Tài liệu Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng giải phóng formaldehyde từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng

NGUYỄN THỊ HƯỜNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- NGUYỄN THỊ HƯỜNG CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO RA MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY KHÓA 2010 - 2012 Hà Nội – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------***-------------------- NGUYỄN THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO RA MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Công nghệ Vật liệu Dệt may NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI VĂN HUẤN Hà Nội – 2012 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN! ................................................................................................................. 3 LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................... 5 DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................... 7 PHẦN MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………... ..... .9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 14 1.1 Các hợp chất của formandehyde và ứng dụng của chúng trong sản xuất dệt may . 14 1.1.1 Sơ lược về formaldehyde (FA) ......................................................................... 14 1.1.2 Tính chất lý hóa của FA.................................................................................... 15 1.1.3 Ứng dụng của FA trong sản xuất dệt may ........................................................ 16 1.2 Nguyên nhân tồn dư FA trên sản phẩm dệt may và ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người ........................................................................................................ 24 1.2.1 Nguyên nhân tồn dư FA ................................................................................... 24 1.2.2 Ảnh hưởng của FA đến sức khỏe con người .................................................... 24 1.3 Các phương pháp và tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may.. 28 1.3.1 Một số phương pháp xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may............. 28 1.3.2 Một số tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may ................. 39 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giải phóng FA từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng .................................................................................................. 42 1.4.1 Ảnh hưởng của mồ hôi và sự cọ xát ................................................................. 42 1.4.2 Ảnh hưởng của các chu kỳ giặt ........................................................................ 48 1.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm môi trường đến sự giải phóng FA ............. 52 1.4.4 Ảnh hưởng của các phương pháp chiết tách khác nhau đến hàm lượng FA giải phóng ra ............................................................................................................... 53 1.5 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 55 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 56 2.1 Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 56 2.2 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 56 2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu .................................................................... 57 2.3.1 Khảo sát hàm lượng FA trên sản phẩm quần áo trẻ em của một số công ty ........ 2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải quần áo mặc sát da ............................................................................................ 61   1 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải quần áo mặc sát da........................................................................................ 64 2.4 Quy trình tiến hành thí nghiệm. .............................................................................. 66 2.4.1 Chuẩn bị mẫu vải thí nghiệm ............................................................................ 66 2.4.2 Chuẩn bị dung dịch mồ hôi nhân tạo ................................................................ 67 2.4.3 Ngấm ướt dung dịch mồ hôi lên mẫu vải ......................................................... 68 2.4.4 Thực hiện mài ma sát mẫu ................................................................................ 69 2.4.5 Chiết tách mẫu theo tiêu chuẩn NF ISO 14184-1............................................. 70 2.4.6 Xác định hàm lượng FA trên máy UV/VIS ...................................................... 71 2.5 Kết luận chương 2 ................................................................................................... 73 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ......................................... 74 3.1 Kết quả khảo sát hàm lượng FA chiết được từ quần áo trẻ em của một số công ty . ................................................................................................................................... 74 3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ vải quần áo mặc sát da ................................................................................................... 75 3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí ................................... 75 3.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mồ hôi có pH khác nhau .......................... 76 3.2.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ mài ........................................... 77 3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ quần áo mặc sát da ..................................................................................................... 78 3.3.1 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng nước cất ................................................. 78 3.3.2 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng mồ hôi axit ............................................ 80 3.3.3 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng mồ hôi bazơ ........................................... 81 3.4 Kết luận chương 3 ................................................................................................... 84 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 85 Hướng nghiên cứu tiếp theo: .......................................................................................... 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 87   2 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 LỜI CẢM ƠN! Trước hết, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Bùi Văn Huấn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, nhắc nhở và dành nhiều thời gian cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả chân thành cám ơn PGS.TS. Vũ Thị Hồng Khanh, các Thầy, Cô giáo trong Viện Dệt May – Da giầy và Thời trang trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả cũng xin chân thành cám ơn các Thầy, Cô tại phòng thí nghiệm Vật liệu dệt và phòng thí nghiệm hoá dệt - Viện Dệt May – Da giầy và Thời trang trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực hiện thành công những thí nghiệm của đề tài.     3 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 LỜI CAM ĐOAN Nội dung nghiên cứu trong luận văn này là do tác giả và nhóm nghiên cứu tiến hành, không sao chép từ các công trình nghiên cứu khác. Tác giả xin cam đoan những điều trên là đúng sự thật, nếu có gì sai tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người cam đoan Nguyễn Thị Hường   4 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT   FA Formaldehyde UV/VIS Ultraviolet/Visible spectrophotometer DP Durable press rating DMDHEU Dimetylol dihidroxi etylen ure HPLC High pressure liquid chromotography AATCC American Association of Textile Chemists and Colorrist 5 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Một số nguồn phát sinh FA 23 Bảng 2. Thành phần của dung dịch mồ hôi nhân tạo 43 Bảng 3. Thông tin về các mẫu. 47 Bảng 4. Kết quả xác đinh FA sau các quá trình giặt lặp lại 49 Bảng 5. Tỷ lệ FA thoát ra và các thông số liên quan trong buồng động 52 Bảng 6. Kết quả so sánh FA với các phương pháp khác nhau 53 Bảng 7. Thông số kỹ thuật của vải nghiên cứu 56 Bảng 8. Số lượng và nguồn gốc các mẫu sản phẩm của khảo sát 59 Bảng 9. Một số thông số cơ bản của các mẫu vải khảo sát của công ty 1* 59 Bảng 10. Một số thông số cơ bản của các mẫu vải khảo sát của công ty 2* 60 Bảng 11. Kết quả xác định hàm lượng FA theo hướng dọc và ngang 60 Bảng 12. Mã hoá các yếu tố ảnh hưởng 65 Bảng 13. Quy hoạch thực nghiệm 65 Bảng 14. Thành phần của 1 lít dung dịch mồ hôi nhân tạo 67 Bảng 15. Kết quả xác định FA chiết tách được trên quần áo trẻ em của công ty 1* 74 Bảng 16. Kết quả xác định FA chiết tách được trên quần áo trẻ em của công ty 2* 74 Bảng 17. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự giải phóng FA 75 Bảng 18. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH mồ hôi đến sự giải phóng FA 76 Bảng 19. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ mài đến sự giải phóng FA 77 Bảng 20. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và số chu kỳ mài đến sự giải 78 phóng FA Bảng 21. Kết quả thí nghiệm với mồ hôi axit 80 Bảng 22. Kết quả thí nghiệm với mồ hôi bazơ 81   6 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. Liên kết phân tử trong chuỗi polyme của xenlulo 17 Hình 2. Phản ứng của HCHO với các nhóm hoạt động mạnh 18 Hình 3. Máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV/VIS Cary 100 32 Hình 4. Sơ đồ nguyên lý của máy UV/VIS 33 Hình 5. Hệ thống thiết bị HPLC HP 1100 của hãng Agilent 34 Hình 6. Sơ đồ thiết bị HPLC 35 Hình 7. Sơ đồ thiết bị GC 38 Hình 8. Dụng cụ và thiết bị dùng trong tiêu chuẩn AATCC 41 Hình 9. Các bước thực hiện theo tiêu chuẩn EN ISO 14184-1và Bể rung 43 mẫu Hình 10. Bước thực hiện và lò nhiệt dùng cho tiêu chuẩn EN ISO 14184-2 43 Hình 11. Thiết bị Head Over Heels 44 Hình12. Ảnh hưởng của sự cọ xát đến sự giải phóng FA 44 Hình 13. Thiết bị Gyrowwash 45 Hình 14. Sự di rời của FA dưới các điều kiện thử nghiệm khác nhau 46 Hình 15. Sự di rời của FA sau các chu kỳ giặt 51 Hình 16. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ 61 mài Hình 17. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ 62 không khí Hình 18. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH mồ 63 hôi Hình 19. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của 64 các yếu tố.   Hình 20. Mô tả vị trí ma sát trên mẫu vải 66 Hình 21. Máy khuấy từ 68 Hình 22. Khay inox dùng để ngấm ướt mồ hôi 68 Hình 23. Máy mài ma sát 69 7 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 Hình 24. Bể rung siêu âm 70 Hình 25. Máy quang phổ tử ngoại khả kiến- 4802 UV/VIS 71 Hình 26. Cuvet nhựa 72 Hình 27. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa nhiệt độ và sự giải phóng FA 76 Hình 28. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa chu kỳ mài và sự giải phóng 77 FA Hình 29. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa nhiệt độ và số chu kỳ mài đến 78 sự giải phóng FA Hình 30. Biểu đồ thể hiện thể hiện sự so sánh hàm lượng FA chiết tách được trong các phương án thí nghiệm với mồ hôi axit và mồ hôi bazơ   8 82 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 PHẦN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài: Việt Nam là nước có nhiều mặt hàng xuất khẩu lớn như thủy sản, dệt may hay nông sản. Các mặt hàng xuất khẩu đã mang lại cho nước ta một nguồn thu ngoại tệ lớn nhưng nếu so với tiềm năng thì các doanh nghiệp Việt Nam còn có thể làm nhiều hơn thế. Một công cụ giúp cho các sản phẩm của Việt Nam tăng giá trị trên thị trường quốc tế chính là nhãn sinh thái. Các mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam vào thị trường Mỹ, EU hay Nhật Bản … đều phải chịu những sự kiểm duyệt khắt khe về chất lượng sản phẩm và các quy định về bảo vệ môi trường. Việc gia nhập WTO càng thúc đẩy Việt Nam phải nhanh chóng đưa các quy định về nhãn sinh thái vào áp dụng. Nhãn sinh thái bắt nguồn từ Châu Âu- Blue Eco Angle của Đức. Đây là nhãn sinh thái đầu tiên trên thế giới, xuất hiện vào năm 1977. Hiện nay trên thế giới, có khoảng hơn 30 quốc gia trong đó nổi bật là Mỹ, EU, Nhật Bản và trong khu vực Đông Nam Á thì có Thái Lan với Nhãn xanh Thái Lan (1994), Singapore với Nhãn xanh Singapore (1992) và gần đây nhất với Sự lựa chọn xanh (2001) của Philippines. Oeko-Tex 100 là nhãn sinh thái của Hiệp hội quốc tế nghiên cứu và thử nghiệm trong lĩnh vực sinh thái dệt, là nhãn sinh thái được biết đến nhiều nhất, phổ biến nhất ở Châu Âu hiện nay. Tiêu chuẩn Oeko-Tex 100 đưa ra một cách toàn diện thành phần sinh thái đối với con người của các sản phẩm dệt. Hiện nay có khoảng 1800 công ty dệt và may đang hoạt động theo các quy chuẩn trong nhãn sinh thái Oeko-Tex 100. Trên thế giới, việc các sản phẩm được dán nhãn sinh thái là rất quen thuộc. Người tiêu dùng sẵn sàng bỏ ra thêm từ 10 % – 17 % chi phí để mua các sản phẩm có dán nhãn sinh thái. Từ tháng 1/2008, sản phẩm hàng may mặc muốn nhập khẩu vào EU bắt buộc phải tuân theo các tiêu chuẩn Oeko-Tex 100. Có nghĩa là sản phẩm may mặc đó phải đảm bảo không gây nguy hại cho người sử dụng. Các chỉ tiêu sinh thái như hàm lượng formaldehyde (FA), thuốc trừ sâu, hàm lượng kim loại nặng, thuốc nhuộm azo cấm … là những chất độc hại hình thành trong quá trình sản xuất dệt may. Trong đó hàm lượng FA là một chỉ tiêu quan   9 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 trọng bởi mức độ nguy hại của nó đối với sức khoẻ con người trong quá trình sử dụng. FA có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người từ gây kích thích mắt và đường hô hấp đến gây ung thư cho nhiều cơ quan của cơ thể. Do vậy hàm lượng FA chiết ly ra được là một trong những chỉ tiêu sinh thái quan trọng của trang phục cần được kiểm soát. FA tồn tại trên sản phẩm may mặc do trong quá trình xử lý hàng dệt may có sử dụng các chất có chứa FA như các chất xử lý hoàn tất chống nhàu (cho sản phẩm từ xơ sợi thiên nhiên), các chất xử lý nâng cao độ bền màu ướt, các chất dùng trong in pigment. Trong giới hạn về hàm lượng FA cho phép trên sản phẩm dệt của Oeko-Tex 100 đã phân ra làm 3 nhóm: - Các sản phẩm vải trang trí, quần áo không tiếp xúc với da là 300 ppm - Với quần áo tiếp xúc với da là 75 ppm - Quần áo trẻ em là 20 ppm. Chỉ tiêu về hàm lượng FA trong các nhãn sinh thái hiện nay được quy định chung cho các nhóm sản phẩm dệt may mà chưa xét đến các điều kiện sử dụng của quần áo như thời tiết nóng ẩm, khô hanh, đặc điểm tiếp xúc với cơ thể,…Trong khi đó, trong quá trình sử dụng quần áo, dưới các tác động của các yếu tố môi trường sử dụng và tác động từ phía người sử dụng như nhiệt độ môi trường, nhiệt độ cơ thể, mồ hôi, ma sát giữa cơ thể người mặc và quần áo, FA từ quần áo có thể di dời ra bên ngoài nhiều hơn và ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng đặc biệt là quần áo mặc sát với cơ thể. Vì vậy việc “Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng giải phóng formaldehyde từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng” nhằm đánh giá tác động của các yếu tố sử dụng chính đến hàm lượng FA giải phóng ra từ sản phẩm dệt may 100 % cotton mặc sát da ra môi truờng, làm cơ sở để sử dụng hợp lý các hợp chất chứa FA trong sản xuất sản phẩm dệt may, đồng thời góp phần xác định hàm lượng FA giới hạn cho các nhóm trang phục có điều kiện sử dụng khác nhau là việc làm cần thiết có giá trị khoa học và thực tiễn cao. Lịch sử nghiên cứu: Trên thế giới hiện nay có một số nghiên cứu về sự di rời FA từ sản phẩm dệt may [14, 19, 21]. Các nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của một số yếu tố như nhiệt độ, mồ hôi, sự cọ xát đến sự giải phóng FA xác định   10 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 được theo tiêu chuẩn NF ISO 1484-1 [15] và NF ISO 14184-2 [16] và ảnh hưởng của các chu kỳ giặt, các phương pháp chiết tách khác nhau [21] đến hàm lượng FA chiết tách được trên mẫu, cung như nghiên cứu ảnh hưởng của FA đến cơ thể con người [22]. Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu khảo sát về hàm lượng FA trên một số sản phẩm dệt may [3] và ảnh hưởng của số chu kỳ giặt đến hàm lượng FA chiết tách được trên một số mặt hàng quần áo trẻ em. Các nghiên cứu trong nước và quốc tế đều chưa đề cập cụ thể đến các điều kiện thực tế sử dụng quần áo như nhiệt độ môi trường, sự mài mòn giữa cơ thể người và quần áo, mồ hôi v.v. đến sự giải phóng FA từ quần áo (hàm lượng FA này sẽ trực tiếp đi vào cơ thể người qua vùng da tiếp xúc). Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn: Mục đích nghiên cứu của luận văn là: Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố: Nhiệt độ môi trường, sự mài mòn và tác động của mồ hôi đến sự giải phóng FA từ quần áo 100 % cotton mặc sát da ra môi trường trong quá trình sử dụng; làm cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo để thiết lập giới hạn cho phép về hàm lượng FA chiết tách được từ sản phẩm dệt may có điều kiện sử dụng khác nhau. Đối tượng nghiên cứu của luận văn là: Vải dệt kim 100 % cotton được sản xuất trong nước, sử dụng để may quần áo trẻ em có hàm lượng FA chiết tách được nằm trong giới hạn Oeko-Tex 100 (< 20 ppm). Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự giải phóng FA từ quần áo mặc sát da trong quá trình sử dụng: nhiệt độ môi trường, số chu kỳ mài mòn, pH mồ hôi. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản: Khảo cứu tài liệu để kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố trong nước và trên thế giới về FA, sự tồn tại của FA trên sản phẩm và các yếu tố ảnh hưởng đến sự giải phóng FA từ quần áo trong quá trình sử dụng, các phương pháp xác định hàm lượng FA chiết tách được. Qua khảo cứu tài liệu xác định được các yếu tố chính ảnh hưởng đến giả phóng FA từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng là: Nhiệt độ môi   11 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 trường, pH mồ hôi, sự mài mòn. Đề xuất và xây dựng phương pháp cùng thiết bị thí nghiệm tác động của các yếu tố nghiên cứu đến trang phục mặc sát da trong quá trình sử dụng. Khảo sát hàm lượng FA trên một số quần áo trẻ em mặc sát da để lựa chọn được mẫu vải nghiên cứu. Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ quần áo mặc sát da trong quá trình sử dụng (Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, ảnh hưởng của mồ hôi, ảnh hưởng của số chu kỳ mài). Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yêu tố đến sự giải phóng FA trong quá trình sử dụng. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí môi trường và số chu kỳ mài đến lượng FA giải phóng ra từ vải được thấm ướt bằng nước cất hoặc mồ hôi axit hoặc mồ hôi bazơ. Sử dụng quy hoạch thực nghiệm để tiến hành thí nghiệm và dùng phần mềm quy hoạch thực nghiệm để xử lý kết quả. Từ đó xác định được phương trình hồi quy thực nghiệm thể hiện mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố đến lượng FA giải phóng ra trong quá trình sử dụng. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố. Nghiên cứu khảo sát để lựa chọn đối tượng nghiên cứu. Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải, sử dụng các tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế. Sử dụng toán quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải. Sử dụng các phần mềm chuyên dụng (Excel, Design- Expert) để xử lý số liệu thực nghiệm. Đóng góp của tác giả: Đề xuất và xây dựng phương pháp cùng thiết bị thí nghiệm mô phỏng tác động của các yếu tố: Nhiệt độ môi trường, pH mồ hôi, sự mài mòn ma sát đến trang phục mặc sát da trong quá trình sử dụng. Đã xác định được ảnh hưởng của các yếu tố sử dụng chính: nhiệt độ môi   12 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 trường, mồ hôi và sự mài mòn đến hàm lượng FA chiết tách được từ vải dệt kim 100 % cotton sử dụng may quần áo trẻ em. Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở để cho hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm xác định giới hạn cho phép về FA đối với trang phục phù hợp với điều kiện môi trường sử dụng khác nhau. Phương pháp và kỹ thuật xây dựng được trong nghiên cứu này có thể áp dụng để xác định ảnh hưởng của các yếu tố sử dụng đến các chỉ tiêu sinh thái khác của sản phẩm dệt may như hàm lượng kim loại nặng, độ bền màu v.v.   13 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các hợp chất của formandehyde và ứng dụng của chúng trong sản xuất dệt may 1.1.1 Sơ lược về formaldehyde (FA) FA là hợp chất hữu cơ có rất nhiều tên gọi khác nhau như formol, methyl aldehyde, methylene oxide, metanal, là andehyde đơn giản nhất … FA lần đầu tiên được nhà hóa học người Nga Aleksandr Butlerov tổng hợp năm 1859 nhưng chỉ được Hoffman xác định chắc chắn vào năm 1867 [1]. Trong tự nhiên, FA có sẵn trong gỗ, táo, cà chua, khói động cơ, khói thuốc lá, khói đốt gỗ, dầu và khí hóa lỏng (gas)… Ngoài ra, FA còn hiện diện trong các sản phẩm đã qua chế biến như sơn và dầu bóng, gỗ ép, keo, vải, chất chống cháy, các chất bảo quản và chất cách ly… Trong khí quyển Trái Đất, FA được tạo ra bởi phản ứng của ánh sáng mặt trời và oxy đối với metan và các hyđrocacbon khác có trong khí quyển. Một lượng nhỏ FA được tạo ra như là sản phẩm phụ trong quá trình trao đổi chất của phần lớn các sinh vật, trong đó có con người. Công thức phân tử CH2O Cấu trúc phân tử:   Danh pháp IUPAC Methanal Số CAS [50-00-0] Số đăng ký RTECS LP 8925000 Số UN 1198,2209,2213 14 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường Các nguy hiểm chính 2012 Chất độc, dễ cháy NFPA 704 Trong công nghiệp, FA được sản xuất bằng cách oxi hóa metanol có xúc tác. Các chất xúc tác được sử dụng nhiều nhất là bạc kim loại hay hỗn hợp của sắt ôxít với môlípđen và vanađi. Trong hệ thống sử dụng sắt ôxít (công nghệ Formox) phổ dụng hơn, metanol và oxy phản ứng ở 250 °C để tạo ra FA theo phương trình hóa học [1]: CH3OH + ½ O2 → H2CO + H2O Xúc tác gốc bạc thông thường hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 650 °C. Ở đây có hai phản ứng hóa học tạo FA diễn ra đồng thời: phản ứng đầu giống như phương trình trên, còn phản ứng sau là phản ứng khử hiđrô: CH3OH → H2CO + H2 Ở mức độ sản xuất ít, formalin có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác bao gồm sự chuyển hóa từ êtanol thay vì nguồn nguyên liệu metanol thông thường. Tuy nhiên, các phương pháp này không có giá trị thương mại lớn. 1.1.2 Tính chất lý hóa của FA - Là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và có khả năng chuyển sang thể khí ở điều kiện bình thường [1]. - Không màu, mùi cay xốc, khó ngửi. - Tan nhiều trong nước (nếu dung dịch này có khoảng 40 % theo thể tích hoặc 37 % theo khối lượng gọi là formon hay formalin). - Nhiệt độ nóng chảy: -117 ºC (156 K). - Nhiệt độ sôi: -19.3 °C (253.9 K). - Độ hòa tan trong nước > 100 g/100 ml (20 °C). - Phân tử gam 30.03 g/mol. - FA là một chất có ái lực điện tử (electrophil). Nó có thể tham gia vào các phản ứng thế thơm ái lực điện tử với các hợp chất thơm và cũng có thể tham gia các phản ứng cộng ái lực điện tử với các anken. Trong sự hiện diện của các chất   15 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 xúc tác có tính bazơ, FA tham gia vào phản ứng Cannizaro để tạo ra axít formic và metanol. - FA dễ dàng bị oxi hóa bởi oxy trong khí quyển để tạo ra axít formic. Dung dịch FA vì thế phải đóng nắp chặt để ngăn không cho tạo ra chất này trong quá trình lưu trữ. - FA bị polyme hóa theo hai hướng khác nhau để tạo ra tam phân vòng 1,3,5triôxan hay polyme mạch thẳng polyoxymetylen. Sự hình thành của các chất này làm cho khí FA có các tính chất không tuân theo các định luật của khí lý tưởng một cách rõ nét, đặc biệt ở các nhiệt độ thấp hay áp suất cao [2]. 1.1.3 Ứng dụng của FA trong sản xuất dệt may 1.1.3.1 Sử dụng FA trong quá trình xử lý chống nhàu ™ Mục đích chống nhàu: Hạn chế hoặc hồi phục lại các nếp nhàu xuất hiện trong quá trình gia công hoặc sử dụng chúng. Sản phẩm dễ chăm sóc có khả năng phục hồi nhất định với sự thay đổi cấu trúc và hình dạng trong qua trình gia công, giặt, sử dụng và dễ là phẳng để làm tăng giá trị sử dụng, tăng giá trị mỹ quan cho sản phẩm. ™ Nguyên nhân gây nhàu - Do các tác động ngoại lực (đặc biệt là trong môi trường nước) như: vò, xoắn, cử động, gió… các tác động cơ học sẽ gây ra nhàu. - Trong vật liệu có cấu trúc hai pha: Cấu trúc tinh thể và cấu trúc vô định hình. Tỷ lệ các pha này có ảnh hưởng tới tính chất hóa học và lý học của xơ. Cấu hình của xơ Xenlulo (thành phần chủ yếu trong xơ bông chiếm khoảng 97 %) ổn định bằng liên kết hidro và lực Vanderwalls. Trong vùng tinh thể, các mạch đại phân tử định hướng song song dọc trục xơ và liên kết chặt chẽ với nhau. Lực liên kết giữa các phân tử đủ lớn để đề kháng khuynh hướng chuyển động tương đối giữa các phân tử do tác động gây nhàu tạo ra. Thậm chí khi có sự dịch chuyển tương đối xảy ra thì lực liên kết này sẽ kéo các phân tử trở lại vị trí ban đầu. Vì vậy trong vùng tinh thể khả năng kháng nhàu của xơ Xenlulo khá cao. - Trong xơ xenlulo, giữa các vùng tinh thể thường tồn tại các vùng vô định hình, trong vùng vô định hình, các mạch phân tử sắp xếp không trật tự, không gian   16 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 giữa các mạch phân tử lớn hơn và lực liên kết giữa các phân tử yếu hơn. Do lực liên kết giữa các phân tử thấp nên lực phát sinh trong quá trình gây nhàu có thể gây ra sự dịch chuyển tương đối của các mạch phân tử với nhau hoặc làm đứt các liên kết yếu giữa các phân tử. Khi bỏ ngoại lực đi thì các lực liên kết không còn đủ lớn để kéo các phân tử trở về vị trí ban đầu hậu quả gây nên hiện tượng nhàu trong vải. Hình 1. Liên kết phân tử trong chuỗi polyme của xenlulo ™ Bản chất của hoàn tất chống nhàu: Sử dụng các hợp chất có khả năng thấm sâu vào lõi xơ, sợi đồng thời có khả năng phản ứng với các nhóm chức trong mạch đại phân tử đặc biệt là ở miền vô định hình, tạo ra các liên kết ngang. Khi có tác động ngoại lực, các liên kết ngang này như một lò xo để giữ cho mạch đại phân tử không bị dịch chuyển hoặc kéo chúng về vị trí ban đầu khi bỏ ngoại lực. Mặt khác, các hợp chất trên còn có khả năng đa tụ trong quá trình xử lý nhiệt độ để tạo thành màng cao phân tử không tan trên vải và làm tăng khả năng chống nhàu cho vật liệu (còn có khả năng chống co). ™ Thành phần dung dịch chống nhàu : Dung dịch chống nhàu cho vải bông tiêu biểu gồm: Chất chống nhàu, xúc   17 Luận văn cao học Nguyễn Thị Hường 2012 tác, chất làm mềm, chất ngấm và các chất khác. - Chất chống nhàu: Phản ứng của FA với các chất chống nhàu [10]: FA phản ứng với các nhóm hoạt động mạnh như: -OH; -NH; -CH… Hình 2. Phản ứng của HCHO với các nhóm hoạt động mạnh Chất chống nhàu đã được sử dụng cho vải bông có thể phân làm 3 nhóm: Nhóm 1: Các chất chống nhàu trên cơ sở FA [5]:   - Ure/ FA - Melamin/FA - Glycol hemiaxetal - Carbarmat - Dimetylol etylen ure - Dimetylol dihidroxi etylen ure (DMDHEU). 18