Nghiên cứu tổng hợp tạo keo u f có hàm lượng formaldehyde tự do thấp

LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình đào tạo, để giúp sinh viên tổng hợp vận dụng kiến thức có liên quan đến chun mơn, đồng ý thầy giáo hướng dẫn, khoa chế biến lâm sản trường Đại Học Lâm Nghiệp, tơi thực khố luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu tổng hợp tạo keo U – F có hàm lượng Formaldehyde tự thấp” Địa điểm trường Đại Học Lâm Nghiệp – Xuân Mai – Chương Mỹ Hà Nội Nhân dịp hồn thành khố luận tốt nghiệp nàytơi xin đặc biệt bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Ths.Nguyễn Văn Thuận, thầy cô giáo môn Công nghệ ván nhân tạo, tồn thể thầy giáo khoa Chế biến Lâm sản tận tình giúp đỡ tơi q trình hồn thành khố luận tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáoTrung tâm thí nghiệm thực hành khoa Chế biến Lâm sản trường Đại Học Lâm Nghiệp,Trung tâm thư viện trường, bạn đồng nghiệp gia đình tơi giúp đỡ tơi hồn thành khố luận tốt nghiệp Do kinh nghiệm, điều kiện trang thiết bi hạn chế nên khố luận tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Vì tơi mongđược góp ý thầy giáo, bạn đồng nghiệp để khố luận tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực Dương Thị Huyền Thanh ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày xã hội ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao nhu cầu việc sử dụng vật liệu, đồ dùng có nguồn gốc tự nhiên ngày cao Một vật liệu người ưa chuộng sử dụng gỗ Tuy nhiên, gỗ tự nhiên ngày khan hiếm, cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo đời tạo nhiều sản phẩm có nhiều ưu việt so với vật liệu khác Để tạo sản phẩm ván nhân tạo từ gỗ yếu tố khơng thể thiếu keo dán gỗ Keo U-F loại keo sử dụng phổ biến rộng rãi Loại keo có ưu điểm giá rẻ, đóng rắn nhanh, có màu suốt, Nhưng nhược diểm keo U-F vấn đề phát tán formaldehyde tự Hàm lượng formaldehyde có keo tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng keo dán Hàm lượng formaldehyde thể khả đa tụ keo Hàm lượng formaldehyde cao chứng tỏ khả đa tụ keo kém, từ gây tổn thất nguyên liệu sản xuất keo, gây tổn thất kinh tế cho công ty sản xuất keo Mặt khác, hàm lượng formaldehyde tự keo cịn ảnh hưởng đến khả dán dính keo Formaldehyde độc hại, lượng formaldehyde tự tồn sản phẩm sử dụng keo phát tán khơng khí gây ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ người sử dụng Ngày hướng tới môi trường xanh, sạch, đẹp, xu hướng sử dụng vật dụng chứa chất độc hại ngày tăng Do việc nghiên cứu phương pháp làm giảm hàm lượng formaldehyde tự có keo cần thiết Để giải vấn đề thực đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp tạo keo U-F có hàm lượng formaldehyde tự thấp” Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Xã hội ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao Chính vậy, xu hướng sử dụng sản phẩm chứa chất độc hại nhằm đảm bảo sức khoẻ hạn chế ô nhiễm môi trường Trong ngành cơng nghiệp nói chung ngành chế biến gỗ nói riêng, cụ thể cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo sản phẩm có sử dụng keo dán làm chất kết dính vấn đề cần quan tâm lượng formaldehyde phát tán từ sản phẩm Keo U-F loại keo rẻ, đóng rắn nhanh, trình sản xuất đơn giản, màu sắc suốt nhiên loại keo có chứa lượng formaldehyde tự phát tán tương đối lớn Việc hít thở phải formaldehyde gây kích thích mắt, đau đầu,khó thở, Trong thể formaldehyde chuyển hố thành acid formic, dẫn đến tăng hoạt động tim, thở nhanh nông, giảm thân nhiệt, hôn mê dẫn đến chết người Formaldehyde Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ phân loại chất có khả gây ung thư người Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) coi chất gây ung thư người (http://wikipedia.org) Do việc nghiên cứu phương pháp làm giảm lượng formaldehyde tự có keo cần thiết 1.2 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu - Mục tiêu nghiên cứu: Tổng hợp keo U – F có hàm lượng Formaldehyde thấp từ nguồn nguyên liệu nước với thiết bị đơn giản - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp kế thừa: Kế thừa lý thuyết keo, lý thuyết dán dính, kết nghiên cứu keo U-F + Phương pháp thực nghiệm: Tổng hợp thử nghiệm keo U-F theo đơn nấu lựa chọn xác định , đánh giá tính chất keo sau nấu 1.3 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, xây dựng, y học, Keo dán gỗ nguyên liệu quan trọng công nghiệp chế biến gỗ tạo nên nhiều loại vật liệu như: ván dán, ván dăm, ván sợi, ván ghép thanh, góp phần nâng cao hiệu sử dụng gỗ Keo dán nguyên liệu quan trọng tới giá thành sản phẩm sản xuất ván nhân tạo nói riêng ngành chế biến gỗ nói chung Trong 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 Urea với Formaldehyde vào năm 1884 Sau KGOLDCHMI cơng bố nghiên cứu phản ứng Urea với Formaldehyde với tỷ lệ mol khác Tiếp theo VANLAUER dã cấu trúc sản phẩm phản ứng Urea với Formaldehyde mơi trường acid với hình thành metylol ure Năm 1920, 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 thới gian 1920-1924, vật liệu ép sở U-F sản xuất Đức năm 1931, Anh Mỹ năm 1938 1.4 Thực trạng công nghiệp sản xuất keo dán gỗ Việt Nam 1.4.1 Nguồn cung cấp cho thị trường Hiện keo dán gỗ cung cấp nguồn chính: + Tự sản xuất: Số lượng ít, 20%, khơng quan kiểm định chất lượng Khơng có khả kiểm sốt chủng loại, chất lượng, số lượng, mức độ độc hại, cường độ dán dính, Hiện sở sản xuất keo chủ yếu nhỏ lẻ, thiết bị tự chế tạo, khả khống chế khó khăn, khơng chủ động kỹ thuật Mặt khác, nguồn hố chất khơng ổn định, khơng có trình độ chun mơn làm cho keo tự sản xuất có chất lượng khơng đảm bảo, nhiên lại có giá thành rẻ dồi + Nhập khẩu: Keo nhập chiếm khoảng 10%, có chất lượng tốt Được nhập chủ yếu theo nguồn: ngạch (được nhà nước kiêm tra, kiểm định chất lượng) nhập lậu Keo nhập thường có giá thành cao, nguồn cung cấp khơng ổn định + Keo liên doanh: keo sản xuất hình thức liên doanh với hãng sản xuất lớn Do nước chủ yếu, chất lượng keo tốt, ổn định Nguồn cung cấp tương đối ổn định, giá thành cao 1.4.2 Xu hướng phát triển - Phải có sở sản xuất keo đại cho doanh nghiệp, sở sản xuất ván nhân tạo có suất lớn - Xu hướng phát triển cần phải có tiêu chuẩn thống để đánh giá chất lượng keo - Cần phát triển cách toàn diện nguồn nguyên liệu nhiều (động vật, thực vật, vô cơ, hữu cơ, ), vật dán đa dạng, yêu cầu loại vật dán khác - Xây dựng đội ngũ công nhân lành nghề, có kỹ thuật chun mơn cao - Sử dụng keo hợp lý, hiệu 1.5 Tìm hiểu keo U-F Keo U-F loại keo nhiệt rắn sử dụng phổ biến ngành công nghiệp, đặc biệt sử dụng để sản xuất ván dăm, loại ván nhân tạo khác từ gỗ Ưu điểm: Thời gian đóng rắn nhanh 15 – 2200C, tạo dung dịch với nước trước đóng rắn, giá thành rẻ, dễ sử dụng, khả dán dính tương đối cao Bằng cách cho thêm chất phụ gia vào điều chỉnh tốc độ đóng rắn theo ý muốn Keo U-F chiếm thị phần lớn doanh nghiệp Việt Nam nước giới loại keo có ưu điểm đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế hầu hết nước, đặc biệt nước phát triển nước ta Nhược điểm: Một nhược điểm keo U-F vấn đề phát tán Formaldehyde trình tạo ván trình sử dụng Nguyên liệu chủ yếu để tổng hợp keo Urea Formaldehyde, số nguyên liệu phụ trợ khác như: NH4Cl, NaOH, (CH2)6N4, Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết keo U-F 2.1.1 Quá trình hình thành sản phẩm trung gian Keo U-F hình thành từ Urea với Formaldehyde môi trường kiềm yếu Vận tốc tính chất phản ứng phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ mol hai thành phần Urea Formaldyhyde Ở giai đoạn 1: Cho Urea phản ứng với Formaldehyde điều kiện định thu rượu khác Người ta cho rằng, sản phẩm phản ứng Urea Formaldehyde mono dimetylol ure Trong môi trường pH = 11 – 13 phản ứng tạo mono metylol ure: H N + CO H N H H H Urea Formaldehyde CH2OH CO CH2O H N N H Monometylol Ure Trong môi trường pH = – tuỳ thuộc vào tỷ lệ mol nên sản phẩm tạo mono hay dimetylol Ure Nếu tỷ lệ U : F 1: sản phẩm dimetylol Ure theo phản ứng: H N + CO H N H H H N CH2OH CO CH2O H N CH2OH Dimetylol Ure Vận tốc phản ứng tạo dimetylol ure nhỏ vận tốc phản ứng tạo monometylol ure Nếu tỷ lệ U : F : sản phẩm trung gian monometylol ure Ở nhiệt độ > 500C, môi trường pH = – xảy phản ứng trùng ngưng monometylol ure thành nhựa mạch thẳng Ở nhiệt độ 40 – 750C, môi trường pH = – với tỷ lệ U : F : tạo dimetyol ure Trong mơi trường pH = – 1.5 với tỷ lệ mol U : F = : (hoặc : 1) tạo sản phẩm vơ định hình khơng suốt, khơng tan nước, có dạng cấu tạo: - NH – CO – NH – CH2 Ở giai đoạn 2: Các sản phẩm trung gian sinh có hình thành cầu nối: - CH2 - cầu nối metylen - CH2 – O – CH2 – cầu nối dimetyleten Quá trình tạo thành nhựa mạch thẳng xảy nhiệt độ lớn 50oC, phản ứng tạo thành mơi trường kiềm yếu Các monometylol Ure tiếp tục xảy phản ứng chúng môi trường axit mạnh: NH2 -H2O O C HN NH2 O C N CH2OH CH2 Monometylen Ure NH2 HO O + HN C CH2OH H2C O HN NH -2H2O CH2 NH C C C NH2 NH2 NH2 O Metylen diUre Từ dimetylol Ure xảy phản ứng sau môi trường axit mạnh: HO CH2 N CH2OH HO C O CH2 + C NH2 NH2 C O N NH NH CH2 H2C O N O CH2OH CH2 N C -3H2O CH2 O Trimetylen Ure Nếu thừa Urea từ U F sản phẩm trung gian Metylen diUre Trimetylen tetraUre, phản ứng hình thành mơi trường kiềm yếu HN CO H2C NH2 CH2 HN CO H2C NH2 Metylen diUre HN CO NH2 HN CO NH NH CO NH HN CO NH2 CH2 Trimetylen tetraUrre Nếu pH = – hai cầu nối - CH2 - - CH2 – O – CH2 - cịn có cầu nối khác như: H – (NH – CO – X – NHCH2)n – OH Trong X nhóm: – NH – CH2 – N H2C CH2 OH O CH2 Các sản phẩm dẫn xuất metylen Ure khó tan bền với nhiệt mono dimetylol Ure Khi đun nóng monometylol Ure dimetylol Ure khan nước khơng tạo thành nhựa mà tạo thành monometylen Ure dimetylen Ure Trong trình tổng hợp nhựa U – F nên khống chế pH cho hợp lý nhất, pH dung dịch q trình nấu ban đầu khơng nên để q thấp phản ứng U F dễ sinh sản phẩm ban đầu mono dimetyl Ure bền khó tạo nhựa, dễ tạo thành sản phẩm vơ định hình, khơng thuận lợi cho q trình đa tụ Thơng thường giai đoạn đầu độ pH dung dịch khống chế pH = – Theo tài liệu giai đoạn đầu có tồn azometyl hydrat có cơng thức: N C CH2.H2O O NH2 Cho nên xuất cầu nối - NH Keo U – F có tính hút ẩm cao q trình tổng hợp keo sinh cầu nối: - CH2 – O – CH2 Chính cầu nối dimetylete dễ tạo phản ứng thuận nghịch sinh Formaldehyde tự ảnh hưởng tới cấu trúc gây độc hại tới sức khoẻ người cầu nối làm tăng khả hút ẩm keo U – F 2.1.2 Quá trình hình thành nhựa U – F Qua nhiều nghiên cứu hình thành nhựa U – F cho thấy: Nhựa U – F hình thành tiến hành đa tụ sản phẩm trung gian mono dimetylol Ure khoảng giá trị pH = 7-8 xuống khoảng giá trị 47 Bảng 3.7: Kết xác định hàm lượng Formaldehyde (F) keo tổng hợp từ Urea tinh: Mẻ Mẫu b a nấu Hàm lượng F Tỷ Hàm lượng (g) 100 ml trọng F (g) Hàm Trung lượng F bình (%) keo 100 g keo (%) 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 1.1 34.4 0.0024 1.2 34 0.0024 1.3 33.4 0.0025 0.0021 0.0021 2.1 50.33 33.2 0.0026 0.0023 0.0023 2.2 33.4 0.0025 0.0023 0.0023 2.3 33.3 0.0026 0.0023 0.0023 3.1 33.5 0.0025 0.0022 0.0022 3.2 33.7 0.0025 0.0022 0.0022 3.3 33.4 0.0025 0.0022 0.0022 1.21 1.1 1.16 0.0020 0.0023 0.0022 0.0022 Bảng 3.8: Kết xác định hàm lượng Formaldehyde (F) keo tổng hợp từ Urea Phú Mỹ: Mẻ Mẫu b a Hàm lượng Tỷ Hàm lượng Hàm Trung 48 nấu F (g) lượng bình (%) 100 ml keo 100 g keo F (%) 0.0028 0.0028 0.0028 0.0028 1.1 29.5 0.0031 1.2 29 0.0032 1.3 29.7 0.0031 0.0027 0.0027 30 0.0030 0.0027 0.0027 2.2 30.5 0.0030 0.0026 0.0026 2.3 30.2 0.0030 0.0026 0.0026 3.1 30.5 0.0030 0.0026 0.0026 3.2 30.2 0.0030 0.0026 0.0026 3.3 29.8 0.0031 0.0027 0.0027 2.1 trọng F (g) 50.33 1.13 1.15 1.15 0.0028 0.0026 0.0026 0.0027 3.3.2.7 Xác định cường độ kéo trượt màng keo Để xem xem keo có đáp ứng yêu cầu hay không người ta tiến hành xác định cường độ kéo trượt màng keo Từ ta thấy cường độ dán dính loại keo Trong đề tài, tơi sử dụng máy kéo nén Các mẫu keo dùng NH4Cl điều chỉnh pH ≈ 5.5 tiến hành bôi tráng với lượng 200 g / m2 lên ván mỏng Ván mỏng sử dụng gỗ keo lai có chiều dày 5mm Tiến hành ép nguội thời gian tháo mẫu, để ổn định tuần tiến hành cắt mẫu thử tính chất Kích thước mẫu kéo trượt màng keo 49 Cường độ kéo trượt màng keo tính theo cơng thức: τk = = Trong đó: τk – Cường độ kéo trượt màng keo, (MPa) (MPa) a – Chiều rộng khoảng kéo trượt, (mm) b – Chiều dài khoảng kéo trượt, (mm) S – Diện tích khoảng kéo trượt, S = a*b, (mm2) F – Lực phá hủy màng keo, (kg) 50 Bảng 3.9: Cường độ kéo trượt màng keo Urea tinh mẻ 1: S (mm2) F (Kg) Cường độ dán dính (Mpa) STT a (mm) b (mm) 21.42 24.61 527.15 120 2.23 19.26 23.91 460.51 130 2.77 20.32 24.6 499.87 124 2.4 18.56 24.47 454.16 126 2.72 19.96 24.56 490.22 183 3.66 22.35 24.45 546.46 142 2.55 20.62 26.91 554.88 226 3.99 19.66 24.65 484.62 110 2.23 18.21 25.61 466.36 134 2.82 10 20.16 24.41 492.11 127 2.53 2.79 Bảng 3.10: Cường độ kéo trượt màng keo Urea tinh mẻ 2: S (mm2) F (Kg) Cường độ dán dính (Mpa) STT a (mm) b (mm) 18.13 24.53 444.73 113 2.49 20.24 26.61 538.59 127 2.31 21.51 25.13 540.55 158 2.87 21.31 23.82 507.60 105 2.03 22.12 24.6 544.15 187 3.37 20.98 24.42 512.33 110 2.11 20.12 23.91 481.07 205 4.18 19.23 24.46 470.37 117 2.44 21.13 25.61 541.14 156 2.83 10 20.61 24.23 499.38 138 2.71 2.73 Bảng 3.11: Cường độ kéo trượt màng keo Urea tinh mẻ 3: 51 S (mm2) F (Kg) Cường độ dán dính (Mpa) STT a (mm) b (mm) 20.25 25.12 508.68 193 3.72 18.11 25.15 455.47 122 2.63 22.62 25.16 569.12 157 2.71 18.26 27.09 494.66 213 4.22 19.32 26.02 502.71 146 2.85 20.98 24.22 508.14 117 2.26 21.15 25.23 533.61 219 4.03 19.12 23.91 457.16 157 3.37 19.64 24.62 483.54 198 4.02 10 21.53 24.51 527.70 124 2.31 3.21 Bảng 3.12:Cường độ kéo trượt màng keo Urea Phú Mỹ mẻ 1: S (mm2) F (Kg) Cường độ dán dính (Mpa) STT a (mm) b (mm) 21.17 25.88 547.88 108 1.93 22.79 24.53 559.04 282 4.95 20.87 24.97 521.12 138 2.60 21.67 25.83 559.74 120 2.10 21.34 24.29 518.35 138 2.61 21.54 25.74 554.44 118 2.09 22.25 23.95 532.89 134 2.47 20.43 24.36 497.67 102 2.01 19.21 23.73 455.85 188 4.05 10 20.46 25.34 518.46 224 4.24 Trung bình 2.90 Bảng 3.13: Cường độ kéo trượt màng keo Urea Phú Mỹ mẻ 2: 52 S (mm2) F (Kg) Cường độ dán dính (Mpa) STT a (mm) b (mm) 20.38 24.59 501.14 116 2.27 21.54 25.47 548.62 128 2.29 21.32 23.42 499.31 102 2.00 22.09 25.75 568.82 184 3.17 20.37 24.69 502.94 210 4.10 18.31 26.34 482.29 164 3.34 20.64 24.63 508.36 138 2.66 21.41 23.3 498.85 122 2.4 19.45 25.15 489.17 236 4.73 10 22.31 26.61 593.67 134 2.21 Trung bình 2.92 Bảng 3.14: Cường độ kéo trượt màng keo Urea Phú Mỹ mẻ 3: S (mm2) F (Kg) Cường độ dán dính (Mpa) STT a (mm) b (mm) 21.33 23.46 500.40 254 4.98 22.52 25.31 569.98 106 1.82 18.1 23.46 424.63 172 3.97 21.45 25.89 555.34 114 2.01 21.68 24.51 531.38 88 1.62 20.16 25.98 523.76 120 2.25 22.15 25.46 563.94 184 3.20 19.13 24.64 471.36 132 2.75 21.79 24.65 537.12 110 2.01 10 21.65 23.51 508.99 146 2.81 Trung bình 2.74 Bảng 3.15: Cường độ dán dính trung bình keo nấu: 53 Cường độ dán dính Trung Nguyên liệu Mẻ Mẻ Mẻ bình Urea tinh 2.79 2.73 3.21 2.91 Urea Phú Mỹ 2.9 2.92 2.74 2.85 Bảng 3.16: So sánh số tính chất keo nấu với keo SYNTEKO 1354 Casco, keo DYNORIT 10-410V Dynea keo công ty Từ Đạt Keo tổng hợp tổng hợp từ Urea từ Urea 10-410V 1354 tinh Phú Mỹ Dynea Casco Trắng sữa Trắng sữa Trắng sữa Trắng Trắng đục 8.15 8.38 7.5 8.5 - 9.5 8.5 (MPa) 2.91 2.85 2.7 - 1.8 Hàm lượng khô (%) 51.78 50.99 62 - 43 0.0022 0.0027 0.2 3 Tính chất Màu sắc pH Keo Keo Keo Keo DYNORIT SYNTEKO công ty Từ Đạt Cường độ dán dính Hàm lượng F tự (%) Chương PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 54 4.1 Về nguyên liệu Độ tinh khiết nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến tính chất keo nấu, ảnh hưởng lớn đến hàm lượng Formaldehyde tự keo Ngun liệu có độ tinh khiết cao cho chất lượng keo tốt.Thực tế Formalin mà mua có độ tinh khiết từ 37 – 40 %.Trong đề tài nghiên cứu tổng hợp thử keo U – F có hàm lượng Formaldehyde tự thấp nên việc lựa chọn loại nguyên liệu để tổng hợp quan trọng Do đề tài tơi lựa chọn loại Urea để tổng hợp Urea tinh có hàm lượng N ≈ 99% Urea Phú Mỹ có hàm lượng N > 46 % để qua xem xem độ tinh khiết đa ảnh hưởng đến lượng Formaldehyde tự keo Qua bảng kết hàm lượng Formaldehyde tự keo tổng hợp từ loại Urea ta thấy hàm lượng Formaldehyde keo tổng hợp từ Urea tinh có lượng Formaldehyde thấp nhiều so với lượng Formaldehyde keo tổng hợp từ Urea Phú Mỹ Điều cho thấy ngun liệu có độ tinh khiết cao hàm lượng Formaldehyde tự keo giảm 4.2 Về quy trình nấu Keo U – F trùng ngưng nhiệt độ thấp nhiệt độ cao, trùng ngưng nhiệt độ cao kích thích phản ứng xảy triệt để Khi tổng hợp keo, trùng ngưng nhiều lần tốt Nếu trùng ngưng lần khả tạo rượu không khống chế Phản ứng trùng ngưng sinh nhiệt cho Urea vào lúc nhiệt độ tăng lên khơng khống chế được, làm tăng tốc độ phản ứng, pH giảm đột ngột Do tổng hợp keo trùng ngưng nhiều lần tốt Tuy nhiên, trùng ngưng nhiều lần làm kéo dài quy trình sản xuất, ảnh hưởng đến suất, điều kiện công nghệ không đáp ứng Hiện nay, giới người ta dừng lại trùng ngưng lần Khi đó, lượng Urea đưa vào 55 từ từ nên phản ứng xảy triệt để Do làm giảm lượng Formaldehyde tự tồn keo Mặt khác, cho Urea vào từ từ phản ứng dễ điều chỉnh nên phản ứng nghịch xảy hàm lượng Formaldehyde tự Điểm kết thúc q trình nấu ảnh hưởng lớn tới chất lượng keo Điểm kết thúc ảnh hưởng tới độ đa tụ keo, kết thúc sớm keo bị non, phân tử keo cịn ngắn có chất lượng dán dính thấp Nếu điểm kết thúc muộn gần điểm gel hoá keo, keo dễ bị hỏng Trong đề tài lựa chọn phương pháp tổng hợp trùng ngưng lần, nhiệt độ điểm kết thúc 90 ± 20C Qua kết thu phần cho thấy hàm lượng Formaldehyde tự keo thấp, cho thấy phản ứng xảy có đổ triệt để cao So với keo DYNORIT 10-410V Dynea (trùng ngưng lần) mẫu keo nấu có lượng Formaldehyde tự nhỏ nhiều Mặt khác, qua bảng xác định tỷ trọng keo cho thấy độ đa tụ keo đạt yêu cầu cho thấy điểm kết thúc trình nấu đạt yêu cầu, qua cường độ kéo trượt màng keo mẫu keo nấu cho thấy keo có độ dán dính tương đối tốt Do kết luận đơn nấu lựa chọn tạo keo có lượng Formaldehyde thấp chất lượng keo tương đối đảm bảo 4.3 Về thiết bị dụng cụ nấu, kiểm tra Điều kiện dụng cụ, thiết bị không cho phép kiểm tra độ tinh khiết ngyên liệu mua Các thông số nguyên liệu đánh giá thơng qua thơng số ghi bao bì Tại trường Đại học Lâm Nghiệp máy móc, thiết bị để nấu keo cịn thơ sơ đơn giản: Ví dụ, khả gia nhiệt cho nồi nước trình nấu khó khăn, nước nồi nấu bay trình nấu; 56 trình nấu việc kiểm tra độ pH thực giấy đo pH nên kết tương đối; khơng có thiết bị hút chân không để tăng hàm lượng khô keo; Chính làm ảnh hưởng đến chất lượng keo 4.4 Một số tính chất dung dịch keo trình nấu thời điểm khảo sát 4.4.1 Màu sắc dung dịch keo Màu sắc dung dịch keo chuyển dẫn từ suốt sang màu trắng sữa trình đa tụ Màu sắc dung dịch thay đổi pH dung dịch chuyển dần sang môi trường axit 4.4.2 Độ pH dung dịch nhựa Trong trình đa tụ, pH dung dịch có xu hướng chuyển từ môi trường kiềm yếu sang môi trường axit yếu Ở giai đoạn đầu trình phản ứng, mà lượng Urea tham gia phản ứng giảm dần đồng thời kéo theo độ pH dung dịch keo giảm dần thân Urea sau tan vào nước tạo thành dung dịch mang tính bazơ yếu nên phản ứng Urea với Formaldehyde xảy mãnh liệt có mặt chất xúc tác Urotropin, pH dung dịch giảm dần đặc biệt có mặt nhiệt độ cung cấp cho trình phản ứng, tốc độ phản ứng xảy nhanh có tham gia chất xúc tác nhiệt độ Kết thúc giai đoạn phản ứng pH chuyển dần phía axit (giai đoan phản ứng giai đoạn tính từ lúc cho Urea vào lần đến cho Urea vào lần 4) Sau cho Urea vàolần Urea tan dung dịch keo, số phân tử Urea bị phân huỷ thành NH3, CO2, H2O, số tham gia phản ứng phân huỷ mạch amit, 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 57 Qua bảng thấy mẻ keo loại Urea có độ pH tương đối đồng Mặt khác, với độ pH bảo quản pH ≥ thích hợp cho việc bảo quản keo thời gian dài 4.4.3 Hàm lượng khô 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 20 – 650C chủ yếu xảy 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 tăng 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 cao tạo nhiều, kéo theo hàm lượng khô keo tăng Khi có tham gia nhiệt độ khoảng 80 – 910C, tốc độ phản ứng đẩy lên cao dẫn tới sản phẩm đa tụ có độ polime lớn tạo nhiều, kéo theo khối lượng phân tử tăng lên dẫn đến hàm lượng khơ tăng lên q trình đa tụ Hàm lượng khô dung dịch keo nấu thử nghiệm hai loại Urea tinh Urea Phú Mỹ đạt 50% Hàm lượng khô keo tổng hợp từ Urea tinh cao hàm lượng khô keo tổng hợp từ Urea Phú Mỹ, cho thấy nguyên liệu tinh khiết hàm lượng khơ cao 4.4.4 Độ nhớt dung dịch keo Độ nhớt dung dịch keo tăng dần trình đa tụ dung dịch keo chuyển dần phía axit Khi phản ứng đa tụ xảy độ dài 58 polime tăng dần độ nhớt dung dịch tăng dần Ở giai đoạn nhiệt độ từ 200C đến 650C chủ yếu xảy phản ứng Urea với Formaldehyde tạo thành rượu monometylol, dimetylol Cho nên độ nhớt 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 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 80 – 900C 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 4.4.5 Cường độ dán dính Cường độ dán dính biểu thị thơng qua cường độ kéo trượt màng keo Nếu cường độ kéo trượt màng keo lớn chứng tỏ khả dán dính loại keo tốt, có khả áp dụng vào thực tế sản xuất Cường độ dán dính dung dịch keo nấu theo đơn nấu cao cường độ dán dính keo DYNORIT 10-410V công ty Dynea mẫu keo nấu tổng hợp thí nghiệm với khối lượng nhỏ nên việc điều khiển thông số trình nấu dễ dàng Do vậy, đem áp dụng đơn nấu vào sản xuất quy mô cơng nghiệp cường độ dán dính dung dịch keo bị giảm không đáng kể 4.4.6 Hàm lượng Formaldehyde tự Dựa vào bảng 3.16 ta thấy hàm lượng Formaldehyde tự mẫu keo nấu theo quy trình cho hai loại Urea nhỏ hàm lượng 59 Formaldehyde tự keo DYNORIT 10-410V keo SYNTEKO 1354, kết luận đơn nấu tạo keo có hàm lượng Formaldehyde tự thấp Lượng Formaldehyde tự keo tổng hợp Urea tinh nhỏ lượng Formaldehyde keo tổng hợp Urea Phú Mỹ cho thấy nguyên liệu tinh lượng Formaldehyde thấp Mặt khác, hàm lượng Formaldehyde tự mẫu keo nhỏ 3mg / 100g Do chúng đạt tiêu chuẩn E1 Châu âu Tuy nhiên, đề tài thực sở mẫu nhỏ, keo sau nấu tiến hành kiểm tra lượng Formaldehyde nên lượng Formaldehyde tự kiểm tra lượng Formaldehyde lại sau nấu Nếu để thời gian dài, phản ứng nghịch tiếp tục xảy làm tăng lượng Formaldehyde tự keo cần bảo quản cho phản ứng nghịch tiếp tục xảy nhỏ 4.5 Một số yếu tố ảnh hưởng tới kết thực nghiệm - Thiết bị thô sơ, không đồng - Gia nhiệt chưa khống chế cách xác - Khơng có thiết bị hút chân không nên không tăng hàm lượng khơ - Khơng có thiết bị hồi lưu nên gây thất thoát nguyên liệu Chương KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 60 Qua trình thực đề tài rút số kết luận sau: - Đề xuất quy trrình tổng hợp keo hướng tạo sản phẩm đáp ứng cường độ dán dính tương đương với loại keo tốt thị trường - Hàm lượng Formaldehyde tự giảm cách đáng kể - Khi tổng hợp keo U – F nguyên liệu tinh khiết trùng ngưng nhiều lần chất lượng keo tốt, hàm lượng Formaldehyde tự nhỏ - Với điều kiện thiết bị tốt, đồng hiệu cao 5.2 Khuyến nghị - Tiếp tục nghiên cứu giải pháp làm giảm lượng Formaldehyde tự keo hướng khác để từ tìm hướng sản xuất mới, quy trình đưa đơn nấu - Tiếp tục nghiên cứu tính chất keo đặc biệt lượng Formaldehyde tự keo tiến hành sản xuất quy mô công nghiệp - Đối với keo sau tổng hợp cần phải tìm kiếm giải pháp bảo quản hợp lý để phản ứng nghịch tiếp tục xảy nhỏ - Cải tiến trang thiết bị để nâng cao hiệu trình tổng hợp 61 Tài liệu tham khảo Nguyễn Văn Thuận (2011), Bài giảng chun mơn hố keo dán gỗ Nguyễn Văn Thuận – Phạm Văn Chương (1993), Công nghệ sản xuất ván nhân tạo – tập 1, trường Đại Học Lâm Nghiệp Ján Sedliačik – Milan Sedliačik (1998), CHEMICKÉ LÁTKY V DREVÁRSKOM PRIEMYSLE Trần Minh Nghĩa (Khoá học 1989 – 1994): “Theo dõi thay đổi số tính chất kỹ thuật dung dịch trình đa tụ keo Urea – 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 Kiều Hồng Sơn (Khoá học 2006 – 2010): “Nghiên cứu giải pháp nâng cao cường độ dán dính keo U – F kỹ thuật đa tụ” Th.S Nguyễn Văn Thuận hướng dẫn Nguyễn Thị Phương (Khoá học 2004 – 2008): “Nghiên cứu tạo keo UF dựa theo đơn nấu công ty BORDEN INC” TS Lê Xuân Phương hướng dẫn Các tài liệu sách báo mạng Internet ... tăng Do việc nghiên c? ?u phương pháp làm giảm hàm lượng formaldehyde tự có keo cần thiết Để giải vấn đề thực đề tài: ? ?Nghiên c? ?u tổng hợp tạo keo U- F có hàm lượng formaldehyde tự thấp? ?? Chương TỔNG... nhanh, có m? ?u suốt, Nhưng nhược diểm keo U- F vấn đề phát tán formaldehyde tự Hàm lượng formaldehyde có keo ti? ?u quan trọng để đánh giá chất lượng keo dán Hàm lượng formaldehyde thể khả đa tụ keo Hàm. .. 1.2 Mục ti? ?u phương pháp nghiên c? ?u - Mục ti? ?u nghiên c? ?u: Tổng hợp keo U – F có hàm lượng Formaldehyde thấp từ nguồn nguyên li? ?u nước với thiết bị đơn giản - Phương pháp nghiên c? ?u: + Phương