ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC HOÀNG THỊ TÌNH TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT GIỮA CANXI HYDROXYAPATIT (HA) VÀ TINH BỘT SẮN (TAPIOCA) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC HOÀNG THỊ TÌNH TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT GIỮA CANXI HYDROXYAPATIT (HA) VÀ TINH BỘT SẮN (TAPIOCA) Chuyên ngành : Hóa Vô cơ Mã số : 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐÀO QUỐC HƢƠNG Hà Nội – 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Trong luận văn có tham khảo một số kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong nƣớc và trên thế giơ ́ i nhƣng đã đƣơ ̣ c chú thích c ụ thê ̉ . Công trình này chƣa đƣợc tác giả nào công bố. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014 Học viên Hoàng Th Tnh ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, cho tôi gửi lời biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đào Quốc Hương và Th.S. Nguyễn Thị Lan Hương đã nhiệt tình trực tiếp hƣớng dẫn, chỉ bảo, động viên tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phan Thị Ngọc Bích, TS. Vũ Duy Hiển, Th.S. Nguyễn Thị Hạnh, KSC. Phạm Văn Lâm và Th.S Quản Thị Thu Trang đã có nhiều giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn tại phòng Hóa Vô cơ (Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Tôi cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt công việc của mình trong thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014 Học viên Hoàng Th Tnh iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT HA Canxi hydroxyapatit XRD Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X FTIR Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại SEM Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét TEM Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua DTA-TGA Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai – phân tích nhiệt trọng lƣợng iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Phần trăm hàm lƣợng amylozơ và amylopectin trong tinh bột 20 Bảng 1.2: Sản lƣợng tinh bột sắn trên thế giới năm 2001 21 Bảng 1.3: Độ tăng kích thƣớc trung bình của một số loại tinh bột trong nƣớc 24 Bảng 1.4: Nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột tự nhiên 25 Bảng 1.5: Bƣớc sóng đặc trƣng của các nhóm chức 39 Bảng 3.1: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột sắn đến kích thƣớc và độ tinh thể của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 52 Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của nồng độ các chất phản ứng đến kích thƣớc trung bình và độ tinh thể của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 59 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng đến kích thƣớc tinh thể trung bình của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 63 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến kích thƣớc tinh thể trung bình và độ tinh thể của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 66 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của tốc độ cấp axit đến kích thƣớc tinh thể trung bình và độ tinh thể của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 69 Bảng 3.6: Ảnh hƣởng của dung môi rửa đến kích thƣớc tinh thể trung bình và độ tinh thể của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 71 Bảng 3.7: Ảnh hƣởng của sóng siêu âm đến kích thƣớc tinh thể trung bình và độ tinh thể của HA trong compozit HA/tinh bột sắn 72 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Ảnh SEM của các dạng tinh thể HA 3 Hình 1.2: Công thức cấu tạo của phân tử HA 4 Hình 1.3: Quá trình tạo lớp men HA trên bề mặt răng 5 Hình 1.4: HA xốp tổng hợp từ san hô sử dụng làm mắt giả 5 Hình 1.5: Sửa chữa khuyết tật xƣơng bằng gốm HA dạng khối xốp hoặc dạng hạt 6 Hình 1.6: Gốm y sinh HA tổng hợp bằng các phƣơng pháp khác nhau 6 Hình 1.7: Thuốc bổ sung canxi sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể 8 Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp kết tủa 8 Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp sol – gel 10 Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp phun sấy 10 Hình 1.11: Quá trình tạo và vỡ bọt dƣới tác dụng của sóng siêu âm 11 Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp siêu âm hóa học 12 Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lí của thiết bị phản ứng thủy nhiệt 13 Hình 1.14: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp plasma 14 Hình 1.15: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp bốc bay chân không 14 Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp phún xạ magnetron 15 Hình 1.17: Cấu tạo của tinh bột 18 Hình 1.18: Cấu trúc chuỗi của phân tử amylozơ 19 vi Hình 1.19: Cấu trúc phân nhánh của amylopectin 19 Hình 1.20: Ảnh SEM của tinh bột sắn 22 Hình 1.21: Phản ứng thủy phân của tinh bột 24 Hình 1.22: Sơ đồ tổng hợp compozit HA – CS 33 Hình 1.23: Sơ đồ chế tạo compozit HA/chitin theo phƣơng pháp của Gea 34 Hình 1.24: Sơ đồ chế tạo compozit HA/collagen sử dụng phƣơng pháp đồng kết tủa của Kikuchi 34 Hình 1.25: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 36 Hình 1.26: Sơ đồ nguyên lí của thiết bị quang phổ hồng ngoại (FTIR) 38 Hình 1.27: Sơ đồ nguyên lí của phƣơng pháp SEM 40 Hình 1.28: Nguyên tắc chung của phƣơng pháp TEM 40 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí nghiệm tổng hợp compozit HA/tinh bột sắn 44 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình thực nghiệm tổng hợp compozit HA/tinh bột sắn 45 Hình 3.1: Giản đồ XRD của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn với hàm lƣợng tinh bột sắn khác nhau 51 Hình 3.2: Ảnh SEM của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn với các hàm lƣợng tinh bột sắn khác nhau 53 Hình 3.3: Ảnh TEM của mẫu HA và mẫu compozit HA/tinh bột sắn 54 Hình 3.4a: Phổ FTIR của mẫu HA 55 Hình 3.4b: Phổ FTIR của mẫu tinh bột sắn ban đầu 56 Hình 3.5: Phổ FTIR của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn với hàm lƣợng tinh bột sắn khác nhau 56 Hình 3.6: Giản đồ DTA-TGA của mẫu compozit HA/tinh bột sắn 57 vii Hình 3.7: Giản đồ XRD của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các nồng độ chất phản ứng khác nhau 58 Hình 3.8: Ảnh SEM của compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các nồng độ khác nhau 60 Hình 3.9: Phổ FTIR của compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các nồng độ chất phản ứng khác nhau 61 Hình 3.10: Giản đồ XRD của compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau 62 Hình 3.11: Ảnh SEM của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau 63 Hình 3.12: Phổ FTIR của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau 64 Hình 3.13: Giản đồ XRD của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các tốc độ khấy trộn khác nhau 65 Hình 3.14: Ảnh SEM của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các tốc độ khuấy trộn khác nhau 66 Hình 3.15: Phổ FTIR của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các tốc độ khuấy trộn khác nhau 67 Hình 3.16: Giản đồ XRD của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các tốc độ cấp axit khác nhau 68 Hình 3.17: Ảnh SEM của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp ở các tốc độ cấp axit khác nhau 69 Hình 3.18: Giản đồ XRD của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp bằng các dung môi rửa khác nhau 70 Hình 3.19: Giản đồ XRD của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp khi có và không có sóng siêu âm 72 viii Hình 3.20: Ảnh SEM của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp khi có và không có sóng siêu âm 73 Hình 3.21: Phổ FTIR của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp khi có và không có tác dụng của của sóng siêu âm 73 Hình 3.22: Ảnh SEM của các mẫu compozit HA/tinh bột sắn đƣợc tổng hợp trong hai điều kiện làm khô sản phẩm khác nhau 74 [...]... KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 QUY TRÌNH TỔNG HỢP COMPOZIT HA /TINH BỘT SẮN 50 3.2 KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐẶC TRƢNG CỦA SẢN PHẨM COMPOZIT HA /TINH BỘT SẮN 51 3.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng tinh bột sắn 51 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ các chất phản ứng Ca(OH)2 và H3PO4 58 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng 61 3.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng của tốc... CHẤT VÀ THIẾT BỊ 43 2.1.1 Dụng cụ 43 2.1.2 Hóa chất 43 2.1.3 Thiết bị 43 2.2 QUY TRÌNH TỔNG HỢP COMPOZIT CỦA HA VÀ TINH BỘT SẮN (HA /TINH BỘT SẮN) 43 2.3 Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến đặc trƣng của sản phẩm compozit HA /tinh bột sắn 45 2.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột sắn 45 xi 2.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng của. .. tổng hợp HA ở dạng bột với kích thƣớc khác nhau, sau đó phân tán HA vào mạng lƣới polyme bằng phƣơng pháp cơ học hoặc phƣơng pháp siêu âm Hƣớng thứ hai là tổng hợp trực tiếp HA trong mạng lƣới polyme Vì vậy, để góp phần nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chứa HA và tinh bột sắn theo hƣớng thứ hai, chúng tôi lựa chọn đề tài: Tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu compozit giữa canxi hydroxyapatit. .. Tinh bột đậu xanh 32 – 34 66 – 68 Tinh bột ngô 25 – 28 72 – 75 Tinh bột lúa mì 24 – 27 73 – 76 Tinh bột gạo 17 – 27 73 – 83 Tinh bột sắn 17 83 Tinh bột dong riềng 18 82 Tinh bột nếp < 10 > 90 Tinh bột ngô nếp 99 Ngoài cách sắp xếp bên trong, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía ngoài Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng vỏ hạt tinh bột khác với tinh bột nằm ở các lớp bên trong, chứa ít ẩm hơn và bền... 1.2.3.4 Sự trƣơng nở và hiện tƣợng hồ hóa 24 1.2.3.5 Độ nhớt của hồ tinh bột 25 1.2.3.6 Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel tinh bột 26 1.2.3.7 Khả năng tạo hình 26 1.2.3.8 Giá trị dinh dƣỡng của tinh bột sắn 27 1.2.3.9 Ứng dụng của tinh bột sắn trong công nghiệp thực phẩm và ngành công nghiệp khác 27 1.3 VẬT LIỆU COMPOZIT CỦA HA VÀ POLYME 28... Hơn nữa, cùng một hệ thống tinh bột thì hình dáng và kích thƣớc của tinh bột ở tất cả các hạt cũng không giống nhau Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp Hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có phần lớn các tinh thể amilozơ và amilopectin sắp xếp theo phƣơng hƣớng tâm Hình 1.17: Cấu tạo của tinh bột Trong tinh bột, thành phần thứ nhất là: amylozơ đƣợc tạo nên bởi một chuỗi polyme... nghiên cứu, tổng hợp và đƣa ra sản xuất để làm thuốc cho lợn con và sau này dùng cả cho ngƣời [11, 38] 1.2.2 Tinh bột Theo tiếng Hi Lạp tinh bột là amilon, công thức hóa học là (C6H10O5)n với n từ 1200 đến 6000 Tinh bột là một polysaccarit chứa hỗn hợp amylozơ và amylopectin Tỉ lệ phần trăm amylozơ và amylopectin trong mỗi loại tinh bột là không giống nhau Tùy thuộc vào từng loại tinh bột và tỉ lệ này... Thuốc bổ sung canxi sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể Hình 1.7 là hình ảnh của một số loại thực phẩm chức năng và thuốc bổ sung canxi sử dụng nguyên liệu HA bột dạng vi tinh thể đang đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng [43] 1.1.3 Các phƣơng pháp tổng hợp vật liệu HA 1.1.3.1 Phương pháp ướt Đây là phƣơng pháp phổ biến để chế tạo HA ở dạng bột và dạng màng từ dung dịch chứa các nguyên liệu ban đầu khác... ảnh hƣởng của nồng độ chất phản ứng 46 2.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng 46 2.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn 46 2.3.5 Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ cấp axit 47 2.3.6 Khảo sát ảnh hƣởng của dung môi rửa 47 2.3.7 Khảo sát ảnh hƣởng của điều kiện làm khô sản phẩm 47 2.3.8 Khảo sát ảnh hƣởng của sóng siêu âm 48 2.4 CHUẨN BỊ MẪU PHÂN... sát một số đặc trưng của vật liệu compozit giữa canxi hydroxyapatit (HA) và tinh bột sắn (tapioca) 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Canxi hydroxyapatit (HA) 1.1.1 Tính chất của HA 1.1.1.1 Tính chất vật lí HA nguyên chất thƣờng tồn tại ở dạng tinh thể và thƣờng có màu sắc: trắng, trắng ngà, vàng nhạt hoặc xanh lơ Nhiệt độ nóng chảy của HA vào khoảng 1760oC, nhiệt độ sôi khoảng 2850oC, độ hòa tan trong 1 lít . compozit chứa HA và tinh bột sắn theo hƣớng thứ hai, chúng tôi lựa chọn đề tài: Tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu compozit giữa canxi hydroxyapatit (HA) và tinh bột sắn (tapioca) KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC HOÀNG THỊ TÌNH TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT GIỮA CANXI HYDROXYAPATIT (HA) VÀ TINH BỘT SẮN (TAPIOCA). KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC HOÀNG THỊ TÌNH TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT GIỮA CANXI HYDROXYAPATIT (HA) VÀ TINH BỘT SẮN (TAPIOCA)