ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
ĐỀ TÀI:
TỔNG HP VÀ NGHIÊN
CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT
LIỆU HÚT NƯỚC TINH
BỘT –POLYACRYLIC ACID
Chuyên ngành: Vật Liệu Hữu Cơ
Mã số ngành: 23.00
Luận văn Kỹ sư Công nghệ hoá học
Người hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN CỬU KHOA
CN. TRẦN NGỌC QUYỂN
Sinh viên thực hiện: ĐẶNG THỊ HIỀN
TP. HỒ CHÍ MINH - 2005
1. Đầu đề Đồ án tốt nghiệp
Lên men rượu bưởi
2. Nhiệm vụ (u cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
- Khảo sát ngun liệu bưởi.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình lên men rượu.
- Tối ưu q trình lên men rượu.
- Bước đầu đánh giá đánh giá sơ bộ chất lượng sản phẩm.
3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 01/04/2009
4. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 24/06/2009
5. Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn
1/ …T.S Nguyễn Thúy Hương …………………………………………
2/ …………………………………… …………………………………………
Nội dung và u cầu LVTN đã được thơng qua Bộ mơn.
Ngày tháng năm 20
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

nhiều khó khăn. Đặc biệt là đời sống đồng bào miền trung và dân vùng cao bò đe doạ.
Từ các vấn đề trên, việc tìm ra các giống mới có khả năng chòu hạn là vấn đề được
đặt ra hàng đầu, nhiều đề tài đã đi sâu nghiên cứu lónh vực này. Bên cạnh đó, do tập
quán của người dân thường sử dụng các giống cây truyền thống và đáp ứng được nhu
cầu cần có một loại vật liệu cung cấp nước cho cây mà không ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm nông nghiệp và môi trường xung quanh. Vật liệu polymer hút nước
đã ra đời góp phần làm giảm lượng nước tưới cho cây, giữ độ ẩm cho đất, kéo dài thời
gian giữ nước cho cây, tăng năng suất cây trồng.
Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất xuất phát từ dầu mỏ như acid acrylic,
polymer acrylamide, polymer có nối đôi ethylenic, polyvinyl alcohol hoặc các
copolymer của chúng với các tác nhân tạo liên kết ngang khác nhau và chúng được sử
dụng trong nhiều lónh vực: y tế, dược phẩm, tả lót và trong nông lâm nghiệp.
Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành tổng hợp và khảo sát một số đặc tính ảnh
hưởng đến khả năng hút nước của một số sản phẩm nhằm mục đích đưa ra điều kiện
tối ưu cho từng loại sản phẩm, nghiên cứu cấu trúc ghép của PAA với tinh bột, từ đó
đưa ra các phương pháp tổng hợp chung cho các phản ứng ghép giữa PAA với
cellulose, các dẫn xuất của cellulose, tinh bột và polyvinylacol
DANH MUẽC CAC Tệỉ VIET TAẫT
PAA: Polyacrylic acid
PVA: Polyvinyl alchol
PAM: Polyacrylamide
ASA: Acrylic-styren-acrylonitril
EMA: Ethylene-methacrylate
EEA: Ethylene-ethylacrylate
EBA: Ethylene-butylacrylate
CMC: Carboximethylcellulose
HEC: Hydroximethylcellulose
LAS: Linear alkylbenzen sulfonate
LES: Lauryl eter sulfate
BKC: Benzalkoniumchloride

Đồ thò 2: Ảnh hưởng của hàm lượng potasium persulfat lên khả năng hấp thụ
nước của vật liệu PAA- tinh bột
Đồ thò 3: Ảnh hưởng của các loại tinh bột lên khả năng hấp thụ nước của vật
liệu PAA-tinh bột
Đồ thò 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng hấp thụ nước của vật liệu PAA-
Tinh bột
Đồ thò 5: Ảnh hưởng của lượng NaOH lên khả năng hấp thụ nước của vật liệu
PAA-tinh bột
Đồ thò 6: Ảnh hưởng của các loại chất tạo liên kết ngang lên khả năng hấp thụ
Nước
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1
1.1. VẬT LIỆU HẤP THỤ NƯỚC 2
1.1.1. Thành phần cơ bản của vật liệu tổng hợp 2
1.1.2. Giới thiệu về acid acrylic 4
1.1.3. polyacrylic acid (PAA) 5
1.1.4. Tinh bột 8
1.1.4.1. Cấu tạo, tính chất amylose 9
1.1.4.2. Cấu tạo và tính chất amylopectin 11
1.1.4.3. Tính chất chức năng của tinh bột 12
1.1.4.4. Ứng dụng 18
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI 19
1.3. PHẢN ỨNG TẠO GỐC TỰ DO TRONG QUÁ TRÌNH GHÉP TẠO
COPOLYMER 21
1.3.1. Tạo gốc tự do bằng hoá chất (muối ceri, hydrogenperoxide) 21
1.3.2. Tạo gốc tự do bằng phản ứng quang hoá kết hợp với hoá chất 24
1.3.3. Tạo gốc tự do bằng phản ứng quang hoá 24
1.4. Phương pháp và nội dung nghiên cứu 25

nhiên diatomit, bentonic… đều có khả năng hấp thụ hoặc trương nở. Các vật liệu này
có sẵn trong thiên nhiên, tuy nhiên hiệu quả giữ nước rất kém.
 Vật liệu tổng hợp:
+ Vật liệu vô cơ:
Gồm silicagel, Na
2
SO
4
, CaCl
2
… những vật liệu này có khả năng hút ẩm nhưng
không thể giữ một lượng nước lớn, và dễ gây ngộ độc cho cây trồng.
+ Vật liệu hữu cơ:
Có rất nhiều loại vật liệu hữu cơ có khả năng hút nước cao đã được tổng hợp và
thương mại hoá. Các hoá chất dùng để tổng hợp các loại vật liệu này phần lớn xuất
phát từ nguồn nguyên liệu dầu mỏ như acid acrylic, methacrylic, acrylamide, các
polymer polyacrylic acid (PAA), polyvinyl alcol (PVA) và một số ít polymer thiên
nhiên như tinh bột, cellulose. Nhiều công ty và các viện khoa học trên thế giới đã
nghiên cứu ra các loại vật liệu hút nước nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế của đời sống
như: các loại tả lót có thể tự hút nước dùng cho trẻ em, băng gạt dùng trong y tế và vệ
sinh cá nhân, vật liệu giữ nước cho đất để nâng cao năng suất cây trồng trong nông
nghiệp.
1.1.1. Thành phần cơ bản của vật liệu tổng hợp: [18]
Monomer: Chiếm từ 20-80% gồm:
+ Ester có chứa nối đôi vinyl của acid (meth)acrylic với các alcol mạch ngắn:
metyl(meth)acrylate, etyl(meth)acrylate, propyl(meth)acrylate.
+ Acid acrylic, methacrylic và muối của chúng với kim loại kiềm, acrylamide,
acrylonitril. Trong các loại vật liệu tổng hợp từ các loại monomer trên thì các muối
acid (meth)acrylic, acrylonitril thủy phân có khả năng hút nước rất cao. Tuy nhiên
acrylonitril là tác nhân có thể gây ung thư nên acid (meth)acrylic và muối của nó

)
6
)

và các hệ phản ứng oxi-hoá khử như: MnO
2
-acid oxalic,
peroxydiphosphat-thioure, Fe
3+
- cystein
Chất làm đặc và chất để ghép tạo copolymerr: Tinh bột, Polyvinyl alcol, bột
cellulose và các dẫn xuất của nó như carboximethylcellulose (CMC),
hydroximethylcellulose (HEC).
Chất hoạt động bề mặt: Nonyl phenol, sorbitol monosterat, linear alkylbenzen.
sulfonate (LAS), lauryl eter sulfate(LES).
Chất khử mùi: Zeolite, than hoạt tính
Chất kháng khuẩn: Đối với vật liệu hấp thụ nước dùng trong tả lót, sản phẩm vệ
sinh cá nhân người ta thường cho thêm vào các chất kháng khuẩn, diệt khuẩn là các
muối amonium tứ cấp: benzalkoniumchloride(BKC), cetyltrimethy amonium chloride,
didecyldimethylamoniumcarbonate.
Tuy nhiên chất làm đặc, chất hoạt động bề mặt, chất độn, chất khử mùi và kháng
khuẩn có thể dùng hoặc không tùy điều kiện phản ứng và mục đích sử dụng của từng
loại vật liệu.
1.1.2. Giới thiệu về acid acrylic: [14], [20], [21]
 Công thức cấu tạo:
H
2
C =CH – COOH (acroleic acid; 2- propenoic acid)
 Tính chất:
Acid acrylic là chất lỏng không màu, có vò chua, mùi hăng, tan trong nước, alcol

H
2
C
CH CHO
H
2
C CH
COOH
propylen
acrolein
acrylic acid
Do chi phí tạo nên propylene thấp nên nó được sử dụng như một nguồn nguyên
liệu lý tưởng cho tổng hợp acid acrylic.
+ Tổng hợp từ acetylen:
CH
CH
+
CO
+
H
2
O H
2
C
CH
COOH
Phản ứng được thực hiện trong dung môi tetrahydrofuran ở nhiệt độ khoảng
200
o
C, áp suất 6 -10 MPa và xúc tác Nickel bromide. Do acetylen quá đắt cho nên

2

O
ethylene oxide
HCN
CH
2
CH
2
OH CN
ethylenecyanohydrin
H
2
O
CH CN
H
2
C
acrylonitril
H
2
O
NH
3
H
2
C
CH
COOH
acid acrylic

PAA được tổng hợp theo nhiều phương pháp với mỗi phương pháp các tác giả
dùng một chất khơi mào riêng cho mỗi loại khối lượng phân tử và mục đích sử dụng
khác nhau. Để tổng hợp PAA có khối lượng phân tử cao.
Mishra đã polymer hoá AA với chất khơi mào NO
•
2
được tạo ra từ phản ứng nhiệt phân
Pb(NO
3
)
2
trong dung môi benzen [13]
Pb(NO
2
)
t
o
PbO
+
NO
2
+
O
2
2
2
1
/
2
Tác giả đề nghò cơ chế như sau:

2
O
8
S
2
O
8
2

2K
+
SO
4
+
nCH
2
CH
COOH
CH
2
CH
COOH
n
SO
4

+
CO
2
+

C
6
H
5
COO
 Ứng dụng:
NO
2
+
M M
M
+
M M
n+1
M
n
+
M
m
polymer
PAA là polymer có khả năng chòu hoá chất, thời tiết, rắn chắc sau khi đònh hình,
nên có nhiều ứng dụng trong công nghiệp:
- Sản phẩm trùng hợp dạng rắn có màu trong suốt thường được dùng làm nguyên
liệu cho sản xuất các thiết bò như kính sát tròng, thiết bò y khoa, thiết bò quang học,
kính chiếu hậu, các loại nhựa trao đổi ion, các tấm panel dùng
ngoài trời trong xây dựng nhà cửa
- Sản phẩm trùng hợp dạng nhũ (keo sữa): kỹ thuật này cho polymer có trọng
lượng phân tử cao dùng rộng rãi trong những ứng dụng về sơn phủ bề mặt, trong công
nghiệp nhuộm, in ấn, dệt, tổng hợp vecni hoặc màng polymer kim loại có hoạt tính
sinh học với các kim lọai có tính kháng khuẩn, kháng nấm, khử mùi( Cu, Zn, Ag).

Na
+
CH
2
= CH
+
x
Acrylamide Sodium acrylate
Đồng trùng hợp của acrylamide và sodium acrylamide tạo anionic PAM
Ngoài phản ứng tạo copolymer PAM, một số loại copolymer phổ biến khác của
monomer acrylic hoặc các ester của acrylic :
Acrylic-styren-acrylonitryl(ASA): có độ bóng cao, kháng va đập cao, chống chòu
thời tiết tốt và chòu đựng được nhiều loại dung môi hữu cơ, acid, kiềm. Được dùng
trong nhiều sản phẩm bảo hộ lao động, thiết bò thông tin liên lạc…
Ethylen-methacrylate(EMA): mềm dẻo, linh động thường gặp trong đóng gói
dược phẩm, găng tay
Ethylen-ethylacrylate(EEA): mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, chòu nhiệt tốt nên được
dùng nhiều trong dây cáp điện…
Ethylen-butylacrylate(EBA): cứng ở nhiệt độ thấp, không giống như các
copolymer trên EBA có tính năng quang học kém. Được dùng trong bao bì thực phẩm
đông lạnh.
1.1.4. TINH BỘT: [5], [6], [21]
Trong thiên nhiên, tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào. Người ta
thấy tinh bột có trong cây xanh, rễ, cành, hạt, củ và quả. Trong thời kỳ “ngủ” và nảy
mầm, tinh bột là chất dự trữ năng lượng cho cây.
Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng không hòa tan trong nước do đó
có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không ảnh hưởng đến áp suất thẩm
thấu. Các hydratcarbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh chóng
được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này gọi là tinh bột đồng hoá, rất linh
động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển

CH
2
OH
OH
H
O
H
O
O
OH
CH
2
OH
OH
O
H
O
OH
CH
2
OH
OH
H
O
H
Amylose của khoai tây có khối lượng phân tử trung bình là 400.000, trong khi đó
amylose của ngô và thóc nằm giữa 100.000 và 200.000.
Hàm lượng amylose của một số tinh bột:
Tinh bột Hàm lượng amylose(%)
Ngô 25-28

rượu vòng, các phenol; các hydrocacbon thẳng và vòng; các dẫn xuất benzen có nhóm
alđehi; các nitroparafin…
Điều đáng chú ý là khi tạo phức với amylose, các chất tạo phức cũng
chiếm vò trí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự như iod. Điều lý thú là phức của
vitamin A với amylose thường bền và ít bò oxi hoá. Do đó người ta thường bảo vệ
vitamin A trong thuốc cũng như trong thức ăn gia súc bằng cách cho nó tạo phức với
amylose.
1.1.4.2. Cấu tạo và tính chất của amylopectin:
 Cấu tạo của amylopectin:
Phân tử của amylopectin còn lớn và dò thể hơn amylose nhiều. Cấu trúc phân tử
ngoài liên kết α(1,4)-glucoside, chính liên kết này tạo nên mạch nhánh của
amylopectin, chiều dài của chuỗi mạch nhánh có khoảng 20-30 đơn vò glucose.
Phân tử amylopectin chỉ có một đầu khử duy nhất ở mỗi nhánh.
O
OH
OH
H
O
H
CH
2
O
OH
CH
2
OH
OH
O
H
O

Sắn 110
Lúa mì 90
Đại mạch 95
Ngô nếp 35
Đậu 100
 Tính chất của amylopectin:
Do cấu trúc phức tạp nên amylopectin khó tan trong nước lã mà chỉ tan trong
nước nóng tạo thành dung dòch có độ nhớt cao và bền, không có hay có rất ít khuynh
hướng gây thoái hoá, amylopectin hấp thụ nước nhiều hơn và là thành phần chủ yếu
tạo sự trương phồng của hạt tinh bột.
Trong tinh bột ngoài amylose và amylopectin còn có một lượng polypeptit liên
kết hoá học với tinh bột. Khi thuỷ phân polypeptit này người ta thấy có chứa các acid
amin, có lẽ polypeptit này là chất khơi mào của sự sinh tổng hợp tinh bột.
1.1.4.3. Tính chất chức năng của tinh bột:
Tinh bột là chất rắn, màu trắng, ở dạng vô đònh hình không tan trong nước lạnh.
Trong nước nóng (từ 65
o
C) tinh bột phồng lên do hút nước và tạo một dung dòch keo
nhớt gọi là hồ tinh bột.
 Tính chất thuỷ nhiệt và sự hồ hoá tinh bột:
Khi hòa tan tinh bột vào nước do kích thước phân tử của tinh bột lớn nên các
phân tử nước sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột. Tại đây chúng sẽ tương tác
với nhóm hoạt động của tinh bột tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liên kết ở mắt xích
nào đó của phân tử tinh bột bò yếu đi, dẫn đến phân tử tinh bột bò xê dòch và bò trương
lên. Khi hoà tan tinh bột trong nước sẽ xảy ra các quá trình sau:
Hấp thụ nước qua vỏ
Ngưng tụ nước lỏng
Hydrat hóa và trương nở
Dung dòch
Phân tán

phân tán trong nước. Màng thu được từ thể phân tán trong nước thường dễ dàng trương
ra trong nước.
Qua quá trình hồ hoá sơ bộ ở nồng độ thích hợp, sau đó cho rót tạo màng và bốc
hơi dần, khi các hạt tiếp xúc với nhau bắt đầu thể hiện lực cố kết. Các tính chất cơ lý
của màng sẽ phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra.
+ Khả năng tạo sợi:
Khi tinh bột đã hồ hoá cho qua bản có đục lỗ với kích thước lỗ thích hợp. Khi đùn
qua các lỗ này, chúng sẽ đònh hướng theo chiều của dòng chảy. Sau đó chúng được
đònh hình bằng nước nóng. Các phân tử đã được đònh hướng trong từng sợi sẽ tương
tác với nhau và với nước bằng cầu hidro để hình thành sợi. Tiếp tục nhúng vào bể
nước lạnh để các phân tử liên hợp lại với nhau, tạo nhiều cầu hidro hơn. Cuối cùng,
các sợi đó tiếp tục được gia nhiệt để khử nước cũng như để làm tăng lực cố kết và độ
cứng.
Ngoài khả năng tạo màng, tạo sợi chúng có khả năng tạo màng bao, tương tác
với một số chất khác như: tạo gel với protein, khả năng phồng nở của tinh bột.
 Biến hình tinh bột:
Trong thực tế sản xuất ứng với mỗi loại sản phẩm thường đòi hỏi một dạng tinh
bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất đònh. Để có được những loại hình tinh bột phù
hợp người ta cần biến hình tinh bột. Mục đích của quá trình biến hình tinh bột nhằm:
cải biến các tính chất của sản phẩm; tăng giá trò cảm quan; tạo ra mặt hàng mới, sản
phẩm mới.
Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp như sau:
phương pháp biến hình vật lý; phương pháp biến hình hoá học;phương pháp biến hình
enzim.
+ biến hình vật lý:
- Trộn với chất rắn trơ:
Tinh bột có tính ái lực đối với nước nên hoà vào nước trực tiếp sẽ bò vón cục.
Nếu đem trộn nó với chất trơ sẽ làm cho các hạt tinh bột cách biệt nhau về vật lý, do
đó sẽ cho phép chúng hydrat hoá một cách độc lập và không kết lại thành cục.
- Biến hình bằng hồ hoá sơ bộ: