Luận văn thạc sĩ về tối ưu độ bền vật liệu gỗ nhựa theo thành phần phụ gia

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật cơ khí nghiên cứu tối ưu độ bền vật liệu gỗ nhựa theo thành phần phụ gia, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Văn Thế Tôn
• Người hướng dẫn: PGS. Lưu Thanh Tùng
• Trường học: Đại học Quốc gia Tp. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Tối Ưu Độ Bền Vật Liệu Gỗ Nhựa Theo Thành Phần Phụ Gia
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về vật liệu composite gỗ nhựa

Vật liệu composite gỗ nhựa, một sự kết hợp giữa sợi gỗ và nhựa nhiệt dẻo, đã thu hút sự quan tâm trong ngành kỹ thuật cơ khí. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành gỗ tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng vật liệu gỗ nhựa ngày càng tăng. Tuy nhiên, sản xuất trong nước vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu, chủ yếu do thiếu nghiên cứu về công nghệ và thiết bị phù hợp. Việc tận dụng phế liệu từ sản xuất gỗ, như mùn cưa và dăm bào, để chế tạo vật liệu composite là xu hướng được nhiều quốc gia quan tâm. Vật liệu gỗ nhựa có nhiều ưu điểm như độ bền cao, tính ổn định, và khả năng chống cong vênh. Chính phủ Việt Nam đã có những chính sách khuyến khích phát triển ngành chế biến gỗ, nhằm hướng tới việc sản xuất trong nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.1. Đặc tính và ứng dụng của vật liệu composite gỗ nhựa

Các sản phẩm từ vật liệu composite gỗ nhựa không chỉ bền mà còn có tuổi thọ cao, dễ dàng gia công và tạo hình. Vật liệu gỗ nhựa cũng có khả năng chống ẩm và hóa chất tốt, giúp ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng và nội thất. Đặc biệt, với tính chất thân thiện với môi trường, vật liệu gỗ nhựa là lựa chọn tối ưu cho các sản phẩm tiêu dùng hiện đại. Điều này không chỉ giúp nâng cao giá trị sử dụng của gỗ mà còn giảm thiểu lãng phí tài nguyên thiên nhiên.

II. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trong sản xuất vật liệu composite

Nghiên cứu về vật liệu gỗ nhựa đã được thực hiện rộng rãi cả trong và ngoài nước. Các công trình nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn tỷ lệ thành phần nhựa PE/phụ gia/bột gỗ là rất quan trọng để tối ưu hóa tính chất cơ học của vật liệu composite. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phụ gia thích hợp có thể cải thiện đáng kể độ bền kéo và độ bền uốn của sản phẩm. Từ đó, việc xây dựng các mô hình tính toán và mô phỏng bằng phần mềm như Excel và Matlab là cần thiết để dự đoán và tối ưu hóa các thông số sản xuất.

2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần đến tính chất vật liệu

Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ thành phần nhựa nền/phụ gia/bột gỗ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tính chất vật lý của vật liệu gỗ nhựa. Khi tăng hàm lượng bột gỗ, độ bền kéo của sản phẩm có thể giảm, trong khi đó, mô đun đàn hồi lại tăng. Điều này chỉ ra rằng cần có sự cân nhắc kỹ lưỡng trong việc lựa chọn tỷ lệ các thành phần để đạt được các tính chất mong muốn của vật liệu composite.

III. Kết quả nghiên cứu và đánh giá hiệu quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thành phần trong vật liệu gỗ nhựa không chỉ giúp cải thiện độ bền mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Các thí nghiệm thực nghiệm đã xác định được các thông số tối ưu cho quy trình sản xuất, từ đó mở ra cơ hội cho việc phát triển sản phẩm trong nước. Việc áp dụng những nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc tái sử dụng phế liệu gỗ.

3.1. Đánh giá hiệu quả thực tiễn

Việc nghiên cứu và phát triển vật liệu gỗ nhựa có thể tạo ra một bước đột phá trong ngành chế biến gỗ tại Việt Nam. Sản phẩm từ vật liệu composite không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn có tiềm năng xuất khẩu. Điều này sẽ giúp nâng cao giá trị gia tăng cho ngành gỗ, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- NGUYỄN VĂN THẾ TÔN NGHIÊN CỨU TỐI ƯU ĐỘ BỀN VẬT LIỆU GỖ NHỰA THEO THÀNH PHẦN PHỤ GIA Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2015 CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học :. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :.

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia Tp. năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN THẾ TÔN MSHV: 13041069 Ngày, tháng, năm sinh: 08/04/1989 Nơi sinh: Daklak Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số : 60520103 I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỐI ƯU ĐỘ BỀN VẬT LIỆU GỖ NHỰA THEO THÀNH PHẦN PHỤ GIA II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite từ mùn cưa và nhựa polyethylene tỷ trọng cao. - Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng mùn cưa đến tính chất sản phẩm composite.

- Sử dụng Excel và phần mềm Matlab để tính toán mô phỏng mô hình toán học đã được xây dựng. - Phân tích kết quả đạt được và đánh giá hiệu quả của quá trình thực nghiệm. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/01/2015 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/12/2015 V.

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS. LƢU THANH TÙNG Tp. năm 2015 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PGS. Lưu Thanh Tùng PGS.

Lưu Thanh Tùng TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên và chữ ký) LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, tôi muốn cảm ơn gia đình của mình. Cám ơn bố mẹ và những người thân yêu luôn bên cạnh chăm sóc, động viên để tôi có thể vững bước trên con đường học tập cho tới ngày hôm nay. Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã gặp rất nhiều khó khăn mà tưởng chừng không thể giải quyết được, nhưng may mắn, tôi luôn được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình từ người Thầy của mình. Từ khi bắt đầu luận văn, bước chân vào một lĩnh vực mới, cho đến ngày hoàn thành, Thầy đã hướng dẫn và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi để tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hiện mô hình.

Với sự kính trọng và cảm kích tôi xin gởi lời cám ơn tới PGS. Lưu Thanh Tùng người thầy đã luôn giúp đỡ, cho tôi những lời khuyên bổ ích trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin gởi lời cám ơn tới quý Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn, cũng như đã bỏ thời gian xem xét đề tài. Tôi xin cảm ơn quý Thầy Cô đã tham gia giảng dạy chương trình đào tạo thạc sỹ ngành Kỹ thuật cơ khí niên khóa 2013-2015 đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích trong những năm học qua.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn những người bạn đã luôn giúp đỡ tôi trong suốt những tháng ngày học cao học. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2015 TÓM TẮT LUẬN VĂN Vật liệu phức hợp gỗ nhựa là một loại vật liệu mới kết hợp giữa sợi gỗ và nhựa nhiệt dẻo, sự kết hợp giữa sợi gỗ và nhựa mang lại tính năng ưu việt cho sản phẩm phức hợp gỗ nhựa. Hiện nay nhu cầu sử dụng vật composite gỗ nhựa trong nước rất lớn, tuy nhiên việc đáp ứng nhu cầu này chủ yếu dựa vào nhập khẩu. Còn tình hình sản xuất trong nước còn rất ít, nguyên nhân của việc này xuất phát từ lý do là chưa có nhiều nghiên cứu về máy móc thiết bị và công nghệ phù hợp với yêu cầu sản xuất trong nước.

Vì vậy việc nghiên cứu tận dụng phế liệu gỗ và nhựa để sản xuất vật liệu mới là xu hướng mới được nhiều nước quan tâm nghiên cứu, vừa để nâng cao giá trị lợi dụng gỗ, tiết kiệm nguyên liệu, từ đó góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Do đó, Luận văn thực hiện nghiên cứu và thực nghiệm theo đề tài “nghiên cứu tối ưu độ bền vật liệu gỗ nhựa theo thành phần phụ gia”, xây dựng phương trình hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa tỉ lệ thành phần nhựa PE/phụ gia/bột gỗ. ABSTRACT Wood plastic composite material is a new material combination of wood fibers and thermoplastic resin, a combination of wood and plastic fibers offer advantages for Vietnamese wood plastic composite products. Currently demand for wood plastic composite material used in the country is very large, but the needs are mainly based on imports.

As for the situation of domestic production is very limited, the cause of this stems from the reason is not much research on machinery and technology in line with domestic production requirements. So the researchers make use of waste wood and plastic to manufacture new materials is the new trend are many countries interested in research, and to enhance the value of utilization of timber, fuel economy, thereby contributing to reducing environmental pollution. Therefore, the thesis carried out research and experiments under the theme "Research optimum material durability plastic timber according additive components" build regression equation showing the relationship between the rate of plastic components PE/additives/wood pulp. ề tài nghiên cứu do tôi thự ự PGS.

ự ề ứ Tôi ề nghiên cứ MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ. 8 DANH MỤC HÌNH ẢNH. 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU. Tổng quan về vật liệu composite gỗ nhựa.

Các công trình nghiên cứu. Nghiên cứu ngoài nƣớc. Nghiên cứu trong nƣớc. Mục tiêu của luận văn.

Khái niệm và ứng dụng của vật liệu composite gỗ-nhựa. Thành phần trong vật liệu composite gỗ-nhựa. Các yếu tố ảnh hƣởng tới tính chất của composite gỗ-nhựa. Ảnh hƣởng của nguyên vật liệu đến tính chất của WPC.

Ảnh hƣởng của tỷ lệ thành phần nhựa nền/phụ gia/bột gỗ. Nguyên lý hình thành và cơ chế liên kết. Nguyên lý hình thành của vật liệu Composite gỗ – nhựa. Cơ chế liên kết giữa bột gỗ, nhựa PE và phụ gia.

Nhận xét chung. 30 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tƣợng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.

Mục tiêu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết.

Phƣơng pháp thực nghiệm. Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ nhựa PE/phụ gia/bột gỗ tới tính chất của WPC. Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận án.

Những đóng góp mới của luận án. 37 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa, bột gỗ, phụ gia tới tính chất của vật liệu composite gỗ nhựa. Mô tả quá trình thí nghiệm.

Xác định tính chất của vật liệu. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/phụ gia/bột gỗ tới độ hút nƣớc. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/phụ gia/bột gỗ tới độ bền. 63 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN.

Hƣớng phát triển. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 65 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2. Hạt nhựa PE.

Cấu tạo hiển vi của gỗ cao su trên 3 mặt cắt. Sơ đồ tổng quát phân chia các pha trong WPC. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/phụ gia/bột gỗ tới độ hút nƣớc. Sơ đồ của thanh chịu lực uốn.

Three Point Bending. Sơ đồ của thanh chịu lực tác dụng đúng tâm. Hệ số độ võng của thanh chịu ứng suất nén đúng tâm. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/bột gỗ/phụ gia tới độ bền uốn.

62 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. Tính chất cơ lý cơ bản của gỗ Cao su. Thành phần hóa học cơ bản của gỗ Cao su. Miền thực nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/MAPE/bột gỗ tới tính chất WPC.

Hệ số Ti phƣơng pháp quay đều. Kế hoạch pha trộn các thành phần tạo vật liệu. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/MAPE/bột gỗ tới tính chất của WPC. Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/MAPE/bột gỗ tới độ hút nƣớc của WPC.

Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/MAPE/bột gỗ tới độ hút nƣớc của WPC. Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/MAPE/bột gỗ tới độ bền của WPC. Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ nhựa PE/MAPE/bột gỗ tới độ bền của WPC. 54 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.

Tổng quan về vật liệu composite gỗ nhựa Cùng với sự phát triển của đất nước, Ngành gỗ Việt Nam đã đạt được trong những năm qua là có tốc độ phát triển cao, và là một trong 10 ngành xuất khẩu chủ lực của cả nước. Chỉ trong 13 năm trở lại đây, kim ngạch xuất khẩu của ngành gỗ đã tăng rất nhanh, từ 219 triệu USD năm 2000, đã tăng lên khoảng 5,0 tỷ USD trong năm 2013. Với kim ngạch xuất khẩu đồ gỗ trong những năm qua; Việt Nam đang khẳng định vị trí số 1 ở khu vực Đông Nam Á về sản xuất và xuất khẩu đồ gỗ. Với tốc độ phát triển như vậy Việt Nam đang trở thành một trong 10 nước hàng đầu về sản xuất và xuất khẩu đồ gỗ lớn trên thế giới.

Trước tình hình này Chính phủ đã ra quyết định số 18/2007/QĐ-TTg, ngày 05 tháng 02 năm 2007 của Thủ tướng chính phủ về định hướng phát triển ngành chế biến gỗ đến năm 2020 là phát triển công nghiệp chế biến và thương mại lâm sản phải trở thành mũi nhọn của kinh tế lâm nghiệp, phát triển theo cơ chế thị trường trên cơ sở công nghệ tiên tiến, có tính cạnh tranh cao nhằm đáp ứng nhu cầu xuất khẩu và tiêu dùng nội địa. Khuyến khích các thành phần kinh tế tích cực đầu tư và thúc đẩy công nghiệp chế biến lâm sản phát triển. Phát triển mạnh các sản phẩm có ưu thế trong chế biến xuất khẩu; Theo quyết định này thì định hướng phát triển ngành chế biến gỗ đến năm 2020 giá trị xuất khẩu sản phẩm gỗ đạt 7 tỷ USD.