Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tương nghiên cứu Phương pháp nhiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HYDROGELS VÀ HYDROGEL THÔNG MINH 1.1 Vật liệu polyme hydrogel 1.1.1 Giới thiệu polyme hydrogel 1.1.2 Tính chất học vật liệu polymer hydrogel 1.1.2.1 Tính chất đàn hồi 1.1.2.2 Tính chất đàn hồi nhớt 1.2 Polyme hydrogel thông minh (Intelligent hydrogels polymer - IPH) 1.2.1 Polyme hydrogel thông minh (IPH) nhay PH 10 1.2.2 Polyme hydrogel thông minh nhạy cảm nhiệt độ 13 1.3 Những ứng dụng polyme hydrogel thông minh 14 1.3.1 Ứng dụng làm vật liệu chuyền tải phân phối thuốc 14 1.3.2 Ứng dụng làm Biosensor 17 1.4 Tổng hợp chế tạo vật liệu PVA/CMC 17 1.4.1 Các nguyên liệu cho trình tổng hợp hydrogel PVA/CMC 18 1.4.1.1 Polyninyl alcohol (PVA) 18 1.4.1.1.1 Cấu tạo PVA 18 1.4.1.1.2 Tính chất vật lý PVA 18 1.4.1.2 Carboxyl methyl cellulose (CMC) 24 1.4.1.2.1 Cấu tạo CMC 24 SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 1.4.1.2.2 Tính chất CMC 24 1.4.2 Tổng hợp dung dịch hỗn hợp 25 1.4.3 Chế tạo polyme hydrogel PVA/CMC 25 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 26 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 26 2.1.1 Nguyên liệu 26 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 26 2.2 Chế tạo mẫu PVA/CMC 27 2.2.1 Tổng hợp dung dịch hỗn hợp PVA CMC 27 2.2.2 Quy trình sản xuất polyme hydrogel PVA/CMC 27 2.3 Chế tạo mẫu polyme hydrogel PVA/CMC 29 2.3.1.Chế tạo màng polyme hydrogel dùng cho việc phân tích(IR,SEM) 29 2.3.2 Chế tạo polyme hydrogel dùng cho khảo sát độ nhạy pH 29 2.4 Khảo sát độ trương nở hydrogel PVA/CMC 30 2.4.1 Hóa chất dụng cụ 30 2.4.2 Điều chế dung dịch PH hỗn hợp 30 2.4.3 Cách tiến hành đo 33 2.6 Các phương pháp hóa lý 34 2.6.1 Phương pháp phổ hồng ngoại 34 2.6.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Phân tích bề mặt 38 3.2 Phân tích phổ hấp phụ IR 39 3.3 Phân tích khả trương nở hydrogel PVA/CMC 40 3.3.1 Các công thức tính độ trương nở 40 3.3.2 Khảo sát biến dạng theo thời gian hydrogel PVA/CMC 41 SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 3.3.3 Khảo sát khả trương nở hytdrogel môi trường PH khác 43 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội LỜI CẢM ƠN Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Lại Thị Thúy, người trực tiếp, tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em suốt trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể thầy cô khoa Hóa học trường Đại học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Thị Hải SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Những yếu tố môi trường gây nhạy cảm với IPH Bảng 2.1 Thành phần chất dung dịch hỗn hợp PVA CMC Bảng 2.2 Thành phần điều chế dung dịch pH khác Bảng 3.1 Biến dạng hydrogel PVA/CMC 60/40 (wt/wt) theo thời gian môi trường pH khác Bảng 3.2 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC theo thời gian môi trường pH khác Bảng 3.3 Kích thước trương nở hydrogel PVA/CMC môi trường khác sau 60 phút Bảng 3.4 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC môi trường pH khác SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Ảnh mô cấu trúc mạng ba chiều hydrogel Hình 1.2 (a) Mô hình Maxwell (b) đặc tính mô hình Hình 1.3 (a) Mô hình Kelvin-Voigt (b) đặc tính mô hình Hình 1.4 (a) Mô hình Zener (b) đặc tính mô hình Hình 1.5 Mô tác nhân kích thích tạo trình trương nở IPH Hình 1.6 Thuốc điều trị ung thư tuyến tiền liệt Eligar® bệnh quanh Atridox® Hình 1.7 Sơ đồ trình sử dụng thuốc dạng Atrigel lâm sàng Hình 1.8 Mô tả trình trương nở giải phóng thuốc dược phẩm sử dụng PHG nhạy cảm pH Hình 1.9 Mô trình trộn hợp hai polyme Hình 1.10 Mối quan hệ độ bền kéo % thủy phân màng PVA không dẻo hóa Hình 1.12 Mối liên quan độ bền kéo phần dẻo hóa màng PVA Hình 1.12 Mối liên quan độ dãn dài phần dẻo hóa màng PVA (độ nhớt cao, dạng thủy phân hoàn toàn, điều kiện 50 phần RH) Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp dung dịch hỗn hợp PVA/CMC Hình 2.2 Mẫu hydrogel PVA/CMC (60:40) Hình 2.3 (a) Dao động hóa (b) Dao động biến dạng Hình 2.4 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét SEM Hình 2.5 Máy hiển vi điện tử quét HITACHI S-4800 Hình 3.1 Ảnh SEM của: (a) Mẫu PVA nguyên chất; (b) Mẫu PVA/CMC 80:20; (c) Mẫu PVA/CMC 70:30; (d) Mẫu PVA/CMC 60:40 Hình 3.2 Phổ IR mẫu (a) PVA; (b)CMC; (c) PVA/CMC 60/40(wt/wt) SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Hình 3.3 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC 60/40 (wt/wt) theo thời gian dung dịch có pH khác Hình 3.4 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC môi trường pH khác SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội DANH MỤC VIẾT TẮT CMC: Carboxyl methyl cellulose PVA: Polyninyl alcohol PHG: Polyme hydrogel IHP: Polyme hydrogel thông minh SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu hydrogel vật liệu có cấu trúc mạng lưới có ngậm phân tử nước Các hydrogel phát triển loại vật liệu nhạy cảm đáp ứng với thay đổi môi trường Chúng thay đổi thể tích đáp ứng theo thay đổi thông số môi trường nhiệt độ, pH, lực ion… Những đặc tính độc đáo hydrogel đem lại quan tâm đặc biệt y hoc như: kỹ thuật vận chuyển dược chất (màng hydrogel bao bọc thuốc), bao bọc tế bào, mô,… Và ứng dụng việc chế tạo sensor pH sensor sinh học Với mong muốn cải thiện đặc tính vật liệu hydrogel, người không ngừng nghiên cứu tạo loại vật liệu polyme hydrogel Phương pháp trộn hợp polyme khác đem tính chất riêng lẻ polyme thành phần vào hỗn hợp phương thức rẻ tiền tiện lợi để xây dựng vật liệu Luận văn xin đề cập đến vấn đề “Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu hydrogel từ polyme trộn hợp PVA/CMC” Đây hướng nghiên cứu nước ta, mở nhiều triển vọng ứng dụng ngành y thực tiễn đời sống sản xuất tạo màng bọc hoa quả, màng tự phân hủy sinh hoc,… Mục đích nhiệm vụ Chế tạo polyme hydrogel sở trộn hợp polyvinyl alcohol (PVA) Carboxyl methyl cellulose (CMC) Và nghiên cứu đặc tính hydrogel PVA/CMC Đối tượng nghiên cứu Polyme hydrogel trộn hợp sở PVA/CMC SVTH: Nguyễn Thị Hải K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Cho dung dịch pH vào cốc thủy tinh có đánh dấu Do đặc điểm hydrogel trương môi trường pH khác Do đó, loại hydrogel khác ta có phương pháp nghiên cứu phù hợp Đối với hydrogel PVA/CMC, ta đưa miếng vào cốc pH xác định thay đổi thể tích sau 10 phút 2.5 Các phương pháp hóa lý 2.5.1 Phương pháp phổ hồng ngoại Cơ sở lý thuyết Phổ hồng ngoại dùng để xác định cấu trúc phân tử phân tử chất nghiên cứu dựa vào tần số đặc trưng phổ nhóm chức phân tử Khi chiếu xạ hồng ngoại vào phân tử chất nghiên cứu, thân phân tử có trạng thái dao động phân tử Đối với phân tử hai nguyên tử, chuyển động dao động chuyển động co dãn cách tuần hoàn liên kết hai nguyên tử A-B Loại dao động gọi dao động hóa trị (hình2.3) Hình 2.3 (a) Dao động hóa (b) Dao động biến dạng Đối với phân tử có số nguyên tử lớn hai, trạng thái dao động phân tử phức tạp nhiều Trong phân tử này, dao động hóa trị phân tử hai nguyên tử có dao động biến hình (hay dao động biến dạng) Với phân tử có n nguyên tử có 3n - dao động chuẩn SVTH: Nguyễn Thị Hải 34 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội (phân tử thẳng hàng có 3n - 5) Mỗi dao động chuẩn ứng với tần số dao động Phương trình hấp thụ xạ điện tử phương trình Lambert-Beer: A = log (1/T) = log (Io/It) = ε.l.C Trong đó: A: Mật độ quang T: Phần trăm ánh sáng truyền qua Io: Cường độ ánh sáng chiếu vào It: Cường độ ánh sáng truyền qua ε: hệ số hấp thụ phân tử C: nồng độ (mol.l-1) l: chiều dày cuvet (cm) Thực nghiệm Các mẫu sau xử lý nhiệt bóc khỏi lam kính cắt thành miếng nhỏ phục vụ cho trình phân tích Các phổ Raman đo máy THERMO NICOLET 6700 hãng Nicolet phòng thí nghiệm - Viện khoa học Công nghệ Việt Nam 2.5.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Cơ sở lý thuyết Kính hiển vi điện tử quét (SEM) thiết bị dùng để chụp ảnh vi cấu trúc bề mặt với độ phóng đại lớn gấp nhiều lần so với kính hiển vi quang học bước sóng chùm tia điện tử nhỏ nhiều so với bước sóng ánh sáng vùng khả biến Người ta tạo chùm tia điện tử mảnh điều khiển chùm tia quét theo hàng, theo cột diện tích nhỏ bề mặt mẫu nghiên cứu Chùm tia điện tử chiếu vào mẫu, làm cho từ mẫu thoát điện tử thứ cấp, photon, tia X,… Mỗi loại điện tử, tia X thoát từ mẫu SVTH: Nguyễn Thị Hải 35 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội mang thông tin phản ánh tính chất chỗ tia điện tử tới đập vào mẫu Ví dụ, tia điện tử chiếu vào chỗ lồi mẫu điện tử thứ cấp thoát nhiều chiếu vào chỗ lõm Căn vào điện tử thứ cấp, ta biết chỗ lồi hay chỗ lõm mẫu nghiên cứu Người ta tạo ảnh cách dùng ống tia điện tử, cho tia điện tử từ ống quét hình cách đồng với với tia điện tử quét mẫu Nếu dùng detector thu điện tử thứ cấp từ mẫu thoát ra, khuếch đại lên để điều khiển độ mạnh yếu tia điện tử quét hình kết hình ta thấy chỗ sáng tối tương ứng với chỗ lồi lõm bề mặt mẫu Kính hiển vi điện tử quét cho ta ảnh bề mặt với độ phóng đại cao, độ sâu hữu hiệu việc nghiên cứu bề mặt Hình 2.4 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét SEM Thực nghiệm: Mẫu nghiên cứu gồm: PVA; PVA/CMC (80:20); PVA/ CMC (70:30); PVA/CMC (60:40) Các mẫu cắt thành miếng SVTH: Nguyễn Thị Hải 36 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội nhỏ 5mm bẽ gãy mặt cắt nitơ lỏng sau mẫu gắn đĩa chuyên dụng đưa vào buồng chụp Hình thái bề mặt mẫu xác định hệ FE-SEM chụp máy HITACHI S-4800 với độ phóng đại 30k, phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện khoa học vật liệu - Viện khoa học Công nghệ Việt Nam với điện gia tốc từ - 15kV Hình 2.5 Máy hiển vi điện tử quét HITACHI S-4800 SVTH: Nguyễn Thị Hải 37 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân tích bề mặt Ảnh SEM mẫu PVA/CMC Các đặc trưng hình dạng, kích thước bề mặt hydrogel nghiên cứu phương pháp hiển vi điện tử quét SEM Các mẫu dùng phân tích bề mặt: a) PVA nguyên chất b) PVA/CMC 80/20 (wt/wt) c) PVA/CMC 70/30 (wt/wt) d) PVA/CMC 60/40 (wt/wt) Kết phân tích thể hình 3.1 a, b, c, d (a) (b) (c) (d) Hình 3.1 Ảnh SEM của: (a) Mẫu PVA nguyên chất; (b) Mẫu SVTH: Nguyễn Thị Hải 38 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội PVA/CMC 80:20; c) Mẫu PVA/CMC 70:30; (d) Mẫu PVA/CMC 60:40 Từ hình ảnh thu từ việc phân tích bề mằt hydrogel PVA/CMC trộn hợp với thành phần khác ta nhận thấy: - Khi trộn hợp CMC với PVA ta thu đươc polyme hydrogel trộn hợp có cấu trúc mạng lưới xốp so với PVA nguyên chất - Khi tăng thành phần CMC lên độ xốp tăng lên Tuy nhiên ta tăng thành phần CMC, CMC có đặc điểm dễ tan Qua kết qủa ảnh SEM thu phân tích khác Nhận thấy tỉ lệ trộn hợp PVA/CMC 60/40 (wt/wt) phù hợp - Cấu trúc lỗ xốp lớn phân tử hydrogel PVA/CMC giải thích cho khả hút nước tốt hợp chất 3.2 Phân tích phổ IR Các mẫu dùng phân tích phổ IR: a) PVA b) CMC c) PVA/CMC (60/40) (wt/wt) Kết qủa phân tích IR mẫu biểu thị qua hình 3.2 đây: SVTH: Nguyễn Thị Hải 39 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Hình 3.2 Phổ IR mẫu (a) PVA; (b) CMC; (c) PVA/CMC 60/40 (wt/wt) Phổ IR PVA: Kết cho thấy, phổ PVA có peak rộng bước sóng 3430cm-1 tương ứng với dao động biến dạng nhóm hydroxyl (-OH) PVA Hai pic nhỏ bước sóng 2940cm-1 2910cm-1 tương ứng với dao động biến dạng liên kết C-H Dao động liên kết C-O quan sát bước sóng 1100cm-1 Phổ IR CMC: Phổ IR CMC cho thấy hấp thụ liên kết C-H diễn mạnh bước sóng 2983cm-1 liên kết C-O nhóm carboxylmethyl cellulose bước sóng 1087cm-1 Ta thấy có xuất peak nhỏ xung quanh, điều có gối lên dao động C-O hai thành phần khác phân tử CMC Sự hấp thụ mạnh diễn bắt đầu bước sóng 3223cm-1 dao động O-H cellulose Sự xuất peak hấp thụ bước sóng 3223cm-1 3495cm-1 có mặt liên kết hydrogel nội phân tử CMC Phổ IR PVA/CMC: Từ phổ IR PVA/CMC ta thấy có peak rộng bắt đầu 3050cm-1 kết thúc 3570cm-1 chứng tỏ liên kết hydro CMC tăng lên, kết qủa trộn hợp PVA CMC Điều giải thích cho thông tin liên kết hydro thân nhóm cacboxylic với nhóm hydroxyl phân tử cellulose Có thể giải thích điều liên kết O-H CMC bi kéo dãn có tạo liên kết hydro với nhóm hydroxyl PVA Do đó, kết luận tương tác mạng phân tử PVA CMC polyme tổ hợp liên kết hydro 3.3 Phân tích khả trương nở hydrogel PVA/CMC 3.3.1 Các công thức tính độ trương nở SVTH: Nguyễn Thị Hải 40 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Thực nghiệm thực việc sử dụng miếng gel có kích thước thước 5mm để khảo sát tiến trình biến dạng hydrogel từ trạng thái co ngót hoàn toàn dung dịch pH thích hợp, chuyển sang trạng thái trương nở đầy đủ dung dịch pH khác Biến dạng hydrogel xác định biểu thức sau: Trong đó: lo: Là kích thước ban đẩu gel l: Là kích thước gel đạt trạng thái trương nở cân dung dịch pH Hoặc tính độ biến dạng polyme hydrogel theo công thức sau: SW  W f  Wref Wref 100% Trong đó: Wf: khối lượng mẫu sau trương nở Wref: khối lượng mẫu ban đầu SW: Độ trương nở (%) 3.3.2 Khảo sát biến dạng theo thời gian hydrogel PVA/CMC Các mẫu hydrogel PVA/CMC (60:40) đo trương nở môi trường pH khác 10phút Mẫu hydrogel PVA/CMC có thành phần khối lượng 60/40 (wt/wt) đưa vào khảo sát biến dạng theo thời gian môi trường pH = 7, pH = pH = 12 Kết thực nghiệm thu cho bảng sau: SVTH: Nguyễn Thị Hải 41 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Thời gian (phút) Kích 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1.7 2.1 2.5 2.7 2.8 2.8 2.8 2.8 1.8 2.3 2.7 2.9 1.6 1.9 2.2 2.5 pH= thước mẫu Trường ĐHSP Hà Nội pH= tăng so với ban đầu 3 3 pH= 12 (mm) 2.7 2.7 2.7 2.7 Bảng 3.1 Biến dạng hydrogel PVA/CMC 60/40 (wt/wt) theo thời gian môi trường pH khác Từ kết ta tính độ trương nở theo bảng 3.2 Thời gian (phút) Độ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 20 34 42 50 54 56 56 56 56 20 36 46 54 58 60 60 60 60 20 32 38 44 50 54 54 54 54 pH= trương nở pH= (%) pH= 12 Bảng 3.2 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC 60/40 (wt/wt) theo thời gian dung dịch có pH khác SVTH: Nguyễn Thị Hải 42 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Vậy ta xây dựng đồ thị sau: Hình 3.3 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC 60/40 (wt/wt) theo thời gian dung dịch có pH khác Theo định nghĩa, vật liệu coi biến dạng lớn mức độ biến dạng lớn 5% Kết thực nghiệm cho thấy biến dạng trương nở gel PVA/CMC đạt khoảng 60% coi hydrogel có biến dạng đàn hồi lớn Kết khảo sát biến dạng hydrogel theo thời gian cho thấy gel có tốc độ trương nở nhanh 10 phút đầu tiên, đạt cân sau khoảng 60 phút 3.3.3 Khảo sát khả trương nở hydrogel PVA/CMC dung dịch PH khác Khảo sát trương nở mẫu PVA/CMC có kích thước 5mm, môi trường pH khác sau 60 phút SVTH: Nguyễn Thị Hải 43 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội PH Kích PVA/CMC thước 80/20 sau (wt/wt) trương PVA/CMC nở 70/30 (mm) (wt/wt) 12 5.9 6.5 6.9 7.8 7.2 6.4 7.9 7.3 6.7 7.8 7.7 PVA/CMC 60/40 (wt/wt) Bảng 3.3 Kích thước trương nở hydrogel PVA/CMC môi trường khác sau 60 phút Ta tính độ trương nở hydrogel môi trường pH khác PH Độ PVA/CMC 12 18 30 38 56 44 20 28 40 58 46 20 34 56 60 54 trương 80/20 (wt/wt) nở (%) PVA/CMC 70/30 (wt/wt) PVA/CMC 60/40 (wt/wt) Bảng3.4 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC môi trường pH khác SVTH: Nguyễn Thị Hải 44 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Từ kết thực nghiệm ta thu hình vẽ: Hình 3.4 Độ trương nở hydrogel PVA/CMC môi trường pH khác NHẬN XÉT  Các hydrogel trộn hợp PVA với CMC có khả trương nở tốt môi trường pH lớn (môi trường kiềm)  Khi tăng thành phần CMC lên khả trương nở hydrogel trộn hợp tăng lên  Hydrogel trộn hợp PVA CMC có khả trương nở tốt thành phần tương ứng chúng 60:40 (tỉ lệ khối lượng)  Các hydrogel đạt trạng thái trương nở tốt môi trường có pH = SVTH: Nguyễn Thị Hải 45 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu thực nghiệm thu số kết sau: Nghiên cứu thành công quy trình công nghệ chế tạo vật liệu hydrogel từ polyme trộn hợp PVA/CMC Nghiên cứu cấu trúc đặc điểm tương tác vật liệu PVA/CMC Bằng phương pháp phân tích phổ IR cho thấy mạch phân tử PVA CMC xuất tương tác ngang liên kết hydro để giữ mạch phân tử không tan trình trương nở Cấu trúc vật liệu nghiên cứu phương pháp chụp ảnh SEM Kết cho thấy độ xốp vật liệu tăng lên tăng tỉ lệ CMC, điều giải thích khả hút nước trương nở vật liệu tăng CMC Khả trương nở hydrogel phụ thuộc nhiều vào pH môi trường Vật liệu PVA/CMC trương nở tốt môi trường pH >7 (môi trường kiềm) Các kết qủa luận văn tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng vật liệu hydrogel làm sensor pH, sensor sinh học ứng dụng làm chất mang cho hoạt tính sinh học SVTH: Nguyễn Thị Hải 46 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Công Dưỡng (2003), Vật liệu hoc, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Thái Hoàng (2011), Vật liệu polyme blend, Bộ sách chuyên khảo ứng dụng phát triển công nghệ cao, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội Nguyễn Văn Khôi (2007), Polymer ưa nước - hóa học ứng dụng, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hóa lý phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử,NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đức Nghĩa (2009), Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano, Bộ sách chuyên khảo ứng dụng phát triển công nghệ cao, NXB Khoa học tự nhiên Khoa học công nghệ, Hà Nội Trương Văn Tân (2008), Vật liệu tiên tiến, từ polymer dẫn điện đến ống than nano, Nhà xuất Trẻ, Hà Nội Hồ Sĩ Tráng (2006), “Đồng trùng hợp ghép tinh bột tự nhiên với hệ acrylonitrin - metyl acrylat acrylonitrin - metyl metacrylat”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, T.57, Tr.129-132 Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xeluloza (tập 1,2),NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Phi Trung (2002), Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất chịu oxi hóa nhiệt blend polyvinylclorua/cao su butadien-acrylonitril/cao su thiên nhiên, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội 10 Lê Ngọc Tú (1994), Hóa học thực phẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội SVTH: Nguyễn Thị Hải 47 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Tiếng nước 11 A K Ghosh, A Misra, A R Bbhattacharyya (2011), Reactively compatibilised polymer blends: a case study on PA6/EVA blend system, Polymer, Vol.42 (21), 9143-9154 12 C Koning, C Pagnoulle, M Van Duin, R Jerome (1998), Strategies for compatibilization of polymer blend, Prog Polym Sci., Vol 23, 707-757 13 D R Paul, M M Coleman (1994), Fundamental of Polymer Science, Technomic 14 H Yildirim, M Tasdemir (2001), Achieving compatibility in blends of low-density polyethylene/polyamide-6 with addition of ethylene vinylacetate, Journal of Applied Polymer science, Vol 82, 1748-1754 15 Manal F Abou Taleb, H L Abd El-Mohdy, H A Abd El-Rehim Radiation preparation of PVA/CMC copolymers and their application in removal of dyes,11 September 2008 Trang website 16 http://en.wikipedia.org/wiki/ 17 http://www.vocw.edu.vn/content/m11039/latest/ 18 http://chemvn.net/chemvn/archive/index.php/t-6017.html SVTH: Nguyễn Thị Hải 48 K35A – SP Hóa [...]... trộn hợp các polyme khác nhau và đem các tính chất riêng lẻ của từng polyme thành phần vào hỗn hợp là phương thức rẻ tiền và tiện lợi để xây dựng vật liệu mới Các polyme trộn hợp cho các tính chất vượt trội so với tính chất riêng lẻ của từng thành phần cộng lại Hình 1.10 Mô phỏng quá trình trộn hợp hai polyme Hỗn hợp PVA/ CMC là sự trộn hợp giữa polyvinyl alcohol (PVA) với carboxyl methyl cellulose (CMC) ... Dựa vào hiệu ứng nhạy cảm theo các thay đổi môi trường bên ngoài như thay đổi pH, thay đổi nhiệt độ, áp suất, từ trường… Có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo biosensor, cơ nhân tạo Ngoài ra, còn những ứng dụng khác như ứng dụng chuyển tải Gene, ứng dụng phân ly tế bào [5] 1.4 Tổng hợp chế tạo vật liệu PVA/ CMC Sự trộn hợp các polyme ưa nước - kỵ nước tạo ra các composite hydrogel bị phân pha Sự trộn. .. riêng PVA đã là hydrogel rất nhạy với pH dung dịch Thế nhưng, hydrogel này lại là loại ưa nước và kém bền trong nước Sự kết hợp với CMC dưới dạng trộn, tạo ra hydrogel tổng hợp sẽ giúp hạn chế nhược điểm của hydrogel PVA Các hydrogel trộn hợp này chứa các nhóm mang điện tích, thể hiện khả năng trương nở liên tục trong một dải pH hoạt động nhất định Loại hydrogel này dễ điều chế và định dạng theo các. .. Viện khoa học vật liệu - Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam với điện thế gia tốc từ 1 - 15 kV SVTH: Nguyễn Thị Hải 26 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 2.2 Chế tạo mẫu PVA/ CMC 2.2.1 Tổng hợp dung dịch hỗn hợp PVA và CMC Quy trình chế tạo dung dịch hỗn hợp chia làm 2 bước: Bước 1: Hòa tan riêng rẽ PVA và CMC trong nước khử ion Bước 2: Trộn dung dịch PVA với CMC, theo các tỉ lệ: 4:1;... trúc mô phỏng mạng ba chiều của polyme hydrogel [2][5] Hình 1.1 Ảnh mô phỏng cấu trúc mạng ba chiều của hydrogel 1.1.2 Tính chất cơ học của polyme hydrogel 1.1.2.1 Tính chất đàn hồi Cao su là vật liệu đáp ứng với ứng suất gần như ngay lập tức và biến dạng là hoàn toàn thuận nghịch Biến dạng của cao su rất lớn, có thể lên tới vài trăm phần trăm Hydrogel cũng thể hiện các đặc tính tương tự trong trạng... đàn hồi bình thường mà còn có tính đàn hồi nhớt Đàn hồi nhớt là một thuộc tính tự nhiên của loại vật liệu vừa có tính rắn vừa có tính lỏng Lý thuyết đàn hồi nhớt xem xét mối quan hệ giữa tính đàn hồi, dòng chảy và chuyển động phân tử trong các vật liệu polyme Do kích thước phân tử lớn, mà đáp ứng đàn hồi nhớt của vật liệu polyme phụ thuộc mạnh vào bản chất chuyển động của phân tử khi chịu tác động... lợi khi ứng dụng vào việc chế tạo các cảm biến theo công nghệ vi điện tử [15] 1.4.1 Các nguyên liệu cho quá trình tổng hợp hydrogel PVA/ CMC 1.4.1.1 Polyvinyl alcohol (PVA) 1.4.1.1.1 Cấu tạo PVA Công thức phân tử: (C2H4O)x Công thức cấu tạo: Ở nhiệt độ thường, PVA là chất rắn vô định hình Khi đun nóng, PVA bị mềm hóa, có thể kéo dài như cao su và khi đó nó sẽ kết tinh Giản đồ Rơnghen của PVA khi kéo có... acetate tạo nên ngành công nghiệp keo dán nhựa tổng hợp Tương tự với các thuộc tính keo dán của PVA là các tính chất kết dính của nó Trong các ứng dụng keo dán, PVA được sử dụng để liên kết hoặc cán mỏng 2 bề mặt, trong các ứng dụng làm chất kết dính, nó được dùng để liên kết một số loại hạt, sợi hay các vật liệu khác.[1][3]  Khả năng chống thấm khí Một trong những thuộc tính đặc biệt nhất của PVA là... Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thực nghiệm tổng hợp mẫu PVA/ CMC - Các phương pháp khảo sát độ trương nở của hydrogel PVA/ CMC - Các phương pháp hóa lý + Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) + Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) SVTH: Nguyễn Thị Hải 2 K35A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HYDROGEL VÀ HYDROGEL THÔNG MINH 1.1 Vật liệu polyme hydrogel 1.1.1... thể gây nhạy cảm với IPH 1.2.2 Polyme hydrogel thông minh (IHP) nhạy pH Đây là những IHP có chứa các nhóm chức có khả năng ion hóa Điển hình như các axit carboxylic hoặc các nhóm amine Sự phân loại của các hydrogel nhạy pH dựa vào các đặc tính sau: [5] + Axit lưỡng tính + Bazơ lưỡng tính + Polyme có khả năng suy biến nhạy PH + Polyme sinh học và các polypeptide nhân tạo Cơ chế hình thành khả năng nhận ... cải thiện đặc tính vật liệu hydrogel, người không ngừng nghiên cứu tạo loại vật liệu polyme hydrogel Phương pháp trộn hợp polyme khác đem tính chất riêng lẻ polyme thành phần vào hỗn hợp phương... 1.4 Tổng hợp chế tạo vật liệu PVA/CMC Sự trộn hợp polyme ưa nước - kỵ nước tạo composite hydrogel bị phân pha Sự trộn hợp polyme khác đem tính chất riêng lẻ polyme thành phần vào hỗn hợp phương... rẻ tiền tiện lợi để xây dựng vật liệu Luận văn xin đề cập đến vấn đề Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu hydrogel từ polyme trộn hợp PVA/CMC” Đây hướng nghiên cứu nước ta, mở nhiều triển vọng