BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA CHỐNG LÃO HÓA TỚI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA Mã số: T2013 – 31TÐ Chủ nhiệm đề tài: ThS. Quách Văn Thiêm S K C0 0 4 3 0 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ******************* BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA CHỐNG LÃO HÓA TỚI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA Mã số: T2013 – 31TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS.
Quách Văn Thiêm TP. HỒ CHÍ MINH, 02/ 2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ******************* BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA CHỐNG LÃO HÓA TỚI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA Mã số: T2013 – 31TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS. Quách Văn Thiêm Thành viên tham gia: ThS.
Nguyễn Hà TP. HỒ CHÍ MINH, 02/2014 Luan van i TÓM TẮT Vật liệu phức hợp gỗ nhựa là một loại vật liệu mới, là sự kết hợp giữa sợi gỗ và nhựa nhiệt dẻo, sự kết hợp này mang lại tính năng ƣu việt cho sản phẩm. Việc tận dụng phế liệu gỗ và nhựa để sản xuất vật liệu mới là xu hƣớng mới đƣợc nhiều nƣớc quan tâm nghiên cứu. Cùng với xu thế đó chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng phụ gia chống lão hóa cho loại vật liệu mới này và thu đƣợc kết quả nhƣ sau: Khả năng liên kết giữa nhựa bột gỗ Cao su/nhựa Polypropylene RP348/trợ tƣơng hợp Scona TPPP 8112 GA/phụ gia bôi trơn BKY – P 4101/chất chống oxi hóa IRGANOX B215/chất hấp thụ tia cực tím TINUVIN 1130 có độ bền đáp ứng đƣợc yêu cầu của liệu composite gỗ nhựa dùng trong trang trí nội ngoại thất.
Các yếu tố công nghệ nhƣ nhiệt độ ép, áp suất phun, thời gian ép, lƣợng chất chống oxy hóa, lƣợng chất hấp thụ tia UV ảnh hƣởng rất lớn đến độ bền kéo, độ bền uốn của vật liệu và có mối quan hệ dạng parabol. Nhƣng các yếu tố n ày ít ảnh hƣởng tới độ hút nƣớc. Qua thực nghiệm đã xây dựng đƣợc chế độ gia công hợp lý tạo vật liệu composite từ bột gỗ Cao su-nhựa PP trên máy ép phun W-120B. Luan van ii MỤC LỤC TÓM TẮT.
ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. v DANH MỤC CÁC BẢNG. vi DANH MỤC CÁC HÌNH. vii Chƣơng 1.
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA. Khái niệm và ứng dụng của vật liệu composite gỗ-nhựa. Nghiên cứu ngoài nƣớc. Nghiên cứu trong nƣớc.
Nhận xét chung. TÍNH CẤP THIẾT. MỤC TIÊU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. Mục tiêu nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu. CÁCH TIẾP CẬN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết.
Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm. Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ gia tới tính chất của WPC. Nghiên cứu ảnh hƣởng của tỷ lệ chất chống lão hóa tới tính chất của WPC .3 Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm. Thiết bị dùng trong nghiên cứu thực nghiệm.
Phƣơng pháp xác định các thông số nghiên cứu. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU. Đối tƣợng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN. 21 Luan van iii 2. THÀNH PHẦN TRONG COMPOSITE GỖ NHỰA. Nhựa nền polypropylen.
Cốt bột gỗ Cao su. Chất trợ tƣơng hợp MAPP. Chất bôi trơn. Chất chống oxy hóa.
Chất hấp thụ tia UV. NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH VÀ CƠ CHẾ LIÊN KẾT. Nguyên lý hình thành của vật liệu Composite gỗ – nhƣ̣a. Cơ chế liên kết giữa bột gỗ, nhựa PP và MAPP.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU. Ảnh hƣởng của nguyên vật liệu đến tính chất của WPC. Ảnh hƣởng của tỷ lệ thành phần. Ảnh hƣởng của thông số công nghệ đến chất của vật liêu WPC.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ ÉP. Thí nghiệm tạo vật liệu. Kết quả nghiên cứu.
Ảnh hƣởng của chế độ ép tới độ hút nƣớc. Ảnh hƣởng của chế độ ép tới độ bền kéo. Ảnh hƣởng của của chế độ ép tới độ bền uốn. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PHỤ GIA CHỐNG LÃO HÓA.
Thí nghiệm tạo vật liệu. Ảnh hƣởng của chất lão hóa tới tính chất của vật liệu. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ hút nƣớc. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ bền kéo.
Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ bền uốn. Ảnh hƣởng của chất lão hóa tới tính chất của vật liệu sau thời gian 6 tháng. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ hút nƣớc. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ bền kéo.
42 Luan van iv 3. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ bền uốn. Ảnh hƣởng của chất lão hóa tới tính chất của vật liệu sau thời gian 12 tháng. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ hút nƣớc.
Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ bền kéo. Ảnh hƣởng của chất chống lão hóa tới độ bền uốn. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ BIỂU Luan van v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị WPC Composite gỗ - nhựa b Chiều rộng mẫu mm h Chiều dày mẫu mm Mesh Số dây kim loại đan lƣới trên 1inch inch Khối lƣợng thể tích g/cm3 σu Độ bền uốn MPa σk Độ bền kéo vuông góc MPa a Độ bền và đập charpy KJ/m2 W Độ hấp thụ nƣớc % P max Lực phá hủy mẫu N A Năng lƣợng phá hủy mẫu mJ PC Polyme composite PP Polypropylene PE Polyetylen PVC Polyvinyclorua MAPP Maleic anhdride polypropylene 0 T1 Nhiệt độ vùng 1 C 0 T2 Nhiệt độ vùng 2 C 0 T3 Nhiệt độ vùng 3 C 0 T4 Nhiệt độ vùng 4 C Tg Thời gian s P1 Áp suất phun vùng 1 MPa P2 Áp suất phun vùng 2 MPa P3 Áp suất phun vùng 3 MPa P4 Áp suất phun vùng 4 MPa Luan van vi DANH MỤC CÁC B ẢNG Bảng 1.1 Miền thực nghiệm chế độ ép .2 Ma trận thí nghiệm chế độ ép .3 Miền thực nghiệm ảnh hưởng của phụ gia chống lão hóa .4 Ma trận thí nghiệm ảnh hưởng của phụ gia chống lão hóa .1 Tính chất cơ bản của gỗ Cao su .2 Tính chất của chất chống oxi hóa IRGANOX B215.1 Ảnh hưởng của chế độ gia công tới tính chất của WPC .2 Ảnh hưởng của tỷ lệ chất chống lão hóa tới tính chất của vật liệu .3 Ảnh hưởng của tỷ lệ chất chống lão hóa tới tính chất của vật liệu sau 6 tháng .3 Ảnh hưởng tỷ lệ chất chống lão hóa tới tính chất của vật liệu sau 12 tháng.
44 Luan van vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Vật liệu WPC sử dụng làm ván sàn ngoài trời.2 Sử dụng vật liệu WPC trong xây dựng nhà dân dụng .3 Sơ đồ các bước tiến hành nghiên cứu.5 Sơ đồ nguyên lý máy ép phun .6 Tủ sấy JeioTech .8 Máy gia tốc Q-sun Xenon test chamber .1 Cấu tạo hiển vi của gỗ Cao su trên 3 mặt cắt .2 Công thức cấu tạo cellulose .3 Liên kết hyro trong cellulose .4 Cấu trúc hóa học của hemicelluloses .5 Công thức cấu tạo của Lignin .6 Công thức hóa học của IRGANOX B215 .7 Công thức hóa học của TINUVIN 1130 .8 Sơ đồ tổ n g quát vùng phân chia pha .9 Sơ đồ phản ứng liên kết của MAPP với bề mặt sợi gỗ [55] .10 Sơ đồ khuếch tán của MAPP gắn trên bề mặt sợi vào nhựa PP[55] .1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ép, áp suất phun, thời gian ép tới độ bền kéo .2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ép, áp suất phun, thời gian ép tới độ bền uốn .3 Ảnh hưởng của chất chống lão hóa tới độ bền kéo .4 Ảnh hưởng của chất chống lão hóa tới độ bền uốn .5 Ảnh hưởng của chất chống lão hóa tới độ bền kéo sau 6 tháng .6 Ảnh hưởng của chất chống lão hóa tới độ bền uốn sau 6 tháng .7 Ảnh hưởng của chất chống lão hóa tới độ bền kéo sau 12 tháng .8 Ảnh hưởng của chất chống lão hóa tới độ bền uốn sau 12 tháng. 46 Luan van viii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia chống lão hóa tới tính chất của vật liệu compostie gỗ nhựa” - Mã số: T2013 – 31TĐ - Chủ nhiệm: ThS. Quách Văn Thiêm - Cơ quan chủ trì: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.
Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ tháng 01 đến tháng 12 năm 2013 2. Mục tiêu: - Xác định đƣợc ảnh hƣởng của chế độ ép tới tính chất của vật liệu composite gỗ nhựa. - Xác định đƣợc ảnh hƣởng của phụ gia chống oxy hóa, phụ gia hấp thụ tia UV tới tính chất của vật liệu composite gỗ nhựa. Tính mới và sáng tạo: - Xác định đƣợc quy luật biểu diễn sự phụ thuộc của độ hút nƣớc, độ bền kéo, độ bền uốn vào thông số chế độ ép.
- Xác định đƣợc quy luật biểu diễn sự phụ thuộc của độ hút nƣớc, độ bền kéo, độ bền uốn vào tỷ lệ chất chống oxy hóa, chất hấp thụ tia UV. Kết quả nghiên cứu: - Xác định đƣợc chế độ ép hợp lý cho vật liệu composite giữa bột gỗ Cao su- Nhựa PP trên thiết bị ép phun SW-120B. - Xác định đƣợc hàm lƣợng hợp lý chất chống chống oxy hóa, chất hấp thụ tia UV dùng để sản xuất composite gỗ nhựa. Sản phẩm: - Báo cáo khoa học về công nghệ tạo vật liệu composite gỗ nhựa.
- Bài báo tại tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm nghiệp. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Kết quả nghiên cứu có thể nâng cao giá trị sử dụng của vật liệu composite gỗ nhựa. Ngày 20 tháng 02 năm 2014 Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên) ThS. Quách Văn Thiêm Luan van ix INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1.
General information: - Project title: Study on the effect of antioxidant additives on the properties of wood plastic composites - Code number: T2013 – 31TĐ - Coordinator: M. Quach Van Thiem - Implementing institution: University of Technical Education HoChiMinh City - Duration: from January to December - 2013 2.