Nghiên cứu sử dụng bột gỗ phế thải chế tạo vật liệu compozit trên nhựa nền polyvinyl Clorua

Nghiên cứu sử dụng bột gỗ phế thải chế tạo vật liệu compozit trên nhựa nền polyvinyl Clorua Nghiên cứu sử dụng bột gỗ phế thải chế tạo vật liệu compozit trên nhựa nền polyvinyl Clorua Nghiên cứu sử dụng bột gỗ phế thải chế tạo vật liệu compozit trên nhựa nền polyvinyl Clorua luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -0-0-0 - NGUYỄN VĂN SƠN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BỘT GỖ PHẾ THẢI, CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN NHỰA NỀN POLYVINYL CLORUA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -0-0-0 - NGUYỄN VĂN SƠN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BỘT GỖ PHẾ THẢI, CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN NHỰA NỀN POLYVINYL CLORUA Chun ngành: Hóa mơi trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : Hà Nội – 2014 TS NGUYỄN VŨ GIANG LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Vũ Giang tập thể phịng thí nghiệm vật liệu phi kim – Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới giao đề tài, tạo điều kiện tận tình bảo, hướng dẫn em suốt q trình hồn thành luận văn Em xin cảm ơn PGS.TS Đỗ Quang Trung anh chị phịng thí nghiệm Hóa Mơi Trường, khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – ĐHQGHN tạo điều kiện giúp đỡ em trình thực luận văn Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ động viên gia đình, bạn bè suốt thời gian thực luận văn Hà Nội, 2014 Học viên Nguyễn Văn Sơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung vật liệu compozit nhựa/gỗ 1.1.1 Vật liệu polyvinyl clorua (PVC) 1.1.2 Bột gỗ bột gỗ keo tai tượng (BG) 1.1.3 Phụ gia gia cường silica 14 1.1.4 Bột gỗ biến tính hạt nano silica (SiO2) 16 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1.Nguyên liệu hóa chất 22 2.2 Chế tạo vật liệu compozit PVC/BG 22 2.2.1 Xử lý bột gỗ xút nóng (NaOH) 22 2.2.2 Biến tính bề mặt bột gỗ TEOS [23 - 25] 23 2.2.2 Chế tạo vật liệu compozit PVC/BG 23 2.3 Các phương pháp thiết bị nghiên cứu 23 2.3.1.Nghiên cứu đặc trưng nóng cháy vật liệu PVC/BG .23 2.3.2 Phương pháp xác định tính chất học 24 2.3.3 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 25 2.3.4 Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourrie (FT-IR) .25 2.3.5 Phương pháp kính hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) 26 2.3.6 Phương pháp lưu biến trạng thái rắn 27 2.3.7 Khảo sát khả ngấm ẩm vật liệu .h tính chất học PVC/BG Cấu trúc bề mặt mẫu PVC/BT5 chặt chẽ lỗ trống điều biến tính TEOS làm tăng tính tương hợp bột gỗ polyme nên tính chất học cải thiện 58 PVC/BG PVC/BG PVC/BT PVC/BKT Hình 25 Ảnh bề mặt compozit trước sau thử nghiệm gia tốc thời tiết Khi so sánh hình ảnh mẫu sau 1296 h sau thửng nghiệm giá tốc thời tiết với mẫu khơng ta thấy có thay đổi rõ rệt đặc biệt mẫu PVC/BG Các mẫu có nhiều lỗ trỗng, bề mặt gồ ghề Điều tác dụng tia UV mẫu bị oxy hóa làm phân hủy liên kết nhựa bột gỗ Bề mặt PVC/BG bị phá hủy nặng 59 KẾT LUẬN Đã khảo sát xác định hàm lượng chất phụ gia hóa dẻo DOP, hàm lượng bột gỗ gia công chế tạo compozit PVC/BG Hàm lượng bột gỗ lựa chọn chế tạo compozit 30% kl compozit, hàm lượng DOP 15% kl PVC Đã khảo sát xác định hàm lượng chất biến tính TEOS từ – 10% kl (tính theo BG) BG biến tính TEOS 5%kl (BG) cho compozit có tính chất học, tính chất nhiệt, độ bền thời tiết, độ bền màu, độ kháng nước cao Mô đun đàn hồi đạt 1129 MPa tăng 67,2 %, độ bền kéo đứt 34,64 MPa tăng 31, %, mô đun uốn đạt cao với 2609 MPa tăng 27,5 %, cường độ uốn đạt 53,59 MPa tăng 41 % so với mẫu PVC/BG Đã tiến hành làm bột gỗ phương pháp kiềm nóng trước biến tính TEOS Tính chất học compozit PVC/BKT cao so với PVC/BT khơng có khác biệt rõ rệt Do vậy, tiến hành sản xuất qui mơ cơng nghiệp tính đến chi phí kinh tế vấn đề bảo vệ mơi trường hồn tồn bỏ qua bước xử lý kiềm mà đảm bảo tính chất học Đã tiến hành thử nghiệm gia tốc thời tiết, kết cho thấy, mẫu biến tính có độ bền màu, tính chất học hình thái cấu trúc vật liệu nâng cao Thử nghiệm thời tiết 1296 compozit PVC/BT 5, độ bền kéo đứt giảm 7,7 %, mô đun đàn hồi giảm 38 % so với mẫu ban đầu Compozit PVC/BT đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ đặc tính kỹ thuật ứng dụng sản phẩm vào thực tế 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Văn Chứ (2005), “Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ nhựa novolac đến số tiêu tính chất gỗ biến tính”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thôn, Kỳ 1, tr 82-85 Trần Văn Chứ (2006), “Nghiên cứu cơng nghệ biến tính gỗ keo tai tượng nhựa epoxy”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, Kỳ 2, tr.73-76 Bùi Chương, Đặng Việt Hưng, Phạm Thượng Giang (2008) “Sử dụng silica biến tính bis (3-trietoxy silylpropyl) tetrasulfit silan (TESPT) làm chất gia cường cho hỗn hợp cao su thiên nhiên-butadien”, Tuyển tập báo cáo hội thảo vật liệu polyme compozit năm 2008, Chương trình nghiên cứu phát triển ứng dụng cơng nghệ vật liệu KC-02, tr 175-186 Trần Vĩnh Diệu, Bùi Chương, Nguyễn Huy Tùng, Phan Minh Ngọc (2009), “Bài tổng quan: Nghiên cứu ứng dụng sợi tre sợi đay làm chất gia cường cho vật liệu polyme compozit Việt Nam”, Tạp chí Hóa học, T 47 (6), tr 236-247 Vũ Huy Đại “Nghiên cứu công nghệ sản xuất compozit từ phế liệu gỗ chất dẻo phế thải” (2010-2012), Tạp chí Hóa học T.46(5A) Nguyễn Hữu Đĩnh, Đỗ Đình Rãng (2010), Hố học hữu 1, NXB Giáo dục Việt Nam Đặng Việt Hưng, Bùi Chương, Phan Thị Minh Ngọc, Hoàng Nam (2009), “Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc tính chất nanocompozit sở cao su thiên nhiên silica biến tính silan”, Tạp chí Hóa học, 47(3), tr 363-367 Vi Đức Long (2013), Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất vật liệu compozit nanosilica-bột gỗ/polyetylen tỷ trọng cao, Luận văn thạc sĩ khoa học, chuyên ngành Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQGHN Hà Tiến Mạnh, Nguyễn Bảo Ngọc, Nguyễn Đức Thành, Đỗ Thị Hoài Thanh, Hà Thị Thu (2011),“Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ nhựa polypropylen đến tính chất compozit gỗ-nhựa”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, (số 1), tr 17521759 61 10 TS Đào Thế Minh (2003), “Vật liệu polyme compozit” 11 Hoàng Nhâm (1999), Hóa học vơ tập 2, NXB Giáo dục 12 Đỗ Thanh Tú (2009), “Nghiên cứu biến đổi tính chất vật lý hóa học gỗ keo q trình xử lý kiềm nóng”, Báo cáo tổng kết đề tài cấp năm 2008, Viện Công nghệ Giấy Xenluno, Bộ Công thương, trang 10 – 25 Tiếng Anh 13 A Karmarkar, S Chauhan, J Modak, M Chanda (2007), “Compozits”, Part A, 38, pp 227-233 14 Alireza Ashori, Amir Nourbakhsh (2011), “Eur J Wood and Wood Prod”, T 69, pp 663-671 15 Amir Nourbakhsh, Foad Farhani Baghlani, Alireza Ashori (2011), “NanoSiO2 filled rice husk/polypropylene compozits: Physico-mechanical properties”, Industrial Crops and Products, Part 33, pp 83-187 16 Andrew J Peacock, “Handbook of polyethylene, Structures, Properties and Applications”, Marcel Dekker, Inc, NewYork, Basel, 4-5 17 Annual Book of ASTM Standards, 1971, Part 29 (1971), pp 51-80 18 Chen-Feng Kuan, Hsu-Chiang Kuan, Chen-Chi M Ma, Chien-Ming Huang (2006), “Mechanical,thermal and morphological propertiesof water-crosslinked wood flour reinforced linear low-density polyethylene compozit”, Compozit, Part A 37, pp 1696 - 1707 19 C.H Chen, Y.W Lo, C.F Mao, “Study of Fusion Percolation Thresholds of Rigid PVC Compounds”, Journal of Applied Polyme Science, 81 (12), 3022-3029 (2001) (SCI) 20 Cox W P., Merz E H (1958), “Correlation of dynamic and steady- flow viscosities”, J Polyme Science 28(118), pp 619-622 21 Galgali G., Ramesh C., Lele A (2001), “A rheological study of the kinetics of hybrid in polypropylene nanocompozits”, Macromolecules 34, pp 853 22 G Grubbström, K Oksman (2009), “Influence of wood flour moisture content on the degree of silane-crosslinking and its relationship to structure-property 62 relations of wood–thermoplastic compozits”, Compozits Science and Technology, (69), pp 1045-1050 23 Nguyen Vu Giang, Tran Huu Trung, Mai Đuc Huynh (2012), “Weather resistance and water absorbitlity of wood flour/HDPE compozits”, Tạp chí Hóa học, T 50 (6B), pp 171-174 24 Nguyen Vu Giang, Tran Huu Trung, Mai Duc Huynh, Vu Manh Tuan (2014) “Study on the effect of SiO2 - graft wood flour on the propeties of polypropylene/wood flour nanocompozits”, Vietnam Journal of Science and Technology, 52(3B), pp xx,xx 25 Nguyen Vu Giang, Tran Huu Trung, Mai Duc Huynh, Vu Manh Tuan, Nguyen Ngoc Hung (2012) “The formation of silica nanoparticles on the wood flour an hits characteristics”, Vietnam Journal of Science and Technology, vol 52(6B), pp 142 – 147 26 Goran Grubbstrom, Allan Holmgren, Kristiina Oksman (2011),“Silanecrosslinking of recycled low-density polyethylene/wood compozits”, Compozits: Part A 41, pp 678-683 27 Haoli Zhou, Yi Su, Xiangrong Chen, Shouliang Yi, Yinhua Wan (2010), “Modification of silicalite by vinyltrimethoxysilane (VTMS) and preparation of silicalite-1 filled polydemethylsiloxane(PDMS) hybrid pervaporation membrances”, Separation and Purification Technology, (75), pp 286-294 28 J E Winandy, N M Stark, E Horn (2008), Wood-plastic compozsites using thermomechanical pulp made from oxalic acid-pretreated red pine chips, 7th Global WPC and Natural Fibre Compozits Congress and Exhibition, in Kassel- Germany 29 J Li, P Xue, W Ding, J Han, G Sun(2009), “Micro-encapsulated paraffin/high-density polyethylene/wood flour compozit as form-stable phase change material for thermal energy storage”, Solar Energy Materials & Solar Cells, (93), pp 1761-1767 30 Kruenate J., Tongpool R., Kongrat P (2005), “Rheological Characteristics of Ethylene Vinyl Acetate (EVA)/Silane Nanocompozits”, Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 23, pp 227-230 63 31 Doan Thi Thu Loan, Edith Maeder (2010), “Investigation on the mechanical behaviour of jute fiber and jute/polypropylene microcompozits”, Asian workshop on polyme processing 2010, Dec 7-10 2010, Hanoi, Vietnam, pp 197-201 32 Magnus Bengtsson, Kristiina Oksman (2006), “The use of silane technology in crosslinking polyethylene/wood flour compozits”, Compozit Part A: Applied science and manufacturing 37, pp 752-765 33 M Bengtsson, K Oksman (2006), “Silane crosslinked wood plastic compozits: Processing and properties”, Compozits Science and Technology 66, pp.2177-2186 34 M L Kosonen, B Wang, G T Caneba, D J Gardner, Tim G Rials (2000), “Polystyrene/wood compozits and hydrophobic wood coatings from water-based hydrophilic-hydrophobic block copolymes”, Clean Products and Processes 2, pp.117-123 35 Meyers and Chawla (1999): "Mechanical Behavior of Materials," pp 98-103 36 O Faruk, L M Matuana (2008), “Nanoclay reinforced HDPE as a matrix for wood-plastic compozits”, Compozits Science and Technology, 68, pp 2073-2077 37 Peng L., Qisui W., Xi L., Chaocan Z (2009), “Investigation of the states of water and OH groups on the surface of silica”, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 334, pp 112-115 38 Qiu-Ping Liu, Ling-Xiang Gao, Zi-Wei Gao, Lin Yang (2007), “Preparation and characterization of polyimide/silica nanocompozit spheres”, Materials Letters 61, pp 4456-4458 39 R C Pettersen (1987), The chemistry of solid wood, John Wiley & Sons, Inc 40 Xianqiong Chen, Yuyang Liu, Haifeng Lu, Hengrui Yang (2010), “In-situ growth of silica nanoparticles on cellulose and application of hierarchical structure in biomimetic hydrophobicity”, Cellulose, 17, pp 1103-1113 41 X Krishna K Pandey, “Study of the effect of photo-irradiation on the surface chemistry of wood” Institute of Wood Science and Technology, 18th Cross Malleswaram, Bangalore-560003, Indi a, Polyme Degradation and Stability 90 (2005), pp – 20 64 ... HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -0-0-0 - NGUYỄN VĂN SƠN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BỘT GỖ PHẾ THẢI, CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN NHỰA NỀN POLYVINYL CLORUA Chun ngành: Hóa mơi trường Mã số: 60440120 LUẬN... chung vật liệu compozit nhựa /gỗ 1.1.1 Vật liệu polyvinyl clorua (PVC) 1.1.2 Bột gỗ bột gỗ keo tai tượng (BG) 1.1.3 Phụ gia gia cường silica 14 1.1.4 Bột gỗ biến... tính bề mặt bột gỗ TEOS [23 - 25] 23 2.2.2 Chế tạo vật liệu compozit PVC/BG 23 2.3 Các phương pháp thiết bị nghiên cứu 23 2.3.1 .Nghiên cứu đặc trưng nóng cháy vật liệu PVC/BG