ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN - NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG POLYMER SINH HỌC (2017)

https://twitter.com/daykemquynhon 

plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn 

www.facebook.com/daykem.quynhon 

https://daykemquynhon.blogspot.com 

http://daykemquynhon.ucoz.com 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / 

Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định 

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ 

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA – MÔI TRƯỜNG 

BÁO CÁO TỔNG KẾT 

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN 

Tên đề tài 

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA 

MÀNG POLYMER SINH HỌC 

HOÀNG VĂN PHƯỚC 

DIỄN ĐÀN TOÁN - LÝ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM 

HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO) 

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/ 

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

HUẾ, 05-2017 

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú 

www.facebook.com/daykemquynhonofficial 

www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial








TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ 

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA – MÔI TRƯỜNG 

BÁO CÁO TỔNG KẾT 

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN 

Tên đề tài 

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA 

Sinh viên thực hiện: 

MÀNG POLYMER SINH HỌC 

Nhóm trưởng: Hoàng Văn Phước lớp 15CDCH31 

Thành viên: 

Nguyễn Đắc Nhân Quý lớp 15CDCH31 

Phạm Thị Hoa 

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Võ Thị Thanh Kiều 

lớp 14CDCH21 






HUẾ, 05-2017 








Đề Tài Cấp Trường 2017 

TÓM TẮT 




Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu cải thiện một số tính chất của màng 

polymer sinh học”. được tiến hành tại phòng thí nghiệm Khoa công nghệ Hóa- 

Môi Trường, Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Huế, thời gian từ tháng 10/2016 

đến 05/2017. 

Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng là tinh bột sắn, tinh bột biến tính 

acetate, PVA, glycerol, nhựa thông, PDMS và dung môi là nước hoặc sol SiO 2 . 

Đề tài được kết cấu gồm các phần: Mở đầu gồm 2 trang (chương 1) , tổng 

quan lý thuyết (chương 2): 8 trang, thực nghiệm (chương 3): 9 trang, kết quả và 

thảo luận: 7 trang, kết luận và kiến nghị: 1 trang, tài liệu tham khảo 1 trang 

Nội dung của các chương như sau: 

Chương 1: mở đầu 

Chương này đề cập đến tính cấp thiết khi thực hiện đề tài, mục tiêu, nội 

dung nghiên cứu, cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu, các phương pháp 

thu thập xử lý sổ liệu để đưa ra kết quả nghiên cứu. 

Chương 2: Tổng quan lý thuyết. 

Chương này trình bày tổng quan về nguyên liệu chế tạo màng sinh học, sơ 

lược về vật liệu polymer tự phân hủy 

Chương 3: Những nghiên cứu thực nghiệm 

Chương này nêu ra cụ thể các loại nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị sử dụng 

trong công nghệ điều chế nhựa phân hủy sinh học từ PVA và tinh bột. Qúa trình 

kiểm tra các tính chất của màng polymer sinh học khi thay đổi thành phần 

nguyên liệu. Mục tiêu chính là cải thiện một số tính chất của màng. Một số 

phương pháp khảo sát các tính chất của nhựa: Phương pháp xác định độ bền 

kéo, khả năng chống ẩm của màng. 

Chương 4: Kết quả và thảo luận. 

Chương trình bày kết quả và bàn luận về tính chất của màng chế tạo được 

cải thiện khi bổ sung thêm sol SiO 2 với các nổng độ khác nhau: 

+ Kết quả kiểm tra độ bền kéo của vật liệu trên máy Testometric. 

+ Kết quả khảo sát độ bền nhiệt của màng 

+ Kết quả đo khả năng chống hút ẩm của màng 














MỤC LỤC 




TÓM TẮT 

DANH SÁCH CÁC BẢNG 

DANH SÁCH CÁC HÌNH 

KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 

Chương 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................... 1 

1.1 Đặt vấn đề .............................................................................................. 1 

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu: ......................................................... 1 

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 2 

1.4 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu ............................................ 2 

1.5. Các phương pháp quan sát để thu thập thông tin ................................... 3 

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ................................................... 4 

2.1. Polymer tự hủy sinh học ...................................................................... 4 

2.1.1. Khái niệm ....................................................................................... 4 

2.1.2. Một số tiêu chuẩn mà các nhà khoa học đưa ra để định nghĩa 

polymer có khả năng phân hủy sinh học .................................................... 4 

2.1.3. Các loại polymer tự phân hủy sinh học .......................................... 4 

2.1.3.1. Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên ............................ 4 

2.1.3.2. Các polyester phân hủy sinh học ............................................. 5 

2.1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về các loại 

polymer tự phân hủy sinh học .................................................................... 5 

2.1.5. Ứng dụng của polymer sinh học .................................................... 7 

2.2. Nguyên liệu dùng làm bao bì sinh học ................................................. 7 

2.2.1. Tinh bột sắn .................................................................................... 7 

2.2.1.1. Giới thiệu chung về tinh bột sắn và các tính chất ...................... 7 

2.2.1.2. Ứng dụng của tinh bột sắn ......................................................... 8 

2.2.1.3. Polymer tự phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột ..................... 8 

2.2.1.4. Các loại tinh bột biến tính và ứng dụng ..................................... 9 

2.2.2. Polyvinyl alcohol (PVA) ............................................................. 11 


2.2.2.1. Khái niệm .............................................................................. 11 

2.2.2.2. Tính chất của PVA ................................................................ 12 

CHƯƠNG 3: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ........................ 14 
















3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện ......................................................... 14 

3.2. Nguyên liệu, thiết bị và dụng cụ ......................................................... 14 

3.2.1. Nguyên liệu .................................................................................. 14 

3.2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ...................................................... 16 

3.3. Quy trình thực nghiệm ....................................................................... 17 

3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của tinh bột biến tính vào độ bền kéo đứt của 

màng 17 

3.3.2. Thuyết minh quy trình ................................................................... 18 

3.4. Khảo sát ảnh hưởng của sol SiO 2 vào các tính chất của màng ............. 18 

3.4.1. Chuẩn bị sol SiO 2 .......................................................................... 18 

3.4.2. Chế tạo màng tinh bột/PVA/sol SiO 2 ............................................ 19 

3.4.3. Đánh giá ảnh hưởng của sol SiO 2 đến độ bền kéo đứt của màng.. 20 

3.4.4. Đánh giá ảnh hưởng của sol SiO 2 đến khả năng chống hút ẩm của 

màng 20 

3.4.5. Đánh giá ảnh hưởng của sol SiO 2 đến độ bền nhiệt của màng...... 21 

3.4.6. Đánh giá khả năng ghép mí thành bao bì và đánh giá độ bền mí 

ghép 22 

3.4.7. Khảo sát khả năng bảo quản cà chua của màng tinh bột/PVA/25 ml 

sol SiO 2 3%. ............................................................................................. 23 

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 24 

4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tinh bột biến tính vào độ bền kéo đứt 

của màng 24 

4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của sol SiO 2 vào các tính chất của màng 25 

4.2.1. Thành phần tỷ lệ chế tạo màng ...................................................... 25 

4.2.2. Đánh giá độ bền kéo đứt của màng ............................................... 26 

4.2.3. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của sol SiO 2 đến khả năng chống ẩm 

của màng 28 

4.2.4. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của sol SiO 2 đến độ bền nhiệt của 

màng 29 

4.2.5. Kết quả đánh giá khả năng ghép mí thành bao bì và đánh giá độ 

bền mí ghép .............................................................................................. 30 

4.2.6. Kết quả khảo sát khả năng bảo quản cà chua của màng tinh 

bột/PVA/ 25ml sol SiO 2 3%. .................................................................... 31 


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 32 

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 33 













DANH SÁCH CÁC BẢNG 




Bảng 3.1. Tỷ lệ thành phần khối lượng nguyên liệu của các màng cần tổng hợp 

......................................................................................................................... 18 

Bảng 4.2. Thành phần và tỷ lệ chế tạo màng tinh bột/PVA và tinh bột/ 

PVA/SiO2. ....................................................................................................... 25 

Bảng 4.3. Kết quả độ bền kéo đứt của polyme blend tinh bột/PVA và tinh 

bột/PVA/SiO2 .................................................................................................. 26 

Bảng 4.4. Gía trị độ ẩm của màng tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 

3% .................................................................................................................... 28 














DANH SÁCH CÁC HÌNH 




Hình 2.1. Cấu trúc hạt tinh bột sắn quan sát trên kính hiển vi điện tử quét SEM 

........................................................................................................................... 8 

Hình 2.2. Công thức cấu tạo của PVA ............................................................. 12 

Hình 3.1. Tinh bột sắn ..................................................................................... 14 

Hình 3.2. Tinh bột biến tính acetate ................................................................ 14 

Hình 3.3 Polyvinyl alcohol .............................................................................. 14 

Hình 3.4. Glycerol ........................................................................................... 15 

Hình 3.5. Nhựa thông ...................................................................................... 15 

Hình 3.6. PDMS .............................................................................................. 15 

Hình 3.7. Tủ nung ............................................................................................ 16 

Hình 3.8. Máy đo quang phổ ........................................................................... 16 

Hình 3.9. Máy khuấy và gia nhiệt.................................................................... 16 

Hình 3.10. Cân phân tích ................................................................................. 16 

Hình 3.11. Tủ xấy ............................................................................................ 16 

Hình 3.12. Dụng cụ thí nghiệm ....................................................................... 16 

Hình 3.15. Quy trình thí nghiệm chế tạo màng polymer trên cơ sở tinh bột/PVA 

và tinh bột biến tính/PVA ................................................................................ 17 

Hình 3.16. Quy trình chế tạo sol SiO 2 ............................................................. 18 

Hình 3.17. Quy trình tổng hợp màng tinh bột/PVA/SiO 2 ............................... 19 

Hình 3.18. Kích thước các mẫu màng chuẩn bị đo độ bền kéo đứt ................. 20 

Hình 3.19. Mẫu màng chuẩn bị đo độ hút ẩm ................................................. 21 

của màng ở điều kiện thường ........................................................................... 21 

Hình 3.20. Chuẩn bị mẫu màng để khảo sát độ bền nhiệt. .............................. 21 

Hình 3.21. Màng được thực hiện ghép mí thành bao bì trên máy đóng gói .... 22 

Hình 3.22. Vật nặng và túi nilon đựng vật nặng .............................................. 23 

Hình 3.23. Bảo quản cà chua trên túi bao bì tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% .. 

......................................................................................................................... 23 

Hình 4.1. Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA ................................................ 24 


Hình 4.2. Độ bền kéo đứt màng tinh bột biến tính/PVA ................................. 24 

Hình 4.3. Các mẫu màng tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/sol SiO 2 ................. 26 

Hình 4.4. Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA ................................................ 27 
















Hình 4.5. Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/20ml SiO 2 3% ........................ 27 



Hình 4.8. Mẫu màng tinh bột/PVA/25ml sol SiO 2 3% và tinh bột/PVA sau 45 

ngày để ở điều kiện thường ............................................................................. 29 

Hình 4.9. Kết quả phân tích nhiệt màng tinh bột/PVA .................................... 29 

Hình 4.10. Mẫu màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/25ml SiO 2 3% trước nung 

và sau nung 530 độ C....................................................................................... 30 

Hình 4.11. Khả năng chịu đựng tải trọng của bao bì sau 30 ngày ................... 30 

Hình 4.13. Bảo quản cà chua trên túi bao bì tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO 2 3% 

sau 15 ngày ...................................................................................................... 31 














KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 




PVA: 

CN: 

CĐ: 

TP: 

PLA: 

PBS: 

PBAT: 

PHB: 

PHV: 

PCL: 

EVOH: 

ĐH: 

PS: 

PE: 

TBBT: 

TB: 

PDMS: 

Polyvinyl alcohol 

Công nghệ 

Cao Đẳng 

Thành phố 

Polylactic acid 

Polybutylene succinate 

polybutylene adipate terephtalate 

polyhydroxybutyrate 

polyhydroxyvalerate 

polycaprolactone 

ethylene vinylalcohol 

Đại Học 

Polystyrene 

Polyethylene 

Tinh bột biến tính 

Tinh bột 

Poly(dimethylsiloxane),hydroxy-terminated 

















1.1 Đặt vấn đề 

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 

Các sản phẩm polymer từ hóa dầu với rất nhiều tính năng ưu việt, giá 

thành rẻ, khả năng sử dụng phổ biến, thuận tiện,... đã và đang đóng vai trò quan 

trọng trong đời sống hằng ngày. Chúng đáp ứng hầu hết các nhu cầu của con 

người từ đơn giản đến phức tạp như làm túi xách, bao bì bao gói sản phẩm, 

màng phủ đất nông nghiệp, túi làm bầu ươm cây, vật liệu dùng trong y học… 

Tuy nhiên, chúng lại là mối nguy hại tiềm ẩn cho môi trường sinh thái vì phải 

mất đến hàng thế kỷ mới tự phân hủy. Chỉ có những tác động về cơ và nhiệt mới 

có thể phá hủy chúng, nhưng lại tạo ra nhiều chất độc hại hơn và đòi hỏi chi phí 

khổng lồ, vượt qua cả giá thành tạo ra chúng. Hoạt động tái chế cần đầu tư thiết 

bị máy móc đắt tiền, hiệu quả kinh tế thấp. 

Trước thực trạng này, từ những năm 1980, nhiều nước trên thế giới đã bắt 

đầu nghiên cứu những dạng vật liệu tương ứng tính năng của polymer truyền 

thống để thay thế. Đó chính là polymer có khả năng phân hủy sinh học mà khi 

gặp tác động của nước, không khí, nấm, vi khuẩn trong tự nhiên, chúng sẽ tự 

phân hủy thành những chất đơn giản, có lợi cho đất và không gây độc hại cho 

môi trường. 

Nguyên liệu để sản xuất các loại polymer phân hủy sinh học hiện nay chủ 

yếu lấy từ tinh bột sắn. Năm 2014 nhóm sinh viên Lê Thị Vui khoa CN Hóa 

Môi trường trường CĐ công nghiệp Huế đã nghiên cứu chế tạo thành công màng 

polymer có khả năng phân hủy sinh học, tuy nhiên một số tính chất của màng 

như: độ bền kéo, độ bền nhiệt, khả năng chống hút ẩm chưa cao. Vấn đề đặt ra 

là phải tìm ra phương pháp vừa tăng độ bền kéo, độ bền nhiệt vừa chống hút ẩm 

cho màng sinh học nhưng cũng đảm bảo khả năng phân hủy sinh học của màng. 

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cải 

thiện một số tính chất của màng polymer sinh học”. 

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu: 

❖ Mục tiêu: Cải thiện một số tính chất của màng polymer sinh học bằng 

việc bổ sung thêm dung dịch keo silica (sol SiO 2 ) hoặc thay tinh bột bằng tinh 

bột biến tính acetat trong công thức chế biến. 

❖ Nội dung nghiên cứu: 

- Tạo màng polymer sinh học bằng phương pháp tráng – sấy với các công 

thức phối trộn khác nhau. 

- Nghiên cứu chế tạo màng sinh học bằng tinh bột biến tính acetat 

- Nghiên cứu chế tạo dung dịch keo silica từ thủy tinh lỏng bằng phương 

pháp trao đổi ion, sản phẩm được bổ sung vào quá trình chế tạo màng. 

- Phân tích các đặc tính cơ lý của các màng tạo thành, đánh giá ảnh hưởng 

của tinh bột biến tính hoặc dung dich keo SiO 2 đến độ bền của màng, từ đó tìm 

ra công thức tối ưu để cải thiện tính chất của màng 

- Chế tạo bao bì thử nghiệm và đánh giá khả năng ứng dụng trong đời 

sống. 






1 












1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 

Tinh bột, PVA, tinh bột biến tính, dung dịch keo silica (sol SiO 2 ). 

1.4 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu 

❖ Cơ sở lý luận 

Bioplastic là nhựa sinh học có thể tự phân hủy sau một thời gian sử dụng 

và thường được sản xuất chủ yếu từ những nguyên liệu có nguồn gốc từ thiên 

nhiên như tinh bột, xenlulozo, vỏ tôm,... Loại nhựa sinh học này có thể bảo vệ 

môi trường và an toàn sức khỏe cho người sử dụng. Những nghiên cứu gần đây, 

tinh bột được pha trộn với các loại polyme tổng hợp phân hủy sinh học như Poly 

Lactic Acid (PLA), poly e-caprolactone (PCL) và Poly Vinyl Chloride (PVA) 

vì nó thúc đẩy sự hình thành màng tốt. Trong các polyme phân huỷ hoàn toàn, 

PVA có thể pha trộn với tinh bột vì PVA có sự hình thành màng tốt, tính chất 

vật lý tốt, có tính kháng hóa chất, khả năng tương thích sinh học tốt và tính ổn 

định nhiệt cao. Đây là vật liệu hòa tan trong nước và có khả năng phân huỷ tự 

nhiên và rất phù hợp cho việc chế tạo màng với tinh bột. Do đó, màng tinh 

bột/PVA là polyme phân hủy sinh học phổ biến nhất. Tuy nhiên sức bền cơ học, 

tính chất nhiệt, tính chống hút ẩm của màng còn kém. Do đó trong đề tài này 

chúng tôi nghiên cứu thay thế hoặc bổ sung một số nguyên liệu nhằm cải thiện 

tính chất của màng. Cụ thể, chúng tôi thay tinh bột bằng tinh bột biến tính vì 

tinh bột biến tính có các nhóm ester có tác dụng ngăn ngừa sự thoái biến của 

nhóm amylose trong tinh bột. Sự biến đổi này ngăn chặn tự tạo gel, sự rỉ nước 

và duy trì ngoại quan cấu trúc của sản phẩm gia công. Nó cũng cải thiện độ ổn 

định sau quá trình đông lạnh-rã đông, cải thiện khả năng giữ nước và hạ thấp 

nhiệt độ hồ hoá của tinh bột, làm tăng độ nhớt và cải thiện độ trong của gel. Kết 

quả của việc biến đổi này là 1 sản phảm tinh bột ổn định để sản xuất bột nhão 

bền vững qua nhiều chu kỳ đông lạnh - rã đông và ngăn ngừa tình trạng rỉ nước 

xảy ra. Chúng tôi dự đoán tinh bột biến tính sẽ có những cải thiện tích cực đến 

tính chất của màng. 

Ngoài ra chúng tôi cũng thực hiện thí nghiệm thứ hai là bổ sung thêm sol 

silica trong quá trình chế tạo màng. Sol silica có thể được chế tạo bằng nhiều 

phương pháp, trong nghiên cứu này chúng tôi thực hiện chế tạo sol SiO 2 bằng 

phương pháp trao đổi ion. Các hạt SiO 2 có bề mặt riêng cao trong dung dịch có 

thể làm thay đổi tính chất của vật liệu polymer do hoạt động bề mặt của chúng. 

Trong thí nghiệm này hỗn hợp tinh bột/ PVA được biến đổi với các hạt SiO 2 

trong dung dịch để cải thiện tính chất của hỗn hợp này. SiO 2 tham gia tạo thành 

liên kết hydro với hỗn hợp tinh bột / PVA. Rất ít nhà khoa học đã nghiên cứu 

ảnh hưởng của các hạt SiO 2 lên màng tinh bột/PVA. Do sự hiện diện của quá 

nhiều liên kết hóa học không bão hòa, các hạt SiO 2 có bề mặt riêng cao dễ dàng 

phân tán thành các chuỗi macro phân tử. 






2 












❖ Phương pháp nghiên cứu 

Phương pháp hóa học: 

+ Phương pháp dung dịch: xác định khả năng hòa tan các polyme trong 

một dung môi hoặc hòa tan dung dịch polyme này với dung dịch của một polyme 

khác. 

Phương pháp vật lý: 

+ Sấy: Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi ẩm ra khỏi vật liệu 

rắn hoặc lỏng. Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu, tăng độ bền vật liệu 

và để bảo quản trong một thời gian dài. 

+ Phương pháp xác định độ bền kéo đứt (TS) dùng để xác định độ bền cơ 

của vật liệu. 

+ Phương pháp xác định độ hút ẩm của màng. 

+ Xác định sự phân hủy nhiệt của màng trên máy DTA và nung ở nhiệt độ 

phòng. 

1.5. Các phương pháp quan sát để thu thập thông tin 

Để kiểm tra một số tính chất của màng chế tạo được và so sánh với màng 

polymer phân hủy sinh học trong những nghiên cứu trước. Chúng tôi tiến hành 

phân tích các chỉ tiêu sau: 

+ Phân tích độ bền kéo đứt của màng tại Khoa vật liệu – Trường đại học 

Bách Khoa TP Hồ Chí Minh. 

+ Phân tích nhiệt DTA tại phòng thí nghiệm công nghệ, Tập đoàn Prime 

Vĩnh Phúc. Nung màng ở các nhiệt độ khác nhau để khảo sát độ bền nhiệt theo 

sự tăng nhiệt độ của các mẫu màng. 

+ Đo độ hút ẩm của các mẫu màng. 

+ Đo độ bền mí ghép và thử chế tạo bao bì. 

+ Xác định sức chịu tải trọng của bao bì và khả năng bảo quản cà chua. 






3 









CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 




2.1. Polymer tự hủy sinh học 

2.1.1. Khái niệm 

Polymer tự hủy sinh học là những polymer có khả năng tự phân hủy nhờ 

vào sự hỗ trợ của vi sinh vật trong tự nhiên, không đòi hỏi năng lượng, không 

tạo ra các chất độc hại cho môi trường mà vẫn đảm bảo được các tính năng của 

polymer truyền thống. 

Sự phân hủy sinh học là một quá trình tự nhiên, trong đó các chất hữu cơ 

được chuyển thành những hợp chất đơn giản hơn, không làm ô nhiễm môi 

trường. Sự phân hủy sinh học có thể xảy ra trong sinh quyển khi các vi sinh 

đóng vai trò trung tâm thí nghiệm CNVL trong quá trình phân hủy [4]. 

2.1.2. Một số tiêu chuẩn mà các nhà khoa học đưa ra để định nghĩa 

polymer có khả năng phân hủy sinh học 

Theo ISO 472-1988: Polymer có khả năng phân hủy sinh học là polymer 

mà sau một thời gian sử dụng, dưới những điều kiện đặc biệt của môi trường, 

nó mất đi một số tính chất do những thay đổi trong cấu trúc hóa học, những thay 

đổi này xảy ra tự nhiên nhờ các vi sinh vật trong môi trường, từ đó phân hủy 

polymer. 

Theo ASTM: Polymer có khả năng phân hủy sinh học là khả năng phân 

hủy thành carbon dioxide, methane, nước và các chất vô cơ hoặc sinh khối. 

Trong đó cơ chế áp đảo là tác động của enzyme của vi sinh vật đo được bằng 

các thử nghiệm chuẩn trong một thời gian xác định phản ánh được điều kiện 

phân hủy. Phân hủy sinh học là phân hủy do hoạt động của vi sinh vật gây ra, 

đặc biệt do hoạt động của enzyme dẫn đến sự thay đổi lớn về cấu trúc hóa học 

của vật liệu. 

Theo Hội đồng nghiên cứu polymer có khả năng phân hủy sinh học của 

Nhật: polymer có khả năng phân hủy sinh học là những polymer mà quá trình 

phân hủy của nó tạo thành những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp hơn, 

trong đó có ít nhất một giai đoạn thông qua sự chuyển hóa của các vi sinh vật 

trong tự nhiên. 

Chôn ủ: ASTM định nghĩa sự phân hủy do chôn ủ đó là nhựa có khả năng 

xảy ra phân hủy sinh học ở moi trường ủ như một phần của chương trình sẵn 

có, rằng nhựa sau đó không thể phân biệt bằng mắt trần được nữa, phân hủy 

thành CO2, nước, các hợp chất vô cơ và sinh khối với tốc độ phù hợp với vật 

liệu ủ [4]. 

2.1.3. Các loại polymer tự phân hủy sinh học 

2.1.3.1. Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên 


Polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên là các polymer được tạo ra trong 

tự nhiên, trong các chu kỳ sinh trưởng của các cơ thể sống. Việc tổng hợp chúng 

chủ yếu là sự trùng hợp từ các monomer xúc tác hoạt hóa bằng enzyme. Các 





4 












monomer này được hình thành một cách đặc thù nội trong các tế bào nhờ các 

quá trình trao đổi phức tạp [4]. 

Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên chủ yếu như polysaccharide 

(tinh bột, cellulose, chitin/chitosan), alginate, gelatine, … 

2.1.3.2. Các polyester phân hủy sinh học 

Polyester đóng vai trò áp đảo trong chế tạo nhựa phân hủy sinh học nhờ 

có chứa các liên kết ester dễ bị thủy phân. Polyester có hai nhóm chính đó là 

polyester mạch thẳng và polyester vòng thơm. 

Các polyester phân hủy sinh học chủ yếu: PLA, PBS, PBAT, PHB, PHV, 

PCL… 

Các polymer phân hủy sinh học khác: 

Polymer tan trong nước: PVA, EVOH. 

Nhựa phân hủy quang. 

Hạt phụ gia kiểm soát phân hủy. 

Polymer có mạch chính dễ bị thủy phân: polyester, polyamide, polyuretane 

và polyurea, polyanhydride, polyamide – enamide. 

Polymer có mạch chính chứa carbon: polyvinyl. 

Acetate, polyacrylate. 

2.1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về các loại 

polymer tự phân hủy sinh học 

❖ Trên thế giới 

Theo Tạp chí công nghiệp hóa chất số 06/2007, năm 2005 sản lượng 

polymer sinh học trên toàn thế giới đạt khoảng 52 nghìn tấn. 

Theo kết quả nghiên cứu của Business Communication – một tổ chức hàng 

đầu trong nghiên cứu thị trường, dự báo đến năm 2010, sản lượng polymer sinh 

học toàn cầu có thể lên đến 94 nghìn tấn, với tốc độ tăng trưởng hơn 12 %/năm 

trong 5 năm tới. 

Domenek S., Feuilloley P. và cộng sự (2004) [7] đã nghiên cứu khả năng 

phân hủy sinh học của chất dẻo sinh học tổng hợp từ gluten lúa mì. Các thí 

nghiệm về độ phân hủy được tiến hành trong môi trường chất lỏng và trong đất 

trồng. Kết quả cho thấy các vật liệu từ gluten phân hủy hoàn toàn sau 36 ngày 

trong điều kiện lên men hiếu khí và phân hủy trong 50 ngày trong đất trồng. 

Guohua Z., Ya L., và cộng sự (2006) [8] đã nghiên cứu về khả năng kháng 

nước, tính chất cơ học và sự phân hủy sinh học của màng polymer trên cơ sở 

tinh bột ngô biến tính và PVA. Kết quả chỉ ra rằng việc dùng tinh bột ngô biến 

tính cho khả năng kỵ nước tốt hơn so với tinh bột ngô thông thường, nhưng thay 

đổi không đáng kể theo tỉ lệ biến tính tinh bột. 






5 












Cho tới nay, đã có một số công ty giới thiệu chế phẩm nhựa sinh học. Đó 

là Mater Bi chuyên chế tạo túi xách và dụng cụ ăn uống tự hủy sau vài lần sử 

dụng. Công ty Vegemat có sản phẩm mốc phát bóng trong môn thể thao golf và 

axit polylactic (PLA) giống như chất liệu nylon để chế tạo đĩa DVD, đinh tự 

hủy cố định xương dùng trong y tế. 

Tại Bỉ, loại bao bì từ vật liệu chứa tinh bột đã được sử dụng trong ngành 

kinh doanh thức ăn nhanh (kể cả để sản xuất ra các bộ đồ ăn dùng một lần). 

Polylactat cũng đã được dùng thử làm bao bì đựng sữa chua, túi đựng và các bộ 

đồ ăn dùng một lần. Đối với chất liệu polyalkanoat người ta khuyên áp dụng 

vào lĩnh vực làm bao bì đồ uống (hộp giấy đựng sữa, cốc, túi đựng thức ăn 

nhanh v.v...). 

Từ nhiều năm qua, giấy bóng kính và cellulose acetate đã được dùng làm 

bao bì thực phẩm. Gần đây, Nhật Bản mới đưa ra loại màng mỏng 

polycaprolacton và chitosan – cellulose dễ phân hủy cho mục đích này. Màng 

chitosan – cellulose có đặc tính thông khí tốt, rất thích hợp dùng làm bao bì cho 

rau, cà chua, … 

❖ Ở nước ta 

Viện Hoá Học Công Nghiệp đã chế tạo thành công màng polymer tự phân 

hủy trên cơ sở tổ hợp polymer giữa polyethylene, tinh bột hỗn hợp sắn, ngô 

cùng một số phụ gia khác. Quá trình phân huỷ theo thuỷ phân, quang hoá bẻ 

gãy các liên kết hoá học, vi sinh vật gặm nhấm tự lên men cắt mạch của màng 

polymer. Ứng dụng thực tế cho kết quả: màng polymer tự phân huỷ 100 % sau 

4 tháng sử dụng. Triển vọng thị trường nội địa là rất lớn. 

Công ty cổ phần văn hóa Tân Bình đã sản xuất được bao bì nhựa tự hủy 

sinh học theo công nghệ nước ngoài. Năm 2003, công ty ALTA đã sản xuất và 

xuất khẩu mặt hàng này qua các nước Ý, Đức, Anh, Pháp theo đơn đặt hàng của 

khách hàng. Trong 6 tháng đầu năm 2005, công ty ALTA đã xuất khẩu được 30 

tấn bao bì nhựa tự hủy. 

Trong những năm gần đây, có khá nhiều doanh nghiệp bắt tay vào sản xuất 

bao bì không gây ô nhiễm môi trường. Cụ thể, cuối năm 2005, công ty cổ phần 

văn hoá Tân Bình đầu tư sản xuất bao bì nhựa tự hủy theo công nghệ hiện đại 

của Canada. Kế tiếp là công ty Phú Hoà (Bến Tre) ra mắt các sản phẩm bao bì 

không gây ô nhiễm môi trường tận dụng từ nguồn phế liệu bã mía, xơ dừa bỏ 

lại sau thu hoạch. 

Gần đây nhất là công ty cổ phần Công nghệ mới (Long Biên, Hà Nội) đã 

ra mắt sản phẩm bao bì tự hủy được làm từ nhựa PE, PP, PVC trộn thêm các 

phụ gia tự hủy là các polymer sinh học. 

Một số trường đại học cũng đã nghiên cứu và tìm ra các loại vật liệu tạo 

thành màng sinh học có thể phân hủy hoàn toàn. Cụ thể, trường Đại học Khoa 

học tự nhiên – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đã tạo ra một loại vật 

liệu sản xuất bao bì tự hủy hoàn toàn trong môi trường tự nhiên. Hàm lượng của 






6 












màng là tinh bột sắn kết hợp với PVA và chất độn là khoáng sét phân tán ở kích 

thước nanomet. 

Năm 2008, Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học trường ĐH Nông Lâm có một 

số đề tài nghiên cứu về màng polymer sinh học và đã tạo ra được màng sinh học 

có nhiều triển vọng trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ như Phan Thị Ngọc Hường 

– Trần Thuỳ Trang [5] tạo ra màng sinh học có nguồn gốc từ tinh bột kết hợp 

với lòng trắng trứng có bổ sung thêm PVA để tăng tính bền dẻo cho màng và 

kết hợp thêm đất sét làm tăng tính bền cơ học. Nguyễn Ngọc Hoá [2] với màng 

polymer tự hủy sinh học trên cơ sở PVA và chitosan cùng với một số chất phụ 

gia, Kim Thị Thanh [1] “Nghiên cứu hoàn thiện tính chất cơ lý của màng bao 

bì sinh học”, Phạm Lan Hương, Võ Minh Trung [6], “Nghiên cứu cải thiện độ 

bền màng sinh học tinh bột khoai mì”. 

2.1.5. Ứng dụng của polymer sinh học 

Các ứng dụng bao bì chiếm khoảng 47 % tổng nhu cầu thị trường polymer 

sinh học năm 2005. Những sản phẩm khác trong các lĩnh vực y tế, nông nghiệp 

và sản xuất giấy đóng vai trò nhỏ hơn nhưng không kém phần quan trọng, chiếm 

11 % tổng nhu cầu thị trường (Tạp chí Công nghiệp hóa chất, số 06, 2007). Các 

lĩnh vực ứng dụng cụ thể của polymer tự phân hủy sinh học như sau: 

Trong y học: chất dẻo sinh học dùng làm vật liệu cấy trong phẫu thuật 

chỉnh hình và mạch máu, chỉ khâu phẫu thuật, ứng dụng trong chữa mắt, … 

Trong nông nghiệp: màng polymer tự phân hủy sinh học đang được quan 

tâm nhiều trong nông nghiệp như các màng phủ đất, bầu ươm cây (planting 

container)… Sau khi phân hủy trở thành nguồn phân bón cho cây trồng. 

Bao bì: dùng làm bao bì thực phẩm, thân thiện với môi trường. 

Bao bì sinh học trong tương lai sẽ thay thế cho các loại bao bì vật liệu 

polymer có nguồn gốc từ dầu mỏ (như PE, PS). Cả ba loại polymer nói trên đều 

có hiệu quả cao và dễ chế biến thành màng mỏng bằng công nghệ gia công chất 

dẻo thông thường. 

2.2. Nguyên liệu dùng làm bao bì sinh học 

2.2.1. Tinh bột sắn 

2.2.1.1. Giới thiệu chung về tinh bột sắn và các tính chất 

Các loại tinh bột chính có mặt trên thị trường hiện nay gồm có tinh bột 

sắn, tinh bột khoai tây, tinh bột ngô, tinh bột gạo… Tinh bột sắn do có nhiều 

tính chất tốt, giá thành thấp, không ảnh hưởng đến an ninh lương thực nên hiện 

nay đang được đầu tư nghiên cứu chủ yếu để sản xuất bao bì tự phân hủy sinh 

học không chỉ ở nước ta mà trên toàn thế giới. 

Tinh bột sắn có màu rất trắng. Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền 

khi chưa bóc vỏ thì tinh bột thu được thường có màu tối. Màu xám của tinh bột 

sắn ảnh hưởng tới chất lượng cũng như giá thành sản phẩm. Củ sắn và tinh bột 

sắn có pH trong khoảng 6,0 – 6,3. 






7 









Quan sát bằng SEM, hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5 đến 40 µm với 

những hạt lớn từ 25 – 35 , hạt nhỏ từ 5 – 15 và nhiều hình dạng, chủ yếu là hình 

tròn, bề mặt nhẵn một bên mặt, có chỗ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa. 




Hình 2.1. Cấu trúc hạt tinh bột sắn quan sát trên 

kính hiển vi điện tử quét SEM 

Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương 

đối cao, 215000 g/mol so với 30500, 13500, 224500, và 276000 g/mol tương 

ứng ở amylose của ngô, tinh bột lúa mì, tinh bột lúa mì, khoai tây và bắp sáp. 

Hàm lượng amylose trong tinh bột sắn khoảng 8 – 29 %, nhưng nói chung đa 

số các giống sắn có tỷ lệ amylose từ 16 – 18 %. Tinh bột sắn có tính chất tương 

tự tinh bột giàu amylopectin như có độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp và độ 

bền gel cao. Hàm lượng amylose và amylopectin trong tinh bột sắn liên quan 

tới độ dính của củ nấu chín và nhiều tính chất trong các ứng dụng công nghiệp. 

Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hóa trong khoảng 58,5 – 70 oC so với 56 – 66 

oC ở khoai tây và 62 – 77 oC ở tinh bột ngô. Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh 

bột nhờ các liên kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể 

thay đổi nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu 

của tinh bột, nhiệt độ hồ hóa thấp thường làm chất lượng nấu thấp do tinh bột 

dễ bị phá vỡ. 

2.2.1.2. Ứng dụng của tinh bột sắn 

Tinh bột sắn có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp dệt, công nghiệp 

giấy, công nghiệp thức ăn gia súc, công nghiệp thực phẩm (sử dụng các sản 

phẩm tinh bột thủy phân như maltodextrin, glucose, các loại syro glucose, 

maltose, fructose, cyclodextrin), công nghiệp lên men cồn và sản xuất acid hữu 

cơ như acid citric, trong sản xuất dược phẩm như vitamin C, kháng sinh từ dịch 

tinh bột thủy phân… 

2.2.1.3. Polymer tự phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột 

Trong tinh bột có liên kết α nên làm cho tinh bột mềm dẻo và tiêu hóa được. 

Nhựa phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột có thể có hàm lượng tinh bột từ 10 – 

90 %. Các polymer trên cơ sở tinh bột có thể đi từ ngô, lúa mì, sắn, gạo, khoai 

tây… Hàm lượng tinh bột cần lớn hơn 60 % trước khi xảy ra phân hủy. Khi hàm 

lượng bột tăng lên thì polymer composite trở nên dễ phân hủy sinh học hơn và để 

lại phần không tan ít hơn. Thông thường các polymer trên cơ sở tinh bột được 

trộn hợp với các polymer có tính chất tốt hơn để tạo ra các chất tốt cần thiết cho 

các ứng dụng khác nhau ví dụ như polyester mạch no, PVA. 






8 












Phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột là kết quả tấn công của enzyme và 

các liên kết glucoside giữa các nhóm đường làm giảm độ dài mạch, phân chia 

mắc xích đường thành monosaccharide, disaccharide, oligosaccharide sắn sàng 

cho tiêu thụ theo con đường sinh học. Ở hàm lượng tinh bột ít hơn (nhỏ hơn 60 

%), các hạt tinh bột là những mối liên kết yếu trong nền nhựa và để cho vi sinh 

vật tấn công. Điều này cho phép polymer phân li thành phân đoạn nhỏ nhưng 

không phải toàn bộ cấu trúc polymer bị phân hủy thực thụ. 

Các polymer phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột bao gồm: 

Tinh bột nhiệt dẻo. 

Blend tinh bột với polyester tổng hợp mạch thẳng, no. 

Blend tinh bột / PVA. 

2.2.1.4. Các loại tinh bột biến tính và ứng dụng 

Các loại tinh bột tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công 

nghiệp. Các ứng dụng khác nhau đòi hỏi những đặc tính khác nhau của tinh bột. 

Ngoài ra, do sự cải tiến công nghệ sản xuất và sự phát triển liên tục các sản 

phẩm mới, nhu cầu nghiêm ngặt hơn đối với các đặc tính và tính phù hợp sử 

dụng của tinh bột được đặt ra. Các thuộc tính của tinh bột tự nhiên không đáp 

ứng đủ yêu cầu trong các ứng dụng và gia công. Hậu quả là, cần thiết phải biến 

đổi các đặc tính của tinh bột để nhận được loại tinh bột có những tính năng đáp 

ứng yêu cầu. 

Công nghệ biến đổi tinh bột là nhờ vào các phương pháp chuyển đổi hoá 

học , vật lý hoặc enzyme qua việc cắt các liên kết, định hình lại, oxy hoá hoặc 

thay thế hoá học trong phạm vi hạt tinh bột để làm thay đổi các đặc tính của tinh 

bột tự nhiên cho ra sản phẩm tinh bột biến đổi có các tính năng tốt hơn. 

Các loại tinh bột biến tính này có ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực 

sau: công nghệ dệt, bột và giấy, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nghề đúc, dược 

phẩm và khoan dầu. 

❖ Tinh bột acetate: 

Bằng cách cho tinh bột tự nhiên phản ứng với anhydride acetic hoặc vinyl 

acetate, thu được sản phẩm tinh bột acetate (hay còn gọi là tinh bột acetyl hoá). 

Các nhóm ester có tác dụng ngăn ngừa sự thoái biến của nhóm amylose 

trong tinh bột. Sự biến đổi này ngăn chặn tự tạo gel, sự rỉ nước và duy trì ngoại 

quan cấu trúc của sản phẩm gia công. Nó cũng cải thiện độ ổn định sau quá trình 

đông lạnh-rã đông, cải thiện khả năng giữ nước và hạ thấp nhiệt độ hồ hoá của 

tinh bột, làm tăng độ nhớt và cải thiện độ trong của gel. 

Kết quả của việc biến đổi này là 1 sản phảm tinh bột ổn định để sản xuất 

bột nhão bền vững qua nhiều chu kỳ đông lạnh - rã đông và ngăn ngừa tình trạng 

rỉ nước xảy ra. 






9 












Các ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm như chất nền với độ ổn định đông 

lạnh - rã đông tốt. Các ứng dụng mở rộng trong thực phẩm là sự kết hợp tinh 

bột ester với tinh bột liên kết ngang. 

Trong công nghiệp giấy, tinh bột ester có thể cung cấp độ ổn định độ nhớt 

cực kỳ tốt. 

❖ Tinh bột oxy hoá: 

Tinh bột tự nhiên có thể được xử lý với nhiều tác nhân oxy hóa để tạo nên 

tinh bột oxy hoá. Tinh bột oxy hoá có chiều dài mạch ngắn hơn tinh bột tự nhiên. 

Quá trình oxy hoá tạo ra sản phẩm có độ dẻo ổn định, cải thiện độ trắng và giảm 

số lượng vi sinh vật. Ngoài ra, liên kết hydro làm giảm khuynh hướng thoái hoá. 

Gel tinh bột có độ trong cao và mềm. các tinh bột oxy hoá là tác nhân làm đặc 

tốt nhất cho các ứng dụng đòi hỏi gel có độ cứng thấp, điều này cải thiện độ 

dính trong nhào trộn bột và làm bánh mỳ. 

Dung dịch loãng của tinh bột oxy hoá mức cao giữ được độ trong sau thời 

gian dài lưu trữ, thích hợp cho các loại súp trong, đóng chai và các sản phẩm 

bánh kẹo trong. Tinh bột oxy hoá được sử dụng rộng rãi để tráng phủ bề mặt 

giấy, hồ sợi trong công nghiệp dệt. 

❖ Tinh bột biến tính kép acetate và phosphat : 

Các tinh bột được liên kết ngang nhờ quá trình acetyl hoá tạo thành liên 

kết ổn định hơn, sản phẩm này còn được gọi là tinh bột biến tính kép và nó thể 

hiện đồng thời các đặc tính và chức năng của tinh bột acetyl hoá và phosphat 

hoá. 

Độ ổn định đông lạnh, rã đông tuyệt hảo, độ trong của gel tốt hơn, chịu 

nhiệt độ cao, độ ổn định trong acid và khuấy trộn mạnh được cải thiện. Hiệu 

năng tuyệt vời trong gia công thực phẩm bao gồm sữa chua, nước tương, tương 

ớt, sốt cà chua, súp, các loại nước sốt, bánh puding, thạch (gel), giăm bông và 

xúc xích, thực phẩm đóng hộp và thực phẩm lạnh đông. 

❖ Tinh bột liên kết ngang: 

Liên kết ngang nhằm kiểm soát cấu trúc tinh bột và cung cấp cho tinh bột 

sức chịu đựng xé cắt, chịu acid và tính bền nhiệt. Từ đó chúng ta có sự kiểm 

soát tốt hơn và linh hoạt trong việc xử lý công thức pha chế, gia công và xác 

định hạn sử dụng của sản phẩm. Liên kết ngang được hình dung như là “mối 

hàn điểm” giữa các hạt tinh bột ở các vị trí ngẫu nhiên, làm gia cường liên kết 

hydro và ức chế sự trương nở của hạt tinh bột. 

Liên kết ngang làm các tinh bột tương đối dễ bị hư hỏng trở nên bền vững, 

làm cho tinh bột nấu chín nhớt hơn và có cấu trúc vững chắc, ít bị phá hỏng khi 

thời gian nấu kéo dài, trong môi trường acid hoặc khuấy trộn mạnh. 


Sản phẩm tinh bột này thích hợp ứng dụng trong môi trường gia công có 

pH thấp, gia nhiệt cao và có tác động xé cắt cơ học 

❖ Tinh bột biến tính acid: 





10 












Tinh bột chưa qua biến tính được xử lý với một acid vô cơ ở nhiệt độ thấp 

hơn nhiệt độ hồ hoá và kết quả là các phân tử tinh bột bị thuỷ phân từng phần. 

phản ứng này cắt mạch và làm giảm độ nhớt tinh bột. Nó cũng làm tăng xu 

hướng thoái hoá của tinh bột. 

Độ nhớt thấp hơn cho phép sử dụng nồng độ cao hơn để định hình gel 

cứng bền vững trong các viên gôm ngậm và thạch. Trong các ứng dụng này, 

tinh bột biến tính acid có ưu điểm hơn đáng kể so với tinh bột tự nhiên. Các ứng 

dụng mở rộng trong công nghiệp thực phẩm của tinh bột biến tính acid thường 

có sự kết hợp với phản ứng ester hoá và ether hoá tinh bột. 

❖ Tinh bột cation. 

Tinh bột cation đại diện cho các dẫn xuất tinh bột có hiệu năng cao được 

sử dụng trong ngành sản xuất giấy để làm tăng độ bền. Các tinh bột cation mang 

1 điện tích dương ở mọi giá trị pH, tạo ra áp lực của chúng đối với các chất nền 

mang điện tích âm chẳng hạn như cellulose, bột giấy và một số loại sợi tổng 

hợp, các huyền phù trong nước của các chất vô cơ, bùn và các đại phân tử hoạt 

tính sinh học. 

Tinh bột cation cải thiện rõ rệt khả năng giữ các chất độn. Dioxide titan, 

đất sét, bột tal và đá vôi thường được kết hợp dùng trong kỹ nghệ giấy để cải 

thiện độ chắn sáng của giấy in cao cấp, giấy viết và giấy có khối lượng nhẹ. Với 

sự tăng chất độn, tờ giấy sẽ mất đi độ bền do các chất độn đưa vào làm giảm số 

vị trí của liên kết sợi với sợi. Tinh bột cation có tác dụng vừa cải thiện đặc tính 

bền vững lẫn đặc tính giữ chất độn, do vậy nó giúp cho giấy có độ bền cao ở 

mức cao của chất độn. 

2.2.2. Polyvinyl alcohol (PVA) 

2.2.2.1. Khái niệm 

PVA là một polymer tan trong nước. PVA thu được bằng phản ứng thủy 

phân polyvinyl acetate. Con đường tổng hợp không đi từ monomer là vinyl 

alcohol do các monomer này không bền và không thể phân lập đượng để trùng 

hợp thành PVA một cách khả thi nhất [3]. PVA được tìm ra đầu tiên bởi 

Hermann và Haehnel vào năm 1924 bằng thủy phân polyvinyl acetate trong 

ethanol với potassium hydroxide. Nhóm acetate được thủy phân bằng cách trao 

đổi ester với ethanol với sự có mặt của muối khan sodium methalate hoặc dung 

dịch sodium hydroxide. Những đặc trưng vật lý hoặc chứng năng sử dụng cụ 

thể phụ thuộc vào mức độ trùng hợp hoặc mức độ thủy phân. PVA có hai loại 

chủ yếu là thủy phân một phần và thủy phân toàn phần. PVA thủy phân một 

phần thường được sử dụng nhiều trong thực phẩm. 






11 












Hình 2.2. Công thức cấu tạo của PVA 

2.2.2.2. Tính chất của PVA 

❖ Tính chất vật lý 

Tất cả các PVA được alcol phân một phần và hoàn toàn đều có nhiều tính 

chất thông dụng làm cho polymer có giá trị cho nhiều ngành công nghiệp. Các 

tính chất quan trọng nhất là khả năng tan trong nước, dễ tạo màng, chịu dầu mỡ 

và dung môi, độ bền kéo cao, chất lượng kết dính tốt và khả năng hoạt động như 

một tác nhân phân tán - ổn định [3]. 

Độ hòa tan: Độ hòa tan trong nước và độ nhớt phụ thuộc vào mức độ thủy 

phân và khối lượng phân tử của PVA. PVA thủy phân hoàn toàn chỉ hòa tan 

trong nước nóng trong khi PVA thủy phân một phần (88 %) hòa tan ở nhiệt độ 

phòng. PVA với mức độ thủy phân 80 % chỉ hòa tan ở nước có nhiệt độ khoảng 

10 – 40 oC. Trên 40 oC, dung dịch trở nên mờ (vì vậy gọi là điểm mờ) và sau 

đó PVA kết tủa. Dung dịch PVA có độ phân cực cao giống như nước, dimethyl 

sulfoxide, các glycol và dimethylformamide… do trong cấu trúc phân tử có 

chứa nhiều nhóm OH. 

Tạo màng: Vì PVA thường được hòa tan trong nước trước khi sử dụng 

nên khả năng tạo màng của chúng rất quan trọng trong hầu hết các ứng dụng. 

Màng và lớp phủ PVA không cần chu kỳ đóng rắn, sự tạo màng dễ dàng xảy ra 

bằng cách cho nước bay hơi khỏi dung dịch. So với các loại nhựa, độ bền kéo 

của PVA cao và so với các vật liệu tan trong nước khác thì nó khá nổi bật. Độ 

bền kéo của PVA thay đổi theo một số yếu tố như phần trăm thủy phân, độ trùng 

hợp, hàm lượng chất dẻo hóa và độ ẩm. Giá trị độ bền kéo giảm khi mức độ 

alcol phân giảm. 

Khả năng chịu dầu và dung môi: PVA không bị ảnh hưởng bởi dầu thực 

vật, mỡ và hydrocarbon dầu mỏ. Khả năng chịu dung môi tăng theo mức độ 

thủy phân. Không có sự khác nhau đáng kể trong khả năng chịu dung môi giữa 

các loại có độ nhớt thấp, trung bình và cao trong một khoảng thủy phân cụ thể. 

Tính chất keo dán: Một trong các thuộc tính quan trọng nữa của PVA là 

tính chất keo dán hay độ bền kết dính của nó. Điều này có thể là do khả năng dễ 

tạo màng của nó và thu được độ bền kéo cao hơn. Như vậy PVA là một trong 

những loại nhựa giá trị nhất để sản xuất keo dán và cùng với nhũ tương 

polyvinyl acetate tạo nên ngành công nghiệp keo dán nhựa tổng hợp. 






12 












Khả năng chống thấm khí: PVA có thuộc tính đặc biệt là khả năng chống 

thấm khí. Các nghiên cứu đối với màng PVA thủy phân hoàn toàn, loại có độ 

nhớt thấp ở 

25 oC, ẩm độ tương đối 0 % không thể hiện sự truyền oxygen và nitrogen. 

Dưới các điều kiện tương tự, tốc độ truyền khí dioxide carbon là 0,02 g/m2/24 

giờ [3]. 

❖ Tính chất hóa học 

Theo Mark J. E. (1998) [9], PVA tham gia các phản ứng hóa học giống 

như một alcohol chứa nhiều nhóm OH. 

PVA có thể phản ứng ester hóa tạo hợp chất vòng với acid boric hoặc muối 

borate, thể hiện tính chất của một ester hữu cơ. PVA cũng tham gia phản ứng 

ether hóa và acetal hóa với các aldehide hình thành các hợp chất quan trọng 

trong công nghiệp. Ngoài ra PVA còn có một số tính chất khác như khả năng 

tạo phức chất với đồng, phản ứng liên kết ngang mạch nhờ tác dụng của các 

nhóm OH [3]. 

❖ Sự phân hủy của PVA 

PVA phân hủy sinh học cho hợp chất dioxide carbon và nước. Có khoảng 

55 loài vi sinh vật khác nhau có khả năng phân hủy PVA. Trong đó các vi khuẩn 

như nấm men và nấm mốc cho hiệu quả phân hủy tốt nhất. 

❖ Ứng dụng của PVA 

PVA được ứng dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp như keo 

dán, chất kết dính, hồ và phủ giấy, hồ sợi và hoàn thiện, tác nhân tạo nhũ, màng 

PVA…[3]. 






13 












CHƯƠNG 3: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 

3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện 

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa Công Nghệ Hóa-Môi 

Trường. Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Huế từ tháng 01/2017 đến 05/2017. 

3.2. Nguyên liệu, thiết bị và dụng cụ 

3.2.1. Nguyên liệu 

Tinh bột sắn: tinh bột năng thực phẩm tapioca, nhãn hiệu Tài Ký, Việt Nam. 

Hình 3.1. Tinh bột sắn 

Tinh bột sắn biến tính acetate: sản xuất tại Công ty cổ phần trách nhiệm 

hữu hạn Vedan Việt Nam. 

Hình 3.2. Tinh bột biến tính acetate 

Polyvinyl alcohol (PVA), (C2H4O)n: PVA 217, xuất xứ từ Trung Quốc. 






Hình 3.3 Polyvinyl alcohol 

14 









Glycerol: C3H8O3, độ tinh khiết trên 99,0 %, xuất xứ từ Trung Quốc 




Hình 3.4. Glycerol 

Nhựa thông: mua ở chợ Đông Ba huế 

Hình 3.5. Nhựa thông 

Poly(dimethylsiloxane),hydroxy-terminated (PDMS). 

Hình 3.6. PDMS 

- Sol SiO 2 được chế tạo từ thủy tinh lỏng (Na 2 SiO 3 ) bằng phương pháp 

trao đổi ion 






15 









3.2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 




Hình 3.7. Tủ nung 

Hình 3.9. Máy khuấy và gia nhiệt 

Hình 3.11. Tủ xấy 

Hình 3.8. Máy đo quang phổ 

Hình 3.10. Cân phân tích 

Hình 3.12. Dụng cụ thí nghiệm 






Hình 3.13. Bếp gia nhiệt 

Hình 3.14. Kính và ống cán tạo màng 

16 












3.3. Quy trình thực nghiệm 

3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của tinh bột biến tính vào độ bền kéo đứt 

của màng 

Với mong muốn có thể cải thiện độ bền kéo đứt của màng polymer sinh 

học chúng tôi tiến hành chế tạo màng tinh bột biến tính/PVA và màng tinh 

bột/PVA sau đó so sánh độ bền kéo đứt của hai loại màng vừa chế tạo được. 

Quy trình chế tạo màng được thực hiện như sau: 

PVA 

Glyxerol,TB sắn 

hoặc TBBT 

,Glycerol, 

PDMS 

Ngâm 

Đun nóng 

Khuấy, gia nhiệt 

Dung dịch trong suốt 

Đổ khuôn 

Giữ ổn định 

Sấy 

Màng thành phẩm 

Kiểm tra độ bền kéo đứt 

Nước 

T phòng , t = 15 phút 

T = 80 – 90 o C, t = 30 phút 

T = 70 – 80 o C, t = 40 phút 

T phòng , t = 24 giờ 

T = 50 o C, t = 3 giờ 


Hình 3.15. Quy trình thí nghiệm chế tạo màng polymer trên cơ sở tinh 

bột/PVA và tinh bột biến tính/PVA 





17 












3.3.2. Thuyết minh quy trình 

PVA được cân cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt, cho lượng nước cất cần bổ 

sung trong công thức. Để cốc ở nhiệt độ phòng cho PVA tương nở hoàn toàn trong 

15 phút. Cho cốc vào bể nhiệt ở 80-90 o C với thời gian 30 phút, cứ 10 phút thì khuấy 

1 lần bằng đũa khuấy để PVA tan hoàn toàn tạo thành dung dịch PVA. 

Sau 30 phút, PVA tan hoàn toàn đặt trong bể nhiệt, ta cân tinh bột sắn hoăc 

tinh bột biến tính acetate cho vào cốc chứa PVA và khuấy gia nhiệt ở t o 70-80 o C 

trong 20 phút sau đó tiếp tục cân urê, nhựa thông, glycerol, rồi cho vào cốc chứa 

PVA tiếp tục khuấy gia nhiệt ở t o 60 0 C. Sau 20 phút, hỗn hợp trong cốc được 

hồ hóa hoàn toàn. Dùng ống nghiệm thủy tinh để cán đều hỗn hợp trên khuôn. 

Màng sau khi được tráng trên bề mặt khuôn sẽ được bảo quản ở nhiệt độ phòng 

trong vòng 24 giờ. Sau đó tiến hành tháo màng cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 50 o C. 

Thời gian sấy tạo sản phẩm là 3 giờ. Tỷ lệ nguyên liệu chế tạo hai loại màng 

được thể hiện ở bảng 3.1. 

Bảng 3.1. Tỷ lệ thành phần khối lượng nguyên liệu của 

các màng cần tổng hợp 

Tên 

mẫu 

TBBT TB PVA Nhựa thông Glycerol PDMS 

Mẫu 1 10 80 0.8 5 4.2 

Mẫu 2 10 80 0.8 5 4.2 

Các mẫu màng sau khi chế tạo được đo độ bền kéo đứt để so sánh. 

3.4. Khảo sát ảnh hưởng của sol SiO2 vào các tính chất của màng 

3.4.1. Chuẩn bị sol SiO2 

Chúng tôi chế tạo sol SiO 2 tại phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Hóa – 

Môi trường bằng phương pháp trao đổi ion. Sử dụng nguyên liệu đầu là thủy 

tinh lỏng khan. Đầu tiên chúng tôi pha dung dịch thủy tinh lỏng 10% sau đó cho 

dung dịch vào cột trao đổi ion. Sản phẩm sau khi qua trao đổi sẽ được ổn định 

trong môi trường pH = 9-10. Các quá trình thí nghiệm chế tạo sol SiO 2 được thể 

hiện như hình: 






Hình 3.16. Quy trình chế tạo sol SiO2 

18 












Sol chế tạo được phải có độ ổn định trong thời gian dài. Kết quả phân tích 

thành phần hóa cho thấy sol chứa SiO 2 với hàm lượng đến 94%, phần còn lại là 

lượng mất khi nung. 

3.4.2. Chế tạo màng tinh bột/PVA/sol SiO2 

Dung dịch keo silica được chế tạo bằng phương pháp trao đổi ion có độ 

ổn định tốt. Chúng tôi chế tạo màng có sử dụng sol SiO 2 theo quy trình: 

Glyxerol,TB sắn 

,nhựa thông, 

PDMS 

PVA Sol SiO 2 

Ngâm 

Đun nóng 

Khuấy, gia nhiệt 

Dung dịch trong suốt 

Đổ khuôn 

Giữ ổn định 

Sấy 

Màng thành phẩm 

Màng 

Tinh bột/PVA/SiO 2 

T phòng , t = 15 phút 

T = 80 – 90 o C,t = 30 phút 

T = 70 – 80 o C,t = 40 phút 

T phòng , t = 24 giờ 

T = 50 0 C, t = 3 giờ 






Hình 3.17. Quy trình tổng hợp màng tinh bột/PVA/SiO2 

19 












Quá trình chế tạo màng được thực hiện với việt bôt sung lần lượt 20ml 

,25ml, 30 ml sol SiO 2 3%. 

Để so sánh các tính chất của các mẫu màng tinh bột/PVA, tinh 

bột/PVA/SiO 2 chúng tôi thực hiện kiểm tra các mẫu màng bằng phương pháp 

vật lý đo độ bền kéo đứt của màng, phương pháp phân tích nhiệt DTA và đo độ 

hút ẩm của màng. 

3.4.3. Đánh giá ảnh hưởng của sol SiO2 đến độ bền kéo đứt của màng 

Các mẫu màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/sol SiO 2 được chế tạo khi bổ 

sung thêm lần lượt 20ml, 25ml, 30ml dung dịch SiO 2 3% được cắt thành mẫu 

có kích thước như hình: 

Hình 3.18. Kích thước các mẫu màng chuẩn bị đo độ bền kéo đứt 

Sau khi chuẩn bị các mẫu màng chúng tôi tiến hành gửi phân tích độ bền 

kéo đứt tại Khoa công nghệ vật liệu – Trường ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ 

Chí Minh. 

3.4.4. Đánh giá ảnh hưởng của sol SiO2 đến khả năng chống hút ẩm 

của màng 

Để đánh giá ảnh hưởng của sol SiO 2 đến khả năng hút ẩm của màng tạo 

thành trong điều kiện môi trường bình thường ở phòng thí nghiệm. Các màng 

được cắt thành mẫu kích thước giống nhau, được sấy khô ở cùng nhiệt độ và 

được để hút ẩm ở vị trí giống nhau, các thời điểm xác định ẩm độ giống nhau. 

So sánh độ ẩm của các màng thí nghiệm ở những thời điểm khác nhau. Quy 

trình được tiến hành cụ thể như sau: 

Lần lượt cắt các mẫu màng với kích thước mỗi màng 60 mm x 60 mm, 

ứng với 3 mẫu màng tinh bột/PVA và 3 mẫu màng tinh bột/PVA/25ml sol 

SiO 2 3% (hình 3.21) Cho mỗi mẫu vào một chén sứ sạch rồi cho vào tủ sấy ở 

105 o C trong 4 giờ cho khô hoàn toàn. Cân để xác định khối lượng khô của mỗi 

mẫu. Để chén có chứa mẫu ở nhiệt độ phòng và tiến hành cân các mẫu sau 

những khoảng thời gian khác nhau rồi xác định để xác định độ ẩm của các mẫu. 






20 












Hình 3.19. Mẫu màng chuẩn bị đo độ hút ẩm 

của màng ở điều kiện thường 

3.4.5. Đánh giá ảnh hưởng của sol SiO2 đến độ bền nhiệt của màng. 

Để đo độ bền nhiệt của màng, chúng tôi cắt mẫu màng kích thước 60mm 

x60mm. Các mẫu màng sau khi cắt được cho vào tủ sấy ở 105 o C trong 4 giờ 

cho khô hoàn toàn rồi đem cân bằng cân phân tích để xác định khối lượng 

khô. Sau đó, tiến hành gửi phân tích nhiệt tại phòng công nghệ tập đoàn Prime 

Group – Vĩnh Phúc. Ngoài ra các mẫu màng được chuẩn bị như trên cũng được 

quan sát quá trình mất khối lượng khi nung tại phòng thí nghiệm công nghệ vật 

liệu – Khoa Công nghệ Hóa – Môi trường hình 3.20. 

Hình 3.20. Chuẩn bị mẫu màng để khảo sát độ bền nhiệt. 






21 












3.4.6. Đánh giá khả năng ghép mí thành bao bì và đánh giá độ bền mí 

ghép 

Mục đích: Đánh giá khả năng ghép mí và độ bền mí ghép của các màng 

tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/sol SiO 2 3% tạo thành. Ghép mí thành bao bì, 

đánh giá khả năng chứa đựng, độ bền của bao bì tạo thành. 

Bố trí thí nghiệm: Các mẫu màng đem ghép mí kích thước giống nhau, 

được sấy khô ở cùng nhiệt độ và được để hút ẩm ở vị trí giống nhau, điều kiện 

ghép mí giống nhau, thời điểm ghép mí và đo độ bền giống nhau. 

Chọn 2 màng tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO 2 3%. Màng tạo 

thành được ghép mí bằng máy đóng gói chân không tạo thành bao bì như hình 

3.21. 

Hình 3.21. Màng được thực hiện ghép mí thành bao bì trên máy đóng gói 

Sau đó cho vật nặng vào bao bì, treo trên giá và đo độ bền của bao bì, 

đánh giá khả năng ứng dụng. Vật nặng trước khi sử dụng tiến hành rửa sạch, 

sấy khô. Cân khối lượng vật nặng như nhau là 1kg vào các túi được làm từ mẫu 

màng tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO 2 3%. 






22 












Hình 3.22. Vật nặng và túi nilon đựng vật nặng 

3.4.7. Khảo sát khả năng bảo quản cà chua của màng tinh bột/PVA/25 

ml sol SiO2 3%. 

Các màng sau khi ghép mí thành bao bì được thử nghiệm bảo quản thử cà 

chua như hình 3.23. Chúng tôi tiến hành quan sát vẻ ngoại quan của cà chua sau 

15 ngày bảo quản. 


Hình 3.23. Bảo quản cà chua trên túi bao bì 

tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3% 





23 












CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 

4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tinh bột biến tính vào độ bền kéo 

đứt của màng 

Các mẫu màng tinh bột/PVA và tinh bột biến tính/PVA được chế tạo cùng 

đơn phối liệu được đo độ bền kéo đứt. Kết quả độ bền kéo đứt được thể hiện ở 

bảng 4.1. 

Bảng 4.1. Kết quả đo độ bền kéo đứt của màng tinh bột/PVA 

và tinh bột biến tính/PVA 

Mẫu Độ bền kéo đứt (N/mm 2 ) 

Tinh bột/PVA 10 

Tinh bột biến tính/PVA 7 

Như vậy tinh bột biến tính không có khả năng cải thiện được độ bền kéo 

đứt của màng mà còn làm giảm độ bền kéo của sản phẩm. Kết quả này thể hiện 

rõ ở hình 4.1 và 4.2 

Hình 4.1. Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA 






Hình 4.2. Độ bền kéo đứt màng tinh bột biến tính/PVA 

24 












Vì vậy chúng tôi không sử dụng tinh bột biến tính trong quá trình cải thiện 

tính chất của màng. Chúng tôi tiếp tục nghiên cứu bổ sung dung dịch keo silica 

(sol SiO 2 ). 

4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của sol SiO2 vào các tính chất của 

màng 

4.2.1.Thành phần tỷ lệ chế tạo màng 

Màng tinh bột/PVA sức bền cơ học, tính chất nhiệt của màng còn kém. Vì 

vậy cần bổ sung hạt SiO 2 có diện tích bề mặt riêng vào quá trình tạo màng để cải 

thiện 1 số tính chất. Các mẫu màng khác nhau được tạo ra với việc bổ sung thêm 

các thể tích dung dịch SiO 2 3% khác nhau được thể hiện ở bảng 4.2. 

Bảng 4.2. Thành phần và tỷ lệ chế tạo màng tinh bột/PVA 

STT Mẫu PVA 

và tinh bột/ PVA/SiO2. 

Tinh 

bột sắn 

Sol 

SiO2 

3% 

Glyxerol PDMS 

1 NS/PVA 80 10 0 5 4,2 0,8 

2 

3 

4 

NS/PVA 

20ml SiO 2 

3% 

NS/PVA 

25ml SiO 2 

3% 

NS/PVA 

30ml SiO 2 

3% 

80 10 20ml 5 4,2 0,8 

80 10 25ml 5 4,2 0,8 

80 10 30ml 5 4,2 0,8 

Nhựa 

thông 

PVA và tinh bột là các polyme ưa nước, có chứa nhiều nhóm hydroxyl 

trong cấu trúc. Do vậy, bản thân PVA và tinh bột đã có thể tương hợp với nhau. 

Việc thêm PDMS, glyxerol, sol SiO 2 sẽ làm tăng khả năng tương hợp giữa PVA 

và tinh bột, ngăn cản quá trình kết tinh lại của tinh bột trong quá trình bảo quản, 

đồng thời cải thiện tính chất của polyme blend. Còn nhựa thông có vai trò như 

là chất kết dính có khả năng làm bền liên kết của tinh bột và nhựa nền PVA. 

Các mẫu màng chế tạo được ghi lại ở hình 4.3. 






25 












Hình 4.3. Các mẫu màng tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/sol SiO2 

Để đánh giá chất lượng màng chúng tôi tiến hành so sánh đánh giá độ bền 

kéo đứt của các mẫu màng. 

4.2.2. Đánh giá độ bền kéo đứt của màng 

Kết quả sức bền kéo của của các màng chế tạo được từ bảng 4.2. 

Bảng 4.3. Kết quả độ bền kéo đứt của polyme blend 

tinh bột/PVA và tinh bột/PVA/SiO2 

Mẫu Độ bền kéo đứt (N/mm 2 ) 

NS/PVA 10 

NS/PVA 20ml SiO 2 3% 14,5 

NS/PVA 25ml SiO 2 3% 19,7 

NS/PVA 30ml SiO 2 3% 15,6 

Khi cho thêm 1 thể tích sol SiO 2 3% vào quá trình chế tạo màng độ bền kéo 

đứt tăng cùng với sự tăng thể tích của sol SiO 2 . Độ bền kéo đứt của màng tinh 

bột/PVA/SiO 2 đạt giá trị cao nhất là 19,7 N/mm 2 khi cho thêm 25ml SiO 2 3%. 

Nếu tiếp tục tăng thể tích dung dịch SiO 2 3% lên 30ml thì độ bền kéo đứt của 

màng chỉ đạt giá trị 15,6 N/mm 2 . Độ bền kéo của các màng polyme tinh bột/PVA 

là do sự hình thành liên kết phân tử giữa PVA và tinh bột. Khi cho thêm sol SiO 2 

vào hỗn hợp tinh bột / PVA, sự gia tăng sức căng của hỗn hợp PVA/NS/SiO2 là 

do liên kết liên phân tử giữa SiO 2 , tinh bột và giữa SiO 2 , PVA. 






26 









Chúng ta có thể thấy rõ hơn kết quả so sánh độ bền kéo đứt của các loại 

nhựa được chế tạo từ các loại tinh bột khác nhau ở hình 4.4, 4.5, 4.6,4.7. 




Hình 4.4. Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA 

Hình 4.5. Độ bền kéo đứt màng tinh bột/PVA/20ml SiO2 3% 







27 













Như vậy Sol SiO 2 có khả năng cải thiện được độ bền kéo đứt của màng 

polymer sinh học. Trong đó độ bền kéo đứt của màng tinh bột/PVA/25ml SiO 2 

3% cao nhất. Chúng tôi tiếp tục sử dụng các màng này để khảo sát độ hút ẩm 

của nó và so sánh với màng tinh bột/PVA. 

4.2.3. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của sol SiO2 đến khả năng chống 

ẩm của màng 

Sau khi cân các mẫu màng đã sấy khô, chúng tôi lần lượt cân lại sau 5 

ngày, 10 ngày, 30 ngày. Mỗi giá trị độ ẩm được tính toán là kết quả của việc thí 

nghiệm lập lại 3 lần. Gía trị độ ẩm của các màng được tính toán thể hiện ở bảng 

4.3. 

STT 

Bảng 4.4. Gía trị độ ẩm của màng tinh bột/PVA và 

Mẫu 

tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% 

Độ ẩm 

5 ngày 10 ngày 45 ngày 

1 Tinh bột/PVA 11 15,55 20,6 

2 

Tinh bột/PVA/25ml sol 

SiO2 3% 

8,03 10,98 13,63 

Dựa vào bảng giá trị độ ẩm, chúng ta có thể thấy Sol SiO 2 có thể được 

dùng để cải thiện khả năng chống hút ẩm của màng trong điều kiện thường. 

Màng tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% có độ hút ẩm 13,63 % sau 45 ngày thấp 

hơn 6,43% so với màng tinh bột/PVA. Điều này được giải thích là do: các hạt 

SiO 2 có diện tích bề mặt riêng cao tham gia tạo thành liên kết liên phân tử với 

tinh bột và PVA làm giảm nhóm OH có mặt trong các phân tử tinh bột, PVA. 






28 












Hình 4.8. Mẫu màng tinh bột/PVA/25ml sol SiO2 3% và tinh bột/PVA 

sau 45 ngày để ở điều kiện thường. 

4.2.4. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của sol SiO2 đến độ bền nhiệt của 

màng 

Kết quả phân tích nhiệt của mẫu tinh bột/PVA hình 4.9 cho thấy khi nung 

màng đến nhiệt độ 240 độ C độ giảm khối lượng của màng là 16,17%, nếu tiếp 

tục nung đến 530 độ C độ giảm khối lượng của màng là 83,29%. Qúa trình phân 

hủy diễn ra 2 giai đoạn: đầu tiên là sự mất nước, sau đó là sự phân hủy màng. 

Chúng tôi thực hiện nung mẫu màng tinh bột/PVA/25ml SiO 2 3% tại phòng thí 

nghiệm công nghệ vật liệu khoa công nghệ Hóa – Môi trường. Kết quả độ giảm 

khối lượng khi nung màng đến nhiệt độ 240 độ C là 16,7%, khi nung màng đến 

530 độ C độ giảm khối lượng của màng là 72,9%. Qúa trình phân hủy màng tinh 

bột/PVA/25ml SiO 2 3% cũng diễn ra 2 giai đoạn: mất nước rồi sau đó phá vỡ 

liên kết liên phân tử SiO 2 , tinh bột, PVA. 






Hình 4.9. Kết quả phân tích nhiệt màng tinh bột/PVA 

29 












Hình 4.10. Mẫu màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/25ml SiO2 3% trước 

nung và sau nung 530 độ C 

Kết quả trên cũng khẳng định màng tinh bột/PVA/SiO 2 có chịu nhiệt tốt 

hơn màng tinh bột/PVA. 

4.2.5. Kết quả đánh giá khả năng ghép mí thành bao bì và đánh giá 

độ bền mí ghép 

Màng tinh bột/PVA, tinh bột/PVA/25ml sol SiO 2 3% được thực hiện ghép 

mí trên máy đóng gói chân không. Mẫu tạo thành được cho vật nặng có trọng 

lượng 1kg rồi treo lên giá để quan sát khả năng chịu tải trọng của mẫu màng 

hình 4.11. 

Hình 4.11. Khả năng chịu đựng tải trọng của bao bì sau 30 ngày 


Kết quả thu được cho thấy sau 30 ngày treo, màng bị giãn không đáng 

kể và không bị đứt, không bị thủng. 





30 









4.2.6. Kết quả khảo sát khả năng bảo quản cà chua của màng tinh 

bột/PVA/ 25ml sol SiO2 3%. 

Quan sát cà chua được bảo quản sau 15 ngày trong hình 4.13. 




Hình 4.13. Bảo quản cà chua trên túi bao bì tinh bột/PVA/ 25ml sol SiO2 

3% sau 15 ngày 

Kết quả cho thấy sau 15 ngày quan sát bằng mắt thường chúng tôi thấy cà 

chua vẫn không hề khô héo không bi thối. Qua đó cho ta thấy bao bì khi bảo 

quan cà chua ở nơi khô ráo nó cũng có 1 phần làm ngăn ngừa sự phát triển, nấm 

men, nấm mốc… 






31 












KẾT LUẬN 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 

Sau 5 tháng thực hiện đề tài “Nghiên cứu cải thiện một số tính chất của 

màng polymer sinh học”. Chúng tôi đã thu được một số kết quả sau: 

- Qúa trình sử dụng tinh bột biến tính không có tác dụng cải thiện độ bền 

kéo của màng. 

- Khi cho thêm 1 thể tích sol SiO 2 3% vào quá trình chế tạo màng độ bền kéo 

đứt tăng cùng với sự tăng thể tích của sol SiO 2 . Độ bền kéo đứt của màng tinh 

bột/PVA/SiO 2 đạt giá trị cao nhất là 19,7 N/mm 2 khi cho thêm 25ml SiO 2 3%. 

- Một số tính chất khác của màng được cải thiện như: độ bền nhiệt, khả 

năng chống hút ẩm. Màng có thể sử dụng để ghép thành bao bì chịu được tải 

trọng và có thể sử dụng để bảo quản cà chua. 

KIẾN NGHỊ 

Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy màng tổng hợp được khả 

năng sử dụng làm bao bì trong thực tế rất lớn vì độ bền cao, độ bền chịu nhiệt, 

độ mền dẻo, độ láng bóng đạt yêu cầu của bao bì. Tuy nhiên độ ẩm của màng 

không ổn định khi độ ẩm môi trường thay đổi. Nên chỉ có thể dùng để chứa 

đựng các sản phẩm khô, các sản phẩm dùng một lần hoặc các sản phẩm có yêu 

cầu tan trong nước sau khi sử dụng. 

Nếu có thời gian và điều kiện, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu để hoàn 

thiện hơn nữa các tính chất của màng polymer tự phân hủy sinh học tối ưu từ đề 

tài này nhằm mục tiêu có thể sử dụng rộng rãi trong thức tế để thay thế phần lớn 

bao bì nylon, giảm ô nhiễm môi trường. 






32 









TÀI LIỆU THAM KHẢO 




TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 

1. Kim Thị Thanh, 2009. Nghiên cứu hoàn thiện tính chất cơ lý của màng 

bao bì sinh học. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Nông Lâm, TP. 

Hồ Chí Minh, Việt Nam. 

2. Nguyễn Ngọc Hóa, 2008. Nghiên cứu tổng hợp polymer tự hủy sinh 

học từ polyvinyl alcohol (PVA) và chitosan. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa 

học, Đại học Nông Lâm, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. 

3. Nguyễn Văn Khôi, 2007. Polymer ưa nước: Hóa học và Ứng dụng. Nhà 

xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ Hà Nội, Việt Nam, 328 trang. 

4. Phạm Ngọc Lân, 2006. Vật liệu polymer phân hủy sinh học. Nhà xuất 

bản Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam, 96 trang. 

5. Phan Thị Ngọc Hường, Trần Thùy Trang, 2008. Nghiên cứu sản xuất 

màng sinh học làm bao bì từ tinh bột và lòng trắng trứng. Luận văn tốt nghiệp 

Kỹ sư Hóa học, Đại học Nông Lâm, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. 

6. Phạm Lan Hương, Võ Minh Trung, 2010. Nghiên cứu cải thiện độ bền 

màng sinh học để làm bao bì. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Nông 

Lâm, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. 

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH 

7. Domenek S., Feuilloley P., et al, 2004. Biodegradability of wheatgluten 

based bioplastics.Chemosphere Vol 54, 551-559 

8. Guohua Z., Ya L., et al, 2006. Water resistance, mechanical properties 

and biodegradability of methylated - cornstarch/poly(vinyl alcohol) blend film, 

Polymer Degradation and Stability, 91: 703-711. 

9. Mark J. E., 1998. Polymer data handbook. Oxford University Press, 

1003 pages. 

TÀI LIỆU THAM KHẢO TỪ INTERNET 

10. http://en.wikipedia.org/wiki/Glycerol 

11. http://sggp.org.vn/khoahoc_congnghe/2010/3/220038/ 






33

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN - NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG POLYMER SINH HỌC (2017)

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?