Nghiên cứu tổng hợp keo polyphenol - formaldehyde từ polyphenol nhóm tannin của vỏ thông

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN CHI UYÊN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP KEO POLYPHENOL – FORMALDEHYDE TỪ POLYPHENOL NHÓM TANNIN CỦA VỎ THÔNG Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 60 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Tự Hải Phản biện 1: PGS.TS Trần Thị Xô Phản biện 2: TS Trịnh Đình Chính Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Hóa hữu họp Đại học Đà Nẵng vào ngày … … tháng … … năm 2011 *Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, nguồn thực vật có kích thước lớn ñược sử dụng làm gỗ dân dụng công nghiệp ngày khan hiếm, tàn phá rừng thay ñổi khí hậu làm cho loại lấy gỗ ngày Vì vậy, nhà khoa học ñã nghiên cứu phát triển ngành công nghiệp ngành công nghiệp gỗ ép, tạo gỗ lớn từ bột gỗ loại chất liên kết bột gỗ keo dán gỗ Gỗ ép ñang ñược sử dụng rộng rãi, giá thành thấp, tạo nhiều hình dạng khác nhau, bền ñẹp Keo dán gỗ sử dụng ngành công nghiệp sản xuất gỗ ép ñược tạo từ nhiều loại hợp chất khác nhau, ñó hợp chất poli (phenol - fomaldehyde) ñang ñược sử dụng tốt Tuy nhiên, keo poli (phenol - fomaldehyde) ñược tổng hợp từ fomaldehyde với phenol resorcinol – ñó thành phần có sản phẩm dầu mỏ, nguồn dự trữ dầu mỏ giới ñang suy giảm nhanh ñà phát triển người Mặt khác, phenol resorcinol ñộc gây ảnh hưởng ñến sức khỏe người môi trường sống, ñó nhà khoa học ñang nghiên cứu ñể tìm vật liệu thay cho nguồn phenol resorcinol Tannin chất có khả thay tốt cho phenol resorcinol ứng dụng tạo keo poli (phenol fomaldehyde) Một mặt, tannin loại hợp chất có nhiều loại thực vật – nên ñó nguồn dự trữ lớn tái sinh, tính ñộc hại với thể người, mặt khác tannin có khả phản ứng tốt với fomaldehyde so với loại hợp chất khác Tannin hợp chất thuộc loại poliphenol tồn phổ biến thực vật, có khả tạo liên kết bền vững với protein số hợp chất cao phân tử thiên nhiên Footer Page of 126 Header Page of 126 (xenlulozơ, pectin) Đầu tiên (từ cuối kỉ 18), tannin tên gọi dung dịch nước chiết xuất từ nhiều loại cây, dùng ñể thuộc da Hiện nay, tannin tên gọi hợp chất gặp thiên nhiên có chứa số lớn nhóm hiñroxi phenolic có phân tử khối từ 500 ñến 3.000 Trong y học, dùng làm thuốc chữa bỏng (bôi dung dịch nước tannin lên chỗ bỏng, vết thương chóng lành), làm tiêu ñộc (vì tannin kết hợp với ñộc tố vi khuẩn tiết ra, với chất ñộc khác muối bạc, muối thuỷ ngân, muối chì) Tannin có nhiều rễ, quả, hạt, lá, búp thân loại keo, ñiều, sồi, thông, chè… Trong ñó, thông nước ta ñược trồng phổ biến nhiều nơi Và vỏ thông có hàm lượng lớn tannin Xuất phát từ tình hình chọn ñề tài: “Nghiên cứu tổng hợp keo polyphenol – fomaldehyde từ polyphenol nhóm tannin vỏ thông” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm dung môi tối ưu cho trình chiết polyphenol nhóm tannin từ vỏ thông; - Tìm ñiều kiện tối ưu cho trình tạo keo dán gỗ polyphenol – fomaldehyde từ polyphenol nhóm tannin vỏ thông Caribee; - Ứng dụng keo dán gỗ polyphenol – fomaldehyde tạo gỗ ép MDF ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng: Cây thông Caribee ñịa bàn miền Trung - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu quy trình chiết tách tannin dung môi khác nhau; khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến trình tạo keo polyphenol – fomaldehyde; ứng dụng tạo ván ép Footer Page of 126 Header Page of 126 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Chiết tách tannin phương pháp trích ly - Tổng hợp keo polyphenol – fomaldehyde - Xác ñịnh cấu trúc keo phổ hồng ngoại IR - Xác ñịnh tính chất hóa lý keo polyphenol – fomaldehyde - Tạo ván ép MDF - Xác ñịnh tiêu gỗ ép ñược tạo từ keo polyphenol – fomaldehyde Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI - Ý nghĩa khoa học o Xác ñịnh dung môi tối ưu trình chiết tách tannin từ vỏ thông Caribee - o Tìm ñiều kiện tối ưu cho trình tạo keo o Tạo ván ép MDF Ý nghĩa thực tiễn o Tìm hiểu ứng dụng quan trọng tannin o Nâng cao giá trị sử dụng thông Caribee ñời sống CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Luận văn gồm 69 trang ñó phần mở ñầu trang, kết luận kiến nghị trang, tài liệu tham khảo có trang Luận văn có 13 bảng, 50 hình ñồ thị Nội dung chia thành chương Chương 1: Tổng quan: 25 trang Chương 2: Những nghiên cứu thực nghiệm: 15 trang Chương 3: Kết bàn luận: 22 trang Footer Page of 126 Header Page of 126 Chương TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ TANNIN 1.1.1 Khái niệm [4], [7], [21], [26] Từ “tannin” ñược dùng ñầu tiên năm 1976 ñể chất có mặt dịch chiết thực vật có khả kết hợp với protein da sống ñộng vật làm cho da biến thành da thuộc không thối bền Do ñó, tannin ñược ñịnh nghĩa hợp chất polyphenol có thực vật, có vị chát ñược phát với “thí nghiệm thuộc da” ñược ñịnh lượng dựa vào mức ñộ hấp phụ bột da sống chuẩn 1.1.2 Phân loại [4], [7], [21] 1.1.2.1 Tannin thủy phân hay gọi tannin pyrogallic 1.1.2.2 Tannin ngưng tụ hay gọi tannin pyrocatechic [23] 1.1.3 Tính chất tannin [6], [7], [14], [16], [17], [21] 1.1.4 Ứng dụng tannin [7], [9], [21], [22] 1.1.5 Tình hình nghiên cứu sử dụng tannin [7], [15], [22] 1.1.5.1 Trên giới 1.1.5.2 Ở Việt Nam 1.1.6 Những loại thực vật chứa nhiều tannin [7], [8], [9] 1.2 TỔNG QUAN VỀ THÔNG 1.2.1 Sơ lược họ thông [7], [8], [12] 1.2.1.1 Đặc ñiểm 1.2.1.2 Phân bố 1.2.2 Sơ lược chi, phân họ Thông [7], [12] 1.2.2.1 Chi, phân họ Thông 1.2.2.2 Một số loài Thông Việt Nam 1.2.3 Giới thiệu thông Caribee [7], [26] Footer Page of 126 Header Page of 126 1.2.3.1 Đặc ñiểm thực vật thông Caribee 1.2.3.2 Đặc ñiểm sinh thái thông Caribee 1.2.3.3 Nguồn gốc phân bố 1.2.3.4 Giá trị thông Caribee 1.3 TỔNG QUAN VỀ KEO DÁN GỖ [1], [5], [18], [31] 1.4 LÝ THUYẾT TỔNG HỢP KEO PHENOL - FOMALDEHYDE [1], [3], [4], [5], [13], [18] 1.5 GỖ MDF [3], [4], [24] 1.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI (IR) [2], [10], [19], [20] 1.6.1 Cơ sở vật lý 1.6.2 Phương pháp chuẩn bị mẫu ghi phổ hồng ngoại 1.6.3 Ứng dụng phổ hồng ngoại hóa học 1.7 NGHIÊN CỨU BỀ MẶT MẪU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỤP SEM [27] Chương – NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT TỔNG HỢP KEO POLYPHENOL – FOMALDEHYDE [4], [13], [16] 2.1.1 Tannin rắn Tannin rắn ñược chiết từ bột vỏ thông Caribee 2.1.2 Fomaldehyde 2.1.2.1 Tính chất vật lý 2.1.2.2 Tính chất hóa học 2.1.2.3 Điều chế 2.1.2.4 Ứng dụng fomaldehyde 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU [3], [4], [6], [7], [11] 2.2.1 Xác ñịnh số tiêu hóa lý vỏ thông 2.2.1.1 Xác ñịnh hàm lượng tro Footer Page of 126 Header Page of 126 2.2.1.2 Xác ñịnh ñộ ẩm 2.2.2 Chiết tách tannin phương pháp trích ly Quy trình chiết tannin Vỏ thông Caribee Sấy Nghiền Chất khô chiết dung môi nước Dịch chiết Chiết clorofom Dịch chiết Tannin Cô ñuổi dung môi Tannin rắn Hình 2.3 Sơ ñồ chiết tannin 2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng số dung môi ñến trình chiết tannin Để nghiên cứu ảnh hưởng số dung môi ñến trình chiết tannin ta chuẩn bị bình cầu 250ml (ñánh số 1→3), cho vào bình cầu hóa chất sau: Bình 1: 10g bột vỏ thông + 200ml H2O Bình 2: 10g bột vỏ thông + 100ml H2O + 100ml CH3COCH3 Footer Page of 126 Header Page of 126 Bình 3: 10g bột vỏ thông + 100ml H2O + 100ml C2H5OH Lắp bình cầu lên giá ñặt vào bếp cách thủy hình 2.3 Đun ñồng thời bình cầu 80oC 50 phút Sau ñó lọc lấy dung dịch chiết ñược, ñịnh mức dịch chiết thu ñược ñến 1000ml bình ñịnh mức 1000ml Lấy dịch chiết sau ñịnh mức ñể thực thí nghiệm: ñịnh lượng tannin, xác ñịnh hàm lượng rắn chiết từ vỏ thông hàm lượng tannin ngưng tụ có mẫu rắn ñược chiết 2.2.3.1 Xác ñịnh khối lượng chất rắn tách từ mẫu bột vỏ thông 2.2.3.2 Định lượng tannin Để ñịnh lượng tannin ta chuẩn bị bình tam giác 250ml cho lần làm thí nghiệm, bình làm thí nghiệm, bình ñối chứng Lấy xác 20ml dung dịch chiết ñã ñịnh mức cho vào bình tam giác: Bình thí nghiệm: Cho thêm 1ml dung dịch Indigocarmin 0,1% 80ml nước cất Chuẩn ñộ dung dịch KMnO4 0,1N cho ñến dung dịch chuyển sang màu vàng không lẫn màu xanh Ghi lại kết (a) Bình ñối chứng: Cho thêm 10 muỗng than hoạt tính, lắc ñều gia nhiệt 50oC khoảng 1h, sau ñó lọc lấy dung dịch Dùng nước cất nóng (50oC) ñể tráng bình giấy lọc (dịch lọc thu ñược phải trắng trong, không màu vàng, tiếp tục dùng than hoạt tính ñể hấp phụ màu) Sau ñó, thêm vào dung dịch lọc 1ml Indigocarmin 0,1% Chuẩn ñộ dung dịch KMnO4 0,1N cho ñến dung dịch chuyển sang màu vàng không lẫn màu xanh Ghi lại kết (b) Mỗi thí nghiệm lặp lại lần, lấy kết trung bình Tiến hành thí nghiệm với mẫu dịch chiết từ dung môi, lấy kết so sánh Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 10 Hàm lượng tannin tách ñược từ mẫu bột vỏ thông ban ñầu ñược tính theo công thức: X% = (a − b).V k 100 v.c X: hàm lượng tannin tách ñược từ mẫu bột vỏ thông (%) a: Lượng KMnO4 chuẩn ñộ bình thí nghiệm (ml) b: Lượng KMnO4 chuẩn ñộ bình ñối chứng (ml) V: Thể tích toàn dịch chiết = 1000 (ml) v: Thể tích dịch chiết dùng phân tích = 20 (ml) c: Khối lượng mẫu bột vỏ thông ñem phân tích = 10 (g) k: Hệ số tannin = 0,00582 (1ml dung dịch KMnO4 0,1N ứng 0,00582g tannin) 2.2.3.3 Xác ñịnh hàm lượng tannin ngưng tụ mẫu rắn tách Để xác ñịnh hàm lượng tannin ngưng tụ mẫu rắn tách ta chuẩn bị giấy lọc trống (ñánh số 1→3) cho thí nghiệm mẫu dịch chiết Sấy giấy lọc tủ sấy 100oC, cân nóng giấy lọc, ghi lại khối lượng (mc) Chuẩn bị bình cầu 250ml Cho vào bình cầu 100ml dịch chiết, thêm vào bình cầu 20ml dung dịch HCHO 33% 5ml dung dịch HCl ñặc, lắc ñều Đun bếp cách thủy 70oC 60 phút Lọc lấy kết tủa giấy lọc ñã ñánh số, dùng nước cất rửa giấy lọc 3-4 lần Sau ñó sấy khô giấy lọc chứa kết tủa tủ sấy 100oC Cân nóng giấy lọc chứa kết tủa, ghi lại khối lượng (md) Lấy giá trị trung bình cho lần thí nghiệm Khối lượng Tannin ngưng tụ mẫu thí nghiệm: m2 = md – mc Hàm lượng Tannin ngưng tụ mẫu rắn tách ra: % Tannin ngưng tụ = m2.100/m1 2.2.4 Tổng hợp keo polyphenol – fomaldehyde 2.2.4.1 Thiết bị, dụng cụ Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 2.2.5 12 Xác ñịnh tính chất hóa lý keo polyphenol – fomaldehyde 2.2.5.1 Phổ hồng ngoại (IR) keo sản phẩm 2.2.5.2 Phương pháp phân tích nhiệt DTA 2.2.5.3 Hàm lượng rắn (TDS) 2.2.5.4 Độ nhớt dung dịch keo 2.2.5.5 pH 2.2.5.6 Thời gian gel hóa 2.2.5.7 Tỉ trọng 2.2.6 Ứng dụng tạo ván ép MDF (Medium Density Fiberboard – Gỗ ép tỉ trọng trung bình) keo polyphenol – fomaldehyde Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 13 Quy trình tạo ép Bột gỗ thô Keo PPF Urotrophin Sàn lọc Axit stearic Ngâm Axit oxalic H2O Sấy Ép gia nhiệt MDF Hình 2.9 Sơ ñồ tạo ép 2.2.6.1 Xác ñịnh tiêu ép ñược tạo từ keo polyphenol – fomaldehyde 2.2.6.2 Phương pháp phân tích SEM Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 14 Chương – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA LÝ TRONG VỎ THÔNG Xác ñịnh hàm lượng tro 3.1.1 Bảng 3.1 Hàm lượng tro mẫu vỏ thông m0 m1 m2 X (%) Trung bình 81,699 82,460 81,782 10,91 81,697 82,532 81,790 11,14 11,03% Vậy mẫu keo tràm nghiên cứu có hàm lượng tro 11,03% Xác ñịnh ñộ ẩm 3.1.2 Bảng 3.2 Độ ẩm mẫu bột vỏ thông m0 m1 m2 W (%) 81,701 82,555 82,460 11,12 81,699 83,231 83,056 11,42 Trung bình 11,27% Từ kết thu ñược bảng 3.2 ñộ ẩm mẫu ban ñầu 11,27% 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG MÔI ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANNIN 3.2.1 Ảnh hưởng dung môi ñến khối lượng chất rắn vỏ thông Bảng 3.3 Hàm lượng chất rắn vỏ thông ñược chiết dung môi khác Dung môi mcốc mcốc + rắn mrắn mrắn /10g bột %rắn 113,7445 114,0386 0,2941 2,941 29,41 119,8531 120,1475 0,2944 2,944 29,44 79,5564 79,8675 0,3111 3,111 31,11 Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 15 Nhận xét: Dựa vào bảng 3.3 hình 3.1 ta thấy hàm lượng chất rắn tách từ bột vỏ thông chiết dung môi H2O + ancol thu ñược lượng chất rắn lớn nhất, chiếm 31,11%, chiết H2O dung môi H2O + axeton tách ñược hàm lượng rắn thấp hơn, xấp xĩ (29,41% 29,44%) Giải thích: Các chất có vỏ thông hầu hết chất hữu phân cực, nên hàm lượng rắn H2O thấp Ancol dung môi có khả hòa tan tốt chất hữu phân cực phân cực ñó hàm lượng chất rắn tách chiết bột vỏ thông dung môi lớn dung môi lại H2O H2O + axeton 3.2.2 Ảnh hưởng dung môi ñến hàm lượng tannin vỏ thông Hàm lượng tannin thu ñược chiết tannin từ bột vỏ thông ñiều kiện: ñun cách thủy 10g bột vỏ thông 80oC 50 phút với dung môi khác ñược thể bảng 3.4, bảng 3.5 hình 3.2: Bảng 3.5 Ảnh hưởng dung môi ñến hàm lượng tannin vỏ thông Dung môi a (ml) b (ml) X (%) 7,275 0,075 20,95 8,975 0,125 25,75 8,575 0,125 24,59 Nhận xét: Từ kết bảng 3.4, bảng 3.5 hình 3.2 ta thấy hàm lượng tannin thu ñược chiết tách tannin vỏ thông dung môi H2O + axeton cao dung môi H2O thấp Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 16 Dung môi ancol chiết ñược tannin với hàm lượng lớn, nhiên thấp lượng tannin tách ñược từ dung môi axeton Giải thích: Tannin hợp chất polyphenol ñó tannin tan tốt dung môi hữu cơ, ñặc biệt dung môi hữu có cấu trúc tương tự Do ñó, hàm lượng tannin chiết ñược từ dung môi axeton ancol lớn, chiết từ dung môi H2O bé 3.2.3 Ảnh hưởng dung môi ñến hàm lượng tannin ngưng tụ vỏ thông Hàm lượng tannin ngưng tụ thu ñược chiết tannin từ bột vỏ thông dung môi khác ñược thể bảng 3.6 hình 3.3: Bảng 3.6 Hàm lượng tannin ngưng tụ vỏ thông %tannin Dung môi mgiấy lọc mgiấy lọc + kết tủa mtannin ngưng tụ 0,8028 1,0708 0,2680 10,72 0,7949 1,1192 0,3243 12,97 0,7855 1,1893 0,4038 16,15 ngưng tụ Nhận xét: Từ bảng 3.6 hình 3.3 ta thấy hàm lượng tannin ngưng tụ bột vỏ thông chiết dung môi H2O + ancol thu ñược hàm lượng tannin ngưng tụ cao chiết dung môi H2O hàm lượng tannin ngưng tụ thu ñược nhỏ Giải thích: Tannin ngưng tụ khó tan nước tan tốt dung môi ancol axeton tannin ngưng tụ hợp chất hữu polyphenol nên tan tốt dung môi hữu Thảo luận: Từ kết bảng 3.3, bảng 3.4, bảng 3.5, bảng 3.6 hình 3.1, hình 3.2, hình 3.3, ta thấy dung môi 3: H2O + ancol dung môi có khả chiết lượng tannin ngưng tụ ñể tổng Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 17 hợp keo polyphenol - fomaldehyde nhiều nhất, tannin thủy phân tạp chất Như dung môi tối ưu ñể chiết tannin ngưng tụ có vỏ thông dung môi hỗn hợp H2O ancol theo tỉ lệ 1:1 thể tích 3.3 TÁCH TANIN RẮN, PHỔ HỒNG NGOẠI CỦA TANNIN 3.3.1 Tách tannin rắn 3.3.2 Phổ hồng ngoại tannin Hình 3.5 Phổ hồng ngoại IR tannin Qua hình 3.5 ta thấy tannin có dao ñộng ñặc trưng: Nhóm –OH có υ = 3398,66 Nhóm >CH2 có υ = 2937,03 Nhóm >C=O có υ = 1403,48 3.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG TẠO KEO Lấy mg tannin trộn với 0,2g Na2SO3 cho vào bình cầu ñáy tròn 250ml, thêm vào ñó 50ml H2O, Vml fomalin ñiều chỉnh pH, ñun bếp cách thủy thời gian ñun t (h) nhiệt ñộ toC Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 3.4.1 18 Ảnh hưởng thời gian ñến khả tạo keo Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian ñến khả tạo keo Thời gian ñun (h) Độ nhớt (cSt) 2506,38 2.5 2815,22 2827,10 3.5 2939,95 2619,22 Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.7 hình 3.5 ta thấy thời gian ñun tăng ñộ nhớt keo tăng ñều, nhiên thời gian ñun 3,5h ñộ nhớt keo lại giảm, ñộ nhớt ñạt cực ñại 3,5h Giải thích: Khi thời gian ñun tăng khả tạo keo tăng thời gian lâu phản ứng xảy hoàn toàn Tuy nhiên, thời gian ñun 3,5h ñộ nhớt keo giảm phần keo ñã bị gel hóa Như vậy, chọn thời gian tối ưu cho trình tổng hợp keo 3,5h 3.4.2 Ảnh hưởng pH ñến khả tạo keo Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH ñến khả tạo keo pH Độ nhớt (cSt) 14 2939,95 13 2648,92 12 2155,96 11 1935,21 10 1769,91 Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.8 hình 3.6 ta thấy pH tăng dần khả tạo keo tăng dần, ñạt tối ưu pH = 14 Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 19 Giải thích: pH tăng khả tạo keo tăng phản ứng tạo keo xảy môi trường kiềm, nên pH tăng phản ứng dễ xảy ra, tạo lượng keo lớn Như vậy, chọn pH = 14 giá trị pH tối ưu cho trình tổng hợp keo 3.4.3 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến khả tạo keo Bảng 3.9 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến khả tạo keo Nhiệt ñộ (oC) Độ nhớt (cSt) 80 2939,95 90 4323,88 100 5125,70 Nhận xét: Dựa vào bảng 3.9 hình 3.7 ta thấy ñun hỗn hợp ñể tạo keo 80o khả tạo keo thấp nhất, trình ñạt tối ưu nhiệt ñộ tổng hợp keo 100oC Giải thích: Dưới 100oC hỗn hợp chưa ñạt ñến nhiệt ñộ phản ứng, 100oC nhiệt ñộ tối ưu ñể phản ứng xảy Như vậy, chọn nhiệt ñộ tổng hợp keo 100oC tối ưu 3.4.4 Ảnh hưởng tỉ lệ mtannin:VHCHO ñến khả tạo keo Bảng 3.10 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn : lỏng (mtannin rắn : VHCHO) ñến khả tạo keo VHCHO (mtannin = 3g) Độ nhớt (cSt) 20 742,41 25 2866,67 30 5125,70 35 3141,94 40 2316,32 Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 20 Nhận xét: Dựa vào bảng 3.10 hình 3.8 ta thấy tỉ lệ rắn : lỏng (mtannin rắn : VHCHO) tăng khả tạo keo tăng, ñạt tối ưu tỉ lệ rắn : lỏng = : 10, sau ñó khả tạo keo lại giảm dần tăng thể tích HCHO Giải thích: Khi thể tích HCHO bé lượng HCHO không ñủ ñể tham gia phản ứng hết với toàn lượng tannin, thể tích HCHO dùng lớn lượng HCHO dư ñáng kể làm giảm ñộ nhớt keo, ñó chất lượng keo giảm Như vậy, tỉ lệ rắn : lỏng = : 10 giá trị tối ưu cho trình tổng hợp keo Thảo luận: ñiều kiện tối ưu cho trình tổng hợp keo là: - Thời gian ñun: 3,5h - pH môi trường : 14 - Nhiệt ñộ ñun: 100oC - Tỷ lệ rắn : lỏng (mtannin rắn : VHCHO) : 10 3.5 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA KEO 3.5.1 Phổ hồng ngoại (IR) keo sản phẩm Mẫu keo polyphenol – fomaldehyde ñược ño phổ hồng ngoại IR với kết thể hình 3.10: 60 50 1589.4 3483.1 35 30 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Hình 3.11 Phổ hồng ngoại (IR) keo sản phẩm Footer Page 20 of 126 500 403.5 430.3 712.5 581.6 2734.4 2817.7 40 1383.5 1350.5 2148.2 45 1031.6 2377.3 %Transmittance 55 Header Page 21 of 126 21 Từ phổ hồng ngoại sản phẩm (hình 3.11) ta thấy có nhóm ñặc trưng sau nhóm –OH(ht) ancol v = 3483,1 cm-1, nhóm –CH2(bd) với v = 1383,5 cm-1, nhóm C – O với v = 1031,6 cm-1 Như vây, chứng tỏ sản phẩm có nhóm methylol -CH2OH, cầu nối –CH2-methylene cầu nối -CH2OCH2 keo 3.5.2 Xác ñịnh ñộ bền nhiệt keo giản ñồ phân tích nhiệt DTA/TGA TG /% DSC /(uV/mg) ↑ exo 100 0.4 90 Peak: 448.948 Peak: 292.004 0.2 Peak: 545.876 Peak: 401.548 80 -0.2 Peak: 252.839 Mass Change: -30.09 % 70 -0.4 -0.6 60 [1] Peak: 854.611 -0.8 Mass Change: -6.29 % 50 Mass Change: -6.80 % -1.0 Mass Change: -2.76 % 40 Peak: 109.398 Mass Change: -3.77 % Peak: 153.239 100 200 [1] 300 400 500 600 700 800 900 Hình 3.12 Phổ phân tích nhiệt keo polyphenol-formaldehyde 3.5.3 Một số tính chất hóa lý keo Hàm lượng rắn (TDS) : 64,23% Độ nhớt dung dịch keo ñặc quánh : 5125,7cSt pH dung dịch : 12 Thời gian gel hóa : 36 phút Footer Page 21 of 126 1000 -1.2 Header Page 22 of 126 22 Tỷ trọng : 1,32 3.6 NGHIÊN CỨU TẠO TẤM MDF Bột gỗ dùng tạo MDF ñưa qua sàn lọc ñể thu ñược hạt kích thước Hình 3.14 Tấm MDF Mẫu ép thành phẩm có chiều rộng b: 20mm, chiều dày h: 7mm 3.6.1 Ảnh hưởng hàm lượng keo ñến ñộ bền uốn ñộ bền kéo MDF Để nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng keo ñến ñộ bền uốn ñộ bền kéo MDF thành phầm, ta tạo MDF với tỉ lệ bột gỗ : keo khác tiến hành ño ñộ bền kéo, ñộ bền uốn MDF Kết thu ñược thể bảng 3.12 hình 3.11, hình 3.12: Mẫu MDF sau ép ñược ñưa ñi xác ñịnh ñộ bền kéo ñứt theo tiêu chuẩn ISO 527 – 1, ñộ bền uốn theo tiêu chuẩn ISO 178 – 1993 máy ño kéo vạn SHIMADZU UH – 500kNI với tốc ñộ kéo 2mm/phút Viện Khoa học Vật liệu – Hà Nội a Đo ñộ bền kéo vật liệu Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 - Ứng suất kéo căng: tải trọng kéo căng cho ñơn vị diện tích mặt cắt ngang, xác ñịnh vị trí có diện tích mặt cắt ngang bé - Ứng suất kéo ñược tính δk = Fmax/bh Với b : chiều rộng mẫu (2,0 cm) h : chiều dày mẫu (0,7 cm) Fmax: lực kéo cực ñại tác dụng lên mẫu thời ñiểm gãy (N) F h b b Đo ñộ bền uốn vật liệu - Ứng suất uốn gãy: ứng suất uốn ño ñược thời ñiểm vật liệu bị gãy - Ứng suất uốn gãy tính theo công thức: δk = 3LFmax/2bh2 Với b: chiều rộng mẫu (2,0 cm) h: chiều dày mẫu (0,7 cm) Fmax : tải trọng thời ñiểm mẫu bị uốn gãy (N) l: chiều dài gối ñỡ (16 cm) F h l Footer Page 23 of 126 b Header Page 24 of 126 24 Bảng 3.11 Ảnh hưởng hàm lượng keo ñến ñộ bền uốn ñộ bền kéo MDF % Keo PPF Lực uốn Lực kéo ñứt Ứng suất Ứng suất thông gãy (N) (N) uốn (MPa) kéo (MPa) 10 36,82 316,51 8,83 2,26 15 45,46 654,87 10,91 4,68 20 52,53 764,60 12,61 5,46 25 47,17 675,35 11,32 4,82 30 38,23 401,41 9,17 2,87 3.6.2 Cấu trúc tế vi MDF (chụp SEM) Bề mặt mẫu MDF bột gỗ keo PPF thông hàm lượng keo khác sau ño ñộ bền kéo ñứt ñược chụp SEM mặt cắt mẫu MDF kết ñược thể hình 3.15, 3.16, 3.17, 3.18, 3.19 Các ảnh SEM cho thấy có tương hợp bột gỗ keo Tuy nhiên, khả tương hợp phụ thuộc vào hàm lượng keo mẫu MDF Khi hàm lượng keo tăng khả tương hợp tăng ñạt tối ưu với 20% keo; hàm lượng keo cao tương hợp giảm có xuất khe nứt, nguyên nhân keo có tượng vốn cục nên giảm tương hợp keo bột gỗ a Hình 3.15 Mẫu (10% keo) Footer Page 24 of 126 Hình 3.16 Mẫu (15% keo) Header Page 25 of 126 25 Hình 3.17 Mẫu (20% keo) Hình 3.18 Mẫu 4(25% keo) Hình 3.19 Mẫu (30% keo) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình nghiên cứu thực nghiệm, rút số kết luận sau: - Mẫu bột vỏ thông nghiên cứu có hàm lượng tro 11,03%; - Mẫu bột vỏ thông nghiên cứu có ñộ ẩm mẫu ban ñầu 11,27%; - Dung môi tối ưu cho trình chiết tách tannin ngưng tụ hỗn hợp H2O etanol theo tỉ lệ 1:1; Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 - Xác ñịnh ñược số nhóm chức ñặc trưng tannin qua phổ IR; - Đã tìm ñược ñiều kiện tối ưu cho phản ứng tổng hợp keo polyphenol - formaldehyde là: - Tỷ lệ rắn : lỏng (mtannin:Vfomalin) : 10, thời gian tổng hợp: 3,5h, pH = 14 nhiệt ñộ tổng hợp 100oC; Đã xác ñịnh ñược số nhóm chức ñặc trưng keo polyphenol - formaldehyde qua phổ IR; Đã xác ñịnh ñược khoảng bền nhiệt keo thích hợp cho trình tạo MDF với bột gỗ dựa theo kết phân tích nhiệt DTA/TGA keo polyphenol – fomaldehyde Đã xác ñịnh ñược tính chất keo: tỷ trọng 1,32, ñộ nhớt 5125,7cSt, pH = 7,01; thời gian gel hóa : 36 phút hàm lượng rắn 64,23% Đã khảo sát ñược khả ứng dụng keo polyphenol formaldehyde tạo MDF với bột gỗ theo tỉ lệ khối lượng keo:bột gỗ khác Tấm ép với chiều rộng 2cm; chiều cao 0,7cm chịu ñộ bền uốn tốt 20% ứng với lực uốn 52,53N ứng suất uốn 12,61MPa; chịu lực kéo tốt 20% ứng với lực kéo 764,60N ứng suất kéo 5,46MPa Đã xác ñịnh ñược cấu trúc tế vi ép MDF tỷ lệ keo:bột gỗ khác (phù hợp với ép có ñộ bền uốn ñộ bền kéo cao nhất) Tấm ép tỉ lệ keo 20% có tương hợp bột gỗ keo Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu loại xúc tác trình tạo keo polyphenol – fomaldehyde; Khảo sát yếu tố khác ảnh hưởng ñến chất lượng MDF nhiệt ñộ ép, thời gian ép, chất ñộn… Footer Page 26 of 126 ... tài: Nghiên cứu tổng hợp keo polyphenol – fomaldehyde từ polyphenol nhóm tannin vỏ thông MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm dung môi tối ưu cho trình chiết polyphenol nhóm tannin từ vỏ thông; - Tìm... keo dán gỗ polyphenol – fomaldehyde từ polyphenol nhóm tannin vỏ thông Caribee; - Ứng dụng keo dán gỗ polyphenol – fomaldehyde tạo gỗ ép MDF ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng: Cây thông. .. tổng hợp keo polyphenol - formaldehyde là: - Tỷ lệ rắn : lỏng (mtannin:Vfomalin) : 10, thời gian tổng hợp: 3,5h, pH = 14 nhiệt ñộ tổng hợp 100oC; Đã xác ñịnh ñược số nhóm chức ñặc trưng keo polyphenol