Ảnh hưởng của chế độ xử lý trước đến độ mài mòn và độ cứng bề mặt của gỗ cao su biến tính bằng tio2

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công nghiệp chế biến gỗ, xử lý gỗ trước gia cơng, biến tính nhằm nâng cao hiệu chất lượng gỗ Đối với trình biến tính hóa học, hóa chất đưa vào gỗ dạng dung dịch, lượng hóa chất thấm vào gỗ việc phụ thuộc vào chế độ ngâm tẩm ( áp suất, thời gian ngâm tẩm ) cịn phụ thuộc lớn vào cấu tạo tính chất gỗ ngâm tẩm.Trong kể đến loại hàm lượng chất chiết xuất có gỗ, chất chiết xuất tích tụ nhiều gỗ cản trở trình dịch chuyển dịch tẩm vào gỗ làm giảm hiệu trình ngâm tẩm biến tính gỗ Đối với gỗ Cao su, loại gỗ sử dụng sau phá bỏ Cao su trồng lấy mủ, gỗ Cao su cịn nhiều chất chiết xuất, có chất chiết xuất tan nước nóng như: tinh bột, chất dinh dưỡng, tanin, áp dụng phương pháp ngâm tẩm biến tính hóa học chất chiết xuất làm hạn chế khả thẩm thấu dịch tẩm vào gỗ Làm giảm hàm lượng chất chiết xuất gỗ nâng cao khả thẩm thấu dịch tẩm gỗ, qua nâng cao hiệu cơng tác biến tính T nh ng l đó, s đồng trường đại học Lâm Nghiệp s hướng d n nhiệt t nh TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt em đ làm khóa luận tốt nghiệp với đề tài " Ản n ều kiện xử lý tr ến ộ mà mòn ộ cứng bề mặt c a gỗ cao su biến tính TiO2" Với mong muốn nâng cao hiệu q trình biến tính gỗ Cao su nói riêng hiệu c ng nghệ Nano vào nghành c ng nghiệp chế biến gỗ nói chung Qua nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm t gỗ, góp ph n nâng cao giá trị sử dụng ch ng Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 T nh h nh nghi n cứu tr n th gi i v nư c 1.1.1 Tìn ìn n ên ứu t ế Thuật ng Nano dùng ước số đơn vị đo lường (ký hiệu n, ước số 10-9) Trong hệ mét, đo độ dài có Nanomét (ký hiệu nm, 1nm = 10-9 m) Công nghệ Nano (Nanotechnology) ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị hệ thống việc điều khiển h nh dáng, k ch thước quy mô nanômét Ranh giới gi a công nghệ Nano khoa học Nano đ i kh ng rõ ràng, nhiên ch ng có chung đối tượng vật liệu Nano Năm 1985, hai nhà nghiên cứu Gerd Bining (Đức) Heinrich Rohrer (Thuỵ Sỹ) tạo kính hiển vi đ u dị qt (SPM hay STM có khả quan sát đến kích thước vài nguyên tử hay phân tử, nhờ người quan sát hiểu rõ lĩnh v c Nano T c ng nghệ nano b t đ u đ u tư phát triển mạnh mẽ nhiều lĩnh v c máy làm kh ng kh khỏi nấm mốc, vi khuẩn lĩnh v c y tế c ng ng dụng nhiều Đối với lĩnh v c công nghiệp chế biến gỗ cơng nghệ Nano nghiên cứu ứng dụng khoảng 10 năm trở lại Một nh ng ứng dụng nano đưa nano vào bên gỗ, phát huy tối đa ưu điểm gỗ, nâng cao chất lượng gỗ đồng thời kh c phục số nhược điểm trương nở, h t nước gỗ mà kh ng làm thay đổi màu s c, vân thớ gỗ Các hạt Nano thường sử dụng công nghiệp chế biến gỗ là: TiO2, SiO2, ZnO, Al2O3… Có thể kể số nghiên cứu tiêu biểu sau: Nh ng thí nghiệm đ u tiên việc áp dụng hạt Nano để xử lý gỗ Saka Sasaki th c năm 1992 Trong th nghiệm này, Saka cộng s đ sử dụng phương pháp Sol - gel để đưa hạt Nano v SiO2 vào gỗ Kết thí nghiệm cho thấy hạt Nano SiO2 có k ch thước nhỏ đ t ch tụ khe hở vách tế bào gỗ, tạo thành vật liệu gỗ - Nano (Nanowood) Qua trình kiểm tra, đánh giá cho thấy vật liệu tạo có nh ng t nh ưu việt hẳn so với gỗ nguyên Năm 1997 Miyafuji Ueno T đ tiến hành thí nghiệm đưa hạt Nano TiO2 SiO2 vào gỗ Sồi r ng Trong nghiên cứu mình, tác giả đ sử dụng phương pháp điền đ y tr c tiếp để đưa hạt Nano vào gỗ t tạo thành vật liệu gỗ - Nano có nh ng t nh trội hẳn so với gỗ Sồi không qua xử lý Cụ thể vật liệu tạo thành có tính ổn định k ch thước cao, khả h t ẩm gỗ giảm đáng kể (giảm khoảng 40%), cường độ gỗ c ng tăng lên lượng định, khả chậm cháy gỗ c ng cải thiện rõ rệt Đến năm 1999, nh ng hướng nghiên cứu sử dụng Cellulose Nano để biến tính gỗ th c Hiroyuki Matsumura Wolfgang Glasser Các tác giả đ sử dụng phương pháp phức hợp t ng để đưa hạt Nano vào gỗ Anh đào Kết tính chất gỗ c ng cải thiện cách đáng kể so với gỗ khơng qua biến tính Wimmer năm 2002 đ sử dụng phương pháp thẩm thấu tr c chiều dọc thớ gỗ để đưa hạt Nano vào gỗ, coi bước đột phá cơng nghệ biến tính gỗ hạt Nano Tuy đ thu nh ng kết định phương pháp cịn có nh ng tồn làm giảm hiệu q trình biến t nh Đó khả thẩm thấu hạt Nano vào gỗ kh ng đồng theo chiều thớ mà đặc biệt theo chiều ngang thớ gỗ Năm 2009, Thomas Hubert, Prita Unger Michael Bruker đ dùng phương pháp Sol - gel để phân tán hạt Nano TiO2 vào gỗ Th ng để biến tính tạo thành loại gỗ - nano có tính ổn định k ch thước cao có khả chống lại tác động tia tử ngoại G n năm 2010, H Turgut Sahin George I Mantanis đ nghiên cứu xử lý bốn loại gỗ: gỗ Dẻ, gỗ Anh đào, gỗ Thông gỗ Linh sam hợp chất Nano TiO2 ZnO với bốn cấp nồng độ khác Kết cho thấy độ ổn định k ch thước độ cứng gỗ tăng lên rõ rệt 1.1.2 Tìn ìn n ên ứu V ệt N m Ở Việt Nam, tiếp cận với công nghệ Nano nh ng năm g n c ng đ có nh ng bước chuyển biến lĩnh v c Tuy nhiên qua kết công bố công nghệ Nano cho thấy việc nghiên cứu tập trung số lĩnh v c như: ứng dụng Nano y học, ứng dụng công nghiệp điện tử, quân s … mà nghiên cứu ứng dụng công nghệ Nano lĩnh v c chế biến gỗ cịn Các nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano biến tính gỗ chủ yếu tiến hành Việt Nam gồm có: - Nghiên cứu cơng nghệ biến tính cho ván lạng dùng trang sức vật liệu nano TiO2 đề tài : “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Nano để nâng cao chất lượng ván lạng” TS Cao Quốc An cộng s trường Đại Học Lâm Nghiệp th c Đề tài sử dụng vật liệu Nano TiO2 để biến tính cho ván lạng t loại gỗ t nhiên r ng trồng là: Xoan đào, Mỡ, Giổi, Keo lai, Keo tràm Kết đề tài cho thấy biến tính hạt Nano TiO2 đ cải thiện nhiều tính chất ván mỏng như: độ hút nước, độ ổn định k ch thước, độ mài mịn - Nghiên cứu cơng nghệ biến t nh sở cho sản xuất ván sàn vật liệu nano SiO2 đề tài Ts Trịnh Hiền Mai cộng s th c hiện: “ Nghiên cứu nâng cao chất lượng ván sàn từ gỗ Keo lai Mỡ kỹ thuật xử lý SiO2” - Nghiên cứu xử l trước biến tính hóa học cho gỗ T.S Tạ Thị Phương Hoa – Bộ môn Khoa học Gỗ, trường Đại học Lâm Nghiệp: “Ảnh hưởng xử lý thủy nhiệt đến thành phần hóa học, tính chất lý chủ yếu, khả thấm dung dịch hóa chất DMDHEU ( dimetylen-dihydroxylureatyla) gỗ Trám Trắng” xem tài liệu quan trọng để làm khoa học trình xử l trước biến tính nano TiO2 mà em th c - Nghiên cứu công nghệ bảo quản gỗ cơng nghệ nano Các cơng trình nghiên cứu Việt Nam giai đoạn th c hiện, có số báo cáo sơ vệ khả áp dụng số loại vật liệu nano xử lý biến tính gỗ như: Sử dụng hạt nano TiO2 thơng qua áp dụng phương pháp tẩm áp l c nhằm nâng cao chất lượng ván lạng t số loại gỗ r ng trồng mọc nhanh, nghiên cứu khác sử dụng hạt nano SiO2 thông qua áp dụng phương pháp tẩm áp l c để biến tính sở sản xuất ván sàn t gỗ Keo lai gỗ Mỡ c ng đ nâng cao khả chịu mài mòn gỗ Trong điều kiện nguồn nguyên liệu gỗ ngày khan việc ứng dụng cơng nghệ Nano nhằm nâng cao giá trị sử dụng cho gỗ đồng thời tạo nguồn nguyên liệu có khả thay cho nguồn nguyên liệu gỗ truyền thống c n thiết, có nghĩa lớn đến phát triển bền v ng Mục ti u nghi n cứu L a chọn chế độ xử lý phù hợp cho nguyên liệu gỗ Cao Su biến tính bề mặt TiO2 Phạm vi nghi n cứu Nghiên cứu xử lý trước biến tính gỗ Cao su trong loại dung mơi: nước nóng 700c, Cồn, Axeton khoảng thời gian Do nguyên liệu khán nên dung lượng m u chọn khiêm tốn m u/ loại dung mơi chiết xuất/tính chất kiểm tra phải sử dụng ván ghép m u thử độ mài mòn Xác định giá trị thay đổi: độ bền học ( cứng bề mặt mài mòn) gỗ Cao su xử l trước biến tính phương pháp ngâm tẩm điều kiện cố định thông số q trình biến t nh sau: + Hóa chất: Hạt nano TiO2, H2O, Cồn, Axeton + Nhiệt độ ngâm tẩm: Đối với dung dịch: H2O 70oC, Axeton, Cồn nhiệt độ phòng 25oC + Nồng độ hóa chất: + Phương pháp xử l : ngâm thường, + Thời gian xử lý: 2giờ + K ch thước m u xử lý: dọc thớ × xuyên tâm × tiếp tuyến Đối với m u thử độ cứng bề mặt: 50 × 50 × 50 mm Đối với m u thử độ mài mịn: 100×100×10 mm + M u sau xử lý, biến tính nano TiO2 thử tính chất Phương pháp nghi n cứu Các phương pháp sử dụng để giải nội dung nghiên cứu khóa luận phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp kế th a, phương pháp chuyên gia phương pháp th c nghiệm P ơn p áp n ên ứu lý thuyết: Được sử dụng nghiên cứu cơng trình khoa học, tổng hợp sở lý luận để giải nội dung: tổng quan vấn đề nghiên cứu; tạo lập sở lý luận khóa luận P ơn p áp kế thừa:.Phương pháp kế th a ứng dụng để giải vấn đề: Nghiên cứu tổng quan cơng nghệ biến tính gỗ; Nghiên cứu đặc tính vật liệu Nano TiO2; Tổng hợp sở lý thuyết cơng nghệ biến tính gỗ hạt Nano, yếu tố công nghệ trình biến tính Nano; Xác định miền giới hạn thơng số q trình th c nghiệm P ơn p áp uyên :.Phương pháp chuyên gia ứng dụng để giải vấn đề:Xác định thông số cố định cho q trình biến tính; L a chọn thơng số nồng độ hóa chất thời gian ngâm tẩm thích hợp P ơn p áp t ực nghiệm: Phương pháp th c nghiệm ứng dụng việc xử lý gỗ Cao su dung môi l a chọn để làm nguyên liệu cho công nghệ tạo sản phẩm gỗ biến tính vật liệu nano Xác định số tiêu chất lượng đ chọn Th c nghiệm biến tính gỗ Cao su th c theo qui hoạch th c nghiệm đơn yếu tố để xác định ảnh hưởng trình xử l trước tới độ mài mòn độ cứng bề mặt gỗ Cao su biến tính TiO2 với tiêu đặc trưng cho chất lượng Kết thí nghiệm xử lý ph n mềm Excel Phương pháp thu thập số liệu Các thông số công nghệ gỗ Cao su kế th a t tài liệu nghiên cứu trước Thông số hóa chất xử l , nano tìm hiểu qua nhà cung cấp thị trường Dung dịch nano pha theo tỷ lệ định trước 1.6 Phương pháp xử lý số liệu Xử lý số liệu ph n mềm Excel lấy giá trị trung bình m u thử 1.7 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu th c nghiệm: Xử l gỗ Cao su với điều kiện khác Khảo nghiệm s ảnh chế độ xử l trước: phương pháp xử l trước nước nóng, cồn, axeton đến tính chất gỗ Cao su saubiến tính nano TiO2 bao gồm: độ mài mịn độ cứng bề mặt gỗ Th c nghiệm tạo m u thử với m u thử với chất chiết xuất/ thơng số kiểm tra Phân tích kết thu được, t đưa ảnh hưởng dung môi chiết xuất đến độ cứng bề mặt, độ mài mịn gỗ Cao su biến tính 1.8 Ý nghĩa Qua tr nh nghiên cứu ch ng ta có thêm sở để đánh giá ảnh hưởng Nano TiO2 đến độ cứng bề mặt, độ mài mịn gỗ Cao su đ qua biến tính Đề tài bước đ u đánh tạo lập l thuyết c ng nghệ xử l trước biến t nh gỗ Cao su nói riêng loại gỗ chứa hàm lượng chất chiết xuất cao, đánh giá chất lượng gỗ Cao su biến tính TiO2 đ qua xử lý trước T có thêm sở để l a chọn c ng nghệ tối ưu phù hợp cho biến tính gỗ phục vụ c ng nghiệp sản xuất đồ gỗ t gỗ t nhiên Chương C Ở Ý THU T Ảnh hưởng ch độ xử lý trư c đ n tính chất gỗ bi n tính Gỗ Cao su có nhiều ưu thơng số hình học, thân trịn đều, thẳng, gỗ có màu s c đồng đều, thẳng thớ Nhưng c ng loại gỗ r ng trồng khác, gỗ Cao su có nhược điểm có độ bền t nhiên thấp, khả chống chịu tác động sinh vật, m i trường thấp Độ bền sinh học gỗ phụ thuộc vào loại chất chiết xuất hàm lượng chúng gỗ.Hơn n a, chất chiết xuất ảnh hưởng lớn đến khả thẩm thấu gỗ, làm giảm hàm lượng chất chiết xuất gỗ nâng cao khả thẩm thấu hóa chất ngâm tẩm gỗ D a theo tài liệu nghiên cứu “ Ản thành phần hóa học , tính chất lý ng c a xử lý th y nhiệt ến yếu, khả năn t ấm dung dịch hóa chất DMDHEU c a gỗ Trám trắn ” T.s Tạ Thị Phương Hoa – Bộ môn Khoa Học Gỗ, trường đại học Lâm Nghiệp xử lý thủy nhiệt gỗ trước biến tính hóa học nhiệt độ 700C thời gian t 4-16 đ đến kết luận sau: Xử lý thủy nhiệt gỗ điều kiện 700C thời gian t 4-16 đ làm hàm lượng chất chiết xuất giảm xuống Khối lượng thể tích khơ kiệt gỗ qua xử lý thủy nhiệt thời gian 8- 16 giảm mức độ giảm kh ng đáng kể Tỷ lệ giãn nở gỗ sau xử lý thủy nhiệt tăng lên, điều chứng tỏ xử lý thủy nhiệt ph n chất chiết xuất bị hòa tan nằm vách tế bào gỗ nên đ làm tăng k ch thước vi mao d n vách tế bào Khả thấm dung dịch hóa chất DMDHEU gỗ sau xử lý thủy nhiệt tăng lên Tỷ lệ ph n trăm lượng dung dịch DMDHEU thấm vào gỗ Trám tr ng xử lý thủy nhiệt điều kiện nhiệt độ 700C, thời gian 4-16 tăng lên so với không xử l tương ứng t 10.74%-44.57% Khi xử lý thủy nhiệt nhiệt độ 700C với gỗ Trám tr ng khoảng t 4-12 độ bền học gỗ không bị thay đổi , xử lý 16 độ bền nén dọc vào nén ngang gỗ giảm mức độ Nh ng nhận định có nghĩa quan trọng cho đề tài nghiên cứu em, sở để đánh giá ảnh hưởng chế độ xử l trước đến tính chất gỗ biến tính Nano 2 Ảnh hưởng hạt nano đ n tính chất gỗ Hạt Nano khuyếch tán vào nh ng vị tr có k ch thước dạng Nano Như vậy, nh ng loại vật liệu có k ch thước Nano có khả dung nạp hạt Nano Gỗ loại vật liệu xốp, rỗng Bên gỗ có ba loại khoảng trống: Khoảng trống có k ch thước th đại - nh ng khoảng trống quan sát m t thường k nh l p lỗ mạch, ống d n nh a; Khoảng trống có k ch thước hiển vi - nh ng khe hở bên gỗ mà m t thường hay kính lúp khơng thể quan sát được, mà phải dùng kính hiển vi quan sát được, khoảng cách gi a bó sợi; Khoảng trống có k ch thước siêu hiển vi, gọi khoảng trống có k ch thước Nano - để nói khe hở bên gỗ mà kính hiển vi th ng thường quan sát được, mà phải sử dụng kính siêu hiển vi điển tử quan sát như: Khoảng cách gi a microfiber (mixen), hay đường kính lỗ nhỏ màng lỗ thông ngang, khe hở theo chiều dày lớp vách sơ sinh P, lớp S3 vách thứ sinh,…C ng ch nh t điều mà khẳng định bên gỗ tồn nh ng k ch thước dạng Nano, tức chúng dung nạp nh ng hạt Nano (k ch thước nhỏ 100nm) t bên đưa vào để tạo sản phẩm dạng Nano wood 2.3 Đặc điểm hạt nano TiO2 dùng bi n tính Tính chất hóa học TiO2 trơ mặt hóa học, có tính chất lưỡng tính, khơng tác dụng với nước, dung dịch axit loãng (tr HF) kiềm, tác dụng chậm với axit đun nóng lâu tác dụng với kiềm nóng chảy Bị H2SO4 đặc nóng, HCl, kiềm đặc nóng phân hủy Tính chất vật lý Ở điều kiện thường TiO2 chất r n màu tr ng trở nên vàng đun nóng TiO2 cứng, khó nóng chảy bền nhiệt Công thức phân tử: TiO2 Khối lượng phân tử (M): 79,88 Nhiệt độ nóng chảy 1870oC TiO2 xuất t nhiên không dạng nguyên chất, tồn chủ yếu hợp kim (với Fe), khoáng chất quặng đồng Bảng 2.1 Tính chất quang TiO2 Pha Chiết suất Khối lượng riêng (g.cm-3) Cấu trúc tinh thể Anatase 2.49 3.84 Tetragonal Rutile 2.903 4.26 Tetragonal TiO2 chất bán d n tồn dạng sau: Rutile, Anatase, Brookite - Rutile: trạng thái tinh thể bền TiO2, pha rutile có độ rộng khe lượng 3,02 eV Rutile pha có đ ộ xếp chặt cao so với pha lại, khối lượng riêng 4,2 g/cm3 Rutile có kiểu mạng Bravais tứ phương với hình bát diện xếp tiêp xúc đỉnh (hình 2.1) Hình 2.1 Cấu trúc pha tinh thể rutile 10 12 Trường Đại học Lâm nghiệp (2004), Cơng nghệ biến tính gỗ, Tài liệu dịch, Hà Nội 13 Ts Lê Xuân Phương (2012),Tìm hiểu số giải pháp xử lý bề mặt gỗ, Trường đại học Lâm nghiệp, Hà Nội 14 Ngô Kim Khôi(1998), thống ê toán học, trường đại học lâm nghiệp 15 Ts Tạ Thị Phương Hoa “Ảnh hưởng xử lý thủy nhiệt đến thành ph n hóa học, tính chất l chủ yếu, khả thấm dung dịch hóa chất DMDHEU gỗ Trám Tr ng” Tạp chí NN & PTNT số 13/2011 16 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Văn Tồn năm 2000: “Nghiên cứu biến tính tăng cường độ cứng cho gỗ Cao su (Hevea brasilensis) làm nguyên liệu sản xuất ván sàn” 35 PHỤ BIỂU A: Nhóm phụ biểu kiểm tra thực nghiệm mẫu Phụ biểu kiểm tra độ mài mòn mẫu.Thử độ m i m n mẫu, 400v ( 60v/p) giấy nhám A180 Phụ Biểu 1.1: Độ m i m n mẫu gỗ Cao su xử lý nư c STT Tên mẫu m1 (g) m2 (g) Tỷ lệ (khối lượng m u (khối lượng m u tổn thất trước mài) sau mài) (%) Cs-Ti-N-1 70.9802 70.5170 0.65 Cs- Ti -N-2 64.4183 64.0884 0.51 Cs- Ti -N-3 63.7115 63.3645 0.54 Cs- Ti -N-4 66.5811 66.0594 0.78 Cs- Ti -N-5 67.4539 67.0503 0.60 TB 0.62 36 Phụ Biểu 1.2: Độ m i m n mẫu gỗ Cao su xử lý Axeton STT Tên mẫu m1 (g) m2 (g) (khối lượng m u trước mài) (khối lượng m u sau mài) Tỷ lệ tổn thất(%) Cs- Ti -A-1 68.3868 68.0547 0.49 Cs- Ti -A-2 70.4772 70.1316 0.49 Cs- Ti -A-3 63.9275 63.5696 0.56 Cs- Ti -A-4 66.8568 66.4309 0.64 Cs- Ti -A-5 66.2873 65.9437 0.52 TB 0.54 Phụ Biểu 1.3: Độ m i m n mẫu gỗ Cao su xử lý C n m1 (g) m2 (g) STT Tên mẫu (khối lượng m u trước mài) (khối lượng m u sau mài) Tỷ lệ tổn thất(%) Cs- Ti -C-1 72.6158 72.1568 0.63 Cs- Ti -C-2 67.9618 67.5067 0.67 Cs- Ti -C-3 66.4052 66.0635 0.51 Cs- Ti -C-4 63.0799 62.7666 0.50 Cs- Ti -C-5 69.7978 69.4549 0.49 TB 0.56 37 Phụ Biểu 1.4: Độ m i m n mẫu gỗ Cao su bi n tính khơng xử lý m1 (g) m2 (g) STT Tên mẫu (khối lượng m u trước mài) (khối lượng m u sau mài) Tỷ lệ tổn thất(%) Cs- Ti -DC-1 67.9866 67.3895 0.88 Cs- Ti -DC-2 66.8362 66.3158 0.78 Cs- Ti -DC-3 66.6435 66.1912 0.68 Cs- Ti -DC-4 65.7273 65.1821 0.83 Cs- Ti -DC-5 68.3500 67.8754 0.69 TB 0.77 38 Phụ biểu kiểm tra độ cứng tính mẫu Phụ biểu 1a: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su xử lý Nư c Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Độ ẩm Mặt cắt ngang Mặt xuyên tâm Mặt ti p n Cs- Ti -N-1 11 6799 5205 6950 Cs- Ti -N-2 10 5675 5045 4412 Cs- Ti -N-3 11 6666 5416 5280 Cs- Ti -N-4 11 5193 4722 5348 Cs- Ti -N-5 10 5568 4461 5222 Phụ biểu2.2a: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su xử lý Axeton Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Độ ẩm Mặt cắt ngang Cs- Ti -A-1 12 5479 4783 5455 Cs- Ti -A-2 14 5219 5132 5535 Cs- Ti -A-3 12 6613 4634 5948 Cs- Ti -A-4 12 5162 5069 5138 Cs- Ti -A-5 13 5629 4671 5125 39 Mặt xuyên tâm Mặt ti p n Phụ biểu 3a: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su xử lý C n Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Độ ẩm Mặt cắt ngang Mặt xuyên tâm Mặt ti p n Cs- Ti -C-1 13 5406 5241 5464 Cs- Ti -C-2 12 5800 4986 5549 Cs- Ti -C-3 12 5507 4266 4907 Cs- Ti -C-4 13 5741 4262 4904 Cs- Ti -C-5 13 5535 4519 4886 Phụ biểu 2.4a: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su bi n tính khơng xử lý Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Độ ẩm Mặt cắt ngang Cs- Ti -DC-1 11 5357 5138 4595 Cs- Ti -DC-2 12 5413 4914 5587 Cs- Ti -DC-3 12 5630 4954 5201 Cs- Ti -DC-4 12 6198 4859 4978 Cs- Ti -DC-5 11 5410 4558 4132 40 Mặt xuyên tâm Mặt ti p n B Phụ biểu qua xử lý số liệu mẫu cứng tĩnh Cường độ gỗ quy độ ẩm 18% theo công thức: 18   w 1   (w 18)  với hệ số điều chỉnh  0.03 gỗ Cao su, w độ ẩm gỗ đo  cường độ gỗ Phụ biểu 1b: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su xử lý Nư c Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Mặt cắt ngang Mặt xuyên tâm Mặt ti p n Cs- Ti -N-1 5371 4112 5491 Cs- Ti -N-2 4313 3834 3353 Cs- Ti -N-3 5266 4279 4171 Cs- Ti -N-4 4102 3730 4225 Cs- Ti -N-5 4232 3390 3969 4657 3869 4242 TB Phụ biểu 2.2b: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su xử lý Axeton Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Cs- Ti -A-1 4493 3922 4473 Cs- Ti -A-2 4593 4516 4871 Cs- Ti -A-3 5423 5661 4699 Cs- Ti -A-4 4233 4157 4213 Cs- Ti -A-5 4785 3970 4356 4705 4045 4522 TB Mặt cắt ngang Mặt xuyên tâm Mặt ti p n 41 Phụ biểu 3b: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su xử lý C n Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Mặt cắt ngang Mặt xuyên tâm Mặt ti p n Cs- Ti -C-1 4595 4455 4644 Cs- Ti -C-2 4756 4089 4550 Cs- Ti -C-3 4516 3498 4024 Cs- Ti -C-4 4880 3623 4168 Cs- Ti -C-5 4705 3570 4153 4690 3847 4308 TB Phụ biểu 4b: Độ cứng tĩnh gỗ Cao su bi n tính khơng xử lý Đơn vị: N/mm2 STT Tên mẫu Mặt cắt ngang Mặt xuyên tâm Mặt ti p n Cs- Ti -DC-1 4232 4059 3630 Cs- Ti -DC-2 4439 4429 4581 Cs- Ti -DC-3 4617 4062 4265 Cs- Ti -DC-4 5082 3984 4082 Cs- Ti -DC-5 4261 3601 3264 4529 3947 3964 TB 42 ỜI CẢM N Khơng có s thành cơng mà khơng g n liền với s hỗ trợ, gi p đỡ dù dù nhiều, dù tr c tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian học tập rèn luyện trường đại học Lâm Nghiệp đến nay, em đ nhận nhiều s quan tâm, gi p đỡ Th y C , gia đ nh bạn bè Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Th y giáo, C giáo, bạn em nh ng người đ tr c tiếp gi p đỡ, động viên, chia sẻ khó khăn, phịng ban khoa Chế Biến Lâm Sản nói riêng, ban giám hiệu toàn thể th y,c trường đại học Lâm Nghiệp Việt Nam nói chung đ gi p em hồn thành khóa luận c ng suốt thời gian học tập rèn luyện trường Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn c giáo T.S Nguyễn Thị Minh Nguyệt đ hướng d n cung cấp tài liệu cho em thời gian th c khóa luận tốt nghiệp Bài nghiên cứu th c thời gian ng n, khoảng tu n Bước đ u vào th c nghiệm nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, tránh khỏi nh ng thiếu sót khóa luận mình, em mong nhận ý kiến đóng góp Th y C để khóa luận em hồn thiện Em xin chân trọng cảm ơn Hà Nội, ngày tháng năm n v ên t ự ện Nguyễn Thanh Bình 43 MỤC ỤC Lời cảm ơn Mục lục Danh t viết t t Danh mục bảng Danh mục hình ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 T nh h nh nghiên cứu giới nước .2 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2 Mục tiêu nghiên cứu .5 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Phương pháp thu thập số liệu .7 1.6 Phương pháp xử l số liệu 1.7 Nội dung nghiên cứu 1.8 Ý nghĩa Chương 2: C SỞ LÝ THUY T 2.1 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến t nh chất gỗ biến t nh .8 2.2 Ảnh hưởng hạt nano đến t nh chất gỗ 2.3 Đặc điểm hạt nano TiO2 dùng biến t nh .9 2.4 Phương pháp đưa vật liệu nano vào gỗ .18 Chương THỰC NGHIỆM V K T QUẢ NGHI N CỨU 20 3.1 Đặc điểm nguyên liệu sử dụng đề tài 20 3.1.1 Nguyên liệu gỗ Cao su 20 3.1.2 Hóa chất xử lý 21 3.1.3 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm .32 3.2 Phương pháp thử m u thử 22 3.2.1 Xác định độ mài mòn m u 22 3.2.2 Xác định độ cứng tĩnh m u 23 44 3.3 Kết nghiên cứu th c nghiệm 23 3.3.1 Các bước tiến hành th c nghiệm biến tính gỗ 23 3.3.2 Kết th c nghiệm 28 Chương 4: K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ 32 Kết luận 32 Hạn chế 32 Kiến nghị ` 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ BIỂU 45 DANH MỤC CÁC Ý HIỆU, CHỮ VI T TẮT Ký hiệu Cs_Ti_DC Cs_ Ti _A Cs_ Ti _C Cs_ Ti _N Ti_DC Ti _A Ti _C Ti _N Tên gọi Đơn vị Gỗ Cao su biến tính TiO2 khơng xử l trước Gỗ Cao su biến tính TiO2 xử lý trước Axeton Gỗ Cao su biến tính TiO2 xử l trước Cồn Gỗ Cao su biến tính TiO2 xử l trước Nước Số trung bình m u biến tính TiO2 khơng qua xử lý Số trung bình m u biến tính TiO2 xử l trước Axeton Số trung bình m u biến tính TiO2 xử l trước Cồn Số trung bình m u biến tính TiO2 xử l trước Nước η Nồng độ hóa chất n Số nguyên 1,2,3 t Thời gian ngâm tẩm g/l h 46 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tính chất quang TiO2 10 Bảng 3.1: Ảnh hưởng chế độ xử l đến độ mài mòn m u 28 Bảng 3.2: Ảnh hưởng chế độ xử l đến độ cứng tĩnh mặt c t ngang m u 29 Bảng 3.3: Ảnh hưởng chế độ xử l đến độ cứng tĩnh mặt xuyên tâm m u 30 Bảng 3.4: Ảnh hưởng chế độ xử l đến độ cứng tĩnh mặt tiếp tuyến m u 47 31 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Cấu trúc pha tinh thể rutile 10 Hình 2.2 Cấu trúc pha tinh thể Anatase 11 Hình 2.3 Cấu trúc pha tinh thể brookite .11 Hình 2.4 Cấu trúc bề mặt sen 13 Hình 2.5 Hiệu ứng sen 13 Hình 2.6 Cơ chế chuyển t tính kỵ nước sang t nh ưa nước TiO2 chiếu sáng .14 Hình 2.7 Bề mặt kỵ nước TiO2 15 Hình 2.8 S phân huỷ chất h u làm lộ nhóm –OH 16 Hình 2.9 Q trình hấp phụ vật lý phân tử nước 16 Hình 2.10 Nước khuếch tán vào bề mặt vật liệu 17 Hình 2.11 Cơ chế t làm kết hợp tính chất siêu thấm ướt 17 Hình 3.1 Xử lý gỗ nước 700C trong bể điều nhiệt 24 Hình 3.2 Xử lý gỗ dung dich cồn Ethanol .25 Hình 33 Xử lý gỗ dung dich Axeton 25 Hình 3.4 Pha dung dịch nano 0,3% có sử dụng máy khuây tốc độ cao 26 Hình 3.5 Tiến hành kiểm tra độ cứng tính m u 27 Hình 3.6 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến tỷ lệ tổn thất khối lượng mài mòn gỗ Cao su biến tính Nano TiO2 28 Hình 3.7 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến độ cứng tĩnh mặt c t ngang gỗ Cao su biến tính Nano TiO2 .29 Hình 3.8 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến độ cứng tĩnh mặt c t xuyên tâm gỗ Cao su biến tính Nano TiO2 .30 Hình 3.9 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến độ cứng tĩnh mặt c t tiếp tuyến gỗ Cao su biến tính Nano TiO2 31 48 49 ... Gỗ Cao su biến tính TiO2 khơng xử l trước Gỗ Cao su biến tính TiO2 xử lý trước Axeton Gỗ Cao su biến tính TiO2 xử l trước Cồn Gỗ Cao su biến tính TiO2 xử l trước Nước Số trung bình m u biến tính. .. 3.6 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến tỷ lệ tổn thất khối lượng mài mòn gỗ Cao su biến tính Nano TiO2 28 Hình 3.7 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến độ cứng tĩnh mặt c t ngang gỗ Cao su biến tính. .. Nano TiO2 .29 Hình 3.8 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến độ cứng tĩnh mặt c t xuyên tâm gỗ Cao su biến tính Nano TiO2 .30 Hình 3.9 Ảnh hưởng chế độ xử l trước đến độ cứng tĩnh mặt c