Nghiên cứu khả năng phân hủy của polyetylen trong sự có mặt của một số muối stearat kim loại chuyển tiếp (mn, fe, co) tt

Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu đánh giá được khả năng phân hủy sinh học bao gồm quá trình phân hủy giảm cấp và phân hủy trong môi trường đất của màng polyetylen chứa phụ gia xúc tiến o

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

PHẠM THU TRANG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CỦA POLYETYLEN TRONG SỰ CÓ MẶT CỦA MỘT SỐ MUỐI STEARAT KIM LOẠI

CHUYỂN TIẾP (Mn, Fe, Co)

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2017

Công trình được hoàn thành tại

Phòng Vật liệu polyme

Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS TS Nguyễn Văn Khôi

TS Nguyễn Thanh Tùng

Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ tại hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước tại Học Viện Khoa học và Công nghệ

Vào hồi

Có thể tìm thấy luận án tại:

- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ

- Thư viện Quốc gia

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chất dẻo đóng vai trò quan trọng gần như không thể thiếu được trong thế giới hiện đại Chúng được phát hiện và được xem là những vật liệu đặc biệt đa dạng, có nhiều ứng dụng hữu ích cho đời sống con người từ những năm 50 của thế kỷ 20 Tính đến năm 2015, toàn thế giới tiêu thụ 322 triệu tấn chất dẻo/năm Số lượng nhựa tiêu thụ bình quân đầu người trung bình năm

2015 trên thế giới 69,7 kg/người, khu vực Châu Á 48,5 kg/người, Mỹ 155 kg/người, Châu Âu 146 kg/người, Nhật 128 kg/người, Việt Nam 41 kg/người (tăng đáng kể so với năm 2010 là 33 kg/người) Polyetylen là một loại nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến trên thế giới, với mức tiêu thụ trên 76 triệu tấn/năm, chiếm 38% tổng sản lượng nhựa tiêu thụ Nhu cầu sử dụng nhựa tăng lên đồng nghĩa với việc tăng lượng chất thải, gây ô nhiễm môi trường toàn cầu Năm 2012, lượng rác thải nhựa thải vào môi trường ở Châu

Âu là 25,2 triệu tấn, ở Mỹ là 29 triệu tấn Theo các báo cáo về môi trường của Liên hợp Quốc, trên thế giới có khoảng 22 – 43% polyme thải vào môi trường khi xử lý bằng công nghệ chôn lấp, 35% đổ vào các đại dương Ở Việt Nam, lượng chất thải rắn của cả nước phát sinh trung bình hàng năm tăng gần 200% và còn tiếp tục tăng trong thời gian tới, ước tính khoảng 44 triệu tấn/năm Theo Tổ chức Bảo tồn Đại dương và Trung tâm kinh doanh môi trường McKinsey, năm 2015 Việt Nam là nước có lượng rác thải nhựa ra biển lớn thứ 4 trên thế giới (trung bình 0,73 triệu tấn/năm, chiếm 6% toàn thế giới) Để giải quyết vấn nạn trên, trong một vài thập kỷ qua các nhà khoa học

đã tập trung nghiên cứu phát triển các vật liệu nhựa có thời gian phân hủy nhanh mà biện pháp được quan tâm nhất đó là kết hợp với các phụ gia xúc tiến oxy hóa

Chất xúc tiến oxy hóa thường là các ion kim loại chuyển tiếp được đưa vào ở dạng stearat hay phức chất với các phối tử hữu cơ khác Các kim loại chuyển tiếp được sử dụng làm phụ gia xúc tiến oxy hóa gồm Ti, V, Cr, Mn,

Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ca , trong đó hiệu quả nhất phải kể đến phức stearat của

Co, Mn và Fe Dưới tác động của tia cực tím (UV), nhiệt độ hoặc các tác động cơ học, các phụ gia thúc đẩy phản ứng oxy hóa mạch polyme tạo thành các nhóm chức như carbonyl, cacboxyl, hydroxit, este tạo điều kiện cho vi sinh vật dễ dàng tiếp cận để phân hủy tiếp các mạch oligome Nhờ các chất xúc tiến oxy hóa, thời gian phân hủy của chất dẻo từ hàng trăm năm giảm xuống còn vài năm thậm chí là vài tháng

Xuất phát từ những vấn đề trên, luận án tập trung vào: “Nghiên cứu

khả năng phân hủy của polyetylen trong sự có mặt của một số muối stearat kim loại chuyển tiếp (Mn, Fe, Co)”

2 Mục tiêu của luận án:

Nghiên cứu đánh giá được khả năng phân hủy sinh học (bao gồm quá trình phân hủy giảm cấp và phân hủy trong môi trường đất) của màng polyetylen chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa là các muối stearat của Fe(III), Co(II) và Mn(II)

3 Những nội dung nghiên cứu chính của luận án:

- Nghiên cứu quá trình phân hủy giảm cấp của màng PE chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa trong điều kiện thử nghiệm gia tốc (thử nghiệm oxy hóa nhiệt, oxy hóa quang nhiệt ẩm) và thử nghiệm tự nhiên

- Nghiên cứu quá trình phân hủy và mức độ phân hủy sinh học của màng PE có phụ gia xúc tiến oxy trong đất

4 Cấu trúc của luận án

Luận án có 119 trang, gồm các phần mở đầu, tổng quan, thực nghiệm, kết quả và thảo luận, kết luận, danh mục các công trình khoa học của tác giả

và tài liệu tham khảo, 62 hình và 20 bảng với 130 tài liệu tham khảo

NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Tổng quan đã trình bày tổng quát về tình hình sản xuất và tiêu thụ chất dẻo, giới thiệu chung về các polyolefin, các quá trình phân hủy của polyolefin, các biện pháp tăng khả năng phân hủy và quá trình phân hủy của polyetylen (PE) chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa cũng như tình hình nghiên cứu

về polyetylen tự hủy trong nước Polyetylen nói riêng và polyolefin nói chung được sử dụng phổ biến trên thế giới, đặc biệt là trong lĩnh vực bao bì chúng chiếm đến 80% Tuy nhiên polyolefin rất khó phân hủy trong môi trường tự nhiên, thời gian phân hủy tính bằng đơn vị thế kỷ gây nên vấn nạn

ô nhiễm môi trường toàn cầu Phương pháp hiệu quả và được quan tâm nhất

là kết hợp nhựa polyetylen với các phụ gia xúc tiến oxy hóa, bản chất là các muối hữu cơ của các kim loại chuyển tiếp Khi có mặt của phụ gia này polyolefin sẽ phân hủy qua 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: phản ứng của oxy trong không khí với polyme, các mạch polyme bị cắt nhỏ dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm hình thành các nhóm chức phân cực như carbonyl, carboxyl, este, aldehyde, alcohol

- Giai đoạn 2: phân hủy sinh học bởi sự oxy hóa của các vi sinh vật như nấm, vi khuẩn Chúng phân hủy các mạch oligome còn lại thành CO2 và H2O

Tổng quan cho thấy, trong nước cũng đã có một số nhóm nghiên cứu để tăng khả năng phân hủy của polyetylen, tuy nhiên các nghiên cứu này đều tập trung và chế tạo bend với tinh bột Do đó nâng cao khả năng phân hủy của polyetylen bằng các muối stearat kim loại chuyển tiếp là một hướng đi mới, hứa hẹn đầy triển vọng

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất và thiết bị

2.1.1 Nguyên liệu và hóa chất

Hạt nhựa polyetylen tỷ trọng cao (HDPE), hạt nhựa polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp (LLDPE), hạt nhựa polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE), phụ gia xúc tiến oxy hóa Mn(II) stearat, Fe(III) stearat và Co(II) stearat, chất độn canxi cacbonat (CaCO3)

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị

Thiết bị đùn thổi màng SJ-35, máy ép đùn hai trục vít liên hợp máy cắt hạt Bao Pin, thiết bị đo cơ lý đa năng INSTRON 5980, thiết bị thử nghiệm gia tốc thời tiết UVCON Model UV-260, quang phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier NEXUS 670, hệ thống phân tích nhiệt trọng lượng TGA: máy TGA209F1, Netzsch, hệ thống phân tích nhiệt lượng quét vi sai DSC: máy DSC204F1Phoneix, Netzsch, kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL 6490 và SM-6510LV, thiết bị đo độ dày màng điện tử Mitutoyo IP67, cân điện tử: Scientech (Mỹ), độ chính xác 0,001 (g), tủ sấy và một số thiết bị, dụng cụ phòng thí nghiệm

2.2 Phương pháp chế tạo màng

Quá trình thổi màng được thực hiện trên thiết bị đùn thổi màng series SJ-35 với đường kính trục vít 35 mm, tỷ lệ L/D 28:1 Hình ảnh thiết bị đùn thổi màng SJ 35 được thể hiện trên hình 2.2

Hình 2.2 Hình ảnh thiết bị đùn thổi màng SJ35

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa đến quá trình phân hủy giảm cấp của màng polyetylen (PE)

Đơn phối liệu chế tạo các mẫu màng LLDPE chứa hỗn hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa được tổng hợp trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Đơn phối liệu chế tạo màng LLDPE chứa hỗn hợp phụ gia xúc tiến

oxy hóa (Phần khối lượng)

2.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng hỗn hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa đến quá trình phân hủy giảm cấp của màng polyetylen (PE)

Tiến hành thổi màng PE (HDPE, LLDPE) với chiều dày 30 μm Phụ

gia xúc tiến oxy hóa được đưa vào màng với hàm lượng 0,1; 0,2 và 0,3 %

Ký hiệu các mẫu màng được tổng hợp trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Ký hiệu các mẫu màng PE

Nhựa

PE

Ký hiệu

Phụ gia xúc tiến oxy hóa (%)

Nhựa

Phụ gia xúc tiến oxy hóa (%)

2.3.3 Nghiên cứu quá trình phân hủy giảm cấp của màng PE chứa CaCO 3

và phụ gia xúc tiến oxy hóa

Tiến hành thổi màng HDPE dày 30 μm, chứa 0,3% phụ gia xúc tiến oxy hóa (tương đương với 3% masterbatch chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa)

và chất độn CaCO3 với hàm lượng canxi cacbonat khác nhau 5, 10 và 20% (ký hiệu lần lượt HD53, HD103, HD203) Mẫu màng được thực hiện quá

trình phân hủy oxy hóa quang nhiệt ẩm

2.3.4 Nghiên cứu khả năng phân hủy của màng PE trong điều kiện tự nhiên

- Chôn trong đất

- Xác định %CO2 thoát ra

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa đến quá trình

phân hủy giảm cấp của màng polyetylen (PE)

3.1.1 Tính chất cơ học của màng LLDPE sau khi oxy hóa

Tính chất cơ học của các mẫu màng sau quá trình phân hủy oxy hóa nhiệt và phân hủy oxy hóa quang nhiệt ẩm được trình bày trong hình 3.1a và 3.1 b

0 200 400 600 800 1000

Hình 3.1 a Độ bền kéo đứt của các

mẫu màng LLDPE chứa hỗn hợp phụ

gia oxy hóa sau khi oxy hóa

Hình 3.1 b Độ dãn dài khi đứt của

các mẫu màng LLDPE chứa hỗn hợp phụ gia oxy hóa sau khi oxy hóa Kết quả cho thấy, ở 2 mẫu màng LLDPE không chứa CoSt2, khi tăng tỷ

lệ MnSt2/FeSt3 trong màng thì khả năng phân hủy oxy hóa nhiệt tăng: độ bền

cơ lý của mẫu M2 giảm nhiều hơn mẫu M1 sau 5 ngày oxy hóa nhiệt, nhưng khả năng phân hủy oxy hóa quang nhiệt ẩm lại giảm: sau 96 giờ oxy hóa, tính chất cơ lý của màng M1 giảm nhiều hơn mẫu M2

Tính chất cơ lý của 2 màng chứa CoSt2 trong cả 2 trường hợp oxy hóa quang và oxy hóa nhiệt đều nhỏ hơn so với màng không chứa CoSt2 Kết quả còn cho thấy khi tăng tỷ lệ CoSt2 thì thúc đẩy quá trình phân hủy nhanh hơn

3.1.2 Phổ IR của màng LLDPE sau khi oxy hóa

Sự thay đổi trong cường độ pic 1700 cm-1 của các màng sau 96 giờ oxy hóa quang nhiệt ẩm được thể hiện trên hình 3.2

các màng LLDPE sau khi oxy hóa

Kết quả cho thấy, cường độ pic 1700 cm-1 của mẫu M3 sau khi oxy hóa quang nhiệt ẩm mạnh nhất Sự thay đổi cường độ hấp thụ của nhóm carbonyl của các mẫu màng LLDPE đều phù hợp với sự biến đổi tính chất cơ học như

3.2.1 Quá trình phân hủy oxy hóa nhiệt của màng PE

3.2.1.1 Tính chất cơ học của màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Để đánh giá khả năng phân hủy của polyme thì độ dãn dài khi đứt hay được dùng hơn các tính chất khác Theo tiêu chuẩn ASTM D5510 và ASTM D

3826, màng được coi là tự hủy khi giá trị độ dãn dài khi đứt ≤ 5% Độ dãn dài khi đứt của các mẫu màng PE chứa và không chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa trong quá trình oxy hóa nhiệt được thể hiện tương ứng trong hình 3.5 và 3.6

Hình 3.5 Sự thay đổi độ dãn dài khi đứt

của các mẫu màng HDPE sau 12 ngày

oxy hóa nhiệt

Hình 3.6 Sự thay đổi độ dãn dài khi đứt

của các mẫu màng LLDPE sau 7 ngày

oxy hóa nhiệt

Hình 3.6 cho thấy sau 7 ngày oxy hóa nhiệt độ dãn dài khi đứt của màng LLD1 còn 2,8%, màng LLD2 còn 1,2%, màng LLD3 đã mất hoàn toàn tính chất cơ học, trong khi màng LLD0 chỉ giảm 20,1% Độ dãn dài khi đứt của các mẫu màng HDPE cũng giảm chậm hơn màng LLDPE, giá trị này ở các màng HD1, HD2, HD3 sau 12 ngày oxy hóa nhiệt còn lại lần lượt là 283,6%; 112,7%; 4,8% Như vậy dù có hay không có phụ gia xúc tiến oxy hóa thì nhựa HDPE đều bị oxy hóa chậm hơn LLDPE

Kết quả cho thấy sự có mặt của phụ gia xúc tiến oxy hóa đã làm tăng tốc quá trình lão hóa nhiệt của nhựa polyetylen, làm giảm tính chất cơ học của mẫu màng

3.2.1.2 Phổ IR của màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Kết quả đo phổ IR của một số mẫu màng PE chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa ban đầu và sau khi oxy hóa nhiệt được trình bày trong hình 3.7 a và b

0 200 400 600 800 1000 1200

Hình 3.7a Phổ IR của các mẫu màng

HDPE sau khi oxy hóa nhiệt

Hình 3.7b Phổ IR của các mẫu màng

LLDPE sau khi oxy hóa nhiệt

Hình 3.7 a và b cho thấy sự tăng độ hấp thụ của nhóm carbonyl theo thời gian ở các mẫu chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa Phổ hồng ngoại cho thấy pic 1640 - 1850 cm-1 đặc trưng cho các nhóm carbonyl, được xác định bởi sự chồng chéo của các nhóm chức như: acid (1710-1715 cm-1), keton (1714 cm-1

), aldehyde (1725 cm-1), este (1735 cm-1) và lacton (1780 cm-1) được quan sát, do đó chỉ ra sự hiện diện của các sản phẩm oxy hóa khác nhau Cực đại hấp thụ có thể được gán cho acid carboxylic và keton là các thành phần chính, tiếp theo là este, tương tự với kết quả thu được của Chiellini và các cộng sự

3.2.1.3 Chỉ số carbonyl (CI) của màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Hình 3.10 và 3.11 biểu diễn sự thay đổi chỉ số carbonyl của các mẫu màng HDPE và LLDPE chứa và không chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa trong quá

trình phân hủy oxy hóa nhiệt

Hình 3.10 Chỉ số carbonyl của các mẫu

màng HDPE sau 12 ngày oxy hóa nhiệt

Hình 3.11 Chỉ số carbonyl của các mẫu

màng LLDPE sau 7 ngày oxy hóa nhiệt

Chỉ số CI tỷ lệ với độ hấp thụ của nhóm carbonyl trên phổ IR Với các mẫu màng HDPE chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa, khi tăng thời gian oxy hóa, mức độ hấp thụ oxy tăng và tốc độ hình thành các sản phẩm trung gian tăng dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng nồng độ nhóm carbonyl Đồng thời khi tăng hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa thì chỉ số carbonyl cũng tăng lên Sự có mặt của phụ gia xúc tiến oxy hóa có lẽ đã đẩy nhanh quá trình oxy hóa của các mẫu màng

3.2.1.4 Nhiệt lượng quét vi sai (DSC) của màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Nhiệt độ nóng chảy (Tm), nhiệt nóng chảy (ΔHf), phần trăm kết tinh (IC)

0 5 10 15 20

của các mẫu HDPE và LLDPE trước và sau 12 ngày oxy hóa nhiệt được tổng hợp trong bảng 3.1

của các mẫu HDPE, LLDPEban đầu và sau 12 ngày oxy hóa nhiệt

Phần trăm kết tinh thu được từ giản đồ DSC cho thấy khi oxy hóa nhiệt

Ic của các mẫu đã tăng, và đối với cả hai loại nhựa HDPE và LLDPE, phần trăm kết tinh ở các mẫu chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa tăng mạnh hơn so với các mẫu đối chứng HD0, LLD0 So sánh hai loại nhựa HDPE và LLDPE cho thấy với cùng hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa thì độ biến thiên phần trăm kết tinh của các mẫu LLDPE (17,4 – 22,4%) cao hơn nhiều so với mẫu HDPE (5,5 – 8,4%) Đây chính là một minh chứng giúp khẳng định nhựa LLDPE bị phân hủy nhanh hơn nhựa HDPE dù có phụ gia xúc tiến oxy hóa hay không

3.2.1.5 Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) của màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng của một số mẫu màng PE sau khi oxy hóa nhiệt được trình bày trong hình 3.13

Hình 3.13 Giản đồ TGA của một số mẫu màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Kết quả cho thấy quá trình phân hủy của các mẫu màng ban đầu và sau

12 ngày oxy hóa nhiệt đều chỉ có 1 giai đoạn duy nhất Nhiệt độ phân hủy của mẫu HD3, LLD3 sau 12 ngày oxy hóa nhiệt thấp hơn so với mẫu HD0 và LLD0 Điều này đã khẳng định sự suy giảm khối lượng phân tử của các mẫu màng khi bị oxy hóa nhiệt

3.2.1.6 Hình thái học bề mặt của màng PE sau khi oxy hóa nhiệt

Sự thay đổi hình thái học bề mặt ở các mẫu màng HDPE sau 12 ngày oxy hóa nhiệt và màng LLDPE sau 7 ngày oxy hóa nhiệt được biểu diễn lần lượt trên hình 3.14 và hình 3.15

Hình 3.14 Ảnh SEM bề mặt của các màng HDPE sau 12 ngày oxy hóa nhiệt

Hình 3.15 Ảnh SEM bề mặt của các màng LLDPE sau 7 ngày oxy hóa nhiệt

Ảnh SEM cho thấy bề mặt mẫu màng đối chứng sau khi oxy hóa nhiệt vẫn tương đối nhẵn, chỉ xuất hiện một vài khuyết tật Ảnh SEM của các mẫu màng chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa cho thấy bề mặt hoàn toàn bị phá hủy, phát triển thành các vết lõm và các rãnh do hoạt tính xúc tác của các phụ gia xúc tiến oxy hóa dưới tác động của nhiệt

3.2.2 Quá trình phân hủy oxy hóa quang, nhiệt, ẩm

3.2.2.1 Tính chất cơ học của màng PE sau khi oxy hóa quang, nhiệt, ẩm

Mức độ suy giảm độ dãn dài khi đứt của các mẫu màng PE trong quá trình phân hủy oxy hóa quang nhiệt ẩm được thể hiện trong hình 3.18 và 3.19

Hình 3.18 Độ dãn dài khi đứt của các

mẫu màng HDPE sau 96 giờ oxy hóa

quang, nhiệt, ẩm

Hình 3.19 Độ dãn dài khi đứt của các

mẫu màng LLDPE sau 120 giờ oxy hóa

0 200 400 600 800 1000

Độ dãn dài khi đứt giảm khi tăng thời gian lão hóa cấp tốc quang nhiệt

ẩm và giảm ngay khi chiếu UV Kết quả cho thấy sau 96 giờ lão hóa gia tốc,

độ dãn dài khi đứt của mẫu HD1, HD2, HD3 lần lượt là 4,7 %; 2,5 %, 0,2 % trong khi giá trị này ở mẫu HD0 là 478,4%; độ dãn dài khi đứt của mẫu LLD1, LLD2, LLD3 lần lượt là 3,2%; 2,1%, 0,2%, mẫu LLD0 còn 365,9%

So sánh quá trình phân hủy oxy hóa nhiệt và oxy hóa quang nhiệt ẩm của các mẫu màng PE cho thấy:

- Trong cả hai trường hợp thì màng HDPE đều lão hóa chậm hơn màng LLDPE Điều này là do sự khác nhau về hàm lượng phần vô định hình trong hai loại nhựa này, do sự cắt mạch chỉ xảy ra ở vùng vô định hình Bởi LLDPE là polyme có độ kết tinh thấp (khoảng 25%), phần còn lại là vô định hình do đó oxy dễ dàng thâm nhập vào mạng lưới polyme, oxy hóa mạch LLDPE tạo thành các sản phẩm oxy hóa trong khi đó HDPE có độ kết tinh cao hơn (khoảng 58%)

- Tính chất cơ học của cả hai loại màng LLDPE và HDPE khi oxy hóa quang nhiệt ẩm đều giảm nhanh hơn khi oxy hóa nhiệt do phụ gia xúc tiến oxy hóa mà luận án sử dụng là hỗn hợp của các chất Mn(II) stearat, Co(II) stearat và Fe(III) stearat Co và Mn vừa có hiệu quả oxy hóa nhiệt, vừa có hiệu quả oxy hóa quang; trong khi đó Fe lại chỉ có hiệu quả oxy hóa quang và cho hiệu quả xúc tiến oxy hóa tốt nhất trong các phụ gia Như vậy trong quá trình lão hóa nhiệt thì Fe(III) stearat chưa thể hiện được vai trò xúc tiến oxy hóa của mình

- Độ chênh lệch về sự suy giảm tính chất cơ học của màng HDPE và LLDPE trong trường hợp oxy hóa quang nhiệt ẩm ít hơn so với trường hợp oxy hóa nhiệt Điều này là do tia UV được cho là tác nhân chính ảnh hưởng đến quá trình phân hủy HDPE

3.2.2.2 Phổ hồng ngoại FTIR của màng PE sau khi oxy hóa quang, nhiệt, ẩm

Phổ IR của các mẫu màng HDPE, LLDPE trước và sau khi lão hóa được thể hiện trên hình 3.20 a và b

Hình 3.20a Phổ IR của các mẫu

màng HDPE sau 96 giờ oxy hóa

quang nhiệt ẩm

Hình 3.20b Phổ IR của các mẫu

màng LLDPE sau 96 giờ oxy hóa

quang, nhiệt, ẩm

Các mẫu sau quá trình lão hóa quang nhiệt ẩm đều xuất hiện pic trong khoảng 1700 – 1800 cm-1 đặc trưng cho nhóm carbonyl Pic hấp thụ ở khoảng này cho thấy sự có mặt của nhiều sản phẩm oxy hóa khác nhau như: aldehyde hoặc este (1733 cm-1), acid carboxylic (1700 cm-1), γ-lacton (1780 cm-1

) Ngoài ra có thể thấy sự tăng nhẹ diện tích pic trong vùng 3300 – 3500 cm-1được gán cho nhóm hydroxyl, sự hình thành sản phẩm này đã được giải thích trong hình 3.8 và 3.9

3.2.2.3 Chỉ số carbonyl (CI)

Chỉ số carbonyl là một thông số được sử dụng để đánh giá mức độ phân hủy giảm cấp Giá trị CI của các mẫu ban đầu và sau quá trình oxy hóa quang nhiệt ẩm được thể hiện trong hình 3.21 và 3.22

Hình 3.21 Chỉ số carbonyl của các

mẫu màng HDPE sau 96 giờ oxy hóa

quang, nhiệt, ẩm

Hình 3.22 Chỉ số carbonyl của các

mẫu màng LLDPE sau 120 giờ oxy

hóa quang, nhiệt, ẩm

Kết quả cũng cho thấy, ở bất kỳ thời điểm nào khi tăng hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa thì chỉ số CI đều tăng Với cùng hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa thì mẫu màng LLDPE bị oxy hóa mạnh hơn HDPE, cũng tương

tự như độ giảm tính chất cơ lý

3.2.2.4 Nhiệt lượng quét vi sai (DSC) của màng PE sau khi oxy hóa quang, nhiệt, ẩm

Nhiệt độ nóng chảy (Tm), nhiệt nóng chảy (ΔHf), phần trăm kết tinh (IC) của các mẫu HDPE sau khi phân hủy oxy hóa quang nhiệt ẩm được tổng hợp trong bảng 3.3

của các mẫu HDPE ban đầu và sau 96 giờ oxy hóa quang, nhiệt, ẩm

0 5 10 15 20 25