Nghiên cứu Tổng hợp poly-(sucinic anhydric)
và poly-(maleic anhydric)
trên xúc tác axetat kim loại
Hồ Sơn Lâm, Võ Đỗ Minh Hòang, Trịnh Thị Minh Thùy
Nguyễn Thị Thu Thảo, Lê Thị hòa, Đỗ Thị Mai
Phân viện khoa học vật liệu tại TPHCM
SUMMARY:
I.đặt vấn đề:
Polyme đợc khám phá từ lâu đời đợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực nhng vẫn có các nhợc
điểm là không phân huỷ đợc nên dần trở nên quá tải và ô nhiễm môi trờng, đó là vấn đề cấp bách
của nhiều nớc trên thế giới. Hàng triệu tấn chất thải polyme bao gồm rác bao tải, các túi đựng
bằng nilon và bao bì đã đợc chôn dới đất trên thế giới mỗi năm : Trung Quốc 16 triệu tấn, ấn Độ
4,5 triệu tấn và Anh 1 triệu tấn , trong đó 800.000 tấn là chất thải polyetylen [1].
Việc nghiên cứu polyme tự phân hủy sinh học đợc các nớc tiên tiến trên thế giới nghiên
cứu từ lâu trên nhiều phơng diện đặc biệt trong lĩnh vực y tế. Trong những năm gần đây, đã có
hàng trăm công trình đăng trên các tạp chí chuyên ngành polyme về các polyme tự phân hủy sinh
học với tổng lợng 44 công trình trong 1168 trang.
Polyanhydric là một dạng polyme tự phân huỷ mới thuộc họ vật liệu sinh học có sờn
cacbon kị nớc và nối anhydric có tính thuỷ phân không ổn định do đó sự phân huỷ bằng cách thuỷ
phân có thể điều khiển bởi sự xoay trở của thành phần polyme. Điều đó rất lý thú vì nó cho thấy
rằng không có dấu hiệu của phản ứng cháy. Polyme này phân huỷ tốt trong vitro cũng nh vivo
thành các acid tơng ứng là các sản phẩm non mutagenic và non cytotoxic . [2]
Polyanhydric có những u điểm sau [3]:
+ Đợc điều chế từ các nguồn có sẳn với giá cả thấp và là diacid an toàn.
+ Đợc điều chế chỉ một giai đoạn mà không cần qua giai đoạn làm sạch.
+ Cấu trúc polyme xác định với khối lợng phân tử đợc kiểm soát và phân huỷ bằng cách
thuỷ phân ở thời gian giới hạn.
+ Cấu trúc có khả năng xoay trở sao cho phù hợp để phóng thích chất hoạt hoá sinh học ở
tốc độ đoán đợc trong chu kỳ các tuần, hay tháng.
+ Polyme đợc điều chế trong khuôn đúc có áp lực với nhiệt độ thấp hoặc ép trồi để tạo ra
sản phẩm với khối lợng lớn và có thể thay đổi khi ta chọn các monome khác nhau, thành phần

reflux
CH
3
2
2
O
O O
C C
C
(CH )
C
O
O
O
3
CH
xuc tac
Polyme đợc tạo thành từ phản ứng trùng ngng prepolyme trong bình phản ứng bằng Inox có gắn
máy khuấy, bơm hút chân không, bếp gia nhiệt.
Prepolyme
10
-4
mmHg
180
o
C 90min
CH
3
O
O O

TT Xúc tác
Hiệu suất Prepol. Hiệu suất polyme
mg ma% Tnc
0
C mg ma%
prepol
ma%
sucinic
Tnc
0
C
1
2
3
4
Ca(CH3COO)2
Zn(CH3COO)2
Mg(CH3COO)2
Cd(CH3COO)2
11000
14000
13800
15900
61
78
77
88
117,5
117,5
117,4

1
2
3
4
Ca(CH3COO)2
Zn(CH3COO)2
Mg(CH3COO)2
Cd(CH3COO)2
9400
11200
9800
10200
81
96
84
88
129,4
129,4
123,0
132,0
2700
2700
2600
3500
28
24
26
34
23
23

sucinic, ngoại trừ trờng hợp xúc tác axetat cadmium(4). Đặc biệt, khi xúc tác là axetat kẽm, hiệu
suất prepolyme của acid maleic đạt tới 96%. Khi nguyên liệu ban đầu là acid maleic, hiệu suất
prepolyme ít phụ thuộc vào một loại nào trong những hệ xúc tác nêu trên. Nhng đối với nguyên
liệu ban đầu là acid sucinic thì sự phụ thuộc này thể hiện rõ và sự cách biệt là khoảng 20%. Trong
khi axetat kẽm và magnhê (2,3)cho hiệu suất gần 80% thì axetat canxi (1) chỉ cho 60%, còn
axetat cadmium (4) cho hiệu suất 88%
Trong quá trình hình thành prepolyme, thời gian phản ứng đóng vai trò khá quan trọng.
Bảng 3: Hiệu suất prepolyme phụ thuộc vào thời gian phản ứng:
Thời gian phản ứng (Giờ) Hiệu suất prepolyme( mg) ma-%
1
2
3
4
5
6
7
7600
7900
8300
13300
12700
12800
13300
42
44
46
74
71
71
74

C. Phản ứng trùng ngng trong khối nóng chảy, thờng là ở nhiệt
độ 180 280
0
C.
2:Kết quả phân tích IR:
a/IR của prepolyme:
IR của prepolyme đợc xác định trên máy của hãng Bruker trong vùng 3500-500 cm
-1
.
Qua phổ IR của prepolyme có thể thấy rõ mối liên kết [-O-C=O] trong cấu trúc prepolyme :
CH
3
2
2
O
O O
C C
C
(CH )
C
O
O
O
3
CH
nằm ở vùng 1588-1690 cm
-1
, còn cabonyl của polyme nằm ở vùng 1710 -1740cm
-1
. Liên kết [C-

polyanhydric có thể đợc ớc lợng bởi tỷ lệ của mũi anhydric ở bớc sóng 1810 cm
-1
và 1700 cm
-1
. ý
nghĩa quan trọng của phổ này là giúp ta có thể đoán đợc thời gian phân huỷ của nối anhydric khi
không thể sử dụng phơng pháp hòa tan của sản phẩm phân huỷ[6].

.3: Kết quả phân tích SEM:
Kết quả chụp SEM mẫu prepolyme của acid sucinic và poly-(sucinic anhydrid) cho thấy
các monome đã trùng ngng thành những polyme có trọng lợng phân tử lớn hơn. Tơng tự là kết quả
chụp SEM prepolyme của acid maleic và poly-(maleic anhydrid). Do cấu trúc của poly-(maleic
anhydrid) có nối đôi C=C nên tính chất của nó dòn hơn. Điều đó thể hiện trên bề mặt phân tử khi
chụp SEM. Phân tử poly-(sucinic anhydrid) có độ láng, mịn hơn so với poly-(maleic anhdrid).
4.Kết quả phân tích SKG và xác định trọng lợng phân tử:
+Poly-(maleic anhydric) có trọng lợng phân tử là 5380.
+Poly-sucinic anhydric) có trọng lợng phân tử là 8299.
5.Kết quả phân tích khả năng tự phân hủy:
Khả năng tự phân hủy đợc xác định bằng phản ứng INVITRO, cho mẫu Polyme trong
dung dịch Buphe có độ PH khác nhau và kiểm tra độ PH theo thời gian:
Các kết quả khảo sát trên cho thấy, mẫu ngâm trong dung dịch Buphe có độ PH biến thiên từ 5,5
cho đến 7,5.Thời gian từ 5-10 giờ đầu tiên, khả năng tự phân hủy diễn ra rất nhanh và không phụ
thuộc vào độ PH. Sau 10 giờ, Khả năng tự phân hủy giảm dần. Các đồ thị cho thấy PH điểm đầu
và PH điểm cuối chênh lệch nhau khỏang 1,2-1,3 độ PH và khỏang cách này giữ nguyên theo các
nồng độ dung dịch.
IV. kết luận:
1.Đã nghiên cứu tổng hợp Poly-(sucinic anhydrid) và Poly-(maleic anhydrid) bằng
phản ứng trùng ngng nóng (hotmeltspolycondensation) giữa sucinic acid và maleic acid với acetic
anhydrid trên các hệ xúc tác acetat kim lọai( Ca, Mg, Zn. Cd). Kết quả tổng hợp cho hiệu suất tạo
thành prepolyme của maleic trên các xúc tác nhìn chung đều cao hơn so với sucinic, ngoại trừ tr-

of degradable poly-(anhydric-co-imides). Macromolecules 28 p.2184-2193 (1995)