Nghiên cứu giải pháp nâng cao cường độ dán dính của keo u f bằng kỹ thuật đa tụ

Lời cảm ơn Nhân dịp hoàn thành đề tài này, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới Thầy Th.S Nguyễn Văn Thuận tận tình giúp đỡ tơi hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Khoa Chế Biến Lâm Sản, tập thể giáo viên Trung Tâm Thực hành thí nghiệm Khoa Chế Biến Lâm Sản, tập thể cán Trung Tâm thư viện Trường Đại Học Lâm Nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ mặt trang thiết bị, tài liệu thời gian để đề tài hoàn thành Xin gửi lời cảm ơn tới Công Ty Sản Xuất Ván nhân tạo Càn Long huyện Thạch Thất – Hà Nội tạo nhiều điều kiện thuận lợi mặt nguyên vật liệu máy móc thiết bị cho tơi hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tạo điều kiện tinh thần vật chất để tơi hồn thành đề tài Hà nội, Ngày 15 Tháng 05 năm 2010 MỤC LỤC Lời nói đầu…………………………………………………………………1 Chương Tổng quan……………………………………………………2 1.1 Mục đích phương pháp nghiên cứu………………………………… 1.2 Lược sử tình hình phát triển keo dán gỗ Việt Nam…………… 1.2.1 Lược sử keo dán…………………………………………………….2 1.2.2 Tình hình phát triển keo dán gỗ Việt Nam………………………… Chương Cơ sở lý thuyết…………………………………………… 2.1 Lý thuyết dán dính……………………………………………………… 2.2 Lý thuyết keo U – F………………………………………………… 2.2.1 Quá trình hình thành sản phẩm trung gian…………………………7 2.2.2 Quá trình hình thành nhựa U – F…………………………………… 10 2.2.3 Phản ứng phân huỷ khố mạch…………………………………….12 2.3 Mơ tả q trình sản xuất keo……………………………………………13 2.3.1 Tìm hiểu nguyên liệu………………………………………………13 a) Ure……………………………………………………………………… 13 b) Formaldehyde………………………………………………………….….14 c) Xút (NaOH)…………………………………………………………….…15 d) Urotropin (Hexa metylen tetra amin)………………………………….….16 e) Acid Sulphamic……………………………………………………….… 16 2.3.2 Quy trình sản xuất keo U – F………………………………….………17 a) Sản xuất nhựa nhiệt độ thấp (< 450C)……………………………….….17 b) Sản xuất nhựa U – F nhiệt độ cao (> 750C)……………………………18 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình đa tụ keo U-F…………………19 2.4.1 Nguyên liệu………………………………………………………… 19 2.4.2.Tạp chất đơn chức…………………………………………………… 20 2.4.3 Nồng độ…………………………………………………………….…21 2.4.4 Tỷ lệ mol chất tham gia phản ứng trùng ngưng……………….….21 2.4.5 Nhiệt độ tốc độ khuấy………………………………………….… 22 2.4.6 Xúc tác……………………………………………………………… 23 2.4.7 Thời gian tốc độ trùng ngưng…………………………………… 23 2.5 Sự thay đổi tính chất dung dịch keo theo điều kiện phản ứng….24 2.5.1 Hệ số chiết quang…………………………………………………… 24 2.5.2 Hàm lượng khô lượng dung môi………………………………… 24 a) Hàm lượng khô……………………………………………………………24 b) Lượng dung môi………………………………………………………… 25 2.5.3 Độ nhớt……………………………………………………………… 26 2.5.4 Giá trị pH dung dịch keo trình nấu…………………….26 2.5.5 Hàm lượng Formaldehyde tự do………………………………………27 2.6 Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ dán dính………………………… 27 2.6.1 Ảnh hưởng vật dán (gỗ)………………………………………… 27 2.6.2 Ảnh hưởng keo dán (Chất kết dính)………………………………29 2.6.3 Ảnh hưởng điều kiện dán…………………………………………31 2.6.4 Ảnh hưởng điều kiện sử dụng…………………………………….31 2.7 Một số giải pháp nâng cao cường độ dán dính………………………….32 Chương Thực nghiệm………………………………………… … 33 3.1 Chuẩn bị thiết bị nấu nguyên liệu……………………………………33 3.1.1 Chuẩn bị thiết bị nấu………………………………………………… 33 3.1.2 Chuẩn bị nguyên liệu………………………………………………….34 3.2 Đơn nấu quy trình nấu……………………………………………….34 3.2.1 Đơn nấu……………………………………………………………….34 3.2.2 Quy trình nấu……………………………………………………….…35 3.2.3 Quy trình nấu có tác động kỹ thuật……………………………… ….37 3.3 Xác định tính chất kỹ thuật keo…………………………….… 39 3.3.1 Chuẩn bị thiết bị đo, kiểm tra…………………………………… … 39 3.3.2 Kết xác định tính chất kỹ thuật dung dịch keo……….….39 3.3.2.1 Xác định màu sắc, mùi keo…………………………………… 39 3.3.2.2 Giá trị pH…………………………………………………… ….….40 3.3.2.3 Độ nhớt……………………………………………………… …….40 3.3.2.4 Xác định hàm lượng khô lượng dung môi……………… …… 42 3.4 Xác định cường độ kéo trượt màng keo…………………………….… 44 Chương Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm……… ….49 4.1 Màu sắc, mùi dung dịch keo………………………………… ……49 4.2 Giá trị pH dung dịch keo………………………………………… 49 4.3 Độ nhớt dung dịch keo……………………………………….…….50 4.4 Hàm lượng khô dung dịch keo………………………………….….51 4.5 Cường độ dán dính dung dịch keo………………………………….52 Chương Kết Luận đề xuất………………………………………54 5.1 Kết luận…………………………………………………………………54 5.2 Đề xuất………………………………………………………………… 54 Tài liệu tham khảo Lời nói đầu Tính chất sản phẩm từ phản ứng hoá học phụ thuộc vào nguyên liệu quy trình Sự thay đổi yếu tố như: Nhiệt độ, tốc độ khuấy, tỷ lệ mol … ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ hệ phản ứng Việc theo dõi, khống chế yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng yêu cầu kỹ thuật bắt buộc với trình sản xuất keo dán nói chung keo Urea – Formaldehyde nói riêng Được phân cơng mơn công nghệ ván nhân tạo, hướng dẫn tận tình Thầy giáo làm đề tài: “ Nghiên cứu giải pháp nâng cao cường độ dán dính keo U – F kỹ thuật đa tụ ” Chương Tổng quan 1.1 Mục đích phương pháp nghiên cứu - Mục đích đề tài: + Khảo sát qui trình nấu keo U – F công ty Càn Long huyện Thạch thất + Kỹ thuật khống chế đa tụ + Theo dõi số tính chất kỹ thuật keo thời điểm q trình nấu + Phân tích số nguyên nhân dẫn đến thay đổi tính chất kỹ thuật dung dịch theo dõi + Khảo sát nguyên nhân ảnh hưởng tới chất lượng keo + Đưa hướng đề xuất riêng nhằm nâng cao tính chất kỹ thuật Keo U – F sau theo dõi trình nấu nhằm nâng cao cường độ dán dính -Phương pháp nghiên cứu: Đề tài thực phương pháp sau: + Phương pháp kế thừa: Kế thừa lý thuyết keo, lý thuyết dán dính, kết nghiên cứu keo U – F + Phương pháp thực nghiệm: Keo tiến hành sản xuất công ty Càn Long, xác định số tính chất kỹ thuật đặc trưng dung dịch nấu trình đa tụ keo; Khảo sát chất lượng keo thời điểm nấu dung dịch nấu; Kỹ thuật khống chế đa tụ 1.2 Lược sử tình hình phát triển keo dán gỗ Việt Nam 1.2.1 Lược sử keo dán Keo dán khái niệm có từ lâu khoảng 1500 năm trước công nguyên với phát triển sản xuất, keo dán phát triển nhanh, từ lúc biết dùng nhựa cây, keo tinh bột tới người ta sản xuất sử dụng hàng ngàn loại keo dán nhiều lĩnh vực, công nghiệp chế biến gỗ, giao thông vận tải, xây dựng, công nghiệp điện tử …,và y học Keo dán gỗ nguyên liệu quan trọng công nghiệp chế biến gỗ tạo nên nhiều loại vật liệu ván dán, ván dăm, ván sợi, ván ghép …, góp phần nâng cao hiệu sử dụng gỗ Keo dán nguyên liệu quan trọng định tới giá thành sản phẩm nghành sản xuất ván nhân tạo nói riêng nghành chế biến gỗ nói chung Với nghành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo vai trị keo dán lớn Keo U – F phát lần nhà Bác học Đức HOLZER nghiên cứu thành công phản ứng Ure với Formaldehyde vào năm 1984 Sau KGOLDCHMI cơng bố nghiên cứu phản ứng Ure với Formaldehyde với tỷ lệ mol khác Tiếp theo VANLAUER cấu trúc sản phẩm phản ứng Ure với Formaldehyde môi trường acid với hình thành metylol ure Năm 1920, Oligomer U – F sản xuất quy mô công nghiệp sở sáng chế công bố năm 1918 H.JOHN Tuy nhiên, việc nghiên cứu ảnh hưởng pH, tỷ lệ mol chất phản ứng, nhiệt độ … tiến hành thời gian 1920 – 1924, vật liệu ép sở U – F sản xuất Đức năm 1931, Anh Mỹ năm 1938 Keo U – F với ưu điểm như: Có thời gian đóng rắn nhanh nhiệt độ, tạo dung dịch với nước trước đóng rắn, giá thành rẻ, dễ sử dụng, khả dán dính tương đối cao keo U – F chiếm thị phần lớn doanh nghiệp việt nam giới loại keo có ưu điểm đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế hầu hết nước, đặc biệt với nước phát triển nước ta Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất keo Ure Formaldehyde, số nguyên liệu phụ trợ khác như: NH4Cl, NH2SO3H, H2SO4, NaOH Sản xuất dựa phương pháp khác Keo U – F loại keo nhiệt rắn sử dụng rộng rãi công nghiệp sản xuất ván nhân tạo ván dăm, ván dán … 1.2.2 Tình hình phát triển keo dán gỗ Việt Nam Cơng nghiệp sản xuất keo dán gỗ nước ta mẻ Trong sản xuất nhỏ người ta thường sử dụng keo có nguồn gốc từ tự nhiên sơn ta, keo da, keo casein … Các loại keo hoá học sở sản xuất nhà máy gỗ Tân Mai, nhà máy gỗ Cầu Đuống, xí nghiệp chế biến gỗ xuất Việt Trì sản xuất sử dụng nhiều Việc nghiên cứu, sản xuất keo dán gỗ nước ta yêu cầu khách quan sản xuất tương lai Chương Cơ sở lý thuyết 2.1 Lý thuyết dán dính Các lý thuyết keo dán có số quan điểm sau: - Lý thuyết phân cực - Lý thuyết điện tích - Lý thuyết khuyếch tán - Lý thuyết hấp thụ - Lý thuyết liên kết hoá học * Lý thuyết phân cực: Lý thuyết phân cực giải thích tượng dán dính liên kết cầu nối hoá học vật lý, chúng gồm loại liên kết khác nhau: + Liên kết ion, đặc trưng cho chất hữu q trình dán dính vật liệu kim loại, phi kim loại Các lực lớn có khả chịu nhiệt độ cao, phá huỷ dung mơi phân cực nước Để phá huỷ lực liên kết dạng cần lực lớn khoảng từ 314 – 1467 KJ mol-1 + Lực Kovalen tạo hai nguyên tử dùng chung ion vòng ngoài, lực chủ yếu kết thành hợp chất hữu Với lực hấp thụ từ 105 – 940 KJ mol-1 trung bình 420 KJ mol-1, lực tương đối lớn khó phá huỷ học + Lực liên kết vật lý: So với hai lực liên kết lực liên kết vật lý yếu Đây lực Vander Waals Được chia loại lực: Lực Keeson, Debge London liên kết thông thường lực liên kết Keeson lực London quan trọng Lực liên kết Keeson phụ thuộc vào khoảng cách thành phần độ phân cực, lực hình thành chủ yếu có mặt nhóm phân tử có cực Lực London lực liên kết yếu khoảng 0,8 – 40 KJ mol-1 hình thành tiếp xúc phân tử cực lớn hợp chất hữu tự nhiên hợp chất tổng hợp * Lý thuyết điện cực: Lý thuyết B.V.Derjagin N.A.Kroto đề xuất giải thích tượng dán dính qua phân tích phá huỷ mối dán dính Khi phá huỷ mối dán họ thấy xuất elektron Như coi hệ thống màng keo vật dán tụ điện có điện cực trao đổi Song thực tế elektron xuất thời điểm phá huỷ mối dán mà * Lý thuyết khuyếch tán: Lý thuyết giải thích tượng dán dính vật thể chuyển động Brao phân tử hai vật thể lẫn lộn vào chúng cần điều kiện bản: + Các phân tử chất kết dính phải chuyển động, xác lập vào vật dán ngược lại + Các phân tử chất kết dính phải có khả chuyển động đủ lớn Lý thuyết khẳng định: + Chế độ dán dính phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc + Khi có áp suất ép lớn khoảng cách vật thể gần hơn, khuyếch tán tốt hơn, cường độ dán dính tăng + Ở nhiệt độ cao phân tử dao động lớn nên cường độ dán dính lớn + Các phân tử ngắn, nhỏ chuyển động tốt song cường độ dán dính nhỏ + Các chất có kết cấu chặt chẽ, bền vững chuyển động phân tử nhỏ nên cường độ dán dính nhỏ + Các chất Plastich khuyếch tán dẫn đến cường độ dán dính có giới hạn nhỏ 3.3.2.4 Xác định hàm lượng khô lượng dung môi Để xác định hàm lượng khô tiến hành theo phương pháp cân - sấy cân, phương pháp tiến hành sau: Lấy 12 đĩa thuỷ tinh chuẩn bị trước, kết xác mẫu keo cho vào đĩa đĩa khoảng 5±0,01g keo, mẫu keo mẫu có giá trị Trước cho keo vào đĩa để sấy đĩa cân khối lượng trước, sau cho keo vào đĩa lại cân tiếp lần ghi vào bảng biểu trước đem vào sấy Sau đem đĩa cho keo vào tiến hành cho vào tủ sấy, sấy nhiệt độ khoảng 103  20C thời gian (3 – 4)h mẫu khơ kiệt Để xác định xem mẫu khô kiệt hay chưa tiến hành cân liên tiếp lần thời gian cuối, lần cân cách khoảng 10 phút, lần cân khối lượng mẫu mà không thay đổi chứng tỏ mẫu khô kiệt, giá trị cân cuối ghi vào bảng biểu theo dõi Theo bảng số liệu bảng 3.5, khối lượng keo trước sấy sau sấy tính sau: - Khối lượng keo ướt trước sấy: m1 = M1 – M (g) -Khối lượng keo khô kiệt sau sấy: m2 = M2 – M (g) Trong đó: m1 - Khối lượng keo ướt trước sấy, tính đơn vị gam (g) m2 - Khối lượng keo khơ kiệt sau sấy, tính đơn vị gam M - Khối lượng đĩa, tính đơn vị gam M1 - Khối lượng đĩa + keo trước sấy, tính đơn vị gam M2 - Khối lượng đĩa + keo sau sấy, tính đơn vị gam 42 Mẫu 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 Bảng 3.5 Các giá trị mẫu keo trước sau sấy Khối lượng đĩa + keo Khối lượng keo Đĩa thuỷ tinh Trước sấy Sau sấy Trước sấy Sau sấy M (g) M1 (g) M2 (g) m1 (g) m2 (g) 38.79 43.65 41.26 4.86 2.47 46.57 51.78 49.17 5.21 2.60 48.85 53.63 51.24 4.78 2.39 41.26 45.78 43.36 4.52 2.10 41.15 46.37 43.51 5.22 2.36 48.39 53.64 51.47 5.25 3.08 33.83 37.85 35.71 4.02 1.88 43.34 48.61 46.23 5.27 2.89 49.45 52.83 51.17 3.38 1.72 48.43 52.78 50.64 4.35 2.21 38.45 43.56 41.46 5.11 3.01 36.35 39.23 37.72 2.88 1.37 + Xác định hàm lượng khô keo: Hàm lượng khô keo xác dịnh công thức: d= m 100 % (3.1) m Thay giá trị m2 m1 bảng 3.5 vào cơng thức (3.1) ta tính giá trị hàm lượng khô bảng 3.6 bên dưới: Bảng 3.6 Giá trị tính tốn hàm lượng khơ keo, tính theo % Mẫu 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 50.82 49.9 50 46.5 45.21 58.67 46.77 54.83 50.89 50.80 58.90 47.60 dtb1 = 50.24% dtb2 = 50.13% dtb3 = 50.83% dtb4 = 52.43% + Xác định lượng dung môi keo: Xác định công thức: m m W = 100% (3.2) m Thay giá trị m1 m2 bảng 3.5 vào công thức (3.2) ta tính giá trị ghi bảng 3.7 bên dưới: 43 Bảng 3.7 Giá trị tính tốn lượng dung mơi keo, tính theo đơn vị % Mẫu 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 49.2 50.1 50 53.54 54.8 41.33 53.23 45.16 49.11 49.2 41.1 52.43 Wtb = 49.8% Wtb = 49.89% Wtb = 49.2% Wtb = 47.6% Giá trị HLK lượng dung mô dung dịch keo thời điểm khảo sát kể từ tiến hành cho Ure lần nhiệt độ 82, 84, 86, 880C vẽ chung biểu đồ 3.02: 53 % 52.43 52 51 50 50.83 50.24 49.8 50.13 49.89 49.2 HLK Dung môi 49 47.6 48 47 46 45 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Biểu đồ 3.02 HLK lượng dung môi dung dịch keo nhựa 3.4 Xác định cường độ kéo trượt màng keo Việc kiểm tra cường độ kéo trượt màng keo tiến hành máy kéo trượt màng keo trung tâm phòng thí nghiệm trường Các mẫu keo số 1, số 2, số 3, số sau pha chế với tỉ lệ 1:1:0,5 (một keo, nước, 50% chất độn bột sắn), keo sau pha chế tráng với mật độ khoảng 200g/m2 ván mỏng gỗ bồ đề ép mẫu keo cho ván lớp, chiều dày lớp ván mỏng khoảng 1,5 mm Ván sau ép nhiệt song để khoảng tuần sau cắt mẫu thử tính chất, mẫu thử tính chất có kích thước a x b = 10 ± 0.2 (mm) x 20 ± 0.2 (mm) Các kết thu được ghi bảng 3.8; bảng 3.9; bảng 3.10; bảng 3.11: 44 b a l L Hình 3.2 Kích thước mẫu thử kéo trượt màng keo - Kích thước mẫu thử: L = 150 ± (mm) a = 10 ± 0.2 (mm) l  14 (mm) b = 20 ± 0.2 (mm) 45 Bảng 3.8 Cường độ kéo trượt màng keo mẫu số TT b(mm) a(mm) 18.17 10.23 17.79 10.53 17.87 9.97 17.67 10.83 18.34 11.23 18.45 9.37 19.25 10.34 17.34 10.53 18.21 9.78 10 19.23 10.16 11 18.38 9.76 12 18.54 8.87 13 19.25 10.26 14 19.36 9.84 15 20.23 9.87 16 18.56 9.43 TT 10 11 12 13 14 15 16 S(mm2) 185.88 187.33 178.20 191.40 205.95 172.90 199.05 182.60 178.10 195.40 179.40 164.44 197.51 190.50 199.70 175.02 F(Kg) 28 18 22 38 18 34 26 28 16 18 32 14 16 18 20 24 Cường độ dán dính(MPa) 1.48 0.94 1.21 1.95 0.86 1.93 1.30 1.50 0.88 0.90 1.75 0.84 0.80 0.93 0.98 1.35 Bảng 3.9 Cường độ kéo trượt màng keo mẫu số b(mm) a(mm) S(mm2) F(Kg) Cường độ dán dính(MPa) 20.25 10.23 207.20 22 1.04 20.17 10.45 210.78 24 1.12 20.64 10.78 222.50 28 1.23 20.23 9.57 193.60 18 0.91 20.36 10.77 219.30 20 0.89 19.81 9.24 183.04 26 1.40 20.66 8.76 180.98 20 1.08 20.35 9.65 196.40 16 0.80 19.73 10.48 206.80 14 0.70 18.56 10.24 190.05 16 0.83 20.22 9.83 198.80 17 0.84 18.53 10.28 190.50 24 1.24 19.78 9.39 185.73 20 1.01 18.56 8.12 150.70 14 0.91 19.50 10.43 203.40 12 0.60 19.74 10.45 206.30 18 0.86 46 Bảng 3.10 Cường độ kéo trượt màng keo mẫu số TT b(mm) a(mm) S(mm2) F(Kg) Cường độ dán dính(MPa) 17.34 10.19 176.70 22 1.22 16.78 9.54 160.10 24 1.50 16.87 10.47 176.63 22 1.22 17.34 9.95 172.53 34 1.93 17.67 10.62 187.70 26 1.35 17.57 10.67 187.50 22 1.15 19.68 10.58 208.21 32 1.50 19.75 9.14 180.52 28 1.52 17.23 9.94 171.30 30 1.72 10 18.45 9.55 176.20 20 1.11 11 17.76 10.41 184.90 22 1.16 12 17.79 10.23 182.00 22 1.18 13 19.34 10.19 197.10 28 1.40 14 18.25 11.23 204.95 34 1.63 15 19.37 10.82 209.60 30 1.40 16 19.48 10.34 201.42 40 1.95 Bảng 3.11 Cường độ kéo trượt màng keo mẫu số TT b(mm) a(mm) S(mm2) F(Kg) Cường độ dán dính,MPa 17.53 9.26 162.33 30 1.81 17.86 9.45 168.78 32 1.86 17.34 10.23 177.40 28 1.55 19.57 10.64 208.22 26 1.22 18.24 9.36 170.73 32 1.83 18.37 9.52 170.73 32 1.84 19.41 10.65 206.72 24 1.14 17.23 9.46 163.00 31 1.86 17.26 9.54 164.70 26 1.55 10 19.61 9.48 185.90 28 1.48 11 19.34 8.92 172.51 34 1.93 12 17.36 10.14 176.03 40 2.23 13 17.63 9.24 162.90 44 2.65 14 19.76 9.97 197.00 30 1.50 15 17.79 9.43 167.80 33 1.93 16 19.35 10.56 204.34 30 1.44 47 Bảng 3.12 Giá trị trung bình cường độ kéo trượt màng keo mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 1.23 MPa 0.97 MPa 1.43 MPa 1.74 MPa Trong đó: n + Giá trị trung bình tính công thức: M = X i 1 i n - Xi : Trị số đo thứ i - n : Là số lần đo + Cường độ kéo trượt màng keo (τk) tính theo cơng thức: 9.81F 9.81F τk = = (MPa) a.b S - τk - Cường độ kéo trượt màng keo, tính theo đơn vị MPa - a - Chiều rộng khoảng kéo trượt, đơn vị mm - b - Chiều dài khoảng kéo trượt, đơn vị mm - S - Diện tích khoảng kéo trượt, S = a.b, đơn vị mm2 - F : Lực phá huỷ màng keo, tính đơn vị Kg Cường độ dán dính dung dịch keo thời điểm khảo sát 82, 84, 86, 880C từ cho Ure lần vào vẽ biểu đồ 3.03 : MPa 1.8 1.6 1.4 1.23 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Mẫu 1.74 1.43 Cường độ dán dính 0.97 Mẫu Mẫu Mẫu Biểu đồ 3.03 Cường độ dán dính 48 Chương Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm Q trình phân tích đánh giá kết dựa số liệu thu phần thực nghiệm Dưới tính chất đánh giá phân tích là: - Màu sắc, mùi dung dịch keo thời điểm khảo sát - Giá trị pH dung dịch trình nấu thời điểm khảo sát - Độ nhớt dung dịch keo trình nấu thời điểm khảo sát - Hàm lượng khô dung dịch keo trình nấu thời điểm khảo sát - Cường độ dán dính dung dịch keo trình nấu thời điểm khảo sát 4.1 Màu sắc, mùi dung dịch keo Màu sắc dung dịch keo chuyển dần từ suốt sang màu trắng đục trình đa tụ Màu sắc dung dịch biến đổi pH dung dịch chuyển dần phía axit, hàm lượng khô dung dịch tăng, độ polime dung dịch tăng, lượng dung môi dung dịch giảm Mùi dung dịch keo có mùi Formaldehyde đặc trưng, sau trình đa tụ keo chắn cịn dư lượng For dung dịch, chúng có tác động xấu tới kết cấu dung dịch, ảnh hưởng tới sức khoẻ người 4.2 Giá trị pH dung dịch keo Trong trình đa tụ keo pH dung dịch có xu hướng giảm dần từ môi trường kiềm yếu sang môi trường axit yếu Ở giai đoạn đầu trình phản ứng mà lượng Ure tham gia phản ứng giảm dần đồng thời kéo theo độ pH dung dịch keo giảm dần, thân Ure sau tan vào 49 nước tạo thành dung dịch mang tính bazơ yếu nên phản ứng Ure với Formaldehyde sảy mãnh liệt có mặt súc tác Urotropin pH dung dịch giảm dần đặc biệt có mặt nhiệt độ cung cấp cho trình phản ứng, tốc độ phản ứng sảy nhanh có mặt tham gia xúc tác tham gia nhiệt độ Kết thúc giai đoạn phản ứng pH chuyển dần phía axit (giai đoạn phản ứng giai đoạn tính từ lúc cho Ure lần đến cho Ure lần 2) Sau cho Ure lần 2, Ure tan dung dịch keo, số phân tử Ure bị phân huỷ thành NH3, CO2, H2O, số tham gia phản ứng phân huỷ mạch amít, cịn đa số tham gia phản ứng với Formaldehyde không làm thay đổi giá trị pH dung dịch theo chiều tăng mà thay đổi theo chiều giảm phía axit 4.3 Độ nhớt dung dịch keo Cũng phần lý thuyết đề cập đến đột nhớt dung dịch keo trình đa tụ tăng dần pH dung dịch chuyển dần phía axit Khi phản ứng đa tụ xảy độ dài phân tử polime tăng dần độ nhớt dung dịch tăng dần Ở giai đoạn nhiệt độ từ 200C đến 650C chủ yếu sảy phản ứng Ure với formaldehyde tạo thành rượu monometylol, dimetylol, trimetylol tetraol ure Cho nên giai đoạn độ nhớt dung dịch keo tăng chậm, sản phẩm trung gian có độ dài phân tử chưa lớn Độ nhớt dung dịch tăng nhanh khoảng nhiệt độ 700C, mà sản phẩm trung gian bắt đầu tham gia phản ứng đa tụ với để tạo thành chuỗi polime có độ dài phân tử lớn Khi bắt đầu gia nhiệt cho dung dịch keo từ nhiệt độ 800C lên 910C độ nhớt dung dịch keo tăng lên nhanh tác động nhiệt độ làm cho tốc độ phản ứng đa tụ sản phẩm trung gian với nhanh Còn 50 khoảng nhiệt độ từ 65 – 800C độ nhớt tăng chậm so với khoảng nhiệt độ 800C mức độ đa tụ sản phẩm trung gian với cịn ít, số lượng phân tử hình thành có độ polime cao tăng chưa nhiều nên độ nhớt tăng chưa nhanh Sau làm lạnh dung dịch keo xuống nhiệt độ 800C tiến hành cho Ure lần Sau cho Ure lần vào dung dịch chắn có tượng lỗng bở, Ure lúc đầu tham gia phản ứng phân huỷ liên kết amit phân tử keo định hình trước thành phân tử lượng có độ polime có chiều dài ngắn lúc đầu độ nhớt dung dịch giảm xuống 14.5" nhiệt độ 820C Sau phản ứng đa tụ phân tử trung gian lại kết hợp với để tạo thành phân tử có độ polime lớn Kết đo giá trị độ nhớt sau 17" nhiệt độ 840C, 18" nhiệt độ 860C, điểm kết thúc q trình nấu có độ nhớt lớn 19" nhiệt độ 880C 4.4 Hàm lượng khơ dung dịch keo Trong q trình đa tụ keo hàm lượng khơ keo ln có xu hướng tăng lên, pH dung dịch giảm kéo theo phản ứng trùng ngưng xảy nhiều, khối lượng phân tử sản phẩm đa tụ lớn hàm lượng khô keo cao Ở khoảng nhiệt độ từ 200C đến 650C chủ yếu sảy phản ứng tạo phân tử lượng nhỏ khoảng nhiệt độ hàm lượng khô dung dịch keo tăng lên chậm Hàm lượng khô dung dịch keo tăng lên nhanh nhiệt độ 700C lúc phản ứng đa tụ sản phẩm trung gian diễn mạnh tạo thành sản phẩm đa tụ có độ polime cao khối lượng phân tử lớn, số lượng phân tử có độ polime tạo nhiều kéo theo hàm lượng khô dung dịch keo tăng Khi có tham gia nhiệt độ khoảng 800C đến 910C tốc độ phản ứng đẩy lên cao dẫn tới sản phẩm đa tụ có độ polime lớn tạo nhiều kéo theo 51 khối lượng phân tử tăng lên dẫn đến kéo theo hàm lượng khô tăng lên trình đa tụ Ở giai đoạn tiến hành cho ure lần 2, xét biểu đồ 3.02 phân tích cách trực quan ta thấy hàm lượng khô lúc giảm lúc tăng lên thất thường Giá trị xác định hàm lượng khô dung dịch keo sau cho Ure lần vào nhiêt độ 820C d = 50.24%, nhiệt độ 840C d = 50.13%, nhiệt độ 860C d = 50.83%, nhiệt độ kết thúc trình nấu d = 52.43% Xét trình kể từ cho Ure lần vào hàm lượng khô dung dịch keo biến đổi không đáng kể trình đa tụ đạt gần đến trạng thái cân kết thúc giai đoạn trùng ngưng đa tụ thứ 4.5 Cường độ dán dính dung dịch keo Để nâng cao cường độ dán dính dung dịch keo phải biết khống chế thật tốt yếu tố ảnh hưởng tới trình đa tụ, phải biết điều chỉnh tỉ lệ mol U: F cách hợp lý nhất, phải biết điều chỉnh nồng độ Ure Formaldehyde hợp lý Tại thời điểm khảo sát 820C, 840C, 860C cường độ dán dính thời điểm khác Cường độ dán dính có su hướng giảm sau lại tiếp tục tăng lên Cường độ dán dính biến động sau cho Ure lần vào sau cho ure lần vào ure làm giảm giá trị pH thời gian định Sau hoà tan Ure phản ứng nối mạch tạo thêm liên kết làm tăng độ polime, bên cạnh giá trị pH lại có xu hướng giảm Ure lần sau cho vào có tác dụng nối mạch đầu phân tử tăng tính đồng chiều dài phân tử khơng có khả tăng cường độ dán dính 52 Hiện tượng giảm cường độ dán dính mẫu số yếu tố sau: - Do trình pha keo - Do ván mỏng có khuyết tật - Do sai số gia công mẫu đo đếm quan sát dạng phá huỷ mẫu cho thấy lớp ván mẫu bị mốc, mắt gỗ nhiều dẫn đến cường độ dán dính giảm Sau cường độ dán dính lại có xu hướng tăng lên tới 1.43 MPa tới 1.74 MPa nguyên nhân sau cho Ure vào từ khoảng nhiệt độ 84 – 880C phản ứng đa tụ lại tiếp tục diễn phân tử có độ polime nhỏ thành phân tử có độ polime lớn hơn, số lượng tạo thành phân tử lớn nhiều độ polime cao làm tăng độ nhớt cường độ dán dính keo tăng Tóm lại, việc theo dõi tính chất dung dịch trình đa tụ keo việc làm quan trọng Nắm biến đổi tính chất dung dịch keo thời điểm quan trọng đưa hướng giải để nâng cao cường độ dán dính dung dịch keo 53 Chương Kết Luận đề xuất 5.1 Kết luận Trong trình thực đề tài rút số kết luận sau: Quá trình đa tụ keo U – F đơn giản phức tạp khơng biết thực quy trình nấu, sử dụng tỉ lệ U : F cách hợp lý Trong trình đa tụ keo tính chất dung dịch ln ln biến đổi độ nhớt, hàm lượng khô, lượng dung môi … Chúng phụ thuộc nhiều vào yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ, tốc độ khuấy, tỉ lệ mol …… Sản phẩm hình thành thơng qua nhiều phản ứng hoá học từ chất đơn giản Ure Formaldehyde hình thành nhiều sản phẩm trung gian từ sản phẩm trung gian chúng lại kết hợp với thành chuỗi polime cuối ta thu sản phẩm keo dán Việc nâng cao cường độ dán dính dung dịch keo vấn đề phức tạp Để nâng cao cường độ dán dính dung dịch keo phải thường xuyên theo dõi trình đa tụ, theo dõi yếu tố ảnh hưởng, theo dõi tính chất kỹ thuật dung dịch để từ tìm điểm kết thúc hợp lý nhất, qui trình sản xuất hợp lý 5.2 Đề xuất Tiếp tục nghiên cứu giải pháp để nâng cao cường độ dán dính keo U – F kỹ thuật đa tụ để từ tìm hướng sản xuất mới, qui trình đưa đơn nấu Trong trình nghiên cứu đề tài cần xác định thêm số tính chất đưa phần lý thuyết Hệ số triết quang, hàm lượng formaldehyde tự … để có nhìn khách quan tồn diện tính chất kỹ thuật dung dịch keo trình nấu, trình theo dõi 54 Trong trình nghiên cứu cần nghiên cứu nhiều giai đoạn qui trình nấu, khơng nghiên cứu giai đoạn sau cho Ure lần vào để thấy rõ biến đổi tính chất dung dịch để từ điều chỉnh yếu tố ảnh hưởng tốt trình nấu keo, tạo điều kiện thuận lợi cho trình tổng hợp nhựa nâng cao cường độ dán dính dung dịch keo Khi tiến hành nghiên cứu cần tiến hành nghiên cứu nhiều đơn nấu khác nhau, nhiều qui trình nấu khác để so sánh thấy loại đơn nấu nào, qui trình nấu tốt hơn, qui trình keo có tính chất kỹ thuật tốt từ đưa hướng điều chỉnh yếu tố ảnh hưởng trình tổng hợp cho hợp lý để nâng cao tính chất kỹ thuật dung dịch keo nâng cao cường độ dán dính dung dịch keo nhựa trình tổng hợp 55 Tài liệu tham khảo Tiếng việt 1.Nguyễn Văn Thuận - Phạm văn Chương ( 1993 ), Công nghệ sản xuất ván nhân tạo - tập 1, Trường Đại Học Lâm Nghiệp Nguyễn Văn Thuận, Giáo trình keo dán gỗ, NXB Nông Nghiệp Hà Nội Nguyễn Văn Thuận ( 2008 ), Bài giảng chun mơn hố keo dán gỗ T.S Nguyễn Văn Bỉ ( 2005 ), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Trường Đại Học Lâm Nghiệp R.A.LIDIN – V.A.MOLOSCO – L.L.ANDREEVA ( 1995), Tính chất Lý hố học chất vơ Người dịch: Lê Kim Long Hoàng Nhuận NXBKHKT Hà Nội A.A Strepikheev (sách dịch), Cơ sở hoá học hợp chất cao phân tử, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1977 Th.S Từ Anh Phong, Hố Học Đại Cương, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, 2006 Trần Minh Nghĩa ( Khố học 1989 – 1994 ): “Theo dõi thay đổi số tính chất kỹ thuật dung dịch trình đa tụ keo Ure – Formaldehyde trùng ngưng ba lần” Th.S Nguyễn Văn Thuận hướng dẫn Nguyễn Đình Chí ( 2008 ): “Nghiên cứu tạo keo U – F theo đơn nấu công ty DYNO AS NORWAY” Th.S Nguyễn Văn Thuận hướng dẫn Tạ Đăng Tiến ( 2008 ): “Nghiên cứu ảnh hưởng loại vật dán tới cường độ dán dính keo EPI ” Th.S Nguyễn Văn Thuận hướng dẫn 56 ... tài: “ Nghiên c? ?u giải pháp nâng cao cường độ dán dính keo U – F kỹ thuật đa tụ ” Chương Tổng quan 1.1 Mục đích phương pháp nghiên c? ?u - Mục đích đề tài: + Khảo sát qui trình n? ?u keo U – F cơng... sát nguyên nhân ảnh hưởng tới chất lượng keo + Đưa hướng đề xuất riêng nhằm nâng cao tính chất kỹ thuật Keo U – F sau theo dõi trình n? ?u nhằm nâng cao cường độ dán dính -Phương pháp nghiên c? ?u: ... Nguyên li? ?u Nguyên li? ?u y? ?u tố tạo keo ảnh hưởng nguyên li? ?u tới chất lượng keo hay hi? ?u trình đa tụ quan trọng Các y? ?u tố nguyên li? ?u gồm: Độ tinh khiết nguyên li? ?u, thành phần nguyên li? ?u,