CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TỔ
HỢP VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ ỨNG DỤNG LÀM
MÀNG PHỦ NHÀ LƯỚI Chuyên ngành: HOÁ HỮU CƠ
Mã số: 62.44.27.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC HÀ NỘI - 2012
1

A- GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
I- Tính cấp thiết của ñề tài
Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Năm 2010, giá trị sản
xuất toàn ngành tăng 4,69%, tổng kim ngạch xuất khẩu toàn ngành đạt mức kỉ lục,
ước đạt 19,15 tỉ USD tăng gần 22,6% so với năm 2009, vượt 77,3% so với mục tiêu
được Đại hội Đảng X đề ra. Cùng với chương trình nông thôn mới bắt đầu được triển

III- Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và ñóng góp mới của luận án
2

1. Luận án đã nghiên cứu, lựa chọn được phụ gia phù hợp để chế tạo màng phủ
nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết.
2. Chế tạo được màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết có cấu trúc 3 lớp trên
cơ sở LDPE và EVA, làm cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ sản xuất màng phủ
nhà lưới quy mô công nghiệp. Màng phủ nhà lưới có tuổi thọ dự kiến là 20 tháng.
3. Qua triển khai mô hình với 2 đối tượng là cây thân thấp và cây thân leo (với 4
loài cây là cải mơ, xà lách, bí đao, dưa chuột) đã chứng minh được ưu điểm của màng
phủ nhà lưới trong việc cải thiện vi khí hậu nhà lưới, tăng cường quá trình sinh
trưởng và phát triển của cây trồng, đem lại hiệu quả về kinh tế.
IV- Bố cục luận án
Luận án dày 142 trang gồm 3 chương: Mở đầu (2 trang); Chương 1- Tổng quan (50
trang); Chương 2- Thực nghiệm (16 trang); Chương 3- Kết quả và thảo luận (54
trang); Kết luận chung (2 trang); Danh mục các công trình công bố của tác giả (1
trang); Tài liệu tham khảo (17 trang) gồm 130 tài liệu tham khảo cập nhật đến 2011.
Trong luận án có 43 bảng biểu, 42 hình vẽ và đồ thị.
B. NỘI DUNG LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về polyolefin
1.2. Ưu điểm của màng phủ nhà lưới bằng chất dẻo
1.3. Các vật liệu sử dụng để chế tạo màng
Giới thiệu các vật liệu đã và đang được dùng làm màng phủ nhà lưới, ưu, nhược
điểm của chúng.
1.4. Các khả năng phân hủy của polyolefin trong quá trình gia côngvà sử dụng
Polyolefin dễ bị phân hủy trong quá trình gia công và sử dụng. Các khả năng có
thể xảy ra là phân hủy nhiệt, phân hủy quang, phân hủy cơ học và phân hủy hóa học
được trình bày đầy đủ trong luận án.
1.5. Các phụ gia trong công nghệ chế tạo màng

2.3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia cho quá trình chế tạo màng hấp thụ UV, bền
thời tiết.
Mục đích: Chọn được hỗn hợp phụ gia phù hợp để chế tạo màng phủ nhà lưới hấp
thụ UV, bền thời tiết.
2.3.3.2. Nghiên cứu chế tạo màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết.
Mục đích: Chế tạo màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết đáp ứng được
những yêu cầu trong nông nghiệp.
2.3.3.3. Nghiên cứu thử nghiệm màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết cho 1 số
đối tượng cây trồng.
Mục đích: Thử nghiệm màng chế tạo được cho 2 loại cây thân thấp và thân leo. So
sánh với màng nhập ngoại và màng LDPE thường.

4

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia cho quá trình chế tạo màng hấp thụ UV, bền
thời tiết
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia ổn ñịnh quang

3.1.1.1. Ảnh hưởng của loại phụ gia ổn ñịnh quang Hình 3.1. Sự suy giảm ñộ dãn dài khi
ñứt của các mẫu màng trong quá trình
gia tốc thời tiết (chiều dày
màng 50µm)
Hình 3.2. Sự suy giảm ñộ bền kéo ñứt
của các mẫu màng LDPE trong quá
trình gia tốc thời tiết (chiều dày màng


Hình 3.3. ðộ dãn dài khi ñứt của màng
LDPE có chiều dày khác nhau trong
quá trình gia tốc thời tiết
Hình 3.4. ðộ bền kéo ñứt của màng
LDPE có chiều dày khác nhau trong
quá trình gia tốc thời tiết
Giá trị t
1/2
EB của màng LDPE thông thường dày 50µm là khoảng 12 chu kỳ,
t
1/2
TS khoảng 16 chu kỳ, nhưng với màng dày 200µm cần tới khoảng 30 chu kỳ để
đạt tới giá trị t
1/2
EB và t
1/2
TS. Màng dày hơn có khả năng chịu lão hóa cao hơn do
các phản ứng oxi hóa trên bề mặt diễn ra nhanh hơn so với bên trong màng. Đối với
màng chứa phụ gia ổn định quang, nơi quá trình oxi hóa bề mặt diễn ra chậm, sự
khuếch tán oxi vào bên trong màng có thể phụ thuộc nhiều hơn vào chiều dày.
Hình 3.5. ðộ dãn dài khi ñứt của màng
LDPE chứa Tinuvin 326 có chiều dày
khác nhau trong quá trình gia tốc thời
tiết
Hình 3.6. ðộ bền kéo ñứt của màng
LDPE chứa Tinuvin 326 có chiều dày
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Thời gian gia tốc thời tiết (Chu kỳ)
ðộ bèn kéo ñứt còn lại (% )
50 micromet
100 micromet
200 micromet
Hình 3.9. ðộ dãn dài khi ñứt của màng
LDPE chứa Tinuvin 783 có chiều dày
khác nhau trong quá trình gia tốc thời
tiết
Hình 3.10. ðộ bền kéo ñứt của màng
LDPE chứa Tinuvin 783 có chiều dày
khác nhau trong quá
trình gia tốc thời tiết

Kết quả trên các hình cho thấy, thời gian đạt giá trị t
1/2
EB và t
1/2
TS ở các
màng chứa phụ gia ổn định quang có xu hướng phụ thuộc hiệu quả của chất ổn định,

C)
0 116,0
LDPE
10 116,5
0 123,09
T326
30 124,85
0 125,97
T622
60 126,50
0 123,43
T783
60 126,34
3.1.1.5. Phổ tử ngoại khả kiến
Phổ UV-vis của các mẫu màng LDPE và màng chứa phụ gia ổn định quang trước
và sau khi thử nghiệm gia tốc thời tiết được biểu diễn trên các hình từ 3.12 đến 3.15.
8
Hình 3.12. Phổ UV-vis của màng
LDPE trước (1) và sau 12 chu kỳ gia
tốc thời tiết (2)
Hình 3.13. Phổ UV-vis của màng
LDPE chứa 0,2% T326 trước (1) và
sau 60 chu kỳ gia tốc thời tiết (2)



LDPE + T622 trước LDPE + T622 sau 60 chu kỳ LDPE + T783 trước LDPE + T783 sau 60 chu kỳ
Hình 3.16. Ảnh SEM của các mẫu màng LDPE trước và sau khi thử nghiệm gia
tốc thời tiết
Quan sát ảnh SEM thấy rằng bề mặt màng LDPE sau 12 chu kỳ gia tốc thời tiết
có bằng chứng rõ rệt về quá trình phá hủy bề mặt bởi những vết nứt và khoảng trống
tạo thành trên bề mặt. Đối với màng chứa các phụ gia, sau 60 chu kỳ gia tốc thời tiết,
mặc dù thời gian kéo dài gấp 5 lần so với màng LDPE thông thường, tuy nhiên, phân
10

tích ảnh SEM cho thấy phá hủy bề mặt ít nghiêm trọng hơn. So sánh giữa các màng
chứa phụ gia sau 60 chu kỳ thử nghiệm gia tốc thời tiết, màng chứa T783 có bề mặt
bị phá hủy ít nhất chứng tỏ phụ gia T783 phát huy được tối đa hiệu quả.
3.1.2. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia chống oxi hóa
3.1.2.1. ðộ dãn dài khi ñứt và ñộ bền kéo ñứt
Độ dãn dài khi đứt và độ bền kéo đứt của các công thức màng trong quá trình
thử nghiệm gia tốc thời tiết được biểu diễn trên hình 3.17 và 3.18.
Hình 3.17. ðộ dãn dài khi ñứt của các
mẫu màng LDPE có và không có phụ
gia chống oxy hoá trong quá trình gia
tốc thời tiết
Hình 3.18. ðộ bền kéo ñứt của các mẫu
màng LDPE có và không có phụ gia
chống oxy hoá trong quá trình gia tốc

11

3.1.2.2. Chỉ số cacbonyl

Hình 3.19. Chỉ số cacbonyl của các mẫu màng LDPE có và không có phụ gia
chống oxy hoá trong quá trình gia tốc thời tiết
Chỉ số cacbonyl tăng nhanh trong 20 chu kì gia tốc thời tiết đối với màng
LDPE thường. Ở màng chỉ chứa hỗn hợp phụ gia chống oxy hoá, chỉ số cacbonyl
tăng chậm trong 20 chu kỳ đầu và tăng nhanh ở giai đoạn sau. Màng chỉ chứa
Tinuvin 783 và màng chứa hỗn hợp hai phụ gia HALS và chất chống oxi hóa có tốc
độ hình thành các nhóm cacbonyl không đáng kể với tốc độ tăng rất nhỏ.
3.1.2.3. Phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của màng LDPE và màng chứa hỗn hợp phụ gia T783 và
chống oxi hóa sau khi thử nghiệm gia tốc thời tiết được biểu diễn trên hình 3.20 và
3.21.
Hình 3.20. Phổ hồng ngoại của màng
LDPE sau 12 chu kỳ gia tốc thời tiết
Hình 3.21. Phổ hồng ngoại của màng
LDPE chứa Tinuvin 783 và hỗn hợp
phụ gia chống oxy hóa sau 60 chu kỳ
gia tốc thời tiết 12

3.1.3. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia chống ñọng sương


- Quá trình gia tốc thời tiết làm tăng nhanh chỉ số cacbonyl của màng LDPE.
Sự có mặt của phụ gia HALS làm giảm sự hình thành các nhóm cacbonyl. Kết quả
được thể hiện qua cường độ của nhóm C=O trên phổ hồng ngoại.
- Sau khi thử nghiệm gia tốc thời tiết, độ kết tinh của các mẫu màng đều tăng
do sự hình thành các nhóm oxy hóa kèm theo quá trình ngắt mạch. Quá trình phân
hủy tạo ra những vết nứt và khoảng trống trên bề mặt màng với các mức độ khác
nhau.
- Phụ gia HALS là phụ gia đa chức năng, vừa có tác dụng ổn định quang, vừa
có tác dụng chống oxi hóa nhiệt. Tuy nhiên, hỗn hợp phụ gia T783 và các phụ gia
chống oxy hóa Irganox 1010, Irgafos 168 cho hiệu quả ổn định oxy hóa quang và
nhiệt cao nhất.
- Phụ gia chống đọng sương sorbitan stearat (Atmer 103) có hiệu quả cao hơn
phụ gia N-stearyl dietanol amin mono stearat (AAG-02).
3.2. Chế tạo và nghiên cứu tính chất của màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền
thời tiết
Bảng 3.10. Tính chất cơ học của màng LDPE có và không có EVA

ðộ dãn dài khi ñứt, % ðộ bền kéo ñứt, N/cm
2

Màng
Dọc Ngang Dọc Ngang
ðộ dão,
%
Không có
EVA
550 500 1825 1817 8
Có 10 % EVA
623 600 1830 1792 24


Phổ hồng ngoại của 3 lớp ban đầu và sau 100 chu kỳ gia tốc thời tiết được biểu
diễn trên hình 3.26 và 3.27.
15
Hình 3.26. Phổ hồng ngoại của màng
LDPE 3 lớp ban ñầu
Hình 3.27. Phổ hồng ngoại của màng
LDPE 3 lớp sau 100 chu kỳ gia tốc thời
tiết

Quan sát thấy rằng phổ hồng ngoại của màng 3 lớp ban đầu xuất hiện pic tại
1738 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C =O trong vinylaxetat của EVA. Sau 100 chu kỳ
gia tốc thời tiết nhưng diện tích pic tại vị trí 1740cm
-1
trên phổ hồng ngoại của màng
đa lớp thay đổi không đáng kể, chứng tỏ phụ gia trong màng 3 lớp đa phát huy tối đa
hiệu quả ổn định quang.
3.2.1.4. Hình thái học bề mặt
Hình thái học bề mặt màng được đánh giá bằng phương pháp chụp ảnh hiển vi
điện tử quét (SEM). Kết quả được trình bày trên hình 3.28. Màng LDPE sau 20 chu kỳ Màng 3 lớp sau 100 chu kỳ
Hình 3.28. Ảnh SEM của màng LDPE ñơn lớp và 3 lớp sau khi thử nghiệm gia tốc
thời tiết
Ảnh SEM cho thấy bề mặt màng đã có sự khác biệt sau thời gian thử nghiệm

0 1 2 3 4 5 6 7
Thời gian phơi mẫu (tháng)
ðộ dãn dài khi ñứt còn lại (%)
LDPE
3 lớp

Hình 3.29. ðộ bền kéo ñứt của màng
LDPE ñơn lớp và 3 lớp trong quá
trình phơi mẫu tự nhiên
Hình 3.30. ðộ dãn dài khi ñứt của màng
LDPE ñơn lớp và 3 lớp trong quá trình
phơi mẫu tự nhiên
Kết quả cho thấy, đối với màng đơn lớp thì sau hơn 3 tháng, độ bền kéo đứt
giảm còn 78%, độ dãn dài khi đứt đã giảm xuống dưới 50%, tức là màng đã bị hỏng.
Trong khi đó màng 3 lớp chứa phụ gia chống UV vẫn duy trì được độ bền kéo đứt và
độ dãn dài khi đứt còn lại khá cao sau 6 tháng.
3.2.2.2. Chỉ số cacbonyl

Hình 3.31. Chỉ số cacbonyl của mẫu màng LDPE ñơn lớp và 3 lớp trong quá trình
phơi mẫu tự nhiên
Kết quả cho thấy, chỉ số cacbonyl của màng LDPE tăng nhanh theo thời gian
phơi mẫu, sau 3 tháng chỉ số cacbonyl là 0,153. Sau 4 tháng, tức là khi màng đã hỏng
hoàn toàn thì chỉ số cacbonyl là 0,215, gần với chỉ số cacbonyl sau 30 chu kỳ gia tốc
thời tiết. Đối với màng 3 lớp, sau 6 tháng phơi mẫu, chỉ số cacbonyl tăng không đáng
kể so với màng ban đầu (từ 0,155 lúc ban đầu do sự có mặt của nhóm C=O trong
EVA, tăng đến 0,172 sau 6 tháng phơi mẫu), chứng tỏ màng có khả năng chống oxy
hóa quang khá tốt.
17

3.2.2.3. Phổ hồng ngoại

chứng tỏ phụ gia ổn định quang vẫn duy trì hiệu quả, mức độ hao hụt không đáng kể.
3.2.2.5. Hình thái học bề mặt
Ảnh SEM của màng đơn lớp sau 4 tháng phơi mẫu và màng 3 lớp sau 6 tháng
phơi mẫu được trình bày trên hình 3.36.

Màng LDPE sau 4 tháng phơi mẫu Màng 3 lớp sau 6 tháng phơi mẫu
Hình 3.36. Ảnh SEM của các mẫu màng LDPE ñơn lớp và 3 lớp sau khi phơi mẫu
tự nhiên
Bề mặt màng 3 lớp sau 6 tháng phơi mẫu tự nhiên có dấu vết của sự phá hủy,
tuy nhiên những vết này không lớn và phân bố tương đối đều. Màng đơn lớp sau 4
tháng phơi mẫu có mức độ phá huỷ bề mặt nhiều hơn, với kích thước lớn hơn.

3.2.2.6. Hiệu quả chống ñọng sương

Màng 3 lớp ban đầu Màng 3 lớp ban đầu sau 25 ngày thử
nghiệm chống đọng sương
19
Màng 3 lớp sau 6 tháng phơi mẫu Màng 3 lớp phơi mẫu 6 tháng sau 25
ngày thử nghiệm chống đọng sương
Hình 3.37. Hiệu quả chống ñọng sương của màng 3 lớp trước và sau 6 tháng phơi
mẫu tự nhiên
Kết quả cho thấy màng 3 lớp ban đầu có khả năng chống đọng sương rất tốt (ở
thang E). Sau 25 ngày thử nghiệm, khả năng chống đọng sương ở thang DE. Điều
này chứng tỏ phụ gia chống đọng sương đã bị hòa tan một phần, làm giảm khả năng
chống đọng sương của màng.
Đối với màng 3 lớp sau 6 tháng phơi mẫu tự nhiên thì màng vẫn duy trì được
khả năng chống đọng sương ở thang DE. Tuy nhiên khi thử nghiệm thêm 25 ngày

- Quá trình oxy hóa quang và hư hỏng bề mặt của màng LDPE sau 20 chu kỳ
đều diễn ra với mức độ cao hơn, nhanh hơn nhiều so với màng 3 lớp sau 100 chu kỳ.
- Trong điều kiện phơi mẫu tự nhiên, màng LDPE suy giảm >50% độ dãn dài khi
đứt sau 3 tháng, và độ bền kéo đứt suy giảm 50% sau 6 tháng, màng 3 lớp vẫn duy trì
được độ dãn dài khi đứt gần như không thay đổi sau 6 tháng.
- Khả năng chống đọng sương của màng đa lớp khá tốt. Màng 3 lớp vẫn duy trì
được khả năng chống đọng sương ở mức độ cao sau 6 tháng phơi mẫu.
- Tuổi thọ dự kiến của màng 3 lớp là 20 tháng.
3.3. Nghiên cứu thử nghiệm màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết cho
một số ñối tượng cây trồng
3.3.1. Nghiên cứu thử nghiệm màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết cho
cây thân thấp
3.5.2.1. ðặc ñiểm sinh trưởng và phát triển của cải mơ
Bảng 3.18. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất rau cải mơ vụ 4
Loại màng
Khối lượng
thân (g/m
2
)
Khối lượng
cây (g/m
2
)
NSLT (kg/m
2
)

NSTT
(kg/m
2

thu nhập cao hơn so với đối chứng tương ứng 1.915.000đ và 1.862.000đ. Như vậy có
thể thấy mô hình sử dụng màng phủ nhà lưới hấp thụ UV và màng nhập ngoại cho
hiệu quả kinh tế cao hơn đáng kể.
3.3.1.2. ðặc ñiểm sinh trưởng và phát triển của xà lách
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của xà lách được trình bày trong
bảng 3.23.
Bảng 3.23. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của xà lách
Loại màng
Khối lượng
cây (g/m
2
)
ĐB (cm)
NSLT
(tạ/sào)
NSTT (tạ/sào)
ĐC 239,9
b
90,46
b
4,4 3,2
b
UV 308,9
a
119,6
a
6,3 4,4
a
MN 310,3
a

b
6,6
b
52,9 48,8
b
UV 5,3
a
7,5
a
65,8 60,7
a
MN 5,5
a
7,8
a
66,1 61,2
a
LSD
0.05
0,24 0,199 0,544
(Trong cùng một cột, các chữ cái giống nhau là không khác nhau)
22

Từ bảng trên ta thấy các yếu tố quan trọng cấu thành năng suất của bí đao trồng
trong nhà phủ màng hấp thụ UV và màng nhập ngoại cao hơn rõ rệt so với đối chứng.
Năng suất thực thu của bí đao ở 2 công thức sử dụng màng 3 lớp hấp thụ UV và
màng nhập ngoại không có sự khác biệt đáng kể và cao hơn khoảng 24,3% so với đối
chứng.
Kết quả phân tích hiệu quả kinh tế cho thấy đối với 1 sào trồng bí sử dụng
màng hấp thụ UV và màng nhập ngoại cho thu nhập cao hơn so với đối chứng tương

1,58 1,27
a
MN 258,6
a
9,02
a
18,31
a
1,61 1,28
a
LSD
0.05
0,94 0,26 0,57 0,08
(Trong cùng một cột, các chữ cái giống nhau là không khác nhau)
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dưa chuột ở công thức sử
dụng màng đối chứng có sự khác biệt rõ rệt so với 2 công thức còn lại. Năng suất
thực thu (NSTT) của dưa ở công thức sử dụng màng 3 lớp hấp thụ UV và màng nhập
ngoại không khác nhau và cao hơn khoảng 25,7% so với đối chứng. Tính trên 1 sào,
dưa chuột trồng trong nhà lưới phủ màng 3 lớp hấp thụ UV và
màng nhập ngoại có hiệu quả kinh tế tương đương và cao hơn so với đối chứng 2,9 -
3triệu/sào.
Tóm tắt kết quả phần 3.3
- Kết quả trồng cải mơ trong nhà lưới phủ màng 3 lớp cho thấy: các chỉ tiêu sinh
trưởng và phát triển như chiều dài lá, khối lượng rễ khô, năng suất chất xanh đều tăng
so với cây trồng trong nhà lưới phủ màng LDPE thường. Năng suất tăng từ 17,2 đến
21,4% so với đối chứng. Kết quả có độ lặp lại sau 4 vụ khảo nghiệm.
23

- Đối với mô hình trồng rau xà lách trong nhà lưới phủ màng 3 lớp, các chỉ tiêu
sinh trưởng phát triển như khối lượng cây, chiều cao cây, đường kính thân, đường

3. Xây dựng mô hình sử dụng màng phủ nhà lưới hấp thụ UV, bền thời tiết cho
cây thân thấp và thân leo (4 loài cây), mỗi mô hình có diện tích 540 – 600 m
2
.
24

- Đối với cây cải mơ, kết quả thử nghiệm trong 4 vụ có độ lặp lại, các chỉ tiêu
sinh trưởng và phát triển đều cao hơn so với đối chứng, năng suất tăng từ 17,2 đến
21,4% so với đối chứng.
- Khảo nghiệm với cây xà lách cũng cho kết quả tương tự, năng suất tăng 37,5%
so với trồng trong nhà lưới phủ màng LDPE thường.
- Đối với cây bí đao, năng suất tăng 24,3% so với đối chứng. Các chỉ tiêu sinh
trưởng và phát triển của cây trồng trong nhà lưới phủ màng 3 lớp hấp thụ UV cũng
cao hơn đối chứng.
- Mô hình trồng dưa chuột trong nhà lưới phủ màng 3 lớp làm tăng năng suất
25,7% so với đối chứng. Các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển cũng cao hơn tại mọi
thời điểm của quá trình phát triển.
Công trình được hoàn thành tại: Phòng Vật liệu Polyme, Viện Hoá học - Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Văn Khôi Phản biện 1: PGS.TS. Phạm Thế Trinh
iện Hóa học Công nghiệp