Chế tạo vật liệu composite phân hủy sinh học gia cường lá sen

Composite nền nhựa nhiệt rắn là vật liệu có tính năng cao, sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp chế tạo ô tô và hàng không. Tuy nhiên, vật liệu này có tuổi thọ và độ bền cao sẽ dẫn đến vấn đề về môi trường. Bài viết nghiên cứu chế tạo vật liệu composite phân hủy sinh học trên cơ sở sử dụng lá sen, một vật liệu gia cường hữu cơ thân thiện với môi trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo vật liệu composite phân hủy sinh học gia cường lá sen NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE PHÂN HỦY SINH HỌC GIA CƯỜNG LÁ SEN  TS. NGUYỄN THÚC BỘI HUYÊN (*)  ThS. NGUYỄN HƯNG THỦY (**)  PHAN THỊ BÍCH NGỌC (***) TÓM TẮT Composite nền nhựa nhiệt rắn là vật liệu có tính năng cao, sử dụng chủ yếu trong ngành côngnghiệp chế tạo ô tô và hàng không. Tuy nhiên, vật liệu này có tuổi thọ và độ bền cao sẽ dẫn đến vấn đềvề môi trường. Vì vậy trong bài này, chúng tôi nghiên cứu chế tạo vật liệu composite phân hủy sinh họctrên cơ sở sử dụng lá sen, một vật liệu gia cường hữu cơ thân thiện với môi trường. Từ khóa: Composite, phân hủy sinh học, lá sen, hữu cơ, vật liệu thân thiện với môi trường. SUMMARY Thermoset composite is a kind of high performance material, particularly used in car makingand aeronautical industries. However, this material has long life and strong durability thus causingenvironmental problems. Therefore in this article, we have studied manufacture of biodegradablecomposite materials from lotus leaves, a kind of environment-friendly, organic reinforcing material. Key words: Composite, biodegradation, lotus leaves, organic, environment-friendly materials.1. Đặt vấn đề Vào giữa thế kỷ XX, vật liệu composite trên cơ sở nền nhựa nhiệt rắn như epoxy, phenol-formaldehyd, polyester không no đã được các quốc gia trên thế giới sử dụng [1]. Tuy nhiên, hạn chếcủa hầu hết nhựa nhiệt rắn là độc và tuổi thọ cao nên khó phân hủy, sẽ gây vấn đề về môi trường. Đến đầu thế kỷ XXI, một số quốc gia ở Châu Âu và Bắc Mỹ đã tiên phong trong việc sử dụng vậtliệu composite nhựa gỗ (Wood Plastic Composite - WPC). Vật liệu WPC nền nhựa nhiệt dẻo như PE,PP và PVC, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực vật liệu xây dựng và trang trí nội thất [2-4]. Nhiềucông ty trên thế giới đã có công nghệ tiên tiến để sản xuất sản phẩm WPC như Berstorff – KraussMaffei, Cincinative Milacron (Đức), Bausano (Ý), Koei Toda (Nhật), Dioshy (Đài Loan),… Tại ViệtNam, nhiều công trình nghiên cứu đã dùng các phế phẩm nông nghiệp gia cường cho vật liệu WPC nhưrơm rạ, vỏ trấu, xơ dừa,… [5-8]. Tuy nhiên, vật liệu WPC vẫn còn bền, thời gian phân hủy còn dài dosử dụng nền nhựa nhiệt dẻo. Vì thế, cần nghiên cứu chế tạo loại vật liệu composite dễ phân hủy nhằmbảo vệ môi trường. Tại Việt Nam, cây sen là loại cây trồng phổ biến tại các tỉnh Nam bộ thuộc Đồng bằng Sông CửuLong, trong đó sản lượng trồng nhiều nhất ở huyện Tháp Mười thuộc tỉnh Đồng Tháp. Nhiều bộ phậncủa cây sen có thành phần dinh dưỡng cao như hạt, củ và ngó sen được sử dụng rộng rãi trong ngànhthực phẩm và dược phẩm. Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng dụng về cây sen trong lĩnh vực hóa học vậtliệu vẫn còn mới chưa được quan tâm. Vì vậy, trong bài này chúng tôi nghiên cứu chế tạo vật liệu composite có khả năng phân hủy trongmôi trường tự nhiên trên cơ sở sử dụng lá sen, một vật liệu hữu cơ thân thiện với môi trường. Nghiêncứu này góp phần tạo ra vật liệu mới đồng thời mở ra một hướng ứng dụng mới cho cây sen của tỉnhĐồng Tháp nói riêng và cây sen Việt Nam nói chung.2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu (*) Trường ĐH Công nghệp Thực phẩm TP.HCM TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP 26 NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là vật liệu composite phân hủy sinh học (PHSH) trên cơ sở chọnlựa: - Vật liệu nền: dùng loại nền không độc hại, an toàn, phân hủy trong môi trường tự nhiên. - Vật liệu gia cường: là vật liệu hữu cơ được xử lý và chế tạo từ lá cây senPhương pháp nghiên cứu bao gồm: (1) Phương pháp xử lý sơ bộ nguyên liệu. (2) Phương pháp xử lý bằng nhiệt. (3) Phương pháp xử lý cơ học. (4) Phương pháp tạo hình vật liệu composite – lá sen. (5) Thử nghiệm đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vật liệu.3. Kết quả và bàn luận3.1 Chọn và xử lý sơ bộ nguyên liệu Chọn loại lá sen tươi còn nguyên lá không bị rách nát, không bị côn trùng phá hoại hoặc bị úa vàng.Ngâm nguyên liệu trong nước muối loãng khoảng 2 giờ. Rửa nhiều lần để tách bỏ các tạp chất còn lạitrên lá. Sau đó để lá khô tự nhiên (Hình 1). Hình 1: Nguyên liệu lá sen3.2 Chế tạo vật liệu gia cường3.2.1 Cắt nhỏ nguyên liệu Lá sen sau khi khô ráo, được cắt thành miếng nhỏ với kích thước 10x10 mm2.3.2.2 Xử lý nhiệt Sấy nguyên liệu lá sen trong tủ sấy ở nhiệt độ khoảng 80 - 85oC trong thời gian 2 giờ, có quạt thổiđể nhiệt độ sấy đồng đều.3.2.3 Xử lý cơ học Nguyên liệu lá sen sau khi sấy trở nên dòn, đượ ...