Nghiên cứu sự ảnh hưởng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa đến khả năng gắn màu của dịch chiết từ vỏ măng cụt lên vải tơ tằm.

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa đến khả năng gắn màu của dịch chiết từ vỏ măng cụt lên vải tơ tằm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG VÀ CÁC TÁC NHÂN OXY HÓA ĐẾN KHẢ NĂNG GẮN MÀU CỦA DỊCH CHIẾT

TỪ VỎ MĂNG CỤT LÊN VẢI TƠ TẰM

Giảng viên hướng dẫn: Th.S PHẠM THỊ HỒNG PHƯỢNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HOÀI NHƯ

MSSV: 10059961

Lớp: DHHC6

Khoá: 2010-2014

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG VÀ CÁC TÁC NHÂN OXY HÓA ĐẾN KHẢ NĂNG GẮN MÀU CỦA DỊCH CHIẾT

TỪ VỎ MĂNG CỤT LÊN VẢI TƠ TẰM

Giảng viên hướng dẫn: Th.S PHẠM THỊ HỒNG PHƯỢNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HOÀI NHƯ

MSSV: 10059961

Lớp: DHHC6

Khoá: 2010-2014

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Chuyên ngành: Công nghệ Hóa – Vật liệu

1 Tên đề tài đồ án chuyên ngành : Nghiên cứu sự ảnh hưởng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa đến khả năng gắn màu của dịch chiết từ vỏ măng cụt lên vải tơ tằm

2 Nhiệm vụ:

- Tổng quan về thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên

- Giới thiệu về quả măng cụt và vải tơ tằm

- Tổng quan về công nghệ nhuộm vật liệu dệt

- Khảo sát sự ảnh hưởng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa đến khả năng gắn màu của dịch chiết từ vỏ măng cụt lên vải tơ tằm sau nhuộm

- Đánh giá sản phẩm và sự thay đổi tính chất của vải trước và sau xử lý bằng các phương pháp định tính, định lượng và phân tích hóa lý:

- Các chỉ tiêu về độ bền với gia công ướt: giặt, clo, mồ hôi

- Xác định độ tăng khối

- Kiểm tra độ bền masat khô, masat ướt…

- Xác định thành phần các chất mang màu có trong vải sau nhuộm

- Xác định cấu trúc bề mặt vải sau nhuộm

3 Ngày giao đồ án chuyên ngành: 3-12-2013

4 Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành:

5 Họ tên giáo viên hướng dẫn: Phạm Thị Hồng Phượng

Tp Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 12 năm 2013

Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn

chuyên ngành

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian rèn luyện và học tập bộ môn công nghệ hóa hữu cơ tại Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh, em đã được các thầy cô truyền dạy các kiến thức bổ ích, giúp em trang bị cho mình một hành trang vững chắc cho tương lai

Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và rèn luyện bản thân

Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ Hóa học, cô Lê Thị Thanh Hương – trưởng khoa và quý thầy cô công tác tại Khoa Công nghệ Hóa học cũng như thầy cô Bộ môn Hóa Hữu cơ đã tận tình chỉ dạy cho chúng em không những kiến thức chuyên môn mà còn cả kiến thức xã hội để ứng dụng trong cuộc sống và tạo điều kiện thuận lợi để em có đầy đủ dụng cụ thiết bị cần thiết trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp để hoàn thành khóa học

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Phạm Thị Hồng Phượng - giáo viên hướng dẫn đã tận tâm chỉ dạy những kiến thức quý giá và dành nhiều thời gian, tâm huyết vào hướng dẫn nghiên cứu để em có thể hoàn thành tốt đồ án chuyên ngành

Cuối cùng con xin gửi lời tri ân sâu sắc nhất đến ba mẹ người đã sinh thành và nuôi dưỡng, tạo mọi điều kiện có thể giúp con thành công trong học tập như ngày hôm nay

Em xin chân thành cảm ơn!

TP.Hồ Chí Minh, ngày….tháng… năm 2014

Họ tên sinh viên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về thuốc nhuộm tự nhiên 2

1.1.1 Lịch sử thuốc nhuộm tự nhiên trên thế giới 2

1.1.2 Lịch sử thuốc nhuộm tự nhiên ở Việt Nam 3

1.2 Tổng quan về quả măng cụt 3

1.2.1 Giới thiệu chung về quả măng cụt 3

1.2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả măng cụt 5

1.3 Tổng quan về vải tơ tằm 12

1.3.1 Lịch sử vải tơ tằm 12

1.3.2 Đặc điểm của vải tơ tằm 13

1.3.3 Tính chất của vải tơ tằm 13

1.3.4 Chuẩn bị vải tơ tằm 14

1.4 Giới thiệu các chỉ tiêu kiểm tra độ bền sau nhuộm 17

1.4.1 Chuẩn bị mẫu để kiểm tra 18

1.4.2 Kiểm tra độ bền giặt 18

1.4.3 Kiểm tra độ bền mồ hôi 19

1.4.4 Kiểm tra độ bền Clo 19

1.4.5 Kiểm tra độ bền H2O2 19

1.4.6 Kiểm tra độ bền ma sát 20

1.5 Các phương pháp phân tích cấu trúc 20

1.5.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 20

1.5.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 21

1.5.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 22

1.6 Hệ thống biểu diễn màu sắc CIELAB 23

1.7 Tổng quan về quy hoạch thực nghiệm 26

1.7.1 Định nghĩa quy hoạch thực nghiệm 26

1.7.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 27

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 29

2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 29

2.1.1 Mục tiêu của đề tài 29

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.2 Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị sử dụng 29

2.2.1 Nguyên liệu 29

2.2.2 Hóa chất 30

2.2.3 Thiết bị và dụng cụ 30

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Quy trình tổng quát tiến hành nghiên cứu 30

2.3.2 Chuẩn bị nguyên liệu 32

2.3.3 Quy trình nhuộm tổng quát vải tơ tằm 33

2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của tác nhân ánh sáng và oxy hóa đến tính chất của vải khi nhuộm không có chất oxy hóa H2O2 34

2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của tác nhân ánh sáng và oxy hóa đến tính chất của vải khi nhuộm với sự có mặt chất oxy hóa H2O2 35

2.3.6 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm sau nhuộm 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 40

3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tác nhân ánh sáng và oxy hóa đến tính chất vải tơ tằm khi nhuộm không có chất oxy hóa H2O2 40

3.1.1 Ảnh hưởng đến độ tăng khối lượng của vải tơ tằm theo thời gian khảo sát 40

3.1.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu của vải tơ tằm theo thời gian khảo sát 41

3.1.3 Ảnh hưởng đến độ bền màu của vải tơ tằm theo thời gian khảo sát 42

3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tác nhân ánh sáng và oxy hóa đến tính chất vải tơ tằm khi nhuộm có mặt chất oxy hóa H2O2 45

Ảnh hưởng của nồng độ H

3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến cường độ màu của vải tơ tằm 47

3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến độ bền màu của vải tơ tằm 48

3.3 Quy hoạch thực nghiệm điều kiện nhuộm vải tơ tằm từ dịch chiết vỏ măng cụt 51 3.3.1 Ma trận thực nghiệm 51

3.3.2 Phân tích phương sai và hồi quy 53

3.3.3 Ảnh hưởng của các nhân tố đến hàm mục tiêu cường độ màu 55

3.4 Kết quả kiểm tra các tiêu chí của vải sau nhuộm theo đơn công nghệ tối ưu 56

3.4.1 Kết quả kiểm tra độ bền giặt 56

3.4.2 Kết quả kiểm tra độ bền mồ hôi acid 57

3.4.3 Kết quả kiểm tra độ bền mồ hôi kiềm 58

3.4.4 Kết quả kiểm tra độ bền clo 58

3.4.5 Kết quả kiểm tra độ bền ma sát 58

3.5 Kết quả phân tích hóa lý 59

3.5.1 Kết quả chụp FT-IR của dịch măng cụt 59

3.5.2 Kết quả chụp FT-IR của vải trước và sau nhuộm 60

3.5.3 Kết quả XRD 61

3.5.4 Kết quả chụp SEM 62

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

4.1 Kết luận 64

4.2 Kiến nghị 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn đánh giá cấp độ đều màu và lệch màu 26

Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng 30

Bảng 3.1 Độ tăng khối lượng của vải sau khảo sát 40

Bảng 3.2 Cường độ màu của vải sau khảo sát 41

Bảng 3.3 Độ lệch màu sau kiểm tra bền giặt của vải sau khảo sát 43

Bảng 3.4 Độ lệch màu sau kiểm tra bền mồ hôi của vải sau khảo sát 44

Bảng 3.5 Độ lệch màu sau kiểm tra bền clo của vải sau khảo sát 44

Bảng 3.6 Độ tăng khối lượng của vải sau khảo sát 45

Bảng 3.7 Cường độ màu của vải sau khảo sát 47

Bảng 3.8 Độ lệch màu sau kiểm tra bền giặt của vải sau khảo sát 48

Bảng 3.9 Độ lệch màu sau kiểm tra bền mồ hôi của vải sau khảo sát 49

Bảng 3.10 Độ lệch màu sau kiểm tra bền clo của vải sau khảo sát 50

Bảng 3.11 Phạm vi và các mức nghiên cứu của hai biến được chọn 51

Bảng 3.12 Kết quả các thí nghiệm xuất ra từ phần mềm statgraphics 52

Bảng 3.13 Kết quả phân tích ảnh hưởng của 2 nhân tố đến cường độ màu 54

Bảng 3.14 Giá trị ước lượng của các hệ số trong phương trình hồi quy 54

Bảng 3.15 Các giá trị tối ưu 56

Bảng 3.16 Kết quả kiểm tra độ bền giặt 57

Bảng 3.17 Kết quả kiểm tra độ bền mồ hôi acid 57

Bảng 3.18 Kết quả kiểm tra độ bền mồ hôi kiềm 58

Bảng 3.19 Kết quả kiểm tra độ bền màu clo 58

Bảng 3.20 Kết quả kiểm tra độ bền ma sát 59

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Quả măng cụt 4

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của xanthone 6

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của mangostin 6

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của họ flavonoid 8

Hình 1.5 Các dạng đồng phân của họ flavonoid 8

Hình 1.6 Các dạng liên kết của họ Flavan-3-ol 9

Hình 1.7 Acid gallic 10

Hình 1.8 Acid digallic 10

Hình 1.9 Công thức cấu tạo của flavonoid 11

Hình 1.10 Các dạng của flanovoid 12

Hình 1.11 Sự phản xạ trên bề mặt tinh thể 22

Hình 1.12 Biểu đồ giản lược dùng để mô tả hệ màu CIELAB 24

Hình 2.1 Quy trình nghiên cứu tổng quát 31

Hình 2.2 Quy trình chiết dịch măng cụt 33

Hình 2.3 Quy trình nhuộm tổng quát 34

Hình 2.4 Giản đồ nhuộm vải tơ tằm khi không có H2O2 35

Hình 2.5 Giản đồ nhuộm vải tơ tằm khi có H2O2 36

Hình 2.6 Giản đồ kiểm tra độ bền màu với giặt 37

Hình 2.7 Giản đồ kiểm tra độ bền màu với mồ hôi 38

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ tăng khối của vải tơ tằm theo thời gian 40

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn cường độ màu của vải tơ tằm theo thời gian 42

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn độ lệch màu của vải sau kiểm tra bền giặt 43

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn độ lệch màu của vải sau kiểm tra bền mồ hôi 44

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn độ lệch màu của vải sau kiểm tra bền clo 45

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn độ tăng khối của vải tơ tằm theo nồng độ H2O2 46

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn cường độ màu của vải tơ tằm theo nồng độ H2O2 47

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn độ lệch màu của vải sau kiểm tra bền giặt 49

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn độ lệch màu của vải sau kiểm tra bền mồ hôi 50

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn độ lệch màu của vải sau kiểm tra bền clo 51

Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của 2 nhân tố đến cường độ màu của vải 53

Hình 3.12 Ảnh hưởng của các nhân tố chính đến cường độ màu 55

Hình 3.13 Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng tương tác của 2 yếu tố nồng độ H2O2 và thời gian sấy lên hàm mục tiêu cường độ màu 56

Hình 3.14 Phổ FT-IR của dịch măng cụt trước nhuộm 59

Hình 3.15 Phổ FT-IR của vải tơ tằm trước nhuộm 60

Hình 3.16 Phổ FT-IR của vải tơ tằm sau nhuộm 61

Hình 3.17 XRD của vải tơ tằm trước nhuộm 61

Hình 3.18 XRD của vải tơ tằm sau nhuộm 62

Hình 3.19 Cấu trúc SEM của vải tơ tằm trước nhuộm 63

Hình 3.20 Cấu trúc SEM của vải tơ tằm sau nhuộm 63

LỜI NÓI ĐẦU

Vài năm trở lại đây, một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm từ các chất thải độc hại, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do nền công nghiệp tạo ra Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam

Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhưng nó chỉ mới hình thành

và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta Trong những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới mở cửa ở Việt Nam đã có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40

dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài cùng các tổ hợp đang hoạt động trong lĩnh vực dệt nhuộm Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm

và phù hợp với những nước đang phát triển không có nền công nghiệp nặng phát triển mạnh như nước ta Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ở ta đều không xem trọng khâu xử lý nước thải, và có xu hướng thải trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ… loại nước thải này có độ kiềm cao, độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại đối với loài thủy sinh

Vì vậy theo xu thế hiện nay, công nghệ nhuộm đang tìm cách quay lại với thuốc nhuộm tự nhiên, và trên thực tế đã có không ít công ty, xí nghiệp nhuộm trong và ngoài nước đã đem nhuộm tự nhiên vào sản xuất, thay thế một phần thuốc nhuộm tổng hợp Chính vì thế, những đề tài nghiên cứu về thuốc nhuộm tự nhiên là cần thiết và là nền tảng cho việc ứng dụng nhuộm tự nhiên vào thực tế

Chính vì vậy em đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa đến khả năng gắn màu của dịch chiết từ vỏ măng cụt lên vải tơ tằm” để

mở rộng hơn việc nhuộm cho các loại vải sợi tổng hợp từ thuốc nhuộm tự nhiên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về thuốc nhuộm tự nhiên

1.1.1 Lịch sử thuốc nhuộm tự nhiên trên thế giới

Từ thời xa xưa tổ tiên loài người đã biết dùng thuốc nhuộm để nhuộm quần áo Phần lớn nguồn gốc có từ những sản phẩm có sẵn trong tự nhiên, lấy từ động vật, thực vật Nhưng hiệu quả khai thác thuốc nhuộm từ thực vật rất thấp, phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu được 1 kilogam thuốc nhuộm, nên giá thành rất cao

Từ hơn 2000 năm, vào thời Xuân Thu chiến quốc, người Trung Quốc đã biết dùng

cỏ tím để nhuộm quần áo Vì cỏ tím rất hiếm nên thuốc nhuộm chiết xuất từ cỏ tím giá rất đắt Thường chỉ có vua chúa và các quan mới có thể dùng trang phục được nhuộm từ loại thuốc nhuộm tự nhiên này

Không chỉ người Trung Quốc mà người Phênixi cổ cũng đã tìm được thuốc nhuộm màu tím, họ lặn sâu xuống biển để thu nhặt ốc biển và thấy rằng phải 8000 con ốc mới thu được lkg thuốc nhuộm Vào lúc bấy giờ chỉ có các bậc đế vương mới có thuốc nhuộm

để dùng và cũng từ đó mà có tên gọi "màu tím đế vương"

Con người cũng đã tìm thấy nhiều loài cây chứa các gốc mang màu rất đa dạng như: Cây vang thuộc họ Benzophyrone có màu tím – đen, cây cúc vàng thuộc họ ketone

có màu vàng nâu, cây móng tay thuộc họ aphthochinone có màu tím,…

Đặc biệt, nói đến thuốc nhuộm tự nhiên trên thế giới thì không thể không nhắc đến thuốc nhuộm màu chàm, bột màu chàm tự nhiên là nguồn thuốc nhuộm duy nhất cho tới năm 1900 Thành phần hóa học tạo ra thuốc nhuộm màu chàm là indigotin Tại Hoa Kỳ, công dụng chủ yếu của thuốc nhuộm màu chàm là trong sản xuất vải bông chéo để may quần áo bò Trên một triệu bộ quần áo bò của thế giới được nhuộm màu chàm mỗi năm

Trong nhiều năm, thuốc màu chàm cũng được dùng để sản xuất len màu xanh nước biển sẫm

Người ta coi Ấn Độ là trung tâm cổ nhất trong ngành thủ công nghiệp nhuộm màu chàm của cựu thế giới Đây cũng là nơi cung cấp đầu tiên thuốc nhuộm màu chàm cho châu Âu vào thời đại Hy-La Thuốc nhuộm màu chàm vẫn còn là mặt hàng khan hiếm tại châu Âu trong suốt thời kỳ Trung cổ Thuốc nhuộm từ tùng lam, với thành phần hóa học đồng nhất, đã được sử dụng để thay cho thuốc nhuộm màu chàm

1.1.2 Lịch sử thuốc nhuộm tự nhiên ở Việt Nam

Cho đến nay vẫn chưa có tài liệu nào đề cập đến thời gian cụ thể trong lịch sử mà người Việt Nam biết dùng các hợp chất màu thiên nhiên, chỉ biết rằng cộng đồng các dân tộc Việt Nam từ thời thượng cổ đã dùng các loại cây có màu trong tự nhiên làm thuốc nhuộm trong đời sống

Đến nay đồng bào thiểu số ở các tỉnh miền núi phía Bắc vẫn còn dùng lá chàm để nhuộm màu xanh lam Những thập kỷ đầu của thế kỷ này một số vùng ở Bắc Bộ đã dùng nước chiết từ củ nâu để nhuộm màu nâu tươi, khi nhúng vào bùn ao thì màu nâu này chuyển thành màu đen rất bền và đẹp (đây cũng là một dạng phức của thuốc nhuộm với ion kim loại nặng có trong bùn) Ngoài ra để nhuộm nâu và đen người ta còn dùng lá bàng, vỏ sú, vỏ vẹt và một số vỏ và lá cây khác nữa Để nhuộm đen một số vùng ở Nam

Bộ còn dùng nước chiết từ quả mặc nưa để nhuộm lót sau đó nhúng vào bùn sông Hậu

sẽ tạo thành màu đen bền và đẹp

Một số loại lá và quả được dùng để nhuộm thực phẩm như: quả giành giành, bột nghệ để nhuộm màu vàng, lá cơm sôi để nhuộm xôi màu đỏ v.v Đến nay vẫn chưa có

cơ sở tổ chức chiết tách thuốc nhuộm thiên nhiên để dùng vào mục đích kỹ thuật và dân sinh; việc sử dụng chúng ở nước ta vẫn dựa vào kinh nghiệm dân gian của từng miền

1.2 Tổng quan về quả măng cụt

1.2.1 Giới thiệu chung về quả măng cụt

Măng cụt (Garcinia mangostana), là một loài cây thuộc họ Bứa (Clusiaceae) Nó cũng là loại cây nhiệt đới cho quả ăn được, rất quen thuộc tại Đông Nam Á

Nguồn gốc quả măng cụt:

 Tên La-tinh: Garcinia mangostana

Đây là 1 loại cây đòi hỏi điều kiện thổ nhưỡng khắt khe, cần khí hậu nóng và ẩm Cây lớn rất chậm, sau hai ba năm cây chỉ cao đến đầu gối, chỉ bắt đầu cho quả sau 10-

15 năm Cây này đã được các nhà truyền giáo du nhập vào nam Việt Nam từ lâu, vua Minh Mạng đã cho mang cây này ra trồng ở Huế và giao cho một ông Hoàng trông nom,

và sau đó trồng tại các lăng tẩm, phủ đệ và chúa chiền tại Huế Vua Minh Mạng đặt tên cho trái măng cụt là giáng châu

Măng cụt trồng nhiều nhất tại Lái Thiêu, Thủ Dầu Một, Việt Nam đã từng có lúc

là nơi có những vườn măng cụt lớn nhất thế giới, với những vườn rộng hàng chục mẫu,

có hàng ngàn cây, mỗi cây cho được từ 700 đến 900 quả Măng cụt hiện được trồng nhiều tại Thái Lan, Campuchia, Myanma, Sri Lanka và Philippines

Măng cụt thuộc loại cây to, trung bình 7-12 m nhưng có thể cao đến 20-25 m , thân

có vỏ màu nâu đen sậm, có nhựa (resin) màu vàng, lá dày và cứng, bóng, mọc đối, mặt trên của lá có màu sậm hơn mặt dưới, hình thuôn dài 15-25 cm, rộng 6-11 cm, cuống dài 1,2-2,5 cm Quả hình cầu, đường kính chừng 4-7 cm, có mang đài hoa còn tồn tại, vỏ quả màu đỏ nâu, dai và xốp Trong quả có từ 6 đến 18 hạt, quanh hạt có áo hạt trắng, ăn ngọt và thơm ngon Như các loại quả khác, măng cụt ngọt nhờ có nhiều chất đường: sucaroza, fructoza, glucoza và có thể cả maltoza Nó thơm nhờ một số lớn các chất dễ bốc hơi [6]

1.2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả măng cụt

Vỏ quả măng cụt chứa: chrysanthemin, tannin (7-13%), thành phần chính là các hợp chất đắng loại xanthone như mangostin (gồm cả 3-isomangostin, 3-isomangostin hydrate,1-iso mangostin, α- mangostin, β-mangostin và γ-mangostin ), garcinone A, B, C; kolanone; các xanthone như BR-xanthone-A, B [6]

Những dẫn chất xanthone có trong thành phần vỏ măng cụt là tinh thể màu vàng, không vị, tan trong cồn, ete và kiềm, không tan trong nước Hiện nay, các dẫn xuất xanthone từ măng cụt, đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nhờ các hoạt tính sinh học quan trọng như hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống oxi hóa, đặc biệt là hoạt tính chống ung thư, nhằm mục đích tìm ra hoạt chất có nguồn gốc tự nhiên làm thuốc hỗ trợ điều trị ung thư [6]

Xanthone: là một loại hợp chất hữu cơ được phân lập từ các bộ phận khác nhau

của cây măng cụt Là hợp chất hữu cơ không tan trong nước, dễ tan trong rượu, là chất chống oxy hóa Đó là một chất có màu vàng có trong thành phần vỏ quả măng cụt Công thức hóa học cơ bản của xanthone:

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của xanthone

Trong số các dẫn xuất xanthone có trong vỏ quả măng cụt thì α-mangostin có hàm lượng cao nhất, chiếm khoảng 0,02-0,2% trọng lượng khô Tiếp đến là β-mangostin và γ-mangostin, chiếm khoảng 0,016-0,07%

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của mangostin

Trong những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng có hơn 40 loại hợp chất khác nhau của xanthone có mặt trong thành phần măng cụt Mangostin và một loạt các xanthones khác từ măng cụt đã được nghiên cứu đặc tính sinh học bào gồm chất chống oxy hóa, chóng vi khuẩn, chống viêm, chống ung thư Ngoài ra nó còn là hợp chất mang màu trong quá trình nhuộm vải

Tannin hay tannoit là là một hợp chất polyphenol có trong thực vật có khả năng

tạo liên kết bền vững với các protein vá các hợp chất hữu cơ cao phân tử khác như các aminoaxit và alkaloid Trọng lượng phân tử hiệu quả cho quá trình thuộc da là 500 -

2000 và hoạt tính phụ thuộc vào cấu trúc của tannin

Tannin có trong gỗ, lá, chồi, vỏ cây, bộ phận của hoa, hạt rễ và thường ở mức cao trên trọng lượng khô của cây

Khi tế bào thực vật bị nhàu nát, tannin có thể thấm ra ngoài, do tiếp xúc không khí nên bị oxy hóa và có màu thâm rõ Khi tannin tiếp xúc với không khí, đặc biệt dưới ảnh hưởng tác dụng của men, rất dễ bị oxy hóa biến từ màu hồng sang màu nâu đậm, khó tan trong nước lạnh

Tannin tan trong nước, rượu, axeton, phần lớn không tan trong ete Tính chất tan phụ thuộc trạng thái tannin trong cây Tannin có thể ở dạng tự do, có thể tồn tại ở thể kết hợp với các chất khác: ancaloit, protein, glucozit Tannin được chia làm 2 nhóm chính: tannin ngưng tụ (pyrocatechic) và tannin thủy phân (pyogallic)

Tannin ngưng tụ (pyrocatechic): được tạo ra do quá trình polymer flavonoid, được

tạo thành do sự ngưng tụ từ các đơn vị flavan 3,4-diol Các flavanoid là một nhóm đa dạng các chất chuyển đổi khác nhau trên một nền tảng là các hệ thống dị vòng bắt nguồn

từ phenylanin (B) và sinh tổng hợp polyketide (A)

Con đường sinh tổng hợp để tổng hợp nên flavanoid đã được hiểu rõ ràng, nhưng các bước tạo nên sự ngưng tụ và polymer hóa vẫn chưa được làm sáng tỏ Cấu trúc của

họ flavonoid được ký hiệu bằng chữ cho các vòng và đánh số thứ tự cho hệ thống các nguyên tử carbon

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của họ flavonoid

Các nghiên cứu rộng rãi về các tannin ngưng tụ dựa trên nền tảng là hợp chất 3-ols(-)-epicatechin và (+)-catechin

flavan-Hình 1.5 Các dạng đồng phân của họ flavonoid

Quá trình cộng thêm nhóm phenolic thứ ba trên vòng B sẽ tạo sẽ tạo thành hợp chất epigallocatechin và gallocatechin Ít phổ biến hơn là flavan-3-ols với chỉ một nhóm đơn phenolic trên vòng B, vị trí para C-2 (epiafzelechin, afzelechin với cấu trúc hóa lập thể tương ứng với dạng epicatechin và catechin) Các nhóm này có khả năng tạo các ánh

màu khác nhau trong các môi trường pH khác nhau Chúng góp phần tạo nên màu sắc

đa dạng của các loài thực vật trong tự nhiên

Một trong những tính chất đặc trưng nhất của tannin ngưng tụ là liên kết bằng con đường C-C giữa C8 của nhóm nối dài với C4 của nhóm cuối mạch

Bốn kiểu liên kết phổ biến được minh họa bằng dạng nhị trùng được phân lập bởi Haslam, và đặt tên là B-1, B-2, B-3 và B-4 Tên hoàn chỉnh hơn tùy vào vị trí và cấu trúc lập thể của liên kết interflavan

Hình 1.6 Các dạng liên kết của họ Flavan-3-ol

Ngoài ra, tannin ngưng tụ còn chứa nhóm polymer 5-deoxy-flavan-3-ols Đây thường là các dạng tannin phân nhánh, dựa vào khả năng phản ứng của nhóm 5-deoxy với vòng A

Tannin thủy phân (pyogallic): là những ester của glucose với acid gallic, thường

là glucose với một hay nhiều acid trihydrobenzencacboxylic Khi thủy phân bằng axit hoặc enzim tanaza thì giải phóng ra đường glucose, đôi khi có đường đặc biệt như hamamelose Phần không phải đường là các acid, các acid thường gặp là acid gallic, các acid này liên kết với nhau theo dây nối depsid để tạo thành acid digallic, trigallic Ngoài

ra còn có acid ellagic, acid luteolic

Hình 1.7 Acid gallic

Hình 1.8 Acid digallic

Đặc điểm chính của tannin thủy phân:

 Thường dễ tan trong nước

 Cho kết tủa màu xanh đen với muối sắt (III)

 Cho kết tủa bông với chì axetat 10%

 Khi cất khô ở 180oC – 200oC ta thu được pyrogallol là chủ yếu

Flavonoid

Flavonoid là những hợp chất phenol màu thực vật, tạo nên màu cho rất nhiều rau, quả, hoa Phần lớn các Flavonoid có màu vàng (do từ flavus là màu vàng), tuy vậy, một số sắc tố có màu xanh, tím, đỏ, không màu cũng đuợc xếp vào nhóm này vì về mặt hóa học, chúng có cùng khung sườn cơ bản

Hình 1.9 Công thức cấu tạo của flavonoid

Flavonoid có cấu trúc cơ bản là 1,3-diphenylpropan, nghĩa là 2 vòng benzen A và nối nhau qua một dây có 3 carbon, nên thuờng đuợc gọi là C6-C3-C6 Cách đánh số tùy theo dây C3 đóng hay hở Nếu dây C3 đóng thì đánh số bắt đầu từ dị vòng với dị nguyên

tố oxygen mang số 1 rồi đánh tiếp đến vòng A, còn vòng đánh số phụ Nếu dây C3 hở, đánh số chính trên vòng và đánh số phụ trên vòng A

Hình 1.10 Các dạng của flanovoid

Thường các flavonoid có mang một hoặc nhiều nhóm -OH ở vị trí 5 và 7 trên nhân

A và ở vị trí 3, 4, 5 trên nhân Các flavonoid có thể hiện diện ở dạng tự do hay dạng glycosid Các dạng thuờng gặp nhất là đường D-glucose, D-galactose, L-rhamnose, L-arabinose, D-xylose, D-apiose và acid uronic

1.3 Tổng quan về vải tơ tằm

1.3.1 Lịch sử vải tơ tằm

Tơ tằm hay còn gọi là lụa là một loại vải mịn, mỏng được dệt từ sợi tơ của con tằm Nghề dệt lụa xuất hiện đầu tiên ở Trung Quốc, có thể từ rất sớm khoảng năm 6000 TCN Ban đầu, chỉ có vua mới được dùng hoặc ban tặng cho người khác, tuy nhiên sau

đó thì lụa dần dần được các tầng lớp xã hội ở Trung Quốc dùng, ở nhiều nơi rồi lan ra đến các vùng khác của châu Á Nó nhanh chóng trở thành một thứ hàng cao cấp ở những nơi mà thương nhân người Hoa đặt chân tới, bởi nó bền và có vẻ đẹp óng ánh Nhu cầu

về lụa thì nhiều và nó trở thành một ngành thương nghiệp xuyên quốc gia Tháng 7 năm

2007, các nhà khảo cổ đã phát hiện ra những mẫu lụa được dệt và nhuộm một cách tinh xảo trong một ngôi mộ ở tỉnh Giang Tây có từ đời nhà Đông Chu, cách đây khoảng 2500 năm

Lụa đã được đưa tới tiểu lục địa Ấn Độ, Trung Đông, châu Âu và Bắc Phi thông qua con đường tơ lụa nổi tiếng

Ở Việt Nam, theo thần tích làng Cổ Đô, huyện Ba Vì thì nghề chăn tằm, ươm tơ đã

có từ thời vua Hùng Vương thứ 6 do công chúa Thiều Hoa khởi nghiệp Nêu theo đó dân làng vốn giỏi nghề dệt lụa thờ Thiều Hoa làm thành hoàng

Ngày nay lụa được phát triển nhiều ở Hà Đông (Hà Nội) Ngoài ra, lụa Lãnh Mỹ A

ở huyện Tân Châu, An Giang cũng được nhiều người biết đến

1.3.2 Đặc điểm của vải tơ tằm

Tơ tằm là do tằm nhả ra, có nhiều giống tằm và chất lượng tơ khác nhau phụ thuộc vào giống tằm

Mặt cắt ngang sợi tơ có hình dạng tam giác với các góc tròn, nên ánh sáng có thể rọi vào ở nhiều góc độ khác nhau, làm cho sợi tơ có vẻ bề ngoài óng ánh tự nhiên

Tơ tằm không có cấu tạo tế bào, thành phần chính là hợp chất protein, gồm 2 loại protein:

 Hàm ẩm: 11%

 Độ dẫn nhiệt: kém

 Tính chịu nhiệt: tốt hơn len

Cảm giác sờ tay rất dễ chịu, không giống như các loại vải dệt từ sợi nhân tạo Tính cơ lý:

 Độ bền đứt: 30 – 50g/tex (độ bền đứt kém khi ướt)

 Độ giãn đứt: 13 – 20%

Tính chất hóa học [1]

Tơ tằm trương nở trong nước có giới hạn, không bền khi phơi nhiều dưới nắng

Tác dụng của axit:

 Acid hữu cơ không ảnh hưởng đến tơ tằm

 Acid vô cơ không làm hại tơ tằm nếu thực hiện tốt khâu trung hòa và giặt

 Acid vô cơ đặc làm tan tơ tằm

Tác dụng của kiềm: ở nhiệt độ sôi, dung dịch kiềm 5 – 7% sẽ phá hủy tơ tằm, ngay

cả dung dịch xà phòng cũng làm yếu tơ

Ảnh hưởng của chất oxy hóa và chất khử: tơ tằm cũng có thể được tẩy trắng bằng các chất oxy hóa và chất khử nhưng phải giặt kỹ

Ảnh hưởng của muối kim loại:

 Muối hữu cơ không làm hại tơ tằm

 Kẽm clorua hòa tan tơ tằm

 Natri clorua không làm hại tơ tằm trong dung dịch kiềm yếu, nhưng phải trung hòa thật sạch trước khi sấy

1.3.4 Chuẩn bị vải tơ tằm

Tơ tằm được cấu trúc từ 2 sợi fibroin kết dính nhau bởi lớp keo xerixin Thành phần chính của tơ tằm ngoài fibroin, còn có 1 lượng đáng kể mỡ, chất màu và chất khoáng

Để có được đặc tính quý giá của tơ tằm như: độ bóng, mềm mại, độ uốn và đàn hồi…cần phải loại bỏ lượng keo tơ xerixin

Chuội một phần (cho các mặt hàng cần thiết)

Mục đích: loại bớt 1 phần xerixin, phần xerixin còn lại được làm mềm cho nên không ảnh hưởng đến nhuộm

Sợi được xử lý trong dung dịch chứa:

Sau đó làm mềm trong dung dịch chứa:

2 – 6g/l chất làm mềm là dầu rixin sunfat hóa

sẽ rút ngắn thời gian chuội rất nhiều [1]

Có 2 phương pháp chuội keo thường dùng: chuội bằng Miltophan có xút hoặc chuội bằng xà phòng

Tẩy trắng

Tơ tằm từ giống kén trắng thường người ta không tẩy trắng vì bản thân nó chỉ có màu ngà không đáng kể Ngược lại, loại tơ từ kén vàng và tơ dại thì mang màu nhiều vì vậy phải tẩy trắng nếu cần

Thường dùng 3 phương pháp tẩy trắng chính là:

 Phương pháp oxy hóa

 Phương pháp khử

 Phương pháp kết hợp

Tẩy trắng bằng phương pháp oxy hóa:

Thông dụng nhất là tẩy trắng bằng H2O2, các hợp chất khác ít dùng cho tơ tằm Dung dịch tẩy trắng gồm:

1 – 3g/l H2O2 40%

3 – 6g/l Na2SiO3 30oBé

Phương pháp này áp dụng cho các loại tơ sau khi chuội xong đã tương đối trắng, có nghĩa

là phương pháp này chỉ bổ sung độ trắng

Tăng trắng quang học

Tơ tằm thường ít sử dụng ở dạng màu trắng, nhưng nếu cần thiết thì sau tẩy trắng

có thể sử dụng “ Lơ quang học thích hợp” để xử lý tăng độ trắng

1.4 Giới thiệu các chỉ tiêu kiểm tra độ bền sau nhuộm

Việc xác định độ bền màu của vật liệu nhuộm là rất cần thiết để đánh giá toàn bộ tính chất của bất kỳ thuốc nhuộm nào Để thống nhất giữa việc kiểm tra và đánh giá các kết quả thu được, Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (International Standard Organisation - ISO)

đã cho thành lập ủy ban kiểm tra độ bền màu của thuốc nhuộm vào năm 1947 Tiêu

chuẩn quốc tế đã được chấp thuận, công bố và coi như tiêu chuẩn Anh (British Standard

- BS)

1.4.1 Chuẩn bị mẫu để kiểm tra

Mẫu đơn giản: Cắt các mảnh vải màu với kích thước 10 × 4 cm nếu là sợi màu

thì phải cuộn sợi vào tấm nhựa mỏng trong suốt có kích thước 10 × 4 cm hoặc đan lại thành tấm 10 x 4 cm Nếu là xơ cũng phải chải thành màng xơ kích thước 10 × 4 cm

Mẫu phức tạp Cắt mẫu vải màu kích thước 10 × 4 cm, kẹp bên phía mặt phải của

mẫu thử một miếng vải trắng cùng loại (cùng kích thước, còn mặt kia kẹp miếng vải trắng khác loại có kích thước bằng nửa mẫu màu Mảnh vải trắng khác loại sử dụng vật liệu theo qui ước sau: nếu vải thử là bông, lanh, lụa tơ tằm, axetat thì miếng vải trắng là vixcô, nếu vải thử là len, vixcô thì vải kèm là bông Nếu vải thử là PA, PES thì vải kèm

là bông (vixcô) hoặc len [7]

1.4.2 Kiểm tra độ bền giặt

Mẫu kiểm tra là mẫu sau khi đã nhuộm, tiến hành giặt mẫu trong dung dịch theo đơn công nghệ sau:

 Xà phòng : 4 - 5 g/l

 Na2CO3: 2 - 3 g/l

 Dung tỷ: 1/40

Các mẫu giặt có thể tiến hành theo các quy trình công nghệ sau:

 Giặt ấm ở nhiệt độ 35 – 400C, trong thời gian 30 phút

 Giặt nóng ở nhiệt độ 50 – 600C, trong thời gian 45 phút

 Giặt sôi ở nhiệt độ 93 – 1000C, trong thời gian 3 phút

Sau khi giặt lấy mẫu ra, giũ sạch và vắt, phơi nắng cho khô hoặc sấy nhiệt độ không quá 600C [7]

1.4.3 Kiểm tra độ bền mồ hôi

Dung dịch thử gồm: 5 g/l NaCl; dung dịch NH4OH 25% 6 ml/l; cho mẫu thử vào dung dịch ở nhiệt độ 37 ± 2oC và giữ ở nhiệt độ đó 30 ph Sau đó lấy mẫu ra, vắt nhẹ,

đổ dung dịch vào cốc sứ, nhúng mẫu vào đó rồi lại lấy ra vắt nhẹ, lặp đi lặp lại như vậy

10 lần Cho thêm vào dung dịch 7 ml/l axit axetic băng (pH = 5,5) rồi lại cho mẫu vào

xử lý ở nhiệt độ 37 ± 2oC trong 30 phút và lặp lại thí nghiệm như trên 10 lần Cuối cùng lấy mẫu ra đặt giữa hai tấm kính ép và để yên trong 4 giờ, rồi gỡ ba mép khâu mẫu không giặt, phơi khô hoặc sấy nhiệt độ thấp hơn 60oC Đánh giá độ phai màu và dây màu theo bảng chuẩn màu ghi [7]

1.4.4 Kiểm tra độ bền Clo

Mẫu thử là mẫu đơn giản, được thấm ướt bằng nước cất sau đó vắt nhẹ và cho vào dung dịch natri hyproclorit với nồng độ 1 - 2 g/l clo hoạt động Giữ yên mẫu ở nhiệt độ môi trường trong thời gian một giờ

Sau đó lấy mẫu ra giặt bằng nước cất rồi xử lý trong dung dịch Na2SO3 3 - 5 g/l ở nhiệt độ môi trường trong 10 ph Cuối cùng giặt mẫu và phơi khô Đánh giá sự phai màu của mẫu thử theo bảng chuẩn màu ghi

Độ bền màu với clo có thể được đánh giá khi dùng nước đã khử trùng bằng clo Dung dịch thử này chỉ chứa 20 mg/l clo hoạt động Mẫu thử được nhúng vào dung dịch trong 4 giờ ở 20 ± 2oC Sau đó lấy mẫu ra vắt lượng dung dịch cho đến khi còn lại ít nhất rồi phơi khô mẫu và đánh giá kết quả [7]

1.4.5 Kiểm tra độ bền H2O2

Mẫu thử được chuẩn bị theo mẫu phức hợp, rồi cuộn lại theo chiều ngang 4 cm, cho mẫu vào ống nghiệm (sao cho đảm bảo chứa được lượng dung dịch theo M = 80) rồi

đổ dung dịch tẩy vào để tiến hành thí nghiệm Điều kiện và thành phần dung dịch tẩy cho các loại vật liệu là khác nhau

Sau đây là đơn công nghệ kiểm tra của vải tơ tằm:

Sau thí nghiệm, lấy mẫu ra , giặt 10 ph trong nước sạch rồi gỡ vải đem sấy ở nhiệt

độ thấp hơn 60oC hoặc phơi khô [7]

1.4.6 Kiểm tra độ bền ma sát

Nguyên tắc chung là cho vải màu chuyển động cọ xát với vải trắng dưới tác dụng của lực 1 kG (lực tác dụng lên đầu hình trụ đè lên vải là 1 kg) Mẫu vải màu thường được cắt với kích thước 18 ×8 cm trải trên mặt cọ xát Vải trắng thử kèm là vải phin đã tẩy trắng không có hồ với kích thước 5 ×5 cm (hoặc hình tròn có đường kính 6,5 cm) Vải trắng được bọc (hoặc kẹp) vào đầu hình trụ, vải màu trải trên mặt phẳng Khi cọ xát cần tiến hành theo cả chiều sợi dọc và sợi ngang, mỗi chiều cần tiến hành cọ xát 10 lần trong

1.5 Các phương pháp phân tích cấu trúc

1.5.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR)

Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại là một trong những kỹ thuật phân tích

vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ…)

là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp

Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là các hợp chất hoá học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hợp chất hoá học dao động với nhiều vận tốc dao động khác nhau và xuất hiện chùm phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ hồng ngoại tương ứng với các nhóm chức đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hoá học Bởi vậy phổ hồng ngoại của một hợp chất hoá học được coi như "dấu vân tay", có thể căn cứ vào đó để nhận dạng chúng [2]

Như vậy, phương pháp phân tích phổ hồng ngoại cung cấp những thông tin quan trọng về các dao động của các phân tử, do đó là thông tin về cấu trúc của các phân tử

1.5.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X

Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp trực tiếp những thông tin về cấu trúc tinh thể, mức độ kết tinh, thành phần pha, kích thước hạt trung bình, và khoảng cách giữa các lớp cấu trúc đối với vật liệu có cấu trúc lớp

Nguyên lý chung của phương pháp nhiễu xạ tia X là dựa vào vị trí và cường độ các vạch nhiễu xạ trên giản đồ ghi được của mẫu để xác định thành phần pha, các thông số mạng lưới tinh thể, khoảng cách giữa các mặt phản xạ trong tinh thể Xét hai mặt phẳng song song I và II có khoảng cách d Chiếu chùm tia Rơngen tạo với các mặt phẳng trên một góc θ Để các tia phản xạ có thể giao thoa thì hiệu quang trình của hai tia 11’ và 22’ phải bằng số nguyên lần bước sóng  [2]

AB + AC = n hay 2dsinθ = n𝜆

β: độ rộng ở ½ chiều cao của peak sau khi trừ đi độ rộng do thiết bị

1.5.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Phương pháp hiển vi điện tử quét được phát triển lần đầu tiên vào năm 1942 và thiết bị có giá trị thương mại được giới thiệu vào năm 1965 Phương pháp này được phát triển muộn hơn so với TEM là do những khó khăn về mặt điện tử trong việc quét dòng electron Nhưng phương pháp SEM trở nên phổ biến hơn so với TEM do SEM có thể thu được những bức ảnh có chất lượng ba chiều cao, có sự rõ nét hơn và không đòi hỏi phức tạp trong khâu chuẩn bị mẫu, tuy nhiên phương pháp TEM lại cho hình ảnh với độ phóng đại lớn hơn Phương pháp SEM đặc biệt hữu dụng bởi vì nó cho độ phóng đại có thể thay đổi từ 10 đến 100.000 lần với hình ảnh rõ nét, hiển thị ba chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng và cấu trúc bề mặt

d I

II

Thiết bị SEM: chùm electron từ ống phóng được đi qua một vật kính và được lọc thành một dòng hẹp Vật kính chứa một số cuộn dây (cuộn lái electron) được cung cấp với điện thế thay đổi, cuộn dây tạo nên một trường điện từ tác động lên chùm electron,

từ đó chùm electron sẽ quét lên bề mặt mẫu tạo thành trường quét Tín hiệu của cuộn lái cũng được chuyển đến ống catôt để điều khiển quá trình quét ảnh trên màn hình đồng bộ với quá trình quét chùm electron trên bề mặt mẫu Khi chùm electron đập vào bề mặt mẫu tạo thành một tập hợp các hạt thứ cấp đi tới detector, tại đây nó được chuyển thành tín hiệu điện và được khuyếch đại Tín hiệu điện được gửi tới ống tia catôt và được quét lên màn hình tạo nên ảnh Độ nét của ảnh được xác định bởi số hạt thứ cấp đập vào ống tia catôt, số hạt này lại phụ thuộc vào góc bắn ra của electron khỏi bề mặt mẫu, tức là phụ thuộc vào mức độ lồi lõm bề mặt Vì thế ảnh thu được sẽ phản ánh diện mạo bề mặt của vật liệu [2]

1.6 Hệ thống biểu diễn màu sắc CIELAB

Để thuận tiện trong quá trình tính toán và so sánh các màu với nhau, người ta tìm cách thể hiện các màu bằng các con số và sắp xếp chúng theo một cách có hệ thống Trong đó, mỗi màu có một vị trí nhất định được xác định bởi ba đại lượng:

Tông màu hoặc ánh màu (H – Hue of metamerism)

Độ bão hòa hoặc độ thuần sắc (C – Saturation)

a*: tọa độ màu trên trục đỏ – lục

b*: tọa độ màu trên trục vàng – lam

Giao điểm của hai trục a*, b* là điểm vô sắc (đen, ghi, trắng tùy thuộc vào độ sáng) Trục độ sáng L* có giá trị từ 0 – 100 ( tương ứng với màu đen, trắng, tùy thuộc vào

+ b > 0 khi X > Z khi đó màu vàng trội hơn + b < 0 khi Y < Z nghĩa là màu lam trội hơn

Hình 1.12 Biểu đồ giản lược dùng để mô tả hệ màu CIELAB

Màu sắc cũng có thể được miêu tả bởi độ sáng L*, tông màu H* và độ bão hòa C* trong hệ thống CIELAB Khi cho biết các giá trị a*, b* của một màu thì dễ dàng tính được các giá trị C*, H* của màu đó qua công thức:

H* = 𝑎𝑐𝑟𝑡𝑔 √(𝑎 ∗)2+ (𝑏 ∗)2

C* = √(𝑎 ∗)2+ (𝑏 ∗)2

Tính toán độ lệch màu trong hệ thống CIELAB

Hệ thống màu CIELAB có khoảng cách thị giác màu bằng nhau, phổ biến rộng rãi nhất, mỗi màu được thể hiện bởi ba giá trị: L*, a*, b* [1]

Sự khác nhau giữa hai màu 1 và 2 trong hệ thống CIELAB được xác định thông qua các hiệu số sau:

L* = 𝐿∗2− 𝐿∗1 : Sự khác nhau về độ sáng giữa hai màu

a* = 𝑎2∗ − 𝑎1∗ : Sự khác nhau về toạ độ trên trục đỏ - lục

b* = 𝑏2∗− 𝑏1∗ : Sự khác nhau về tọa độ trên trục vàng – lam

C* = 𝐶2∗− 𝐶1∗ : Sự khác nhau về độ bão hòa

H0 : Sự khác nhau về tông màu

E* : Khoảng cách hình học của hai màu (tổng giá trị sai lệch giữa hai màu)

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn đánh giá cấp độ đều màu và lệch màu

<0,2 1,3 3,5 6,9 34,1

Sự khác biệt về vị trí màu có thể được phân loại như sau:

- E nằm giữa 0 và 1: sự khác biệt khó nhận thấy

- E nằm giữa 1 và 2: khác biệt nhỏ, chỉ người có kinh nghiệm mới nhận thấy được

- E nằm giữa 2 và 3,5: khác biệt tương đối, người không có kinh nghiệm có thể thấy được

- E nằm giữa 3,5 và 5: khác biệt lớn

- E lớn hơn 5: khác biệt rất lớn

1.7 Tổng quan về quy hoạch thực nghiệm

1.7.1 Định nghĩa quy hoạch thực nghiệm

Quy hoạch thực nghiệm là một phương pháp nghiên cứu mới nhằm phục vụ cho quá trình tính toán, phân tích, thống kê….trong nhiều lĩnh vực

Quy hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm đưa ra chiến thuật thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo mô hình toán, xác định các điều kiện tối ưu), trong điều kiện đã biết hoặc chưa biết đầy đủ về cơ chế của đối tượng

Đối tượng của quy hoạch thực nghiệm: là một quá trình hoặc một hiện tượng nào

đó có những tính chất, đặc điểm chưa biết cần phải nghiên cứu

1.7.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Cách tổ chức trực giao cấp 1

 Xác định miền biến thiên Zjmin< Zj < Zjmax và tâm quy hoạch Zj0 = 0,5.( Zjmin +

Zjmax)

 Chọn dạng phương trình hồi quy

Sau khi đã mã hóa: xj = 2 ( Zj – Zjo ) / ( Zjmax – Zjmin )

Chọn dạng tuyến tính: y1= bo +b1x1 +…+bkxk

hoặc dạng y1= bo +b1x1 +…+bkxk + b12x1x2 + bk-1,kxk-1xk

 Thực hiện N thí nghiệm N = 2k

Tính toán xác định các hệ số hồi quy bj bằng phương pháp bình phương cực tiểu

 Kiểm định sự có nghĩa của các hệ số hồi quy bj với chuẩn Student

Thực hiện các thí nghiệm tại tâm quy hoạch hoặc sử dụng cá thí nghiệm song song, lặp lại Loại bỏ các bj không có nghĩa, tính toán lại các bj và kiểm định lại cho tới khi chỉ còn các bj có nghĩa

 Kiểm định sự có nghĩa của phương trình hồi quy với chuẩn Fisher

Tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm [8]

Bước 1: Xác định một điểm xuất phát nằm trong miền giới hạn tổng thể của các

biến đầu vào

Bước 2: Làm thí nghiệm theo quy hoạch trực giao cấp một, xây dựng phương trình

hồi quy bậc nhất

Nếu phương trình hồi quy bậc nhất không tương thích thì chuyển tới thực hiện bước 4 Nếu phương trình hồi quy bậc nhất tương thích thì thực hiện bước 3

Bước 3: Xác định vecto gradient của hàm mục tiêu tại mức cơ bản và xuất phát từ

mức cơ bản xác định tọa độ các điểm thực nghiệm nằm cách đều nhau trên hướng của vecto gradient với khoảng cách tự chọn phù hợp với đối tượng nghiên cứu Làm thực