Tóm tắt Luận án tiến sĩ kĩ thuật: Công nghệ biến tính keo UF (Urea fomandehyde) bằng PVA (Polyvinyl) dùng để sản xuất ván dán

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1013.26 KB, 28 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ NÔNG NGHIỆP VẢ PTNT ___ BỘ GIÁO DỤC VA DAO TẠO,

‘TRUONG DẠI HỌC LAM NGHIỆP

NGUYÊN THỊ THUẬN

HỆ BIEN TÍNH KEO UF (UREA,

FORMALDEHYDE) BANG PVA (POLYVINYL ALCOHOL)DUNG DESAN XUẤT VAN DAN

"Ngành Kỹ thuật Chế biển lâm sản

asd 9549001

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Luận án được hoàn thành tại: Trường Đại học Lâm

nghiệp Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Trần Văn Chit

Phòng họp E Nhà A3, Trường Đại học Lâm nghiệp.

Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội

"Vào hồi giờ 830 ngày 13 tháng 7 năm 2021

“Có thể tìm hiểu luận án lại thư viện: Thư viện Quốc gia

Và Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp,

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BO.1. Nguyễn Thị Thuận, Vũ Mạnh Tường, Trần Văn Chit,2020, Ảnh hưởng ca lệ thành phn nguyềt liệu đến tột số

Công nghệ Lim nghiệp. Số 08/2020, Trường Đại học Lâm

nghiệp, trang 114

2. Nguyễn Thị Thuận, Vũ Mạnh Tường, Trần Văn Chit,

2020, Ảnh hung của keo UF biến tinh bằng polyvinyl

aleohol đến một số tinh chất ec học của vấn din, Tap chỉ“Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn. SỐ 3942020, Bộ Nông

hiệp & Phát 7

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

thấy nhủ cầu sử dụng keo UF ấ lớn

Miễn nay, một số công nghệ sản xuất nhằm năng cao chất lượng

keo UF thông qua giảm him lượng formaldehyde dư và giảm độ dồn

mảng keo thường cho thêm các hợp chất nhưt melamine, PVA (polyvinylalcohol, pheno. để tạo ra Keo UF iểnÍnh. Trong đỗ hợp chất PVA

{polyvinyl alcohol) là một tong sổ it polymer tan được rong nước và có

khả năng phân huỹ sinh học dé tạo ra HO và COs nên khá thân thiện vớicôi tường. Bên cạnh đó, Hong cơng thúc cu tạo của PVA cổ chứa

nhóm -OH, chúng dE ding tạo phản ứng khẩu mạch với

urea-formaldehyde. Chính loại phần ứng này giúp ei tiện đáng tinh năng

của keo. Ngoài ra, PVA cổ thể kết hợp với formaldehyde, phần ứng này

giúp âm giảm hàm lượng formaldehyde dr trong keo

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

“Chương 1. TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU1.1. Tình hình nghiễn cứu ngồi nước về biển tính keo UFLL. Nghiên cứu cấu trúc phân tế keo UF

“Thời gian gin dầy, rt nhiễu oe gia tin hình phần tích cầu ri ken

UF tông qua ee tiếtbịnhư: ph sc kỹ ong, GPC, phổ hồng ngoạ biển

đồi Fourier (FTIR), phổ cộng hướng từ hạt nha (NMR, nhit lượng qt vỉsai (Uchiyama S và cộng sự 2007), TEM, SEM, nhiễu xạ ta X Zhang Y và

sông sự 2016). Hiện nay, mg dụng iu nhấ FTIR và NMR,

[Nim 1956, Bercher sử dụng phố hồng ngodi truyễn thơng để phân

tích hệ thơng và nghiền cứu làm ra phd hông ngoại oie keo UF và sin

‘him sau khi đồng in, Năm 1981, Myers cũng sử dụng phổ hồng ngoại

trun thơng để nghiên cứu phân tích thững thay đổi về cfu erie và độổn định thủy phản trong quả tinh ding rắn keo UF. Theo sự phát tincủa khoa học kệ tut, phô hồng noi iễn đối Furie cho quan sit te

hơn và nắm bắt thông in vi cấu trúc của keo, Năm 1988, Jada bảo cáo đã

tiền hành nghiên cứu cấu trất keo ure-formaldehyée bằng phổ bồng

"aogiiễ đối Fourier (FTIR),

‘Chiara và các cộng sự (1975) đầnghiền cu quả ình ngưng tụ của

eo urea-formaldeyde bảng quang phổ cổng hưởng bạ nhân 1H-NMR1.1.2. Biến tinh keo UP than thiện với mỗi trường

[Nghién cứu của Cao Xiuge vi các cộng sự (1998) cho thấy, ý 18

mới FLU được kiểm soát ð mức thích hợp 1.40. inh độc hại của sin phim

<n dinh thấp và cô độ bn lên kế sao. Mayer (1979) cũng đại được kết‘qu lương tự thông qua nghiên cứu thực nghiệm, tác gid chủ rằng tinh

chất cô thé dat được về nhiều mặt khitỷ lệ mol 1.30,

“hang Zhenleng và công sự (2006) đ thiết kế một phương pháptổng hợp đưa nguyên liệu urea và formadehyde cho mỗi loi 02 lần để

dạt 014 him lượng Jomnsdehyde dư của keo, phi tin formadehy de

‘i ccs phn vn nhân to có th đi được Gu chuần Tang Quốc.Du Yulong vi cộng sự (2002) sử dụng điều chế keo bằng cách tiến

‘hiah chủ thém 04 lần urea trong điều kiện nhiệt độ rung bình thấp, thú

được nhơ hơn 0.2% him lượng formaldehyde tự đo tong keo

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

“Theo Quanben D (2000) keo UF tổng hợp rong đi kiện nhiệt độtrúc đơn giản hơn, hàm lượng liên kế ete ít hơn, có lợi để

‘gm lượng phá tần formaldehyde cđa sản phim kết dính

Việc bổ sung chất biển tính nhằm cải thiện nh năng keo đặc bit

lâm giảm him lượng formaldehyde dư là hướng nghiện cứu hiệu quả,

age nhiều học già tế cận.

Sensogut C và công sự (2009) cho thêm Borax pentoxide,

Uchiyama S (2007) cho một số hợp chit thiên ain để lầm giảm him

lượng formaldehyde tự do và giảm chỉ nhí

Đầu những năm 60, Liu Chuan và cộng sự phi hiện thấy in tính

UF với Melamine đã nâng cao cường độ di định của vin din. Khi tổng"hợp keo UF với lệ mọi L03-199, lượng Melamine được thêm vào là0.5%-2.0% so với Urea, thêm một lượng nhỏ PVA vio quả trình lồng

hợp keo UF cổ thé làm tăng tính chất dềo và độ nhớt của keo UF tuynhiên không én yo ui S7, su khôn sẽ sản snh n gel QmgongL, 2099,4.2. Tinh hình nghiên cứu trồng nước vẻ biển tính keo UF

Năm 2007, tá giả Trần Văn Ch đã tổng bợp keo UF cũng đưa a một

số quả khi quan ding ch yếu tông công nghệ sản xut vin LVL.

[Nim 2012 te gia Nguyễn Văn Đỉnh và Phạm Văn Tiển đã nghiênsu sản xuất keo UF thấy thế cho kéo nhập khẩu, đồng sin xuất vấn dim

‘Nim 2005, Phạm Pie Thing và Đảo Hùng Cường đã nghiền cứubiển tính keo UF bằng Melamine

‘Cong tình nghiên cứu v8 keo UF ở Việt Nam rt it và cũng chưasố nh hệ thông

1.3. Nhận xét đánh giá và định hướng nghiên cứu

Từ các nghiên cửu đề cập ở rên cô thé thấy, để ting hợp keo UP

shấtlượng cỏ thé iẾ cận theo ác hướng sau:

(1) Để thủ dage keo cô him lượng formaldehyde dự tấp, cầnkhông chế ệ mol tổng FU không nê lớn hơn L4.

(2) DE minh phức tạp tong quả tinh tổng hop, số lẫn thêm Urea

không nên nhiêu hơn 3

(G} Việc bổ sung loại chất biến tính sao cho cổ Khả năng thụ gom,

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

.được formaldehyde dự và không làm giảm tinh năng dân dinh cũa keo,

“Cần diy. trong các báo cáo của Essawy (2010, 201) và Zhou (2013)

.đã cho biết ede polyme siêu phân nhẳnh hoạt động có th làm giảm him

lượng formaldehyde tự đo của keo UP và PVA là một trong số đó

2.1. My tity

2.11. Mục tiêu ting quác

Xác định được ảnh hưởng của thơng số cơng đghệ tong qu tình

tổng hợp đến chit lượng keo UF biển tính ng PVA đơng rong sản xuấtấn dân, đồng thời bổ sung cơ ử ý luận trong công nghệ biến tinh KeoUF dùng tong sin xuất vật iu gỗ,

2.12. Mục tu cụ thé

“ike ịnh được ảnh hướng của lượng đồng PVA vả t lệ mo rong

đoạn phản ứng công (F.U1) đố các chi êu chấ lượng keo UF

“Xie dinh được ảnh hướng của lượig đăng PVA và ứ lệ mol rong

giai đoạn phản ứng cộng (F-U1) đến một số tính chất của vin dn sử

‘dung keo UF biến tính bằng PVA

“Xắc din được thơng 8 cơng nghệ phì hợp để tổng hợp keo UF

biến tinh bằng PVA dng rong sản xuất vin đán thông dụng:

Để xuất được quy tình tổng hợp keo UF biến tính bằng PVA

ding để sản xuất vin dn dat cht lượng theo QCVN và TCVN,2.2, Đối tượng và phạm vì nghiên cứu.

2.2.1. Đắiượng nghiên cửu

Ảnh hung của lệ thành phần nguyén liệu tng hợp đến nhhit của keo UF bin inh bằng PVA (Urea, Formaldehyde vi PVA).

Ảnh gg của 18 thin phn ngunliệ ơng hợp keo đến tính

shất của vận din sử đụng keo UF biển tinh bằng PVA.

~ Quy trinh ting hợp keo UF in inh bing PVA dùng để sin xuấtvấn din

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

2.22. Phạm vì nghiên cứu

3) Cúc yt cý định

= Nguyên liệu

+ Urea 98% -(NH):CO;+ Formaldehyde 37% - HCHO;

+ Poly(vinyl alcohol) (PVOH, PVA), PVA-1799-- ICH:CHOOHI,độ polyme à 1700, tinh khiết 99%

<TH mol ting E; Uti 121

Diu kiện tổng hợp keo

-+ Công nghệ tổng hợp ke: kiêm - a> kiểm,

+ Nhiệt độ và thời gian được thiết lập cụ thé tùng quy tinh tổng

hop keo. PVA được cho vào giai đoạn xảy ra phân ứng cộng. Chất xúc

c9 Cite chỉ tiêu chất lượng ei idm ora

Chi tiêu chất lượng của keo UF biễn tinh bằng PVA: hàm lượng.

khơ, thời gian đóng rắn, độ tan trong nuớc, hàm lượng formaldehyde tựdo

159%, 2.0%,

(i chi gu chất lượng của van đán cần kiếm tas 9 bin ko trượttrông eo, độ bản in nh, mổ đun đản ỗi ồn nh

23, Nội dùng nghiên cầu

Ng cu thục ngiệm đơn yễ tổ: nh hưởng của lượng ding

PVA và ¡lệ mọi E.UI đến chất ugg eo và đến chit lượng vin dân

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Nghiên cứu thực nghiệm da yu tỏ: ảnh hưởng của lượng dingPVA và lệ mol E.UI đến chắtlưyg keo v8 vấn đu,

+ Xây đựng quy tình tổng hop keo UF biển tính bing PVA.24, Phuong pháp nghiên cứu

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

2) Kế ach thực nghiệm du yên

Việc thiết kể thí nghiệm để tim ra sự ảnh hưởng của tý lệ thànhphần nguyên liệu đến chất lượng keo UF và chất lượng vin din được tiễn

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

hành theo phương php bê mặt dp ứng (response surface methodology

RSM), Trong luận án, phường pháp tiết kể phổi hợp có tâm (CCD)

de lựa chọn dé hit kế tí nghiệm, Số lẫn lạ ở nghiệm thứ im là 5

Phương tình hồi uy cổ đang:

“rong đó: Y là các him mục ti; By là hằng sốc, Bo là các hệ số

tuyển tính bọ, bọ là ức bệ sổ bình phương, bya hệ ố ương tác, Xs, Xs

là sắc biến khảo ít

Bing 2.4. Ma ba biển và các mức đổ khảo sit

P Mã Gia teh

Nninb diem) | Ne a aeTượng ding PVA 09 |X | 06 10 |20 | 30) 34

Tỷ lý mol FUT Xe | 1/6. TRO [19D 200 20

“Với 5 lần lặp gi tâm về 2 yên ổ nghiền cu, phần mễm Design

‘expert DX-I1 sẽ bố tí tí nghiện mộc sieh ngẫu ign cho ra 13 tí

nghiệm, `

"Phương pháp xác định ct tính cất của keo

“Các nh chất của Keo trung luận án gồm: him lượng khô, tời gianđồng rắn, độ tan rong nước được xée định theo phương phip quy định‘rong tiêu chuẩn Trung Quốc GBT 14732-2017 - Keo din sổ: Keo urea

formaldehyde (UF), phenol formaldehyde (PP) và melamineformaldehyde (MF). Hàm lượng formaldehyde dư trong keo được xicđịnh theo phương pháp quy dinh tung tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

115692016 + Keo dân gổ> Xác định him lượng formaldehyde tự do“Phương pháp xác định các tính chất của vấn din

~ Độ bên dẫn inh: phương pháp tấy và et mẫu thứ được iến hành

theo TCVN'8328-1:2010,Trong phạm vi nghiền cứu của luận ân, chỉ iến

hành kiểm ưa độ bền kéo trượt mảng keo sau khỉ mẫu được để ôn định,

với mục đích xác ịnh xu hưởng thay đổi khỉ diều kiện tổng hợp keo thay

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

đồi, nhằm xác định thông số công nghệ tổng hợp keo UF biển inh PVA,

Độ bồn win nh và mô đun din hồi tốn nh: kiểm tra theo iểuchuẫn TCVN 7756-6: 2007

“+, Ý nghĩa của luận ấm25.1. Ý nghĩa Khoa học

Luận ấn đã nghiên cứu sử dụng hợp chất PVA (polyvinyl alcohol)

để bỗ sung vào quá mình tổng hợp keo UF nhằn ải thiện một s chỉ ituchit lượng keo UF và chit lượng vấn dẫn, Luận ân đã Xác định được

lượng ding PVA và tý lệ mol rong giai dogn phản ứng bông (-U1) hop

lý để năng ao chất lượng keo UF cũng net lượng vẫn dn25.2. Ý nghia thực tin

Nghiên cầu đã g6p pin bd sung cỡ sở khoa học vỀ cơng nghệ biểntính keo UF bằng PVA. Đây sé àiễn đề cho cá nghiên cứu tiếp theo vềsống nghệ biến tinh keo dùng trong sản xuất vật liệu gỗ, Các kết quả

nghiên cứu sẽ mở ra hướng mi cho công nghệ iển tính keo, de biệt là

hỗ sung chit bin tinh để giản! hàm lượng formaldehyde dư rong keo

“Chương 3, CƠ SỞ LÝ THUYET34. Cơ chế hình thành Keo UF

Urea và forgllchjde quả phân ông cộng v phản ứng trừng ngưng(phn ứng day) 26 thin dung dich keo,

Phin ứng cộng

Trong sin xui thông thường iệ ông hợp keo UF được tt lập

ởi một quý tình buộc, bao gầm các phản img methyl hóa vã eée phảnứng wing ngung Phin ứng metyl hoa là một phản ứng cộng, được thựcĐiện mong môi Hưởng rừng ứnh boặc liỀm nhẹ, Urea phan ứng vớiformaldehyde 90 thin các aebyllaroe. Một mol urea thé phần

ng wi th da 4 mo formaldehyde để to hành nhu loại urea met

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

(monomethylslurca, dimathyllurea, wimethylolures, teamethylotues),“Tuy nhi, ft cà các phản ứng này đều là phản ứng thuận nghịch (hình

Phin ứng tring ngưng

Phin ứng trồng ngưng là phản ứng giữa các mmetlylol urea làmtăng khỗi lượng phân tứ, phân ứng nay chí xây ra trừng mơi trường anitthông qua các phản ứng giữa các nhôm methylol với các amide chính và‘phy của chúng. Polyme được nhân lên khơng ngừng là nhờ sự hình thành

của các cầu nổi methylene ether (-CH:-O-CH) và methylene (CH)

(hin 32).

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

‘32. Hyp chit PVA vàsự ảnh hướng ến tinh chit keo UF biễn ính

Trong thực tử, PVA được ng hợp từ qu tình thủy phân

polyvinyl acute. Việ tng hợp PVA được Ên hành qua thiễu bức, cơ

thể được mình họa như su

Tin “Thay phân

Ving accute TEP, iin acts) TYP pti achat

Phản ứng của PVA. với nhóm OH của PVA kết hop với Pty do

448 hình thành nhơm methylol định kèm vào PVA bởi một nguyên từ O,

sau đồ phần OH của nhớm methylol này kết hợp với hydro amide của

keo và ách nước;

" „

(VAj-0H + a ae vay o-È-em

mo CẬP 04 HOH

`

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

1 x

eva-on + HT Ẫ-H 8 cvayo-t—on

Khi PVA kết hợp với Urea sẽ tạo (hành cao phận tử cachamat este

“Trong PVA cổ chứa nhôm (-OH), trong Urea chứa nhóm (-NH,), đây là

những nhóm chức phản cục mạnh, cóthễ tương tc với nhan thơng q

sắc liên kết deo.

CChinh tới những de tnd kế ổn mã PVA được ngiền si bổ

sang vào cub ting hập leo ding cho agin cng ngập ỗ dànlàm thay đổi tỉnh chất sản phẩm theo et

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

'Chương 4. KET QUA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN:4.1. Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đếnchit keo UF (thực nghiệm quy hoạch đơn yếu tố).

TỶ.đe `, đến

ewe wl

inh 4. Ảnh bưởng của lượng ding PVA đến chit keo và vin

Nhận x:

Khi PVA ting làm giảm hoi nh ca ce nhôm chức Min mức độ

in ứng giữa các hợp chit gm xuống dẫn đến him lượng khô củi keo

giảm Với căng một lượng E mà PVA bạ có thé phân ng với Fo a len

sử ge poling Kin aim th’ gon đồng ia Ko đồ. Trong PVA ổn gỉ

hiệu nhôm yoy ong qu hô phân ứng to ra kết cu iF, kết cần

sửa bợp chấ tạ ny làm lăng khi năng hú nước cửi leo kh chưa dồn

tổn PVA tăng lên làn dư giảm do pin ứng tạ keo giữa PVA và P

“heo Liv vi cộng sự (2018), khỉ đưa PVA vào, ngoii USF to

mạng UF thi sắc chuỗi PVA liên kết ngang với nhau tạo mạng PVA vàPVF. Cle đi phân tử PVF gắn su vào mạng UF làm ga ting sự mócsổi lẫn nhau giữa mane lưới, ting mức độ liên kửt ngang tong hỗn hep

dẫn dén kéo ro ing Kh lượng ding PVA qui lớn 2290) thi PVA + F

nhiều hơn, sida hut lượng + U khiển kéo trượt giảm, Chuỗi đa pin tứ

tinh dng thập nến vị eda chổi PVF khô thay đồi phân ứng của

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

USF xây ra wong mang PVF, mang UF phảt uiỄn xen kề trong mạngPVF. Mạng UF có một độ liên kết ngàng diy đặc do các phân đoạn rất

‘gin giữa các nhóm chức iền kể nền cứng, dE gãy, Mạng PVA do q

trình aeeal hóa liên phân từ bị hạn chế, nổ ln có mật độ lên kết ngang

thấp nên lin hoạ, sổ thé kéo dải (tinh co dân), Kh bị ngoại lực tác

động, độ co ân của mạng PVA cho phếp nó tr về rạn tái bại đâu sau

biến dạng khiển độ bén uốn và mô đun tăng Ki PVA ting: Khi lượngđăng PVA quá lớn, PVA!F nhiều hơn, tiểu hạt EU, ốc nhóm OF)

‘ia PVA du thừa hông phản ứng sẽ hút nước làm giảm lượng keo xâm

nhập vào gỗ làm cho độ bên kéo trượt, độ bề uốn và mồ dun giảm,Feed

Tình 42. Ảnh hưởng của lộ mol FUT đến tinh chất keo và vấnNhận xế:

Khi lệ FUT ting tỉ phản ứng giữa F và U xiy ra tiệt để 6 giải

đoạn dẫu, đến giải đoạn sau chỉ xảy a phân ứng da tạ, s6 lượng monomeUF ở giả đoạn dẫu lớn nền hàm lượng khổ tăng, Tương tự, FII tăng thìii đoạn sa lượng sẽ giảm nên Fd giảm, Đến giai đoạn Ha tụ, lượng

F vẫn dr đề in hành các phan ứng ké cả với su thêm vào của U mi nên

thời gian đồng Fin giảm và độ tan rong nước ting. Khi E.UI >2 tì Fsơ lại ở giai đoạn đa ty it (doting lượng P ko đổi) nn Fb hao hụt giai

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

đoạn sauKhi thêm U mới, phản img da tụ thu được lượng sản phẩm Ít,hàm lượng khơ giảm và thời gian đồng rắn tng lê,

Khi P.UI ting, mức độ phản ứng tăng tạo thành cầu trúc mạng chặt

củẽ hơn ở trọng tải đồng rắn nên kêo tg ing, Mặt XĐác, mọng UF thuận

lợi dan xen vào mạng PVA nên độ bên uốn và mô đun tăng. Khi F:U1 cao.

C2), iu hụt Fo phân ng đa tụ khi thầm U, cẩu re mạng không et

"chẽ. F ở quá trình đa tụ thấp thi độ nhớt tăng, keo đồng rin dễ hình thành cầu."trúc tinh thể làm cản tớ sự xâm nhập của các phân tử Keo viio trong vách tế‘bio gỗ (ván din) khiến cho kéo trượt, độ bên uốn vả mỗ đưa giảm.

Bảng 41. Bồ ri th nghiện và kế quả xe nh các nh chất keo và vấn

dần heo ệ nguyên iệ khác nhai

com we