(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu phản ứng xúc tác tổng hợp nhựa tự phân hủy sinh học pla

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG XÚC TÁC TỔNG HỢP
NHỰA TỰ PHÂN HỦY SINH HỌC PLA

MÃ SỐ: SV2022-47
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: DIỆP CHÍ THÀNH

SKC008077

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
----------------------

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG XÚC TÁC TỔNG HỢP
NHỰA TỰ PHÂN HỦY SINH HỌC PLA
Mã số đề tài: SV2022-47

Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật
SV thực hiện: Diệp Chí Thành

Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Hoa
Lớp, khoa: 19128P, khoa CNHH&TP

Năm thứ: 4/Số năm đào tạo:4

Ngành học: Cơng nghệ kỹ thuật Hóa học
Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Tâm

TP Hồ Chí Minh, 10/2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
----------------------

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG XÚC TÁC TỔNG HỢP
NHỰA TỰ PHÂN HỦY SINH HỌC PLA
Mã số đề tài: SV2022-47

Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật
SV thực hiện: Đinh Trần Kiều Nhi

Nam, Nữ: Nữ

Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: 19128V, khoa CNHH&TP

Ngành học: Cơng nghệ kỹ thuật Hóa học
Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Tâm

Năm thứ: 4/Số năm đào tạo:4


TP Hồ Chí Minh, 10/2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
----------------------

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG XÚC TÁC TỔNG HỢP
NHỰA TỰ PHÂN HỦY SINH HỌC PLA
Mã số đề tài: SV2022-47

Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật
SV thực hiện: Thương Nguyễn Trung Kiên

Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: 19128V, khoa CNHH&TP
Ngành học: Cơng nghệ kỹ thuật Hóa học
Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Tâm

Năm thứ: 4/Số năm đào tạo:4

TP Hồ Chí Minh, 10/2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
---------------------THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ
TÀI 1. Thông tin chung
-

Tên đề tài: Nghiên cứu phản ứng xúc tác tổng hợp nhựa tự phân hủy sinh học PLA

-

Chủ nhiệm đề tài: Diệp Chí Thành

-

Khoa: Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm

-

Thành viên đề tài:
STT

Họ và tên

MSSV

Lớp

1

Diệp Chí Thành

19128072

19128P

2

Đinh Trần Kiều Nhi

19128057

19128V

3

Thương Nguyễn Trung Kiên

19128039

19128V

Khoa
Cơng nghệ Hóa
học & Thực phẩm
Cơng nghệ Hóa
học & Thực phẩm
Cơng nghệ Hóa
học & Thực phẩm

- Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Tâm
2.

Mục tiêu đề tài
Chế tạo vật liệu nhựa phân hủy sinh học PLA (Poly Lactic Acid) với các xúc tác
Zeolite Y, Zeolite Anacilm, oxit TiO2, Magie Nhôm Silicate và chứng minh nó có thể
thay thế vật liệu kim loại trong các vấn đề về chấn thương chỉnh hình cũng như làm rõ
các tính chất cơ-lý-hóa của vật liệu điều chế được.
3. Tính mới và sáng tạo
Nhựa PLA đang được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất bao bì thực phẩm. Tuy
nhiên, việc ứng dụng vào lĩnh vực y sinh_đặc biệt là chấn thương chỉnh hình cịn nhiều


hạn chế. Do đó nhóm đã nghiên cứu vật liệu nhựa có khả năng phân hủy sinh học có
thể thay thế các vật liệu được sử dụng hiện thời nhờ vào các tính chất ưu việt của nó.
4. Kết quả nghiên cứu
Nghiên cứu của nhóm cịn nhiều hạn chế song kết quả sơ bộ đạt được lại là bước khởi
đầu cho một loại vật liệu mới được ứng dụng trong lĩnh vực y sinh. Kết quả thu được
từ các phương pháp phân tích hiện đại như SEM, FTIR,… cho thấy tiềm năng to lớn
của việc ứng dụng vật liệu trong tương lai.
5.

Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và

khả năng áp dụng của đề tài
Nghiên cứu mà nhóm đạt được sẽ là tiền đề để phát triển trong lĩnh vực chấn thương
chỉnh hình. Ngồi ra, vật liệu được tổng hợp từ các nguồn nguyên liệu rẻ tiền, nguồn
phế phẩm nơng nghiệp, góp phần làm giảm lượng rác thải từ đến mơi trường. Nhựa có
khả năng tự phân hủy sinh học giúp cho trái đất có mơi trường trong lành. Đồng thời

quy trình tổng hợp đơn giản, dễ scale up trong quy mơ cơng nghiệp, làm giảm đáng kể
chi phí đầu tư máy móc thiết bị.
6.

Cơng bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí

nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):
Ngày 14 tháng 11 năm 2022
SV chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề
tài (phần này do người hướng dẫn ghi):
Ngày 14 tháng 11 năm 2022
Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)


i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PLA: Poly Lactic acid
PLLA: Poly L-lactic acid
PDLA: Poly D-lactic acid
PDLLA: Poly D,L lactic acid
PGA: Poly Glyconic acid
PBAT: Polybutylene Adipate Terephthalate
PCL: Polycaprolactone
PET: Polyethylene Terephthalate
PP:

Polypropylene PS: Poly Styrene


ii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Tính chất hóa lý của ba dạng PLA................................................................. 6
Bảng 1. 2. Đặc tính cơ bản của PLA và các loại nhựa khác........................................... 7
Bảng 2. 1. Nồng độ và độ hấp thu của Đồng acetate và acid lactic.............................15
Bảng 3. 1. Kết quả kiểm tra cơ tính vật liệu................................................................. 25
Bảng 3. 2. Q trình polymer hóa PLA ứng với các loại xúc tác khác nhau..............26
Bảng 3. 3. Dao động của các nhóm chức trong PLA.................................................... 28


iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Cơng thức cấu tạo của Polylactic Acid (CAS: 26100-51-6)..............................4
Hình 1. 2. Sự phát triển về sản xuất của PLA..................................................................... 5
Hình 1. 3. Đồng phân D và L của acid lactic...................................................................... 6
Hình 2. 1. Quá trình tạo acid lactic từ bột bắp phế phẩm................................................. 11
Hình 2. 2. Máy UV-VIS UH5300.................................................................................... 13
Hình 2. 3. Acid lactic thu dược sau khi tinh chế.............................................................. 13
Hình 2. 4. Dung dịch Đồng acetate 0,05M dung để pha lỗng......................................... 14
Hình 2. 5. Dung dịch đường chuẩn gồm 4 nồng độ của Đồng actate (M) + 500μl acid
lactic................................................................................................................................. 14
Hình 2. 6. Đường chuẩn của hỗn hợp dung dịch Đồng acetate và acid lactic...................15
Hình 2. 7. Các phương pháp sản xuất PLA dựa trên acid lactic....................................... 16
Hình 2. 8. Sơ đồ quy trình tổng hợp và tinh chế PLA...................................................... 17
Hình 3. 1. Ảnh SEM một số loại xúc tác được sử dụng trong nghiên cứu.......................18
Hình 3. 2. So sánh xúc tác kim loại Al và xúc tác TiO2................................................... 19

Hình 3. 3. Ảnh digital các loại PLA điều chế được trong nghiên cứu..............................20
Hình 3. 4. Khả năng tự lành của vật liệu PLA được điều chế khi sử dụng xúc tác Zeolite
Analcime.......................................................................................................................... 21
Hình 3. 5. Tiến trình tự lành của mẫu điều chế sử dụng xúc tác Zeolite A.......................22
Hình 3. 6. Kiểm tra khả năng tự sáp nhập các vật liệu có tính chất tương tự...................23
Hình 3. 7. Phơi đúc các chi tiết cố định xương gãy.......................................................... 23
Hình 3. 8. Vật liệu PLA có khả năng đổ khn tốt.......................................................... 24
Hình 3. 9. Máy đo cơ tính Testometric............................................................................ 24
Hình 3. 10. Nhớt kế Ostwald............................................................................................ 27
Hình 3. 11. Phổ FTIR của a) PLA theo [24] và b) PLA tổng hợp từ Zeolite Y................27
Hình 3. 12. Ảnh SEM phân tích bề mặt vật liệu PLA tổng hợp từ xúc tác Zeolite Y.......29


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG..........................................................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................................................iii
MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN..........................................................................................3
1.1 Giới thiệu chung........................................................................................................... 3
1.2 Tính chất hóa lý của PLA............................................................................................. 5
1.3 Tính chất cơ và nhiệt của PLA...................................................................................... 7
1.4 Ưu điểm và nhược điểm của PLA................................................................................. 8
1.5 Ứng dụng...................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................. 11
2.1 Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................... 11
2.2 Phương pháp nghiên cứu............................................................................................ 11
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ............................................................................................... 18
3.1 Điều chế vật liệu......................................................................................................... 18

3.2 Chứng minh khả năng tự hàn gắn các vết đứt gãy cơ học của vật liệu........................21
3.3 Kiểm tra khả năng tạo hình của vật liệu định hướng ứng dụng trong ngành chấn
thương chỉnh hình............................................................................................................. 23
3.4 Chứng minh cơ tính vật liệu....................................................................................... 24
3.5 Khảo sát q trình tạo polymer thơng qua số monomer cấu thành.............................. 25
3.6 Kết quả phân tích FTIR.............................................................................................. 27
3.7 Kết quả phân tích bề mặt vật liệu và tiềm năng ứng dụng trong phục hồi mô xương 29
KẾT LUẬN..................................................................................................................... 30
KIẾN NGHỊ.................................................................................................................... 32
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 33
PHỤ LỤC....................................................................................................................... 36


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay tai nạn giao thông đang diễn ra hằng ngày gây thiệt hại rất lớn về đến sức khỏe
con người. Theo thống kê của Ủy ban An tồn giao thơng Quốc gia, trong 4 tháng đầu
năm 2022 (tính từ ngày 15/12/2021 đến 14/4/2022), tồn quốc xảy ra 3.808 vụ tai nạn
giao thơng, làm chết 2.276 người, bị thương 2.431 người. Có thể thấy rằng tai nạn giao
thông đang là đang là mối lo ngại rất lớn khơng chỉ của Việt Nam rói riêng mà còn là vấn
đề quan ngại của cả thế giới nói chung. Chấn thương là điều khơng thể tránh khỏi khi xảy
ra va chạm do nhiều yếu tố gây nên như lực tác động mạnh, té ngã, đè nén, … Đa phần
chấn thương do tai nạn giao thông gây nên sẽ dẫn đến nứt gãy xương, phổ biến là các tổn
thương ở tay, chân. Nhìn chung, vật liệu hiện nay thường được sử dụng để cố định phục
hồi các vết nứt gãy xương thường được làm bằng kim loại, do đó việc tiến hành hậu phẫu
để lấy thanh nẹp kim loại sau khi vết thương hồi phục sẽ tốn nhiều chi phí cũng như ảnh
hưởng đến sức khỏe sau quá trình hậu phẫu. Để cải thiện điều đó, rất nhiều loại vật liệu
được nghiên cứu để thay thế kim loại nhằm tiết kiệm chi phí và thời gian điều trị cũng

như giảm thiểu ảnh hưởng về thể chất và tinh thần đối với bệnh nhân. Với tinh thần đó,
nhựa PLA (polylactic acid) được nhóm nghiên cứu lựa chọn khảo sát với kỳ vọng sẽ phát
triển vật liệu thay thế các thanh nẹp kim loại dùng trong chấn thương chỉnh hình. Nhiều
nghiên cứu trong vài thập kỷ gần đây chỉ ra đặc tính đặc biệt của loại vật liệu này liên
quan đến quá trình tự phân hủy sinh học và khả năng thích nghi trong cơ thể người của
nó. Thật vậy, khác với các polymer có nguồn gốc từ hóa dầu thường không phân hủy
được (hoặc cần một thời gian rất dài để phân hủy), thì PLA khơng những có cơ tính tương
đương (ví dụ khi so sánh với Polystyrene (PS) hoặc Poly (ethylene trerephthalate) (PET))
mà cịn có ưu điểm nổi trội là khả năng phân hủy sinh học. PLA được điều chế từ tiền
chất là acid Lactic, acid này được tổng hợp tương đối đơn giản qua quá trình lên men các
phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp từ bột bắp, rỉ mật,…


2
Việt Nam là một nước có nền nơng nghiệp phát triển với nhiều hạn ngạch có thứ hạng
trên thế giới, vì vậy nguồn phế phẩm thải ra từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp là rất
lớn, nếu được tận dụng để tổng hợp acid latic, từ đó hướng đến việc tổng hợp PLA, sẽ
mang lại ý nghĩa kinh tế – xã hội cao. Một mặt, quá trình này sẽ góp phần giữ gìn mơi
trường xanh sạch, giảm thiểu đốt và thải các phế phẩm nông nghiệp ra môi trường. Mặt
khác, cơng nghệ này cịn cho phép tạo ra các vật liệu tiên tiến có giá trị kinh tế cao và
thân thiện hơn cho các ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong lĩnh vực chấn thương và
chỉnh hình.


3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1

Giới thiệu chung

Trong nhiều thập kỷ qua, sự phát triển của nhựa tổng hợp gốc dầu mỏ đã góp phần phát
triển kinh tế và mang lại nhiều lợi ích to lớn cho đời sống con người. Sản lượng nhựa
hàng năm đang tăng trên toàn thế giới, đạt 1,5 triệu tấn từ những năm 1950 và đã tăng
đáng kể lên mức 400 triệu tấn vào năm 2018. Dự kiến sản lượng nhựa toàn cầu sẽ đạt
1.800 triệu tấn mỗi năm vào năm 2050 [1].
Nhựa tổng hợp đã được sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ, trọng lượng nhẹ và bền. Tuy
nhiên, phần lớn các sản phẩm nhựa là bao bì và các vật dụng chỉ sử dụng một lần rồi thải
bỏ. Chỉ 18% tổng chất thải nhựa đã được tái chế và ít hơn đã được đốt. Khoảng 70 triệu
tấn trong số 90 triệu tấn nhựa do con người sản xuất được tích tụ trong mơi trường và
cuối cùng bị phân hủy thành vi nhựa gây ra những lo ngại nghiêm trọng về sức khỏe [2].
Có khoảng 8 triệu tấn chất thải nhựa đi vào các đại dương hàng năm và lượng chất thải
nhựa tích lũy trong các đại dương ước tính vào khoảng 100 đến 200 triệu tấn, đã gây ra
thiệt hại nghiêm trọng và cái chết của động vật biển. Với tốc độ này, khối lượng nhựa
trong đại dương sẽ vượt quá khối lượng cá vào năm 2050 [1].
Cùng với ảnh hưởng tiêu cực của sự nóng lên tồn cầu, các vấn đề mơi trường liên quan
đến ơ nhiễm nhựa đã góp phần làm tăng nhu cầu về các vật liệu thay thế. Do lẽ đó, những
vật liệu polymer có nguồn gốc sinh học ngày càng được sử dụng rộng rãi và dần đang
thay thế các vật liệu polymer gốc hóa dầu để giảm lượng khí thải carbon và đồng thời
chúng phân hủy nhanh hơn nhiều so với nhựa truyền thống. Bên cạnh đặc tính thân thiện
môi trường, các nguồn nguyên liệu để tạo ra chúng rất đa dạng và có trữ lượng lớn. Do
vậy, các loại nhựa thế hệ mới ngày càng được ưu tiên sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau, đơn cữ như ngồi việc sừ dụng làm bao bì thực phẩm, hàng dệt may thì chúng cịn
có tiềm năng đặc biệt trong sản xuất các thiết bị y sinh. Hiện nay, PLA là một trong
những chất đi đầu trong thị trường nhựa sinh học, việc sản xuất PLA từ acid lactic thường
được tiến hành qua các quá trình tương đối đơn giản. Trong số đó, PLA có thể được sản


4
xuất bằng cách trùng hợp trực tiếp từ acid lactic qua q trình lên men đường từ các

carbohydrate như ngơ, mía, bột sắn, ….

Hình 1. 1. Cơng thức cấu tạo của Polylactic Acid (CAS: 26100-51-6).
So với các loại nhựa sinh học khác, việc sản xuất PLA có nhiều lợi thế bao gồm:
(a)

dễ dàng tạo lactide từ acid lactic, tiền chất này thường được sản xuất bằng cách lên

men ngô - nguồn tái tạo đơn giản và phong phú từ nông nghiệp
(b)

cố định một lượng đáng kể carbon dioxide thông qua sản xuất ngô

(c)

tiết kiệm năng lượng đáng kể

(d)

khả năng tái chế trở lại acid lactic bằng cách thủy phân

(e)

khả năng sản xuất bao bì nhựa giấy hỗn hợp có thể phân hủy được

(f)

giảm khối lượng bãi chôn lấp

(g)

cải thiện nền kinh tế nông nghiệp [3]

(h)

khả năng được quan tâm nhất trong nghiên cứu này là điều chỉnh các đặc tính vật lý

thông qua các sửa đổi vật liệu bằng các loại xúc tác khác nhau.
Hình 1.2 cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất PLA trên thế
giới.


5

Hình 1. 2. Sự phát triển về sản xuất của PLA [5].
Trên thực tế, sự phát triển của các thiết bị y sinh dựa trên PLA đã nhận được sự quan tâm
ngày càng mạnh mẽ do tính tương thích sinh học của polymer này. Trong cơ thể người và
động vật, sự phân hủy PLA dẫn đến tạo thành acid lactic, một loại axit α-hydroxy đã có
trong q trình trao đổi chất của con người [4]. Vì lý do này, PLA là một vật liệu hữu ích
trong thực hành lâm sàng cho kỹ thuật mơ, phẫu thuật, thiết bị chỉnh hình và phân phối
thuốc.
1.2

Tính chất hóa lý của PLA

Poly (lactid acid) (PLA) có cơng thức hóa học là (C 3H4O2)n. PLA là vật liệu nhựa nhiệt
dẻo có độ cứng tương tự như Polystyrene (PS) hoặc Poly (ethylene trerephthalate) (PET)
và có tính chất hóa lý gần giống như poly (ethylene terephtalat) (PET) được tổng hợp từ
nguyên liệu hóa thạch như độ cứng cao, modun đàn hồi cao, độ bền kéo đứt lớn, nhưng
khác với các vật liệu polymer có nguồn gốc dầu mỏ là PLA có khả năng phân hủy sinh

học cao, vì vậy PLA thân thiện với mơi trường [6,7].


6
Từ hai loại đồng phân của acid lactic trong Hình 1.3 là D-lactic, L-lactic có thể điều chế
được ba dạng đồng phân hình học của lactide: poly (D-lactic acid) (PDLA), poly (L-lactic
acid) (PLLA), poly (D,L lactic acid) (PDLLA) [7,9].

Hình 1. 3. Đồng phân D và L của acid lactic.
Axit lactic được hình thành tự nhiên thường ở dạng L, nhưng D-lactic có thể cùng tồn tại
với L-lactic trong một số trường hợp, đặc biệt nếu được tiết ra bởi các vi khuẩn khơng đặc
hiệu [8]. Q trình tạo thành lactic là một trong những giai đoạn quan trọng nhất bởi độ
tinh khiết quang học của lactic có ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm PLA.
Bảng 1. 1. Tính chất hóa lý của ba dạng PLA [9].
Tính chất

PDLA

PLLA

PDLLA

Khơng tan trong nước tan tốt trong các dung
Khả năng hịa tan

mơi hữu cơ

như Benzene,

Choloroform,

Acetonitrile, Dichloromethane,…
Cấu trúc tinh thể

Kết tinh
0

0

Bán kết tinh

Vơ định hình

~180 ( C)

~180 ( C)

0

Có thể thay đổi

50-60

55-60

Có thể thay đổi

Nhiệt độ phân hủy ( C)

~200

~200

Độ dãn dài (%)

<10

Nhiệt độ nóng chảy (Tm) ( C)
0

Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) ( C)
0

Thời gian bán hủy trong dung dịch
nước muối thường (tháng)

4-6

185 - 200
Có thể thay đổi

4-6

2-3



7
1.3

Tính chất cơ và nhiệt của PLA

PLA có tính chất cơ học tốt, độ bền cao, mô đun cao, trọng lượng nhẹ và nó dễ dàng được
gia cơng trên các thiết bị nhựa tiêu chuẩn để tạo ra các bộ phận đúc, màng hoặc sợi.
Bảng 1. 2. Đặc tính cơ bản của PLA và các loại nhựa khác.
Tg

0

Tm ( C)

0

( C)
PLA [8]
PGA
[10]
PBAT
[11]
PCL
[12-14]
PET
[15-17]
PP
[8,18]
PS
[8,19]

Độ bền

Mô đun

Độ dãn dài

Độ bền

Mô đun

kéo
(MPa)

Young’s
(GPa)

khi nghỉ
(%)

uốn
(Mpa)

uốn
(GPa)

57-58

140-180

53

2,4

5

92

3,4

35-40

220-230

115

7

16,4

222

7,8

-30

110-120

20

0,08

>900

3,1

0,08

-60

60

14,6

0,4

600-900

23.4

0,6

69

255

47

3,5

2-83

118

4

-20

175

31

1,5-2

80-350

40

1,5

85

105-110

45

3-3,5

4

70

2,5

Các đồng phân cấu tạo của đồng phân đối quang LA, PDLA và PLLA, là các polymer
tinh thể có nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) khoảng 61°C và điểm nóng chảy (Tm) khoảng
180°C [20]. Do đó, việc kiểm sốt độ tinh khiết đối quang là rất quan trọng trong việc
điều chỉnh các đặc tính của polymer [21]. Nói chung, PLA khơng ổn định về mặt nhiệt và
thể hiện sự mất trọng lượng phân tử nhanh chóng do kết quả của q trình xử lý nhiệt.
Các yếu tố khác nhau như kích thước và hình dạng hạt của polymer, nhiệt độ, độ ẩm, độ


kết tinh, % đồng phân D, nồng độ acid lactic dư, trọng lượng phân tử, phân bố trọng
lượng phân tử, sự khuếch tán nước và các tạp chất kim loại từ chất xúc tác có thể ảnh


8
hưởng đến các tính chất nhiệt và tốc độ phân hủy polymer [22]. Tính chất nhiệt của nó
đóng một vai trị quan trọng vì chúng có ảnh hưởng đến chất lượng của polymer trong các
khía cạnh như khả năng chịu nhiệt và kết tinh.
1.4

Ưu điểm và nhược điểm của PLA

Ưu điểm
Khác với nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ khơng phân hủy được, thì nhựa PLA có nguồn
gốc từ thiên nhiên như ngơ, mía, bột sắn, … có thể phân hủy trong mơi trường tự nhiên,
góp phần hạn chế việc ơ nhiễm mơi trường. Nhờ có các tính chất cơ lý ổn định mà PLA
dễ dàng được gia công, tạo hình làm giảm được chi phí xử lý mẫu. Cùng với đó, nhờ vào
đặc tính tương thích sinh học cao với cơ thể người mà PLA được ứng dụng nhiều trong
lĩnh vực y sinh.
Nhược điểm
Hạn chế lớn nhất của nhựa PLA là độ bền kém, tốc độ phân hủy chậm. Giá thành cao so

với các loại nhựa có nguồn gốc từ hóa thạch.
1.5

Ứng dụng

Nhờ vào việc có thể phân hủy được nên nhựa PLA được ứng dụng rất phổ biến trong
nhiều lĩnh vực chủ yếu là bao bì thực phẩm. Ngoài ra PLA cũng được sử dụng trong
ngành dệt may với các sản phẩm như sợi, chỉ khâu, …Và ứng dụng được nhiều nhà khoa
học hết sức quan tâm đó là ứng dụng các sản phẩm của PLA trong lĩnh vực y sinh nhờ
độc tính thấp, khả năng hấp thụ sinh học và đặc tính tương hợp sinh học của nó trong cơ
thể con người. Các vật liệu làm từ PLA được hướng đến là các chất truyền dẫn thuốc,
nuôi cấy mô, các thiết bị cố định gãy xương như vít, chỉ khâu phẫu thuật và các tấm bảo
vệ xương nhằm giảm các ảnh hưởng của áp lực trong quá trình xương phục hồi.
Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh
Đối với một sản phẩm y tế, các đặc tính vật lý rất và các vấn đề về kích thước cũng như
trọng lượng của chúng rất quan trọng. Ví dụ, chi tiết phải đủ nhẹ để bác sĩ phẫu thuật có