Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu ảnh hưởng nhựa muf melamine urea formaldehyde đến một số tính chất cơ học của gỗ cao su biến tính

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu ảnh hưởng nhựa muf melamine urea formaldehyde đến, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu

• Tác giả: Nguyễn Đông Đào
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hải Hoàn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Nhựa MUF Đến Tính Chất Cơ Học Của Gỗ Cao Su Biến Tính
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nguyên liệu tổng hợp keo MUF dùng cho biến tính gỗ
• 1.2. Quy trình tổng hợp nhựa MUF
• 1.3. Cơ chế phản ứng tổng hợp nhựa MUF
• 1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MUF
• 1.5. Tổng quan về nguyên liệu gỗ
• 1.5.1. Cấu tạo gỗ
• 1.5.2. Thành phần gỗ
• 1.5.3. Tình hình gỗ cao su tại thị trường Việt Nam
• 1.6. Công nghệ biến tính gỗ
• 1.7. Sự phát thải Formaldehyde trong gỗ biến tính
• 1.8. Một số chỉ tiêu đánh giá cơ tính của mẫu gỗ biến tính
• 1.8.1. Độ bền uốn tĩnh MOR (Ultimate strength in static bending)
• 1.8.2. Mô đun đàn hồi uốn tĩnh MOE (Modulus of elasticity in static bending)
• 1.8.3. Độ bền nén song song với thớ (Ultimate stress in compression parallel to grain)
• 1.8.4. Độ cứng tĩnh của bề mặt gỗ (Static hardness)
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Gỗ cao su
• 2.3. Phương pháp thực nghiệm và nội dung nghiên cứu
• 2.4. Quy trình tổng hợp và đánh giá tính chất nhựa MUF
• 2.5. Quy trình biến tính gỗ cao su
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Tính chất của nhựa melamine urea formaldehyde
• 3.2. Kết quả khảo sát pH của nhựa MUF
• 3.3. Kết quả khảo sát độ nhớt
• 3.4. Kết quả khảo sát thời gian lưu trữ
• 3.5. Kết quả khảo sát hàm lượng khô
• 3.6. Kết quả khảo sát mẫu gỗ cao su biến tính MUF
• 3.7. Kết quả kính hiển vi điện tử quét SEM
• 3.8. Kết quả độ bền uốn tĩnh (MOR) và mô đun đàn hồi (MOE)
• 3.9. Kết quả độ bền nén song song với thớ
• 3.10. Kết quả độ cứng tĩnh của bề mặt
• 3.11. Kết quả hàm lượng phát thải formaldehyde
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của nhựa MUF đến gỗ cao su

Nghiên cứu về ảnh hưởng của nhựa MUF (Melamine Urea Formaldehyde) đến tính chất cơ học của gỗ cao su biến tính là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến gỗ. Gỗ cao su, với tính chất tự nhiên và khả năng ứng dụng cao, đang ngày càng được chú trọng trong việc cải thiện tính chất cơ học thông qua các phương pháp biến tính. Việc sử dụng nhựa MUF không chỉ giúp tăng cường độ bền mà còn giảm thiểu phát thải formaldehyde, một yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của gỗ cao su trong ngành công nghiệp

Gỗ cao su là một trong những loại gỗ phổ biến tại Việt Nam, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đồ nội thất và xây dựng. Tính chất cơ học của gỗ cao su ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, do đó việc nghiên cứu cải thiện tính chất này là cần thiết.

1.2. Nhựa MUF và ứng dụng trong biến tính gỗ

Nhựa MUF được biết đến với khả năng cải thiện tính chất cơ học của gỗ. Việc ngâm tẩm gỗ cao su bằng nhựa MUF giúp tăng cường độ bền, khả năng chống ẩm và giảm thiểu sự phát thải formaldehyde, từ đó nâng cao giá trị sử dụng của gỗ.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu nhựa MUF

Mặc dù nhựa MUF mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc ứng dụng nó trong biến tính gỗ cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như tỷ lệ hàm lượng melamine, thời gian ngâm tẩm và điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình biến tính. Nghiên cứu cần xác định rõ các yếu tố này để tối ưu hóa quy trình.

2.1. Tác động của hàm lượng melamine đến tính chất nhựa

Hàm lượng melamine trong nhựa MUF có ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tính chất cơ học của gỗ. Việc xác định tỷ lệ tối ưu là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất trong quá trình biến tính.

2.2. Thời gian ngâm tẩm và điều kiện môi trường

Thời gian ngâm tẩm và điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm cũng ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu của nhựa vào gỗ. Nghiên cứu cần xem xét các yếu tố này để đảm bảo tính đồng nhất và hiệu quả của sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nhựa MUF

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhựa MUF đến tính chất cơ học của gỗ cao su, các phương pháp thực nghiệm được áp dụng bao gồm tổng hợp nhựa, biến tính gỗ và đánh giá các tính chất cơ học. Quy trình này giúp xác định rõ ràng mối quan hệ giữa hàm lượng melamine và các tính chất của gỗ.

3.1. Quy trình tổng hợp nhựa MUF

Quy trình tổng hợp nhựa MUF bao gồm các bước như trộn nguyên liệu, điều chỉnh pH và kiểm soát nhiệt độ. Việc này đảm bảo nhựa đạt được các tính chất cần thiết cho quá trình biến tính gỗ.

3.2. Biến tính gỗ cao su bằng nhựa MUF

Gỗ cao su được ngâm tẩm trong dung dịch nhựa MUF với tỷ lệ khác nhau. Sau đó, mẫu gỗ sẽ được sấy khô và đánh giá các tính chất cơ học như độ bền uốn, mô đun đàn hồi và độ cứng bề mặt.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng nhựa MUF có tác động tích cực đến tính chất cơ học của gỗ cao su biến tính. Các mẫu gỗ sau khi biến tính đều cho thấy độ bền cao hơn so với mẫu đối chứng. Điều này mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp chế biến gỗ tại Việt Nam.

4.1. Đánh giá tính chất cơ học của gỗ biến tính

Các phép đo cơ tính cho thấy mẫu gỗ biến tính bằng nhựa MUF có độ bền uốn và mô đun đàn hồi cao hơn. Điều này chứng tỏ nhựa MUF có khả năng cải thiện đáng kể tính chất cơ học của gỗ.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất và phát triển sản phẩm

Việc ứng dụng nhựa MUF trong sản xuất gỗ biến tính không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường. Điều này góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp chế biến gỗ.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về ảnh hưởng của nhựa MUF đến tính chất cơ học của gỗ cao su biến tính đã chỉ ra nhiều kết quả khả quan. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện quy trình và mở rộng ứng dụng của nhựa MUF trong ngành công nghiệp chế biến gỗ.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy nhựa MUF có khả năng cải thiện đáng kể tính chất cơ học của gỗ cao su. Việc tối ưu hóa hàm lượng melamine và quy trình biến tính là cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu có thể mở rộng sang việc ứng dụng các loại nhựa khác hoặc kết hợp với các phương pháp biến tính khác để nâng cao hơn nữa tính chất của gỗ. Điều này sẽ giúp ngành công nghiệp chế biến gỗ phát triển bền vững và cạnh tranh hơn.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Bối cảnh ngành và thực trạng nguyên liệu

Ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam giữ vai trò huyết mạch trong nền kinh tế quốc dân, thuộc nhóm các quốc gia xuất khẩu sản phẩm gỗ hàng đầu thế giới. Theo thống kê của Hiệp hội Cao su Việt Nam và Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, diện tích cây cao su (Hevea brasiliensis) trên cả nước đạt trên 938.800 ha. Riêng kim ngạch xuất khẩu gỗ và các sản phẩm từ gỗ cao su đã vượt mốc 2,5 tỷ USD/năm, chiếm từ 17% đến trên 20% tổng kim ngạch xuất khẩu toàn ngành gỗ.

Tuy nhiên, gỗ cao su tự nhiên thuộc nhóm gỗ có tỷ trọng nhẹ đến trung bình, cấu trúc giải phẫu chứa chủ yếu là phần gỗ dác, tỷ lệ khoang rỗng (lumen) cao và hàm lượng đường/tinh bột dư thừa lớn. Điều này dẫn đến các nhược điểm cố hữu:

• Độ bền uốn tĩnh (Modulus of Rupture - MOR) và mô đun đàn hồi (Modulus of Elasticity - MOE) ở mức trung bình thấp.
• Độ cứng bề mặt hạn chế, dễ bị trầy xước và lún nứt khi chịu tải trọng động hoặc nén tĩnh.
• Tính hút ẩm và giải hấp cao do mật độ nhóm hydroxyl ($-OH$) tự do dồi dào trên mạch cellulose và hemicellulose, gây hiện tượng co ngót, trương nở và biến dạng kích thước.
• Mức độ kháng nấm mốc và côn trùng phá hoại kém nếu không qua xử lý bảo quản sâu.

Vấn đề nghiên cứu (Problem Statement)

Các phương pháp ngâm tẩm hóa chất truyền thống sử dụng nhựa Urea Formaldehyde (UF) bộc lộ nhược điểm nghiêm trọng về độ kháng ẩm kém, liên kết dễ bị thủy phân và phát tán khí formaldehyde tự do ở mức cao, gây độc hại cho sức khỏe con người (được IARC xếp vào nhóm 1 chất sinh ung thư). Ngược lại, nhựa Melamine Formaldehyde (MF) nguyên chất tuy có độ bền cơ lý và tính kháng nước vượt trội nhưng lại có giá thành hóa chất quá cao và yêu cầu nhiệt độ đóng rắn khắt khe.

Do đó, bài toán kỹ thuật đặt ra là: Làm thế nào để tổng hợp một hệ nhựa nhiệt rắn Melamine Urea Formaldehyde (MUF) có phân tử lượng thấp, độ nhớt tối ưu nhằm thẩm thấu sâu vào cấu trúc vi mô của gỗ cao su Bình Phước, đồng thời nâng cao độ bền cơ học và kiểm soát chặt chẽ lượng phát thải formaldehyde đạt tiêu chuẩn Châu Âu EN 717-3?

Mục tiêu dự án

1. Mục tiêu 1: Nghiên cứu và thiết lập quy trình công nghệ tổng hợp nhựa nhiệt rắn MUF phân tử lượng thấp với hàm lượng melamine biến thiên từ 2%, 4%, 6% đến 8% (trên tổng khối lượng dung dịch keo).
2. Mục tiêu 2: Khảo sát, đánh giá toàn diện các đặc tính hóa lý của nhựa MUF tổng hợp theo thời gian: giá trị pH, độ nhớt động học, thời gian lưu trữ (thời gian chuyển đục) và hàm lượng chất khô (solid content).
3. Mục tiêu 3: Xây dựng quy trình công nghệ ngâm tẩm biến tính gỗ cao su kích thước thực nghiệm bằng dung dịch keo MUF pha loãng 25% dưới chế độ chân không - áp lực kết hợp sấy đóng rắn phân đoạn.
4. Mục tiêu 4: Đánh giá định lượng sự cải thiện tính chất cơ học của gỗ biến tính bao gồm: Độ bền uốn tĩnh (MOR), Mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE), Độ bền nén song song với thớ ($\sigma_{c,0}$), Độ cứng tĩnh bề mặt trên 3 mặt cắt (ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm) và Kiểm tra mức độ phát thải Formaldehyde (FE) theo tiêu chuẩn E1 Châu Âu.

Phương pháp tiếp cận giải pháp

• Hóa học tổng hợp: Sử dụng phản ứng đồng trùng hợp ngưng tụ đa cấp (co-condensation) giữa Formaldehyde (F), Urea (U) và Melamine (M) với tỷ lệ mol tối ưu, được kiểm soát pH nghiêm ngặt qua 3 giai đoạn: Kiềm hóa tạo nhóm methylol $\rightarrow$ Acid hóa ngưng tụ tạo mạng polymer $\rightarrow$ Kiềm hóa ổn định cấu trúc.
• Cơ chế ngâm tẩm: Ứng dụng biến tính hóa học thụ động kết hợp chủ động. Dung dịch polymer phân tử lượng thấp len lỏi vào vi mao quản, ngấm vào thành tế bào và điền đầy ruột tế bào (lumen), sau đó dưới tác dụng nhiệt sẽ xảy ra phản ứng đóng rắn tạo mạng lưới liên kết ngang ba chiều bền vững.
• Kiểm chuẩn cơ lý & vi cấu trúc: Ứng dụng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia TCVN và quốc tế ISO/EN, kết hợp phân tích hiển vi điện tử quét SEM (Scanning Electron Microscopy) và trắc quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ở bước sóng $\lambda = 412\text{ nm}$ (phản ứng Hantzsch).

Kết quả kỳ vọng & Chỉ số đo lường (Metrics)

• Nhựa tổng hợp đạt độ nhớt thấp ($< 30\text{ mPa}\cdot\text{s}$ ở nồng độ biến tính 25%), duy trì trạng thái phân tán đồng nhất và pot-life ổn định.
• Tăng chỉ số tăng khối lượng (Weight Percent Gain - WPG) của gỗ lên trên 15% - 30%.
• Tăng chỉ số MOR lên $20% - 45%$, MOE lên $15% - 35%$, độ bền nén dọc thớ tăng $25% - 50%$ so với mẫu đối chứng (HĐC).
• Độ cứng bề mặt trên cả 3 mặt cắt giải phẫu (ngang, xuyên tâm, tiếp tuyến) tăng từ 1,5 đến 2,5 lần.
• Hàm lượng phát thải formaldehyde $\le 3,5\text{ mg/m}^2\text{h}$ (đáp ứng trọn vẹn cấp chất lượng E1 theo chuẩn EN 717-3).

Phạm vi và Giới hạn nghiên cứu

• Vật liệu gỗ: Thân cây cao su (Hevea brasiliensis) trên 20 năm tuổi khai thác tại vùng nguyên liệu Bình Phước, loại bỏ khuyết tật giác mục, mắt chết, được gia công đúng hướng thớ.
• Hệ nhựa biến tính: Nhựa MUF phân tử lượng thấp, khảo sát ở 4 dải tỷ lệ melamine: 2% (MUF2), 4% (MUF4), 6% (MUF6), và 8% (MUF8).
• Quy chuẩn kỹ thuật: Mẫu đo cơ tính được điều hòa tại môi trường tiêu chuẩn ($20 \pm 2^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $65 \pm 5%$) và quy đổi giá trị về độ ẩm thăng bằng chuẩn $W = 12%$.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Ma trận ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

• Must have (Bắt buộc phải có):
  • Dung dịch nhựa MUF có khả năng phân tán trong nước ở nồng độ 25% mà không bị phân lớp tức thời.
  • Mẫu gỗ sau biến tính phải có cấu trúc tế bào nguyên vẹn, nhựa điền đầy vách tế bào.
  • Chỉ tiêu phát thải Formaldehyde đạt chuẩn E1 ($\le 3,5\text{ mg/m}^2\text{h}$).
• Should have (Nên có):
  • Gia tăng độ bền uốn tĩnh MOR $\ge 25%$ và mô đun đàn hồi MOE $\ge 20%$.
  • Tăng độ cứng trên mặt cắt ngang $\ge 40%$.
  • Quy trình tổng hợp có độ lặp lại cao, thời gian bảo quản nhựa ở nhiệt độ phòng $\ge 15$ ngày.
• Could have (Có thể có):
  • Gia tăng đồng thời khả năng chống cháy thụ động do nhân triazine trong melamine chứa $66,6%$ hàm lượng Nitơ.
  • Tối ưu hóa chu kỳ sấy rút ngắn thời gian xử lý nhiệt xuống dưới 48 giờ.
• Won't have (Tạm thời chưa xét đến):
  • Thử nghiệm gia tốc thời tiết ngoài trời dài hạn (trên 5 năm).
  • Biến tính phối hợp đa tác nhân với hạt nano kim loại hoặc nano carbon.

Thiết kế hệ thống và Cơ chế phản ứng

Cơ chế hóa học cốt lõi

1. Giai đoạn Methyl hóa (Phản ứng cộng nucleophile trong môi trường kiềm):

   • Urea phản ứng với formaldehyde tạo methylolurea: $$H_2N-CO-NH_2 + CH_2O \xrightarrow{OH^-} H_2N-CO-NH-CH_2OH \xrightarrow{CH_2O} HOCH_2-NH-CO-NH-CH_2OH$$
   • Melamine chứa 3 nhóm amine hoạt động (vòng đối xứng s-triazine), phản ứng tạo methylolmelamine: $$C_3N_3(NH_2)3 + n CH_2O \xrightarrow{OH^-} C_3N_3(NH_2){3-n}(NH-CH_2OH)_n \quad (n = 1 \div 6)$$

2. Giai đoạn Trùng ngưng (Phản ứng ngưng tụ trong môi trường acid yếu $\text{pH } 5,5 - 6,5$):

   • Tạo cầu nối Methylene bền vững (giải phóng $H_2O$): $$-NH-CH_2OH + H_2N- \xrightarrow{H^+} -NH-CH_2-NH- + H_2O$$
   • Tạo cầu nối Methylene ether: $$-NH-CH_2OH + HO-CH_2-NH- \xrightarrow{H^+} -NH-CH_2-O-CH_2-NH- + H_2O$$
   • Trong quá trình sấy đóng rắn, các liên kết ether kém bền sẽ tự sắp xếp hoặc giải phóng formaldehyde để chuyển hóa thành cầu nối methylene bền vững, khóa chặt cấu trúc mạch polymer trong ma trận sợi gỗ.

3. Cơ chế phản ứng phụ Cannizzaro (Cần hạn chế):

   • Trong điều kiện kiềm mạnh kéo dài, formaldehyde tự oxy hóa - khử tạo acid formic và methanol: $$2 HCHO + OH^- \rightarrow HCOO^- + CH_3OH$$
   • Phản ứng này tiêu hao formaldehyde hữu dụng và làm giảm pH dung dịch keo, do đó cần duy trì nhiệt độ và nồng độ xúc tác kiềm nghiêm ngặt.

Phương pháp luận (Methodology) và Kế hoạch thực nghiệm

Ma trận quản trị rủi ro thực nghiệm

• Rủi ro 1: Nhựa MUF hàm lượng Melamine cao (MUF8) bị gel hóa sớm trong bình phản ứng.
  • Biện pháp kiểm soát: Duy trì pH giai đoạn acid không thấp hơn 6,0; đo độ nhớt liên tục bằng phễu Ford Cup/Brookfield; trung hòa bằng dung dịch NaOH 20% ngay khi đạt độ nhớt mục tiêu.
• Rủi ro 2: Mẫu gỗ bị cong vênh nứt nẻ trong quá trình sấy đóng rắn.
  • Biện pháp kiểm soát: Áp dụng quy trình sấy nhiệt phân đoạn nâng dần từ $40^\circ\text{C} \rightarrow 60^\circ\text{C} \rightarrow 80^\circ\text{C} \rightarrow 103 \pm 2^\circ\text{C}$, tránh sốc nhiệt làm bay hơi nước quá nhanh khỏi lòng tế bào.

---

Implementation và kết quả

Quy trình tổng hợp và biến tính thực nghiệm

Thuật toán tính toán cơ học và trắc quang

1. Độ tăng khối lượng của mẫu gỗ (Weight Percent Gain - WPG): $$WPG (%) = \frac{m_1 - m_0}{m_0} \times 100$$ Trong đó: $m_0$ là khối lượng gỗ sấy kiệt trước ngâm tẩm (g); $m_1$ là khối lượng gỗ sau khi ngâm tẩm và sấy đóng rắn hoàn toàn (g).

2. Độ bền uốn tĩnh (Modulus of Rupture - MOR) theo TCVN 13707-3:2023: $$\sigma_{b,W} = \frac{3 \cdot P_{max} \cdot l}{2 \cdot b \cdot h^2} \quad (\text{MPa})$$ Hiệu chỉnh về độ ẩm chuẩn $12%$: $$\sigma_{b,12} = \sigma_{b,W} \cdot [1 + \alpha(W - 12)] \quad (\text{với } \alpha = 0,04)$$

3. Mô đun đàn hồi uốn tĩnh (Modulus of Elasticity - MOE) theo TCVN 13707-4:2023: $$E_W = \frac{\Delta P \cdot l^3}{4 \cdot b \cdot h^3 \cdot f} \quad (\text{MPa})$$ Hiệu chỉnh về độ ẩm chuẩn $12%$: $$E_{12} = \frac{E_W}{1 - \alpha(W - 12)} \quad (\text{với } \alpha = 0,02)$$

4. Độ bền nén song song thớ theo TCVN 13707-17:2023: $$\sigma_{c,0,W} = \frac{F_{max}}{a \cdot b} \quad (\text{MPa})$$ $$\sigma_{c,0,12} = \sigma_{c,0,W} \cdot [1 + \alpha(W - 12)] \quad (\text{với } \alpha = 0,05)$$

5. Xác định phát thải Formaldehyde bằng phản ứng trắc quang Hantzsch (EN 717-3): Formaldehyde phản ứng với ion amoni và acetylacetone tạo phức màu vàng diacetyldihydrolutidine (DDL): $$2 CH_3COCH_2COCH_3 + HCHO + NH_4^+ \rightarrow DDL (\text{màu vàng}) + 2 H_2O + H^+$$ Nồng độ DDL tỷ lệ tuyến tính với độ hấp thụ quang ở $\lambda = 412\text{ nm}$ tuân theo định luật Lambert-Beer: $$A = \varepsilon \cdot l \cdot C_{FE}$$

Thử nghiệm và Kiểm chuẩn (Testing & Validation)

Phân tích cấu trúc hiển vi điện tử quét (SEM)

• Mẫu đối chứng (HĐC): Quan sát mặt cắt ngang và mặt cắt tiếp tuyến nhận thấy rõ các khoang tế bào rỗng (lumen), thành tế bào mỏng, xuất hiện nhiều vết xốp xơ tự nhiên đặc trưng của gỗ cao su dác.
• Mẫu biến tính (HMUF2 $\rightarrow$ HMUF8): Hình ảnh SEM cho thấy dung dịch nhựa MUF đã thâm nhập sâu vào các vi quản, phủ kín vách tế bào thứ cấp và điền đầy phần lớn thể tích lòng ống tế bào. Mật độ điền đầy tăng dần từ mẫu HMUF2 đến HMUF8, tạo nên cấu trúc composite gỗ - polymer đặc chắc, loại bỏ hoàn toàn các vi lỗ rỗng có khả năng hút nước.

Kết quả đạt được và Số liệu thực nghiệm

Đánh giá xu hướng biến thiên

• Tính chất cơ học: Tất cả các chỉ tiêu MOR, MOE, $\sigma_{c,0}$ và độ cứng 3 mặt cắt đều tăng tuyến tính thuận theo hàm lượng melamine đưa vào phản ứng tổng hợp ($2% \rightarrow 8%$). Mẫu HMUF8 ghi nhận sự cải thiện cao nhất: MOR tăng 56,2%, MOE tăng 45,8%, độ bền nén dọc thớ tăng 61,3%, và độ cứng mặt ngang tăng hơn 102% so với gỗ cao su tự nhiên chưa biến tính.
• Hàm lượng phát thải Formaldehyde (FE): Xu hướng phát thải khí formaldehyde giảm dần từ HMUF2 ($2,85\text{ mg/m}^2\text{h}$) xuống HMUF8 ($1,51\text{ mg/m}^2\text{h}$). Điều này chứng minh vòng triazine của Melamine đóng vai trò như một "bẫy formaldehyde" hoạt tính cao, tham gia liên kết chặt chẽ vào mạng lưới polymer, hạn chế tối đa dư lượng formaldehyde tự do thoát ra ngoài. Toàn bộ 100% mẫu thử nghiệm đều nằm sâu dưới ngưỡng quy định $3,5\text{ mg/m}^2\text{h}$ của chuẩn E1 Châu Âu.

---

Đổi mới và đóng góp

Các điểm cải tiến công nghệ then chốt

1. Kiểm soát phân tử lượng thấp cho dòng keo MUF biến tính: Khác với keo MUF thông thường dùng để ép ván dán (yêu cầu phân tử lượng cao để tạo màng keo trên bề mặt), nghiên cứu này đã thiết lập thành công chế độ ngưng tụ acid ngắt quãng, giữ độ nhớt keo ở mức thấp ($15 - 35\text{ mPa}\cdot\text{s}$) giúp dung dịch dễ dàng thẩm thấu sâu qua các cấu trúc nanomet của vách tế bào gỗ cao su.
2. Kỹ thuật đồng trùng hợp 3 pha tối ưu (Alkaline - Acid - Alkaline): Đảm bảo sự phân bố ngẫu nhiên của các gốc methylolmelamine xen kẽ methylolurea, tăng mật độ liên kết hydro nội phân tử và cầu nối methylene liên phân tử.
3. Cơ chế giảm phát thải nội sinh: Khai thác ái lực phản ứng mạnh của melamine với formaldehyde tự do ở giai đoạn cuối mà không cần phối trộn thêm các chất bắt phụ gia đắt đỏ (như tannin hay amine thơm).

Bảng đối sánh kỹ thuật với các giải pháp trên thị trường

Ý nghĩa khoa học và Đóng góp cho ngành công nghiệp

• Khoa học vật liệu: Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm toàn diện về mối quan hệ giữa hàm lượng Melamine ($2% - 8%$) trong nhựa MUF với các thông số lưu biến học của dung dịch và chỉ số cơ học của gỗ cao su nhiệt đới sau biến tính.
• Kinh tế - Xây dựng: Mở ra giải pháp nâng hạng gỗ cao su từ nhóm IV/V (gỗ nhẹ, kém bền) lên tương đương với nhóm II/III (gỗ xây dựng chịu lực cao), gia tăng giá trị thặng dư cho chuỗi cung ứng cao su Việt Nam.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng thực tế (Use Cases)

• Sản xuất ván sàn gỗ kỹ thuật cao cấp (Engineered Flooring): Ứng dụng lớp bề mặt gỗ cao su biến tính HMUF6/HMUF8 chịu lực nén tĩnh cực cao, chống trầy xước bề mặt, không bị cong vênh co ngót trong môi trường điều hòa nhiệt độ.
• Cấu kiện nội thất và kết cấu chịu lực: Chế tạo bàn ghế xuất khẩu sang thị trường Châu Âu, Bắc Mỹ (nơi có rào cản kỹ thuật khắt khe về phát thải khí độc E1/CARB P2) và các chi tiết chịu uốn trong kiến trúc nhà gỗ hiện đại.
• Pallet tải trọng nặng và vật liệu ngoài trời có che chắn: Đáp ứng khả năng chống ẩm mốc và tải trọng động kéo dài mà không bị mục nát tế bào.

Phân tích hiệu quả kinh tế - kỹ thuật (ROI & Cost-Benefit)

• Chi phí gia tăng: Chi phí hóa chất keo MUF (tính bình quân cho mẫu HMUF4 - HMUF6) và năng lượng sấy ngâm tẩm làm tăng giá thành sản xuất thô khoảng 1.200.000 - 1.800.000 VNĐ/m³ gỗ thành phẩm.
• Giá trị thặng dư thương mại: Gỗ cao su biến tính đạt chuẩn E1, cơ tính tương đương gỗ sồi (Oak) hoặc gỗ dẻ gai (Beech) có thể bán với mức giá cao hơn 4.500.000 - 6.500.000 VNĐ/m³ so với gỗ cao su sấy thường.
• Tỷ suất sinh lời (ROI): Doanh nghiệp chế biến gỗ có thể đạt điểm hoàn vốn đầu tư hệ thống ngâm tẩm áp lực trong vòng 14 - 18 tháng vận hành công nghiệp.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

• Độ ổn định lưu trữ của keo nồng độ melamine cao: Khi tăng melamine lên 8% (MUF8), độ nhớt dung dịch tăng nhanh và xuất hiện hiện tượng chuyển đục (kết tinh/tách pha) sau 5 - 7 ngày ở nhiệt độ phòng, đòi hỏi phải sử dụng keo ngay sau khi tổng hợp.
• Yêu cầu khắt khe về chu kỳ sấy: Thời gian sấy đóng rắn kéo dài (từ 24 đến 48 giờ tùy kích thước mẫu) để tránh hiện tượng rạn nứt tế bào gỗ do chênh lệch áp suất hơi nước nội tại.

Hướng phát triển và Mở rộng nghiên cứu

1. Bổ sung phụ gia biến tính nano: Nghiên cứu phân tán hạt Nano $SiO_2$ ($1 - 2\text{ g/L}$) hoặc Nano Cellulose vào hệ keo MUF nhằm tăng cường đồng thời khả năng chống cháy thụ động và kháng tia cực tím (UV).
2. Tối ưu hóa chất biến tính sinh học: Nghiên cứu thay thế một phần formaldehyde bằng glyoxal hoặc tannin tự nhiên chiết xuất từ vỏ cây keo/tràm để tiến tới hệ vật liệu xanh hoàn toàn không phát thải (Zero FE).
3. Mở rộng chủng loại gỗ: Ứng dụng quy trình keo MUF phân tử lượng thấp trên các dòng gỗ rừng trồng kinh tế khác của Việt Nam như Gỗ Keo lai (Acacia hybrid), Gỗ Xoan ta (Melia azedarach), và Gỗ Bạch đàn (Eucalyptus).

---

Đối tượng hưởng lợi

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi về máy móc thiết bị để triển khai công nghệ biến tính gỗ MUF ở quy mô công nghiệp là gì?

Hệ thống đòi hỏi 3 cụm thiết bị cơ bản: (1) Nồi phản ứng tổng hợp polymer có cánh khuấy điều tốc, vỏ áo gia nhiệt dầu/hơi và hệ thống kiểm soát pH tự động; (2) Nồi ngâm tẩm áp lực chịu được áp suất chân không $-0.09\text{ MPa}$ và áp suất nén $0.8 - 1.2\text{ MPa}$; (3) Lò sấy gỗ công nghiệp có kiểm soát nhiệt độ phân đoạn từ $40^\circ\text{C}$ đến $105^\circ\text{C}$ và hệ thống quạt thông gió cưỡng bức chống đọng ẩm.

2. Tại sao hàm lượng Melamine trong nhựa MUF tăng thì phát thải Formaldehyde lại giảm?

Melamine ($C_3H_6N_6$) có cấu trúc vòng đối xứng $s$-triazine chứa tới 3 nhóm amine hoạt tính (tương ứng 6 nguyên tử hydro có khả năng phản ứng). Melamine đóng vai trò như một tác nhân bẫy formaldehyde cực mạnh, phản ứng cạnh tranh và liên kết cộng hóa trị bền vững với các phân tử formaldehyde tự do, ngăn chặn sự giải phóng khí $HCHO$ ngược trở lại môi trường trong suốt vòng đời sử dụng của gỗ.

3. Quy trình ngâm tẩm này có gây mục nát hoặc suy giảm cấu trúc sợi tự nhiên của gỗ không?

Hoàn toàn không. Quá trình biến tính được thực hiện ở môi trường pH kiểm soát và nhiệt độ sấy vừa phải ($60 - 103^\circ\text{C}$), không làm đứt gãy chuỗi đại phân tử cellulose tự nhiên. Ngược lại, nhựa MUF phân tử lượng thấp thâm nhập vào ruột tế bào và thành tế bào, khi đóng rắn sẽ tạo thành mạng lưới polymer tương hỗ bảo vệ sợi cellulose, giúp tăng đáng kể độ bền chịu lực nén và uốn.

4. Thời gian sống (pot-life) của nhựa keo MUF sau khi tổng hợp là bao lâu?

Ở nhiệt độ phòng ($25 - 30^\circ\text{C}$), nhựa MUF với hàm lượng melamine $2% - 4%$ có thời gian bảo quản ổn định từ 15 đến 20 ngày trước khi có dấu hiệu tăng độ nhớt/chuyển đục. Đối với nhựa MUF hàm lượng melamine cao $6% - 8%$, thời gian lưu trữ khuyến nghị là từ 5 đến 7 ngày, hoặc nên pha loãng và đưa vào hệ thống ngâm tẩm ngay sau khi tổng hợp để đạt hiệu quả thẩm thấu tối đa.

5. Gỗ cao su sau biến tính nhựa MUF có đạt tiêu chuẩn an toàn để sản xuất đồ dùng tiếp xúc trực tiếp trong nhà không?

Hoàn toàn đạt chuẩn. Kết quả đo đạc trắc quang phổ theo tiêu chuẩn EN 717-3 cho thấy hàm lượng phát thải formaldehyde của các mẫu biến tính dao động từ $1,51$ đến $2,85\text{ mg/m}^2\text{h}$, thấp hơn nhiều so với ngưỡng giới hạn trần $3,5\text{ mg/m}^2\text{h}$ của Cấp chất lượng E1 Châu Âu. Sản phẩm an toàn tuyệt đối cho người sử dụng trong các không gian nội thất dân dụng và văn phòng kín.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã nghiên cứu và giải quyết thành công bài toán công nghệ biến tính nâng cấp gỗ cao su tự nhiên thành vật liệu composite gỗ - polymer hiệu năng cao:

• Làm chủ quy trình tổng hợp: Thiết lập thành công công nghệ tổng hợp nhựa nhiệt rắn Melamine Urea Formaldehyde (MUF) phân tử lượng thấp với tỷ lệ Melamine biến thiên ($2% - 8%$), đạt độ nhớt và độ ổn định dung dịch lý tưởng cho quá trình ngâm tẩm sâu.
• Đột phá về cơ tính: Khẳng định vai trò của nhựa MUF trong việc gia cường cơ học toàn diện cho gỗ cao su Bình Phước. Mẫu HMUF8 đạt độ bền uốn tĩnh MOR tăng 56,2%, mô đun đàn hồi MOE tăng 45,8%, độ bền nén dọc thớ tăng 61,3%, và độ cứng bề mặt tăng hơn gấp đôi so với gỗ nguyên liệu ban đầu.
• Chứng thực chất lượng quốc tế: 100% các mẫu gỗ biến tính nghiên cứu đều đạt tiêu chuẩn an toàn phát thải formaldehyde E1 Châu Âu theo chuẩn kiểm định nghiêm ngặt EN 717-3.
• Giá trị ứng dụng: Kết quả nghiên cứu là tài liệu kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao, sẵn sàng chuyển giao cho các nhà máy chế biến gỗ công nghiệp nhằm nâng cao tỷ trọng xuất khẩu các mặt hàng gỗ cao su có giá trị kinh tế cao trên thị trường toàn cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nguyên liệu tổng hợp keo MUF dùng cho biến tính gỗ Melamine urea formaldehyde (MUF) là một loại polymer nhiệt rắn tổng hợp từ phản ứng giữa urea, melamine và formaldehyde được sử dụng biến và rộng rãi trong ngành công nghiệp gỗ do vừa có lượng phát thải formaldehyde thấp hơn so với nhựa urea formaldehyde (UF) vừa có giá thành rẻ hơn so với nhựa melamine formaldehyde (MF) [8]. Các tính chất của nhựa MUF có thể bị ảnh hưởng bởi hàm lượng các chất tham gia vào phản ứng nên tùy thuộc vào từng mục đích sử dụng khác nhau mà yêu cầu nhựa MUF tổng hợp có tỷ lệ nguyên liệu khác nhau. Công thức cấu tạo của urea Danh pháp IUPAC: Diaminomethanal, Urea Tên gọi khác: Carbamide, Carbonyldiamide, Carbonyldiamine, Diaminomethanal, Diaminomethanone Công thức phân tử: CO(NH2)2 Tính chất vật lý Urea là một hợp chất hữu cơ tồn tại ở dạng tinh thể dạng kim, lăng trụ hoặc dạng hạt có màu trắng, ở trạng thái tinh khiết nhất sẽ không mùi nhưng hầu hết các mẫu urea có độ tinh khiết cao hiện nay đều có mùi khai.

Hợp chất này nóng chảy ở 134oC và có khối lượng riêng là 1,32 g/cm3. Nó có khả năng hút ẩm mạnh và sẽ vón cục sau khi hấp thụ ẩm, đặc biệt urea dạng tinh thể có khả năng hút ẩm nhanh gấp 12 lần so với urea dạng hạt [9]. Bên cạnh đó, urea dễ hòa tan trong nước và alcohol. 4 Tính chất hóa học Urea khi phản ứng với acid tạo thành muối acid và xảy ra phản ứng ngưng tụ ở nhiệt độ cao để sinh ra biuret, triuret và acid cyanuric.

Khi nhiệt độ khoảng 160°C, urea phân hủy sinh ra khí amoniac và biến thành acid isocyanic. Urea chứa 46% nitơ (N), đây là hàm lượng nitơ cao nhất trong số các loại phân bón nitơ rắn. Công thức cấu tạo của formaldehyde Danh pháp IUPAC: Methanal Tên gọi khác: Formol, Formalin, methyl aldehyde, methylene oxide Công thức phân tử: CH2O Tính chất vật lý Formaldehyde là một loại khí không màu, có mùi hăng mạnh (cả khí formaldehyde và dung dịch đều có mùi khó chịu đặc trưng), tan nhiều trong nước (>100g/100 ml ở 20oC) gọi là dung dịch formalin và nồng độ dung dịch nước của nó từ 35-40% (Thường được sử dụng nhất là 37%). Sau một thời gian dài bảo quản thì dung dịch formaldehyde thường xảy ra hiện tượng đục do formalin lắng xuống tách ra khỏi dung dịch.

Tính chất hóa học Formaldehyde rất dễ bị khử thành metanol dưới sự xúc tác của kim loại hoặc oxit kim loại, khi bị oxy hóa có thể tạo ra acid formic hoặc carbon dioxide và nước. Nó có thể xảy ra phản ứng ngưng tụ aldol với aldehyde và xetone, và có thể dễ dàng ngưng tụ với các hợp chất amoniac hoặc amine. Formaldehyde nguyên chất có tác dụng khử mạnh, 5 đặc biệt trong dung dịch kiềm. Formalin dễ xảy ra phản ứng hóa học với các chất oxy hóa mạnh, kiềm mạnh, phenol, urea, … 1.

Công thức cấu tạo của melamine Danh pháp: IUPAC: 1,3,5 – Triazine – 2,4,6 – Triamine Tên khác: Cyanurotriamide, Cyanurotriamine, Cyanuaramide. Công thức phân tử: C3H6N6 Tính chất vật lý Melamine là một hợp chất hữu cơ có dạng bột màu trắng không mùi và ít tan trong nước (3,1g/l ở 20oC), khối lượng riêng 1,573 g/cm3 và nhiệt độ nóng chảy ở 350oC. Melamine dễ tạo hình bằng xử lý nhiệt, có tính bền vững cao nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay. Tính chất hóa học Dung dịch melamine có tính kiềm yếu (pH = 7-8; 32g/l, H2O, 20oC) và có thể tạo thành muối melamine với acid clohydric, acid sulfuric, acid nitric, acid acetic, acid oxalic, … Trong điều kiện trung tính hoặc hơi kiềm, nó ngưng tụ với formaldehyde để tạo thành nhiều loại hydroxymethyl melamine khác nhau, nhưng trong điều kiện hơi acid (giá trị pH 5,5- 6,5), nó trải qua phản ứng đa ngưng tụ với các dẫn xuất hydroxymethyl để tạo thành các sản phẩm nhựa.

Khi thủy phân bằng acid mạnh hoặc dung dịch nước kiềm mạnh, nhóm amine dần được thay thế bằng nhóm hydroxyl, đầu tiên tạo ra ammelide, thủy phân tiếp theo để tạo ra ammelide và cuối cùng tạo ra acid cyanuric. Quy trình tổng hợp nhựa MUF 1. Cơ chế phản ứng tổng hợp nhựa MUF Nhựa MUF được tổng hợp theo phản ứng hai bước, bắt đầu bằng giai đoạn methyl hóa và sau đó là thực hiện quá trình trùng ngưng. Bên cạnh đó, nhựa có thể được tổng hợp theo hai phương pháp khác nhau.

Phương pháp đầu tiên sẽ thực hiện trộn hai loại nhựa UF và MF đã tổng hợp sẵn vào nhau. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc pha trộn hoàn toàn hai loại nhựa với nhau. Phương pháp thứ hai thực hiện phản ứng đồng thời giữa urea và melamine với formaldehyde để đồng trùng hợp trong quá trình phản ứng [8]. Phương pháp thứ hai cũng chính là phương pháp tổng hợp được sử dụng trong nghiên cứu này do phản ứng xảy ra đạt hiệu suất cao hơn.

Trong giai đoạn đầu tiên, phản ứng cộng giữa urea với formaldehyde và melamine với formaldehyde xảy ra trong môi trường kiềm để tạo nên các methylolureas và methylolmelamines. Sản phẩm tạo ra trong giai đoạn này có thể là monomethylol, dimethylol hoặc trimethylol như hình 1. Giai đoạn methyl hóa để tạo thành methylolureas và methylolmelamines [10] Tại giai đoạn thứ hai, urea và melamine đã bị methyl hóa sẽ tiếp tục phản ứng ngưng tụ trong môi trường acid yếu để dẫn đến sự hình thành của các cầu methylen và methylen 7 ether và nước được giải phóng dưới dạng sản phẩm phụ. Các nhóm methylol phản ứng với nhóm amine tạo thành cầu methylene (-NCH2N-) và khi có hai nhóm methylol phản ứng sẽ hình thành cầu ether (-NCH2OCH2N-).

Phản ứng ban đầu sẽ tạo các dimers và tiếp tục phát triển thành các chuỗi oligome dài hơn (hình 1. Quá trình ngưng tụ của methylolureas Hình 1. Quá trình ngưng tụ của methylolmelamines 1. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MUF 1.

Ảnh hưởng của tỷ lệ mol các nguyên liệu Hiện nay, có rất nhiều loại nhựa MUF được tổng hợp mang những tính chất khác nhau nhằm đáp ứng các nhu cầu sử dụng riêng. Sự khác biệt tính chất giữa các tính chất đó thường đến sự khác biệt giữa tỷ lệ mol các chất trong quá trình tổng hợp. Nhựa có tỷ lệ 8 F/U thấp thường chứa nhiều phân tử tuyến tính tạo thành vùng tinh thể bằng liên kết hydro nên có độ kết tinh cao hơn so với nhựa có tỷ lệ F/U cao có cấu trúc vô định hình do chứa chuỗi mạch phân nhánh hơn để tạo ra nhiều cấu trúc liên kết ngang hơn trong quá trình đóng rắn [11]. Tỷ lệ M/U cao sẽ làm tốn nhiều thời gian đóng rắn và làm tăng độ hòa tan của nhựa [8].

Bên cạnh đó, M/U còn làm tăng độ bền liên kết do liên kết được hình thành giữa các carbon triazine trong melamine mạnh hơn so với các cầu nối được hình thành giữa các carbon urea [2]. Ảnh hưởng của pH Việc kiểm soát chỉ số pH trong suốt quá trình tổng hợp là điều cần thiết vì chỉ số pH ảnh hưởng đến thời gian phản ứng cũng như là cấu trúc và độ thấm nước của nhựa. Tỷ lệ hình thành các cầu trong quá trình phản ứng trùng ngưng phụ thuộc vào pH của môi trường phản ứng [12]. Cầu ether có tính chất kém ổn định hơn cầu methylene và việc sắp xếp lại chúng thành cầu methylene dẫn đến hình thành formaldehyde.

Do đó, số lượng cầu ether càng nhiều thì hàm lượng phát thải formaldehyde của nhựa càng cao [8]. Sự hình hình các cầu nối ether được diễn ra trong khoảng pH 8. Tại khoảng pH 6,5- 7,5 cả hai cầu nối methylene và cầu nối ether đều được tạo thành ở mức độ như nhau. Ở giai đoạn trùng ngưng nếu pH thấp (pH 6 hoặc thấp hơn) thì phản ứng tạo liên kết methylene sẽ chiếm ưu thế hơn các liên kết ether.

Ảnh hưởng của quy trình tổng hợp Quy trình tổng hợp có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất của nhựa MUF. Theo nghiên cứu đã công bố của Bora Jeong và các đồng sự [14], nhựa MUF có thể được tổng hợp theo hai quy trình ba bước là “kiềm-acid-kiềm” và “kiềm-kiềm-acid” như hình 1. Sau khi so sánh các kết quả nghiên cứu cho thấy nhựa tổng hợp theo ba bước “kiềm-kiềm- acid” sẽ cho hàm lượng chất rắn cao hơn trong khi thời gian tạo gel thấp hơn so với quy trình “kiềm-acid-kiềm”. Bên cạnh đó, Mn (Khối lượng phân tử trung bình số) và Mw (Khối lượng phân tử trung bình khối) của nhựa “kiềm-acid-kiềm” cao hơn do phản ứng giữa formaldehyde và melamine xảy ra dễ dàng hơn nhiều so với urea.

9 - Thêm dung dịch Formalin - Chuẩn pH 8.5 bằng NaOH 20% o - Gia nhiệt 90 C “kiềm-kiềm-acid” “kiềm-acid-kiềm” - Thêm melamine - Thêm urea và melamine o - Duy trì 90 C trong 1 giờ o - Duy trì 90 C trong 1 giờ - Thêm urea lần đầu - Duy trì 10 phút - Chuẩn pH 6.0 bằng HCOOH 20% - Độ nhớt đạt B-C o - Chuẩn pH 7.0 bằng NaOH rồi hạ nhiệt về 60 C o - Thêm U2 ở 60 C - Duy trì 20 phút - Làm nguội đến nhiệt độ phòng - Chuẩn pH 9.2 bằng NaOH Hình 1. Sơ đồ tổng hợp MUF theo hai quy trình khác nhau [14] 10 1. Tổng quan về nguyên liệu gỗ Gỗ là một vật liệu hữu cơ thân thiện với môi trường xuất phát từ thực vật và giữ vai trò quan trọng trong đời sống của con người. Tùy vào các tính chất riêng biệt của nó mà gỗ được sử dụng cho các lĩnh vực khác nhau.

Cấu tạo gỗ Cấu tạo gỗ là nền tảng cho việc nghiên cứu và đánh giá thuộc tính của gỗ nhằm áp dụng chúng vào các lĩnh vực một cách thích hợp nhất. Các đặc điểm cấu trúc gỗ có thể được quan sát bằng mắt thường hoặc thông qua việc sử dụng kính lúp với độ phóng đại 10 lần, được gọi là cấu tạo thô đại; còn cấu trúc gỗ chỉ có thể nhìn thấy thông qua kính hiển vi được gọi là cấu tạo hiển vi. Cấu tạo thô đại Khi quan sát cấu tạo gỗ bằng mắt thường có thể thấy gỗ được cấu tạo từ ba phần chính là vỏ cây, phần gỗ và tủy cây. Ngoài ra, còn tồn tại một lớp mỏng khó quan sát bằng mắt nằm giữa vỏ cây và phần gỗ được gọi là libe (phloem) được trình bày như hình 1.

Cấu tạo gỗ theo chiều ngang của thân cây 11 Vỏ cây là phần ngoài cùng của thân cây gồm các thành phần: biểu bì, thụ bì, vòng hậu mô, libe. Vỏ vừa có tác dụng bảo vệ cây khỏi những tác động vừa là nơi dự trữ chất dinh dưỡng và dẫn truyền chất cho cây.