Nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI -οθο LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỖ NHỰA TỪ NHỰA POLYPROPYLEN TÁI CHẾ VỚI VỎ TRẤU CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG ĐỖ CÔNG QUỲNH HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI -οθο LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỖ NHỰA TỪ NHỰA POLYPROPYLEN TÁI CHẾ VỚI VỎ TRẤU ĐỖ CÔNG QUỲNH CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS MAI VĂN TIẾN HÀ NỘI, NĂM 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: TS Mai Văn Tiến Cán hướng dẫn phụ (nếu có): (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị) Cán chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng Cán chấm phản biện 2: PGS.TS Đào Ngọc Nhiệm Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày tháng năm 2018 TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Đỗ Cơng Quỳnh Lớp: CH2AMT Khố: Cán hướng dẫn: TS Mai Văn Tiến Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu Tóm tắt Vật liệu compozit gỗ nhựa chế tạo từ nhựa hạt polypropylen (PP) tái chế với vỏ trấu phương pháp trộn hợp nóng chảy thiết bị trộn kín Haake thiết bị ép đùn trục vít Đơn phối liệu chế tạo vật liệu bao gồm nhựa hạt PP tái chế từ 50-80% khối lượng, sử dụng vỏ trấu thước hạt từ 0,1-2,0mm, xử lý sấy khô với hàm lượng từ 20-50% phần khối lượng, chất tương hợp MAPP sử dụng với hàm lượng 1-5%, chất trợ phân tán 2-7% phụ gia chống cháy ZnO 1% Vật liệu compozit gỗ nhựa từ PP tái chế với vỏ trấu cho độ bền kéo đạt 46,5 MPa, độ bền uốn 50,3MPa, độ hấp thụ nước 0,4-4,9% Nghiên cứu tận dụng phế phẩm vỏ trấu từ ngành sản xuất lúa gạo với nhựa polypropylen tái chế để sản xuất vật liệu compozit gỗ nhựa khơng có ý nghĩa mặt khoa học, tính ứng dụng thực tiễn có ý nghĩa lớn việc góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, có hỗ trợ giáo viên hướng dẫn TS Mai Văn Tiến Các số liệu, kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Đỗ Công Quỳnh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu” Trước hết xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy - cô khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên Mơi trường Hà Nội tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý giá suốt thời gian học cao học trường Đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn TS Mai Văn Tiến người tận tình bảo tơi q trình thực luận văn tốt nghiệp Cảm ơn gia đình, bạn bè người bạn đồng hành quãng thời gian học cao học, người sát cánh, giúp đỡ, động viên nguồn động lực để vươn lên Do thời gian kiến thức hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót tơi mong nhận ý kiến đóng góp q thầy – để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 10 Các nội dung nghiên cứu 10 1.1 Giới thiệu vật liệu compozit 11 1.1.1 Vật liệu compozit 11 1.1.2 Tính chất vật liệu compozit 11 1.1.3 Phân loại vật liệu compozit 13 1.1.4 Ứng dụng vật liệu compozit 15 1.2 Tình hình nghiên cứu nước vật liệu compozit gỗ nhựa 16 1.2.1 Nghiên cứu nước 16 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 1.3 Vật liệu compozit gỗ - nhựa từ PP tái chế với vỏ trấu 20 1.3.1 Thành phần vật liệu compozit gỗ-nhựa sở nhựa polypropylen với vỏ trấu 22 1.3.2 Các phương pháp chế tạo vật liệu compozit gỗ-nhựa 28 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu compozit gỗ-nhựa 30 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 33 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 33 2.2.1 Thiết bị sử dụng 33 2.2.2 Nguyên liệu hoá chất 34 2.3 Các phương pháp xác định tính chất vật liệu 35 2.3.1 Xác định độ bền vật liệu 35 2.3.2 Phương pháp phân tích hình thái cấu trúc bề mặt chụp kính hiển vi điện tử quét 37 2.3.3 Phương pháp phân tích nhiệt TGA 37 2.4 Phương pháp chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu 38 2.4.1 Chuẩn bị nguyên liệu, hoá chất 38 2.4.2 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa 38 2.4.3 Thực nghiệm chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa 40 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Nghiên cứu khả tương hợp thành phần tổ hợp để chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa 44 3.2 Kết ảnh hưởng điều kiện chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa sở polypropylen tái chế với vỏ trấu 45 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ nhựa polypropylen/vỏ trấu đến tính chất lý vật liệu 45 3.2.2 Ảnh hưởng phụ gia tương hợp MAPP đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa 46 3.2.3 Ảnh hưởng phụ gia chống cháy ZnO đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa 47 3.2.4 Ảnh hưởng kích thước hạt vỏ trấu đến tính chất vật liệu gỗ nhựa 48 3.2.5 Ảnh hưởng phương pháp xử lý vỏ trấu đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa 49 3.2.6 Ảnh hưởng tốc độ trộn hợp đến tính chất lý nhựa hạt 50 3.2.7 Ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp đến tính chất lý nhựa hạt 51 3.3 Đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu 52 3.3.1 Đặc trưng cấu trúc hình thái bề mặt vật liệu gỗ nhựa 52 3.3.2 Giản đồ phân tích nhiệt vật liệu compozit gỗ nhựa 54 3.3.3 Khảo sát khả chịu môi trường vật liệu compozit gỗ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu 56 3.4 So sánh số tính chất vật liệu gỗ nhựa polypropylen /vỏ trấu với số vật liệu khác chủng loại 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 63 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU Ký hiệu WPC Diễn giải Wood Plastic Compozit - Vật liệu compozit gỗ nhựa PE Polyethylen PP Polypropylen PVC MAPP Polyvinyl chloride Polypropylen Maleic Anhydride VT Vỏ trấu IR Phổ hồng ngoại SEM Kính hiển vi điện tử quét TGA Phân tích nhiệt DTA Nhiệt vi sai Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vật liệu WPC sử dụng đời sống 21 Hình 1.2 Hàm lượng vỏ trấu hạt lúa 25 Hình 1.3 Phương pháp đúc ép nóng 29 Hình 1.4 Phương pháp ép đùn 30 Hình 2.1 Một số hình ảnh sản phẩm nhựa từ polypropylen nhựa polypropylen tái chế 34 Hình 2.2 Hình ảnh vỏ trấu trước sau thu gom để chế tạo vật liệu 34 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 39 Hình 3.1 Giản đồ momen xoắn trình trộn hợp chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa sở polypropylen/vỏ trấu 44 Hình 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nhựa/ vỏ trấu tới tính chất lý vật liệu 45 Hình 3.3 Ảnh hưởng chất tương hợp MAPP đến tính chất vật liệu gỗ nhựa 46 Hình 3.4 Ảnh hưởng kích thước vỏ trấu đến tính chất vật liệu gỗ nhựa 48 Hình 3.5 Ảnh hưởng phương pháp xử lý vỏ trấu đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa 49 Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp đến tính chất lý vật liệu 52 Hình 3.7 Ảnh SEM vật liệu không sử dụng MAPP 53 Hình 3.8 Ảnh SEM vật liệu sử dụng MAPP (1%) 53 Hình 3.9 Ảnh SEM vật liệu sử dụng MAPP (2 %) 53 Hình 3.10 Ảnh SEM vật liệu sử dụng MAPP (3 %) 54 Hình 3.11 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa không sử dụng phụ gia chống cháy 55 Hình 3.12 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa có chứa phụ gia chống cháy (ZnO hàm lượng 1%) 55 Hình 3.13 Độ tăng trọng lượng compozit ngâm môi trường nước 56 tật bề mặt liên tiếp xúc vỏ trấu nhựa Chính độ bền lý vật liệu giảm Như kích thước hạt vỏ trấu phù hợp để chế tạo vật liệu compozit từ 1,0-1,5mm 3.2.5 Ảnh hưởng phương pháp xử lý vỏ trấu đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa Để khảo sát so sánh ảnh hưởng phương pháp xử lý vỏ trấu đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa tạo thành, sử dụng hạt vỏ trấu cỡ hạt 0,5-1,0mm cho tất thí nghiệm Kết thúc trình xử lý, tiến hành lọc nhanh rửa vỏ trấu nước cất dịch lọc có mơi trường trung tính Tất loại vỏ trấu sau sấy khơ 80oC khối lượng không đổi trước tiến hành trộn hợp để chế tạo vật liệu Mẫu vật liệu gỗ nhựa chế tạo ứng với tỷ lệ nhựa PP /vỏ trấu 50/50 phần khối lượng, 2% chất tương hợp MAPP hàm lượng phụ gia chống cháy 1%, điều kiện gia công trộn hợp không đổi đây, sử dụng 04 loại vỏ trấu chuẩn bị Kết ảnh hưởng phương pháp xử lý vỏ trấu đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa tạo thành thể hình 3.5 60 [MPa] 50.6 50 40 44.2 36.1 46.7 45.7 37.5 36.4 36.9 30 20 10 0.9 1.8 Xử lý NaOH Xử lý H2SO4 0.6 Không xử lý Độ bền kéo(Mpa) Độ bền uốn(Mpa) Xử lý NaOH+H2SO4 Độ hấp thu nước(%) Hình 3.5 Ảnh hưởng phương pháp xử lý vỏ trấu đến tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa Kết hình 3.5 nhận thấy: Khi vỏ trấu ngâm tẩm xử lý trước có tác dụng làm tăng đáng độ bền kéo độ bền uốn vật liệu compozit tạo thành Về độ hấp thụ nước mẫu vật liệu cho độ hấp thụ nước thấp so với mẫu sử dụng hạt vỏ trấu không xử lý Mẫu vỏ trấu xử lý dung dịch NaOH+ H2SO4 cho 49 độ bền lý tốt Giải thích tượng việc xử lý vỏ trấu có tác dụng loại bỏ chất hữu chất hòa tan lại hạt vỏ trấu nên làm cho vỏ trấu có tính tương hợp tốt với nhựa PP tái chế Theo nhiều nghiên cứu việc xử lý sợi gỗ (vỏ trấu) kiềm phương pháp phổ biến cho sợi thực vật nói chung, phương pháp có nhiều ưu điểm bật như: Tiến hành đơn giản, rẻ tiền, không yêu cầu trang thiết bị hiệu tương đối cao Xử lý kiềm hóa nhằm hòa tan phần vơ định lignin, axit béo, hemixenlulo, tạo cho bề mặt sợi gỗ có độ thơ ráp, giảm bó xoắn tăng phân tử định hướng tăng số tính chất lý hóa sợi gỗ làm tăng khả bám dính sợi nhựa [15] Chính việc xử lý vỏ trấu dung dịch NaOH+ H2SO4 vật liệu thu có tính chất lý tốt 3.2.6 Ảnh hưởng tốc độ trộn hợp đến tính chất lý nhựa hạt Các điều kiện đơn phối liệu, chế độ gia công chế tạo hạt vật liệu compozit gỗ nhựa cố định không đổi cho tất mẫu thí nghiệm như: Tỷ lệ nhựa PP / vỏ trấu 50/50, tỷ lệ phụ gia tương hợp MAPP 2%, phụ gia chống cháy 1%, nhiệt độ trộn hợp 180-190oC, thời gian trộn hợp cố định khơng đổi Tại dãy thí nghiệm tốc độ trộn hợp mẫu vật liệu thay đổi là: 20, 30, 40, 50 60 vòng/phút Sản phẩm sau trộn cắt tạo hạt đem ép mẫu máy ép thủy lực Carver Mỹ, tiến hành ép áp lực ép từ 2-5 tấn, nhiệt độ ép 180oC, thời gian ép từ 3-5 phút để tạo thành gỗ nhựa mỏng Sau gia cơng cắt tạo mẫu đo theo tiêu chuẩn để xác định tính chất lý máy đo độ bền học Huosfield Kết trình bày bảng 3.2 sau: Bảng 3.2 Ảnh hưởng tốc độ trộn hợp đến tính chất lý vật liệu Tốc độ trục vít Độ bền kéo Độ bền uốn (V/phút) [MPa] [MPa] 20 42,9 47,5 30 46,1 49,9 40 36,9 37,4 STT 50 50 33,7 35,1 60 31,2 36,5 Kết cho thấy tốc độ trộn hợp vật liệu tăng từ 20 vòng/phút đến 30 vòng/phút, độ bền kéo đứt độ bền uốn vật liệu tăng lên Khi trộn hợp vật liệu tốc độ từ 30 vòng/phút đến 60 vòng/phút, độ bền kéo đứt độ bền uốn vật liệu lại giảm xuống Độ bền kéo đứt độ uốn vật liệu tổ hợp nhựa PP với vỏ trấu đạt giá trị cao tốc độ trục vít 30 vòng/phút Nguyên nhân dẫn tới tượng do: Khi trộn hợp vật liệu tổ hợp gỗ nhựa tốc độ thấp, chưa đủ thời gian để thành phần phân tán vào dẫn tới hỗn hợp vật liệu trộn chưa nhuyễn chưa đồng Khi trộn hợp vật liệu tốc độ cao, hỗn hợp vật liệu nhanh đạt tới trạng thái đồng Tuy nhiên, tốc độ trộn hợp cao, tức lực xoắn, ép, cắt tăng lên nguyên nhân dẫn tới đứt gãy, phân hủy cấu trúc mạch PP , làm giảm trọng lượng phân tử chúng nên độ bền kéo độ bền uốn có xu hướng giảm Kết bảng 3.1 cho thấy tốc độ thích hợp để trộn vật liệu 30 vòng/phút 3.2.7 Ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp đến tính chất lý nhựa hạt Giống việc khảo sát ảnh hưởng tốc độ trộn hợp tới tính chất lý vật liệu gỗ nhựa Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp tới tính chất lý vật liệu gỗ nhựa thực với điều kiện thành phần đơn phối liệu điều kiện trộn hợp tương tự Tại lô thí nghiệm thay đổi nhiệt độ trộn hợp vật liệu từ 160oC đến 210oC Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp đến tính chất hạt nhựa gốc trình bày hình 3.6 51 60 MPa 50 44.1 36.1 40 30 50.3 45.2 46.5 36.3 31.1 35.6 46.3 36.9 Độ bền kéo(MPa) 34.5 32.6 Độ bền uốn(MPa) 20 Ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp tới tính chất lý vật liệu 10 160 170 180 190 200 210 [ oC ] Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ trộn hợp đến tính chất lý vật liệu Từ số liệu kết hình 3.4 nhận thấy: Khi nhiệt độ trộn hợp thay đổi tính chất lý (độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt) vật liệu thay đổi Cụ thể độ bền kéo đứt độ bền uốn tăng nhiệt độ trộn hợp tăng lên từ 160oC lên 190oC (độ bền kéo tăng từ 31,1 MPa lên 45,2 MPa; độ bền uốn từ 36,3 MPa lên 50,3 MPa) Khi tiếp tục tăng nhiệt độ trộn từ 190oC lên 210oC, tính lý vật liệu giảm Độ bền kéo đứt độ bền uốn vật liệu đạt giá trị lớn ứng với nhiệt độ trộn hợp 180oC-190oC Nguyên nhân tăng nhiệt độ trộn hợp, vật liệu nhanh đạt trạng thái chảy nhớt làm cho trình trộn hợp diễn thuận lợi, độ đồng sản phẩm tăng lên, độ bền kéo độ dãn dài đứt tăng Khi trộn hợp vật liệu khoảng nhiệt độ cao 200oC tính chất lý vật liệu giảm xảy tượng phân huỷ nhiệt làm đứt mạch phân tử nhựa PP tái chế, làm giảm độ bền kéo độ dãn dài đứt Từ kết trên, cho thấy nhiệt độ trộn thích hợp để chế tạo vật liệu gỗ nhựa 180oC- 190oC 3.3 Đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu compozit gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu 3.3.1 Đặc trưng cấu trúc hình thái bề mặt vật liệu gỗ nhựa 52 Hình 3.1 Ảnh SEM vật liệu khơng sử dụng MAPP Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu sử dụng MAPP (1%) Hình 3.3 Ảnh SEM vật liệu sử dụng MAPP (2 %) 53 Hình 3.4 Ảnh SEM vật liệu sử dụng MAPP (3 %) Phân tích kết chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM (hình 3.7 đến 3.10) cho thấy hình thái cấu trúc bề mặt vật liệu compozit gỗ nhựa có sử dụng khơng sử dụng chất tương hợp MAPP cho thấy khác biệt rõ hình thái học vật liệu tạo thành Khi khơng có mặt chất tương hợp MAPP, nhựa bề mặt vỏ trấu xuất nhiều khe hở lớn (hình 3.7) Điều chứng tỏ độ tương hợp nhựa có tính phân cực bề mặt vỏ trấu phân cực Khi có mặt chất trợ tương hợp MAPP, số lượng kích thước khe hở bề mặt vỏ trấu nhựa giảm xuống đáng kể Các kết (hình 3.8 đến 3.10) cho thấy mức độ tương hợp vật liệu PP với vỏ trấu chịu ảnh hưởng hàm lượng MAPP quan sát ứng với hàm lượng MAPP 3% hình thái cấu trúc số lượng kích thước khe hở bề mặt vỏ trấu nhựa nhỏ Như vậy, chứng tỏ MAPP cải thiện đáng kể độ tương hợp nhựa PP tái chế vỏ trấu điều có tác dụng cải thiện đáng kể tính chất lý độ kháng nước vật liệu compozit gỗ nhựa tạo thành 3.3.2 Giản đồ phân tích nhiệt vật liệu compozit gỗ nhựa 54 Hình 3.5 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa không sử dụng phụ gia chống cháy Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa có chứa phụ gia chống cháy (ZnO hàm lượng 1%) - Giản đồ phân tích nhiệt vật liệu (hình 3.11 3.12) cho thấy: Trên đường TGA ứng với khoảng nhiệt độ 250-400oC có giảm nhẹ khối lượng Khi nhiệt độ 55 400oC khối lượng vật liệu xảy với tốc độ nhanh, nguyên nhân chất hữu bắt đầu bị phân hủy So sánh độ bền nhiệt vật liệu compozit có sử dụng khơng sử dụng phụ gia chống cháy ZnO cho thấy vật liệu sử dụng phụ gia chống cháy cho độ bền nhiệt cao so với vật liệu không sử dụng Cụ thể đường DSC cho thấy tương ứng píc nhiệt đặc trưng mẫu vật liệu compozit không sử dụng phụ gia chống cháy 167,25oC 403,14oC tương ứng với khoảng nhiệt giải phóng nước liên kết thành phần vật liệu, nhiệt độ bắt đầu phân hủy mẫu vật liệu vật liệu bắt đầu bùng cháy Đối với mẫu vật liệu có sử dụng phụ gia chống cháy ZnO cho thấy đỉnh nhiệt đặc trưng có nhiệt độ cao hẳn cụ thể 168,16oC 410,62oC Từ kết thu chứng tỏ ZnO có tác dụng làm tăng tính bền nhiệt vật liệu compozit gỗ nhựa đáng kể sử dụng với hàm lượng nhỏ 1% 3.3.3 Khảo sát khả chịu môi trường vật liệu compozit gỗ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu Các mẫu compozit vỏ trấu ngâm môi trường nước để khảo sát độ thay đổi trọng lượng độ bền Độ thay đổi trọng lượng mẫu vật liệu compozit vỏ trấu với 50% phần trọng lượng, có sử dụng phụ gia tương hợp MAPP (1% phần trọng lượng) không sử dụng phụ gia tương hợp sử dụng phụ gia chống cháy (1% phần trọng lượng) 10 0% MAPP 1%MAPP 1% MAPP+ 1% ZnO 0 10 14 16 18 Hình 3.7 Độ tăng trọng lượng compozit ngâm môi trường nước 56 20 Độ hấp thụ nước vật liệu tăng tăng thời gian ngâm mẫu, sau khoảng đến ngày mẫu vật liệu đạt độ hấp thụ nước bão hòa Kết hình 3.13 cho thấy mẫu vật liệu có sử dụng chất tương hợp MAPP chống cháy ZnO, độ hút nước vật liệu compozit PP với vỏ trấu giảm đáng kể Với hàm lượng độn 50% phần trọng lượng hàm lượng chất tương hợp MAPP 2% ZnO 1%, độ tăng trọng lượng mẫu vật liệu compozit trạng thái bão là: 8% (mẫu khơng có MAPP) Độ hút nước giảm xuống rõ rệt mẫu vật liệu có sử dụng chất trợ tương MAPP ZnO bão hòa 1,4% 1,3% 3.4 So sánh số tính chất vật liệu gỗ nhựa polypropylen /vỏ trấu với số vật liệu khác chủng loại Mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa thành phần 2% MAPP, 1% ZnO tỷ lệ khối lượng PP /vỏ trấu dùng 50/50 để so sánh với mẫu compozit tương tự nhựa PP nguyên chất, gỗ thông mẫu ván sàn thị trường Kết theo bảng 3.3 Bảng 3.3 So sánh tính chất vật liệu compozit polypropylen/vỏ trấu với số vật liệu khác Độ bền kéo Độ bền uốn Độ hút nước [MPa] [MPa] [%] Mẫu compozit PP /vỏ trấu 46,5 50,3 0,4 Mẫu ván sàn Janmi 9,26 16,95 - Mẫu gỗ thông 46,71 76,54 60 Nhựa HPDE 28,0 20,0 0,01 Tên mẫu Dựa vào kết bảng 3.3 ta thấy: - Mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa PP /vỏ trấu mà chúng tơi chế thử có độ bền kéo, độ bền uốn uốn thấp so với gỗ thông lại cao so với mẫu gỗ ván sàn Janmi thị trường - Mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa có tính lý cao so với nhựa PP - Mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa PP/vỏ trấu có khả kháng nước tốt gỗ 57 KẾT LUẬN Trong trình thực luận văn với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa từ nhựa PP tái chế với vỏ trấu”, thu số kết sau:  Đã chế tạo thành công vật liệu compozit gỗ nhựa từ nhựa PP tái chế với vỏ trấu phương pháp trộn hợp nóng chảy thiết bị trộn kín, với điều kiện gia công tỷ lệ chất phụ trợ sau:  Nhiệt độ trộn hợp 190oC với tốc độ quay trục vít 30 vòng/phút;  Nhiệt độ gia công ép mẫu 180-190oC áp lực ép 2-5 tấn;  Tỷ lệ PP/vỏ trấu 50/50 phần khối lượng;  Kích thước hạt vỏ trấu phù hợp chế tạo vật liệu từ 0,5-1,0mm;  Chất trợ tương hợp MAPP 3% tốt để cải thiện tính chất lý vật liệu compozit tạo thành;  Vật liệu compozit gỗ nhựa từ PP tái chế với vỏ trấu có độ bền kéo đạt 46,5MPa, độ bền uốn 50,3MPa, độ hấp thụ nước 0,4- 4,9% Mẫu vật liệu compozit gỗ nhựa PP /vỏ trấu chế thử có độ bền kéo, độ bền uốn uốn thấp so với gỗ thông lại cao so với mẫu gỗ ván sàn Janmi thị trường 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: Bùi Chương, Phan Thị Minh Ngọc (2010), Cơ sở hóa học polyme, Nhà xuất bách khoa, Hà Nội Trần Vĩnh Diệu, Bùi Chương (2010), Nghiên cứu ứng dụng sợi thực vật- nguồn nguyên liệu có khả tái tạo để bảo vệ môi trường, Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ Trần Vĩnh Diệu (2005), Gia công Polyme, Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Trần Vĩnh Diệu, Trần Trung Lê (2006), Môi trường gia công chất dẻo compozit, Nhà xuất Đại học Bách khoa, Hà nội Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, Phan Minh Ngọc, Lê Phương Thảo, Lê Hồng Quang (2002), ”Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme compozit sở nhựa PP gia cường sợi đay”, Tạp chí Hóa Học, T40(3A), Tr 8-13 Trần Vĩnh Diệu, Phạm Gia Huân (2003),“Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polymecompozit sở nhựa PP gia cường hệ lai tạo tre, luồng- sợi thủy tinh”, Tạp chí Hóa Học, T41(3), Tr 49-53 Vũ Huy Đại (2012), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu công nghệ sản xuất compozit từ phế liệu gỗ chất dẻo phế thải”,Bộ Nông nghiệp Phát triển nơng thơn, Hà Nội Nguyễn Đình Đức (2007), Cơng nghệ vật liệu compozit, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Lê Minh Đức (2008), Thiết bị gia công polyme, Nhà xuất Bách khoa, Hà Nội 10 Nguyễn Vũ Giang (2013), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ“Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sở nhựa polylefin (polyetylen, polypropylen) khâu mạch (XLPO) bột vỏ trấubiến tính ứng dụng làm vật liệu xây dựng, kiến trúc nộingoại thất”, Bộ khoa học công nghệ, Hà Nội 11 Hoàng Thị Thanh Hương (2011), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu cơng nghệ phòng chống cháy cho vật liệu gỗ”, Bộ giáo dục đào tạo, Hà Nội 59 12 Đồn Thị Thu Loan (2010), “Nghiên cứu cải thiện tính vật liệu Compozit sợi đay/ nhựa Polypropylen phương pháp biến tính nhựa nền”, Tạp chí khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số 1(36), Tr 28-35 13 Hà Tiến Mạnh, Nguyễn Bảo Ngọc, Nguyễn Đức Thành, Đỗ Thị Hoài Thanh, Hà Thị Thu, Nguyễn Hải Hoàn (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bột vỏ trấuvà nhựa polypropylen đến tính chất compozit gỗ- nhựa”Tạp chí khoa học Lâm Nghiệp, Số 1, Tr 1752-1759 14 Phạm Ngọc Nam (1998), “Một số đặc điểm cấu tạo tính chất vật lý gỗ Cao su”, Tạp chí Lâm nghiệp, Số 2, Tr 32-33 15 Phạm Ngọc Nam (2000), “Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm từ cành bìa bắp gỗ Cao su”, Tạp chí Nơng nghiệp cơng nghiệp thực phẩm, số 5, Tr 207-209 16 Phạm Ngọc Nam (2001), “Một số tính chất Cơ học chủ yếu gỗ Cao su”, Tạp san Khoa học kỹ thuật Nông Lâm Nghiệp, NXB Nông nghiệp, số 1, Tr 177-180 17 Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu (2004), Hóa lý Polyme, Nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh 18 Phan Thị Minh Ngọc, Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Thúy Hằng (2007), “Ảnh hưởng chất trợ tương hợp Polypropylen ghép Anhydrit Maleic đến tính chất học vật liệu Polypropylen Compozit gia cường mắt tre”, Tạp chí Hóa học, T45 (5A), Tr 77-84 Tiếng Anh: 19 A.K.Bledzki, J.Gassan (1999), “Compozits reinforced with cellulose based fibers”, Prog.Polyme, Sci 24, pp 221-274 20 Anatole Klyosov (2005), Wood plastic compozits, Wiley-interscience A John Wiley& Sons, INC, Publication 21 Apri Heri Iswanto and Fauzi Febrianto (2005), “The Role of Dicumyl Peroxide Compozits”, Peronema Forestry Science (DCP) In the Strengthening of Polyme Journal, Vol.1, No.2, ISSN 18296343 22 Behzad kord (2011), “Influence of Maleic Anhydride on the Flexural, Tensile and Impact Characteristics of Sawdust Flour Reinforced Polypropylen Compozit”,World Applied Sciences Journal, 12 (7), pp 1014-1016 60 23 B Mohebby, A R Ghotbifar, and S Kazemi-Najafi (2011), “Influence of MaleicAnhydride-Polypropylen (MAPP) on Wettability of Polypropylen/Wood Flour/Glass Fiber Hybrid Compozits”, J Agr Sci Tech, Vol 13, pp 877-884 24 Cao Jin-Zhen, Wang Yi, Xu Wei-yue, Wang Lei (2010), “Preliminary study of viscoelastic properties of MAPP-modified wood flour/polypropylen compozits”, For Stud, China, 12(2), pp 85-89 25 Darilyn Roberts, Roberts C Constable (2003), Chemical Coupling Agents for Filled and Grafted Polypropylen Compozits, Handbook of HPDE and polypropylen compozits, vol 3, pp 45-50 26 Farshid Basiji, Vahidreza Safdari, Srikanth Pilla (2009), “The effects of fiber length and fiber loading on the mechanical properties of wood- plastic (polypropylen) compozits”, Turk Agric, vol 34, pp 191-196 27 Felix J.M, Gatenholm P, Schreiber H.P (1993), “Controlled interactions in cellulose-polyme compozits”, Polyme Compozits, vlo 14, pp 234-256 28 Fauzi Febrianto, Dina Setyawati, Myrtha Karina, Edi Suhaimi Bakar and Yusuf Sudo Haidi (2006), “Influence of Wood Flour and Modifier Contents on the Physical and Mechanical Propertes of Wood Flour- Recycle Polypropylen compozits”,Journal of Biological Sciences, (2), pp 337-343 29 G E Myers (1991), Wood Flour and polypropylen or High density Polyethylene compozits,“Influence of Maleated polypropylen Concentration and Extrusion Temperature on Properites” Intern J Polymeic Mater, Vol 15, pp 171-186 30 Ichazo M.N., Albano C., Gonzales J., Perera R., Candal (2001), “Polypropylen/wood flour compozits: Treatment and properties”, Compozit Structures, vol 54, pp 207-214 31 International Standard ISO 527 – (1993) Plastics – Determination of tensile properties 32 International Standard ISO 604 – (1993) Plastics - Determination of compressive properties 33 International Standard ISO 178 – (1993) Plastics – Determination of flexural properties 61 34 International Standard ISO 179 – (1993) Plastics – Determination of charpy impact strength 35 An American National Standard – Designation, D 570 - 98 Standard Test Method for Water Absorption of Plastics 36 An American National Standard – Designation, D 635 – 14 Standard Test Method for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of Plastics in a Horizontal Position Laboratories Tests 37 Kishi, H., M Yoshioka, A Yamanoi, and N Shiraishi (1988), Compozits of wood and polypropylens I Mokuzai Gakkaishi, vol.34(2), pp 133-139 38 M Khalid, S Ali, C.T Ratnam and S.Y.Thomas Choong (2006),“Effect of mapp as coupling on the mechanical properties of palm fiber empty fruit bunch and cellulose polypropylen biocompozits”International Journal of Engineering and Technology, vol.3, No.1, pp 79-84 39 Rashmi Kumari(2008), Fundamental Study on Highly-Filled Wood-Plastic Compozit, Graduate School of Agriculture Kinki University - Department of Advanced Bioscience 40 Schut JH (1999) For compounding, sheet and profile: wood is good, Plastics Technology, 45(3), pp 46-52 62 PHỤ LỤC 63 ... Tiến Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa từ nhựa polypropylen tái chế với vỏ trấu Tóm tắt Vật liệu compozit gỗ nhựa chế tạo từ nhựa hạt polypropylen (PP) tái chế với vỏ trấu phương pháp... liệu gỗ nhựa từ PP tái chế với vỏ trấu - Chế tạo vật liệu gỗ nhựa (Wood Plastic Compozit – WPC) từ PP tái chế với vỏ trấu khảo sát để tối ưu điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu: + Nghiên cứu. .. loại vật liệu XLPE/bột vỏ trấu biến tính XLPP/bột vỏ trấu biến tính 1.3 Vật liệu compozit gỗ - nhựa từ PP tái chế với vỏ trấu Vật liệu compozit gỗ - nhựa loại vật liệu compozit tổ hợp từ nhựa