Ứng dụng của Lưu biến kế đa năng Discovery Hybrid Rheometer DHR-2 trong nghiên cứu vật liệu keo dính

Gần đây, một công trình nghiên cứu của trường đại học Boston (Hoa Kỳ) vừa được đăng trên tạp chí danh tiếng Nature Communications có sử dụng Lưu biến kế đa năng Discovery Hybrid Rheometer DHR-2 của TA Instruments. Công trình nghiên cứu về đặc tính phản ứng nhiệt cho vật liệu kết dính polycarbonate bền vững trong điều kiện khô và ướt.

Keo dán cảm áp lực (Pressure sensitive adhesives) có mặt trong khắp các sản phẩm hàng hóa như băng dính, băng bó, nhãn dán, bao bì và vật liệu cách nhiệt. Với việc các sản phẩm nhựa sử dụng một lần chiếm phân nửa sản lượng nhựa hàng năm, điều cần thiết đối với các nhà nghiên cứu là tìm ra các vật liệu nhựa tương lai với hiệu suất vượt trội so với các vật liệu thông thường mà vẫn ưu tiên đảm bảo thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này cho thấy một loạt các chất kết dính polymer bền vững hoạt động trong cả môi trường khô và ướt. Quá trình terpolyme hóa (terpolymerization) của propylene oxide, glycidyl butyrate và CO2, được xúc tác bởi phức hợp coban salen mang muối amoni bậc bốn, tạo ra poly(propylene-co-glycidyl butyrate carbonate) (PPGBC). Hệ polymer kết dính này, được tạo nên bởi các thành phần thân thiện với môi trường giảm tối thiểu các nguy có lên môi trường đồng thời thể hiện khả năng bám dính đa dạng lên các loại bề mặt khác nhau.

Trong các chất kết dính được nghiên cứu, PPGBC-56 cho thấy khả năng bám dính siêu việt. Lưu biến kế đa năng DHR-2 đã được sử dụng để kiểm tra khả năng kết dính ở nhiệt độ phòng lên các loại bề mặt có bản chất hóa học hoàn toàn khác nhau (thủy tinh, kim loại, gỗ, PTFE) như trong hình 1. Ngoài ra, kết quả phân tích của DHR-2 cũng cho thấy PPGBC-56 có đặc tính đáp ứng nhiệt độ theo mong muốn (kết dính ở 37^oC và mất kết dính ở 50^oC) như trong hình 2.

Hình 1. Lực tách của PPGBC-56 áp dụng cho 4 loại bề mặt khác nhau (thủy tinh, kim loại, gỗ, PTFE) ở điều kiện nhiệt độ phòng

Hình 2. Lực tách của PPGBC-56 ở các nhiệt độ khác nhau trong điều kiện khô và ướt

Theo ước tính, những chất kết dính này sẽ mất tầm hơn 1 năm để phân hủy hoàn toàn trong môi trường, so với rác thải nhựa thường sẽ tốn hàng trăm năm. Như vậy là, sau hơn 2 năm thử nghiệm, nhóm nghiên cứu của trường đại học Boston đã thành công trong việc tìm ra chất keo dính có thể dễ dàng thích nghi với nhiều ứng dụng công nghiệp và y tế, vừa thân thiện với môi trường vừa có đặc tính hiệu năng ưu việt. Hơn nữa, thành phần CO₂ được sử dụng trong quá trình tạo polymer kết dính có thể góp phần làm giảm CO₂ đi vào khí quyển. Do đó, đây vừa là một chiến thắng cho môi trường vừa là một chiến thắng cho người tiêu dùng (vì CO₂ là một nguyên liệu thô có giá rẻ).

Vũ Sỹ