme. + Biến tính hoá học: Là phản ứng trên các mạch chính của họp chất cao phân tửnhưng không có sự phân huỷ. Biến tính hoá học có thể bằng cách sử dụng chất biến tính hoặc bằng cách ghép mạch polyme. Trong đó ghép mạch là một trong những phương pháp biến tính hứa hẹn nhiều triến vọng. Ghép mạch đồng trùng họp (graft CO- polymerization) có thể bằng kỹ thuật sử lý hoá học, bức xạ quang.... + Biến tính vật lý: bao gồm sự bổ sung của chất ổn định cũng như các chất gia cường (vô cơ) và sự trộn lẫn của các polyme khác nhau (polyme blend). 5 1,2.2. Các phương pháp biến tính polyme Biến tính polyme gồm các phương pháp chính được trình bày trong sơ đồ sau: Các phương pháp biến tính polyme Phân huỷ polyme + Biến đổi không làm thay đổi mạch chính hay cấu trúc polyme. + Biến đổi làm thay đổi mạch chính hay cấu trúc polyme + KM polyme bằng các nhóm chứa có trong mạch chính polyme. + KM bằng quang hoá. + KM bằng gốc tự do. + KM bằng oxi hoá... + Phân huỷ hoá học. + Phân huỷ oxi hoá. + Phân huỷ do tác nhân vật lí: nhiệt, quang, bức xạ ion. Biến tính polyme bằng các phụ gia + Biến tính bằng chất hoá dẻo. + Biến tính bằng chất ổn định và vật liệu gia cường. Polyme blend + Trộn lẫn polyme nóng chảy. + Trùng hợp các monome chứa lẫn polyme hoà tan khác. + Đồng kết tủa polyme dạng latex... Hình 1.1. Các phương pháp biến tính polyme [8] 1.2.1.1. Biến tính polyme bằng phương pháp biến đối hoá học Đe thay đổi tính chất của polyme tổng họp cũng như polyme thiên nhiên có thể dùng phương pháp hoá học để chuyển hoá polyme này thành polyme 6 khác có tính chất khác nhau. Các nhóm chức có trong phân từ polyme có đầy đủ tính chất hoá học hay phản ứng hoá học như những nhóm chức ở hợp chất thấp phân tử. Độ đa phân tán của phân tử và sự phân bố của chúng trong mạch thường đưa tới các phản ứng phụ như tạo liên kết ngắn, vòng hoá, tạo liên kết ngang,... do đó đã làm thay đổi cấu trúc. Sự biến đổi hoá học có 2 loại chính: + Phản ứng biến đổi không làm biến đổi mạch chính hay cấu trúc mạch polyme gọi là biến đổi hoá học đồng dạng. + Phản ứng biến đổi có sự thay đổi cấu trúc và độ trùng hợp, phản ứng phân huỷ, tạo liên kết cầu, tạo polyme khối hay ghép. Biến đổi hoá học đồng dạng trong đó các nhóm chức của polymecó phản úng tương tự chất thấp phân tử như: clo hoá, nitro axetyl hoá ... Mặt khác, phản ứng biến đổi hoá học cũng có thể tạo nên những nhóm chức mới do quá trình phân huỷ hay oxi hoá làm thay đổi cấu trúc trong các mắt xích của mạch hoặc do phản ứng thuỷ phân khi tiến hành phản ứng trong dung dịch. 1.2.2.2. Biên tính polyme bằng phương pháp khâu mạch Phản ứng tạo thành các liên kết hoá học, gọi là các liên kết ngang hay liên kết giữa các mạch phân tử polyme là phản ứng khâu mạch. Phản ứng cho polyme mạng lưới không gian. Các phản ứng này có thể xảy ra trong quá trình tiến hành phản ứng trùng họp hay trùng ngưng cũng như khi gia công các polyme mạch thắng. Phản ứng khâu mạch trong công nghệ cao su gọi là sự lưu hoá, trong công nghệ chất dẻo gọi là sự hoá rắn hay đóng rắn chất dẻo. Hai quá trình đều là quá trình tạo liên kết ngang giữa các mạch hay polyme 3 chiều. Phản ứng khâu mạch polyme có thể thực hiện bằng các nhóm chức có trong mạch chính polyme hay nối đôi trong các phản ứng hoá học thông thường. Có nhiều phương pháp để khâu mạch các hợp chất cao phân tử như: 7 + Khâu mạch bằng các nhóm chức có trong mạch chính polyme. + Khâu mạch bằng quang hoá. + Khâu mạch bằng gốc tự do. + Khâu mạch bằng oxi hoá. + Khâu mạch ở hai nhóm chức khác nhau ở hai mạch polyme khác nhau. 1.2.2.3. Biến tính polyme bang phương pháp cắt mạch phân tử 1.2.2.3.1. Đặc điếm của phương pháp cắt mạch phân tử Quá trình cắt mặt polyme xảy ra sự phân cắt các liên kết hoá học trong mạch chính nên làm giảm khối lượng phân tửmà không làm thay đổi thành phần hoá học. Quá trình này phụ thuộc vào số lượng liên kết bị phân cắt và được so sánh theo tỷ lệ: p=a/n (với a: số lượng liên kết bị phân cắt, n: tổng số liên kết trong mạch phân tử và p: xác suất phân cắt liên kết). Quá trình cắt mạch xảy ra theo cơ chế gốc, ion hay ion gốc, phụ thuộc vào bản chất liên kết hoá học: cộng hoá trị hay ion. Thường liên kết trong polyme là liên kết cộng hoá trị nên cơ chế phân huỷ thông thường của polyme là cắt mạch gốc tự do. Các gốc tự do trong quá trình cắt mạch có khả năng kích thích cho phản ứng cắt mạch tiếp theo và phản ứng ngừng lại khi các gốc này được tổ hợp thành phân tử trung hoà có khối lượng phân tử thấp hơn. Do đó trong quá trình phân huỷ có thể thêm vào các tác nhân kích thích gốc hoặc ion. Trong quá trình cắt mạch, phân tử polyme tham gia như một khối đồng nhất, phân cắt mạch thành 2 đơn vị động học độc lập. Độ bền liên kết trong phân tử và tốc độ phân cắt không phụ thuộc vào độ trùng hợp. 8 1.2.2.3.2. Phân loại phân huỷ các họp chất cao phân tử Hình 1.2. Sơ đồ phân loại phương pháp biến tính polyme bằng cách cắt mạch polyme 1.2.2.4. Biến tính polyme bằng chất dẻo Sử dụng chất dẻo để biến tính polyme là phương pháp quan trọng làm thay đổi cấu trúc của vật liệu polyme. Các chất hoá dẻo được sử dụng nhằm 2 mục đích: trợ giúp quá trình gia công và làm thay đổi tính chất của sản phẩm cuối cùng. Chất hoá dẻo thường là hợp chất hữu cơ ở dạng ete hoặc este hoặc có thể là polyme, làmgiảm nhiệt độ nóng chảy (Tnc) và nhiệt độ hoá thuỷ tinh (Tg) của polyme. Các chất hoá dẻo thông thường là những chất có khối lượng phân tử thấp, lỏng, khó bay hơi và hoàn toàn trộn lẫn với polyme. Các chất hoá dẻo có nhiệm vụ là: tăng và duy trì tính mềm dẻo, có ảnh hưởng tối thiểu đến độ chảy mềm của polyme nhưng phải làm cho polyme đàn hồi đến mức tối đa và không độc. 9 1.2.2.5. Biến tính polyme bằng phương pháp chế tạo blend + Vật liệu tổ hợp (polyme bend) là một trong những thành tựu của ngành khoa học vật liệu trong nhiều năm trở lại đây. Loại vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ kỹ thuật cao cho đến đời sống như: hàng không, đường sắt, ô tô, điện tử, dệt may, nông nghiệp, y tế,... Đây là loại vật liệu mới kết họp được nhiều tính chất của các vật liệu thành phần, đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật, giá thành, tiết kiệm thời gian hơn so với các vật liệu được tổng hợp từ các phương pháp trùng hợp, đồng trùng hợp... Trong polyme bend đồng thể, hai polyme thành phần không còn đặc tính riêng và tính chất của polyme bend thường là trung bình cộng của hai polyme đó. Trong polyme bend dị thể, các tính chất của hai polyme thành phần hầu như được giữ nguyên. Vật liệu polyme trộn hợp có những tính chất vượt trội hơn so với từng thành phần polyme đứng riêng rẽ, tính chất có nhiều ưu điểm nhằm mục đích thoả mãn yêu cầu sử dụng. Khi trộn glucomannan với chitosan tính chất cơ lý của màng được cải thiện đáng kể: độ bền kéo đứt, độ trương, tính chất nhiệt,... đã được nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cún. 4- về hình thái cấu trúc pha của polyme bend: polyme bend là loại vật liệu có nhiều pha, trong đó có một pha liên tục (matrix) và một hoặc nhiều pha phân tán ( dispersion phase). Mỗi một pha được tạo nên bởi một polyme thành phần. Một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá đặc tính của polyme bend như tính chất, hình thái, cấu trúc và khả năng hoà trộn và tương họp giũa các polyme thành phần trong hệ. Do khác nhau về khối lượng phân tử, nhiệt độ nóng chảy, độ phân cực, cấu trúc, độ nhớt, khả năng hoà tan trong dung môi... nên khi trộn hợp hầu hết các polyme không có khả năng hoà trộn và tương họp với nhau. Đe đánh giá mức độ trộn họp của các polyme, người ta đưa ra các khái niệm về khả năng hoà trộn (miscibility) và khả năng tương 10 họp (compatibiliti). Khả năng hoà trộn các polyme thể hiện sự trộn họp các polyme ở mức độ phân tử và tạo thành hệ vật liệu polyme đồng thể, một pha. Khi đó mức độ phân tán của một polyme trong polyme nền đạt kích thước phân tử hay kích thước nanomet. Khi các polyme thành phần không có khả năng trộn hợp về mặt nhiệt động, hệ các polyme sẽ tách pha. Khả năng tương hợp của các polyme thể hiện khả năng trộn các polyme vào nhau bằng biện pháp kỹ thuật để tạo thành một hệ vật liệu mới đáp ứng các nhu cầu đề ra như: tăng cường tính cơ lý, độ bền nhiệt, độ bền dung m ôi... Thực tế có nhiều polyme không có khả năng trộn họp về mặt nhiệt động nhung polyme blend của chúng vẫn có tính chất cơ lý, độ bền nhiệt tốt, tức là các polyme thành phần có khả năng tương hợp tốt, đáp ứng yêu cầu sử dụng nhất định. 1.3. Giới thiệu yật liệu chitosan Chitin là một polysacarit mạch thắng gồm các mắt xích N-axetyl-Dglucosamin với liên kết (3(1-4). Chitosan, dẫn xuất deaxetyl hóa của của chitin, là một polysacarit mạch thẳng gồm các mắt xích D-glucosamin với liên kết (3(1-4). Là một polysacationic tự nhiên, chitin/chitosan có nhiều tính chất quý như: tương hợp sinh học, tự phân hủy sinh học, không gây kích ứng và không độc... được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: dược phẩm, công nghệ sinh học, xử lý nước thải, mỹ phẩm, nông nghiệp, thực phẩm, dệt nhuộm... Polyme hydrogel chứa chitosan phản ứng nhiều anioni polysaccharides như: carboxymethylcellulose, xanthan, alginate, carrageenan, gellan, oxychitin và oxpullulan, chondroitin và hyaluronan, poly(axit galacturonic), poly(L-glutamic acid), cacboxymethyl glucomannan. cấu trúc của chitosan được minh họa như sau: 11 .он .он .он сн3 НО" но п С Н з п Hình 1.3. cấu trúc của chitosan 1.3.1. Một số tính chất của chitosan 1.3.1.1. Tính chất hoáhọc Trong chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -N H C O C H 3, trong mắt xích N-axetyl-D-glucosamin và nhóm -ОН, nhóm -NH 2 trong các mắt xích D-glucosamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin cũng vừa là amit. Phản ứng hóa học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế 0 -, dẫn xuất the N-, hoặc dẫn xuất the 0-N -. Mặt khác chitosan là polyme mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết ß-(l-4)glucozit các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học như axit, bazơ, tác nhân oxi hóa và enzim thủy phân. Trong phân tử chitosan còn chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử oxi và nitơ của nhóm chức còn cặp điện tử chưa sử dụng, do đó có khả năng tạo phức, phối từ với hầu hết các kim loại nặng và kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Cu2+... Tùy nhóm chức trên mạch polyme mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau. 1.3.1.2.M ột số tính chất khác • Mức độ deaxetyl hóa Quá trình deaxetyl hóa bao gồm quá trình loại nhóm axetyl khỏi chuỗi phân tử chitin và hình thành phân tử chitosan với nhóm amin hoạt động hóa học cao.Mức độ axetyl hóa là một đặc tính quan trọng của quá trình sản xuất 12
- Xem thêm -