ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT CẤU TRÚC CỦA NANOCOMPOSITE:

POLY(e -CAPROLACTONE)/ MONTMORILLONITE

 

Bùi Thị Tuyết Vân¹, Lê Thị Thanh Nga¹, Hà Thúc Huy²

¹ Bộ môn Khoa học Vật liệu - Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

² Khoa Hóa - Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

 

Tóm tắt

 

            Polymer phân hủy sinh học được xem là một loại polymer xanh thân thiện với con người và môi trường. Trong đó, poly(ε-caprolactone) (PCL) được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thương mại cũng như y học: bao bì thực phẩm, cấy mô xương, giá mang thuốc,… Tuy nhiên, tính chất cơ lý kém của PCL đã cản trở khả năng ứng dụng của nó. Nanocomposite trên nền PCL với pha gia cường là khoáng sét Montmorillonite (MMT) là một hướng nghiên cứu nhằm khắc phục nhược điểm này. Nanocomposite PCL/MMT được điều chế bằng phương pháp nóng chảy và bằng phản ứng mở vòng in-situ (ε-caprolactone) khơi mào bằng n-propanol và xúc tác là Bu₂SnCl₂/toluen. 3 loại khoáng sét được sử dụng là: MMT(OH)₂ (MMT được biến tính bằng cation alkylammonium có 2 nhóm –OH), N15 (MMT được biến tính bằng cation alkylammonium), N757-PEO (MMT được biến tính bằng oligomer polyethyleneoxide). Sản phẩm được phân tích bằng phổ ¹H NMR, GPC và XRD. Kết quả cho thấy hiệu suất của phản ứng trùng hợp mở vòng cao (trên 85 %) và khối lượng phân tử của PCL cao hơn khi có mặt của khoáng sét. Trong phương pháp nóng chảy, cấu trúc nanocomposite đạt được ở dạng “tách lớp exfoliation” với MMT(OH)₂ và ở dạng “chống intercalation” với N15 và N757-PEO. Còn trong phương pháp trùng hợp in-situ, cấu trúc nanocomposite đạt được ở cả 2 dạng: intercalation và exfoliation với ba loại khoáng sét trên.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BIODEGRADABLE NANOCOMPOSITES BASED ON

POLY(e -CAPROLACTONE) AND MONTMORILLONITE: SYNTHESIS, STRUCTURAL CHARACTERIZATION

 

Bui Thi Tuyet Van*¹, Le Thi Thanh Nga¹, Ha Thuc Huy²

¹ Department of Material Sciences - University of Natural Sciences

² Faculty of Chemistry - University of Natural Sciences

 

Abstract

 

            Poly(ε-caprolactone) (PCL) is a biodegradable aliphatic polyester that is being intensively investigated for use in medical devices and degradable packaging. However, the mechanical properties of the PCL homopolymer are too poor to allow its direct use. To improve the mechanical properties and thermal stability, nanocomposites based on PCL and layered silicates (montmorillonite) represent a valuable alternative. In this study, poly(ε-caprolactone) (PCL) clay nanocomposites were prepared by melt intercalation and by in-situ ring opening polymerization of ε-caprolactone (CL) with various type of organically modified clay (organoclay). The polymerization has been initiated with n-propanol in the presence of Bu₂SnCl₂ in toluene and has showed high monomer conversion. The 3 types of organoclay were studied: MMT(OH)₂ (montmorillonite modified by hydrogenated tallow alkyl ammonium cations), N15 (montmorillonite modified by alkyl ammonium cations) and MMT-PEO (montmorillonite modified by polyethyleneoxide oligomer). The nanocomposites were analyzed by ¹H NMR, GPC and XRD. It was found that the molecular weight of PCL decreased with an increase in silicate content in the system (3-7% by weight). The intercalated nanocomposites were obtained with N15, MMT-PEO by melt intercalation. And the exfoliation structure obtained with MMT(OH)₂ by two methods of preparation.

 

Keywords: nanocomposites, Poly(ε-caprolactone), biodegradable polymer.