Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 47 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
47
Dung lượng
1,12 MB
Nội dung
BỘ XÂY DỰNG BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VỤ KHCN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHIỆP RỪNG CHƯƠNG TRÌNH KH & CN CẤP BỘ BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOSITE TRÊN NỀN NHỰA ABS VỚI CỐT TỪ RƠM RẠ, TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG SỬ DỤNG NGOÀI TRỜI Cơ quan chủ trì: Viện nghiên cứu Cơng nghiệp rừng Chủ nhiệm đề tài: TS Vũ Văn Thu HÀ NỘI, 2019 BỘ XÂY DỰNG BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VỤ KHCN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHIỆP RỪNG CHƯƠNG TRÌNH KH & CN CẤP BỘ BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOSITE TRÊN NỀN NHỰA ABS VỚI CỐT TỪ RƠM RẠ, TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG SỬ DỤNG NGOÀI TRỜI Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài: Vũ Văn Thu HÀ NỘI, 2019 ii MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………… PHẦN I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU……………………2 1.1 Khái quát chung vật liệu composite………………………………… 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước vật liệu composite…………….7 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước vật liệu composite…………….10 1.2 Khái quát chung rơm rạ, trấu………………………………………….13 PHẦN II MỤC TIÊU, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………………………………………… 14 2.1 Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………… 14 2.2 Nội dung nghiên cứu…………………………………………………… 14 2.3 Vật liệu nghiên cứu…………………………………………………… 14 2.4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… 14 2.5.Thiết bị dụng cụ thí nghiệm………………………………………… 21 PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 22 3.1 Kết điều tra khảo sát diện tích gieo trồng lúa vùng Đồng sông Hồng Đồng sông Cửu Long…………………………………………22 3.2 Thực trạng thu gom xử lý phế phụ phẩm từ lúa Đồng sông Hồng Đồng sông Cửu Long 23 3.3 Lựa chọn thiết bị thông số công nghệ tạo sản phẩm bảo quản bột nguyên liệu rơm rạ, trấu 25 3.4 Quy trình cơng nghệ, bảo quản bột rơm rạ, trấu làm nguyên liệu sản xuất vật liệu composite 26 3.5 Tuyển chọn xác định thông số công nghệ sản xuất vật liệu composite từ nguyên liệu rơm rạ, trấu nhựa ABS…………………………………29 3.5.1 Ảnh hưởng đơn phối trộn đến độ bền vật liệu composite 30 3.5.2 Ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ bền vật liệu composite 33 3.6 Quy trình công nghệ sản xuất vật liệu composite từ rơm rạ, trấu nhựa ABS 35 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 i 4.1 Kết luận 38 4.2 Kiến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Tiếng Anh 39 Tiếng Việt 40 ii MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: Tuyển chọn đơn phối trộn 16 Bảng 2: Tuyển chọn nhiệt độ ép .17 Bảng 3: Tuyển chọn tốc độ vịng quay trục vít 18 Bảng 4: Ảnh hưởng đơn phối trộn đến trọng lượng độ bền nấm mục 30 Bảng Ảnh hưởng đơn phối trộn đến độ bền uốn vật liệu 32 Bảng Ảnh hưởng đơn phối trộn đến độ bền va đập .33 Bảng 7: Ảnh hưởng nhiệt độ ép đến độ bền uốn độ bền va đập 33 Bảng Ảnh hưởng tốc độ quay trục vít đến độ bền uốn độ bền va đập 34 iii MỤC LỤC HÌNH Hình 1: Ván sàn composite sợi thực vật sử dụng cho sàn bể bơi ngồi trời……2 Hình Cấu trúc Polyethylene (PE)………………………………………… Hình Cấu trúc hóa học cellulose, hemicellulose, lignin bột nguyên liệu Hình Thiết bị ép đùn tạo hạt………………………………………………………6 Hình Thiết bị ép nhiệt phẳng………………………………………………………6 Hình 5: Chi tiết phay mộng ván lát sàn………………………………………………6 Hình 6: Dán phủ HT sản phẩm……………………………………………………6 Hình Mẫu mơi trường nấm mục nâu 18 Hình Sơ đồ bước cơng nghệ……………………………………………25 Hình 9: Sơ đồ bước công nghệ bảo quản bột rơm rạ, trấu làm nguyên liệu sản xuất vật liệu composite 27 Hình 10 Các bước công nghệ sản xuất vật liệu composite từ bột rơm rạ, vỏ trấu nhựa ABS 36 iv ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, việc sử dụng rơm rạ, trấu sinh hoạt nông thôn ngày giảm thay nhiên liệu thuận lợi ga, điện , rơm rạ phần lớn bỏ lại đốt bỏ đồng ruộng Điều cho thấy phế phụ phẩm rơm rạ, trấu sau thu hoạch lúa nguồn nguyên liệu dồi cho trình tái sản xuất loại vật liệu có độ bền cao thân thiện với môi trường Vật liệu composite loại vật liệu kết hợp bột rơm rạ, trấu nhựa ABS thông qua thiết bị ép đùn hai trục vít ép phẳng nhằm tạo vật liệu có tính ưu việt Sản phẩm composite loại vật liệu khơng có Formaldehyde, không bị xuất vết nứt, không bị cong vênh, dễ dàng tạo màu sắc cho sản phẩm, gia công lần giống vật liệu gỗ, dễ dàng cắt gọt, dùng keo để dánh dính, dùng đinh ốc vít để liên kết, cố định, quy cách hình dạng vào yêu cầu người dùng để điều chỉnh, tính linh hoạt Ngồi ra, cịn có tính hóa học tốt, chịu độ PH, chịu hóa chất, chịu nước mặn, sử dụng nhiệt độ thấp thu hồi tái chế nguyên liệu sau nguyên liệu cũ bị lỗi hết liên hạn sử dụng Hiện nhu cầu sử dụng vật liệu composite nước lớn, nhiên tình hình sản xuất vật liệu composite nước cịn ít, nguyên nhân việc chưa có nhiều nghiên cứu máy móc thiết bị cơng nghệ phù hợp với vùng nguyên liệu đa dạng dồi nước Để đẩy mạnh phát triển sản xuất nước địi hỏi việc nghiên cứu cơng nghệ sản xuất vật liệu composite từ nguyên liệu sẵn có, phù hợp với điều kiện kinh tế kiểm tra chất lượng vật liệu đáp ứng tiêu chuẩn nước nước việc cần phải giải ưu tiên, góp phần thúc đẩy tiêu dùng hàng sản xuất nước dần thay hàng ngoại nhập Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu composite từ rơm rạ, trấu kết hợp nhựa ABS thành công lựa chọn tỷ lệ phối trộn thành phần tuyển chọn yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ ép đầu đùn, tốc độ quay trục vít, nhiệt độ ép phẳng, thời gian trì ép phẳng, áp suất ép phẳng PHẦN I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát chung vật liệu composite Vật liệu composite loại vật liệu tổ hợp chủ yếu từ loại nhựa nhiệt dẻo PE, PP, PVC , từ nhựa tái sinh nguyên sinh với cốt loại bột rơm rạ, trấu, gỗ hay loại sợi thực vật khác (cenlluloze) Ngoài ra, có thêm số chất phụ gia trợ liên kết khác Sản phẩm composite sản xuất công nghệ ép đùn, ép phun hay ép phẳng gia nhiệt khuôn [12] Vật liệu composite vật liệu biết đến sớm vào năm 1900, nhiên vào năm 1983 công ty American Woodstock Sheboygan, Wisconsin bắt đầu sản xuất composite cho nội thất ôtô phương pháp ép đùn sử dụng nhựa PP bột gỗ, từ sản phẩm composite phổ biến rộng giới Một số tính ưu việt vật liệu composite như: Kích thước ổn định, khơng bị cong vênh thời tiết; Có thể gia công dễ dàng nhựa nhiệt dẻo (đùn, ép phun…), suất chế tạo cao tái chế nhiều lần nhựa nhiệt dẻo; Có thể gia cơng thành nhiều hình dạng phức tạp gỗ (cưa, cắt); Tính cơ, lý, hóa tốt, bền thời tiết, khí hậu, mơi trường nhiễm nhiều loại hóa chất; Có khả chối mối mọt, vi sinh, chống cháy; Dễ dàng tạo màu, trang trí cho sản phẩm Hình 1: Ván sàn composite sợi thực vật sử dụng cho sàn bể bơi trời Vật liệu composite sợi thực vật sử dụng nhiều công nghiệp làm sàn tàu, khung cửa, ván sàn, ốp tường, ốp trần nhà, làm hàng rào trang trí Nhờ đặc tính ưu việt mà composite sợi thực vật dùng để thay cho gỗ tự nhiên, ván dăm, ván sợi dùng xây dựng, giao thông, cơng trình nội thất, ngoại thất, đồ nội thất tơ, máy bay, Ngun liệu tạo nên vật liệu composite: - Nhựa Acrylonitrin butadien styren (viết tắt thường gọi ABS) Nhựa ABS có cơng thức hóa học (C8H8· C4H6·C3H3N)n loại nhựa nhiệt dẻo, nóng chảy nhiệt độ khoảng 105◦C Nó cho cứng, rắn, khơng giịn, cách điện, khơng thấm nước, với tính chất đặc trưng khả chịu va đập độ dai cao, ổn định Đây loại nhựa dễ mạ điện, dễ gia công, giá thành mức chấp nhận được, nhiều mẫu mã, chủng loại, tuổi thọ lâu, bị phá hỏng ảnh hưởng mơi trường Với đặc tính khả ép phun không giới hạn… nhựa ABS ứng dụng vào nhiều lĩnh vực đời sống, phải kể đến sản xuất composite sinh học - Nhựa Polyetylene[11, 12] PE polyme nhiệt dẻo, có độ cứng khơng cao, khơng mùi vị, cháy chậm PE polyme bán tinh thể nên có cấu trúc kết tinh cấu trúc vơ định hình, độ kết tinh khác ngun nhân gây tỷ trọng khác PE Hình Cấu trúc Polyethylene (PE) Phân loại: Dựa vào tỷ trọng PE chia thành loại tỷ trọng thấp (LDPE) 0,910 0,925 g/cm3, chứa 55 65% pha kết tinh; tỷ trọng trung bình (MDPE) 0,962 0,940 g/cm3, chứa 63 73% pha kết tinh; tỷ trọng cao (HDPE) 0,941 0,959 g/cm3 cao chứa 74 95% pha kết tinh Tính chất vật lý: Polyetylene màu trắng, có ánh mờ, mặt bóng láng, mềm dẻo, khơng dẫn điện khơng dẫn nhiệt, khơng cho nước khí thấm qua Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt độ hóa thủy tinh khoảng – 700oC nhiệt độ chảy lỏng khoảng 110oC – 130oC Tính chất hóa học: PE polymer khơng phân cực nên có tính cách điện cao, nhiệt độ thường, PE không tan dung môi, tan axít H 2SO4 HNO3 đậm đặc, hỗn hợp nitro hóa, xăng axit Cromic tác dụng mạnh Nhiệt độ 700C, PE tan yếu tolune, xilen, amin acetate, dầu thông, paraffin, Ở 90 1000C, H2SO4 HNO3 phá hủy nhanh polymer PE bền tác động tia tử ngoại Tính chất học: Tính học PE phụ thuộc vào trọng lượng phân tử độ phân nhánh mạch polymer Ngồi tính lý PE phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền dãn dài - Vật liệu cốt Vật liệu cốt sử dụng để sản xuất composite đề tài bột rơm rạ, trấu Bột rơm rạ, trấu vật liệu nghiền mịn từ phế phụ phẩm lúa sau thu hoạch, Kích thước bột nguyên liệu (rơm rạ, trấu,) sử dụng cho cơng nghệ chế tạo composite có kích thước nhỏ 1,2mm theo cơng nghệ ép đùn Với kích thước này, bột nguyên liệu cháy nhiệt độ 2000C Các thành phần hóa học bột rơm rạ, trấu bao gồm cellulose, lignin, hemicellulose hợp chất vô khác Trong cellulose, hemicellulose lignin thành phần ảnh hưởng lớn đến tính chất vật liệu Hình Cấu trúc hóa học cellulose, hemicellulose, lignin bột nguyên liệu - Các chất phụ gia sử dụng sản xuất vật liệu composite Vật liệu Acrylonitrin butadien styren có cấu trúc khơng phân cực, cấu trúc cellulose, hemicellulose lignin có bột nguyên liệu ... BỘ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOSITE TRÊN NỀN NHỰA ABS VỚI CỐT TỪ RƠM RẠ, TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG SỬ DỤNG NGOÀI TRỜI Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài: Vũ Văn Thu HÀ... nhiên tốt đáp ứng tiêu chuẩn vật liệu xây dựng, đề tài sử dụng cố định đơn phối trộn (đơn phối trộn tuyển chọn bảng 1); nhiệt độ ép (tuyển chọn bảng 2), thể bảng Bảng 3: Tuyển chọn tốc độ vịng quay... đáp ứng tiêu chuẩn vật liệu xây dựng, đề tài sử dụng cố định đơn phối trộn (đơn phối trộn tuyển chọn bảng 1); tốc độ vịng quay trục vít 30 vịng/phút, thể bảng 16 Bảng 2: Tuyển chọn nhiệt độ ép