Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



---------

--

---------

Võ Thị Lan Hương

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI VISCOSE
BẰNG NANO BẠC TỔNG HỢP XANH VÀ FIBROIN TƠ TẰM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

Hà Nội – 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



---------

--

----------

Võ Thị Lan Hương

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI VISCOSE
BẰNG NANO BẠC TỔNG HỢP XANH VÀ FIBROIN TƠ TẰM

Ngành: CÔNG NGHỆ DỆT, MAY
Mã số: 9540204

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GVC. TS. NGUYỄN NGỌC THẮNG

Hà Nội – 2022


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả dưới sự
hướng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Thắng. Các số liệu và kết quả trong luận án là
trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được tác giả khác
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 21 tháng 01 năm 2022
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả

GVC. TS. Nguyễn Ngọc Thắng

Võ Thị Lan Hương

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến TS.
Nguyễn Ngọc Thắng, người đã hết lòng quan tâm hướng dẫn, dìu dắt tơi trong suốt
q trình học tập và thực hiện luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo thuộc Bộ môn Vật liệu và Công
nghệ Hóa dệt, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Phòng đào tạo - Bộ phận đào
tạo sau Đại học, Trung tâm Khoa học và Công nghệ Cao su, Trung tâm nghiên cứu
và phát triển công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực
phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất
cho tơi trong q trình học tập và nghiên cứu. Đồng thời, tôi xin cảm ơn Viện Kỹ
thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN
Việt Nam đã hỗ trợ tơi thực hiện một số phân tích trong luận án.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Ban giám hiệu, Khoa Công
nghệ Sợi dệt Trường Đại học Công nghiệp Dệt may Hà Nội, nơi tôi đang công tác,
đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người thân yêu gần gũi
nhất đã luôn động viên, san sẻ và gánh vác công việc, luôn tạo điều kiện tốt nhất để
tôi yên tâm hoàn thành luận án.
Hà Nội, ngày 21 tháng 01 năm 2022
Tác giả

Võ Thị Lan Hương

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................ii
MỤC LỤC..............................................................................................................iii
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.........................................................................viii
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...........................................................................x
MỞ ĐẦU...............................................................................................................xiv
1. Lý do chọn đề tài........................................................................................xiv
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án................................................................. xv
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án...........................................xvi
4. Nội dung nghiên cứu của luận án...............................................................xvi
5. Phương pháp nghiên cứu của luận án.........................................................xvi
6. Ý nghĩa khoa học của luận án.................................................................... xvii
7. Giá trị thực tiễn của luận án...................................................................... xvii
8. Những điểm mới của luận án.................................................................... xvii
9. Kết cấu của luận án................................................................................... xvii
Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU.............................................................1
1.1. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose.......................................1
1.1.1. Tổng quan về vải viscose......................................................................... 1
1.1.2. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose.................................... 4
1.2. Tổng quan về nano bạc và phương pháp tổng hợp.................................. 12
1.2.1. Nano bạc................................................................................................ 12
1.2.2. Tổng quan về tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng
dịch chiết thực vật........................................................................................... 17

1.2.3. Xử lý kháng khuẩn cho vật liệu từ cellulose bằng nano bạc..................23
1.3. Tổng quan về fibroin tơ tằm...................................................................... 31
1.3.1. Cấu tạo của fibroin................................................................................ 31
1.3.2. Tính chất của fibroin............................................................................. 33

1.3.3. Ứng dụng của fibroin tơ tằm................................................................. 34
1.3.4. Tổng quan về hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm..................................... 37
1.4. Tổng quan về đánh giá hoạt tính kháng khuẩn........................................ 42
1.4.1. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của chất kháng khuẩn ... 42

iii


1.4.2. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu dệt..............45
1.4.3. Phương pháp kiểm tra độ bền kháng khuẩn của vật liệu dệt..................49
1.5. Kết luận phần tổng quan và hướng nghiên cứu của luận án...................50
1.5.1. Kết luận phần tổng quan........................................................................ 50
1.5.2. Hướng nghiên cứu của luận án.............................................................. 51
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53
2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 53
2.1.1. Vật liệu.................................................................................................. 53
2.1.2. Hóa chất................................................................................................ 53
2.1.3. Dụng cụ và thiết bị................................................................................ 53
2.1.4. Các chủng vi khuẩn thử nghiệm............................................................ 54
2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................... 54
2.2.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh............................54
2.2.2. Hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm.......................................................... 55
2.2.3. Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ
tằm................................................................................................................... 55

2.3. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 56
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết............................................................................. 56
2.3.2. Phương pháp thực nghiệm..................................................................... 56
2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn....................................... 66
2.3.4. Phương pháp phân tích.......................................................................... 71

2.3.5. Phương pháp xác định tính chất của vật liệu dệt.................................... 74
2.4. Kết luận chương 2....................................................................................... 75
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................. 76
3.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh.............................76
3.1.1. Sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn làm chất khử........................................ 76
3.1.2. Sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ làm chất khử........................................ 81
3.2. Hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm............................................................. 90
3.2.1. Khả năng hòa tan của fibroin tơ tằm trong các hệ dung môi.................90
3.2.2. Khả năng tái sinh của fibroin tơ tằm...................................................... 91
3.2.3. Đề xuất cơ chế hòa tan và tái sinh của fibroin trên vải viscose............100
3.3. Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ

tằm.............................................................................................................101
3.3.1. Vải viscose được xử lý bằng dung dịch nano bạc (VisAg)..................101
iv


3.3.2. Vải viscose được xử lý bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm....109
3.3.3. Đánh giá một số tính chất tiện nghi của vải sau xử lý.........................125
3.4. Đề xuất cơ chế liên kết giữa vải viscose với fibroin tơ tằm và AgNPs .. 128

3.5. Kết luận chương 3.....................................................................................128
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..................................130
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN..............131
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................132

v


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AAS
AFFSAPS
AgCl-NPs
AgCol
AgNPs
AgSa
ATP

BHI
BSAC
Ca/Et
Ca/Et/W
CFU
CLSI
C3G
DeSilk
DIN
DNA

DLS
DP
EDX/EDS
EUCAST
Fib
FTIR
KLPT
vi


LiEt

LiEtW
LiW
MIC
MBC
QAS
QPS
ReS.Al
ReS.Ax
ReS.Ca
ROS
SEM
So
TEM
TLC
UV
UV-Vis
Vis
VisAg
VisAgWx
VisAgFib
VisAgFibWx
VisFib
VisFibWx
VisFibAg
VisFibAgWx
VisFib@Ag
VisFib@AgWx
XRD
w.o.f

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các kích thước mắt xích cellulose [9]....................................................... 3
Bảng 1.2: Tính chất cơ lý của một số loại xơ viscose................................................ 3
Bảng 1.3: Một số loại thực vật được dùng để tổng hợp AgNPs...............................17
Bảng 1.4: Các saponin có trong quả Bồ hịn........................................................... 21
Bảng 1.5: Các axit amin có trong fibroin tơ tằm Bombyx mori [152]....................32
Bảng 1.6: Ứng dụng của fibroin tơ tằm tái sinh trong lĩnh vực y sinh [157]...........35
Bảng 1.7: Các hệ dung mơi hồ tan fibroin tơ tằm [167]........................................37
Bảng 1.8: Điều kiện thử nghiệm kháng khuẩn theo CLSI [178].............................43
Bảng 1.9: Một số phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của hàng dệt may [1]
45
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của vải....................................................................... 53
Bảng 2.2: Các chủng vi khuẩn gây bệnh................................................................. 54
Bảng 2.3: Các phương án hoà tan của fibroin tơ tằm.............................................. 60
Bảng 2.4: Các dung môi để tái sinh fibroin............................................................. 60
Bảng 2.5: Điều kiện xử lý vải viscose bằng AgNPs và ký hiệu mẫu.......................64
Bảng 2.6: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải xử lý theo phương án 1...................64
Bảng 2.7: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải được xử lý theo phương án 2..........65
Bảng 2.8: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải được xử lý theo phương án 3..........66
Bảng 3.1: Hàm lượng saponin có trong dịch chiết quả Bồ hịn...............................76
Bảng 3.2: Hàm lượng anthocyanin có trong dịch chiết lá Huyết dụ........................82
Bảng 3.3: Kết quả đo màu của các mẫu vải được nhuộm bằng thuốc nhuộm axit .. 98
Bảng 3.4: Kết quả đo màu của các mẫu vải được nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính
99
Bảng 3.5: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisFib trước và sau các chu kỳ giặt 99
Bảng 3.6: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép...............102
Bảng 3.7: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAg khi thay đổi nồng độ AgNPs . 104

Bảng 3.8: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisAg trước và sau các chu kỳ giặt.....106
Bảng 3.9: Hàm lượng AgNPs trên vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt............108
Bảng 3.10: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAgFib khi thay đổi nồng độ AgNPs
109
Bảng 3.11: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisAgFib trước và sau các chu kỳ giặt
111
Bảng 3.12: Hàm lượng AgNPs trên vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt.....113
Bảng 3.13: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt
114
Bảng 3.14: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisFibAg khi thay đổi nồng độ AgNPs
115
viii


Bảng 3.15: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisFibAg trước và sau các chu kỳ giặt
................................................................................................................................ 117
Bảng 3.16: Hàm lượng AgNPs trên vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt .... 119
Bảng 3.17: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt
................................................................................................................................ 119
Bảng 3.18: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisFib@Ag khi thay đổi nồng độ AgNPs
................................................................................................................................ 120
Bảng 3.19: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisFib@Ag trước và sau các chu kỳ giặt
................................................................................................................................ 122
Bảng 3.20: Hàm lượng AgNPs trên vải VisFib@Ag trước và sau khi giặt 30 chu kỳ
................................................................................................................................ 124
Bảng 3.21: Hàm lượng fibroin trên vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt . 125

ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo và cấu trúc của một mắt xích cellulose........................2
Hình 1.2: Mặt cắt ngang của một số loại xơ viscose................................................. 3
Hình 1.3: Mô tả cơ chế kháng khuẩn của tác nhân kháng khuẩn...............................5
Hình 1.4: Cấu tạo của của QAS và QPS.................................................................... 6
Hình 1.5: Poly (hexamethylenebiguanide) [1]........................................................... 7
Hình 1.6: Hợp chất kim loại hữu cơ [1]..................................................................... 7
Hình 1.7: Cấu tạo của chitosan [1]............................................................................ 8
Hình 1.8: Ma trận nano bạc và polymer Si-QAS....................................................... 9
Hình 1.9: Hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu vải [41]........................................... 10
Hình 1.10: Hiệu suất kháng khuẩn của vải viscose-chitosan...................................11
Hình 1.11: Phổ FTIR và giản đồ XRD của các mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý
bằng nano vàng....................................................................................................... 11
Hình 1.12: Phổ UV-Vis và màu sắc của AgNPs có đường kính từ 5 - 100 nm [44].
13
Hình 1.13: Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc [48]..................................................... 13
Hình 1.14: Ảnh TEM của AgNPs được tổng hợp bằng dịch chiết lá hồng xiêm.. . .18
Hình 1.15: Ảnh TEM của AgNPs (a) và ảnh chụp mẫu vải cotton trước và sau khi
tẩm phủ AgNPs (b) [76].......................................................................................... 20
Hình 1.16: Cơng thức cấu tạo saponin..................................................................... 21
Hình 1.17: Đặc tính hạt nano bạc tổng hợp xanh [88] ........................................... 21
Hình 1.18: Cơng thức cấu tạo chung của anthocyanin [96]..................................... 22
Hình 1.19: Phương pháp ngấm ép - sấy khơ - gia nhiệt........................................... 23
Hình 1.20: Ảnh hưởng của nồng độ AgNPs đến khả năng kháng khuẩn [108].......24
Hình 1.21: Quy trình xử lý vải cellulose nano bạc bằng phương pháp tận trích.....24
Hình 1.22: Kết quả nghiên cứu tự tổng hợp nano bạc trên xơ viscose.....................25
Hình 1.23: Phương pháp đưa AgNPs lên vải cotton bằng thủy nhiệt.......................25
Hình 1.24: Quy trình đưa bạc lên vải bằng phương pháp mạ điện [123].................26
Hình 1.25: Giản đồ XRD của chitosan, CS-AgNP và AgNP...................................28
Hình 1.26: Phổ UV-Vis, FTIR của AgNPs, chitosan và CS-AgNPs và ảnh SEM của

các mẫu vải.............................................................................................................. 28
Hình 1.27: Cơ chế tổng hợp nano bạc trên vải viscose bằng chitosan.....................29
Hình 1.28: Ảnh SEM của mẫu vải trước và sau xử lý (a, b) và ảnh TEM của mẫu vải
sau xử lý (c)............................................................................................................. 29
Hình 1.29: Kết quả kháng khuẩn của mẫu vải viscose tre nano bạc........................29
Hình 1.30: Giản đồ XRD và ảnh SEM của mẫu vải viscose tre trước và sau xử lý. 30
Hình 1.31: Cấu trúc của tơ tằm [151]...................................................................... 32
Hình 1.32: Cấu trúc tinh thể của fibroin [10].......................................................... 33
x


Hình 1.33: Giản đồ cấu trúc, quá trình xử lý và ứng dụng của vật liệu fibroin........36
Hình 1.34: Cấu trúc của fibroin tơ tằm.................................................................... 38
Hình 1.35: Sơ đồ quy trình hồ tan fibroin tơ tằm từ kén tằm Bombyx mori..........38
Hình 1.36: Các bước để chuẩn bị dung dịch fibroin tơ tằm [171]...........................40
Hình 1.37: Cơ chế tái sinh fibroin tơ tằm [166]....................................................... 40
Hình 1.38: Phổ FTIR của mẫu vải trước và sau khi xử lý bằng fibroin tơ tằm [166].
41
Hình 1.39: Minh hoạ phương pháp khuếch tán đĩa thạch [179]...............................43
Hình 1.40: Minh hoạ phương pháp khuếch tán giếng thạch [70]............................ 43
Hình 1.41: Quy trình thử nghiệm kháng khuẩn theo tiêu chuẩn CLSI [181]...........44
Hình 1.42: Minh họa phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn
AATCC 147............................................................................................................. 46
Hình 1.43: Các bước thử nghiệm kháng khuẩn theo phương pháp bán định lượng. 47
Hình 1.44: Mơ phỏng quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn
ASTM E2149 [185]................................................................................................. 48
Hình 1.45: Mơ phỏng các bước thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn
AATCC 100 [185]................................................................................................... 49
Hình 2.1: Hình ảnh quả Bồ hịn, lá Huyết dụ và kén tằm Bombyx mori.................53
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng quát của luận án...................................55

Hình 2.3: Quy trình chiết dung dịch quả Bồ hịn và xác định hàm lượng saponin. . 57
Hình 2.4: Quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch
chiết quả Bồ hịn...................................................................................................... 58
Hình 2.5: Sơ đồ quy trình chiết dung dịch lá Huyết dụ và xác định hàm lượng
anthocyanin............................................................................................................. 59
Hình 2.6: Quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch
chiết lá Huyết dụ..................................................................................................... 59
Hình 2.7: Sơ đồ quy trình chuội, hịa tan, tinh lọc và tái sinh fibroin......................61
Hình 2.8: Quy trình xử lý vải viscose dệt thoi bằng dung dịch fibroin tơ tằm.........62
Hình 2.9: Sơ đồ quy trình cơng nghệ nhuộm........................................................... 63
Hình 2.10: Sơ đồ quy trình ngấm ép vải viscose bằng dung dịch nano bạc.............63
Hình 2.11: Các phương án xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch fibroin
tơ tằm và nano bạc.................................................................................................. 64
Hình 2.12: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu vải VisAg bằng dung dịch fibroin...............65
Hình 2.13: Sơ đồ quy trình ngấm ép vải VisFib bằng dung dịch AgNPs.................65
Hình 2.14: Sơ đồ quy trình xử lý vải viscose bằng hỗn hợp dung dịch
Hình 2.15: Sơ đồ quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs theo tiêu
chuẩn CLSI............................................................................................................. 67
Hình 2.16: Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn
AATCC 90-2011..................................................................................................... 68

xi


Hình 2.17: Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn
AATCC 147-2004................................................................................................... 69
Hình 2.18: Sơ đồ quy trình đánh giá hiệu suất kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn
ASTM E2149-10..................................................................................................... 70
Hình 3.1: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch Sa và AgSa khi thay đổi nồng độ
AgNO3 phản ứng..................................................................................................... 77

Hình 3.2: Màu sắc và phổ UV-Vis của AgSa khi thay đổi thời gian tổng hợp.........77
Hình 3.3: Ảnh TEM của AgSa và biểu đồ phân bố kích thước hạt..........................78
Hình 3.4: Giản đồ XRD của AgSa (a) và phổ FTIR của Sa và AgSa (b).................79
Hình 3.5: Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgSa.......................................... 80
Hình 3.6: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgSa.................................. 81
Hình 3.7: Phổ hấp thụ của dịch chiết lá Huyết dụ ở pH = 1 và pH = 4,5.................82
Hình 3.8: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch Col và AgCol khi thay đổi nồng độ
AgNO3 phản ứng..................................................................................................... 83
Hình 3.9: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch AgCol với thời gian phản ứng khác
nhau......................................................................................................................... 84
Hình 3.10: Ảnh TEM của AgCol ở các độ phóng đại khác nhau............................85
Hình 3.11: Giản đồ XRD của AgCol (a) và phổ FTIR của Col, AgCol (b).............85
Hình 3.12: Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgCol......................................86
Hình 3.13: Cơ chế phản ứng tổng hợp AgNPs........................................................ 87
Hình 3.14: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgCol..............................88
Hình 3.15: Đường kính kháng khuẩn của AgCol (±SD, n = 3)................................ 89
Hình 3.16: Hình ảnh kết quả các phương án hịa tan fibroin tơ tằm........................90
Hình 3.17: Hình ảnh các dung dịch fibroin tơ tằm thu được khi hòa tan.................91
Hình 3.18: Hình ảnh kết quả tái sinh fibroin tơ tằm trong hệ dung mơi, dung dịch. 92
Hình 3.19: Ảnh OM của Fib biến đổi qua các quá trình chuội, hịa tan và tái sinh. 92
Hình 3.20: Quy trình loại bỏ muối LiBr, etanol dư bằng hệ thống lọc dòng ngang. 93
Hình 3.21: Ảnh SEM các mẫu vải viscose trước và sau xử lý bằng dung dịch fibroin.
94
Hình 3.22: Phổ EDX của vải viscose trước và sau xử lý bằng dung dịch fibroin....94
Hình 3.23: Phổ FTIR của các mẫu.......................................................................... 95
Hình 3.24: Độ thống khí và hệ số độ rủ của các mẫu vải VisFib...........................96
Hình 3.25: Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của các mẫu vải VisFib.........................97
Hình 3.26: Góc hồi nhàu và độ mao dẫn của các mẫu vải VisFib............................ 98
Hình 3.27: Cơ chế tạo phức, tái sinh fibroin tơ tằm trên vải viscose....................100
Hình 3.28: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép. . 102

Hình 3.29: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép sau 5
chu kỳ giặt............................................................................................................. 103
Hình 3.30: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi nồng độ
AgNPs................................................................................................................... 104
xii


Hình 3.31: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisAg sau các chu kỳ giặt.
105
Hình 3.32: Ảnh SEM của các mẫu vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt............107
Hình 3.33: Phổ EDX của các mẫu vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt............107
Hình 3.34: Phổ FTIR của vải viscose (a), VisAg (b) và AgNPs (c).......................108
Hình 3.35: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAgFib khi thay đổi nồng độ
AgNPs................................................................................................................... 110
Hình 3.36: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisAgFib sau các chu kỳ
giặt........................................................................................................................111
Hình 3.37: Ảnh SEM của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt......112
Hình 3.38: Phổ EDX của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt.......112
Hình 3.39: Phổ FTIR của vải Vis (a), VisAgFib (b), AgNPs (c) và ReFib (d).......113
Hình 3.40: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisFibAg khi thay đổi nồng độ
AgNPs................................................................................................................... 115
Hình 3.41: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisFibAg sau các chu kỳ
giặt........................................................................................................................116
Hình 3.42: Ảnh SEM của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt.......117
Hình 3.43: Phổ EDX của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt.......118
Hình 3.44: Phổ FTIR của Vis (a), VisFib (b), VisFibAg (c), AgNPs(d) và ReFib (e).
118
Hình 3.45: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisFib@Ag khi thay đổi nồng độ
AgNPs................................................................................................................... 120
Hình 3.46: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisFib@Ag sau các chu kỳ

giặt........................................................................................................................121
Hình 3.47: Ảnh SEM của các mẫu vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt. . 123
Hình 3.48: Phổ EDX của các mẫu vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt. .. 123
Hình 3.49: Phổ FTIR của vải Vis (a), VisFib@Ag (b), AgNPs) (c) và ReFib(d). . 124
Hình 3.50: Độ ẩm thực tế và độ thải ẩm của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý
bằng AgNPs và fibroin tơ tằm...............................................................................126
Hình 3.51: Độ thống khí và độ thơng hơi của của mẫu vải viscose trước và sau khi
xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm......................................................................127
Hình 3.52: Góc hồi nhàu và hệ số độ rủ của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý
bằng AgNPs và fibroin tơ tằm...............................................................................127
Hình 3.53: Cơ chế liên kết giữa viscose với

xiii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, vật liệu dệt kháng khuẩn đang thu hút được sự quan
tâm của nhiều nhà khoa học và các doanh nghiệp dệt may. Nhiều chất kháng khuẩn
mới, xơ chức năng mới và công nghệ nano đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng cho
vật liệu dệt để tạo ra các sản phẩm ưu việt hơn. Vật liệu dệt kháng khuẩn được kỳ vọng
sẽ hạn chế sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm, đặc biệt là các bệnh kháng thuốc gây
ra bởi vi khuẩn, vi rút và nấm. Hơn nữa, vật liệu dệt kháng khuẩn sẽ giải quyết được
các vấn đề liên quan đến tính vệ sinh của sản phẩm như vi khuẩn gây mùi trên quần áo
may mặc và thể thao, giúp bảo tồn các hiện vật dệt và tăng tuổi thọ của vải địa kỹ thuật.
Sự phát triển của khoa học cơng nghệ ngày nay khơng chỉ góp phần tạo ra những sản
phẩm đáp ứng hiệu quả kháng khuẩn tốt mà cịn địi hỏi phải đáp ứng tính sinh thái, an
tồn đối với con người và mơi trường [1]. Do đó, hướng nghiên cứu và phát triển các
vật liệu dệt kháng khuẩn theo xu thế bền vững, sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh,

thân thiện với môi trường ngày càng được chú trọng.
Vật liệu dệt được xử lý kháng khuẩn thường là các loại vật liệu có nhiều tính chất
quý, phạm vi sử dụng rộng rãi nhưng lại dễ bị tổn hại bởi vi khuẩn, nấm mốc. Vải
viscose là một trong số các vải từ cellulose tái sinh có nhiều ưu điểm như khả năng hút
ẩm tốt, mềm mại, thơng thống nhưng dễ bị vi khuẩn tấn cơng do có cấu trúc xốp, có
khả năng giữ nước, oxi tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn sinh sôi phát triển. Sự
sinh trưởng của vi khuẩn trên vải khơng những gây khó chịu cho người mặc như gây
mùi, kích ứng da mà cịn ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu như bị thay đổi màu sắc,
tính chất cơ học của vải và đặc biệt có thể là nguyên nhân dẫn đến lây truyền bệnh tật
[1]. Vì vậy, xử lý kháng khuẩn cho vải viscose là cần thiết để nâng cao giá trị và mở
rộng phạm vi sử dụng cho vật liệu này. Để xử lý kháng khuẩn cho vải viscose có thể sử
dụng các hợp chất kháng khuẩn như chitosan, triclosan, các hợp chất từ thực vật, các
hợp chất polymer chứa amoni bậc 4, nano kim loại, oxit kim loại… [1, 2]. Trong số đó,
AgNPs được biết đến với khả năng diệt được nhiều chủng
vi khuẩn và nấm mốc khác nhau [3-5]. Do có tính chất ưu việt như vậy nên đã có
nhiều cơng trình nghiên cứu và ứng dụng AgNPs để xử lý kháng khuẩn cho vật liệu
dệt nói chung và cho viscose nói riêng. Các nghiên cứu thường được thực hiện theo
hai hướng: tổng hợp AgNPs trực tiếp trên vật liệu dệt hoặc tổng hợp AgNPs trước
và xử lý cho vật liệu sau. Do khó kiểm soát lượng AgNPs đưa lên vải cũng như ảnh
hưởng của các chất phản ứng đến tính chất của vải nên hướng tổng hợp trực tiếp ít
được nghiên cứu hơn.
Việc tổng hợp AgNPs trước khi xử lý cho vật liệu dệt có thể thực hiện bằng
phương pháp “top-down” như nổ điện, ăn mịn laze, phương pháp khắc hóa học, nghiền
cơ học...; hoặc phương pháp “bottom-up” như ngưng tụ nguyên tử, lắng đọng hơi hóa
học, sol-gel... Hầu hết các phương pháp này đều có ít nhiều hạn chế, hoặc phải sử dụng
các trang thiết bị hiện đại, phức tạp, hoặc phải dùng các hóa chất đắt tiền, khơng thân
thiện với mơi trường. Gần đây, phương pháp tổng hợp AgNPs theo con đường hóa học
xanh đang được tập trung nghiên cứu và ứng dụng. Theo phương pháp này, các hoạt
chất có trong dịch chiết từ thực vật, tảo, vi khuẩn, nấm, men được sử dụng để làm tác
nhân khử và chất ổn định các hạt nano bạc. Các hoạt chất có trong

xiv


dịch chiết từ thực vật có thể đóng vai trị là chất khử và chất ổn định hạt nano bạc
thường là polyphenol, alkaloid, axit béo, protein… Phương pháp tổng hợp này đang
cho thấy nhiều ưu điểm là chi phí thấp, thân thiện với môi trường, không sử dụng
nguồn năng lượng cao, khơng sử dụng các hóa chất độc hại và có thể tổng hợp quy
mơ lớn [6-8]. Dựa trên các cơ sở khoa học về tổng hợp xanh, luận án sẽ tổng hợp
AgNPs sử dụng chất khử có trong dịch chiết quả Bồ hòn và lá Huyết dụ. Cho đến
nay chưa có cơng trình nào cơng bố sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ để tổng hợp
AgNPs và cũng đã có một số cơng trình nghiên cứu sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn
để tổng hợp AgNPs nhưng còn một số hạn chế.
Vải kháng khuẩn ngoài khả năng kháng khuẩn cao cần có độ bền kháng khuẩn tốt
sau nhiều chu kỳ giặt. Do nano bạc rất dễ khuếch tán ra mơi trường trong q trình giặt
nên vải xử lý bằng tác nhân kháng khuẩn này cần được xử lý hoàn tất để tăng liên kết
của các hạt AgNPs với vật liệu dệt. Nhiều nghiên cứu đã thực hiện biến tính bề mặt vật
liệu dệt bằng việc sử dụng các hợp chất có chứa nhóm amin, thiol, cacboxyl… thơng
qua phương pháp vật lý, hóa học hoặc kết hợp để tăng khả năng liên kết giữa AgNPs
với vật liệu. Để đảm bảo yêu cầu sinh thái cho vải dệt sau xử lý, nghiên cứu gần đây sử
dụng chitosan để nâng cao độ bền kháng khuẩn cho vải bông chứa AgNPs. Dựa trên cơ
sở này, luận án sẽ sử dụng fibroin tơ tằm, một polymer tự nhiên chứa nhiều nhóm amin
có ái lực cao với AgNPs, để xử lý tăng độ bền kháng khuẩn cho vải viscose chứa
AgNPs. Để thực hiện, fibroin tơ tằm cần được hòa tan thành dung dịch để ngấm sâu
vào xơ sợi và tái sinh về dạng ban đầu sau khi loại dung môi. Nhằm tăng hiệu quả kinh
tế và ý nghĩa của nghiên cứu, luận án sử dụng nguồn fibroin từ vỏ kén tằm đã cắt lấy
nhộng. Thông thường, các cơ sở nuôi tằm để ươm tơ, kéo sợi, dệt vải lụa có giá trị kinh
tế cao. Tuy nhiên, hiện nay có một số làng nghề đã chuyển đổi sang hướng nuôi tằm lấy
nhộng để làm thực phẩm, làm thuốc để đa dạng nguồn thu nhập. Vỏ kén sau khi cắt lấy
nhộng thường được bán cho thương lái với giá rẻ. Do đó, nghiên cứu này kết hợp

AgNPs tổng hợp xanh với fibroin từ kén tằm thải để xử lý cho vải viscose nhằm tạo ra
vải có khả năng kháng khuẩn tốt và độ bền kháng khuẩn cao hơn so với vải viscose chỉ
xử lý bằng AgNPs.
Thêm nữa, ở nước ta hiện nay, các hợp chất kháng khuẩn xử lý cho vật liệu dệt
ở quy mô công nghiệp phần lớn được nhập từ nước ngoài. Trong nước đã có một số
cơng trình nghiên cứu về xử lý kháng khuẩn cho vải. Tuy nhiên, các hóa chất xử lý
đa số phải nhập khẩu với giá thành cao và một số ít sử dụng các hợp chất được sản
xuất trong nước. Do đó, nghiên cứu tạo ra tác nhân kháng khuẩn cho vật liệu dệt có
phổ kháng khuẩn rộng, độ bền kháng khuẩn với giặt tốt và đảm bảo tính sinh thái là
cần thiết.
Từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose
bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm” đã được thực hiện nhằm giải
quyết các vấn đề trên và đáp ứng nhu cầu cấp thiết của ngành dệt may Việt Nam.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết
quả Bồ hòn, lá Huyết dụ.
- Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng AgNPs tổng hợp được.
- Nâng cao độ bền kháng khuẩn của vải viscose có chứa AgNPs bằng fibroin
tơ tằm (Fib).

xv


3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
* Đối tượng nghiên cứu

- Vải viscose dệt thoi.
- Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học xanh.
- Fibroin tơ tằm: Fibroin tơ tằm được hòa tan bằng dung mơi thích hợp.
* Phạm vi nghiên cứu

Luận án nghiên cứu tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh sử
dụng hợp chất hữu cơ có trong dịch chiết từ quả Bồ hòn, lá Huyết dụ Việt Nam làm
chất khử ion bạc và chất bảo vệ AgNPs tạo thành với các yếu tố khảo sát bao gồm
nồng độ bạc nitrat và thời gian phản ứng. Hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs tổng
hợp xanh được đánh giá dựa trên khả năng ức chế sự phát triển của 6 chủng vi
khuẩn thơng dụng. Nghiên cứu lựa chọn dung mơi thích hợp để hòa tan fibroin tơ
tằm, phương pháp tách loại dung môi để tái sinh fibroin. Nghiên cứu xử lý kháng
khuẩn cho vải viscose dệt thoi bằng AgNPs tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm thông
qua khảo sát ảnh hưởng của mức ép và nồng độ các chất đến khả năng kháng khuẩn
và độ bền kháng khuẩn của vải với tối đa 30 chu kỳ giặt.
Nghiên cứu được thực hiện trên các trang thiết bị thí nghiệm tại Viện Dệt may
- Da giầy và Thời trang, Trung tâm khoa học và công nghệ (KH&CN) Cao su,
Trung tâm nghiên cứu và phát triển Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học
và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Các thí nghiệm phân
tích được thực hiện ở Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa
học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.
4. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh và đánh giá

đặc tính, hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano bạc tổng hợp được.
- Nghiên cứu hòa tan fibroin tơ tằm, tái sinh fibroin trên vải viscose và đánh
giá khả năng tái sinh của fibroin tơ tằm trên vải viscose.
- Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh
và đánh giá độ bền kháng khuẩn sau các chu kỳ giặt.
- Nghiên cứu nâng cao độ bền kháng khuẩn của vải viscose có chứa AgNPs
bằng fibroin tơ tằm.
5. Phương pháp nghiên cứu của luận án
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: khảo cứu các tài liệu, bài báo, các cơng

trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước liên quan đến nội dung

nghiên cứu. Đánh giá những vấn đề đã được nghiên cứu, những vấn đề cịn tồn tại
từ đó xác định hướng nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam, rút ra
nhận xét và đưa ra hướng nghiên cứu của luận án.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm tổng hợp AgNPs bằng
phương pháp hóa học xanh, hịa tan fibroin tơ tằm, xử lý kháng khuẩn cho vải
viscose bằng AgNPs tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm.
- Phương pháp phân tích và đánh giá: Sử dụng các phương pháp phân tích
hiện đại như UV-Vis, FTIR, XRD, SEM, EDX, TEM, TGA, Kjeldahl, AAS... để
đánh giá mẫu nghiên cứu. Sử dụng các tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam
để đánh giá khả năng kháng khuẩn, tính chất của vải viscose trước và sau xử lý.
xvi


6. Ý nghĩa khoa học của luận án
- Góp phần làm rõ quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học

xanh sử dụng dịch chiết từ quả Bồ hịn và lá Huyết dụ thân thiện với mơi trường.
- Góp phần làm rõ khả năng sử dụng AgNPs tổng hợp xanh để xử lý kháng
khuẩn cho vải viscose.
- Giải thích ảnh hưởng của một số yếu tố cơng nghệ đến độ bền kháng khuẩn
của vải viscose xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm thông qua các kết quả phân tích
theo các tiêu chuẩn.
- Chứng minh hiệu quả của việc sử dụng fibroin tơ tằm để nâng cao độ bền
kháng khuẩn cho vải viscose xử lý bằng AgNPs.
7. Giá trị thực tiễn của luận án

Đã tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết
quả Bồ hòn và lá Huyết dụ làm chất khử và chất ổn định. Nano bạc tổng hợp được
có đặc tính phù hợp để xử lý kháng khuẩn cho vật liệu dệt.
Đã xây dựng được quy trình hịa tan và tái sinh fibroin tơ tằm từ kén tằm

Bombyx mori. Quy trình này sử dụng hệ thống lọc dòng ngang để loại bỏ muối dư
giúp quá trình tái sinh fibroin hiệu quả hơn.
Đã xử lý kháng khuẩn cho vải viscose sử dụng AgNPs và fibroin tơ tằm đảm
bảo độ bền kháng khuẩn sau 30 chu kỳ giặt. Kết quả của nghiên cứu này đã tạo ra
vải viscose kháng khuẩn có thể ứng dụng cho các sản phẩm như khẩu trang kháng
khuẩn, quần áo kháng khuẩn... Ngồi ra, cơng nghệ xử lý này có thể áp dụng để xử
lý kháng khuẩn cho các loại vải khác ứng dụng cho các sản phẩm quần áo thể thao,
đồ lót, băng vết thương...
8. Những điểm mới của luận án

Đã xây dựng quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử
dụng dịch chiết của lá Huyết dụ làm chất khử ion bạc và chất ổn định nano bạc tạo
thành.
Đã xây dựng được quy trình hòa tan fibroin từ nguồn kén tằm Bombyx mori,
loại bỏ muối dư bằng hệ thống lọc dòng ngang, sử dụng muối nhôm sunphat để tái
sinh fibroin trên vải viscose.
Đã xây dựng được quy trình xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc
tổng hợp từ dịch chiết lá Huyết dụ kết hợp với fibroin.
9. Kết cấu của luận án

Luận án gồm 3 chương chính
Chương 1. Tổng quan nghiên cứu
Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận

xvii


Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose
1.1.1. Tổng quan về vải viscose
1.1.1.1. Giới thiệu về vải viscose

Vải viscose là vải được dệt từ sợi viscose 100%, có thể là sợi xơ ngắn (staple)
hoặc sợi liên tục (filament). Xơ viscose là xơ nhân tạo được sản xuất từ nguồn
nguyên liệu gỗ có hàm lượng α-cellulose trên 90%. Trong số các xơ cellulose tái
sinh thì viscose là xơ được sử dụng phổ biến nhất trong ngành dệt may do có tính
thấm hút tốt, dễ nhuộm màu, bề mặt bóng láng, mềm mịn, giá thành không cao [9].
Vải viscose được ứng dụng trong các lĩnh vực như vải may mặc (quần áo mặc mùa
hè, quần áo thời trang, vải lót, vải may khẩu trang…) [10]; vải may đồ gia dụng
(chăn, ga, gối, đệm, khăn trải bàn… [10]; vải y tế (băng vết thương, mũ, khẩu trang,
khăn lau kháng khuẩn) [11]. Vải viscose không dệt cịn được sử dụng làm áo chồng
phẫu thuật [12, 13]. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ xơ viscose ngày càng tăng,
đặc biệt là dạng xơ ngắn thể hiện qua thị trường xơ viscose toàn cầu năm 2020 đạt
hơn 4750 nghìn tấn và dự kiến tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CARG) 4% trong
giai đoạn từ 2021 đến 2026 [14].
1.1.1.2. Phân loại xơ viscose

Thông qua các phản ứng hố học, cơng nghệ kéo sợi và các tác động cơ lý
khác nhau mà có thể tạo ra nhiều loại sản phẩm viscose. Quá trình sản xuất xơ
viscose được coi là linh hoạt, có thể tạo thành nhiều cấu trúc khác nhau nhất trong
số các xơ nhân tạo [9]. Xơ có hình dạng cắt ngang khác nhau, từ đa thùy, răng cưa
và trịn phẳng; theo chiều dọc có dạng thẳng hoặc dạng uốn. Xơ có dạng mảnh,
mềm như tơ tằm, cotton và có cả dạng thơ như len… Xơ được sản xuất ở dạng dài
liên tục (filament) hoặc dạng cắt ngắn (staple) [9]. Gồm có các loại xơ viscose với
các tính chất cơ học, vật lý, hóa học khác nhau như sau:
* Viscose thơng thường: Xơ viscose thơng thường có độ trùng hợp (DP: Degree of
polymerization) từ 250 - 400. Loại xơ này thường dùng chủ yếu trong may mặc do
có những ưu điểm như hút ẩm tốt, có tính vệ sinh cao, chất thải dễ xử lý. Tuy nhiên,

xơ có nhược điểm dễ nhàu và giảm bền khi ướt (có thể giảm đến 40 - 50%), dễ giãn
và biến dạng. Vải từ xơ viscose thơng thường dạng filament có ngoại quan bóng
láng, mềm mịn như tơ tằm. So với vải từ xơ dài thì vải viscose từ xơ ngắn được sử
dụng trong ngành dệt may chiếm tỷ trọng lớn hơn nhiều. Vải mềm mịn, có độ rủ
cao, được sử dụng để may quần áo mặc thông thường, khẩu trang, ga gối… [9].
* Viscose bền cao (HWM: high wet modules, HT: High tenacity): Loại xơ viscose này
được sản xuất từ nguồn nguyên liệu gỗ ban đầu có hàm lượng -cellulose cao hơn loại
thơng thường. Xơ viscose bền cao có độ trùng hợp từ 400 - 600. Khác với quá trình sản
xuất xơ viscose thường, dịng xơ được hình thành từ dung dịch nhớt được đưa vào bể
đông tụ chứa lượng kẽm sunphat nhiều hơn và giữ ở nhiệt độ cao hơn. Các xơ filament
được ép đùn ra từ đầu kéo sợi và được kéo giãn cực đại. Do đó, xơ được hình thành có
tỷ lệ miền vi tinh thể tăng do cấu trúc phân tử có độ định hướng cao hơn. Vì vậy, xơ có
độ bền ướt cao, chịu kiềm tốt hơn, ít co ở trạng thái ướt và
1


khả năng biến dạng phục hồi cao hơn [15]. Xơ viscose bền cao được ứng dụng chủ
yếu trong lĩnh vực kỹ thuật như sợi cốt cho lốp xe, dệt vải mành, vải dù trong qn
đội... Ngồi ra, xơ này cịn được ứng dụng để sản xuất chỉ may công nghiệp, vải lều
bạt…
* Viscose xoăn: Mặc dù cellulose không phải là nhựa nhiệt dẻo, không thể bị uốn cong
về mặt cơ học và tạo sợi kiểu giống như xơ tổng hợp được nhưng xơ có thể bị uốn được
bằng cách gây ra mất cân bằng về độ đồng đều và độ dày của bề mặt xơ trong quá trình
sản xuất. Trong nước nóng bề mặt xơ bị co nhiều hơn phần lõi làm cho xơ bị uốn.
Viscose uốn nhìn giống len, có thể sử dụng nguyên hoặc pha với polyester, nylon,
acetate, len để sản xuất thảm, nội thất, ga trải giường hoặc quần áo.
* Modal: Modal là loại xơ viscose có độ bền trung bình, độ bền ướt và độ giãn đứt
tương đối tốt. Quy trình sản xuất xơ modal có sự cải tiến hơn so với các quy trình
sản xuất viscose thơng thường.
Ngồi ra cịn có một số loại xơ viscose khác như polynosic, cellophane... được

ứng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật.
1.1.1.3. Cấu trúc của xơ viscose

Thành phần hóa học của xơ viscose là cellulose nhưng khác với cellulose tự
nhiên là các vòng piran xoay 90º còn trong cellulose tự nhiên là 180º. Do đó, xơ
viscose có khả năng hấp thụ mạnh các chất, dễ nhuộm màu hơn bông [9].
Trong quá trình điều chế dung dịch kéo sợi, các mắt xích phân tử bị cắt ngắn
dẫn đến DP của cellulose trong viscose bị giảm so với cellulose trong bông. DP của
cellulose trong viscose dao động trong khoảng n = 200 - 600. Các tính chất xơ sẽ
phụ thuộc vào: (a) các phân tử cellulose được sắp xếp và liên kết với nhau trong xơ
và (b) kích thước trung bình và phân bố kích thước của các phân tử. Cơng thức cấu
tạo và cấu trúc của một mắt xích cellulose được thể hiện trong Hình 1.1 [9].

(a)

(b)

Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo và cấu trúc của một mắt xích cellulose.
Trong cellulose tái sinh, cấu trúc cellulose I, II được đề xuất cho các loại xơ
viscose, cellophane, cellulose kiềm. Còn cấu trúc cellulose III, IV cho các loại cịn lại.
Các thơng số kích thước của cellulose I, II, III, IV được thể hiện trong Bảng 1.1. Quá
trình hình thành xơ theo phương pháp ướt xảy ra trong bể đông tụ, phản ứng hóa học
xảy ra từ phía ngồi vào trong thân xơ, do đó có sự thay đổi về cấu trúc tinh thể. Vì vậy,
mặt cắt ngang của các loại xơ viscose cũng khác nhau, thể hiện trên Hình 1.2 [9]. Do
cấu trúc xốp nên xơ mềm mại, có độ giãn lớn, dễ thấm nước, dễ trương nở trong nước,
dễ hấp thụ thuốc nhuộm, có ngoại quan bóng hơn xơ bơng [9].
2


Bảng 1.1: Các kích thước mắt xích cellulose [9]

Cấu trúc
celulose
Celulose I
Celulose II
Celulose III
Celulose IV

Hình 1.2: Mặt cắt ngang của một số loại xơ viscose.
(a) HWM, (b) viscose thông thường, (c) HT, (d) viscose xoăn.
1.1.1.4. Tính chất của xơ viscose

Trong quá trình kéo sợi, chỉ cần thay đổi tương đối nhỏ các thơng số hóa học
và vật lý có thể dẫn đến tính chất của xơ khác biệt.
- Tính chất vật lý [9]: Tính chất vật lý của một số loại xơ viscose được thể hiện
trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2: Tính chất cơ lý của một số loại xơ viscose
Tính chất
Độ bền kéo đứt (glực/den)
- Điều kiện chuẩn
- Điều kiện ướt
Độ giãn đứt (%)
- Điều kiện chuẩn
- Điều kiện ướt
Độ thấm hút nước (%)
- Tính chất hóa học: Xơ viscose khơng bền trong axit vô cơ đậm, với H2SO4 nồng
độ trên 60% sẽ bị hòa tan trong thời gian 20 phút ngay cả ở nhiệt độ thường, axit
lỗng thì thời gian lâu hơn. Xơ viscose khơng bền với kiềm lỗng ở nhiệt độ cao và
có mặt oxy khơng khí.
- Tính chất khác: Xơ viscose kém bền với khí hậu thời tiết, dễ bị vi khuẩn và nấm mốc
tấn cơng [16], khơng có chức năng bảo vệ cơ thể người dưới tia cực tím và ánh sáng

mặt trời như bơng. Chính vì vậy, có nhiều nghiên cứu tập trung vào xử lý kháng khuẩn
cho vật liệu viscose sử dụng các hợp chất như chiết xuất thực vật [17], chitosan [18,
19], nano vàng [20], nano bạc [16, 21]… nhằm khắc phục nhược điểm của xơ.


3


Qua việc tổng quan về viscose cho thấy xơ viscose có nhiều đặc tính q nên
được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, xơ viscose có cấu trúc xốp, có khả năng
giữ nước, chứa oxi tạo mơi trường thuận lợi cho vi khuẩn sinh sôi phát triển dẫn đến
vải từ xơ viscose kém bền với vi sinh vật. Vì vậy, xử lý kháng khuẩn cho vải viscose là
rất cần thiết để nâng cao giá trị sử dụng và thẩm mỹ cho vật liệu này. Trong số các loại
xơ viscose thì xơ viscose thơng thường có tỷ trọng sử dụng lớn nhất trong lĩnh vực dệt
may, được dùng trong nhiều sản phẩm như quần áo may mặc thông thường, quần áo
trẻ em... đặc biệt là mặt hàng khẩu trang do khẩu trang cần độ thơng thống, hút ẩm
tốt nhưng khơng cần độ bền cao và có giá trị thấp. Vì vậy, trong nghiên cứu này vải
viscose thông thường được lựa chọn để làm vật liệu nền để xử lý.
1.1.2. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose
1.1.2.1. Xử lý kháng khuẩn cho vật liệu dệt

Vật liệu dệt từ tự nhiên từ cellulose, tơ tằm, len, cellulose tái sinh là môi trường
thuận lợi để vi sinh vật phát triển do chúng có cấu trúc xốp, ưa nước, giữ lại nước, oxy
và chất dinh dưỡng [1, 16]. Đối với vật liệu dệt từ xơ tổng hợp có khả năng chống
vi khuẩn tốt hơn xơ tự nhiên vì chúng hầu hết kị nước nên không cung cấp độ ẩm cần
thiết để vi khuẩn phát triển. Bên cạnh thành phần hóa học của vật liệu dệt ảnh hưởng
đến sự tấn công của vi sinh vật thì một yếu tố khác đóng vai trò rất quan trọng trong
việc làm cho vải dễ bị vi khuẩn tấn công là môi trường vật lý mà chúng được sử dụng.
Sự hiện diện của chất lỏng cơ thể con người như mồ hôi, bã nhờn, máu, bụi bẩn và vết
thức ăn trên vải cung cấp môi trường giàu dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật.

Chính vì vậy, những vật liệu dệt được sử dụng trong bệnh viện, quần áo trẻ sơ sinh, đồ
lót và quần áo thể thao là môi trường lý tưởng để vi sinh vật phát triển [1, 16, 22]. Sự
sinh trưởng của vi khuẩn trên vật liệu không chỉ ảnh hưởng đến bản thân vật liệu dệt
như để lại vết bẩn, sự thay đổi màu sắc, giảm độ bền, độ giãn, độ đàn hồi, giảm giá trị
sử dụng mà còn gây khó chịu cho người mặc như gây mùi, kích ứng da và truyền
nhiễm bệnh tật. Đối với các chủng vi sinh vật tồn tại trên vật liệu dệt, chúng có thể gây
nên nhiều loại bệnh tật, truyền nhiễm các bệnh nguy hiểm và có thể phân hủy sinh học
vật liệu dệt. Hai chủng vi khuẩn Staphylococcus epidermidis và Corynebacterium là
nguyên nhân chính mùi cơ thể và quần áo [23]. Trong khi chủng
vi khuẩn Proteus mirabilis, nấm Candida albicans, Epidermophyton flccosum và
Trichophyton có thể gây kích ứng da và nhiễm trùng [24]. Có nhiều nghiên cứu đã
chỉ ra trên vật liệu dệt chủng vi khuẩn gram dương S. aureus là một trong những
nguyên nhân chính gây ra nhiễm trùng ở bệnh viện, một số chủng vi sinh vật có
hoạt tính mạnh gây phân hủy sinh học vật liệu dệt là các loại nấm thuộc chủng
Aspergillus Chaetomium, Microsporum, Myrothecium và Penicillium, các chủng vi
sinh vật này gây ra quá trình phân hủy enzym cho cả xơ tự nhiên và xơ tổng hợp.
Các chủng vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas và Cellulomonas đóng vai trị quan
trọng nhất gây ra sự phân hủy sinh học của các vật liệu dệt may [25]. Một số chủng
vi khuẩn như Staphylococus, Bacillus subtilis, Klebsiella Pneumoniae… có thể làm
mất màu hàng dệt kim, đồ lót, quần áo mặc ngồi [26].
Xử lý hoàn tất vật liệu dệt bằng các tác nhân kháng khuẩn là một trong những
biện pháp để ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn qua vải. Trên thị trường hiện nay
có rất nhiều tác nhân kháng khuẩn khác nhau về cấu trúc hóa học, hoạt tính kháng
khuẩn, hiệu quả kháng khuẩn, độ bền kháng khuẩn với giặt cũng như tác động đến

4


con người và môi trường. Hiệu quả chống lại vi khuẩn của vật liệu dệt kháng khuẩn
được quyết định bởi tác nhân kháng khuẩn (cấu trúc hóa học, nồng độ hóa chất, cơ chế

kháng khuẩn), vật liệu nền (tính chất hóa lý, hình học), điều kiện xử lý (nhiệt độ, thời
gian, pH...) [2]. Tác nhân kháng khuẩn cho vật liệu dệt thường theo hai cơ chế: khuếch
tán (giải phóng có sự kiểm sốt) hoặc khơng khuếch tán (hình thành rào cản
vi sinh vật) (Hình 1.3) [1, 27].

Hình 1.3: Mơ tả cơ chế kháng khuẩn của tác nhân kháng khuẩn
(a) Khuếch tán, (b) Không khuếch tán.
Đối với cơ chế thứ nhất, phần lớn tác nhân kháng khuẩn thường liên kết vật lý
với xơ dệt, hoạt tính kháng khuẩn của chúng được giải phóng từ vật liệu dệt ra mơi
trường xung quanh khi có độ ẩm, tại đó chúng hoạt động như một chất độc giết chết
vi sinh vật. Các tác nhân theo cơ chế này có một số nhược điểm: chất kháng khuẩn
giải phóng ra trên bề mặt vật liệu dệt làm nồng độ giảm dần dẫn đến giảm hiệu quả
kháng khuẩn; làm cho vi sinh vật trở nên kháng thuốc; có thể gây kích ứng da; độ
bền kháng khuẩn với giặt kém và ảnh hưởng đến môi trường. Do vậy để có thể kéo
dài hoạt tính kháng khuẩn, cần kiểm sốt q trình giải phóng tác nhân kháng khuẩn
chẳng hạn như sử dụng vi nang để chứa tác nhân kháng khuẩn, sử dụng các hợp
chất polymer để giúp cho chất kháng khuẩn giải phóng có kiểm sốt hơn.
Đối với cơ chế thứ hai, tạo “rào cản” để ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn.
Các tác nhân kháng khuẩn này có liên kết hóa học với bề mặt của các xơ sợi, chúng
khơng giải phóng mà hoạt động như một rào cản để kiểm soát sự tiếp xúc của các vi
sinh vật với các xơ dệt. Liên kết hóa học của tác nhân với bề mặt vật liệu xảy ra khi
các nhóm chức hoạt tính trong tác nhân liên kết với xơ dệt. Cơ chế này có nhiều ưu
điểm hơn cơ chế thứ nhất bởi vì khơng bị giải phóng nên nồng độ của chất kháng
khuẩn không bị giảm trong quá trình sử dụng; khả năng kháng tác nhân kháng
khuẩn giảm; khơng gây kích ứng da; bền với giặt hơn so với cơ chế thứ nhất. Tuy
nhiên, cơ chế thứ hai này có một số nhược điểm như “hàng rào” kháng khuẩn trên
bề mặt xơ có thể bị vơ hiệu hóa bởi các vi sinh vật bị chết, sự hấp phụ của bụi bẩn
hoặc sự trung hòa của các điện tích dương do sự hình thành phức giữa nhóm kháng
khuẩn cation với nhóm anion của chất giặt tẩy; lớp kháng khuẩn trên bề mặt vật liệu
có thể bị tách ra khỏi bề mặt xơ do ma sát.

Phần lớn các tác nhân kháng khuẩn cho vật liệu dệt theo cơ chế thứ nhất (cơ
chế giải phóng có kiểm sốt, khuếch tán). Sau đây là một số nhóm hợp chất kháng
khuẩn thường đựợc sử dụng [1, 2].
* Phenol halogen

5