Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH MAI XUÂN TUẤN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NHỰA UREA-FORMALDEHYDE VÀ NHỰA PHENOL-FORMALDEHYDE LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 5/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH MAI XUÂN TUẤN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NHỰA UREA-FORMALDEHYDE VÀ NHỰA PHENOL-FORMALDEHYDE Ngành: Chế Biến Lâm Sản LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn : ThS NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYỆT Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 5/2012 LỜI CẢM TẠ Được chấp nhận giáo viên hướng dẫn cho phép khoa Lâm Nghiệp tiến hành thực đề tài tốt nghiệp phòng thí nghiệm mơn Chế biến lâm sản Sau khoảng thời gian thực tế để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp cách thuận lợi nhờ cơng sức q thầy Vì để tỏ lòng biết ơn, xin chân thành gởi lời cảm ơn đến: +Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh +Ban chủ nhiệm khoa Lâm Nghiệp +Quý Thầy, Cô khoa Lâm nghiệp Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy chúng tơi suốt thời gian thực đề tài Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: +Cơ ThS Nguyễn Thị Ánh Nguyệt tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực đề tài + Thầy PGS.TS Phạm Ngọc Nam giúp đỡ tơi nhiều q trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn: + Cô Nguyễn Thị Tường Vy +Bạn bè gia đình tận tình giúp đỡ tơi suốt thời gian thực đề tài với ý kiến đóng góp quý báu giúp tơi hồn thành tốt luận văn i TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu điều chế nhựa Ure Formaldehyde nhựa Phenol Formaldehyde ” tiến hành phòng thí nghiệm mơn Chế Biến Lâm Sản khoa Lâm Nghiệp Thời gian thực đề tài từ 15/03/2012 đến 15/05/2012 Trong trình tiến hành đề tài thực số nội dung cụ thể như: Xác định thông số đầu vào nguyên liệu Tiến hành điều chế nhựa Ure Formaldehyde tỉ lệ khác Thu nhựa có hàm lượng khơ 47-58%, độ nhớt 20-26s, thời gian đóng rắn nhiệt độ 1500C 40-50s Tiến hành điều chế nhựa Phenol Formaldehyde tỉ lệ phenol/formaldehye khác thu nhựa có hàm lượng khơ 45-50% , độ nhớt 21-29s, thời gian đóng rắn nhiệt độ 1500C 55-76s Ứng dụng nhựa PF vào sản xuất thử ván dăm có độ dày 18 mm, khối lượng thể tích 0,7 g/cm3 với nhiệt độ ép 180ºC, thời gian ép 15 phút, độ dãn nở dày 4,133 % Ứng dụng nhựa UF vào sản xuất ván dán có độ dày 2,8mm, khối lượng thể tích 0,5g/cm3 với nhiệt độ ép 1500C, thời gian ép phút Mục đích đề tài tìm tỉ lệ phân tử gam tối ưu để ứng dụng sản xuất đại trà ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ i TÓM TẮT ii DANG SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH SÁCH CÁC BẢNG vii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích – mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục đích nghiên cứu 1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan thị trường keo dán gỗ 2.2 Tổng quan keo dán gỗ 2.2.1 Khái niệm keo nhựa 2.2.1 Cơ sở lí luận dán dính 2.2.2 Một số học thuyết dán dính 2.3 Phản ứng hóa học tạo keo 2.3.1 Phản ứng trùng hợp 2.3.2 Phản ứng trùng ngưng 2.4 Phân loại keo dán gỗ 10 2.4.1 Phân loại theo nguồn gốc keo 10 2.4.2 Phân loại theo thành phần chủ yếu có tác dụng dán dính 11 2.5 Các loại keo dán gỗ phổ biến 11 2.5.1 Nhựa Phenol Formaldehyde 11 2.5.1.1 Các giai đoạn phản ứng tạo nhựa Phenol Formaldehyde 11 2.5.2 Nhựa Ure Formaldehyde 13 2.5.2.1 Các giai đoạn phản ứng tạo nhựa Urea Formaldehyde 13 iii Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 3.1 Nội dung nghiên cứu 16 3.2 Phương pháp nghiên cứu 16 3.2.1 Dụng cụ thí nghiệm 16 3.2.2 Khảo sát nguồn nguyên liệu 16 3.2.2.1 Urea 16 3.2.2.2 Formalin 17 3.2.2.3 Phenol 17 3.2.3 Thí nghiệm nấu nhựa Phenol Formaldehyde 17 3.2.4 Thí nghiệm nấu nhựa Urea Formaldehyde 19 3.2.5 Phương pháp xác định tiêu kĩ thuật nhựa 20 3.2.5.1 Xác định ngoại quan 20 3.2.5.2 Xác định độ nhớt 20 3.2.5.3 Xác định độ pH 21 3.2.5.4 Xác định hàm lượng khô 21 3.2.5.5 Xác định thời gian đóng rắn nhựa 21 3.2.6 Thí nghiệm ép thử ván dán ván dăm 22 3.2.6.1 Ván dăm 22 3.2.6.2 Ván dán 24 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26 4.1 Kết thí nghiệm điều chế nhựa Phenol Formaldehyde 26 4.1.1 Tỉ lệ phân tử gam phenol/formaldehyde 1/2 26 4.1.1.1 Chỉ tiêu kĩ thuật nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2 27 4.1.2 Tỉ lệ phân tử gam phenol/formaldehyde 1/1,5 28 4.1.2.1 Chỉ tiêu kĩ thuật nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 30 4.1.3 Tỉ lệ phân tử gam phenol/formaldehyde 1/1,2 31 4.1.3.1 Chỉ tiêu kĩ thuật nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,2 32 4.1.4 Thảo luận 34 4.2 Kết thí nghiệm nhựa Urea Formaldehyde 36 4.2.1 Tỉ lệ phân tử gam urea/formaldehyde 1/2 36 4.2.1.1 Chỉ tiêu kĩ thuật nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 37 4.2.2 Tỉ lệ phân tử gam urea/formaldehyde 1/1,5 38 4.2.2.1 Chỉ tiêu kĩ thuật nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 40 iv 4.2.3 Tỉ lệ phân tử gam urea/formaldehyde 1/1,2 42 4.2.3.1 Chỉ tiêu kĩ thuật nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 43 4.2.4 Thảo luận 44 4.3 Kết thí nghiệm ép thử ván 46 4.3.1 Ván dăm 46 4.3.2 Ván dán 47 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 5.1 Kết luận 49 5.2 Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 52 v DANG SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT UF Urea-Formaldehyde PF Phenol-Formaldehyde TCVN Tiêu Chuẩn Việt Nam W Khối lượng riêng ván Wd Độ ẩm dăm Pk Áp lực đồng hồ W Độ ẩm ván W Độ trương nở ván T Thời gian ép P Áp suất ép USUT Ứng suất uốn tĩnh DN Dãn nở N/c Nghiên cứu NN&PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 4.1: Quá trình điều chế nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2 26 Bảng 4.2: Theo dõi trình sấy nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2 .27 Bảng 4.3: Quá trình nấu nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 .29 Bảng 4.4: Theo dõi trình sấy nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 30 Bảng 4.5: Theo dõi trình điều chế nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là1/1,2 31 Bảng 4.6: Theo dõi trình sấy nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là1/1,2 33 Bảng 4.7: Kết so sánh tiêu kĩ thuật loại tỉ lệ phenol/formaldehyde .34 Bảng 4.8: So sánh tiêu kĩ thuật loại tỉ lệ phenol/formaldehyde 35 Bảng 4.9: Theo dõi trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 36 Bảng 4.10: Bảng theo dõi trình sấy nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 37 Bảng 4.11: Theo dõi trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 39 Bảng 4.12: Bảng theo dõi trình sấy nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 40 Bảng 4.13: Theo dõi trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 42 Bảng 4.14: Theo dõi trình sấy nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 43 Bảng 4.15: Kết so sánh hàm lượng khô loại tỉ lệ urea/formaldehyde 45 Bảng 4.16: So sánh tiêu kĩ thuật loại tỉ lệ urea/formaldehyde 46 Bảng 4.17: So sánh ván thí nghiệm với tiêu chuẩn ngành 48 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Liên kết hóa học keo gỗ 6 Hình 2.2: Liên kết tổng quát nhựa isocyanate phản ứng 6 với nhóm OH gỗ 6 Hình 2.3: Sơ đồ phản ứng trùng ngưng tạo nhựa mạch thẳng 10 Hình 2.4: Sơ đồ phản ứng trùng ngưng tạo nhựa mạng lưới không gian 10 Hình 2.5: Sơ đồ nhựa giai đoạn rezol 12 Hình 2.6: Sơ đồ nhựa giai đoạn rezitol 12 Hình 2.7: Sơ đồ phản ứng đóng rắn nhựa Phenol .13 Hình 2.8: Sơ đồ đóng rắn nhựa urea formaldehyde 15 Hình 4.1: Biểu đồ điều chế nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2 .27 Hình 4.2: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn nhiệt độ nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2 28 Hình 4.3: Biểu đồ nấu nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 .29 Hình 4.4: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn nhiệt độ keo PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 .31 Hình 4.5: Biểu đồ điều chế PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,2 .32 Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn nhiệt độ nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,2 .34 Hình 4.7: Biểu đồ hàm lượng khô loại tỉ lệ phenol/formaldehyde 35 Hình 4.8: Biểu đồ điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 37 Hình 4.9: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn nhiệt độ nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 .38 Hình 4.10: Biểu đồ điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 .40 viii Theo công thức xác định hàm lượng khô xác định hàm lượng nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 : X= x100 = - 36, 33,34 6.1 x 100 = 47% Thời gian đóng rắn: thời gian đóng rắn tỉ lệ lâu so với tỉ lệ 1/2 tỉ nhiệt độ 0C lệ 1/1,5 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0, 180 23, 170 46, 160 68, 150 74, 140 83, 130 114, 120 132, 100 20 40 60 80 100 120 140 thời gian (giây) Hình 4.13: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn nhiệt độ nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 Quá trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 đạt kết sau: Thời gian điều chế 140 phút, hàm lượng khô 47%, độ nhớt 20s, độ pH= 8, thời gian đóng rắn nhiệt độ 1500C 50s 4.2.4 Thảo luận Sau điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2; 1/1,5; 1/1,2 thu kết sau: 44 Bảng 4.15: Kết so sánh hàm lượng khô loại tỉ lệ urea/formaldehyde Số thứ tự Tỉ lệ U/F Hàm lượng khô (%) 1/2 58 1/1,5 54 1/1,2 47 hàm lượng khô % 60 50 40 30 20 10 1/2 1/1,5 1/1,2 tỉ lệ urea/formaldehyde Hình 4.14 Biểu đồ hàm lượng khô loại tỉ lệ urea/formaldehyde 45 Bảng 4.16: So sánh tiêu kĩ thuật loại tỉ lệ urea/formaldehyde Tỉ lệ Hàm lượng khô (%) Độ nhớt (s) Độ pH Thời gian đóng rắn (1500C) (s) 1/2 58 26 40 1/1,5 50 23 7,5 43 1/1,2 47 20 50 45-60 20-30 7-8 40-50 04TCN31999 Theo kết ta thấy tất mẻ điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde khác cho kết đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn ngành Riêng tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 đem so sánh với bảng tiêu kĩ thuật keo dán gỗ-04 TCVN 3-99 chất lượng nhựa đạt yêu cầu tốt, Nếu ứng dụng sản xuất đại trà nên áp dụng tỉ lệ Nhưng để hạ giá thành tăng cường độ dán dính người ta thường sản xuất tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 4.3 Kết thí nghiệm ép thử ván 4.3.1 Ván dăm Kết kiểm tra tính chất ván bề mặt ván sản xuất thử trơn láng, mịn, phẳng, màu sắc đẹp, khơng có vết nhựa, vết xước… Độ đồng chiều dày ván nằm phạm vi cho phép ± 0,2 mm, độ mo, vênh, sai số chiều dày ván không vượt giới hạn cho phép Ván đảm bảo yêu cầu trang sức bề mặt ván lạng, ván bóc Quy cách mẫu phương pháp khảo nghiệm tính chất ván sản xuất thử tiến hành tương tự ván thí nghiệm theo 04TCN2– 1999 Các giá trị khảo nghiệm ván dăm trình bày bảng 4.17 46 Bảng 4.17: So sánh tính chất ván sản xuất thí nghiệm với tiêu chuẩn ngành Chỉ tiêu KLTT TB Chiều dày Độ ẩm Ván thí nghiệm 0,71 18.02 8.78 04TCN2-1999 0,5 – 0,8 13 – 20 – 10 Từ kết bảng 4.6 cho thấy phần lớn tính chất loại ván dăm sản xuất thí nghiệm ván dăm nghiên cứu tương đương đạt yêu cầu tiêu chuẩn Việt Nam 04TCN2 – 1999 cấp loại A 4.3.2 Ván dán Kết kiểm tra tính chất ván bề mặt ván sản xuất thử trơn láng, mịn, phẳng, màu sắc đẹp, khơng có vết nhựa, phồng rộp… Độ đồng chiều dày ván nằm phạm vi cho phép ± 0,2 mm, độ mo, vênh, sai số chiều dày ván không vượt giới hạn cho phép Kết thúc trình ép ta thu mẫu ván dán có kích thước 14cm x 14cm Chọn mẫu đẹp cắt mẫu kích thước 10cm x 10cm để kiểm tra tính chất ván dán Ta có mẫu A mẫu B 1- Xác định khối lượng riêng ván: dùng mẫu A - Mẫu A cân đến độ xác 0,01g (m ) mA = 14,27 g - Sau đo kích thước chiều dài (l), rộng (b) dày (h) đến độ xác 0,1 mm Chiều dài rộng mẫu thử đo cạnh song song, giá trị cuối trung bình cộng giá trị l1 = 10,1 cm l2 = 9,9 cm l = 10 cm b1 = 10,2 cm b2 = 10,1 cm 47 b = 10,15 c Chiều dày mẫu thử đo điểm hình vẽ đây: h1 = 2,7 cm h2 = 2,9 cm h3 = 2,8 mm h4 = 2,8 mm h = 2,8 mm l x b x h = 10 x 10,15 x 2,8 = 284,2 cm3 Khối lượng riêng ván tính đến độ xác 10 kg/m3 theo cơng thức: W= 14,27 m = = 0,05 g/cm3 = 500 kg/m3 l b h 284,2 2- Xác định độ hút ẩm: dùng mẫu B - Ván sau ép xong đặt bình hút ẩm để nguội (15 - 20ph), lấy ván cân lượng ván đến độ xác 0,01g Ta trọng lượng ván trước hút ẩm G1 = 14, 96 g - Để ván mơi trường khơng khí vòng 24h sau hút ẩm cân lại trọng lượng ván ta lượng ván sau hút ẩm G0 = 15,45 g - Từ ta xác định độ hút ẩm Hw ván theo công thức: Hw = 15,45 14,96 G0 G1 100 = 3,3 % 100 = G1 14,96 48 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau trình nghiên cứu thí nghiệm chúng tơi rút số kết luận sau đây: Tiến hành khảo sát, thu thập thông tin từ nguồn nguyên liệu sản phẩm keo dán gỗ thị trường để xác định thực trạng ngành koe Việt Nam Nghiên cứu điều chế nhựa Phenol Formaldehyde tỉ lệ phân tử gam phenol/formandehyde qua xác định tỉ lệ tối ưu tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 để ứng dụng sản xuất, trình điều chế Phenol Formaldehyde đơn giản, ứng dụng giới vào sản xuất cơng nghiệp Kết thí nghiệm điều chế nhựa PF có độ nhớt 21-29s, hàm lượng khơ 4550%, thời gian đóng rắn nhiệt độ 1500C 55-90s Nghiên cứu điều chế nhựa Urea Formaldehyde tỉ lệ phân tử gam urea/formandehyde qua xác định hai tỉ lệ tối ưu tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 1/2 để ứng dụng sản xuất Quá tình điều chế nhựa UF phức tạp, nhiều giai đoạn phản ứng, nhựa dễ bị đóng rắn không khống chế độ pH phù hợp Kết thu từ trình điều chế nhựa UF: độ nhớt 20-26s, hàm lượng khơ 47-58%, thời gian đóng rắn nhiệt độ 1500C 40-50s Sử dụng nhựa Urea Formaldehyde ép thử ván dăm tràm nước thu ván có chiều dày 18 mm, khối lượng thể tích 0,7 g/cm3 với nhiệt độ ép 180ºC, thời gian ép 15 phút, độ dãn nở dày 4,133 % Sử dụng nhựa Phenol Formaldehyde ép thử ván dán từ gỗ sồi thu ván có chiều dày 2,8mm, khối lượng thể tích 0,5g/cm3 với nhiệt độ ép 1500C, thời gian ép phút, độ hút ẩm 3,3%. 49 5.2 Kiến nghị Cần tiến hành thí nghiệm sản xuất keo UF PF tỉ lệ phân tử gam để có nhìn chi tiết loại keo mục đích sử dụng cho hợp lí Nghiên cứu biến tính keo với mục đích tăng cường độ dán dính keo, tăng độ bền chịu nước Cần tiến hành thí nghiệm nhiều tỉ lệ phân tử áp dụng nhiều phương pháp thí nghiệm Đem nhựa UF PF thử nghiệm vào sản xuất công nghiệp 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách – giáo trình Hứa Thị Huần (2004), Keo Dán Gỗ, Trường ĐH Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Khơi (2006), Keo Dán Hóa Học Và Cơng Nghệ , Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Phạm Ngọc Nam ( 2006), Công Nghệ Sản Xuất Ván Nhân Tạo, NXB Nông Nghiệp Luận văn tốt nghiệp Võ Minh Huấn (2011), Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Keo Phenol- Formaldehyde, Đề Tài Tốt Nghiệp, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Trương Thị Anh Ngân (2011) Khảo Sát Cơ Lí Tính Của Vật Liệu Composite Nhựa Urea-Formaldehyde, Đề Tài Tốt Nghiệp, Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh Tài liệu tiếng nước ngồi Anthony H Conner(1998), Urea-Formaldehyde Adhesive Resins, Forest Products Laboratory USDA Forest Service Michael A Serio, Sylvie Charpenay, Rosemary Bassilakis, and Peter R Solomon (1992), Pyrolysic Of Phenol-Formaldehyde Resin: Experiments And Modeling, Advanced Fuel Research, Inc Tài liệu khác Tiêu chuẩn ngành keo dán gỗ (04TCVN3-1999; 04TCVN4-1999), Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn 51 PHỤ LỤC 52 PHỤ LỤC 1: Một số hình ảnh điều chế nhựa PF UF PHỤ LỤC : Một số hình ảnh ép thử ván ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH MAI XUÂN TUẤN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NHỰA UREA-FORMALDEHYDE VÀ NHỰA PHENOL-FORMALDEHYDE Ngành: Chế
Ngày đăng: 03/06/2018, 16:25
Xem thêm:
