ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỖ NHỰA TỪ NHỰA HDPE TÁI CHẾ VỚI MÙN CƯA

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: CẤN DUY HUẤN

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỖ NHỰA TỪ NHỰA HDPE
TÁI CHẾ VỚI MÙN CƯA

LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - Năm 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỖ NHỰA TỪ NHỰA HDPE
TÁI CHẾ VỚI MÙN CƯA

Ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60440301
Học viên thực hiện: Cấn Duy Huấn
Lớp: CH2AMT

Khóa: 2016-2018

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Mai Văn Tiến
Đơn vị công tác: Khoa Môi trường – ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Hà Nội - Năm 2017


MỤC LỤC
4.1. Khái niệm và ứng dụng của vật liệu composite gỗ - nhựa..................................3
4.2. Thành phần trong vật liệu composite gỗ - nhựa.................................................3


1. Tính cấp thiết của luận văn
Vật liệu composite tổ hợp gỗ nhựa là một loại vật liệu kết hợp giữa sợi gỗ và
nhựa nhiệt dẻo, sự kết hợp giữa sợi gỗ và nhựa mang lại nhiều tính năng ưu việt cho
sản phẩm phức hợp gỗ nhựa như:
Bền khi sử dụng, tuổi thọ của sản phẩm cao, có bề ngoài mang chất liệu gỗ, có
độ cứng cao hơn so với vật liệu nhựa, không có Formaldehyde .... Có nhiều tính chất
tốt ví dụ so với vật liệu gỗ như có kích thước ổn định hơn, không bị xuất hiện vết rạn
nứt, không bị cong vênh, dễ dàng tạo màu sắc cho sản phẩm, có thể gia công lần thứ 2
giống như vật liệu gỗ, dễ dàng cắt gọt, dùng keo để kết dính, có thể dùng đinh hoặc
ốc vít để liên kết, cố định, quy cách hình dạng có thể căn cứ vào yêu cầu của người
dùng để điều chỉnh, tính linh hoạt cao. Có tính nhiệt dẻo của vật liệu nhựa từ đó dễ
dàng gia công, tạo hình, thông thường có thể gia công theo mẫu đặt sẵn hoặc có thể
gia công theo yêu cầu cụ thể, có khả năng ứng dụng rộng. Tính năng hóa học tốt, chịu
được độ pH, chịu được hóa chất, chịu được nước mặn, có thể sử dụng được ở nhiệt độ
thấp,... Có thể sử dụng nhiều lần hoặc thu hồi tái sử dụng, có lợi ích trong bảo vệ môi
trường [2-4].
Trong khi đó 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. Hiện tại, hàng năm ngành công
nghiệp chế biến gỗ nước ta phải nhập khẩu từ 3,5-4 triệu m 3 gỗ tự nhiên, trong khi
lượng phế liệu trong sản xuất chế biến gỗ phụ thuộc vào nguyên liệu, kích thước tạo
sản phẩm, công suất thiết bị và thường chiếm tỷ trọng từ 45-63% thể tích nguyên liệu.
Có thể thấy lượng phế liệu gỗ là rất lớn và hiện nay chủ yếu sử dụng để làm nhiên
liệu [13]. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để sử dụng hiệu quả lượng phế liệu gỗ này
nhằm nâng cao tỷ lệ sử dụng nguyên liệu đồng thời bảo vệ môi trường. Bên cạnh đó,
phế liệu chất dẻo từ các loại nhựa đồ dùng trong sinh hoạt hàng ngày rất đa dạng và
1


phong phú. Phế liệu này có nguồn gốc từ polypropylen (PP), polyethylen (HDPE,
LDPE..) và polyvinylchlorit (PVC)…hiện tại chưa có số liệu điều tra chính xác về
lượng nhựa phế thải này, tuy nhiên theo kết quả điều tra năm 2002 của viện Vật liệu
xây dựng cho thấy lượng nhựa phế thải trong rác thải sinh hoạt của Hà Nội là khá cao
7-8%. Nếu tính trung bình lượng rác thải của Hà Nội là 18.000 tấn/ngày thì chỉ tính
riêng Hà Nội thải ra khoảng 120 tấn nhựa phế thải. Như vậy có thể thấy nguồn
nguyên liệu này là rất lớn [9,10].
Vì vậy việc nghiên cứu tận dụng phế liệu gỗ và nhựa HDPE phế thải tái chế để
sản xuất vật liệu gỗ nhựa là xu hướng mới được nhiều nước quan tâm nghiên cứu,
vừa để nâng cao giá trị lợi dụng gỗ, tiết kiệm nguyên liệu, góp phần giảm thiểu ô
nhiễm môi trường.
Xuất phát từ các lý do trên đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa từ
nhựa HDPE tái chế với mùn cưa”, đã được đề xuất và đặt ra mục tiêu nghiên cứu
sau:
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xây dựng được quy trình chế tạo vật liệu liệu gỗ nhựa từ nhựa HDPE tái chế
với mùn cưa.
- Ứng dụng nguồn nguyên liệu mùn cưa từ các nhà máy chế biến gỗ với nhựa

nhiệt dẻo HDPE tái chế để tạo ra được gỗ nhựa nhân tạo.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Tổng quan về vật liệu gỗ nhựa từ nhựa HDPE tái chế với mùn cưa
- Thu thập, tra cứu các tài liệu liên quan về vật liệu gỗ nhựa và các phương pháp
chế tạo phân tích sản phẩm gỗ nhựa phục vụ cho luận văn.
- Tổng quan tài liệu trong và ngoài nước về nghiên cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa
HDPE tái chế với mùn cưa ứng dụng trong xây dựng
3.2.

Chế tạo vật liệu gỗ nhựa (Wood Plastic Compostie – WPC) từ nhựa
HDPE tái chế và mùn cưa và khảo sát các điều kiện công nhệ chế tạo
vật liệu

- Nghiên cứu điều kiện gia công mẫu và khảo sát ảnh hưởng các hàm lượng độn
và chất tương hợp đến các tính chất vật liệu nhằm xác định điều kiện công nghệ và tỷ
lệ phối trộn tối ưu của vật liệu từ nhựa HDPE tái chế và mùn cưa.
2


- Nghiên cứu cải thiện độ bám dính giữa nhựa nền HDPE tái chế và mùn cưa
nhằm cải thiện tính năng của vật liệu bằng cách sử dụng các chất tương hợp.
- Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện gia công (hàm lượng nhựa HDPE tái chế,
mùn cưa, kích thước hạt, chế độ nhiệt....) đến tính chất sản phẩm vật liệu gỗ nhựa.
3.3.

Phân tích tính chất của sản phẩm tạo ra

- Xác định tính năng cơ, lý, hóa.
- Khảo sát độ kháng nước và khả năng chống chịu môi trường của sản phẩm vật
liệu gỗ nhựa.

- Khảo sát độ ổn định nhiệt....
3.4.

Đánh giá so sánh hiệu quả kinh tế, môi trường của vật liệu tạo ra với
vật liệu khác cùng loại

3.5.

Thu thập, xử lý số liệu và hoàn thiện báo cáo luận văn

4. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến luận văn
4.1. Khái niệm và ứng dụng của vật liệu composite gỗ - nhựa
Vật liệu composite gỗ - nhựa (WPC) là loại vật liệu composite được tổ hợp chủ
yếu từ nhựa nền nhiệt dẻo cùng với cốt là các loại bột gỗ, sợi gỗ hay các loại vật liệu
có sợi cellulose khác và có thể có thêm một số chất phụ gia khác. Sản phẩm WPC có
thể sản xuất bằng công nghệ ép đùn, ép phun hay ép khuôn để tạo ra sản phẩm [2,6].
Vật liệu WPC là vật liệu được biết đến sớm vào năm 1900, tuy nhiên vào năm
1983 công ty American Woodstock ở Sheboygan, Wisconsin bắt đầu sản xuất WPC
cho nội thất ôtô bằng phương pháp ép đùn, từ đó sản phẩm WPC được phổ biến rộng
trên thế giới [13].
Vật liệu WPC hiện nay là loại vật liệu được sử dụng nhiều trong công nghiệp
như làm sàn tàu, khung cửa, ván sàn, ốp tường và ốp trần nhà, làm hàng rào trang trí
[7,8].
4.2. Thành phần trong vật liệu composite gỗ - nhựa
Vật liệu nền: thường sử dụng là nhựa nền nhiệt dẻo chủ yếu như Polyetylene,
Polypropylene,…
Vật liệu cốt sử dụng để sản xuất WPC thường sử dụng là bột gỗ hay sợi thực vật
và được nghiền mịn từ gỗ hay phế liệu trong chế biến gỗ như mùn cưa, phoi bào, phế
liệu gỗ khác,...

3


Chất trợ tương hợp thường được sử dụng như MAPP; MAPE, PVAC, PMAA,...
Phụ gia thường sử dụng trong sản xuất WPC như: chất trợ ổn định, chất độn,
chất hóa dẻo, chất bôi trơn,…
4.3. Các công trình nghiên cứu trong nước và nước ngoài
Vật liệu composite gỗ - nhựa trong những năm gần đây được quan tâm nghiên
và có rất nhiều các công trình nghiên cứu sử dụng sợi tự nhiên có chứa thành phần
cellulose để tạo ra vật liệu mới phục vụ nhu cầu con người. Với nhiều ưu điểm như
khối lượng riêng thấp, tính năng cơ lý cao, giá thành rẻ, thân thiện với môi trường,…
các sản phẩm này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Có nhiều các công trình nghiên cứu về lĩnh vực này như nghiên cứu biến tính
bột gỗ, biến tính nhựa nền, ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần bột gỗ/nhựa nền/trợ tương
hợp, ảnh hưởng của chế độ gia công, nghiên cứu sử dụng nhựa tái chế, … bằng
phương pháp ép đùn, ép phẳng, ép phun [10,12].
5. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
5.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu gỗ nhựa, Polyethlene tỷ trọng cao (HDPE) tái
chế, mùn cưa, phụ gia cải thiện độ tương hợp, phụ gia ổn định nhiệt.
- Phạm vi nghiên cứu: Quy mô trong phòng thí nghiệm – Làng nghề mộc
truyền thống huyện Thạch Thất – Tp Hà Nội, Viện Vật liệu,...
5.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp chế tạo vật liệu và gia công mẫu thử: Chế tạo vật liệu bằng
phương pháp đùn ép (blending and molding profile), tạo mẫu thử bằng phương pháp
ép đúc.
- Phân tích khảo sát tính chất cơ, lý, hóa, khả năng chịu nước, độ ổn định nhiệt
của sản phẩm bằng các phương pháp theo tiêu chuẩn Việt Nam, ISO, ASTM.
- Phân tích, khảo sát hình thái cấu trúc bề mặt của sản phẩm phương pháp chụp
ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM).

- Sử dụng phương pháp phân tích, thống kê, so sánh để đánh giá báo cáo kết
quả thu được.
6. Kết quả dự kiến
 Quy trình công nghệ chế tạo vật liệu gỗ nhựa (Wood Plastic Compostie – WPC)
từ nhựa HDPE tái chế và mùn cưa.

4


 Sản phẩm vật liệu gỗ nhựa từ HDPE tái chế và mùn cưa 2m2.
 Số liệu thử nghiệm đánh giá độ trương nở, độ ổn định nhiệt của vật liệu trong
phòng thí nghiệm.
 Báo cáo luận văn tốt nghiệp hoàn chỉnh.

7. Tiến độ thực hiện
Đề tài được thực hiện bắt đầu từ tháng 5 năm 2017 đến 12 năm 2017. Thời gian
thự hiện từng công việc được nêu cụ thể trong bảng sau:
STT

Công việc

Thời gian

- Tra cứu tài liệu
1

-Viết đề cương

15/4/2017 – 06/5/2017

-Bảo vệ đề cương
2

Chỉnh sửa đề cương theo ý kiến hội đồng

07/5/2017 - 15/5/2017

3

Thu thập, tra cứu các tài liệu liên quan về vật liệu
gỗ nhựa và các phương pháp chế tạo phân tích sản
phẩm gỗ nhựa

16/5/2017 – 15/6/2017

4

Khảo sát tài liệu trong và ngoài nước về nghiên
cứu chế tạo vật liệu gỗ nhựa ứng dụng trong xây
dựng

16/6/2017 – 10/7/2017

5

Chế tạo vật liệu gỗ nhựa (Wood Plastic Compostie
– WPC) từ nhựa HDPE tái chế và mùn cưa

11/7/2017 – 11/9/2017

6

Phân tích tính chất của sản phẩm tạo ra như: tính
năng cơ, lý; độ kháng nước; độ ổn định nhiệt và
khả năng chịu môi trường;...

12/9/2017 – 25/10/2017

7

Tập hợp kết quả và xử lý số liệu thống kê

26/10/2017 - 26/11/2017

8

Viết và hoàn thiện luận văn

27/11/2017 – 20/12/2017

9

Bảo vệ Luận văn tốt nghiệp

25/12/2017

5


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bùi Chương, Phan Thị Minh Ngọc (2010), Cơ sở hóa học polyme, Nhà xuất bản
bách khoa, Hà Nội.
2. Trần Vĩnh Diệu, Bùi Chương (2010), Nghiên cứu và ứng dụng sợi thực vật- nguồn
nguyên liệu có khả năng tái tạo để bảo vệ môi trường, Nhà xuất bản khoa học tự nhiên
và công nghệ.
3. Trần Vĩnh Diệu, Trần Trung Lê (2006), Môi trường trong gia công chất dẻo và
compozit, Nhà xuất bản Đại học Bách khoa, Hà nội.
4. Vũ Huy Đại (2012), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ“Nghiên cứu công
nghệ sản xuất composite từ phế liệu gỗ và chất dẻo phế thải”, Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn, Hà Nội.
5. Nguyễn Đình Đức (2007), Công nghệ vật liệu compozit, Nhà xuất bản Khoa học kỹ
thuật.
6. Nguyễn Đình Đức, Nguyễn Hoa Thịnh (2002), Vật liệu composite cơ học và công
nghệ, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
7. Lê Minh Đức (2008), Thiết bị gia công polyme, Nhà xuất bản Bách khoa, Hà Nội.
8. Hoàng Thị Thanh Hương (2011), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp
Bộ“Nghiên cứu công nghệ phòng chống cháy cho vật liệu gỗ”, Bộ giáo dục và đào
tạo, Hà Nội.
9. Hà Tiến Mạnh, Nguyễn Bảo Ngọc, Nguyễn Đức Thành, Đỗ Thị Hoài Thanh, Hà Thị
Thu, Nguyễn Hải Hoàn (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bột gỗ và nhựa
polypropylene đến tính chất composite gỗ- nhựa” Tạp chí khoa học Lâm Nghiệp, Số 1,
Tr 1752-1759.
10. Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu (2004), Hóa lý Polyme, Nhà xuất bản Đại
học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
11. Nguyễn Văn Thái và cộng sự (2006), Công nghệ Vật liệu, NXB. Khoa học Kỹ
thuật, Hà Nội.
12. Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ và Xenluloza tập 1,2, NXB. Khoa học và
kỹ thuật, Hà Nội.
13. Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, NXB. Nông nghiệp, Hà Nội.

6


Hà Nội, Ngày 09 tháng 05 năm 2017
Trưởng Bộ môn

Học viên

Cấn Duy Huấn
Trưởng khoa

Cán bộ hướng dẫn

TS. Lê Thị Trinh

TS. Mai Văn Tiến

7