Vật liệu tổ hợp tự phân hủy trong môi trường trên cơ sở tinh bột sắn hồ hóa và mùn cưa - Phần II: Tính chất của vật liệu tổ hợp tinh bột - mùn cưa

T¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (1), Tr. 10 - 13, 2006<br /> <br /> <br /> VËT LIÖU Tæ HîP Tù PH¢N HñY TRONG M¤I TR¦êNG TR£N<br /> C¥ Së TINH BéT S¾N Hå HãA Vµ MïN C¦A<br /> PhÇn II - TÝnh chÊt cña vËt liÖu tæ hîp tinh bét - mïn c6a<br /> <br /> §Õn Tßa so¹n 8-6-2004<br /> PH¹M NGäC L¢N, NGUYÔN CH¢U GIANG, NGUYÔN C¤NG QUYÒN<br /> Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr-êng §¹i häc B¸ch khoa H2 Néi<br /> <br /> SUMMARY<br /> In this paper the mechanical, water absorption and biodegradable properties of the<br /> thermoplastic starch-wood flour composite materials were studied. The mechanical properties of<br /> the materials decreased upon their burial time in soil. The structures of the materials were almost<br /> disrupted after 30-40 days in the soil. The degradation rate of the materials containing<br /> ureformaldehyde resin (UF) was slower than that of the materials without UF.<br /> <br /> <br /> I - Më §ÇU thu ® îc l gi¸ trÞ trung b×nh tõ 5 mÉu thÝ<br /> nghiÖm.<br /> Trong b i b¸o tr íc [1] chóng t«i ® th«ng<br /> b¸o vÒ quy tr×nh chÕ t¹o tinh bét nhiÖt dÎo v III - KÕT QU¶ V TH¶O LUËN<br /> vËt liÖu tæ hîp tinh bét-mïn c a. B i b¸o n y<br /> tr×nh b y c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ tÝnh chÊt 1. §é hÊp thô n íc cña vËt liÖu tæ hîp<br /> cña vËt liÖu tæ hîp ®ã. Quan hÖ gi÷a tû lÖ tinh<br /> VËt liÖu cã nÒn nhùa l tinh bét cã ®é hÊp<br /> bét/mïn c a v ®é ph©n hñy cña vËt liÖu theo<br /> thêi gian ch«n trong ®Êt trång còng ® îc xem thô n íc cao. H×nh 1 tr×nh b y ®é hÊp thô n íc<br /> xÐt. cña vËt liÖu theo thêi gian. Chóng ta dÔ nhËn<br /> thÊy trong 10 ng y ®Çu, vËt liÖu hÊp thô n c rÊt<br /> II - THùC NGHIÖM m¹nh. Sau ®ã l îng n íc hÊp thô gi¶m ®i v tõ<br /> ng y 20 trë ®i gÇn nh b o hßa.<br /> Quy tr×nh chÕ t¹o tinh bét s¾n nhiÖt dÎo v 16<br /> §é hÊp thô n íc, %<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> vËt liÖu tæ hîp tinh bét-mïn c a ® îc tr×nh b y 14<br /> chi tiÕt trong b i b¸o tr íc. Mïn c a cã kÝch 12<br /> th íc 2 - 5 mm [1]. 10<br /> Ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn kÐo ®øt v ®é 8<br /> bÒn uèn ® îc tiÕn h nh nh ® m« t¶ trong b i 6<br /> b¸o tr íc [1]. 4<br /> <br /> §é hót Èm ® îc x¸c ®Þnh theo ph ¬ng ph¸p 2<br /> <br /> sau: mÉu vËt liÖu, kÝch th íc 1 cm × 1 cm × 0,4 0<br /> 0 10 20 30 40<br /> cm ® îc ®Ó trong phßng cã ®é Èm cè ®Þnh 70%,<br /> Thêi gian, ng y<br /> nhiÖt ®é 24oC. Sau nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt<br /> ®Þnh c©n mÉu lªn, so s¸nh víi khèi l îng mÉu H×nh 1: Quan hÖ ®é hÊp thô n íc v thêi gian<br /> ban ®Çu ®Ó x¸c ®Þnh ®é hÊp thô n íc. KÕt qu¶ ®Ó mÉu trong phßng<br /> 10<br /> 2. nh h ëng cña m«i tr êng Èm trong tæ hîp vËt liÖu ®Ó cã ®é hÊp phô n íc<br /> mong muèn. C¸c vËt liÖu chÕ t¹o c cÊt gi÷<br /> Tinh bét l mét polyme a n íc nên hÊp phô trong b×nh dexicator cã ®é Èm t ¬ng ®èi ® îc<br /> n íc rÊt m¹nh. Nghiªn cøu ®é Èm cña m«i khèng chÕ æn ®Þnh 35%, 75% và 100%.<br /> tr êng t¸c ®éng lªn tÝnh chÊt c¬ h c c a vËt liÖu ¶nh h ëng cña m«i tr êng Èm chøa vËt liÖu<br /> tæ hîp tinh bét-mïn c a cã ý nghÜa thùc tÕ. Dùa lªn tÝnh chÊt c¬ h c cña chóng ® îc nªu lªn trªn<br /> v o ®ã cã thÓ ®iÒu chØnh tû lÖ c¸c th nh phÇn h×nh 2 (A v B).<br /> <br /> 12 25<br /> <br /> 10<br /> 20<br /> é bÒn kÐo øt, MPa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> é bÒn uèn, MPa<br /> 8<br /> 15<br /> 6<br /> 10<br /> 4<br /> <br /> 5<br /> 2<br /> <br /> 0 0<br /> 0 50 100 150 0 50 100 150<br /> é Èm, % é Èm, %<br /> <br /> (A) (B)<br /> H×nh 2: Quan hÖ gi÷a ®é Èm v ®é bÒn kÐo ®øt (A) v ®é bÒn uèn (B) cña vËt liÖu tæ hîp<br /> <br /> H×nh 2 cho thÊy m«i tr êng Èm cã ¶nh tÝnh chÊt c¬ häc.<br /> h ëng xÊu ®Õn tÝnh chÊt c¬ h c cña vËt liÖu. VËt<br /> b) §é tæn hao khèi l-îng cña vËt liÖu ch«n<br /> liÖu trong m«i tr êng ®é Èm t ¬ng ®èi càng cao<br /> trong m«i tr-êng ®Êt trång<br /> thÓ hiÖn tÝnh chÊt c¬ h c c ng thÊp. iÒu n y cã<br /> ý nghÜa cho vËt liÖu øng dông trong thùc tÕ. V× VËt liÖu tæ hîp ® îc ch«n trong m«i tr êng<br /> r»ng khi vËt liÖu ® dïng xong, gÆp m«i tr êng ®é ®Êt tr ng. Sau nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh<br /> Èm cao chóng dÔ bÞ phá hñy nhanh. mÉu ® îc lÊy lªn x¸c ®Þnh tæn hao khèi l îng.<br /> §å thÞ tæn hao khèi l îng theo thêi gian ® îc<br /> 3. TÝnh chÊt ph©n hñy cña vËt liÖu tæ hîp<br /> tr×nh b y trong h×nh 5. Cho thÊy vËt liÖu cã tèc<br /> a) Sù thay ®æi tÝnh chÊt c¬ h c cña vËt liÖu ch«n ®é tæn hao khèi l îng trong m«i tr êng ®Êt rÊt<br /> trong m«i tr-êng ®Êt nhanh. Sau 20 ng y ®é tæn hao khèi l îng ®¹t<br /> kho¶ng 40%.<br /> Sù thay ®æi tÝnh chÊt c¬ h c cña vËt liÖu<br /> theo thêi gian ch«n trong ®Êt ® îc nªu lªn trong c) Sù thay ®æi tÝnh chÊt c¬ h c cña vËt liÖu cã<br /> h×nh 3 v 4. Ký hiÖu TB/MC chØ tû lÖ phÇn khèi thªm nhùa UF ch«n trong m«i tr-êng ®Êt<br /> l îng gi÷a tinh bét v mïn c a. Cho thÊy tÝnh trång<br /> chÊt c¬ häc cña vËt liÖu tæ hîp tinh bét-mïn c a<br /> gi¶m rÊt nhanh theo thêi gian ch«n d íi ®Êt. Sau ¶nh h ëng cña h m l îng nhùa UF lªn ®é<br /> 30 - 40 ng y vËt liÖu trë nªn rÊt xèp, vì vôn, cã bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu tæ hîp theo thêi gian<br /> cÊu tróc rÊt yÕu, hÇu nh kh«ng x¸c ®Þnh ® îc ch«n d íi ®Êt ® îc tr×nh b y trªn h×nh 6.<br /> <br /> <br /> <br /> 11<br />  9<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> §é bÒn kÐo ®øt, MPa<br /> 8<br /> 7<br /> 6 TB/MC=60/81<br /> 5 TB/MC=60/71<br /> 4 TB/MC=60/61<br /> 3 TB/MC=60/51<br /> <br /> 2<br /> 1<br /> 0<br /> 0 10 20 30 40<br /> <br /> Thêi gian, ng y<br /> H×nh 3: Quan hÖ cña ®é bÒn kÐo ®øt v thêi gian ch«n mÉu trong ®Êt<br /> <br /> 20 Thêi gian, ng y<br /> §é bÒn uèn, MPa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 18<br /> 16<br /> 14<br /> TB/MC=60/81<br /> 12<br /> TB/MC= 60/71<br /> 10<br /> TB/MC= 60/61<br /> 8<br /> TB/MC= 60/51<br /> 6<br /> 4<br /> 2<br /> 0<br /> 0 10 20 30 40<br /> <br /> Thêi gian, ng y<br /> H×nh 4: Quan hÖ cña ®é bÒn uèn v thêi gian ch«n mÉu trong ®Êt<br /> 120<br /> L îng mÉu cßn l¹i, %<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 100<br /> <br /> 80<br /> <br /> 60<br /> <br /> 40<br /> <br /> 20<br /> <br /> 0<br /> 0 5 10 15 20 25<br /> <br /> Thêi gian, ng y<br /> H×nh 5: Quan hÖ gi÷a ®é tæn hao khèi l îng v thêi gian ch«n mÉu trong ®Êt<br /> H×nh 6 cho thÊy h m l îng nhùa UF c ng UF bÞ ph©n huû víi tèc ®é chËm h¬n [5]. Tuy<br /> cao thì b n kéo #t cña vËt liÖu c ng cao v nhiªn, tÊt c¶ c¸c mÉu sau kho¶ng 40 ng y ®Òu bÞ<br /> mÉu bÞ ph©n huû víi tèc ®é c ng chËm. §iÒu vì vôn, kh«ng x¸c ®Þnh ® îc tÝnh chÊt c¬ häc.<br /> n y còng dÔ hiÓu v× nhùa UF trong th nh phÇn Thùc nghiÖm cho thÊy quy luËt biÕn thiªn cña<br /> tæ hîp nhùa nÒn ® l m cho kÕt cÊu cña vËt liÖu ®é bÒn uèn cña mÉu vËt liÖu víi h m l îng nhùa<br /> chÆt chÏ h¬n. MÆt kh¸c so víi tinh bét th× nhùa UF kh¸c nhau theo thêi gian còng t ¬ng tù nh<br /> 12<br /> biÕn thiªn ®é bÒn kÐo ®øt.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> §é bÒn kÐo ®øt, MPa<br /> 16<br /> <br /> 14<br /> 12<br /> <br /> 10 3.5% UF<br /> 4.5% UF<br /> 8<br /> 9% UF<br /> 6 13.5% UF<br /> 4<br /> 2<br /> <br /> 0<br /> 0 10 20 30 40 50<br /> <br /> Thêi gian, ng y<br /> H×nh 6: Quan hÖ ®é bÒn kÐo #t - thêi gian ch«n mÉu trong ®Êt tr ng<br /> <br /> IV - KÕT LUËN kh«ng chøa UF.<br /> <br /> - TÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu tæ hîp tinh T I LIÖU THAM KH¶O<br /> bét - mïn c a phô thuéc v o ®é Èm m«i tr êng<br /> l u gi÷. §é Èm m«i tr êng c ng cao th× tÝnh 1. Ph¹m Ngäc L©n, NguyÔn Ch©u Giang,<br /> chÊt c¬ häc cña vËt liÖu tæ hîp c ng gi¶m. NguyÔn C«ng QuyÒn. T¹p chÝ Hãa häc, T.<br /> 43, sè 6, Tr. 670 - 673 (2005).<br /> - H m l îng tinh bét trong vËt liÖu tæ hîp<br /> c ng cao th× tÝnh chÊt c¬ häc cña chóng c ng 2. Jiugao YU, Jianping Gao, Tong Lin. J.<br /> thÊp, ®é tæn hao khèi l îng trong m«i tr êng Appl. Polym. Sci., 62, P. 1491 - 1494<br /> ®Êt theo thêi gian c ng lín. (1996).<br /> - TÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu tæ hîp ch«n 3. P. Forssell, J. Mikkila, T. Suortti. Pure Appl.<br /> trong m«i tr êng ®Êt trång gi¶m theo thêi gian Chem., A 33(5), P. 703 - 715 (1996).<br /> ch«n mÉu. Sau 30 - 40 ng y, vËt liÖu bÞ ph©n 4. J. J. G. Van Soet, D. De Wit and F. G.<br /> hñy rÊt m¹nh, vì vôn th nh m¶nh nhá v xèp. Vliegenhart. J. Appl. Polym. Sci., 61, P.<br /> - TÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu ® îc c¶i 1927 - 1937 (1966).<br /> thiÖn khi thªm v o th nh phÇn vËt liÖu mét 5. TrÇn VÜnh DiÖu, Ph¹m Ngäc L©n, Lª Ho i<br /> l îng nhùa UF nhÊt ®Þnh. MÉu vËt liÖu chøa UF Anh. T¹p chÝ Hãa häc, sè 3a, Tr. 115 - 124<br /> ph©n hñy trong m«i tr êng ®Êt chËm h¬n mÉu (2002).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 13<br />