MỤC LỤC

Trang
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt……………………………………… …
……I.1
Danh mục các bảng……………………………………………………………
……II.1
Danh mục các hình………………………………………………… …………
… III.1
MỞ ĐẦU
… ……1
Chương I. TỔNG QUAN
………3
1.1. Giới thiệu chung về polyme phân hủy sinh học
… 3
1.1.1. Khái niệm về polyme phân hủy sinh học
……….3
1.1.2. Khái quát các quá trình phân hủy của polyme
…… 4
1.1.3. Phân loại polyme phân hủy sinh học
……….7
1.1.4. Ứng dụng polyme phân hủy sinh học……… ……………………….
….… 16
1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vật liệu polyme phân hủy sinh học trên
thế giới và ở Việt Nam……………… ……………………………………

.……18
1.2.1. Tình hình nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng vật liệu polyme phân hủy sinh
học trên thế giới

……… …18


… … 54
2.3.1. Điều chế axit lactic bằng phương pháp lên men tinh bột sắn……………
… ….54
2.3.2. Tổng hợp PLA…………………………………………………
… ….54
2.3.3. Các phương phân tích đặc trưng tính chất, cấu trúc và sự phân hủy của vật liệu
… 60
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………
… ….70
3.1. Tổng hợp axit lactic bằng công nghệ lên men…………………………
.… …70
3.1.1. Lên men tổng hợp lactic axit…………………………………………
.……70
3.1.2. Phân tích sản phẩm……… …………………………………………
……73
3.1.3. Phân tích so sánh xác định thành phần D, L lactic và độ quay phân cực
của các loại axit lactic………………….…….…………………………

….… 76
3.1.4. Sự thay đổi nồng độ [H
+
], thành phần cấu trúc của các loại lactic axit
trong các điều kiện bảo quản khác nhau

.… …77
3.2. Nghiên cứu xác định các điều kiện tổng hợp 3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5 -
dione (lactidt)……… ….….……………………………………………

…… 78

3.4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện gia công trên máy ép đùn (t
o
, thời
gian, vòng quay trục vít) đến tính chất vật liệu ………………………

… 121
3.4.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện gia công trên máy ép phun (t
o
, thời
gian, tốc độ ép) đến tính chất cơ lý của vật liệu ………………………

… 123
3.5. Nghiên cứu sự phân hủy của PLA…………………………………………
…….124
3.5.1. Độ ổn định của PLA trong không khí tự nhiên…………………………….
……124
3.5.2. Động học phân hủy của PLA trong môi trường in vitro…………………
…125
3.5.3. Sự thay đổi khối lượng phân tử và suy giảm độ bền kéo của PLA theo thời
gian phân hủy trong các môi trường khác nhau………………… ………

… 126
3.5.4. Sự thay đổi pH môi trường phân hủy của PLA theo thời gian…………….
….…128
3.5.5. Nghiên cứu sản phẩm phân hủy thủy phân của PLA
130
3.5.6. Nghiên cứu sự thay đổi hình thái học và cấu trúc bề mặt mẫu sản phẩm
PLA bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét…… …………………

… …131



b
: Độ dãn dài tương đối khi đứt


k
: Độ bền kéo đứt

ASTM : American standard test method

CSAX: Chỉ số axit

CSOH: Chỉ số hydroxyl

CSXP: Chỉ số xà phòng

DSC: Phân tích nhiệt vi sai quét

DXO: 1,5 - dioxepan -2-one

E: Năng lượng phối trộn

GC : Sắc ký khí

GC-MS: Sắc ký khối phổ

GPC: Phương pháp sắc ký thấm qua gel

HPLC : Sắc ký lỏng cao áp


PEG: Polyethylenglycol

I.1
PEKN: Polyeste không no

PGA: Polyglycolic axit

PHA: Polyhydroxy ankanoate

PLA: Polylactic axit hay polylactit

PLCLA: Copoly(lactit--caprolacton)

PLGA: Poly(lactit-co-glycolit)

PLLA : Poly(L,L-lactit)

PMMA: Polymetyl metacrylat

PP: Polypropylen

PS: Polystyren

PVC: Polyvinyl clorua

ROP: Polyme hóa mở vòng

SEM: Kính hiển vi điện tử quét


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Trang
1.1. Tính chất vật lý của lactic axit ……………………………………………….
… …23
1.2. Tính chất cơ học của polylactit và copolyme của chúng……………………
… 49
1.3. Thời gian phân hủy invivo của các vật liệu PLA và PLGA
50
3.1. Xác định thành phần D, L-lactic axit trong hỗn hợp sản phẩm……………
… 76
3.2. Sự thay đổi nồng độ [H
+
] của dung dịch LA theo thời gian………………….
…… 77
3.3. Ảnh hưởng của áp suất tới hiệu suất tách loại nước
…… 80
3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất và tính chất của lactic oligome…… …

…….110
3.17. Ảnh hưởng của KLPT đến độ bền nén và độ bền va đập của PLA
…….111
3.18 . Ảnh hưởng của tỷ lệ hàm lượng PLA/PCL đến tính chất cơ lý của vật liệu
… 119
3.19. Điều kiện làm việc trên máy ép phun
…….124
3.20. Sự thay đổi KLPT và độ bền kéo theo thời gian phân hủy của các mẫu
PLA trong môi trường ngâm nước…………………………………………

…127
3.21. Sự thay đổi KLPT và độ bền kéo theo thời gian phân hủy của các mẫu
PLA trong môi trường vùi trong đất………… …… …………………

… 128
3.22. Đánh giá tác động của vi sinh vật tới sự phân hủy của PLA
135 II.1
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình
Trang
1.1. Cấu trúc của Amyloza……………… …
…… 9
1.2. Cấu trúc của Amylopectin…
….……9
1.3. Cơ chế thủy phân xenluloza
… …10
1.4. Cấu trúc của chitin………… …………………………………………

…… 34
1.19. Phản ứng polyme hóa mở vòng anionic…………………………………….
…… 35
1.20. Cơ chế phản ứng polyme hóa mở vòng theo kiểu liên kết tạo phức……….
….… 36
1.21. Cấu trúc của các chất khơi mào được sử dụng trong phản ứng polyme hóa
mở vòng của các lacton và lactit……… ………………………………….

…37
1.22. Phản ứng chuyển hóa este giữa các phân tử (a), nội phân tử (b)
….… 38
1.23. Cơ chế phản ứng tạo phức ROP theo Kricheldorf………………………
…….39
1.24. Cơ chế phản ứng phản tạo phức ROP theo Penczek………… …
….….40
1.25. Cơ chế phản ứng mở vòng của 4-(dimethylamino) pyridine và N-heterocylic carbine
………43
III.1
1.26. Cơ chế phản ứng trùng hợp mở vòng lactit………………………………………
………45
3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ lên men và thu hồi lactic axit…………………………
………72
3.2. Phổ HPLC của mẫu axit L-axit chuẩn và sản phẩm L-lactic axit lên men……………
………73
3.3. Phổ hồng ngoại của L-lactic axit…………………………………………….
… ….74
3.4. Phổ cộng hưởng từ
1
H – NMR của L-lactic axit………………….………….
….….75

3.17. Phổ cộng hưởng từ
13
C của lactit…………………………………………
…… 96
3.18. Giản đồ phân tích nhiệt DSC của lactit……………………………………
.… 97
3.19. Sự phụ thuộc -ln([M]/[M
o
] vào thời gian phản ứng đối với tỷ lệ monome
và nồng độ chất khơi mào khác nhau

99
3.20. Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ biểu kiến (k
app
) lên nồng độ chất khơi
mào [I
o
], phản ứng được thực hiện tại 60
o
C trong chloroform

100
3.21. Ảnh hưởng của nhiệt độ polyme hóa đến hiệu suất và chỉ số độ nhớt của PLA.
102
3.22. Ảnh hưởng nồng độ chất xúc tác đến hiệu suất và chỉ số độ nhớt của PLA
104
3.23. Giản đồ phân tích GPC của mẫu chuẩn (polystyren)
107
3.24. Giản đồ phân tích GPC của PLA mẫu số 3
108

3.35. Ảnh hưởng của thời gian lưu trên máy đùn ép đến tính chất cơ lý của vật liệu.
122
3.36. Ảnh hưởng của tốc độ vòng quay trục vít đến tính chất cơ lý của vật liệu
123
3.37. Độ hấp thụ nước của PLA trong điều kiện tự nhiên
124
3.38. Sự suy giảm chỉ số độ nhớt theo thời gian phân hủy của PLA
125
3.39. Sự mất khối lượng theo thời gian phân hủy của PLA
126
3.40. Sự thay đổi pH môi trường phân hủy của PLA theo thời gian
129
3.41. Giản đồ GC sản phẩm phân hủy sau 25 ngày
130
3.42. Giản đồ GC sản phẩm phân hủy của PLA sau 70 ngày
130
3.43. Giản đồ GC sản phẩm phân hủy của PLA sau 140 ngày
131
3.44. Ảnh SEM của PLA tại thời điểm ban đầu chưa xảy ra sự phân hủy
132
3.45. Ảnh SEM của PLA sau 1 tháng phân hủy trong môi trường invitro
132
3.46. Ảnh SEM của PLA sau 2 tháng phân hủy trong môi trường invitro
133
3.47. Ảnh SEM của PLA sau 3 tháng phân hủy trong môi trường invitro
133
3.48. Ảnh SEM của PLA sau 4 tháng phân hủy trong môi trường invitro
134
Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (ĐHBK Hà Nội), chỉ riêng Hà Nội, năm 2002 đã
thải ra 74.647 tấn vật liệu polyme phế thải các loại [7]. Như vậy, ước tính về lượng
polyme phế thải trên toàn quốc mỗi năm có thể tới hàng trăm ngàn tấn.
Để hạn chế lượng chất dẻo dùng quá nhiều, một số quốc gia đã tìm cách hạn
chế lượng sử dụng như phạt tiền cao đối với các cửa hàng sử dụng túi nhựa, hoặc

2
dùng các hình thức tuyên truyền như ngày toàn dân không dùng túi nhựa. Biện pháp
chủ động nhất là chế tạo ra những vật liệu polyme có khả năng tự phân huỷ. Từ
những năm 70 trở lại đây, các nhà khoa học trên thế giới đã tập trung nghiên cứu điều
chế và ứng dụng vật liệu polyme phân hủy sinh học (còn gọi là polyme tự phân hủy)
nhằm mục đích sản xuất các vật dụng thay thế (như bao bì, túi đựng, màng mỏng che
phủ đất, vật dụng khuôn đúc, bầu ươm cây giống ) nhằm góp phần giảm thiểu ô
nhiễm môi trường sống [29,147]. Xu thế chung và mục tiêu toàn thế giới là sẽ thay
thế 30% sản phẩm từ nhựa khó phân hủy hiện nay trong 12 năm tới và dần dần tiến
tới thay thế hoàn toàn bằng chất dẻo phân huỷ sinh học trong những năm tiếp sau.
Trong bối cảnh như vậy, ở nước ta, vấn đề nghiên cứu, ứng dụng các loại
polyme có khả năng phân hủy sinh học mới chỉ được quan tâm từ khoảng chục năm
trở lại đây. Những nghiên cứu bước đầu này mới chỉ tập trung vào đối tượng vật liệu
trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo biến tính với tinh bột để ứng dụng trong một số lĩnh vực
như nông nghiệp, bao gói, để giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Còn những nghiên
cứu để chế tạo ra vật liệu ứng dụng trong công nghệ cao, vật liệu cho y- sinh học thì
hầu như chưa được quan tâm đến. Chính vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển về vật
liệu polyme có khả năng tự phân hủy, mà đặc biệt là polyme phân hủy sinh học trên
cơ sở polylactic axit là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn ở nước ta hiện nay.
Với mục tiêu nghiên cứu nhằm tạo ra quy trình công nghệ tổng hợp
polylactic axit (PLA) phân tử lượng cao có khả năng phân hủy sinh học đến mức độ
phân tử thấp, thân thiện với môi trường và khả năng ứng dụng của chúng trong đời
sống, luận án tiến sĩ hóa học xác định các nội dung nghiên cứu chính như sau:
- Nghiên cứu lựa chọn hệ chất xúc tác, lựa chọn và tối ưu hóa các điều kiện

1.1.1. Khái niệm về polyme phân hủy sinh học
Có rất nhiều các định nghĩa về polyme phân hủy sinh học. Theo tiêu chuẩn
ASTMD-6400-99 đối với các vật liệu phù hợp cho những ứng dụng phân hủy có hai
định nghĩa [28].
- Chất dẻo có khả năng phân hủy sinh học là một chất dẻo có khả năng phân
hủy trong đó kết quả của sự phân hủy là từ các hoạt động của các vi sinh vật xảy ra
trong tự nhiên như là vi khuẩn, nấm và các loài thực vật.
- Chất dẻo phân hủy là một chất dẻo mà sự phân hủy của chúng gây bởi quá
trình sinh học, sinh ra CO
2
, nước, các hợp chất hữu cơ và sinh khối ở một tốc độ
phân hủy phù hợp với sự phân hủy của các loại vật liệu khác, cho phép không thể
nhìn bằng mắt thường, có thể phân biệt được, nhận ra được hoặc độc tính sản phẩm
còn lại.

4
Một số các định nghĩa khác cũng đã được sử dụng trong các điều kiện phức
tạp về những đòi hỏi trên khía cạnh tạo nên vật liệu. Các định nghĩa được trình bày
dưới đây được tạp chí “Biocycle” đưa ra năm 1998.
- Khả năng phân hủy “một vật liệu được gọi là có khả năng phân hủy từ khía
cạnh các điều kiện môi trường cụ thể nếu nó trải qua một sự phân hủy tới một mức
độ nhất định, trong một khoảng thời gian xử lý bởi các tiêu chuẩn cụ thể của các
phương pháp thử”.
- Sự phân hủy “một quá trình không thuận nghịch dẫn tới một sự thay đổi
đáng kể về cấu trúc của vật liệu, các đặc trưng điển hình bởi sự mất đi các tính chất
(ví dụ như: tính toàn vẹn của vật liệu, khối lượng phân tử, cấu trúc hay độ bền hóa
học) và các mảnh nhỏ. Sự phân hủy bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường,
toàn bộ thời gian cho quá trình bao gồm một hoặc nhiều bước”. - Sự làm tan rã “sự
phá hủy một phần rất nhỏ các mảnh nhỏ của các loại bao gói, hay vật liệu sử dụng
làm bao gói là nguyên nhân bởi cơ chế của sự phân hủy”.

phân hủy. Các quá trình phân hủy này diễn ra bên trong tế bào vi sinh và đòi hỏi sự
tham gia của các quá trình trao đổi chất khác nữa bên trong tế bào. Tuy nhiên, cả
hai quá trình phân hủy sinh học (trong môi trường không khí và kị khí) chỉ xảy ra
trong môi trường có độ ẩm nhất định. Vì vậy, polyme muốn tự phân hủy sinh học
thì phải có tính chất ưa nước, hay nói cách khác là có độ hút ẩm cao. Chính vì tính ưa
nước nên các polyme phân hủy sinh học thường có các tính năng cơ lý không cao [169].
1.1.2.2. Phân hủy không sinh học
Quá trình phân huỷ không sinh học bị tác động bởi nhiều yếu tố hóa học như
thủy phân, oxy hóa, yếu tố cơ lý như thời tiết, ánh sáng, sức căng cơ học v.v Đối
với polyme, trong các yếu tố đó quá trình oxy hóa và quá trình phân hủy dưới tác
động của tia UV (hay còn gọi là phân hủy quang học) là quan trọng nhất.
a) Quá trình thủy phân
Có hai con đường chính chủ yếu đối với các chuỗi polyme là chúng có khả
năng bị thủy phân hay bị thụ động với quá trình thủy phân hoặc là hoạt động mạnh
với các phản ứng enzim. Các polyme quan trọng nhất trong tự nhiên như là
polysaccharit, poly(hydroxylalkanoate), polyhydroxybutyrate và polyhydroxyl
valerate là các polyme có khả năng phân hủy thủy phân hoàn toàn [83,132,
168,197]. Nhiều polyeste no tổng hợp ứng dụng trong y tế, dược học như polylactit,
polyglycolit Sự phân hủy chủ yếu thông qua sự thủy phân.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng lên tốc độ phân hủy thủy phân bao gồm: loại liên kết
hóa học trong liên kết nội tại của polyme, tính hút nước, ưa nước, khối lượng phân
tử, độ kết tinh, thành phần của copolyme và sự có mặt của các hợp chất có khối
lượng phân tử thấp [74]. Những vấn đề khác liên quan tới sự mất độ ổn định tính
chất hóa học của polyme trong suốt quá trình phân hủy, các tác nhân không mong
muốn khi tốc độ phân hủy quá nhanh, hay các sản phẩm của sự phân hủy có nồng
độ độc tính cao. Nhiều polyme phân hủy sinh học có chứa một số loại liên kết thủy
phân. Các polyme chứa liên kết anhydrit [20] hay các liên kết ortho-este [79] là các
liên kết phản ứng mạnh nhất và có tốc độ phân hủy thủy phân nhanh. Các liên kết

6

nhậy cảm cao như nhóm C=O vào cấu trúc phân tử hay thêm các muối kim loại
(Co, Fe, Mg, Zn, Ce ) của axit béo không no. Các kết quả nghiên cứu cũng cho

7
thấy, quá trình phân hủy quang học sẽ mạnh lên khi chất tăng cường quá trình oxy
hóa (prooxidant) được sử dụng.
1.1.3. Phân loại polyme phân hủy sinh học
Sự phân loại polyme phân hủy sinh học cũng chỉ mang tính chất tương đối, tuy
nhiên người ta dựa vào một số tính chất đặc trưng cơ bản của chúng để phân loại.
Dựa vào khả năng phân hủy có thể phân loại thành polyme phân hủy thế hệ 1, 2 và
3. Dựa vào nguồn gốc hình thành của các polyme ta có hai loại polyme phân hủy
sinh học là polyme phân hủy sinh học từ tự nhiên và polyme tổng hợp phân hủy
sinh học. Người ta cũng có thể phân biệt các polyme phân hủy sinh học trên cơ sở
các liên kết đặc trưng và thành phần cấu tạo nên chúng, theo cách này ta có: polyme
este, polyvinyl ancol, polyanhydrit…
1.1.3.1. Phân loại theo thế hệ
Dựa trên khả năng phân hủy các polyme được phân loại thành polyme phân hủy thế
hệ 1, thế hệ 2 và polyme phân hủy thế hệ 3.
a) Polyme phân hủy thế hệ 1
Là các polyme được nghiên cứu chế tạo theo hướng biến tính các polime cổ
điển, cụ thể là PE, PP, PVC, tiếp theo là thay thế chúng.
Đầu tiên người ta tìm cách trộn hợp ( blend) giữa các loại nhựa truyền thống với các
chất phụ gia, chất độn có khả năng tự "rửa trôi" trong môi trường, ví dụ như CaCO
3

một chất độn khá phổ biến trong công nghiệp gia công polime. Trong môi trường
dưới tác dụng của H
2
O, CO
2

c) Polyme phân hủy thế 3
Là các polyme có khả năng phân hủy sinh học ( phân hủy hoàn toàn, sản phẩm
phân hủy cuối cùng là CO
2
và H
2
O). Các loại polyme này thông thường được điều
chế từ các monome tổng hợp bằng con đường sinh học. Ví dụ: theo chu trình
chuyển hoá glucose ta có thể sinh tổng hợp được các monome là các axit như axit
succinic, lactic, fumaric, các diol như propan-1,2-diol, và propan-1,3-diol để sản
xuất polime sinh học [23]. Người ta gọi hướng phát triển này là công nghệ chuyển
hoá sinh học (metabolic engineering). Sản phẩm của nó là các monome có nguồn
gốc sinh học 100% (từ nguyên liệu đầu là tinh bột, rỉ đường…). Bằng phương pháp
len men người ta có thể điều chế ra các monome, rồi từ đây tổng hợp các polime
phân hủy sinh học [62].
1.1.3.2. Phân loại theo nguồn gốc
Các polyme phân hủy sinh học cũng được phân loại dựa vào nguồn gốc của chúng.
Theo cách phân loại này có hai loại polyme phân hủy sinh học[146].
a) Các polyme tự nhiên phân hủy sinh học:
a1) Polysacarit
Polysacarit tự nhiên phân huỷ sinh học có rất nhiều, song các công trình
nghiên cứu chủ yếu vào hai loại là tinh bột và xenluloza. Cả tinh bột và xenluloza

9
đều có cấu tạo từ hàng trăm đến hàng nghìn vòng D-glucopyranoza. Các vòng này
nối với nhau bởi liên kết axetal. Trong tinh bột, vòng glucoza tồn tại ở dạng ,
trong khi đó ở xenluloza nó tồn tại ở dạng . Chính vì sự khác nhau đó mà enzym
xúc tác phản ứng thuỷ phân liên kết axetal trong quá trình phân hủy sinh học của
tinh bột và xenluloza là khác nhau và không thể thay thế cho nhau [48].
* Tinh bột

tạo mạch nhánh. Amylopectin có công thức cấu tạo như sau:
O
O O
OH
OH
CH
2
OH CH
2
OH
OH
CH
2
OH
OH
OH
O
O
O
HO
O
CHOH
O
O
OH
OH
O
O
O
OH

-
C
3
của xenluloza, tạo thành "aldehyt" xenluloza rất hoạt động và có thể thủy phân
tạo thành các đoạn mạch có khối lượng phân tử thấp hơn. Các enzym oxy hóa khác
có thể oxy hóa vòng glucoza và oligome tạo thành axit glucuronic [190].
.
O
O
CH
2
OH
OH
OH
O
H
2
O
2
O
O
CH
2
OH
OH
OH
O
O
CH
CH

2
OH
NHCOCH
3
OH
O
O
CH
2
OH
NHCOCH
3
OH
O
O
CH
2
OH
O
NHCOCH
3
OH
n

Hình 1.4. Cấu trúc của chitin
Chitin là một trong những polysacarit có nhiều nhất trong tự nhiên, chỉ sau
xenluloza. Do cấu trúc bề mặt của chitin khá chặt chẽ, phẳng và mang nhóm chức
axetyl nên khó tham gia vào các phản ứng hóa học, mặt khác lại không tan trong
nước và các dung môi thông thường.
Chitosan là một dẫn xuất quan trọng nhất của chitin, được tạo thành qua việc

sinh học tốt cho mục đích ứng dụng cấy ghép mô [70].
O
O
O
O
ROP
O
O
O
O
n

Hình 1.5. Cấu trúc của glycolit và một đơn vị mắt xích của polyglycolic axit (PGA)
Trong ống nghiệm (in vitro) polyglycolit có thời gian phân hủy khoảng 25
ngày. Thực tế ứng dụng trong y học, glycolit thường được polyme hóa với monome
khác [70], ví dụ như lactit để hình thành nên polyglycolit - co-lactit (PLGA).
O
O
O
O
ROP
O
O
O
O
CH
3
CH
3
O C C


Hình 1.7. Cấu trúc của Poly-

- hydroxybutyrat (PHB)
Khi R là nhóm - CH
3
ta có poly-- hydroxybutyrat (PHB) có mức độ kết tinh
cao, nhiệt độ nóng chảy ~ 180
o
C và nhiệt độ thủy tinh hóa là 5
o
C. Do có độ kết tinh
cao và và cấu trúc đặc trưng của nó là nguyên nhân làm cho màng và chất dẻo của
PHB rất giòn. Các polyme với nhóm thế alkyl dài hơn hai cũng được vi khuẩn tổng
hợp và hầu hết các polyme này đều phân hủy sinh học rất tốt. Độ kết tinh, nhiệt độ
nóng chảy và nhiệt độ thủy tinh hóa của các loại polyme có nhóm thế nhánh nhiều
hơn hai đều nhỏ hơn so với PHB, vì vậy chúng có tính mềm dẻo, độ bền và độ dai
cao hơn so với PHB [169].
- Polybutylen succinat (PBS) là polyeste no, mạch thẳng tổng hợp có tính chất
như tương tự như PET. Tuy nhiên PBS lại có khả năng phân hủy sinh học trong khi
PET thì không [196]. PBS nói chung được blend với những polyme khác như tinh
bột và copolyme adipat tạo ra PBS-A có lợi về kinh tế.
HO
O
O
OH
HO OH
O
(CH
2

ROP
O
O
n

Hình 1.9. Cấu trúc của

- caprolacton và một đơn vị mắt xích polyme của nó
Vật liệu poly(-caprolacton) có thời gian phân hủy dài, điều này thông thường
gây bất lợi cho những ứng dụng trong y học. Sự phân hủy in vivo của poly(D,L-
lactit) nhanh hơn 2.8 lần so với chuỗi poly(-caprolacton) dưới cùng một điều kiện
[174,175]. Những cách tiếp cận khác là sử dụng copolyme của poly(-caprolacton)
để tăng tốc độ phân hủy. Copolyme của poly(-caprolacton) và D,L-lactit với mọi tỷ
lệ thành phần phân hủy nhanh hơn nhiều so với polyme đồng nhất của chúng, dựa
trên quan sát những thuộc tính về sự khác biệt hình thái học, đặc biệt là sự giảm độ
kết tinh và sự hạ thấp nhiệt độ thủy tinh [131].
b.3) Polyamit (PA)
Mặc dù PA có chứa các liên kết amit như trong polypeptit nhưng tốc độ phân
huỷ sinh học của PA rất chậm và có thể coi là không phân hủy. Tuy nhiên enzym và vi
sinh vật có thể phân hủy oligome có khối lượng phân tử thấp [160,201]. Nấm aspergillus
có thể phân huỷ sợi aramit.
C
C
H
CH
3
N
H
C
O

sinh vật như Aspergillus Niger, Aspergillus funeigatus, Fusarium solanii,
Cryplococcus lasirentii và các enzym như papain, subtilisin có khả năng phân hủy
uretan. Ảnh hưởng của diizocyanat cũng quan trọng đối với sự phân hủy sinh học
của polyuretan, ví dụ diizocyanat mạch thẳng dễ phân huỷ hơn so với diizocyanat
mạch vòng, diizocyanat béo phân hủy nhanh hơn diizocyanat có nhân thơm [49,
179, 185].
b.6) Polvinylancol
Polyvinylancol (PVA) là polyme tan trong nước và dễ bị vi sinh vật phân hủy.
Swift đã công bố tài liệu tổng quan về polyme tan trong nước cùng các thông tin về
sự phân hủy sinh học của PVA, polycacboxylic axit, polyhydroxy cacboxylic axit
[186]. Tuy nhiên PVA không thể gia công bằng công nghệ đùn thông thường, bởi vì
nó phân hủy tại nhiệt độ gần với nhiệt độ nóng chảy ~ 230
o
C. Ngay cả loại đã được
thủy phân một phần cũng bị phân hủy một phần khi gia công nóng. Để có thể gia
công theo phương pháp đùn trộn thông thường người ta thường phải dùng chất hóa

16
dẻo [176]. PVA có thể được ứng dụng để chế tạo màng mỏng. Cũng như các
polyme phân hủy khác, quá trình phân hủy của PVA phụ thuộc vào độ kết tinh và
trọng lượng phân tử của nó.
1.1.4. Ứng dụng của polyme phân hủy sinh học
Polyme phân hủy sinh học được ứng dụng chủ yếu trong 3 lĩnh vực : y học,
nông nghiệp và bao bì, một vài loại đã trở thành sản phẩm thương mại. Do có tính
chất cơ, lý với khả năng tương hợp sinh học, rất nhiều sản phẩm polyme phân hủy
sinh được ứng dụng đặc biệt nhiều trong ngành y tế.
1.1.4.1. Ứng dụng trong nông nghiệp, lâm nghiệp
Màng mỏng từ chất dẻo đã được ứng dụng trong nông nghiệp dưới dạng các
loại màng che, màng phủ, màng để chế tạo hom ươm cây Màng chất dẻo có tác
dụng giữ hơi ẩm cho đất, ngăn cỏ dại phát triển, có tác dụng ổn định nhiệt của đất,