BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH


MAI XUÂN TUẤN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NHỰA UREA-FORMALDEHYDE
VÀ NHỰA PHENOL-FORMALDEHYDE

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 5/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH

MAI XUÂN TUẤN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NHỰA UREA-FORMALDEHYDE
VÀ NHỰA PHENOL-FORMALDEHYDE

Ngành: Chế Biến Lâm Sản

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn : ThS. NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYỆT

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 5/2012

LỜI CẢM TẠ
Được sự chấp nhận của giáo viên hướng dẫn và sự cho phép khoa Lâm
Nghiệp tôi tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm bộ môn Chế
biến lâm sản. Sau khoảng thời gian thực tế để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp một
cách thuận lợi đó là nhờ công sức của quý thầy cô. Vì vậy để tỏ lòng biết ơn, tôi xin
chân thành gởi lời cảm ơn đến:
+Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
+Ban chủ nhiệm khoa Lâm Nghiệp
+Quý Thầy, Cô khoa Lâm nghiệp Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí
Minh đã tận tình giảng dạy chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
+Cô ThS. Nguyễn Thị Ánh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
+ Thầy PGS.TS Phạm Ngọc Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình
thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn:
+ Cô Nguyễn Thị Tường Vy
+Bạn bè và gia đình đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề
tài với những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này.

i 
 


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu điều chế nhựa Ure Formaldehyde và nhựa Phenol
Formaldehyde ” được tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn Chế Biến Lâm Sản
khoa Lâm Nghiệp. Thời gian thực hiện đề tài từ 15/03/2012 đến 15/05/2012. Trong

quá trình tiến hành đề tài đã thực hiện được một số nội dung cụ thể như:
Xác định thông số đầu vào của nguyên liệu.
Tiến hành điều chế nhựa Ure Formaldehyde ở các tỉ lệ khác nhau. Thu được
nhựa có hàm lượng khô 47-58%, độ nhớt 20-26s, thời gian đóng rắn ở nhiệt độ
1500C là 40-50s.
Tiến hành điều chế nhựa Phenol Formaldehyde ở các tỉ lệ phenol/formaldehye
khác nhau thu được nhựa có hàm lượng khô 45-50% , độ nhớt 21-29s, thời gian
đóng rắn ở nhiệt độ 1500C là 55-76s.
Ứng dụng nhựa PF vào sản xuất thử ván dăm có độ dày 18 mm, khối lượng thể
tích 0,7 g/cm3 với nhiệt độ ép 180ºC, thời gian ép 15 phút, độ dãn nở dày 4,133 %.
Ứng dụng nhựa UF vào sản xuất ván dán có độ dày 2,8mm, khối lượng thể tích
0,5g/cm3 với nhiệt độ ép 1500C, thời gian ép 6 phút.
Mục đích chính của đề tài là tìm ra tỉ lệ phân tử gam tối ưu để ứng dụng trong
sản xuất đại trà.

ii 
 


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................... i
TÓM TẮT ...................................................................................................................ii
DANG SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................vii
Chương 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1.1

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1


1.2

Mục đích – mục tiêu nghiên cứu ................................................................... 2

1.2.1 Mục đích nghiên cứu .............................................................................. 2
1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 2
1.3 Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
2.1 Tổng quan về thị trường keo dán gỗ ................................................................ 3
2.2

Tổng quan về keo dán gỗ............................................................................... 4

2.2.1 Khái niệm giữa keo và nhựa ...................................................................... 4
2.2.1 Cơ sở lí luận về dán dính ........................................................................ 4
2.2.2 Một số học thuyết dán dính .................................................................... 6
2.3 Phản ứng hóa học tạo keo .............................................................................. 9
2.3.1 Phản ứng trùng hợp ................................................................................. 9
2.3.2 Phản ứng trùng ngưng............................................................................. 9
2.4 Phân loại keo dán gỗ .................................................................................... 10
2.4.1 Phân loại theo nguồn gốc của keo ........................................................ 10
2.4.2 Phân loại theo thành phần chủ yếu có tác dụng dán dính ..................... 11
2.5 Các loại keo dán gỗ phổ biến ...................................................................... 11
2.5.1 Nhựa Phenol Formaldehyde ................................................................. 11
2.5.1.1 Các giai đoạn phản ứng tạo nhựa Phenol Formaldehyde .................. 11
2.5.2 Nhựa Ure Formaldehyde ...................................................................... 13
2.5.2.1 Các giai đoạn phản ứng tạo nhựa Urea Formaldehyde ..................... 13

iii 
 



Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 16
3.1

Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 16

3.2

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 16

3.2.1 Dụng cụ thí nghiệm............................................................................... 16
3.2.2 Khảo sát nguồn nguyên liệu ................................................................. 16
3.2.2.1 Urea ................................................................................................... 16
3.2.2.2 Formalin ............................................................................................ 17
3.2.2.3 Phenol ................................................................................................ 17
3.2.3 Thí nghiệm nấu nhựa Phenol Formaldehyde ........................................ 17
3.2.4 Thí nghiệm nấu nhựa Urea Formaldehyde ........................................... 19
3.2.5 Phương pháp xác định chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa ................................. 20
3.2.5.1 Xác định ngoại quan .......................................................................... 20
3.2.5.2 Xác định độ nhớt ............................................................................... 20
3.2.5.3 Xác định độ pH.................................................................................. 21
3.2.5.4 Xác định hàm lượng khô ................................................................... 21
3.2.5.5 Xác định thời gian đóng rắn của nhựa............................................... 21
3.2.6 Thí nghiệm ép thử ván dán và ván dăm ................................................ 22
3.2.6.1 Ván dăm............................................................................................. 22
3.2.6.2 Ván dán ............................................................................................. 24
Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................... 26
4.1.


Kết quả thí nghiệm điều chế nhựa Phenol Formaldehyde ........................... 26

4.1.1 Tỉ lệ phân tử gam phenol/formaldehyde 1/2 .......................................... 26
4.1.1.1 Chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2............ 27
4.1.2 Tỉ lệ phân tử gam phenol/formaldehyde là 1/1,5 .................................. 28
4.1.2.1 Chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5......... 30
4.1.3 Tỉ lệ phân tử gam phenol/formaldehyde là 1/1,2 .................................. 31
4.1.3.1 Chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,2......... 32
4.1.4 Thảo luận .............................................................................................. 34
4.2 Kết quả thí nghiệm nhựa Urea Formaldehyde ............................................ 36
4.2.1 Tỉ lệ phân tử gam urea/formaldehyde là 1/2 ......................................... 36
4.2.1.1 Chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 ............... 37
4.2.2 Tỉ lệ phân tử gam urea/formaldehyde là 1/1,5 ...................................... 38
4.2.2.1 Chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 ............ 40

iv 
 


4.2.3 Tỉ lệ phân tử gam urea/formaldehyde 1/1,2.......................................... 42
4.2.3.1 Chỉ tiêu kĩ thuật của nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 ........... 43
4.2.4 Thảo luận .............................................................................................. 44
4.3 Kết quả thí nghiệm ép thử ván..................................................................... 46
4.3.1 Ván dăm ................................................................................................ 46
4.3.2 Ván dán ................................................................................................. 47
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................. 49
5.1

Kết luận........................................................................................................ 49


5.2

Kiến nghị ..................................................................................................... 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 51
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 52

v 
 


 

DANG SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
UF

Urea-Formaldehyde

PF

Phenol-Formaldehyde

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam

W

Khối lượng riêng của ván


Wd

Độ ẩm dăm

Pk

Áp lực chỉ trên đồng hồ

W

Độ ẩm ván

W

Độ trương nở ván

T

Thời gian ép

P

Áp suất ép

USUT

Ứng suất uốn tĩnh

DN


Dãn nở

N/c

Nghiên cứu

NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

 
 
 

vi 
 


 
 
 

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1: Quá trình điều chế nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là 1/2..................26 
Bảng 4.2: Theo dõi quá trình sấy nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2 ...............27 
Bảng 4.3: Quá trình nấu nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là 1/1,5 .....................29 
Bảng 4.4: Theo dõi quá trình sấy nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là 1/1,5 ........30 
Bảng 4.5: Theo dõi quá trình điều chế nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là1/1,2 .31 
Bảng 4.6: Theo dõi quá trình sấy nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde là1/1,2 .........33 
Bảng 4.7: Kết quả so sánh các chỉ tiêu kĩ thuật của mỗi loại tỉ lệ
phenol/formaldehyde.................................................................................................34 

Bảng 4.8: So sánh chỉ tiêu kĩ thuật từng loại tỉ lệ phenol/formaldehyde ..................35 
Bảng 4.9: Theo dõi quá trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde là 1/2 ......36 
Bảng 4.10: Bảng theo dõi quá trình sấy nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde là 1/2 ....37 
Bảng 4.11: Theo dõi quá trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde là 1/1,5 39 
Bảng 4.12: Bảng theo dõi quá trình sấy nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde là 1/1,5 .40 
Bảng 4.13: Theo dõi quá trình điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde là 1/1,2 .42 
Bảng 4.14: Theo dõi quá trình sấy nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde là 1/1,2..........43 
Bảng 4.15: Kết quả so sánh hàm lượng khô mỗi loại tỉ lệ urea/formaldehyde .........45 
Bảng 4.16: So sánh chỉ tiêu kĩ thuật từng loại tỉ lệ urea/formaldehyde ....................46 
Bảng 4.17: So sánh ván thí nghiệm với tiêu chuẩn ngành........................................48

vii 
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Liên kết hóa học giữa keo và gỗ .................................................................6 
Hình 2.2: Liên kết tổng quát giữa nhựa isocyanate phản ứng ....................................6 
với nhóm OH của gỗ ...................................................................................................6 
Hình 2.3: Sơ đồ phản ứng trùng ngưng tạo nhựa mạch thẳng ..................................10 
Hình 2.4: Sơ đồ phản ứng trùng ngưng tạo nhựa mạng lưới không gian .................10 
Hình 2.5: Sơ đồ nhựa ở giai đoạn rezol ....................................................................12 
Hình 2.6: Sơ đồ nhựa ở giai đoạn rezitol ..................................................................12 
Hình 2.7: Sơ đồ phản ứng đóng rắn nhựa Phenol .....................................................13 
Hình 2.8: Sơ đồ đóng rắn nhựa urea formaldehyde ..................................................15 
Hình 4.1: Biểu đồ điều chế nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/2.........................27 
Hình 4.2: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn và nhiệt độ nhựa PF tỉ lệ
phenol/formaldehyde 1/2 ..........................................................................................28 
Hình 4.3: Biểu đồ nấu nhựa PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,5 .............................29 

Hình 4.4: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn và nhiệt độ keo PF tỉ lệ
phenol/formaldehyde 1/1,5 .......................................................................................31 
Hình 4.5: Biểu đồ điều chế PF tỉ lệ phenol/formaldehyde 1/1,2...............................32 
Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn và nhiệt độ nhựa PF tỉ lệ
phenol/formaldehyde 1/1,2 .......................................................................................34 
Hình 4.7: Biểu đồ hàm lượng khô từng loại tỉ lệ phenol/formaldehyde ...................35 
Hình 4.8: Biểu đồ điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/2 ............................37 
Hình 4.9: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn và nhiệt độ nhựa UF tỉ lệ
urea/formaldehyde 1/2 .............................................................................................38 
Hình 4.10: Biểu đồ điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,5 .......................40 

viii 
 


Hình 4.11 Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn và nhiệt độ nhựa UF tỉ lệ
urea/formaldehyde 1/1,5 ...........................................................................................41 
Hình 4.12: Biểu đồ điều chế nhựa UF tỉ lệ urea/formaldehyde 1/1,2 .......................43 
Hình 4.13: Biểu đồ quan hệ thời gian đóng rắn và nhiệt độ nhựa UF tỉ lệ
urea/formaldehyde 1/1,2 ..........................................................................................44 
Hình 4.14 Biểu đồ hàm lượng khô của từng loại tỉ lệ urea/formaldehyde................45 

ix 
 


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Keo dán hiện nay có mặt trên rất nhiều lĩnh vực trong nền kinh tế quốc dân.

Riêng ngành chế biến gỗ, keo dán là loại vật liệu thứ hai không thể thiếu được trong
hầu hết các sản phẩm gỗ như: đồ mộc, trang trí nội thất, đặc biệt là các loại ván dăm,
ván sợi, ván dán, ván ghép thanh….
Cùng với sự phát triển của ván nhân tạo, keo dán gỗ càng được phát triển
mạnh và được sử dụng rộng rãi và dần thay thế keo abumin trong dán gỗ. Trong
những năm vừa qua công nghệ sản xuất ván dăm, ván dán và ván sợi phát triển
mạnh, đặc biệt là ván ghép thanh cho đồ mộc xuất khẩu và tiêu dùng trong nước thì
keo dán gỗ đóng vai trò quan trọng không thể thiếu được và ngày càng được ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong công nghệ chế biến gỗ. Đối với ngành chế
biến gỗ nước ta chủ yếu sử dụng nhiều loại keo nhập ngoại nhưng gần đây đã có
nhiều doanh nghiệp đã nhập nguyên liệu và tự chế tạo ra nhiều loại keo sử dụng trên
thị trường Việt Nam
Hiện nay keo từ nhựa tổng hợp đã có mặt trong những loại vật liệu mới (vật
liệu composite). Keo từ nhựa tổng hợp có nhiều đặc điểm quý như tính chịu bền,
chịu nước cao, bền với áp lực, chịu nhiệt, không ăn mòn kim loại, đề kháng cao với
vi sinh vật phá hoại gỗ, chịu được tác dụng hóa học của môi trường acid hay kiềm.
Đặc tính cơ lí cao chịu được nhiệt độ khắc nghiệt của khí hậu nhiệt đới.
Để đáp ứng với yêu cầu phát triển ngành chế biến gỗ nhằm sử dụng có hiệu
quả nguồn nguyên liệu gỗ, đặc biệt là gỗ rừng trồng tạo ra các sản phẩm đa dạng
hơn. Được sự chấp thuận của bộ môn Chế biến Lâm sản- Khoa Lâm Nghiệp- Trường
Đại học Nông Lâm và sự hướng dẫn của cô ThS. Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, chúng tôi

1 
 


tiến hành thực hiên đề tài “ Nghiên cứu điều chế nhựa Ure Formaldehyde và nhựa
Phenol Formaldehyde ”.
1.2 Mục đích – mục tiêu nghiên cứu
1.2.1 Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu điều chế nhựa Ure Formaldehyde và nhựa Phenol
Formaldehyde nhằm mục đích sau : nghiên cứu phương pháp điều chế nhựa UF và
PF, ứng dụng trong sản xuất ván nhân tạo. Xác định tỉ lệ hóa chất để có sản phẩm
keo tốt nhất.
1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu
Nhắm để đạt được mục đích đề ra, mục tiêu nghiên cứu phải đạt được và giải
quyết những vấn đề sau:
-

Xác định thời gian, nhiệt độ, loại hóa chất để nấu keo.

-

Tiến hành nấu thực nghiệm nhựa UF và PF theo từng tỉ lệ phân tử gam.

-

Xác định quá trình phản ứng tạo keo.

1.3 Phạm vi nghiên cứu
Do thời gian có hạn, đề tài không thể đề cập hết từng tỉ lệ phân tử gam trong
từng loại keo và từng loại keo được dùng làm mẫu đối chiếu. Trong giới hạn của đề
tài, chúng tôi chỉ đề cập tới hai loại keo UF và PF theo tỉ lệ phân tử gam 1/2 ; 1/1,5;
1/1,2.

2 
 


Chương 2

TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về thị trường keo dán gỗ
Do đặc tính kĩ thuật và kinh tế của keo dán, nó trở thành một vật liệu được
quan tâm nhất. Theo thống kê của tập đoàn Chemquest thì hiện nay doanh thu trên
toàn thế giới từ keo dán là trên 24 tỉ USD, trong đó Mĩ là thị trường lớn nhất, doanh
thu khoảng 9,2 tỉ USD với tỉ lệ tăng trưởng trên 3% /năm, Châu Âu là một thị trường
rất triển vọng với doanh thu 8,8 tỉ USD, tỉ lệ tăng trưởng khoảng 2,5%. Keo dán có
thị trường trải rộng trên toàn cầu, Châu Á có doanh thu keo dán khoảng 1 tỷ USD,
đây là một vùng phát triển kinh tế mạnh, mức tăng hằng năm lên đến 5,5%. Trong
những năm qua, kinh tế Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc đặc biệt là
ngành gỗ, giày da, dệt, điện tử, ôtô, xe máy, do vậy nhu cầu keo dán hiện tai và tương
lai sẽ tăng lên rất lớn. sự tăng trưởng của các loại keo khác nhau tùy thuộc điều kiện
phát triển, khoa học công nghệ. Trong đó luật môi trường có ảnh hưởng đáng kể đến
thị phần của các loại keo dán.
Keo dán trên cơ sở dung môi chiếm 9,2% tổng số, mặc dù do những quy định
về bảo vệ môi trường, việc sử dụng keo dán dung môi hạn chế hơn, tuy vậy hàng năm
vẫn tăng trưởng khoảng 3% do loại keo dán này có độ bám dính cao, công nghệ chế
tạo và dán đơn giản.
Keo dán dùng dung môi là nước chiếm tỉ lệ cao nhất trong đó nhu cầu trong
các ngành công nghiệp chiếm 59,3%. Nhựa dùng để chế tạo keo dán nước cũng tăng
mạnh, khoảng 7,5% mỗi năm.
Tuy nhiên thị trường keo tại Việt Nam vẫn còn khá non trẻ, hiện có rất ít cơ sở
sản xuất keo trong nước, quy mô sản xuất nhỏ, trình độ kĩ thuật còn yếu nên các công
ty chủ yếu sử dụng keo nhập từ nước ngoài. Có khá nhiều chủng loại keo trên thị
trường nhưng không có sự đồng nhất về chất lượng keo, chỉ tiêu kĩ thuật cần thiết.

3 
 



Tuy nhiên với sự phát triển vượt bậc của ngành gỗ thì cũng kéo theo sự phát triển của
ngành keo dán, có thể nói ngành keo dán ở Việt Nam rất có tiềm năng phát triển.
2.2 Tổng quan về keo dán gỗ
2.2.1 Khái niệm giữa keo và nhựa
Quá trình dán dính là sự kết hợp giữa hai vật thể trong những điều kiện nhất
định dưới tác dụng của chất kết dính. Chất kết dính còn gọi là keo.
Nhựa hóa học là một hợp chất cao phân tử do các nguyên tố cao phân tử thấp
tạo thành. Nhựa hóa học cao phân tử còn gọi là polime.
Keo dán hóa học được điều chế từ nhựa hoá học cao phân tử hòa tan trong
dung dịch kiềm ở một nồng độ nhất định và có độ pH nhất định.
Trong thực tế sản xuất người ta điều chế nhựa để dự trữ, khi cần sử dụng mới
pha chế thành keo. Để bảo quản nhựa được lâu thường phải duy trì độ pH = 7,5 – 8.
Đối với keo thì phải pha chế pH = 5 (dùng cho dán nóng) và pH = 3 (dùng cho dán
nguội), ngoài ra còn pha chế thêm một số phụ gia khác để làm chất độn hoặc những
chất có khả năng chống sâu mọt….
2.2.1

Cơ sở lí luận về dán dính
Khi hình thành liên kết keo dán mà một hoặc cả hai mặt dán là gỗ thì bản chất

gỗ quyết định việc chọn loại keo dán và cách dán.
Bám dính cơ học đòi hỏi có đủ độ xốp bề mặt gỗ thì keo dán mới có thể thấm
vào lớp bên trong khi vẫn còn ở thể lỏng. nó hình thành nên các đinh keo bị cứng lại
trong lỗ xốp. Như vậy thì độ bền mối dán phụ thuộc vào độ bền của màng keo và bề
mặt nhám của vật thể dán. Vật liệu càng xốp bề mặt càng nhám thì mối dán càng bền
và diện tích tiếp xúc của các đinh keo càng lớn thì độ bền mối dán càng tăng.
Độ bám dính riêng là khái niêm thường được dùng để phân biệt với bám dính
cơ học. Trong một số trường hợp, đặc biệt là dán nhựa Phenol-formaldehyde, có bằng
chứng rõ ràng về sự phản ứng của xenlulo và hợp chất Phenol-formaldehyde ở giai
đoạn phản ứng. Cơ chế liên kết có thể là liên kết hydro, lực hóa trị hay liên kết van-de

Waal tùy thuộc vào loại keo dán. Bình thường thì gỗ có bản chất ưa nước và có độ
xốp cao. Nguyên lí cơ bản là không thể dán một vật nếu không làm ẩm bề mặt trước,

4 
 


vì thế phải dùng keo dán ưa nước ở giai đoạn chưa đóng rắn và nên sử dụng hợp phần
để lấp đầy lỗ trống.
Gỗ có thể được gọi là vật liệu “sống”. Về mặt hữu cơ thì không đúng, tuy
nhiên xét về mặt cơ học thì đúng. Do gỗ hút ẩm từ không khí nên có sự trương nở,
trái lại gỗ sẽ co rút khi độ ẩm tương đối giảm, các lực biến dạng méo mó thường rất
cao, hơn nữa nếu lực này tác dụng trong quá trình keo dán nhiệt rắn đang ở giai đoạn
gel mềm thì gel sẽ bị gãy và tạo nên liên kết yếu. nếu không tác dụng lực dán mạnh sẽ
thường xảy ra hiện tượng cong vênh và bất cứ sự dịch chuyển nào cũng có thể dẫn tới
sự thay đổi và tạo nên liên kết yếu. Nhưng không phải lúc nào cũng cần tác dụng lực
ép cao. Nếu cấu trúc không ổn định có thể dẫn đến các lực cong tác dụng do đó liên
kết sẽ bị kéo căng khi sử dụng, kết quả là nó sẽ chịu tải trọng thấp hơn so với khi
không có các ứng suất này.
Ngoài khả năng hút ẩm còn có các ảnh hưởng khác. Gỗ có độ ẩm quá cao khi
dán có thể hấp thụ nhiều keo dán khi sử dụng. Trái lại, gỗ quá khô sẽ dẫn tới độ ẩm
bề mặt ván thấp, thấm keo ít và như thế sẽ tạo liên kết có độ bền thấp hơn nhiếu. cuối
cùng khả năng hút ẩm sẽ quyết định lượng vật liệu bay hơi tạo nên áp lực trong
trường hợp dán ép nóng. Nếu tổng lượng chất bay hơi là lớn thì khả năng bị vỡ hơi là
không thể tránh khỏi và như vậy liên kết còn lại rất yếu.
Gỗ có thể trở nên kị nước ở bề mặt. khi điều này xảy ra thì không dễ dàng
nhận thấy nhưng với keo dán thông thường thì kết quả thể hiện ở liên kết yếu. nguyên
nhân chủ yếu gây nên sự kị nước ở gỗ là do nhiệt độ quá cao. Gỗ được dán ở nhiệt độ
trên 1490C thường tạo ra bề mặt kị nước do đó khó có thể làm ẩm bề mặt hợp lí.


5 
 


Hình 2.1: Liên kết hóa học giữa keo và gỗ

Hình 2.2: Liên kết tổng quát giữa nhựa isocyanate phản ứng
với nhóm OH của gỗ
2.2.2

Một số học thuyết dán dính
Có rất nhiều học thuyết và những quan điểm khác nhau về sự dán dính, nhìn

chung có thể khái quát một số học thuyết cơ bản sau:
Thuyết về sự kết hợp cơ giới (thuyết lấp lỗ hổng)
Ở học thuyết này nêu ra hiện tượng dán dính là do ăn khớp cài răng lược giữa
lớp keo và bề mặt nhám của vật thể dán. Trong quá trình dán dính keo sẽ chui vào
khe hở các vật thể dán tạo thành đinh keo để tăng lực dán dính giữa keo và bề mặt vật
thể dán. Như vậy độ bền mối dán phụ thuộc vào độ bền của màng keo và bề mặt nhán
của vật thể dán. Vật liệu càng xốp bề mặt càng nhám thì mối dán càng bền và diện
tích tiếp xúc của các đinh keo càng lớn thì độ bền mối dán càng tăng. Thuyết này chỉ
giải thích cho sự dán dính các vật liệu xốp vì thế việc áp dụng thuyết này cho các
trường hợp khác bị hạn chế.
Thuyết về sức căng mặt ngoài
Nhiều chuyên gia cho rằng quá trình dán dính là do lực hút được sản sinh do
sức căng mặt ngoài, vì vậy có thể làm tăng tác dụng dán dính bằng cách cho thêm

6 
 



những chất có bề mặt hoạt tính khác nhau. Macben đã đưa vào các chất dính những
phân tử có hoạt tính bề mặt như các chất có chứa nhóm (-OH) Hydroxyl và Cacbo
(CO) vào keo dán. Đối với những vật thể dán có bề mặt nhẵn khi sử dụng keo dán có
thêm những chất chứa nhóm (OH hoặc CO) thì độ bền mối dán cao hơn các mối dán
không có nhóm này tham gia.
Thuyết khuyếch tán
Theo nhà khoa học Vouski (Nga) đề xuất nội dung học thuyết như sau : “ Các
hợp chất polime khi dán dính sẽ khuyếch tán các phâm tử dạng chuỗi hoặc một đoạn
chuỗi từ chất dán dính sang vật thể dán và ngược lại để tạo nên mối liên kết bền vững
giữa chúng”.
Ông cho rằng sự dán dính tốt sẽ có được những chất cao phân tử dạng chuỗi
xích kéo dài, những chuỗi xích này có chiều dài phù hợp thì khả năng dán dính sẽ
tăng. Xong chiều dài chuỗi polime quá lớn hoặc quá nhỏ đềy không phù hợp và
không làm tăng được khả năng dán dính.
Thuyết khuyếch tán này dựa trên các chất cao phân tử có khả năng truyền động
Brown (nếu chất dán dính có các phân tử khuyếch tán vào vật thể dán thì ngược lại
vật thể dán cũng có khả năng khuyếch tán các phân tử của chúng vào các phân tử chất
dán dính).
Quá trình khuyếch tán hai chiều được chứng minh qua hiên tượng dán dính các
vật liệu dẻo. tính chất của polime nhiệt dẻo như sự hòa trộn các phân tử của hai vật
chất, khả năng các phân tử tham gia chuyển động Brown sẽ phá hủy biên giữa các
pha và tạo ra một lớp trung gian có khả năng liên kết bền vững giữa hai polime.
Sự hòa trộn tương hỗ giữa các phân tử được xác định bằng chỉ số phân cực của
polime được quyết định tính dán dính của nó. Theo Vouski thì tính dán dính cao chỉ
khi nào có cả hai polime đều phân cực hoặc không phân cực. nếu quá trình dán dính
xảy ra một polime phân cực còn polime kia không phân cực thì khả năng dán dính
kém.
Thuyết này chỉ giải thích được các vật liệu dán dính là những polime hòa trộn
với nhau, không thể giải thích được các hiện tượng dán dính của các vật liệu khác.


7 
 


Thuyết hút dẫn
Theo Mac Lauren, Drepboin và Starerman thì quá trình dán dích là do lực hút
dẫn trên bề mặt vật thể dán và chất dính. Tổng hợp lực hút dẫn của các phân tử này
được đặc trưng bằng lực Vandecvan.
Sự hút dẫn chỉ xuất hiện ở hai bề mặt vật thể rắn hoặc lỏng liên kết các phân tử
của vật chất ở pha khí hoặc pha lỏng tiếp xúc nhau ở bề mặt này. Quá trính dán dính
được chia ra hai giai đoạn: giai đoạn đầu có sự dịch chuyển các phân tử từ chất dính
tới bề mặt của vật thể dán nhờ chuyển động Brown. Giai đoạn hai được gọi là giai
đoạn bám dính thiết lập sự cân bằng hút dẫn, với khoảng cách xác định giữa các phân
tử đủ gần nhau (khoảng 5A0), lực Vandecvan bắt đầu tác động đồng thời với lực
khuyếch tán, lực cảm ứng, lực tĩnh điện tạo mối liên kết chắc chắn giữa hai vật chất.
Thuyết hút dẫn không giải thích được sự dán dính của các polime không phân
cực khi lực hút giữa các phân tử của chúng rất nhỏ.
Thuyết liên kết hóa học
Nhà bác học D.A. Kardasev (Nga) đưa ra thuyết liên kết hóa học, ông cho rằng
độ bền của mối liên kết hóa học phụ thuộc vào việc tạo ra những liên kết háo học giữa
các chất dán dính và vạt liệu dán. Ví dụ khi dán gỗ bằng keo tổng hợp phenolfornandehyd liên kết hóa học được tạo ra của các phân tử cellulose là những nhóm
hydroxyl (OH) và nhóm methyl của nhựa để tạo ra nhóm este. Kết luận này khẳng
định rằng tính dính của những hợp chất cao phân tử phụ thuộc vào cấu trúc của những
phân tử và một số yếu tố khác xác định điều kiện để dán dính.
Những yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dán dính nhiều nhất của nhựa là trọng
lượng phân tử của nó. Những polime có trọng lượng phân tử thấp thì tính bám dính
cao nhưng khả năng bám dính thì lại thấp. ngược lại những polime có trọng lượng
phân tử cao thì tính bám dính thấp nhưng khả năng bám dính lại cao. Ngoài ra tính
chất dán dính của nhựa còn phụ thuộc vào chế độ đóng rắn của nó, vì thế độ đóng rắn

ảnh hưởng tới liên kết hóa học. sự tách nước, ứng suất của mối dán.

8 
 


2.3 Phản ứng hóa học tạo keo
2.3.1 Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là phản ứng hóa học giữa những chất giống nhau hoặc
khác nhau xong kết cáu hóa học đều chưa bão hòa, có nối đôi hoặc nối ba hoặc các
phân tử có mối liên kết dễ bị phá vỡ trong quá trình phản ứng. trong quá trình trùng
hợp ngoài sản phẩm chính cao phân tử không có những sản phẩm phụ, do vậy tỉ lệ
các chất tham gia phản ứng bằng các chất tạo thành sau phản ứng.
Có hai loại phản ứng trùng hợp sau đây:
 Phản ứng trùng hợp đều :
Các chất tham gia phản ứng có kết cấu phân tử giống nhau, ví dụ như phản
ứng trùng hợp etylen thành polietylen:
n( CH2

CH2)    → ( −CH2−CH2−)n

Tùy theo điều kiện phản ứng trùng hợp có thể thay đổi khác nhau và cho các
polime có cấu tạo và tính chất khác nhau.
 Phản ứng trùng hợp xen kẽ :
Sản phẩm là những cao phân tử có tính cơ lí cao hơn hẳn sản của phản ứng
trùng hợp đều. polyvinyl clorua vinylacetate bền vững, đàn hồi trong suốt hơn
polyvinyl-clorua hay polyvinyl-acetate. Tăng tỉ lệ vinylclorua thì làm cho các polime
có tính cứng rắn cao hơn, ngược lại nếu tăng tỉ lệ vinylacetate sẽ làm tăng tính đàn
hồi của polime. Do đó phản ứng trùng hợp xen kẽ được sử dụng phổ biến trong sản
xuất.

2.3.2 Phản ứng trùng ngưng
Phản ứng trùng ngưng là phả ứng giữa hai hay nhiều chất có hai hay nhiều
nhóm chức tạo thành hợp chất cao phân tử, kết quả của phản ứng trùng ngưng ngoài
sản phẩm chính còn có sản phẩm phụ.
Các sản phẩm phụ loại ra sau phản ứng là những phân tử nhỏ, đơn giản như
nước, rượu, acid và một số chất khác. Phản ứng trùng ngưng thường xảy ra chậm, từ
từ không nhanh như phản ứng trùng hợp. điều kiện cơ bản của những chất tham gia
phản ứng trùng ngưng phụ thuộc vào bản chất và số nhóm định chức của nó. Số nhóm

9 
 


định chức quyết định dạng kết cấu của hợp chất phân tử tạo thành (mạch thẳng, mạch
mạng lưới, không gian ba chiều).
Những đơn chất trong phân tử có hai nhóm chức kết hợp với nhau tạo thành
hợp chất cao phân tử mạch thẳng:
−A− + −B− → −A−B−A−B−…..
Hình 2.3: Sơ đồ phản ứng trùng ngưng tạo nhựa mạch thẳng
Những đơn chất có 3 nhóm chức kết hợp với đơn chất có 2 nhóm chức tạo
thành mạng lưới không gian:

Hình 2.4: Sơ đồ phản ứng trùng ngưng tạo nhựa mạng lưới không gian
2.4 Phân loại keo dán gỗ
2.4.1 Phân loại theo nguồn gốc của keo
 Keo dán gỗ có nguồn gốc thực vật: Đây là loại keo được điều chế từ protein
của hạt đậu nành hay những hạt khác có chứa protein. Keo thực vật rất phong
phú bao gồm tất cả các loại tinh bột, các loại nhựa cây như sơn ta, gôm, cao
su thiên nhiên, sáp, protit từ ngô, đậu nành, dầu thực vật…
 Keo dán trên cơ sở nguồn gốc động vật:Bao gồm những loại keo như keo

xương, keo máu, keo sữa, cánh kiến….
 Keo dán trên cơ sở hợp chất vô cơ
 Keo dán nguồn gốc tổng hợp
 Keo tổng hợp vô cơ
 Keo tổng hợp hữu cơ thuộc nhóm hợp chất đặc biệt
 Keo nhựa nhiệt rắn
 Keo từ nhựa nhiệt dẻo

10 
 


2.4.2 Phân loại theo thành phần chủ yếu có tác dụng dán dính
Các loại keo da, keo xương, keo tác dụng dán dính chủ yếu là abumin nên
được gọi là keo abumin.
Keo dán có nhiều loại nhưng không phải loại nào cũng dùng để dán gỗ, thông
thường người ta sử dụng loại keo có độ bền lớn để dán gỗ như các loại keo pha chế từ
nhựa hóa học hay keo abumin. Trong thực tế còn phụ thuộc vào mục đích sử dụng và
giá thành sản phẩm người ta chọn các loại keo phù hợp với mục đích sử dụng.
2.5 Các loại keo dán gỗ phổ biến
2.5.1 Nhựa Phenol Formaldehyde
Là hỗn hợp nhựa được trùng ngưng từ Phenol và Formanlin trong môi trường
acid.
Đặc điểm: nhựa màu nâu đỏ, mùi hắc, độ bền cao, chịu nước tốt sử dụng trong
sản xuất ván dăm, ván sợi và các vật liệu dán khác, cót ép sử dụng ngoài trời… Keo
phenol dễ điều chế, đóng rắn ở nhiệt độ cao, chịu nhiệt và chịu được độ mài mòn.
Tính chất: loại keo này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất ván
dán, thoi dệt, ván chịu nước, ván ép lớn, ván bao bì… Keo đóng rắn nóng thường là
nhựa tan trong nước hoặc trong rượu nhiệt độ đóng rắn có thể giao động trong một
giới hạn lớn. Nhưng cần chú ý muốn giảm thời gian ép phải tăng nhiệt độ keo ép.

Keo phenol đóng rắn nóng nhiệt độ thích hợp nhất thường là 1400C-1500C . Nếu
nhiệt độ tăng quá >1600C keo dòn dễ cháy.
2.5.1.1 Các giai đoạn phản ứng tạo nhựa Phenol Formaldehyde
 Nhựa ở giai đoạn đầu (rezol)
Ở nhiệt độ thấp từ 200C – 600C trong môi trường kiềm các rượu phenol được tạo
ra không tham gia vào phản ứng mafchir ở nhiệ độ cao hơn 700C các rượu phenol mới
tác dụng với nhau theo sơ đồ:
(1)

11 
 


(2)

Hình 2.5: Sơ đồ nhựa ở giai đoạn rezol
 Nhựa ở giai đoạn giữa
1 và 2 tác dụng với nhau tạo thành nhựa mạch thẳng rất ít mạch rẽ, nhựa ở giai
đoạn này có trọng lượng phân tử thấp từ 400 – 800 hoặc 1000. Nhựa trùng ngưng
(polimer thấp) hòa tan trong nước hoặc dung môi hữu cơ

Hình 2.6: Sơ đồ nhựa ở giai đoạn rezitol
Nhựa ở thời kì đầu nếu dùng xúc tác kiềm mạnh ngoài liên kết metilen (−CH2−)
còn xuất hiện một số liên kết ete (oxydimetilen) (−CH2−O−CH2−) vì khi đun nóng thì
CH2O tỏa ra gốc −CH2OH có khả năng phản ứng tiếp tục để chuyển sang trạng thái
rezitol có mạch rẽ.
Nhựa ở thời kì này không hòa tan trong dung môi hữu cơ mà chỉ trương nở lên
một phần. nó chỉ hòa tan ở nhiệt độ lớn hơn 1000C. khi nhiệt độ tăng nhanh 1501600C nhựa sẽ chuyển hóa trạng thái.
 Nhựa ở giai đoạn cuối
Khi nhiệt độ tăng từ 1500C - 1600C và trong thời gian dài thì Rezitol sẽ chuyển

qua trạng thái Rezit, lúc này nhựa cấu tạo mạch không gian ba chiều và tạo ra các
cầu nối metilen. Đặc điểm của nhựa giai đoạn cuối không nóng chảy, không hòa tan

12 
 


trong bất kì dung môi hữu cơ nào. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, nhựa sẽ dòn và dễ cháy,
mất hẳn tính đàn hồi khi làm nóng.

Hình 2.7: Sơ đồ phản ứng đóng rắn nhựa Phenol
2.5.2 Nhựa Ure Formaldehyde
Là hỗn hợp nhựa được điều chế từ Ure và Formalin trong môi trường acid yếu
Đặc điểm: ở dạng lỏng hoặc rắn, màu sáng hoặc trong suốt, dễ sử dụng.
Tính chất: là loại keo kháng nước kém, không bắt lửa, chịu nhiệt tốt. thường
được sử dụng trong công nghiệp ván dán, ván dăm, ván ghép thanh……. Giá thành rẻ
hơn so với keo Melamin Formandehyd, có khả năng hỗn hợp với cá loại keo khác.
2.5.2.1 Các giai đoạn phản ứng tạo nhựa Urea Formaldehyde
Nhựa Urea Formaldehyde được điều chế từ Urea và Formalin có thêm chất
xúc tác.
Phân tử Urea có 4 nhóm chức hoạt động mạnh (các hydrogen dễ thay thế). Quá
trình phản ứng khá phức tạp, sản phẩm cuối là các polimer ở dạnh nhánh hoặc không
gian ba chiều.

13 
 


Phản ứng Urea và Formalin chia làm 2 giai đoạn:
 Giai đoạn đầu: ngưng tụ nhựa trong môi trường kiềm yếu, sảm phẩm tạo thành

dẫn xuất của các monomethylolure, Dimethylolure và trimethylolure.
 Giai đoạn sau: nhựa tiếp tục ngưng tụ trong môi trường acid yếu. các methynol
tiếp tục kết hợp với nhau. Trong thời gian đầu của giai đoạn này, dung dịch nhựa
sẽ đặc dần và xuất hiện các cầu nối ngang methylen và cầu nối ngang dimethylen
ether giữa các phân tử urea.
Khi ngưng tụ monomethynol ure trong môi trường phản ứng khan nước thì
ngay trong giai đoạn đầu sẽ hình thành polymethylen ure tạo ra liên kết nito
acethylen.
n NH2CONHCH2OH → ( NH2CON = CH2)n + n H2O
Sự liên kết nhóm methynol với nhóm amin của phân tử bên cạnh tạo thành cầu
nối methylen.
RNHCH2OH + NH2R1 → RNHCH2NHR1 + H2O
Sự kết hợp của các nhóm methynol của các phân tử cạnh nhau tạo cầu nối
methylen-ether.
RNHCH2OH + HOCH2NHR1 → RNHCH2OCH2NHR1
Sự kết hợp của các nhóm methynol của các phân tử cạnh nhau tạo cầu nối
methylen giải phóng nước và formaldehyde.
RNHCH2OH + HOCH2NHR → RNHCH2NHR + H2O + HCHO
Trong phản ứng đầu khi trùng ngưng mono methylolure trong điều kiện khan
nước thì nhóm methynol được hình thành, sảm phẩm không ổn định vẫn còn nối đôi.
Phản ứng tách nước và hòa tan tốt trong nước. Còn các phản ứng khác, các polymer
hình thành nhanh làm cho sảm phẩm khó hòa tan hơn.

14