màu
Lớp phủ epoxy kết hợp ZnO trên bề mặt gỗ với độ bền cao góp phần nâng cao tính ổn định của bề mặt gỗ trong các ứng dụng ngoài trời. Vì bề mặt gỗ có thể bị lão hóa do điều kiện thời tiết tự nhiên, chẳng hạn như mưa, gió và tia UV.
Nhằm đánh giá khả năng chịu UV của gỗ phủ ZnO, trong thí nghiệm này đã tiến hành đánh giá thông qua kiểm tra độ bền màu bề mặt các mẫu gỗ phủ và không phủ.
Mức độ thay đổi màu sắc của bề mặt mẫu gỗ không phủ và bề mặt mẫu gỗ phủ epoxy kết hợp ZnO khi chiếu tia UV trong 900 giờ được thể hiện trong Hình 4.34.
Hình 4.34. Sự thay đổi màu sắc của gỗ không phủ (a) và gỗ phủ epoxy kết hợp ZnO với thời gian chiếu UV khác nhau
Như có thể quan sát được từ kết quả của ∆L trong Hình 4.34a, độ sáng (L*) của các mẫu không phủvà các mẫu có phủbị giảm khi tăng thời gian chiếu xạ. Độ sáng của các mẫu không phủgiảm nhanh chóng sau 84 giờ chiếu xạ, sau đó giảm chậm và hầu như không thay đổi sau khoảng 852 h chiếu xạ. Ngược lại, độ sáng của mẫu phủ epoxy kết hợpZnO giảm dần khi tăng thời gian chiếu xạ. Hơn nữa, sự thay đổi độ sáng của các mẫu phủ epoxy kết hợpZnO nhỏ hơn so với các mẫu không phủ.
Độ lệch màu tổng (∆E) được thể hiện trong Hình 4.34b. Giá trị ∆E của cả mẫu không phủ và mẫu phủ epoxy kết hợpZnO đều tăng khi tăng thời gian chiếu xạ. Kết quả thu được cũng cho thấy xu hướng thay đổi tương tựnhư thay đổi độ sáng trên bề mặt gỗ. Giá trị ∆E của các mẫu không được phủ tăng nhanh trong khoảng 80 giờ chiếu xạ ban đầu và đạt đến giá trị gần như không đổi sau khoảng 800 giờ chiếu xạ. Giá trị ∆E của mẫu phủ epoxy kết hợpZnO tăng chậm và ở tốc độ thấp hơn so với mẫu gỗ không phủ, cho thấy epoxy kết hợp ZnO đã có tác dụng bảo vệ bề mặt gỗ hạn chếthay đổi màu sắc do chiếu tia UV.
Về cơ chế nâng cao độ bền màu khi chiếu UV của bề mặt gỗ phủ ZnO có thể lý giải như sau: khi chiếu tia UV lên bề mặt gỗ sẽ xảy ra quá trình quang oxy hóa của lignin dẫn đến làm màu sắc gỗ thay đổi [2]. Nano kẽm oxit (ZnO) được biết đến là chất hấp thụ bức xạ UV. Các hạt nano ZnO có thể bảo vệ vật liệuchống lại tác động của tia UV không nhữngcho lớp phủ mà còn bảo vệ cho lớp nền bên dưới nó. Lớp phủ chứa ZnO này làm giảm cường độ của tia UV khi tiếp xúc với các thành phần gỗ, đã làm chậm quá trình oxy hóa bề mặt gỗ [23,37]. Do đó, độ bền màu của gỗ phủ epoxy kết hợp ZnO đã được cải thiện so với gỗ không phủ. Hiện tượng quan sátđược có thể do khả năng hấp thụ bức xạ UV cao của cấu trúc lục giác wurtzite của ZnO mà thí nghiệm của luận án tạo ra.
4.4. Đề xuất quy trình công nghệ phủ gỗ Bồ đề bằng ZnO
Trên cơ sở thông số công nghệ trong quá trình thực nghiệm kết hợp thông số công nghệ giải bài toán tối ưu, luận án tiến hành xây dựng quy trình công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề theo 2 phương pháp là: phương pháp thủy nhiệt và phương pháp phun.
4.4.1. Quy trình công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề bằng phương pháp thủy nhiệt
(1) Lựa chọn thôngsố công nghệ (a) Bước 1:Phủ Sol Zn2+ lên mẫu - Tỉ lệ hợp chất pha Sol chứa Zn2+:
ZnAc : Etanol : TEA = 24,4 g : 200 mL : 11,25 g - Thời gian ngâm mẫu trong Sol: 30 phút
- Nhiệt độ sấy mẫu sau ngâm Sol: 60 oC - Thời gian sấy mẫu sau ngâm Sol: 30 phút - Số chu kỳ ngâm và sấy mẫu: 5 chu kỳ
(b) Bước 2:Xử lý thủy nhiệt mẫu đã phủ Sol Zn2+ - Tỉ lệ hợp chất pha dung dịch thủy nhiệt:
Zn(NO3)2.6H2O : HMTA : H2O = 0,5625g : 0,2668g : 40 mL - Nhiệt độ thủy nhiệt: 80oC
- Thời gian thủy nhiệt: 5 giờ
- Nhiệt độ sấy mẫu sau thủy nhiệt: 60oC - Thời gian sấy mẫu sau thủy nhiệt: 1 giờ
(c) Bước 3:Xử lý giảm năng lượng bề mặt bằng a xít stearic - Nồng độ dung dịch a xít stearic: 2%
- Thời gian ngâm mẫu trong dung dịch: 235 phút - Nhiệt độ sấy mẫu sau khi ngâm: 60oC
(2) Lưu đồ quy trình công nghệ
4.4.2. Quy trình công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề bằng phương pháp phun
(1) Lựa chọn thông số công nghệ (a) Bước 1:Chế tạo hạt nano ZnO
- Tỉ lệ hợp chất pha Sol: Zn(NO3)2 · 6H2O) : HMTA = 1 mol : 1 mol - Nồng độ dung dịch Sol: 0,05M
- Nhiệt độ thủy nhiệt: 90oC - Thời gian thủy nhiệt: 4 giờ - Tốc độ ly tâm: 2000 vòng/phút - Thời gian ly tâm: 15 phút
- Nhiệt độ sấy hạt nano ZnO: 103 oC - Thời gian sấy hạt nano ZnO: 20 giờ
(b) Bước 2:Chế tạo dung dịch chứa hạt nano ZnO siêu kỵ nước - Nồng độ dung dịch a xít stearic: 2%
- Tỉ lệ pha ZnO và a xít stearic là: 10 : 1 - Phân tán bằng sóng siêu âm 10 phút
(c) Bước 3:Phun dung dịch epoxy và ZnO lên gỗ - Nồng độ pha Epoxy #3021: 50%
- Khoảng cách phun dung dịch epoxy và dung dịch ZnO lên gỗ: 10 cm - Áp suất hơi khi phun: 0,2 MPa
- Thời gian để khô giữa các lần phun: 20 phút
- Số lần lặp lại (phun epoxy –để khô–phun ZnO): 3 chu kỳ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ