NHỰA PHÂN hủy SINH học TRONG đời SỐNG, QUÁ KHỨ, HIỆN tại và TƯƠNG LAI

04/27/15 1
NHỰA PHÂN HỦY SINH HỌC TRONG ĐỜI
SỐNG:QUÁ KHỨ, HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI.
04/27/15 2
NỘI DUNG BÁO CÁO
I- MỞ ĐẦU
II-TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
III- CÁC DẠNG POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC
IV- TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
V- TƯƠNG LAI CỦA POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC
VI- KẾT LUẬN
04/27/15 3
SƠ LƯỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ
PHÁT TRIỂN CỦA POLYMER
Thế kỷ thứ 19:
Trong thế kỷ thứ 19, những phát minh của H.Braconnot (1811), Charles
Goodyear(1839), F.Walton(1844), A.Parkes(1862), hay Bằng phát minh
Zelluloid được đăng ký đầu tiên tại USA năm 1870 đã mở ra những trang sử
mới cho sự phát triển ngành nhựa, chất dẻo, polymer cũng như thiết bị cho
sản xuất chúng.
04/27/15 4
SƠ LƯỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ
PHÁT TRIỂN CỦA POLYMER
Thế kỷ 20:
1901 W.J. Smith, người đầu tiên tìm ra Alkyd – và nhựa lyzerophtalin.
1909 L.H. Baekeland công bố sáng chế nhựa Phenolharze , với tên Bakelit.
Thành lập công ty General Bakelite Co., sau đó được mở rộng và đổi
tên mới là Union Carbide vào năm 1922.
1910 Zelluloseaxetat được sản xuất tại nước C.H.L.B. Đức.
1915 Caosu tổng hợp được điều chế tại Leverkusen, nước C.H.L.B.Đức .
1920 Hermann Staudinger bắt đầu nghiên cứu lý thuyết tổng hợp Polymer

1920 Công ty Ford tại USA chế tạo phụ tùng xe hơi từ hổn hợp nhựa Phenol
và sợi phụ gia .
1920 Hans John, người Tiệp Khắc tổng hợp được nhựa khai(harnstoffharz ,
và được ứng dụng để sản xuất hàng gia dụng kể từ 1924 .
1922 H.Staudinger nghiên cứu cấu trúc cao phân tử
1927 Bằng sáng chế sản xuất nhựa PVC tại U.S.A và tại C.H.L.B Đức.
1930 Kỷ nghệ phát triển Styrol và Polystyrol.
04/27/15 5
SƠ LƯỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ
PHÁT TRIỂN CỦA POLYMER
1934 Hãng ICI điều chế được Polymethylmetacryl.
1935 Henkel điều chế được nhựa Melamin
1936 ABS được chế tạo và xuất hiện trên thị trường.
1938 Hãng Du Pont công bố sản phẩm từ nhựa liên hợp Polyamid Nylon.
1938 Bằng sáng chế cho nhựa Epoxyd được đăng ký.
1939 Kỹ nghệ sản xuất nhựa PELD tại vương quốc Anh.
1941 Sản xuất nhựa Polyurethan
1941 Sản xuất nhựa Polyester đói.
1943 Sản xuất nhựa Silikon.
1943 Nhựa Polyester mềm được chế tạo tại U.S.A và vương quốc Anh.
1947 Kỹ nghệ sản xuất nhựa Epoxyd.
1948 Kỹ nghệ sản xuất Polytetrafluorethylen ( Teflon ).
1954 G.Natta điều chế được isotaktische Polypropylen, bắt đầu 1957 được tập
đoàn Montecatini tại Ferrara đưa ra thị trường.
1956 Polyethylen áp suất thấp ( PEHD)
1959 Sản xuất Polykarbonaten.
1959 Sản xuất Acetal và nhựa Polyacetal.
04/27/15 6
SƠ LƯỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ
PHÁT TRIỂN CỦA POLYMER

1960 Sản xuất nhựa liên hợp Vinylethylen azetat Copolymer.
1961 Nhựa liên hợp Ethylen Acryl Ethyl Copolymer E/EA
1961 Sản xuất nhựa Polyvinylfluorids Kynar,
1962 Sản xuất nhựa thơm Polyimid.
1963 Sản xuất nhựa Polybutilenglykol Terephtalat PBT
1964 Tập đoàn General Electric sản xuất nhựa Polyphenyloxyd PPO.
1965 Bằng sáng chế cho nhựa liên hợp Vinylpropylenchlorid Copolymer.
1965 Hãng DuPont nghiên cứu nhựa nhiệt Ionomer Polymer.
1965 Hãng Union Carbide giới thiệu nhựa Polysulfone Udel :
1969 Nhựa Polybutilenrepthal Polyester ( không cứng )
1971 Nhựa Polyphenylensulfid Ryton.
1972 Sợi Aramid ra đời.
1975 Tập đoàn Mitsui Petrochemical sản xuất Polymethylpenten.
1980 Hãng BASF gia tăng tiến trình tổng hợp của nhựa cơ bản Polypyrrol.
1982 Kỹ thuật học tổng hợp điều chế nhựa Polyetherimid được giới thiệu.
1983 Kỹ thuật học tổng hợp điều chế nhựa Polyarilsulfon được giới thiệu.
04/27/15 7
SƠ LƯỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ
PHÁT TRIỂN CỦA POLYMER
1960 Davis và Geck đã tổng hợp thành công một trong những polymer tự
phân hủy sinh học đầu tiên trên cơ sở Polyglicolide và sau đó là các
poly(D,L, DL lactide).Chỉ khâu tự tiêu mang nhãn hiệu DEXON ra đời đã
mở ra một hướng đi mới trong tổng hợp polymer, và từ đó, người ta chú
ý đến polymer phân hủy sinh học nhiều hơn.

1986 Hãng ICI điều chế được BIOPOL, một loại nhựa nhiệt có nguồn gốc
từ thực vật, có thể tự hủy được trong thiên nhiên.
Một vài năm sau đó một loại nhựa có đặc tính tương tự, MATER B, được
điều chế bởi hãng Montedison.
ENPOL của Hàn quốc, BIOXO của Canada cũng lần lượt được ra đời.

04/27/15 8
TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN
VÀ THỰC TIỄN
Bước vào đầu thế kỷ 21, dân số thế giới khoảng 6 tỉ. Dự báo trong vòng 50 năm
tới con số đó sẽ là khoảng 10 tỉ. Ngoài vấn đề thực phẩm và nước uống, con
người cần:
-Nhà ở, đồ dùng sinh hoạt, phương tiện đi lại, dụng cụ làm việc…
-Quần áo, dày dép, nón mũ…
-Phương tiện thông tin, liên lạc… và nhiều thứ khác.
Có nghĩa là Vật liệu, cả vô cơ lẫn hữu cơ. RÁC THẢI
NHỰA, POLYMER
MÔI TRƯỜNG
04/27/15 9
TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN
VÀ THỰC TIỄN
Hàng năm, khoảng 150 triệu tấn polymer được sản xuất để phục
vụ nhu cầu của con người và số đó ngày càng tăng theo đà tăng
dân số và đời sống. Song song với điều đó, số lượng rác từ các
sản phẩm này cũng tăng lên đáng kể, sẽ là thách thức lớn cho
môi trường của trái đất.
Vì vậy Polymer phân hủy sinh học là giải pháp tối ưu cho việc
bảo vệ môi trường sống của con người trên trái đất.
04/27/15 10
TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN
VÀ THỰC TIỄN
Có thể liệt kê danh mục các polymer truyền thống đang được ứng dụng
trong đời sống của chúng ta theo cách xếp lọai của Bộ khoa học công nghệ
Đức:
Polymer chuẩn
Polyethylen(PE),Polypropylen(PP), Polyvinylchloride(PVC)

Polystyrol(PS), Phenolharza(PF)
Polymer kỷ thuật
Polycarbonate(PC), Polyamide(PA), Polyoxymethylen(POM)
Polyphenylester(PPE), Polyetylen-buthylen-terephthalat(PET/PBT)
Polymethyl-methacrilat(PMMA), Acrylnitryl/Butadien/Styrol(ABS)
Epoxydharze(EP), Polyurethane(PUR)
Polymer đặc biệt
Liquidscristalline Polymer(LCP), Polyphenyl sulfide(PPS)
Polyphenylpropylene(PPP), Polybenzimidazol(PBI)
Polylactide(PL),Polyimide(PI),Polyetherketon(PEK), Florpolymer(FP)
04/27/15 11
TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN
VÀ THỰC TIỄN
Các loại polymer kỷ thuật và polymer đặc biệt gọi chung là polymer chất
lượng cao và dùng trong công nghệ cao như công nghệ sản xuất máy bay,
tàu vũ trụ…Trong số đó, chỉ một số là có khả năng phân hủy sinh học:
Polybenzimidazol(PBI)
Polyamide(PA)
Polyimide(PI)
Polylactide(PL)
04/27/15 12
TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN
VÀ THỰC TIỄN
Sự khác biệt chính trong cấu trúc các lọai polymer không tự phân hủy với các
polymer tự phân hủy sinh học là các nhóm chức tạo nên sự sống trên trái đất-
C-H-O-N-S-P.
Những polymer mạch thẳng có chứa các nhóm chức trên dễ dàng tham gia
vào các phản ứng oxy hóa-khử trong các điều kiện tự nhiên của môi trường để
rồi với sự tấn công của các vi sinh vật, chúng tan rã theo thời gian.
Những polymer tuy có nhóm oxy như polystyrol (P), nhưng với cấu trúc có

vòng benzen , khả năng tham gia vào phản ứng oxy hóa khử trong điều kiện tự
nhiên thấp hơn, nên các vi sinh vật khó lòng tấn công hơn, làm cho thời gian
tự phân hủy của nó kéo dài.
Đối với các polymer chỉ có nhóm CH thì thời gian tự phân hủy của nó càng dài
hơn. Và sẽ là vĩnh cữu nếu nó chỉ tồn tại dưới dạng C-C như than đá hay kim
cương. Một khác biệt nữa là cùng với sự phân hủy( mà thời gian là rất dài,
khỏang 450 năm), các polymer truyền thống có thể để lại di hại trong đất,
nước, không khí.
04/27/15 13
TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA, LÝ LUẬN
VÀ THỰC TIỄN
Các dạng phân hủy của
polymer
BIOPOLYMER POLYMER TT
04/27/15 14
CÁC DẠNG POLYMER
PHÂN HỦY SINH HỌC
C
O
O
C
O
O
O
O
CH
2
CH
2
C

OO
C
n
_
_
_
_
T
o
C
Glycolide Polyglicolide
O
O
C
O
O
C
_
_
_
_
n
C
O
O
C CH
CH
OO
CH
CH

3
3
3
CH
CH
3
PG
PLA
Xuc tac
o
T C
Lactide poly(lactide)
Xuc tac
CH
3
3
CH
O O
CH
CHC
O
O
C
_
_
_
_
_
_
_

_
C
O O
C
2
CH
2
CH
O
O
Poly(lactide-co-glycolide)
04/27/15 15
CÁC DẠNG POLYMER
PHÂN HỦY SINH HỌC
O
O O
CH
O
C
_
_
_
_
( )
2
5
n
Xuc tac
T
o

C
e-Caprolactone poly(e-caprolactone)
NHCHCO(CH
2
OCCHNHC(CH ) CO
O
O
CH
CH
3
3
12
)
O
O
_
_
_
_
n
Poly(ester amide)
04/27/15 16
CÁC DẠNG POLYMER
PHÂN HỦY SINH HỌC
Do có sự khác biệt trong cấu trúc như trên nên polymer tự phân hủy sinh học
không có độ dai, bền như các polymer truyền thống. Vì lẽ đó, cần thiết phải có
những dạng vật liệu tương ứng tính năng của polymer truyền thống để thay
thế.
Nghiên cứu và sản xuất polymer phân hủy sinh học trong giai đoạn hiện nay là
mối quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học, các doanh nghiệp cũng như của

toàn thể nhân loại. Tầm nhìn của nhân loại trong thế kỷ 21 về vai trò của các
loại polymer phân hủy sinh học được tóm tắt trong tuyên bố của tổ chức Hoà
bình xanh: Materials made from naturally occurring or biologically produced
polymer are the only truly biodegradable< plastics> available. Since living
things construct these materials, living things can metabolize them.
( Tạm dịch”Các vật liệu được làm từ thiên nhiên hay các polymer sản xuất từ
quá trình sinh học, thực sự là những chất dẻo tự phân hủy. Cuộc sống đã tạo
nên chúng và có thể phá hủy chúng).
04/27/15 17
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG
& NGOÀI NƯỚC
TRÊN THẾ GIỚI:
Chỉ khâu tự tiêu mang nhãn hiệu DEXON trên cơ sở Polyglicolide và sau đó
là các poly(D,L, DL lactide) ra đời đã mở ra một hướng đi mới trong tổng
hợp polymer.
BIOPOL của hãng ICI, một loại nhựa nhiệt có nguồn gốc từ thực vật, có thể
tự hủy được trong thiên nhiên.
MATER B, được điều chế bởi hãng Montedison, ENPOL của Hàn quốc,
BIOXO của Canada đã trở thành những thương hiệu có tiếng và đang chiếm
lĩnh thị trường thế giới.
04/27/15 18
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG
& NGOÀI NƯỚC
Sản phẩm của ENPOL (Hàn quốc)
04/27/15 19
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG
& NGOÀI NƯỚC
Sản phẩm của ENPOL (Hàn quốc)
04/27/15 20
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG

& NGOÀI NƯỚC
TRONG NƯỚC:
Ở Việt nam, các nhà khoa học trong các viện nghiên cứu hoặc các trường
đại học, trong mười năm trở lại đây đã có những nghiên cứu theo hướng nói
trên, đặc biệt các nghiên cứu về chitin và chitosan đã thu được những kết
quả tốt,đã đưa vào sản xuất trong ngành dược.
Lĩnh vực nghiên cứu biến tính polymer truyền thống bằng một số acetat kim
loại cũng đã được tiến hành.
Hiện đang có đề tài cấp Nhà nước về biến tính tinh bột với polymer truyền
thống để tạo nên polymer có thể phân hủy.
Rải rác có một số công trình tổng hợp polymer nhưng chưa đi sâu vào khả
năng tự phân hủy và chưa trở thành một xu hướng chính.
04/27/15 21
TƯƠNG LAI CỦA POLYMER PHÂN
HỦY SINH HỌC
Do olygome và polymer truyền thống đi từ nguyên liệu hóa thạch có các
mạch chính chỉ chứa liên kết cacbon – cacbon (loại trừ loại có nhóm cực
tính cồng kềnh ở mạch chính như PVA) cho thấy ít có phản ứng xúc tác
phân hủy bằng enzym, đặc biệt khi KLPT của chúng lớn.Vì vậy thời gian
phân hủy của chúng trong điều kiện tự nhiên hay chôn ủ kéo dài.
Để giúp thúc đẩy quá trình này, người ta đã nghiên cứu biến tính chúng.
Một số phương pháp sau:
04/27/15 22
TƯƠNG LAI CỦA POLYMER PHÂN
HỦY SINH HỌC
Đưa nhóm có liên kết yếu vào mạch polymer:
Có nhiều cách để đưa “liên kết yếu” vào mạch chính của những polymer
này. Những “liên kết yếu” được thiết kế cho phép kiểm soát sự phân hủy
của polymer kỵ nước KLPT lớn thành polymer KLPT thấp hơn, để sau đó
vi sinh tiêu hoá thông qua quá trình phân hủy sinh học.

Trong cách này đặc biệt nhấn mạnh đến chế tạo polymer phân hủy sinh
học bằng 2 phương pháp biến tính. Đó là đưa nhóm chức vào mạch
chính, đặc biệt là nhóm ester dễ bị phá vỡ bằng thủy phân hoá học và đưa
nhóm chức vào mạch chính để có thể xảy ra phản ứng cắt mạch quang
hoá, đặc trưng là nhóm cacbonyl.
04/27/15 23
TƯƠNG LAI CỦA POLYMER PHÂN
HỦY SINH HỌC
Biến tính Polypropylen (PP) với tinh bột:
Sản phẩm lai đầu tiên trên thị trường loại này là Biopropylen CP Bio-PP-50 - một
hỗn hợp của polypropylen homopolymer trộn với 50% tinh bột và một hỗn hợp
của chất dẻo hóa hoặc phụ gia.
Biopropylen có độ cứng, bền và chịu nhiệt cao hơn so với PP nhưng lại có độ
giãn và bền cơ học kém hơn. Không giống như các polymer sinh học khác,
Biopropylen không cần phải sấy khô.
Biopropylen và PP nguyên chất có giá tương đương nhau, tuy nhiên tỉ trọng cao
hơn 16% của Biopropylen sẽ làm tăng chi phí trong quá trình sử dụng.
Biopropylen có thể được sản xuất với bất kỳ một loại polymer PP nào và nhiều
loại tinh bột khác nhau như tinh bột ngô, sắn, lúa mì, khoai tây.
Sản phẩm này được sử dụng nhằm vào các loại hàng hóa dùng lâu bền hơn là
sử dụng làm bao bì dễ phân hủy. Biopropylen cũng được quan tâm cho lĩnh vực
chế tạo ôtô, đồng thời nó cũng được nhắm đến mục đích sản xuất đồ dùng gia
đình, các sản phẩm tiêu dùng, đồ chơi, điện gia dụng, vỏ điện thoại và các thiết
bị máy tính, các sản phẩm y khoa, bao bì đóng gói mỹ phẩm, các loại đĩa
CD/DVD, đồ nội thất và các sản phẩm cho ngành xây dựng.
04/27/15 24
TƯƠNG LAI CỦA POLYMER PHÂN
HỦY SINH HỌC
Biến tính PVC:
Đối với PVC, là một polymer truyền thống không PHSH ngay, có thể biến tính

nó để tạo ra những hệ polymer mới mà vẫn đảm bảo tính chất của vật liệu
nhưng dễ phân hủy để chuyển sang giai đọan phân hủy sinh học với thời
gian nhanh hơn khi chưa biến tính. Một số ví dụ về biến tính PVC được giới
thiệu sau đây:
04/27/15 25
TƯƠNG LAI CỦA POLYMER PHÂN
HỦY SINH HỌC
. Biến tính PE bằng CaCO3
Giá polymer cao gấp đôi trong 2 năm vừa qua đã làm cho các nhà gia công chất
dẻo tăng nhu cầu sử dụng canxi cacbonat (CaCO3 - một loại chất độn thường
được dùng để làm giảm giá thành trong sản xuất sơn, giấy và gia công chất
dẻo) lên 10%.
Hiện tại, các nhà gia công chất dẻo đã sản xuất thành công các loại túi đựng
chất lượng cao chứa tới 15 - 20% CaCO3.
Một số loại màng mỏng hoặc vật liệu dẻo trong một vài ứng dụng khác có thể
chứa lên tới 30% chất độn này.
Ở châu Âu, các màng mỏng dùng để bọc bơ có thể chứa tới 60% CaCO3. Công
ty Ampacet có thể cung cấp các loại hỗn hợp màng có chứa 70 - 80% CaCO3
dùng cho mục đích này.