C: conv-time Time (hour)
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN TRE LÀM VẬT LIỆU GIA CƢỜNG POLYURETHANE XỐP
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu
POLYURETHANE XỐP
Trần Văn Học, Đỗ Thị Vi Vi, Nguyễn Thái Ngọc Uyên
Khoa Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Email: ntnuyen@hcmus.edụvn
TĨM TẮT
Đề tài nghiên cứu chế tạo than từ bột tre bằng quá trình than hĩa ở các nhiệt độ 200, 300, 400, 500 oC trong mơi trường hạn chế O2. Quá trình chuyển đổi cấu trúc hĩa học từ tre thành than được khảo sát bằng phương pháp phân tích phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FT-IR). Kết quả cho thấy sự gia tăng cấu trúc vịng thơm của carbon, song song với sự mất đi của mạch olefin khi tăng dần nhiệt độ xử lý. Than xử lý ở 500 oC cĩ hàm lượng vịng carbon cao nhất nên được ứng dụng để gia cường cho composite polyurethane xốp. Độ ẩm và hệ số dẫn nhiệt của composite cũng được khảo sát. Polyurethane được gia cường với 4phr than tre cĩ hệ số dẫn nhiệt thấp nên thích hợp để làm vật liệu cách nhiệt.
Từ khĩa: than tre, polyurethane xốp, FT-IR, hệ số hấp thu nhiệt.
MỞ ĐẦU
Trải qua nhiều năm, việc sản xuất than và sử dụng than trên thế giới cĩ nhu cầu ngày càng tăng, bởi chính than là nguồn nguyên liệu cho rất nhiều nghành cơng nghiệp. Than cịn cĩ rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: mơi trường, khoa học kỹ thuật, điện tử, y tế. Tuy nhiên nguồn tài nguyên khống sản bị khai thác quá mức, cùng với đĩ là sự hình thành than phải trải qua hàng triệu năm mới tạo nên mỏ than. Đây chính là vấn đề rất quan trọng hiện nay, chính vì vậy cần phải cĩ một nguồn tài nguyên khác dùng làm than nhanh hơn mà vẫn đảm bảo khơng ảnh hưởng tới mơi trường thiên nhiên, như tre, dừạ Trong đĩ tre là nguồn nguyên liệu khá phổ biến và đã cĩ từ rất lâu và rất thân thuộc với chúng tạ Tre cĩ khả năng sinh trưởng trong mơi trường khắc nhiệt, thời gian sinh trưởng rất ngắn. Chính nhờ những ưu điểm này mà tre được dùng để tạo than mà khơng làm ảnh hưởng đến mơi trường. Quá trình hình thành than từ tre ở các nhiệt độ nung khác nhau được đánh giá bằng kỹ thuật phân tích FT-IR, quá trình hình thành than tre tăng dần theo nhiệt độ 200oC, 300oC, 400oC, 500oC. Than tre được ứng dụng làm vật liệu gia cường cho composite polyurethane xốp để ứng dụng làm vật liệu cách nhiệt.
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu Vật liệu
Tre được lấy từ Trung tâm Nghiên cứu Bảo tồn Tài nguyên Thiên nhiên (Làng tre Phú An, Bình Dương, Việt Nam). Tre gai ở dạng bột được chuẩn bị cho quá trình tạo than. Isocyanate hàm lượng NCO 31.0%, độ nhớt 210mPạs (ở 25oC), tỷ trọng 1.23 (ở 20oC) của hãng sản xuất DOW, Đức (VORACOR CE101). Poyol chỉ số OH 360mg KOH/g, độ nhớt 800mPạs (ở 20oC), tỷ trọng 1.12 (ở 20oC) của hãng sản xuất DOW, Đức (VORACOR CR765). Ethanol ( 99.7%, D=0.79g/cm3, Trung Quốc). Toluen (99.5%, D=0.87g/cm3, Trung Quốc). Acid sulfuric đặc nguội (99.7%, Trung Quốc). Natrihypoclorit 80%, Cơng ty Xiang shui, Trung Quốc. Acid acetic 99.8%, Merck, Đức. Bĩng đèn sợi đốt cơng suất 40 W, 220 V.
Phương pháp
Xác định hàm lượng thành hĩa học của tre gai (TG).
Tất cả các thử nghiệm được tiến hành theo các tiêu chuẩn ASTM như trong Bảng 1.
Bảng 1. Một số tiêu chuẩn ASTM1
Tính chất Tiêu chuẩn Độ tan trong nước nĩng ASTM 1110-56 Độ tan trong alcol-toluen ASTM D 1107-56
Lignine ASTM D 1106-56 Holocellulose ASTM D 1104-56 Alpha-cellulose ASTM D 1103-60 Hàm lượng sáp ASTM D 1102-84 Mỗi thử nghiệm được thực hiện ba lần.
ISBN: 978-604-82-1375-6 152
Quá trình tạo than từ cây tre
Sau khi bột được sấy khơ ở nhiệt độ 80oC trong 24 giờ (ổn định ở độ ẩm 20%) sẽ được cho vào lị nung với các nhiệt độ khác nhau 200oC, 300oC, 400oC, 500oC (tốc độ gia nhiệt 6oC/phút, quá trình sẽ được thực hiện trong 2 giờ) trong mơi trường hạn chế oxỵ
Quy trình chế tạo composite PU xốp/than trẹ