VINACHEM

Ngành sản xuất polyme hiện phải dựa vào nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ. Đây là thách thức lớn nhất đối với việc đạt được tính bền vững và giảm tác động đối với môi trường. Hơn nữa, tình trạng này cũng khiến cho lợi nhuận của các nhà sản xuất polyme phụ thuộc nhiều vào giá dầu mỏ thường xuyên dao động mạnh. Vì vậy, tìm ra nguyên liệu thay thế bền vững và có hiệu quả kinh tế là một trong những thách thức hàng đầu đối với các nhà khoa học polyme.

Vừa qua, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu ứng dụng polyme thuộc Viện Fraunhofer ở Potsdam (Đức) đã đạt được một bước tiến lớn về hướng sản xuất polyme bền vững bằng cách biến đổi tinh bột khoai tây để sử dụng làm nguyên liệu sơn.

Nhờ được biến đổi như vậy, tinh bột có thể trở thành nguyên liệu tái sinh và có hiệu quả về chi phí, với tiềm năng ứng dụng được mở rộng đáng kể. Trước đây, tinh bột tự nhiên thường chỉ được sử dụng rất hạn chế trong chất dẻo sinh học có thể phân hủy hoặc phụ gia sơn. Sau khi được các nhà khoa học Đức biến đổi, tinh bột có thể được sử dụng làm nguyên liệu gốc cho sơn và véc-ni.

Tuy nhiên, sử dụng tinh bột làm thành phần sơn là một thách thức khác thường, vì các tác nhân tạo màng phải đáp ứng đồng thời một số yêu cầu khác nhau. Chúng phải tạo thành lớp màng liên tục, bám dính tốt trên vật liệu nền, phải tương thích với các lớp màng bổ sung và phụ gia, đồng thời phải có khả năng liên kết các chất tạo màu và chất độn.

Về nhiều mặt, tinh bột có vẻ không thích hợp cho mục đích trên. ở dạng tự nhiên, tinh bột thể hiện một số tính chất ngăn cản việc sử dụng làm chất tạo màng. Ví dụ, nó không tan trong nước lạnh, cũng không tạo thành những màng liên tục và không bị giòn.

Các nhà khoa học Viện Fraunhofer đã biến đổi tinh bột để nó đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Trước tiên, họ nghiền mịn tinh bột để tăng khả năng tan trong nước, sau đó liên kết hàm lượng chất rắn của tinh bột trong nước và cải thiện khả năng tạo màng. Tuy tác nhân tạo màng phải tan hoặc phân tán trong nước, nhưng màng sơn sau đó không được tan trong nước. Vì vậy, các nhà khoa học đã biến đổi tiếp tinh bột bằng quá trình este hóa. Các este tinh bột thu được có khả năng phân tán tốt trong nước, tạo thành màng liên tục và có tính chất bám dính rất tốt trên các bề mặt thủy tinh hoặc nhôm. Tiếp theo, tinh bột đã este hóa được tiến hành phản ứng liên kết ngang nhằm giảm khả năng tan của màng sơn trong nước.

Theo các nhà khoa học trong nhóm, những ứng dụng công nghiệp truyền thống trước đây của tinh bột là sản xuất giấy/bìa gấp nếp và chất kết dính. Nay tinh bột biến đổi theo phương pháp mới có thể sử dụng làm thành phần chính của các huyền phù nước với những tính chất bám dính có nhiều triển vọng.

Mục tiêu chính của nghiên cứu nói trên là sử dụng tinh bột để sơn phủ kim loại thường dùng cho những sản phẩm nội thất, ví dụ nhôm. Nhôm đã sơn phủ như vậy có thể được sử dụng làm cửa chống cháy, khung cửa sổ hoặc vỏ máy tính.

Các nhà nghiên cứu dự định sẽ tiếp tục nghiên cứu độ bền chống gỉ cũng như chất lượng bám dính của vật liệu sơn mới trên các bề mặt khác nhau, họ cũng đang tìm cách phát triển những nguyên liệu sơn bằng tinh bột có khả năng bám dính tốt không chỉ trên bề mặt nhôm mà cả thép và thép mạ.

HV

Theo ChemistryWorld, 1/2018