Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ hạt nano sio2 đến một số tính chất cơ vật lý của gỗ keo lai và gỗ mỡ biến tính

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHỆP KHOA CHẾ BIẾN LÂM SẢN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ HẠT NANO SiO2 ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ VẬT LÝ CỦA GỖ KEO LAI VÀ GỖ MỠ BIẾN TÍNH NGÀNH : CHẾ BIẾN LÂM SẢN MÃ SỐ : 101 Giáo viên hướng dẫn : TS Trịnh Hiền Mai Sinh viên thực : Lê Quốc Tuấn Lớp : 53A - CBLS Khóa học : 2008 - 2012 Hà Nội - 2012 i LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành khóa luận lời cho tơi bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo giảng dạy suốt thời gian học tập Trường Đại Học Lâm Nghiệp Trong suốt q trình hồn thành khóa luận, tơi ln nhận quan tâm giúp đỡ tập thể thầy hướng dẫn.Tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cô giáo TS Trịnh Hiền Mai giành thời gian tận tình hướng dẫn, giúp đỡ thời gian qua Cho gửi lời cảm ơn chân thành tới giáo Ths Hồng Thị Thúy Nga thầy giáo Trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Qua xin cảm ơn giúp đỡ quý báu bạn bè, người thân gia đình tạo điều kiện vật chất tinh thần cho q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận Một lần tơi xin bày tỏ lịng biết ơn, cảm ơn chân thành tới tập thể, cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn! ĐH Lâm Nghiệp, tháng năm 2012 Sinh viên thực Lê Quốc Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 Tính cấp thiết đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu tổng quát 1.4.2 Mục tiêu cụ thể 1.5 Nội dung nghiên cứu 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu 1.7 Phương pháp nghiên cứu 1.7.1 Phương pháp kế thừa 1.7.2 Phương pháp thực nghiệm Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Biến tính gỗ 2.2 Biến tính gỗ vật liệu Nano 10 2.2.1 Khái niệm vật liệu Nano 10 2.2.2 Đặc tính hạt Nano SiO2 10 2.2.3 Phương pháp đưa hạt Nano vào gỗ 11 2.3 Biến tính gỗ hạt Nano SiO2 theo phương pháp ngâm tẩm 12 2.3.1 Phương pháp biến tính 12 iii 2.3.2 Cơ chế q trình biến tính hạt Nano theo phương pháp ngâm tẩm 13 2.3.3 Yêu cầu hạt Nano dùng công nghệ biến tính 14 2.3.4 Phân tán hạt Nano trước đưa vào gỗ 14 2.4 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến chất lượng gỗ biến tính 15 2.4.1 Các yếu tố thuộc sở 15 2.4.2 Các yếu tố thuộc chế độ ngâm tẩm 17 2.4.3 Các yếu tố thuộc hóa chất xử lý 18 2.5 Đặc điểm nguyên liệu gỗ Keo lai 19 2.6 Đặc điểm nguyên liệu gỗ Mỡ 20 2.7 Yêu cầu cường độ ván sàn công nghiệp 21 Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 22 3.1 Nguyên liệu thiết bị dùng nghiên cứu thực nghiệm 22 3.1.1 Nguyên liệu gỗ 22 3.1.2 Hóa chất biến tính 22 3.1.3 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 22 3.2 Các bước tiến hành thực nghiệm biến tính sở 23 3.3 Kiểm tra tính chất sở qua biến tính 25 3.3.1 Độ cứng tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn (TCVN 8048-12:2009) 26 3.3.2 Độ cứng va đập kiểm tra theo tiêu chuẩn (TCVN 8048 – 11:2009) 26 3.3.3 Độ mài mòn 27 3.3.4 Độ bền uốn tĩnh (MOR) modul đàn hồi uốn (MOE) kiểm tra theo tiêu chuẩn EN 310 (1993) 27 3.3.5 Độ hút nước khả trương nở kiểm tra theo tiêu chuẩn DIN 52 184 (modify) 29 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 30 3.4.1 Trung bình mẫu 30 3.4.2 Sai quân phương 30 iv 3.4.3 Sai số trung bình cộng 31 3.4.4 Hệ số biến động 31 3.4.5 Hệ số xác 31 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 32 4.1 Tính chất học 32 4.1.1 Độ cứng tĩnh 32 4.1.2 Độ cứng va đập 34 4.1.3 Độ mài mòn 36 4.1.4 Độ bền uốn modul đàn hồi uốn tĩnh 38 4.2 Tính chất vật lý 41 4.2.1 Độ hút nước 41 4.2.2 Tỷ lệ trương nở theo chiều xuyên tâm tiếp tuyến 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 Kết luận 53 Kiến nghị 54 Tài liệu tham khảo 55 Một số hình ảnh trinh thực nghiệm PHỤ BIỂU v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu ĐC Tên gọi Đơn vị Đối chứng Độ hút nước gỗ TS (tangential swelling), Tỷ lệ trương nở theo chiều tiếp TS tuyến RS( radial swelling), Tỷ lệ trương nở theo chiều xuyên RS tâm WRE (water repellente effecttiveness), Khả chống WRE hút nước ASE ASE (anti shrink efficiency), Khả chống trương nở MOR Độ bền uốn tĩnh MOE Modul đàn hồi uốn HB Độ cứng tĩnh H Độ cứng va đập Độ mài mịn Trị số trung bình mẫu X S Sai quân phương m Sai số trung bình cộng V% Hệ số biến động P% Hệ số xác WU vi % % % % % MPa MPa MPa Gmm/mm2 % DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý kính hiển vi đầu dị qt (SPM hay STM) Hình 2.1: A: Cấu trúc gỗ từ thô đại đến hiển vi siêu hiển vi B: Các hình thức thay đổi tế bào gỗ biến tính Hình 2.2: Hạt Nano SiO2 dạng bột 11 Hình 2.3: Hạt Nano SiO2 đưa vào bên gỗ 13 Hình 2.4: Phân tán hạt Nano 15 Hình 3.1: Quy trình biến tính sở hạt Nano SiO2 25 Hình 3.2: Sơ đồ đặt mẫu thử độ bền uốn 28 Hình 4.1 Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng tĩnh gỗ Keo lai mặt cắt tiếp tuyến 33 Hình 4.2 Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng tĩnh gỗ Mỡ mặt cắt tiếp tuyến 33 Hình 4.3A Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng va đập gỗ Keo lai mặt cắt tiếp tuyến 35 Hình 4.3B Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng va đập gỗ Mỡ mặt cắt tiếp tuyến 35 Hình 4.4A Ảnh hưởng nồng độ đến tỷ lệ tổn thất khối lượng mài mòn gỗ Keo lai mặt cắt tiếp tuyến 37 Hình 4.4B Ảnh hưởng nồng độ đến tỷ lệ tổn thất khối lượng mài mòn gỗ Mỡ mặt cắt tiếp tuyến 37 Hình 4.5 Ảnh hưởng nồng độ đến độ bền uốn modul đàn hồi uốn gỗ Keo lai theo phương dọc thớ 39 Hình 4.6 Ảnh hưởng nồng độ đến độ bền uốn modul đàn hồi uốn gỗ Mỡ theo phương dọc thớ 40 Hình 4.7 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 41 vii Hình 4.8 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 42 Hình 4.9 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 43 Hình 4.10 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 43 Hình 4.11 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 46 Hình 4.12 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 46 Hình 4.13 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 47 Hình 4.14 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 48 Hình 4.15 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 49 Hình 4.16 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 49 Hình 4.17 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 50 Hình 4.18 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 51 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1:Yêu cầu cường độ ván sàn công nghiệpTheo tiêu chuẩn EN 13329 21 Bảng 3.1 Tiêu chuẩn, kích thước số lượng mẫu thử dùng cho khóa luận 26 Bảng 4.1 Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng tĩnh gỗ Keo lai mặt cắt tiếp tuyến (MPa) 32 Bảng 4.2 Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng tĩnh gỗ Mỡ mặt cắt tiếp tuyến (MPa) 32 Bảng 4.3A Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng va đập gỗ Keo lai mặt cắt tiếp tuyến (gmm/mm2) 34 Bảng 4.3B Ảnh hưởng nồng độ đến độ cứng va đập gỗ Mỡ mặt cắt tiếp tuyến (gmm/mm2) 35 Bảng 4.4A Ảnh hưởng nồng độ đến tỷ lệ tổn thất khối lượng mài mòn gỗ Keo lai mặt cắt tiếp tuyến (%) 36 Bảng 4.4B Ảnh hưởng nồng độ đến tỷ lệ tổn thất khối lượng mài mòn gỗ Mỡ mặt cắt tiếp tuyến (%) 37 Bảng 4.5 Ảnh hưởng nồng độ đến độ bền uốn modul đàn hồi uốn gỗ Keo lai theo phương dọc thớ (MPa) 38 Bảng 4.6 Ảnh hưởng nồng độ đến độ bền uốn modul đàn hồi uốn gỗ Mỡ theo phương dọc thớ (MPa) 39 Bảng 4.7 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 41 Bảng 4.8 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 42 Bảng 4.9 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 42 ix Bảng 4.10 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 43 Bảng 4.11 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 45 Bảng 4.12 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 46 Bảng 4.13 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 47 Bảng 4.14 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 47 Bảng 4.15 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 48 Bảng 4.16 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 49 Bảng 4.17 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 50 Bảng 4.18 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 50 x Bảng 4.8 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ g/l g/l g/l 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần 39.51 56.58 56.19 29.64 46.50 43.36 23.33 45.98 42.90 20.08 36.77 32.46 19.04 35.55 31.60 17.44 33.98 19.86 17.46 29.02 19.63 60.0 Tỷ lệ chống hút nước (%) 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước g/l g/l g/l Hình 4.8 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Bảng 4.9 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ Đối chứng S g/l S g/l S g/l S 1h 2h 4h 24h 37.03 5.44 22.78 2.08 14.18 2.17 20.50 2.48 48.28 7.38 31.44 4.63 22.57 3.35 31.11 3.96 58.25 7.29 39.47 4.03 29.62 2.46 41.09 3.08 82.75 9.83 59.66 6.30 55.59 2.56 58.92 4.15 42 72h tuần tuần 110.11 126.17 155.74 13.77 15.31 10.89 83.24 102.36 128.14 3.70 3.73 3.75 78.25 96.66 122.81 7.68 3.19 4.15 83.11 101.03 127.51 3.78 4.99 5.42 180.0 160.0 Độ hút nước (%) 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 1h 2h DC 4h 24h 72h tuần Thời g/l g/l gian ngâm nước tuần g/l Hình 4.9 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Bảng 4.10 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ 1h 38.49 61.70 44.64 g/l g/l g/l 2h 34.89 53.25 35.57 4h 24h 32.24 27.91 49.16 32.82 29.47 28.80 72h 24.40 28.94 24.52 tuần 18.87 23.39 19.92 tuần 17.72 21.14 18.13 70.0 Tỷ lệ chống hút nước (%) 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1h 2h g/l 4h 24h 72h tuần g/l Thời gian ngâm nước tuần g/l Hình 4.10 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống hút nước gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 43 Từ kết bảng 4.7, 4.9 đồ thị Hình 4.7,4.9 ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ hút nước gỗ Keo lai Mỡ theo thời gian ngâm cho thấy gỗ biến tính với dung dịch hạt Nano SiO2 làm giảm đáng kể độ hút nước Khi ngâm mẫu gỗ khơ kiệt vào nước, gỗ nhanh chóng hút nước độ hút nước tăng nhanh sau 1h, 2h, 4h 24h, sau tốc độ hút nước chậm dần, điều cho mẫu gỗ đối chứng biến tính Để đánh giá khả ngăn cản độ hút nước mẫu gỗ biến tính so với mẫu gỗ đối chứng, ta dùng khái niệm tỷ lệ chống hút nước Rõ ràng, giai đoạn đầu trình ngâm nước, tỷ lệ chống hút nước mẫu gỗ biến tính cao, có xu hướng giảm dần sau 24h (bảng 4.8, 4.10 Hình 4.8, 4.10) Điều giải thích sau: ban đầu ngâm vào nước, với mẫu gỗ đối chứng, nước nhanh chóng thấm vào khoảng trống gỗ tia gỗ, ống dẫn nhựa, đến khoảng trống tế bào, lỗ mạch, ruột tế bào, vách tế bào ; với mẫu gỗ biến tính, hạt Nano SiO2 tạo thành lớp màng mỏng bao phủ bề mặt rỗng xốp cấu trúc gỗ gây nên rào cản làm giảm khả thẩm thấu nước vào gỗ, độ hút nước mẫu gỗ biến tính giảm rõ rệt so với mẫu gỗ đối chứng Khi thời gian ngâm nước đủ dài (sau 24h), nước vượt qua rào cản mẫu gỗ biến tính, độ hút nước mẫu gỗ biến tính tăng nhanh so với mẫu đối chứng Với thời gian ngâm nước kéo dài (2 tuần), lượng nước mẫu gỗ đạt gần tới lượng tối đa, nước thấm sâu vào ruột tế bào, vách tế bào, lượng hạt Nano SiO2 tích tụ cấu trúc tế bào gỗ nhiều, độ hút nước mẫu gỗ biến tính giảm so với mẫu gỗ đối chứng Với gỗ Mỡ Keo lai cấp nồng độ hạt Nano SiO2 khác tỷ lệ chống hút nước sau tuần 17% Khi nồng độ hạt nano SiO2 tăng từ 1g/l đến 2g/l độ hút nước giảm, tỷ lệ chống hút nước hai loại gỗ tăng; nhiên nồng độ SiO2 tăng từ 2g/l đến 3g/l độ hút nước tăng, tỷ lệ chống hút nước lại có xu hướng giảm Điều giải thích: nồng độ hạt SiO2 1g/l thấp, chưa đủ 44 lượng hóa chất để tạo nên lớp màng mỏng bao phủ bề mặt rỗng xốp cấu trúc gỗ để ngăn cản thẩm thấu phân tử nước; nồng độ hạt SiO2 3g/l, mật độ hạt SiO2 dung dịch lại cao, làm cho hạt Nano khó di chuyển vào sâu bên gỗ, nồng độ không đem lại hiệu tốt cải thiện tỷ lệ chống hút nước hai loại gỗ; nồng độ hạt SiO2 2g/l thích hợp Do cấu tạo gỗ Mỡ nhẹ, xốp gỗ Keo lai (KLTT 0.41 g/cm3 0.46 g/cm3) nên độ hút nước gỗ Mỡ đối chứng biến tính cao gỗ Keo lai đối chứng biến tính [18] 4.2.2 Tỷ lệ trƣơng nở theo chiều xuyên tâm tiếp tuyến 4.2.2.1 Tỷ lệ trương nở theo chiều tiếp tuyến Bảng 4.11 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ Đối chứng S g/l S g/l S g/l S 1h 1.96 0.26 1.40 0.16 1.10 0.13 1.26 0.17 2h 2.76 0.35 2.11 0.27 1.55 0.16 2.04 0.28 4h 3.37 0.32 2.77 0.48 2.04 0.18 2.74 0.21 45 24h 5.14 0.52 4.33 0.40 3.96 0.52 4.39 0.51 72h 6.17 0.27 5.48 0.67 4.97 0.80 5.28 0.66 tuần 6.58 0.25 5.82 0.67 5.28 0.75 6.04 0.86 tuần 6.83 0.25 6.20 0.63 5.56 0.69 6.36 0.95 Tỷ lệ trương nở chiều tiếp tuyến (%) 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước DC g/l g/l g/l Hình 4.11 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Bảng 4.12 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ 1h 28.47 43.77 35.51 g/l g/l g/l 2h 23.50 43.71 26.13 4h 17.81 39.54 18.57 24h 15.81 22.96 14.70 72h 11.15 19.38 14.36 tuần 11.57 19.76 8.11 tuần 9.22 18.68 6.86 Tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến (%) 50.0 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước g/l g/l g/l Hình 4.12 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 46 Bảng 4.13 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ Đối chứng S g/l S g/l S g/l S 1h 2.43 0.16 1.83 0.20 1.50 0.23 1.67 0.20 2h 3.06 0.20 2.42 0.23 2.06 0.21 2.32 0.17 4h 3.81 0.38 3.10 0.20 2.59 0.21 2.96 0.18 24h 5.10 0.53 4.33 0.36 3.73 0.31 4.15 0.12 72h 5.51 0.56 4.98 0.17 4.37 0.25 4.87 0.21 tuần 5.75 0.55 5.31 0.21 4.71 0.29 5.27 0.19 tuần 5.98 0.45 5.54 0.13 4.96 0.32 5.52 0.25 Tỷ lệ trương nở chiều tiếp tuyến (%) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước DC g/l g/l g/l Hình 4.13 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Bảng 4.14 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ g/l g/l g/l 1h 2h 24.71 20.93 38.30 32.69 31.37 24.13 4h 24h 72h tuần tuần 18.69 15.01 9.71 7.60 7.40 32.07 26.74 20.82 18.10 17.12 22.39 18.66 11.72 8.35 7.81 47 Tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến (%) 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước g/l g/l g/l Hình 4.14 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều tiếp tuyến gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) 4.2.2.2 Tỷ lệ trương nở theo chiều xuyên tâm Bảng 4.15 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ Đối chứng S g/l S g/l S g/l S 1h 1.24 0.10 0.99 0.19 0.80 0.10 0.93 0.18 2h 2.13 0.23 1.76 0.19 1.38 0.22 1.62 0.21 4h 2.69 0.34 2.26 0.31 1.79 0.17 2.14 0.27 48 24h 3.68 0.36 3.06 0.40 2.83 0.29 3.02 0.45 72h 4.26 0.41 3.64 0.40 3.43 0.34 3.67 0.41 tuần 4.56 0.44 4.10 0.38 3.87 0.37 4.20 0.28 tuần 4.69 0.43 4.29 0.38 4.07 0.31 4.41 0.25 5.0 Tỷ lệ trương nở chiều xuyên tâm (%) 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước DC g/l g/l g/l Hình 4.15 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Bảng 4.16 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ 1h 20.05 35.47 25.21 g/l g/l g/l 2h 17.13 35.31 23.83 4h 15.77 33.47 20.24 24h 16.62 22.93 17.85 72h 14.49 19.41 13.92 tuần 10.10 15.06 7.76 tuần 8.48 13.19 5.98 Tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm (%) 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước g/l g/l g/l Hình 4.16 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Keo lai theo thời gian ngâm (%) 49 Bảng 4.17 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ Đối chứng S g/l S g/l S g/l S 1h 1.85 0.12 1.41 0.18 1.20 0.09 1.30 0.15 2h 2.35 0.15 1.90 0.11 1.65 0.05 1.80 0.17 4h 3.05 0.19 2.57 0.14 2.19 0.17 2.45 0.13 24h 3.65 0.15 3.19 0.21 2.90 0.19 3.05 0.23 72h 3.88 0.13 3.56 0.26 3.22 0.23 3.44 0.22 tuần 4.02 0.14 3.73 0.26 3.39 0.24 3.66 0.27 tuần 4.15 0.14 3.89 0.27 3.53 0.25 3.85 0.28 5.0 Tỷ lệ trương nở chiều xuyên tâm (%) 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước DC g/l g/l g/l Hình 4.17 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến độ trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Bảng 4.18 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Thời gian Nồng độ g/l g/l g/l 1h 20.05 35.47 25.21 2h 17.13 35.31 23.83 4h 15.77 33.47 20.24 50 24h 16.62 22.93 17.85 72h 14.49 19.41 13.92 tuần 10.10 15.06 7.76 tuần 8.48 13.19 5.98 Tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm (%) 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 1h 2h 4h 24h 72h tuần tuần Thời gian ngâm nước g/l g/l g/l Hình 4.18 Ảnh hưởng nồng độ hạt SiO2 đến tỷ lệ chống trương nở chiều xuyên tâm gỗ Mỡ theo thời gian ngâm (%) Khi ngâm mẫu gỗ khô kiệt vào nước, gỗ nhanh chóng hút nước trương nở, tỷ lệ trương nở tăng nhanh sau 1h, 2h, 4h 24h, sau chậm dần, điều cho mẫu gỗ đối chứng biến tính (Hình 4.11,4.13 4.15,4.17) Khi ngâm, nước chưa kịp lấp kín hết khoảng trống vách tế bào (micro voids); thời gian ngâm nước kéo dài, phân tử nước lấp dần đầy khe hở vách tế bào, vách tế bào trương nở dần tới mức tối đa (sau tuần ngâm nước) Để đánh giá khả chống trương nở mẫu gỗ biến tính so với mẫu gỗ đối chứng theo phương tiếp tuyến xuyên tâm, ta dùng đại lượng tỷ lệ chống trương nở Rõ ràng, tỷ lệ chống trương nở gỗ biến tính giảm dần theo thời gian ngâm nước (Hình 4.12,4.14 4.16,4.18) Ở thời gian đầu trình ngâm nước (1h), với gỗ biến tính, tỷ lệ chống trương nở cao nhất, nước thẩm thấu vào gỗ gặp trở ngại rào cản gây lớp màng nano bao phủ lên khoảng trống tế bào, ruột tế bào, ống dẫn nhựa, lỗ thông ngang, sau nước vượt qua rào cản này, tỷ lệ chống trương nở giảm xuống đáng kể Ở thời gian ngâm nước kéo dài (2 tuần), gỗ trương nở gần tới giới hạn tối đa, tỷ lệ chống trương nở giảm xuống xấp xỉ 7-8% Điều giải thích do: lớp màng nano bao phủ lên khoảng trống vách tế bào 51 (micro voids) thực ngăn cản nước thấm sâu vào mixel xenllulo So với mẫu gỗ đối chứng tương ứng, mẫu gỗ Keo lai Mỡ biến tính có tỷ lệ trương nở theo phương tiếp tuyến xuyên tâm giảm rõ rệt Khi nồng độ hạt nano SiO2 tăng từ 1g/l đến 2g/l tỷ lệ trương nở giảm, tỷ lệ chống trương nở hai loại gỗ tăng; nhiên nồng độ SiO2 tăng từ 2g/l đến 3g/l tỷ lệ trương nở tăng, tỷ lệ chống trương nở lại có xu hướng giảm Điều giải thích: nồng độ hạt SiO2 1g/l thấp, chưa đủ lượng hóa chất để tạo nên lớp màng mỏng bao phủ bề mặt rỗng xốp cấu trúc gỗ để ngăn cản thẩm thấu phân tử nước; nồng độ hạt SiO2 3g/l, mật độ hạt SiO2 dung dịch lại cao, làm cho hạt Nano khó di chuyển vào sâu bên gỗ, nồng độ không đem lại hiệu tốt cải thiện tỷ lệ chống trương nở hai loại gỗ; nồng độ hạt SiO2 2g/l thích hợp Do cấu tạo gỗ Mỡ nhẹ, xốp gỗ Keo lai (KLTT 0.41 g/cm3 0.46 g/cm3) nên tỷ lệ trương nở gỗ Mỡ đối chứng biến tính thấp gỗ Keo lai đối chứng biến tính [18] Do đặc điểm cấu tạo gỗ, tỷ lệ trương nở chiều tiếp tuyến lớn chiều xuyên tâm, chênh lêch nhiều hay phụ thuộc vào lượng tia gỗ 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua kết đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ hạt nano SiO2 đến số tính chất vật lý gỗ Keo lai gỗ Mỡ biến tính” Ta rút số kết luận sau: - Gỗ Keo lai gỗ Mỡ biến tính dung dịch nano SiO2 cấp nồng độ từ 1-2-3g/l cải thiện rõ rệt số tính chất vật lý so với mẫu gỗ đối chứng - Nồng độ hạt nano SiO2 có ảnh hưởng tới tính chất vật lý gỗ Keo lai gỗ Mỡ biến tính cụ thể sau: + Độ cứng tĩnh mặt cắt tiếp tuyến gỗ Keo lai Mỡ tăng lên nồng độ hạt nano SiO2 tăng lên từ 1-2 g/l không khác nhiều hai cấp nồng độ g/l g/l +Độ cứng va đập mặt cắt tiếp tuyến gỗ Keo lai Mỡ tăng lên nồng độ hạt nano SiO2 dung dịch tăng lên từ 1-2-3 g/l + Tỷ lệ tổn hao khối lượng mài mòn mặt cắt tiếp tuyến gỗ Keo lai Mỡ giảm nồng độ hạt nano SiO2 tăng lên từ 1-2 g/l không khác nhiều hai cấp nồng độ g/l g/l + Độ bền uốn tĩnh, modul đàn hồi uốn theo phương dọc thớ gỗ Keo lai Mỡ tăng lên nồng độ hạt nano SiO2 tăng lên từ 1-2 g/l có xu hướng giảm nồng độ hạt nano SiO2 tăng lên từ 2-3 g/l + Tỷ lệ chống hút nước, chống trương nở theo phương tiếp tuyến xuyên tâm gỗ Keo lai Mỡ tăng lên nồng độ hạt nano SiO2 tăng lên từ 1-2 g/l có xu hướng giảm nồng độ hạt nano SiO2 tăng lên từ 2-3 g/l Như nồng độ hạt nano SiO2 g/l thích hợp cho ngâm tẩm để biến tính gỗ Keo lai Mỡ điều kiện chuyên đề Tuy nhiên, so sánh với tiêu chuẩn EN 13329 yêu cầu tính chất học gỗ dùng để sản 53 xuất ván sàn, có gỗ Keo lai biến tính đủ điều kiện để gia công sở cho sản xuất ván sàn Kiến nghị - Cần nghiên cứu tìm phương pháp để đưa lượng hạt nano vào gỗ nhiều - Cần nghiên cứu tìm lại hạt nano thích hợp để biến tính đạt hiệu cao - Ngoài cần mở rộng nghiên cứu không cấp nồng độ mà cấp thời gian, mức áp suất để tìm chế độ xử lý tối ưu cho q trình biến tính hạt nano SiO2 - Trên kết đạt thời gian thực đề tài trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Chế biến Lâm sản – Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Do điều kiện thời gian có hạn, kiến thức kinh nghiệm thực tế thân nhiều hạn chế nên đề tài nghiên cứu tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong góp ý thầy để đề tài hồn thiện 54 Tài liệu tham khảo Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Văn Bỉ (2006), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, trường ĐH Lâm nghiệp, Hà Nội Hoàng Thị Thúy Nga (2011), Báo cáo chuyên đề luận văn tốt nghiệp thạc sĩ “ Nghiên cứu số ếu tố c ng nghệ iến tính ván lạng gỗ Xoan đào ng hạt Nano SiO2” , trường Đại Học Lâm Nghiệp Trịnh Hiền Mai (2010), Nghiên cứu biến tính ván mỏng b ng nhựa melamine formandehyde dùng cho sản xuất ván dán, Báo cáo khoa học, Trường ĐHLN, Hà Nội Cao Quốc An (2011), Trường Đại học Lâm nghiệp, đề tài NCKH cấp “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Nano để nâng cao chất lượng ván lạng” Nguyễn Tích, Trần Hợp (1971), Tên rừng Việt Nam, Nxb Nông thôn, Hà Nội Ngơ Kim Khơi (1998), Thống kê tốn học, Trường Đại học Lâm nghiệp Đặng Hoài Bắc (2011), Công nghệ Nano số ứng dụng, Hội nghị khoa học lần thứ 3, Hà Nội Tiêu chuẩn Nhà Nước (1977), Gỗ phương pháp thử lý, Hà Nội 10 Trường Đại học Lâm nghiệp (2004), Công nghệ biến tính gỗ, Tài liệu dịch, Hà Tây 11 Phùng Anh Tiến, Phùng Minh Lai (2004), Những ước phát triển công nghệ Nano Của số nước, Tổng luận Khoa học Công nghệ, Hà Nội 12 Callum Hill (2006), “Wood modification: chemical, thermal and other processes” 13 Nguyen Tu Kim, Junji Matsumura, Kazuyuki Oda (2011), Effect of growing site on the fundamental wood properties of natural hybrid clones of Acacia in Vietnam J Wood Science, 2011 DOI 10.1007/s10086-010-1153-y 55 14 Ghosh, S.C., Mai, C and Militz, H (2008), The efficacy of commercial silicones against blue stain and mold fungi in wood Proceedings of the International Research Group on Wood Preservation, Document No: IRG/WP 08-30471 15 Matsumura, H and Glasser, W G (2000), Cellulosic nanocomposites II Studies by atomic force microscopy Journal of Applied Polymer Science, 78: 2254–2261 16 H.Miyafuji, S.Saka (1996) Wood-inorganic composites prepared by the sol-gel processV Fire-resisting properties of the SiO2-P2O5-B2O3 woodinorganic composites Mokuzai gakkaishi 17 Wepner, F and Militz, H (2005), Fungal resistance, dimensional stability and accelerated weathering performance of N-methylol treated veneers of Fagus sylvatica, Proceedings of the 2nd European Conference on Wood Modification, Göttingen, Germanany, 169-177 18 Một số trang web: knbacgiang.vn, wikipedia.org, tailieu.vn…… 56 ... lại: giới có số nghiên cứu biến tính gỗ hạt Nano ảnh hưởng nồng độ hóa chất biến tính, nhiên chưa có nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng nồng độ hạt Nano SiO2 đến chất lượng gỗ Keo lai Mỡ biến tính 1.2 Tình... độ cứng tĩnh, độ cứng va đập 1.6 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.6.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Nghiên cứu số tính chất vật lý gỗ Keo lai Mỡ biến tính cấp nồng độ hạt Nano SiO2 khác - Gỗ Keo lai gỗ. .. Mặt khác, nghiên cứu biến tính gỗ hóa chất, ảnh hưởng nồng độ hóa chất đến chất lượng gỗ biến tính nghiên cứu cần quan tâm Nghiên cứu giúp xác định khoảng trị số nồng độ hóa chất hợp lý cho phương