Tóm tắt Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất màng polyme chắn khí và thăm dò ứng dụng

ợ tương hợp LLDPE-g-MAH ở các tỷ lệ PE/EVOH khác nhau được thể hiện trên hình 3.1. Hình 3.1. Giản đồ mômen xoắn theo thời gian trộn của polyme blend PE/EVOH Kết quả cho thấy giá trị mômen xoắn ở trạng thái cân bằng nóng chảy của vật liệu polyme blend PE/EVOH tăng khi tăng hàm lượng EVOH. Cụ thể 6 giá trị mômen xoắn của polyme blend PE/EVOH ở trạng thái cân bằng nóng chảy với tỷ lệ 90/10, 80/20, 70/30, 60/40 và 50/50 lần lượt là 15,7; 17,8; 18,7; 19,4 và 19,9 N.m. * Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến khả năng chảy nhớt của vật liệu polyme blend PE/EVOH được thể hiện trên hình 3.2. Hình 3.2. Giản đồ mômen xoắn theo thời gian trộn của polyme blend PE/EVOH 70/30 với hàm lượng PE-g-MAH khác nhau Hình 3.2 cho thấy khi có mặt chất trợ tương hợp PE-g-MAH giá trị mômen xoắn ở trạng thái nóng chảy của polyme blend PE/EVOH tăng lên so với khi không sử dụng chất trợ tương hợp mặc dù PE-g-MAH có độ nhớt thấp. Kết quả cũng cho thấy khi tăng hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g- MAH thì giá trị mômen xoắn của polyme tăng. 3.1.1.3. Tính chất cơ học của polyme blend PE/EVOH Ảnh hưởng của tỷ lệ PE/EVOH đến tính chất cơ học của vật liệu polyme blend PE/EVOH có và không có chất trợ tương hợp PE-g-MAH được trình bày trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần đến tính chất cơ lý của vật liệu polyme blend PE/EVOH Tỷ lệ PE/EVOH Chất trợ tƣơng hợp PE-g-MAH (%) Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) 100/0 0 29,5 1005,4 90/10 19,6 765,7 80/20 15,8 420,3 70/30 12,4 256,2 60/40 10,1 148,5 50/50 7,6 89,6 0/100 25,2 17,1 90/10 4 24,5 359,2 80/20 26,4 389,3 70/30 28,3 404,9 60/40 27,1 367,5 50/50 25,5 315,8 7 Ở mẫu không có chất trợ tương hợp PE-g-MAH cả độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của các mẫu blend đều giảm khi tăng hàm lượng EVOH. Điều này là do PE và EVOH có sự khác nhau về bản chất, cấu trúc hóa học, độ phân cực, năng lượng tương tác bề mặt... nên sự kết dính giữa PE và EVOH thấp dẫn đến tồn tại một lượng lớn EVOH kết tụ trong mạng lưới nhựa nền PE. Khi có mặt chất trợ tương hợp tính chất cơ học của các mẫu vật liệu polyme blend đã được cải thiện đáng kể. Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt tăng do PE-g-MAH hoạt động như một chất trợ tương hợp hiệu quả giữa pha phân tán EVOH và pha nền PE. Thêm PE-g-MAH làm tăng sự phân tán của EVOH và tăng độ kết dính giữa các pha góp phần nâng cao tính bền của polyme blend. Kết quả cũng cho thấy khi có mặt 4% chất trợ tương hợp, hàm lượng EVOH tăng từ 10-30% thì độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt đều tăng. Độ bền kéo đứt được cải thiện rõ rệt khi tăng hàm lượng EVOH trong mẫu polyme blend có thể do độ bền kéo đứt của EVOH cao. Tuy nhiên, khi hàm lượng EVOH >30%, tính chất cơ học của polyme blend giảm do độ bền kéo chịu ảnh hưởng mạnh bởi tương tác pha giữa PE và EVOH. Điều này cho thấy khi tăng hàm lượng EVOH thì khả năng kết dính của PE và EVOH giảm. Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất cơ học của vật liệu polyme blend PE/EVOH được trình bày trong bảng 3.2. Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất cơ học của polyme blend PE/EVOH 70/30 Hàm lượng PE-g-MAH (%) Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) 0 12,4 256,2 2 25,6 379,8 4 28,3 404,9 6 26,5 416,3 8 24,1 420,4 10 23,9 418,5 Kết quả cho thấy độ bền kéo đứt của polyme blend tăng khi hàm lượng chất trợ tương hợp tăng từ 0-4%. Tuy nhiên khi tiếp tục tăng hàm lượng PE- g-MAH > 4%, độ bền kéo đứt của polyme blend giảm và sau đó ổn định. Độ dãn dài khi đứt tăng khi tăng hàm lượng PE-g-MAH lên 6%, sau đó gần như không đổi. Tuy nhiên khi tiếp tục tăng hàm lượng PE-g-MAH, tính chất cơ học của các mẫu polyme blend giảm. 3.1.1.4. Hình thái học bề mặt của polyme blend PE/EVOH Ảnh SEM bề mặt gãy của các mẫu polyme blend PE/EVOH không và có chất trợ tương hợp PE-g-MAH được thể hiện trong hình 3.6 và 3.7. 8 a) PE/EVOH 90/10 b) PE/EVOH 80/20 c) PE/EVOH 70/30 d) PE/EVOH 60/40 e) PE/EVOH 50/50 Hình 3.6. Ảnh SEM bề mặt gãy của các mẫu polyme blend PE/EVOH không chứa chất trợ tương hợp a) PE/EVOH 90/10 b) PE/EVOH 80/20 c) PE/EVOH 70/30 d) PE/EVOH 60/40 e) PE/EVOH 50/50 Hình 3.7. Ảnh SEM bề mặt gãy của các mẫu polyme blend PE/EVOH chứa 4% chất trợ tương hợp PE-g-MAH Kết quả phân tích ảnh SEM bề mặt gãy của các mẫu polyme blend thấy rằng với mẫu không sử dụng chất trợ tương hợp (hình 3.4) thì các pha phân tán không đồng đều, hình thành các vùng tách pha rõ rệt, sự phân tán của EVOH trong nền nhựa PE khá lớn và thô. Với các mẫu polyme blend có sử dụng chất trợ tương hợp, khi hàm lượng EVOH tăng từ 10-30%, các polyme thành phần có mức độ phân tán và tương hợp tốt với nhau. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng hàm lượng EVOH trong polyme blend từ 40-50%, quá trình tương hợp giữa hai pha EVOH và LLDPE trở nên kém hơn. 9 3.1.1.5. Nhiệt lượng quét vi sai (DSC) của polyme blend PE/EVOH Giản đồ DSC của các mẫu polyme blend PE/EVOH với hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH 4% ở các tỷ lệ PE/EVOH khác nhau được tổng hợp trong bảng 3.3. Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ LLDPE/EVOH đến tính chất nhiệt của polyme blend Tỷ lệ LLDPE/EVOH Tg ( o C) Tm ( o C) Tc ( o C) Polyme blend LLDPE EVOH LLDPE EVOH 100/0 -20,7 121,8 - 104,8 - 90/10 -14,5 121,3 182,1 104,7 161,9 80/20 -2,4 120,4 182,7 104,6 161,3 70/30 6,32 122,0 183,0 102,5 159,2 60/40 6,5 và 38,5 120,7 184,0 103,8 161,1 50/50 6,0 và 38,8 122,3 184,2 104,3 160,9 0/100 40 - 184,4 - 162,3 Kết quả cho thấy ở hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH 4%, khi tăng hàm lượng EVOH từ 0-30% xuất hiện một giá trị Tg nằm trong khoảng Tg của EVOH (Tg= 40 o C) và của LLDPE (Tg= -20,7 oC). Điều này chứng tỏ khi có mặt chất trợ tương hợp PE-g-MAH, ở hàm lượng EVOH 10 – 30% hai polyme có khả năng tương hợp tốt với nhau. Khi tiếp tục tăng hàm lượng EVOH từ 40-50% thì xuất hiện hai giá trị Tg nằm trong khoảng giá trị Tg của hai polyme thành phần. Tuy nhiên, đã có sự dịch chuyển Tg của LLDPE về Tg của EVOH. Điều này chứng tỏ ở hàm lượng EVOH từ 40–50%, khi có mặt chất trợ tương hợp PE-g-MAH đã có sự tương hợp một phần giữa hai polyme. Kết quả cho thấy, nhiệt độ nóng chảy Tm của LLDPE trong polyme blend không thay đổi nhiều khi tăng hàm lượng EVOH. Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng EVOH thì giá trị Tm của EVOH trong polyme blend tăng nhẹ nhưng nhỏ hơn giá trị Tm của nhựa EVOH. Giá trị nhiệt độ kết tinh (Tc) của LLDPE trong mẫu blend gần như không thay đổi. Trong khi đó, khi tăng hàm lượng EVOH, giá trị Tc của EVOH trong polyme blend giảm nhẹ so với giá trị Tc của nhựa EVOH. 3.1.2. Nghiên cứu chế tạo polyme blend PA6/EVOH Để nghiên cứu chế tạo polyme blend PA6/EVOH tiến hành chế tạo các mẫu polyme blend ở các tỷ lệ PA6/EVOH khác nhau 100/0, 90/10, 80/20, 75/25, 50/50 và đánh giá các tính chất của sản phẩm. 3.1.2.1. Tính chất chảy nhớt của vật liệu polyme blend PA6/EVOH Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần đến tính chất lưu biến khi chảy (momen xoắn) của vật liệu polyme blend PA6/EVOH được trình bày trong hình 3.10. 10 Hình 3.10. Giản đồ momen xoắn- thời gian trộn của PA6, EVOH, polyme blend PA6/EVOH Kết quả cho thấy giá trị momen xoắn ở trạng thái cân bằng nóng chảy của các mẫu blend PA6/EVOH thấp hơn EVOH và cao hơn PA6. Ngoài ra, khi tăng hàm lượng EVOH trong blend thì momen xoắn ở trạng thái cân bằng nóng chảy của các mẫu blend tăng. Điều này có thể là do sự tương tác giữa các nhóm chức trong tổ hợp vật liệu polyme blend, cụ thể là nhóm amin của PA6 và nhóm hydroxyl của EVOH. Khi tăng EVOH thì số lượng liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl và amin tăng làm tăng liên kết nội phân tử và liên phân tử dẫn đến tăng momen xoắn. 3.1.2.2. Tính chất cơ học của polyme blend PA6/EVOH Ảnh hưởng của tỷ lệ PA6/EVOH đến tính chất cơ học của vật liệu được trình bày trong bảng 3.5. Bảng 3.5. Tính chất cơ học của polyme blend PA6/EVOH Tỷ lệ thành phần PA6/EVOH, (%) Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) 100/0 60,4 29,5 90/10 58,7 42,5 80/20 52,6 58,6 75/25 48,6 74,2 50/50 32,4 68,4 0/100 25,1 17,2 Kết quả cho thấy độ bền kéo đứt của các mẫu polyme blend PA6/EVOH giảm khi tăng hàm lượng EVOH. Tuy nhiên độ dãn dài khi đứt lại tăng khi hàm lượng EVOH tăng từ 0-25%, khi tăng hàm lượng EVOH lên cao hơn 25% thì độ dãn dài khi đứt lại giảm. 3.1.2.3. Hình thái học bề mặt của polyme blend PA6/EVOH Hình thái học bề mặt gãy của các polyme blend PA6/EVOH được thể hiện trên hình 3.11. 11 PA6/EVOH 90/10 PA6/EVOH 80/20 PA6/EVOH 75/25 Hình 3.11. Ảnh SEM bề mặt gẫy của các mẫu polyme blend PA6/EVOH Quan sát ảnh SEM bề mặt gẫy của các mẫu polyme blend PA6/EVOH thấy rằng bề mặt gãy tương đối nhẵn, mịn, rất khó phân biệt hình thái hai pha PA6 và EVOH sau khi trộn. Điều này chứng tỏ sự phân tán tốt của hai pha vào nhau. Hình thái học bề mặt của các mẫu polyme blend sau khi ngâm mẫu trong dung dịch dioxan được trình bày trong hình 3.12. Tỷ lệ PA6/EVOH 90/10 Tỷ lệ PA6/EVOH 80/20 Tỷ lệ PA6/EVOH 75/25 Hình 3.12. Ảnh SEM của các mẫu polyme blend PA6/EVOH sau khi ngâm mẫu trong dioxan Kết quả phân tích ảnh SEM bề mặt ăn mòn của các mẫu polyme blend thấy rằng với mẫu có chứa hàm lượng EVOH thấp (hình 3.12a) không thấy xuất hiện vùng phân tán EVOH trong pha nền PA6. Khi tăng hàm lượng EVOH (các hình 3.12 (b), (c) và (d)) thì các vùng EVOH ăn mòn xuất hiện và số lượng các vùng bị ăn mòn này tăng và kích thước các vùng rộng hơn khi tăng hàm lượng EVOH trong các mẫu polyme blend. 3.1.2.4. Nhiệt lượng quét vi sai (DSC) của vật liệu polyme blend PA6/EVOH Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần PA6/EVOH đến tính chất nhiệt (nhiệt độ kết tinh Tc, nhiệt độ nóng chảy Tm và nhiệt độ thủy tinh hóa Tg) của polyme blend PA6/EVOH được trình bày trong bảng 3.6. Kết quả cho thấy nhiệt độ nóng chảy của PA6 trong các mẫu polyme blend PA6/EVOH giảm từ 226,3oC xuống 207,1oC khi hàm lượng EVOH tăng từ 0-50%, đồng thời không quan sát thấy quá trình hấp thụ nhiệt nóng chảy của EVOH. Nhiệt độ kết tinh của PA6 giảm từ 193oC xuống 170oC khi hàm lượng EVOH tăng đến 50%. Điều này cho thấy sự hình thành các liên kết hydro nội 12 phân tử và ngoại phân tử và tương tác hóa học giữa hai polyme tạo thành copolyme khối (gồm các block EVOH và block PA6). Bảng 3.6. Kết quả phân tích DSC của polyme PA6, EVOH và các mẫu polyme blend PA6/EVOH Tỷ lệ PA6/EVOH Tính chất nhiệt của polyme blend Tc ( o C) Tm ( o C) 100/0 193,0 226,3 90/10 189,2 218,1 80/20 185,0 214,8 75/25 181,1 213,3 50/50 170,4 207,1 0/100 162,3 184,4 3.2. Nghiên cứu chế tạo màng đa lớp chống thấm khí trên cơ sở polyme blend EVOH và đánh giá tuổi thọ của vật liệu 3.2.1. Nghiên cứu chế tạo màng đa lớp chống thấm khí PE/PE-EVOH/PE 3.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến tính chất của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH trong lớp 1 và lớp 3 đến tính chất của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE tiến hành chế tạo màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE với lớp 2 (polyme blend PE/EVOH) chiếm 15% về khối lượng, lớp 1 và lớp 3 (polyme blend LLDPE/PE-g-MAH) chiếm tổng số 85% về khối lượng. Hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH trong lớp 1 và lớp 3 thay đổi từ 0-8%. 3.2.1.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến hình thái học bề mặt của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Ảnh SEM bề mặt gãy của mẫu màng 3 lớp PE/PE-EVOH/PE với hàm lượng lớp polyme blend PE/EVOH 15% có và không có chất trợ tương hợp được trình bày trong hình 3.16. Hình 3.16. Ảnh SEM bề mặt gẫy của màng PE/PE-EVOH/PE a) mẫu không có PE-g-MAH; b) mẫu chứa 2% PE-g-MAH; c) mẫu chứa 4% PE-g-MAH Ảnh chụp bề mặt gẫy của mẫu màng PE/PE-EVOH/PE chứa chất trợ tương hợp PE-g-MAH cho thấy với 2% chất trợ tương hợp bề mặt phân chia pha giữa các lớp vẫn tương đối rõ ràng, nhưng khi hàm lượng chất trợ tương (b) (a) (c) 13 hợp tăng lên đến 4% thì khó quan sát thấy sự phân chia giữa các lớp, thể hiện tính kết dính tốt giữa các lớp. Có thể giải thích là do lớp EVOH cần đủ lượng PE-g-MAH để phát triển liên kết cộng hóa trị thông qua phản ứng giữa nhóm anhydrit của PE-g-MAH với các nhóm hydroxyl của EVOH trên bề mặt liên pha giữa LLDPE và EVOH. 3.2.1.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE được thể hiện trên hình 3.17. Hình 3.17. Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất cơ lý của màng PE/PE-EVOH/PE Kết quả cho thấy khi bổ sung 2% PE-g-MAH, độ bền kéo đứt của màng đa lớp giảm nhẹ, sau đó độ bền kéo đứt tăng nhẹ khi hàm lượng PE-g- MAH đạt 4% và gần như không đổi nếu tiếp tục tăng hàm lượng PE-g-MAH. Như vậy có thể thấy rằng PE-g-MAH gần như không ảnh hưởng đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE. 3.2.1.1.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến tính chất thẩm thấu oxy (OTR), thẩm thấu hơi nước (WVTR) của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính thẩm thấu của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE được tổng hợp trong bảng 3.8. Bảng 3.8. Tính chất thẩm thấu oxy và hơi nước của màng đa lớp PE/PE- EVOH/PE với hàm lượng PE-g-MAH khác nhau (PE/EVOH chiếm 15%) Tính chất thẩm thấu Hàm lƣợng PE-g-MAH (%) 0 2 4 6 8 Độ thẩm thấu O2 (ml/m 2 .ngày) 3,01 3,22 3,26 4,58 5,64 Độ thẩm thấu hơi nước (g/m2.ngày) 6,87 6,85 6,89 6,86 7,01 Kết quả cho thấy khi hàm lượng PE-g-MAH tăng từ 0 – 4% thì độ thẩm thấu oxy của màng PE/PE-EVOH/PE gần như không thay đổi. Tuy nhiên, ở hàm lượng PE-g-MAH > 6% thì độ thẩm thấu oxy tăng. Kết quả cũng cho 400 450 500 550 600 650 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 Đ ộ d ãn d ài k h i đ ứ t (% ) Đ ộ b ền k éo đ ứ t (M P a) Hàm lượng PE-g-MAH Độ bền kéo đứt Độ dãn dài khi đứt 14 thấy độ thẩm thấu hơi nước của màng không bị ảnh hưởng bởi hàm lượng PE-g-MAH. 3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng polyme blend PE/EVOH (lớp 2) đến tính chất của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng lớp giữa (lớp polyme blend PE/EVOH) đến tính chất của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE tiến hành chế tạo màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE với hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g- MAH trong lớp 1 và lớp 3 là 4%, hàm lượng polyme blend PE/EVOH (lớp 2) thay đổi từ 5 đến 20% 3.2.1.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng lớp polyme blend PE/EVOH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Ảnh hưởng của hàm lượng lớp polyme blend PE/EVOH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE được tổng hợp trong bảng 3.9. Bảng 3.9. Tính chất cơ học của các mẫu màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Hàm lƣợng lớp PE/EVOH (%) Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) 5 32,3 680,3 10 31,4 661,7 15 30,5 624,8 20 29,8 605,5 Kết quả đo tính chất cơ học cho thấy độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của các mẫu màng đa lớp đều giảm nhẹ khi tăng hàm lượng lớp blend PE/EVOH. Điều này là do lớp blend PE/EVOH có độ dãn dài khi đứt thấp hơn nhiều so với nhựa LLDPE. Đặc biệt EVOH là một copolyme có độ kết tinh cao (58 – 70%) do đó nó khá giòn hay độ dãn dài khi đứt thấp nên khi tăng hàm lượng của chúng làm giảm độ dãn dài khi đứt của màng đa lớp. 3.2.1.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng lớp polyme blend PE/EVOH đến tính chất thẩm thấu oxy (OTR), thẩm thấu hơi nước (WVTR) của màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE Kết quả đo độ thẩm thấu oxy và hơi nước của màng đa lớp với hàm lượng lớp blend PE/EVOH khác nhau được trình bày trong bảng 3.10. Bảng 3.10. Tính chất thẩm thấu oxy và hơi nước của màng đa lớp PE/PE- EVOH/PE (hàm lượng PE-g-MAH 4%) Tính chất thẩm thấu Hàm lƣợng lớp blend PE/EVOH (%) 5 10 15 20 Độ thẩm thấu O2 (ml/m 2 .ngày) 20,60 12,13 3,26 2,34 Độ thẩm thấu hơi nước (g/m 2 .ngày) 4,78 5,34 6,89 9,58 Kết quả cho thấy khi hàm lượng lớp blend PE/EVOH tăng, độ thẩm thấu oxy của màng đa lớp giảm đáng kể. Trong khoảng hàm lượng lớp blend 15 từ 5 – 15%, độ thẩm thấu oxy giảm mạnh và sau đó giảm không đáng kể khi hàm lượng lớp blend PE/EVOH tăng lên 20%. Độ thẩm thấu hơi nước của màng PE/PE-EVOH/PE tăng khi tăng hàm lượng lớp blend PE/EVOH. Điều này được giải thích là do EVOH có các nhóm -OH dẫn đến tính ưa nước của nó. Hhàm lượng lớp blend PE/EVOH càng tăng đồng nghĩa với hàm lượng EVOH tăng dẫn đến số lượng nhóm OH tăng khiến chúng càng ưa nước. 3.2.2. Nghiên cứu chế tạo màng đa lớp chống thấm khí PE/PA-EVOH/PE 3.2.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến tính chất của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE Để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH trong lớp 1 và lớp 3 đến tính chất của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE tiến hành chế tạo màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE với lớp 2 (polyme blend PA6/EVOH) chiếm 10% về khối lượng, lớp 1 và lớp 3 (polyme blend LLDPE/PE-g-MAH) chiếm tổng số 90% về khối lượng. Hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH trong lớp 1 và lớp 3 thay đổi từ 0-10%. 3.2.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến hình thái học bề mặt của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE Ảnh SEM bề mặt gãy của mẫu màng 3 lớp PE/PA-EVOH/PE với hàm lượng lớp polyme blend PA6/EVOH 15% có chất trợ tương hợp được trình bày trong hình 3.19. (a) bề mặt gãy của màng (b) bề mặt gãy lớp polyme blend LLDPE/PE-g-MAH (c) bề mặt gãy lớp polyme blend PA6/EVOH Hình 3.19. Ảnh SEM bề mặt gẫy của màng PE/PA-EVOH/PE chứa 4% chất trợ tương hợp PE-g-MAH Quan sát bề mặt cắt màng (hình 3.19a) có thể thấy tương tác tại bề mặt phân cách giữa hai pha là tương đối tốt. Điều này là do ở trạng thái đùn nóng chảy, trên bề mặt giữa các lớp màng có liên kết cộng hóa trị giữa nhóm cacbonyl của MAH trong PE-g-MAH với nhóm amin trong PA6 và nhóm hydroxyl trong EVOH. Tương tác mạnh này dẫn đến tăng sự kết dính giữa lớp polyme blend LLDPE/PE-g-MAH và lớp polyme blend PA6/EVOH. 3.2.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE được thể hiện trên hình 3.20. 16 Hình 3.20. Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất cơ học của màng đa lớp Kết quả cho thấy PE-g-MAH không làm thay đổi đáng kể độ bền kéo đứt của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE. Kết quả cũng cho thấy độ dãn dài khi đứt của các mẫu màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE tăng nhẹ khi bổ sung PE-g- MAH và độ dãn dài khi đứt tăng khi tăng hàm lượng PE-g-MAH trong màng. 3.2.2.1.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g-MAH đến tính chất thẩm thấu oxy (OTR), thẩm thấu hơi nước (WVTR) của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE Ảnh hưởng của hàm lượng PE-g-MAH đến tính chất thẩm thấu của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE được tổng hợp trong bảng 3.11. Bảng 3.11. Tính chất thẩm thấu oxy và hơi nước của màng đa lớp PE/PA- EVOH/PE với hàm lượng PE-g-MAH khác nhau (PA6/EVOH chiếm 10%) Tính chất thẩm thấu Hàm lƣợng PE-g-MAH (%) 0 2,5 5 7,5 10 Độ thẩm thấu O2 (ml/m 2 .ngày) 1,86 2,52 2,43 4,21 5,39 Độ thẩm thấu hơi nước (g/m2.ngày) 6,70 6,69 6,72 6,79 6,75 Kết quả cho thấy sự có mặt của PE-g-MAH làm tăng độ thẩm thấu oxy. Tuy nhiên, khi hàm lượng PE-g-MAH tăng từ 2,5 – 5% thì độ thẩm thấu oxy gần như không thay đổi. Khi hàm lượng PE-g-MAH > 5% thì độ thẩm thấu oxy mới tăng rõ rệt. Kết quả cũng cho thấy xu hướng tương tự như đối với màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE, PE-g-MAH không ảnh hưởng đến độ thẩm thấu hơi nước của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE. 3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng polyme blend PA6/EVOH (lớp 2) đến tính chất của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE Để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng lớp giữa (lớp polyme blend PA6/EVOH) đến tính chất của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE tiến hành chế tạo màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE với hàm lượng chất trợ tương hợp PE-g- MAH trong lớp 1 và lớp 3 là 5%, hàm lượng polyme blend PA6/EVOH (lớp 2) thay đổi từ 5 đến 20%. 400 450 500 550 600 650 700 10 15 20 25 30 35 0 2,5 5 7,5 10 Đ ộ d ãn d ài k h i đ ứ t (% ) Đ ộ b ền k éo đ ứ t (M P a) Hàm lượng PE-g-MAH Độ bền kéo đứt Độ dãn dài khi đứt 17 3.2.2.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng polyme blend PA6/EVOH đến tính chất cơ học của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE Ảnh hưởng của hàm lượng lớp blend PA6/EVOH đến tính chất cơ học của màng đa lớp được trình bày trong bảng 3.12. Bảng 3.12. Tính chất cơ học của màng đa lớp với hàm lượng lớp blend PA6/EVOH khác nhau Tỷ lệ % khối lƣợng lớp PA6/EVOH trong màng đa lớp Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) 5 30,7 560,4 10 34,1 520,8 15 35,2 512,7 20 35,7 508,6 Kết quả ở bảng 3.12 cho thấy giá trị độ bền kéo đứt của màng tăng nhẹ khi tăng hàm lượng lớp blend từ 10-15%. Khi tiếp tục tăng hàm lượng lớp blend lên 20% thì giá trị độ bền kéo đứt gần như không đổi. 3.2.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng polyme blend PA6/EVOH đến ính chất thẩm thấu oxy (OTR), thẩm thấu hơi nước (WVTR) của màng đa lớp PE/PA- EVOH/PE Kết quả đo độ thẩm thấu oxy và thẩm thấu hơi nước của màng đa lớp với hàm lượng lớp blend khác nhau được trình bày trong bảng 3.13. Bảng 3.13. Tính chất thẩm thấu oxy và hơi nước của màng đa lớp PE/PA- EVOH/PE (hàm lượng PE-g-MAH 5%) Tính chất thẩm thấu Hàm lƣợng lớp blend PA6/EVOH (%) 5 10 15 20 Độ thẩm thấu O2 (ml/m 2 .ngày) 4,54 2,43 1,69 1,32 Độ thẩm thấu hơi nước (g/m2.ngày) 5,6 6,72 8,1 11,1 Kết quả cho thấy, khi hàm lượng lớp blend (chiều dày lớp giữa) tăng thì độ thẩm thấu khí O2 giảm đáng kể. Xét về độ thẩm thấu hơi nước (WVTR), khi hàm lượng lớp blend tăng thì giá trị WVTR tăng nhẹ. So sánh với màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE có cùng hàm lượng lớp giữa thấy rằng khả năng chắn oxy của màng PE/PA-EVOH/PE tốt hơn, hay độ thẩm thấu oxy thấp hơn. Điều này có thể giải thích là do PA6 có khả năng chắn khí oxy cao hơn nhiều so với PE nhưng lại nhỏ hơn EVOH. Ngược lại khả năng chắn hơi nước của màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE kém hơn so với màng PE/PE-EVOH/PE với cùng hàm lượng lớp giữa, do PA6 chứa nhóm amit phân cực, ưa nước nên làm cho độ thẩm thấu hơi nước cao hơn. Nhận xét chung: từ các kết quả nghiên cứu của mục 3.2 có thể thấy rằng với cùng hàm lượng lớp giữa thì màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE có độ thẩm thấu hơi nước thấp hơn nhưng độ thẩm thấu oxy lại cao hơn so với 18 màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE. Vì vậy tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng mà lựa chọn loại màng cho phù hợp. Theo một số nghiên cứu, để làm màng chống thấm khí thì độ thẩm thấu oxy của màng phải ≤ 5 ml/m2.ngày và độ thẩm thấu hơi nước của màng phải ≤ 8 g/m2.ngày. Kết quả cho thấy màng đa lớp PE/PE-EVOH/PE với hàm lượng lớp polyme blend PE/EVOH 15% và màng đa lớp PE/PA-EVOH/PE với hàm lượng lớp polyme blend 5, 10 và 15% (kí hiệu lần lượt là PAEV-5, PAEV-10, PAEV-15) đều đạt yêu cầu làm màng chống thấm khí. 3.3. Nghiên cứu ứng dụng màng đa lớp chống thấm khí trong bảo quản nông sản khô 3.3.1. Nghiên cứu ứng dụng màng đa lớp chống thấm khí trong bảo quản ngô hạt 3.3.1.1. Ảnh hưởng của điều kiện đóng gói đến chất lượng của ngô hạt Ngô ở độ ẩm 10,98% được đóng vào các túi màng chống thấm khí PAEV-10, sau đó được hút chân không trên máy BZQ 500 (Ngô-CK) (áp suất chân không -0,08MPa). Các mẫu đối chứng (không hút chân không, Ngô-T) được tiến hành tương tự. Sự thay đổi chất lượng của ngô hạt trong các điều kiện bảo quản khác nhau được tổng hợp trong bảng 3.15. Bảng 3.15. Chất lượng của ngô hạt trong các điều kiện khác nhau theo thời gian bảo quản Chỉ tiêu chất lượng Mẫu Thời gian bảo quản (tháng) 0 2 4 6 8 Độ ẩm (%) Ngô-CK 10,98 10,96 11,04 11,09 11,18 Ngô-T 10,98 11,30 11,64 11,95 12,05 Hàm lượng tinh bột (%) Ngô-CK 74,58 74,49 74,32 74,26 73,02 Ngô-T 74,58 74,33 73,06 71,93 70,14 Hàm lượng protein thô (%) Ngô-CK 9,07 9,06 8,97 8,81 8,60 Ngô-T 9,07 9,04 8,89 8,12 6,93 Hàm lượng chất béo (%) Ngô-CK 4,20 4,18 4,16 4,08 3,89 Ngô-T 4,20 4,15 3,87 3,56 3,04 Kết quả cho thấy bảo quản bằng bao bì kín khí có hút chân không cho hiệu quả tốt hơn khi không hút chân không nên phương pháp này được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.3.1.2. Ảnh hưởng của độ ẩm của ngô hạt đến khả năng bảo quản ngô Ngô ở các độ ẩm khác nhau: 10,98; 12,04 và 13,10% được đóng trong các túi chống thấm khí PAEV-10 và hút chân không đến áp suất chân không - 0,08MPa. Độ ẩm của khối hạt là một chỉ tiêu quan trọng quyết định thời gian bảo quản hạt bởi nó ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của vi sinh vật, nấm mốc. Mức độ nhiễm nấm men, nấm mốc của nguyên liệu ngô hạt có độ ẩm khác nhau được tổng hợp trong bảng 3.16. 19 Bảng 3.16. Mức độ nhiễm nấm mốc của ngô hạt theo thời gian bảo quản (CFU/ml)