Nghiên cứu phản ứng đông trùng hợp ghép axit acrylic lên sợi xơ dừa và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ

Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ NaOH ñến phần trăm Nồng ñộ và thời gian ngâm sợi xơ dừa càng tăng thì phần trăm bị tách loại càng tăng.. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến quá trình ghép Ta

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



LÊ THỊ KIM LY

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG ĐỒNG TRÙNG HỢP

GHÉP AXIT ACRYLIC LÊN SỢI XƠ DỪA VÀ

ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ

Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ

Mã số: 60.44.27

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng - 2011

Công trình ñược hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



Người hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN MẠNH LỤC

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Luận văn sẽ ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Khoa học họp tại Đại học Đà nẵng vào ngày

… tháng… năm…

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại Học Đà Nẵng

- Thư viện Trường Đại học sư phạm, Đại Học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn ñề tài

Xenlulozơ là một trong những polyme thiên nhiên sẵn có

nhất, giá thành rẻ, bên cạnh ñó là khả năng phân huỷ sinh học và tái

tạo lại ñược nguồn nguyên liệu Việc nghiên cứu các copolyme ghép

bằng quá trình copolyme hoá các vinyl monome lên xenlulozơ và

ứng dụng nó ñã ñược tiến hành trong mấy chục năm qua Hiện nay

trong nước chưa thấy công trình nào công bố về quá trình ghép

acrylic axit, lên sợi xơ dừa Vì vậy, chúng tôi chọn ñề tài: “Nghiên

cứu phản ứng ñồng trùng hợp ghép axit acrylic lên sợi xơ dừa và ứng

dụng làm vật liệu hấp phụ” làm luận văn Thạc Sĩ

2 Mục ñích nghiên cứu

Tìm ra các ñiều kiện tối ưu cho quá trình ñồng trùng hợp

ghép axit acrylic lên sợi xơ dừa nhằm tạo ra sản phẩm có khả năng

ứng dụng trong thực tiễn

3 Đối tượng nghiên cứu

Xơ dừa, axit acrylic

4 Phương pháp nghiên cứu

5 Ý nghĩa khoa học của ñề tài

Sản phẩm này có khả năng ứng dụng cho việc giữ nước, hấp

phụ trao ñổi ion

6 Cấu trúc luận văn gồm các phần

Ngoài phần mở ñầu và kết luận, nội dung của luận văn ñược

chia thành 3 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 3: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 SỢI XƠ DỪA

1.2 XỬ LÝ SỢI XƠ DỪA 1.3 ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP 1.4 TỔNG QUAN VỀ MONOME VÀ CHẤT KHƠI MÀO 1.5 KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI CỦA COPOLYME GHÉP

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 2.2 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

Sơ ñồ 2.1 Sơ ñồ nghiên cứu thực nghiệm

Nguyên liệu: Dừa ta

Sợi xơ dừa

Xử lý sợi

Tước, phơi khô, xay, rây

Độ ẩm

NaOH

NaOH+5% H2O2

H2SO4 0,2% và NaOH

H2SO4 0,2% và NaOH + 5% H2O2

Copolyme hấp phụ

Cu2+

Thời gian pH Tỷ lệ VCu

2+

/mxơ dừa qmax

Đồng trùng

hợp ghép

Khơi mào APS

Khơi mào

Fe2+/ H2O2

Thời gian

Nhiệt ñộ

Khối lượng monome/sợi

Nồng ñộ chất khơi mào

pH

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 SỢI XƠ DỪA

3.1.1 Độ ẩm

Độ ẩm trung bình của sợi xơ dừa là 8,73%

3.1.2 Phổ hồng ngoại của sợi xơ dừa

Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1

BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN

Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai DT:01684097382 MAU 1 Date: 10/15/2011

4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600.0

0.050

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.000

cm-1

A

3337 2926

1614 1452 1375 1235 1113 1044

890

826 714 630

Hình 3.1 Phổ hồng ngoại của xơ dừa

Nhận xét: phổ hồng ngoại của sợi xơ dừa ban ñầu có những

pic ñặc trưng cho các nhóm ñịnh chức trong phân tử xenlulozơ

3.1.3 Ảnh SEM của sợi xơ dừa ban ñầu

Hình 3.3 Ảnh SEM của sợi xơ dừa

Nhận xét: Ảnh SEM cho thấy xơ dừa ban ñầu có hình dạng

sợi, bề mặt gồ ghề và thô ráp, có rất nhiều nếp gấp thuận lợi cho việc bám ghép các thành phần khác lên bề mặt của sợi

3.1.4 Phổ phân tích nhiệt vi sai của sợi xơ dừa

Temperature /°C

-5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0

0 DTA /(uV/mg)

30 40 50 60 70 80 90 100

TG /%

89.9 °C

-11.42 %

-40.51 %

-20.08 %

[1]

↑ exo

Instrument:

File:

Project:

Date/Time:

Laboratory:

Operator:

NETZSCH STA 409 PC/PG Mau 1.ssv None

xo dua ban dau 10/28/2011 1:50:52 PM CNVL KL Quyen

Sample:

Reference:

Material:

Correction File:

Temp.Cal./Sens Files:

Range:

Sample Car./TC:

Mau M1, 28.000 mg Al2O3,0.000 mg None-Metallic Tcalzero.tcx / Senszero.exx 28/10.00(K/min)/800 DTA(/TG) HIGH RG 5 / S

Mode/Type of Meas.:

Segments:

Crucible:

Atmosphere:

TG Corr./M.Range:

DSC Corr./M.Range:

Remark:

DTA-TG / Sample 1/1 DTA/TG crucible Al2O3 KK/50 / KK/40 000/5000 µV PTNKL 28-10-2011 15:19

Hình 3.5 Phổ phân tích nhiệt vi sai của sợi xơ dừa ban ñầu

Nhận xét: hình 3.5 cho thấy sợi xơ dừa tương ñối bền

nhiệt

3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SỢI

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ trong quá trình xử lý sợi xơ dừa qua một giai ñoạn

3.2.1.1 Xử lý bằng tác nhân NaOH

Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ NaOH ñến phần trăm

bị tách loại

Lượng chất bị tách ra càng nhiều khi thời gian và nồng ñộ

tăng Khi nồng ñộ NaOH thấp thì nó hòa tan phần vô ñịnh hình, còn

xenlulozơ chỉ bị tác ñộng nhẹ Khi tăng nồng ñộ NaOH và tăng thời

gian xử lý thì quá trình tách phần vô ñịnh hình tăng không ñáng kể vì

hàm lượng của chúng có trong sợi là giới hạn Thời gian và nồng ñộ

NaOH tốt nhất là 32 giờ và 1N

3.2.1.2 Xử lý bằng tác nhân NaOH + 5% H 2 O 2

0 10 20 30 40 50

Thời gian (giờ )

NaOH 0,1N

NaOH 1N

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ NaOH + 5%

Phần trăm bị tách loại tăng theo sự tăng nồng ñộ, thời gian

Khi sử dụng NaOH có H2O2 thì phần trăm tách loại lớn hơn khi sử

dụng NaOH trong cùng ñiều kiện Có thể là do H2O2 oxi hóa lignin

trong môi trường kiềm và sản phẩm sau khi bị oxi hóa sẽ hòa tan

trong kiềm.Thời gian và nồng ñộ thích hợp là 16 giờ và NaOH 1N

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ trong quá

trình xử lý sợi xơ dừa qua hai giai ñoạn

3.2.2.1 Xử lý bằng dung dịch H 2 SO 4 0,2% và NaOH

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ NaOH ñến phần trăm

Nồng ñộ và thời gian ngâm sợi xơ dừa càng tăng thì phần trăm bị tách loại càng tăng Phần trăm lượng chất tách ra lớn hơn

ñáng kể so với quá trình xử lý một giai ñoạn ở cùng ñiều kiện Axit

có tác dụng làm ñứt các liên kết axetal giữa nhóm chức của lignin với nhóm hydroxyl của hemixenlulozơ Các sản phẩm của lignin bị tách

ra tuy chưa hòa tan hoàn toàn trong dung dịch này nhưng ở giai ñoạn

xử lý kiềm chúng sẽ dễ dàng tham gia vào các phản ứng hóa học và tạo nên các sản phẩm dễ tan trong kiềm, thậm chí tan trong nước Vậy, thời gian và nồng ñộ NaOH thích hợp là 16 giờ và NaOH 1N

3.2.2.2 Xử lý bằng dung dịch H 2 SO 4 0,2% và NaOH + H 2 O 2

0 10 20 30 40 50 60

Thời gian (giờ )

NaOH 0,1N

NaOH 1N

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ NaOH ñến phần

Lượng chất tách ra càng nhiều khi thời gian và nồng ñộ tăng

Điều này ñược giải thích tương tự như ở xử lý một giai ñoạn Thời

gian và nồng ñộ thích hợp nhất là 32 giờ và NaOH 1N

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến phần trăm bị tách loại trong quá trình xử lý sợi

0 10 20 30 40 50 60

và NaOH + 5%

H2O2 H2SO4 0,2%

và NaOH NaOH + 5%

H2O2 NaOH

Hình 3.11 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến phần trăm bị tách loại trong quá

trình xử lý sợi

Lượng tạp chất bị tách ra càng nhiều khi nhiệt ñộ càng tăng

Điều này có thể ñược giải thích: dưới tác dụng của nhiệt ñộ thì quá

trình hòa tan các tạp chất sáp, vô cơ và các hemixenlulozơ, lignin có

ñộ trùng hợp thấp càng nhanh Quá trình xử lý sợi bằng kiềm ở nhiệt

khả năng hòa tan các chất Dưới tác dụng của nhiệt sẽ bẻ gãy ñáng kể

các liên kết ete ở Cα mạch hở và ở Cβ, phân chia lignin thành các

phần nhỏ, là lý do dẫn ñến hòa tan lignin Nhiệt ñộ thích hợp là 600C

3.3 ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP AXIT ACRYLIC LÊN SỢI XƠ

DỪA SỬ DỤNG TÁC NHÂN KHƠI MÀO APS

3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến quá trình ghép

0 10 30 50 70 90 100

Nh i ệ t ñộ (0C )

GY (%)

GE (%)

Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến quá trình ghép

Ta thấy rằng hiệu suất ghép tăng khi nhiệt ñộ phản ứng tăng

do khi nhiệt ñộ tăng các gốc tự do ñược tạo thành nhiều hơn thúc ñẩy

quá trình phản ứng làm tăng hiệu suất ghép Tuy nhiên, ở trên 700C

thì phản ứng tạo homopolyme chiếm ưu thế làm cho hiệu suất ghép

tăng không ñáng kể Vậy nhiệt ñộ thích hợp cho phản ứng là 700C

3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian ñến quá trình ghép

0 10 30 50 70 90 100

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.15 Ảnh hưởng của thời gian ñến quá trình ghép

Qua kết quả ở hình 3.15 cho thấy hiệu suất ghép tăng khi thời gian ghép kéo dài, thời gian tăng ảnh hưởng nhiều tới sự phân hủy của chất xúc tác do tạo ra nhiều gốc tự do thúc ñẩy quá trình phản

ứng Thực nghiệm cho thấy sản phẩm polyme thô trở thành gel khi

thời gian ghép kéo dài Thời gian ghép thích hợp là 180 phút

3.3.3 Ảnh hưởng của nồng ñộ chất khơi mào (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ñến quá trình ghép

0 10 30 50 70 90 100

GY (%)

GE (%)

Hình 3.16 Ảnh hưởng của nồng ñộ APS ñến quá trình ghép

Qua kết quả ở hình 3.16 cho thấy hiệu suất ghép tăng khi tăng nồng ñộ APS ñiều này là do khi tăng nồng ñộ APS làm tăng quá trình tạo gốc tự do ñại phân tử trên xơ dừa, tăng cường quá trình ghép Hiệu suất ghép giảm khi tăng tiếp nồng ñộ APS có thể do ngắt mạch các gốc ñại phân tử trên xơ dừa do tăng sự chuyển electron tới ion APS, tăng sự hình thành homopolyme do lượng monome sẵn có trong quá trình ghép.Vậy nồng ñộ APS thích hợp là 0,08M

3.3.4 Ảnh hưởng của hàm lượng monome ñến quá trình ghép

0 10 30 50 70 90 100

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.17 Ảnh hưởng của lượng AA ñến quá trình ghép

Hình 3.17 cho thấy hiệu suất ghép tăng khi tăng tỷ lệ AA/sợi

xơ dừa ñến 2,5; sau ñó giảm Có thể là do khả năng kết hợp cao hơn

của các phân tử monome lân cận với gốc ñại phân tử xơ dừa Tuy

nhiên, nồng ñộ monome quá cao làm tăng việc chuyển mạch sang

monome tạo homopolyme, cản trở sự khuyếch tán của monome lên

bề mặt xơ dừa Vậy tỷ lệ lượng AA/sợi xơ dừa thích hợp là 2,5g/g

3.3.5 Ảnh hưởng của pH ñến quá trình ghép

0 10 30 50 70 90 100

pH

GY (%)

GE ( %)

TC ( %)

Hình 3.18 Ảnh hưởng của pH ñến quá trình ghép

Kết quả cho thấy hiệu suất ghép tăng khi tăng pH, cực ñại tại

pH = 3 sau ñó giảm Điều này là do ở pH quá thấp thì ion S2O8

bền nên phản ứng tạo gốc tự do hydroxyl khó xảy ra hơn do ñó hiệu suất

ghép thấp Khi tăng pH, quá trình tạo gốc ñại phân tử xơ dừa tăng do

ñó làm tăng hiệu suất ghép Khi pH cao hơn làm giảm số lượng gốc

tự do hydroxyl nên phản ứng ñồng trùng ghép diễn ra khó khăn hơn

3.3.6 Ảnh hưởng của quá trình xử lý sợi ñến các thông số của

quá trình ghép

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của các phương pháp xử lý sợi ñến quá trình

ghép axit acrylic sử dụng tác nhân khơi mào APS

Phương pháp xử lý sợi GY (%) GE (%) TC (%)

Xử lý một giai ñoạn NaOH 1N 14,97 7,52 79,65

Xử lý một giai ñoạn NaOH 1N +

5% H2O2

21,15 9,32 90,79

Xử lý hai giai ñoạn H2SO4 0,2% và

NaOH 1N

18,22 8,25 88,36

Xử lý hai giai ñoạn H 2 SO 4 0,2%

và NaOH 1N + 5% H 2 O 2

24,46 10,56 92,64

Các kết quả thu ñược cho thấy quá trình xử lý sợi ñã làm biến ñổi thành phần và cấu trúc sợi xơ dừa và tác ñộng tích cực ñến hiệu quả của quá trình ghép: xử lý hai giai ñoạn > xử lý một giai

ñoạn > không xử lý

3.3.7 Sơ ñồ tổng hợp copolime ghép từ sợi xơ dừa sử dụng hệ khơi mào APS

Sơ ñồ 3.1 Sơ ñồ ñồng trùng hợp axit acrylic lên sợi xơ dừa sử dụng

hệ khơi mào APS

Hỗn hợp 1

-Ngâm 32 giờ -Lọc, rửa sạch ñến

pH = 7 -Sấy khô Sợi xơ dừa xử lý hai giai ñoạn

Axit acrylic

(NH4)2S2O8 0,08M

R/L = 1/30 (g/ml)

Sợi xơ dừa xử lý một giai ñoạn NaOH 1N + 5% H2O2

Sợi xơ dừa

R/L = 1/50 (g/ml)

R/L = 1/100 (g/ml)

H2SO4 0,2%

-Ngâm 5 giờ -Lọc, rửa sạch ñến

pH = 7 -Sấy khô

-Sục N2 ñuổi O2 -Khuấy 300C trong 1giờ

Tỷ lệ monome/sợi =2,5

Etanol

-Sục N2 ñuổi O2 -Khuấy trong 2 giờ -Nhiệt ñộ 500C

Hỗn hợp sản phẩm

Copolyme ghép: %GY

= 24,46%

-Chiết soxhlet trong

24 giờ -Kết tủa lại trong etanol

-Lọc, sấy khô ở600C

3.4 ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP AXIT ACRYLIC LÊN SỢI XƠ

DỪA SỬ DỤNG TÁC NHÂN KHƠI MÀO Fe 2+ /H 2 O 2

3.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Nhi ệ ñộ (0C)

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.22 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến quá trình ghép

Có thể thấy hiệu suất ghép tăng khi nhiệt ñộ phản ứng tăng

tăng nhiệt ñộ có thể do tăng quá trình ngắt mạch của chuổi polyme

ghép, sự không bền của muối Fe2+ ở nhiệt ñộ cao cũng như quá trình

homopolyme hoá chiếm ưu thế Vậy nhiệt ñộ thích hợp là 500C

3.4.2 Ảnh hưởng của thời gian

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.23 Ảnh hưởng của thời gian ñến quá trình ghép

Kết quả cho thấy các thông số của quả trình ghép ñều tăng

khi thời gian phản ứng tăng Tuy nhiên, sau 150 phút việc tăng thêm

là không nhiều, vì vậy chúng tôi chọn thời gian ghép là 150 phút

3.4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ monome/xơ dừa

0 10 30 50 70 90 100

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.24 Ảnh hưởng của tỷ lệ monome/xơ dừa ñến quá trình ghép

Kết quả cho thấy hiệu suất ghép tăng khi tăng tỷ lệ monome/sợi ñến 2, sau ñó giảm Điều này có thể giải thích là do khả năng kết hợp cao hơn của các phân tử monome ở vùng lân cận với gốc ñại phân tử xenlulozơ Tuy nhiên, nồng ñộ monome quá cao cũng làm cản trở sự khuyếch tán của monome lên bề mặt sợi Tỷ lệ monome/sợi thích hợp là 2 (g/g)

3.4.4 Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe 2+

0 10 30 50 70 90 100

N ồ ng ñộ Fe 2+ (M )

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.25 Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe 2+ ñến quá trình ghép

Có thể thấy rằng hiệu suất ghép tăng khi tăng nồng ñộ Fe2+ tới 0.004M và hiệu suất ghép giảm khi nồng ñộ Fe2+ tiếp tục tăng

tự do ñại phân tử xenlulo, làm tăng hiệu suất ghép Tuy vậy, khi tăng nồng ñộ ion Fe2+ lên quá cao (>0.004M) lại làm giảm hiệu suất ghép

do giảm sự tạo thành gốc hydroxyl theo phương trình:

•OH + Fe2+  OH

+ Fe3+

Nồng ñộ Fe2+ thích hợp là 0,004M

3.4.5 Ảnh hưởng của nồng ñộ H 2 O 2 ñến quá trình ghép

0 10 30 40 60 80 100

0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

N ồ ng ñộ H2O2 (M )

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.26 Ảnh hưởng của nồng ñộ H 2 O 2 ñến quá trình ghép

Có thể thấy rằng hiệu suất ghép tăng dần khi tăng nồng ñộ

H2O2 tới 0.05M và sau ñó giảm nếu tiếp tục tăng nồng ñộ H2O2 Điều

này có thể giải thích là do khi tăng nồng ñộ H2O2 thì số gốc hydroxyl

tạo thành tăng, khơi mào phản ứng ghép làm cho hiệu suất ghép tăng

Nếu tăng nồng ñộ H2O2 quá cao dẫn tới lượng Fe2+ bị cạn kiệt dẫn tới

hiệu suất ghép giảm Vậy nồng ñộ H2O2 thích hợp là 0,05M

3.4.6 Ảnh hưởng của pH

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

pH

GY (%)

GE (%)

TC (%)

Hình 3.27 Ảnh hưởng của pH ñến quá trình ghép

Hiệu suất ghép tăng dần khi tăng pH và cực ñại tại pH = 3

sau ñó giảm khi tiếp tục tăng pH Điều này là do ở pH thấp, quá trình

tạo gốc ñại phân tử xenlulozơ tăng do ñó làm tăng hiệu suất ghép

Khi pH cao hơn làm giảm số lượng gốc tự do hydroxyl cũng như cạn

kiệt ion Fe2+ nên phản ứng ñồng trùng hợp ghép diễn ra khó khăn

hơn Vì vậy pH thích hợp là 3

3.4.7 Ảnh hưởng của quá trình xử lý sợi ñến quá trình ghép khơi mào Fe 2+ /H 2 O 2

Bảng 3.19 Ảnh hưởng của các quá trình xử lý sợi ñến quá trình ghép

Phương pháp xử lý sợi GY (%) GE (%) TC (%)

Xử lý một giai ñoạn NaOH 1N 10,29 6,90 74,57

Xử lý một giai ñoạn NaOH 1N + 5% H2O2

14,28 7,92 90,12

Xử lý hai giai ñoạn H2SO4 0,2%

và NaOH 1N

13,63 7,89 86,34

Xử lý hai giai ñoạn H 2 SO 4 0,2%

và NaOH 1N + 5% H 2 O 2

16,52 9,13 90,49

Có thể thấy rằng sợi xơ dừa xử lý hai giai ñoạn cho hiệu suất ghép cao hơn sợi xơ dừa xử lý một giai ñoạn, sợi xơ dừa không xử lý cho hiệu suất ghép thấp nhất Điều này có thể là do dung dịch NaOH

có tác dụng làm trương nở mạch xenlulozơ Trong môi trường axit, hemixenlulozơ dễ bị thủy phân và tăng khả năng phân tán trong nước Quá trình này sẽ làm cho xơ xốp, giãn các thành tế bào tạo ñiều kiện cho các phản ứng xảy ra dễ Với sợi xơ dừa không xử lý, lignin

dễ dàng ức chế quá trình ghép do tiêu thụ các gốc tự do Một nguyên nhân nữa khiến cho hiệu suất ghép cao khi xử lý sợi xơ dừa qua hai giai ñoạn là quá trình hoà tan các thành phần xenlulozơ trong kiềm tạo ra các lỗ trống trong cấu trúc sợi, làm trương nở dễ dàng Mặt khác, các bó sợi không tách nhau hoàn toàn mà giữa chúng tồn tại một số gắn kết lỏng lẻo tạo thành cấu trúc dạng lưới Kiềm có xu hướng phản ứng với vật liệu gắn kết là hemixenlulozơ, dẫn tới phá huỷ cấu trúc lưới và tách sợi thành các xơ mịn hơn Quá trình xơ hoá sợi này bẻ gãy các bó sợi thành các sợi nhỏ hơn, làm tăng diện tích

bề mặt hiệu dụng ñể thấm hoá chất tốt hơn Khi xử lý kiềm, số nhóm

hydroxyl tự do trên bề mặt sợi tăng làm tăng số trung tâm hoạt ñộng

trên bề mặt sợi Quá trình thuỷ phân các liên kết nhạy kiềm trong

xenlulozơ tạo ra số nhóm hydroxyl tự do cao hơn và tăng cường khả

năng tiếp cận của nhóm hydroxyl trên bề mặt sợi, nhờ ñó tăng khả

năng phản ứng hoá học

3.4.8 Sơ ñồ tổng hợp copolime ghép từ xơ dừa sử dụng hệ khơi

mào Fe 2+ /H 2 O 2

Sơ ñồ 3.2 Sơ ñồ ñồng trùng hợp axit acrylic lên sợi xơ dừa sử dụng

-Chiết soxhlet trong

24 giờ -Kết tủa lại trong etanol

-Lọc, sấy khô ở600C

Tỷ lệ monome/sợi =2

-Ngâm 32 giờ -Lọc, rửa sạch ñến

pH = 7 -Sấy khô

Etanol

-Sục N2 ñuổi O2 -Khuấy trong 2 giờ -Nhiệt ñộ 500C Hỗn hợp

sản phẩm

Copolyme

ghép: %GY

= 16,52%

Sợi xơ dừa xử lý hai giai ñoạn

Axit acrylic + H2O2 0,05M Hỗn hợp 2

Fe2+ 0,004M

R/L = 1/30 (g/ml)

Sợi xơ dừa xử lý một giai ñoạn NaOH 1N + 5% H2O2

Sợi xơ dừa

R/L = 1/50 (g/ml)

R/L = 1/100 (g/ml)

H2SO4 0,2%

-Ngâm 5 giờ -Lọc, rửa sạch ñến

pH = 7 -Sấy khô

-Sục N2 ñuổi O2 -Khuấy 300C trong 1giờ

Nhận xét: Với các ñiều kiện thích hợp ứng với mỗi quá trình

ghép lên sợi xơ dừa thì quá trình ghép sử dụng hệ khơi mào APS cho hiệu suất ghép cao hơn 7,94% khi sử dụng hệ khơi mào Fe2+/H2O2

3.5 CHỨNG MINH SỰ TỒN TẠI CỦA SẢN PHẨM GHÉP

Hình 3.31 Bột xơ dừa trước và sau khi ghép

3.5.1 Ảnh SEM của xơ dừa sau khi ghép

Hình 3.32 Ảnh SEM của xơ dừa sau khi ghép

So sánh ảnh SEM của sản phẩm ghép với sợi xơ dừa trước khi ghép, ta thấy sợi xơ dừa sau khi ghép ñộ nhám của bề mặt sợi xơ dừa bị giảm ñi, bề mặt nhẵn hơn Ảnh của xơ dừa sau khi ghép là một khối vững chắc khác hẳn với xơ dừa ban ñầu là những phân tử riêng

lẻ, rời rạc, chứng tỏ có sự tồn tại sản phẩm ghép

3.5.2 Phổ phân tích nhiệt vi sai của xơ dừa sau khi ghép

-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 DTA /(uV/mg)

30

40

50

60

70

80

90

100

TG /%

-0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 DDTA /(uV/mg/min)

94.1 °C

136.0 °C

339.2 °C

-10.74 %

-41.34 %

-21.76 %

[1]

[1]

[1]

↑ exo

Instrument:

File:

Project:

Date/Time:

Operator:

NETZSCH STA 409 PC/PG Mau M3 trong khi ( G

None mau xo dua M3 co khi 10/31/2011 9:32:02 AM CNVL KL Quyen

Sample:

Reference:

Material:

Correction File:

Temp.Cal./Sens Files:

Range:

Sample Car./TC:

Mau M4, 70.000 mg Al2O3,0.000 mg None-Metallic Tcalzero.tcx / Senszero.exx 25/10.00(K/min)/800 DTA(/TG) HIGH RG 5 / S

Mode/Type of Meas.:

Segments:

Crucible:

Atmosphere:

TG Corr./M.Range:

DSC Corr./M.Range:

Remark:

DTA-TG / Sample 1/1 DTA/TG crucible Al2O3 KK/50 / KK/40 000/5000 µV PTNKL 31-10-2011 11:00

Hình 3.33 Phổ phân tích nhiệt vi sai (môi trường Argon) của xơ dừa

sau khi ghép

Temperature /°C

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 DTA /(uV/mg)

30

40

50

60

70

80

90

100

TG /%

-0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 DDTA /(uV/mg/min)

98.6 °C

-2.90 %

749.4 °C

-56.44 %

-10.21 %

[1]

[1]

[1]

↑ exo

Instrument:

File:

Project:

Date/Time:

Operator:

NETZSCH STA 409 PC/PG mau 3.ssv None mau xo dua ghep axit 10/28/2011 3:56:21 PM CNVL KL Quyen

Sample:

Reference:

Material:

Correction File:

Temp.Cal./Sens Files:

Range:

Sample Car./TC:

Mau M3, 56.000 mg Al2O3,0.000 mg None-Metallic Tcalzero.tcx / Senszero.exx 45/10.00(K/min)/800 DTA(/TG) HIGH RG 5 / S

Mode/Type of Meas.:

Segments:

Crucible:

Atmosphere:

TG Corr./M.Range:

DSC Corr./M.Range:

Remark:

DTA-TG / Sample 1/1 DTA/TG crucible Al2O3 KK/50 / KK/40 000/30000 mg 000/5000 µV PTNKL 31-10-2011 09:42

Hình 3.34 Phổ phân tích nhiệt vi sai (môi trường O 2 ) của xơ dừa

sau khi ghép

Dựa vào phân tích nhiệt vi sai của xơ dừa và sản phẩm ghép,

ta thấy hiệu ứng thu nhiệt (phá vỡ cấu trúc xenlulozơ hoặc mất nước

hấp thụ) và hiệu ứng tỏa nhiệt (nhiệt cháy) Đối với sản phẩm ghép

có hai khoảng rõ nhiệt ñộ cháy rõ ràng chứng tỏ có nhánh ghép lên

xơ dừa

3.5.3 Phổ hồng ngoại (IR) của xơ dừa sau khi ghép

Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1

BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN

Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai DT:01684097382 MAU 3 Date: 10/15/2011

4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600.0 0.050

0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.000

cm-1

A

3331 2918

1723

1508 1450 1371 1249 1034

886 828 711

Hình 3.35 Phổ hồng ngoại (IR) của xơ dừa sau khi ghép

Về cơ bản phổ hồng ngoại của sợi xơ dừa và của sản phẩm ghép không khác nhau nhiều Pic ở 3337 cm-1 là 1 pic tù ñặc trưng cho dao ñộng hóa trị của nhóm –OH liên kết hydro Pic ở 1482 cm-1

và 2926 cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng biến dạng và dao ñộng hóa trị bất ñối xứng của nhóm –CH2 Các pic ở vùng 630-714 cm-1 là dao

ñộng biến dạng của nhóm –OH

Tuy nhiên trên phổ hồng ngoại của sản phẩm ghép sợi xơ dừa với axit acrylic ở hình 3.28 có xuất hiện pic hấp thụ ở 1723cm-1

nhánh axit polyacrylic gắn vào mạch chính xenlulozơ

Qua các thông tin thu ñược từ phổ hồng ngoại, phân tích nhiệt vi sai và ảnh SEM cho thấy có sự khác biệt rõ ràng giữa sản phẩm ghép và xơ dừa ban ñầu Điều này chứng tỏ ñã xảy ra quá trình

ñồng trùng hợp ghép cho sản phẩm copolyme ghép