Nghiên cứu tổng hợp keo tanin glyoxal từ nguồn tanin vỏ keo lá tràm

Ọ Ƣ Ọ Ƣ Ọ - t Ứ Ừ Ổ Ồ – GLYOXAL Ỏ Ố Ử Ƣ 5 Ọ Ƣ Ọ Ƣ Ọ - t Ứ Ừ Ổ Ồ – GLYOXAL Ỏ Ố v Ử t Ƣ : : 11CHP v : 5 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc Ụ Ố Họ tên sinh viên : Lê Tr n Nhật Minh Lớp : 11CHP Tên đề tài: “ iê cứu ổ e i -Glyoxal uồ ỏ e Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị  Nguyên liệu: T nin r n t ch r từ bột vỏ c y eo l trà  Dụng cụ: b nh c u, ống sinh hàn, ống đong  Thiết bị: tủ sấy, c n ph n t ch, bếp điện, l vi s ng, y đo pH Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu ột số yếu tố ảnh h ởng đến qu tr nh chiết t ng h p eo Tanin-Glyoxal: Ảnh h ởng củ pH Ảnh h ởng củ t lệ hối l ng T nin r n th t ch dung dịch Glyox l Ảnh h ởng củ nhiệt độ Ảnh h ởng củ thời gi n  Nghiên cứu c c t nh chất củ  Nghiên cứu ứng dụng củ eo T nin-Glyox l, ph h ng ngoại IR eo sản ph Gi o viên h ớng dẫn: PGS TS Lê Tự Hải Ngày gi o đề tài: 20/07/2014 ” Ngày hoàn thành: 15/11/2014 Chủ nhiệ Kho Gi o viên h ớng dẫn PGS TS Lê Tự Hải PGS TS Lê Tự Hải Sinh viên hoàn thành nộp b o c o cho Kho ngày Kết Ngày đ nh gi : th ng Ủ Ị nă Ộ 2015 Ồ G th ng nă 2015 ả t ả - t ỡ đạ , ả tậ ú e ả t ả tạ - t è Nẵ đì sẻ, độ v ả đ ợ tậ uậ tốt t T suốt qu trì ả T ứu , t - Tr t tì ì v e tr t ứ , tr vụ ủ ả t t k t X k t í để e t s us suốt qu trì e ứu k ô tạ đ u k tr t ứ tr t X - Tr Nẵ ứu, đ t ú đỡ e ô ú đỡ, tạ đ uk tr ,ủ ộ, ả suốt t ! Tr N ật qu Ụ Ở Ụ ƢƠ Ổ Q Ý YẾ 1 T NG QUAN V KEO L TRÀM 1 Sơ l c chi eo 1.1.2 Sơ l c eo l trà 1 Ph n loại eo l trà 1 Đặc eo l trà 1 Sự ph n bố 1 H ớng sử dụng 11 T NG QUAN V KEO D N 11 Lịch sử t r eo d n 11 2 Định nghĩ eo d n 13 C c chức củ eo d n 13 C c t nh chất qu n trọng củ eo d n 13 Ph n loại eo d n 14 1.2.5.1 Keo có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp 14 1.2.5.2 Sự phân loại theo thành phần hóa học .16 Keo d n gỗ 18 1.2.7 Keo tanin-glyoxal 19 T NG QUAN V TANIN 20 Kh i niệ t nin 20 Ph n loại t nin 20 3 T nh chất củ t nin 24 1.3.3.1 Tính chất vật lí tanin 24 1.3.3.2 Tính chất hóa học tanin 25 1.3.4 Ứng dụng củ t nin 25 1.3.4.1 Tạo phức với ion kim loại 25 1.3.4.2 Sử dụng làm chất chống oxi hóa .26 1.3.4.3 Sử dụng y học 26 1.3.4.4 Sử dụng kĩ nghệ thuộc da 27 1.3.5 T nh h nh nghiên cứu sử dụng t nin 27 1.3.5.1 Trong đời sống y, dược học 27 1.3.5.2 Trong công nghiệp 27 1.3.5.3 Những thực vật chứa nhiều tanin 28 MỘT SỐ LOẠI G C NG NGHIỆP THƯỜNG ĐƯ C SỬ D NG 29 Gỗ Veneer 29 Gỗ PB - Particle board - V n gỗ dă 29 Gỗ MFC - Melamine Faced Chipboard 30 4 Gỗ HDF - High Density fiberboard 31 Gỗ PW 32 Gỗ MDF - Medium Density fiberboard - Gỗ ép 33 ƢƠ Y ƢƠ Ứ 35 NGUY N LIỆU, H A CHẤT T NG H P KEO TANIN-GLYOXAL 35 1 T nin r n 35 2.1.2 Glyoxal 35 Dung dịch N OH 33% 36 2.1.4 Natri sunfit 36 2 NHỮNG H A CHẤT KH C 36 2.2.1 Axit oxalic 36 2.2.2 Urotrophin 36 2.2.3 Axit clohidric 37 PHƯ NG PH P NGHI N CỨU 37 X c định ột số t nh chất h l củ T nin đ c t ch từ vỏ eo l trà 37 2.3.1.1 Định tính tanin 37 2.3.1.2 Định tính phân biệt tanin ngưng tụ tanin thủy phân 37 2.3.1.3 Nghiên cứu số Stiasny tanin rắn 37 2.3.1.4 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) 38 Nghiên cứu ảnh h ởng c c yếu tố đến qu tr nh t ng h p eo t ninglyoxal 39 2.3.2.1 Thiết bị, dụng cụ .40 2.3.2.2 Quy trình tổng hợp 40 3 Nghiên cứu t nh chất củ eo d n t nin-glyoxal 42 2.3.3.1 Phổ hồng ngoại keo sản phẩm 42 2.3.3.2 Hàm lượng rắn (TDS) .42 2.3.3.3 Độ nhớt dung dịch keo 42 2.3.3.4 pH 42 2.3.3.5 Tỉ trọng 42 2.3.3.6 Thời gian gel hóa 43 Nghiên cứu ứng dụng tạo tấ ép củ eo t nin-glyoxal 43 2.3.4.1 Quy trình tạo ép 43 2.3.4.2 Độ bền kéo vật liệu 45 2.3.4.3 Độ bền uốn vật liệu 45 2.3.4.4 Phương pháp phân tích SEM 46 ƢƠ Ế Q 48 MỘT SỐ T NH CHẤT H A L CỦA TANIN ĐƯ C T CH TỪ VỎ KEO L TRÀM 48 1 Định t nh 48 Định t nh ph n biệt t nin ng ng tụ t nin thủy ph n 48 3 X c định ch số Sti sny 48 Ph h ng ngoại IR 48 NGHI N CỨU ẢNH HƯỞNG C C Y U TỐ Đ N QU TR NH T NG H P KEO TANIN-GLYOXAL 50 Ảnh h ởng củ t lệ hối l ng t nin: th t ch glyox l 50 2 Ảnh h ởng củ thời gi n 51 3 Ảnh h ởng củ pH 52 Ảnh h ởng củ nhiệt độ 53 3.3 NGHI N CỨU T NH CHẤT CỦA KEO TANIN-GLYOXAL 54 3.3.1 Trạng th i vật l ph h ng ngoại eo 54 3 C c t nh chất eo 55 3.4 NGHI N CỨU ỨNG D NG TẠO TẤM P MDF CỦA KEO TANIN GLYOXAL 55 Ảnh h ởng củ hà l ng eo đến độ bền uốn độ bền éo củ tấ MDF 56 3.4.1.1 Đo độ bền kéo vật liệu 56 3.4.1.2 Đo độ bền uốn vật liệu 56 3.4.2 Cấu trúc tế vi củ tấ Ế Ế MDF (chụp SEM) 59 Ị 63 64 D C c Ụ Ý Ữ Ế Ắ hiệu δ: D o động biến dạng δk: Ứng suất éo (MP ) δu: Ứng suất uốn (MPa) C c chữ viết t t IR: Ph h ng ngoại LDF: Low Density Fiberbo rd (t trọng: d ới 650 g/ m3) MDF: Mediu Density Fiberbo rd (t trọng: 700 - 800kg/m3) PVC: Nhự polyvinyl cloru SEM: Scanning Electron Microscope TDS: Total Dissolved Solids 52 3.2.3 ƣởng pH Tiến hành hảo s t ảnh h ởng củ yếu tố pH với điều iện t lệ hối l ng l, thời gi n 4h, nhiệt độ 800C c c ôi t nin : th t ch glyox l 3g : 15 tr ờng pH h c nh u 8, 10, 12, 14 Kết thu đ c th bảng h nh 3.5 Bả pH Thời gi n chảy (s) Độ nhớt (cSt) 3.5 Ả ủ u tố 10 12 14 1704 4336 4690 5767 209.592 533.328 576.870 709.341 ì 3.5 Ả ủ u tố T thấy hi pH tăng th độ nhớt tăng nên pH = 14 phản ứng t ng h p eo t nin-glyoxal Môi tr ờng iề l ng eo tạo thành nhiều độ nhớt tăng ôi tr ờng tốt cho thuận l i cho việc tạo eo, 53 3.2.4 ƣởng nhiệ ộ Sử dụng điều iện tối u củ t lệ hối l ng t nin : th t ch glyox l, thời gi n củ pH, tiến hành qu tr nh t ng h p c c nhiệt độ 700, 800C, 900C 1000C Kết thu đ c tr nh bày bảng h nh Bả Nhiệt độ (0C) Thời gi n chảy (s) Độ nhớt (cSt) ì 3.6 Ả ủ u tố t độ 700 800 900 1000 3654 5767 5971 6063 449.442 709.341 734.433 745.749 3.6 Ả ủ u tố t độ Nhiệt độ c o điều iện thuận l i cho việc tạo eo L ng eo tăng độ nhớt tăng lên Nhiệt độ c o t c th tạo r cho qu tr nh 1000C Nh nhiệt độ 1000C nhiệt độ tốt cho phản ứng T lại: Điều iện tối u cho qu tr nh t ng h p t lệ r n : lỏng = 3g : 15 l, thời gi n 4h, pH = 14 nhiệt độ 1000C 54 Ứ 3.3 N Ủ i 3.3.1 Trạ ý -GLYOXAL ổ hồng ngoại keo Keo tanin-glyoxal t ng h p đ c c dạng đặc qu nh, cô cạn đe chụp ph h ng ngoại IR ì 3.7 e ì đ 3.9 Mẫu eo Tanin-Glyoxal đ h nh qu ổ ì ke t 3.8 e r -glyoxal c đo ph h ng ngoại IR với ết th 55 Từ ph h ng ngoại sản ph t thấy c c c nh Nh –OH(ht) ancol v = 3420,45 cm-1, Nh –CH2(bd) với v = 1391,81 cm-1, Nh –NH- với v = 880 - 780 cm-1 Nh vậy, chứng tỏ sản ph eo c nh đặc tr ng s u -OH, -NH-, –CH2-methylene C c ết qu ph n t ch ph cho thấy phản ứng trùng ng ng giữ T nin với Glyoxal c xuất c c d o động củ c u nối c 3.3.2 c t keo C c t nh chất đặc tr ng củ Bả Hà l ng r n (%) 60.889 eo đ 3.7 pH 745.749 12 Ứ c x c định tr nh bày bảng t Độ nhớt (cSt) Ứ 3.4 N ethylen tí ất ke T trọng (g/c ) Thời gi n gel h (phút) 125 phút 1.06 DỤ D Ủ GLYOXAL H t n (g) eo, 0.2g urotropin, 0.2g axit oxalic, 50g bột gỗ sàn lọc vào cốc 200 l n ớc cất; ng 48h, lấy r sấy hô 70oC 12h nhằ loại bỏ n ớc Mẫu ép thành ph c chiều rộng b: 13 , chiều dày h: 3.5mm 56 ì 3.10 Bột ỗ s u k sấ ƣởng củ 3.4.1 ì ƣ e 3.11 Tấ ộ b n uố ộb DF é t m MDF 3.4.1.1 độ ké vật u - Ứng suất éo căng: tải trọng éo căng cho ng ng, x c định vị tr c diện t ch - Ứng suất éo đ Với b: chiều rộng h: chiều dày ặt c t ng ng bé c t nh δk = Fmax/bh ẫu (13 ẫu (3,5 ) ) Fmax: lực éo cực đại t c dụng lên 3.4.1.2 độ ột đơn vị diện t ch uố vật ẫu thời gãy (N) u - Ứng suất uốn gãy: ứng suất uốn đo đ c ng y thời - Ứng suất uốn gãy t nh theo công thức: δu = 3LFmax/2bh2 Với b: chiều rộng h: chiều dày F ẫu (13 ẫu (3,5 ) x: tải trọng thời l: chiều dài gối đỡ ) ẫu bị uốn gãy (N) vật liệu bị gãy ặt c t 57 Bả 3.8 Ả ủ ợ ke đ độ uố v độ ké ủ tấ MDF % Keo Ứng suất uốn (MP ) Ứng suất éo (MP ) 10 14.464 4.4908 15 16.081 4.8802 20 11.111 3.7147 25 11.332 3.7366 30 7.468 3.2606 Với 1MP = 1N/ ì 3.12 Ả ủ ợ ke đ độ uố 58 ì 3.13 Ả ủ ợ ke đ độ ké D ới t c dụng củ c c điều iện ép (nhiệt độ, thời gi n ) th c c hạt eo phủ lên bột gỗ chúng ết h p với nh u tạo hối co posit hoàn ch nh độ bền ẫu MDF đ c giải th ch theo chế: tạo r lớp eo định h ớng; h nh thành “ph liên tục” gỗ- eo Khi hà đ b o phủ thấ thành đ l ng eo thấp, hà l ng bột gỗ c o th eo hông đủ s u vào c c hạt gỗ, c c hạt gỗ d nhiều nên hông h nh c ph liên tục gỗ- eo, c c hạt gỗ d h nh thành nên ph riêng biệt ph vỡ cấu trúc đ ng củ hệ gỗ- eo tạo thành vết nứt đ chỗ xung yếu dễ thấ cho tấ MDF bị ph hủy Khi tăng hà l ng eo lên th eo ớt d n vào c c hạt gỗ, tạo lớp eo định h ớng đ ng với c c hạt gỗ hệ thống, lúc h u nh ch t n ột “ph liên tục” eo - bột gỗ toàn hối vật liệu Do đ d ới t c dụng củ ngoại lực th ứng suất đ bố toàn hối ẫu MDF, nên độ bền học củ ẫu thu đ t lệ eo 15% Tại gi trị tối u này, tiếp tục tăng hà th lúc c c hạt eo d l c ph n c lớn ng eo lên hông c n đ ng v i tr ch nh lớp eo định h ớng nữ h nh thành nên ph riêng biệt ph vỡ cấu trúc đ ng củ hệ gỗeo nên độ bền ẫu lúc lại giả , v ẫu c th bị ph hủy d ới t c 59 dụng củ ngoại lực thấp Do đ độ bền học củ c c ẫu tấ MDF giả [15] C c ết đo độ bền học thu đ c củ c c tấ MDF chế tạo với eo tanin-glyoxal độ bền uốn δu = 16.081 MP , độ bền éo δk = 4.8802 MPa 3.4.2 C u c vi t m MDF (chụp SEM) S u hi đo ứng suất éo ứng suất uốn xong, ẫu MDF đ SEM, ết nh s u: ì 3.14 u (10% keo) c đe chụp 60 ì 3.15 u (15% keo) ì 3.16 u (20% keo) 61 ì 3.17 u (25% keo) ì 3.18 u (30% keo) Kết chụp SEM cho thấy t ơng th ch giữ ẫu tấ MDF 15% keo tanin-glyoxal c eo bột gỗ Bên cạnh đ cấu trúc đ ng củ hệ gỗ- 62 eo bị ph vỡ thiếu keo củ tấ 30% l MDF 10% keo t nin-glyox l, ng eo nhiều t ơng h p giả eo c t ng vốn cục nên giả ẫu 20%, 25%, c xuất he nứt, nguyên nh n t ơng h p giữ eo bột gỗ 63 Ế Ế Ị Ế Qu qu tr nh nghiên cứu, cho phép đ - Hà l r ột số ết luận s u: ng t nin Sti sny 72.948% cho phép tiến hành phản ứng tạo eo tanin-glyoxal - Đã t đ lỏng = 3g : 15 c điều iện tối u cho phản ứng tạo eo t nin-glyox l t lệ r n : l, thời gi n 4h, pH = 14 nhiệt độ 1000C - Keo sản ph c c c t nh chất hà l ng r n 60.889%, độ nhớt 745 749cSt, pH = 12, t trọng 06 g/cm3, thời gi n gel h - Đã hảo s t đ c ứng dụng củ 125 phút eo tanin-glyoxal tạo tấ MDF với bột gỗ: + Tấ ép c th chịu độ bền uốn tốt 15% ứng với ứng suất uốn 16.081 MPa; chịu lực éo tốt 15% ứng với ứng suất éo 4.8802 MPa + Cấu trúc tế vi củ c c tấ ép MDF với t lệ eo 15% c t ơng h p giữ bột gỗ eo Ế Ị - Th y ngu n nguyên liệu vỏ c y eo l trà ngu n nguyên liệu h c nh vỏ c y bạch đàn, vỏ thông - Tiếp tục nghiên cứu th y glyox l h p chất t ơng tự - Tiếp tục nghiên cứu x c định l ng for ldehyde tho t r - Th y bột gỗ vỏ trấu - Tiếp tục nghiên cứu thê độ tr ơng nở, độ bền d ới ti UV củ tấ MDF 64 i iệ [1] Ph n Thế Anh (2008), Kỹ thuật sản xuất chất dẻo, Đại học Đà Nẵng [2] Bộ Y tế (1980), Bài giảng dược liệu tập 1, NXB Y học, Hà Nội [3] Bộ Y tế (1997), Dược điển Việt Nam tập 1, NXB Y học, Hà Nội [4] Võ Văn Chi (1997), Từ điển thuốc, NXB Y học, Hà Nội [5] Tr n Vĩnh Diệu cộng (2007), “Nghiên cứu chế tạo tấ sở s i tre phế liệu nhự phenol – ure – for ép MDF ldehyde”, Tạp chí hóa học, trang 104 – 110 [6] Lê Tự Hải, Phạ Thị Thùy Tr ng (2008), “Nghiên cứu t nh chất ức chế ăn n thép CT3 dung dịch N Cl 3,5% củ t nin t ch từ l chè x nh”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học, L n thứ 6, Đại học Đà Nẵng [7] Nguyễn Văn Khôi (2006), Keo dán hóa học cơng nghệ, Viện Kho học Cơng nghệ Việt N [8] Nguyễn Thị Thu L n (2007), Bài giảng hóa học hợp chất thiên nhiên, Kho H , Đại học Kho học, Đại học Huế [9] Ph n Kế Lộc (1973), Danh mục loài thực vật chứa tanin miền Bắc Việt Nam, Tập s n sinh vật đị học, Tập 10, Số 1, [10] Huỳnh Đại Phú (2010), Hướng dẫn thí nghiệm hóa học polyme, NXB ĐHQG H Ch Minh [11] Hoàng Thị S n (1986), Phân loại thực vật, tập 1, NXB Gi o dục [12] Nguyễn Minh Thảo (1998), Hóa học hợp chất dị vòng, NXB Gi o Dục [13] Tr n B ch Thủy cộng (1989), “Nghiên cứu qu tr nh tr ch ly t nin từ vỏ đ ớc”, Tạp chí dược học, Tập 27, Số [14] Nguyễn Quốc T n, Phạ Hà Nội i Lê Dũng (1985), Keo dán, NXB ho học ĩ thuật, 65 [15] Ann E Hagerman (1998), Tanin Chemistry, Department of Chemistry and Biochemistry, Miani University, Ofoxd, USA [16] Anthony D Covington, Modern Tanning Chemistry, British School Leather Technology, Northampton, UK NN2 7AL [17] Anthony H Conner and Melissa S Reeves (2010), “Reaction of formaldehyde at the Ortho and Para positions of Phenol: Exploration of mechanisms using computational chemistry”, USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, WI and Dept of Chemistry, Tuskegee Univ, Tuskegee, [18] Forest Starr, Kim Starr, and Lloyd Loope (2003), Acacia auriculiformis, United States Geological Survey - Biological Resources Division Haleakala Field Station, Maui, Hawai'I [19] Hazizan Md Akil (2007), “Phenol formaldehyde”, School of Materials and Mineral Resources Engineering [20] Jingge Li,1 BE(ChEng), MSCENZ (1998), “Co erci l production of t nnins from radiata pine bark for wood adhesives”, Frances Maplesden, BSc(For Hons), MNZIF, MFIEA, IPENZ Transactions, Vol 25, No 1/EMCh [21] John K (2008), Acacia auriculiformis A cunn ex Benth, Fracis International Institute of Tropical Forestry, USDA Forest Service [22] P Schofield, D.M Mbugua, A.N Pell, Department of animal science, 325 Morrison Hall, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA (2008), “An lysis of condensed t nnins: review”, Proceedings of the 51st International Convention of Society of Wood Science and Technology, November 10-12, Concepci n, CHILE [23] S E Drewers nd D G Roux (1966), “A New Fl v n – 3,4 – diol from Ac ci uriculifor is by P per Ionophoresis”, Biochem J, (98/1966), page 493 - 500 66 [24] S Sowun i, RO Ebewele, O Peters nd AH Conner (2000), “Differenti l scanning calori etry of hydrolysed ngrove t nnin”, Polymer International, (49/2000), page 574 - 578 [25] W E Hillis and Gerda Urbach (1959), Reaction of polyphenols with formaldehyde, J appl Chem, 9, December, page 665 - 672 Internet [26] http://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_%C4%9li% E1%BB%87n_t%E1%BB%AD_qu%C3%A9t [27] http://en.wikipedia.org/wiki/Medium-density_fibreboard ... 1.2.5.1 Keo có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp 14 1.2.5.2 Sự phân loại theo thành phần hóa học .16 Keo d n gỗ 18 1.2.7 Keo tanin- glyoxal 19 T NG QUAN V TANIN ... NGHI N CỨU T NH CHẤT CỦA KEO TANIN- GLYOXAL 54 3.3.1 Trạng th i vật l ph h ng ngoại eo 54 3 C c t nh chất eo 55 3.4 NGHI N CỨU ỨNG D NG TẠO TẤM P MDF CỦA KEO TANIN GLYOXAL. .. éo 58 3.14 Mẫu (10% keo) 59 3.15 Mẫu (15% keo) 60 ép 44 ng tanin : th t ch glyoxal MDF 50 3.16 Mẫu (20% keo) 60 3.17 Mẫu (25% keo) 61 3.18 Mẫu (30% keo) 61 Ở T c i củ i Đã từ l u, với hông t ng