Vũ+ thị+ kim+ oanh

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYVINYL CLORUA (PVC)
PHẾ THẢI ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT

Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Kim Oanh
Giáo viên hướng dẫn: Ts. Nguyễn Vũ Giang

Hà Nội, năm 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi Vũ Thị Kim Oanh xin cam đoan:
-

Đồ án tốt nghiệp là kết quả nghiên cứu đồ án này là do em thực hiện và đƣợc

thực hiện theo hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn.
-

Đồ án đƣợc thực hiện hoàn toàn mới, không sao chép theo bất cứ đồ án

tƣơng tự nào.
-

Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều đƣợc trích dẫn các nguồn tài liệu

trong báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo.

-

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trƣờng, tôi xin hoàn

toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2016

Sinh viên

Vũ Thị Kim Oanh


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình đƣợc học tập và trau dồi kiến thức dƣới sự giảng dạy tận tụy và
nhiệt tình của tập thể các thầy cô giáo Trƣờng Đại học Tài Nguyên và Môi Trƣờng
Hà Nội, em đã đƣợc tiếp thu những kiến thức quý báu cho mình. Việc thực tập và
làm đồ án là cơ hội cho em có thể ứng dụng những kiến thức, kỹ năng đã học vào
thực tế của các hoạt động. Đây cũng là dịp để em có thể củng cố kiến thức đã học,
đồng thời giúp cho việc nghiên cứu phần kiến thức chuyên sâu của ngành học.
Qua thời gian làm đồ án tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, đã giúp em tích luỹ đựơc nhiều về kiến thức, nâng cao
sự hiểu biết về thực tế. Đầu tiên, em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy
TS Nguyễn Vũ Giang và các anh chị trong Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp
đỡ, hƣớng dẫn tận tình, chu đáo, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành bản đồ án
này. Em cũng xin gửi lời tri ân tới cô giáo chủ nhiệm Trịnh Thị Thắm cùng các thầy
cô giáo trong khoa Môi trƣờng- Trƣờng Đại học Tài Nguyên và Môi Trƣờng Hà
Nội đã giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt quá trình em học tập tại trƣờng.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn quan tâm, động

viên giúp đỡ để em hoàn thành tốt đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOZIT NHỰA GỖ ................... 4
1.1. Giới thiệu về vật liệu compozit nhựa/gỗ ........................................................... 4
1.2. Cao su nitril butadien (NBR) ............................................................................ 5
1.2.1. Lịch sử phát triển ........................................................................................... 5
1.2.2. Đặc điểm cấu tạo ........................................................................................... 5
1.2.3. Ký hiệu, tên thƣơng mại của NBR ................................................................. 6
1.3. Giới thiệu về bột gỗ và bột gỗ keo tai tƣợng ..................................................... 7
1.3.1. Bột gỗ (BG) ................................................................................................... 7
1.3.2. Giới thiệu về bột gỗ keo tai tƣợng .................................................................. 7
1.4. Vật liệu nền Polyvinyl clorua (PVC) ................................................................. 8
1.4.1. Lịch sử phát triển ........................................................................................... 8
1.4.2. Đặc điểm cấu tạo ........................................................................................... 9
1.5. Hiện trạng tái chế nhựa phế thải...................................................................... 10
1.5.1. Giới thiệu nhựa phế thải ............................................................................... 10
1.5.2.Nguồn phát sinh nhựa phế thải ...................................................................... 11
1.5.3. Ảnh hƣởng của PVC phế thải đến môi trƣờng .............................................. 12
1.5.4. Tác động môi trƣờng đến nhựa phế thải ....................................................... 13
1.5.5. Giải quyết vấn đề về môi trƣờng của rác thải PVC ....................................... 13
1.6. Các trở ngại trong tái sinh PVC ...................................................................... 15
1.7. Ứng dụng của PVC trong tái sinh cơ học ........................................................ 16
1.8. Hiệu quả của việc tái chế nhựa phế thải PVC trong chế tạo vật liệu compozit . 17
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM ............................................................................ 19
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 19
2.2. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng trong chế tạo vật liệu .................................. 19

2.3. Kế thừa quy trình biến tính bột gỗ bởi Teos [10]............................................. 20
2.4. Các phƣơng pháp đánh giá tính chất vật liệu ................................................... 20
2.4.1. Khảo sát tính chất lƣu biến nóng chảy của vật liệu ....................................... 20


2.4.2. Khảo sát tính chất cơ học của vật liệu .......................................................... 21
2.4.3. Khảo sát chỉ số trƣơng nở (SI) ..................................................................... 23
2.4.4. Khảo sát tính chất điện của vật liệu compozit .............................................. 23
2.4.5.Thử nghiệm oxy hóa nhiệt ẩm của vật liệu compozit .................................... 24
2.4.6.Khảo sát khả năng bắt cháy của vật liệu ........................................................ 24
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .............................................................. 26
3.1.Tính chất lƣu biến nóng chảy của vật liệu PVCw/NBR/BG ............................. 26
3.2. Khảo sát tính chất cơ học của compozit PVCw/NBR/BG ............................... 28
3.3. Chỉ số trƣơng nở ............................................................................................. 31
3.4. Tính chất điện của vật liệu compozit ............................................................... 32
3.5. Thử nghiệm oxyhóa nhiệt ẩm ......................................................................... 33
3.6. Khảo sát khả năng bắt cháy của vật liệu .......................................................... 34
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 37


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Kí hiệu, thành phần khối lƣợng của các mẫu (%) ................................... 21
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn UL 94 – VB đánh giá khả năng chống cháy của polyme (xác
định thời gian cháy theo phƣơng thẳng đứng) ........................................................ 25
Bảng 3.1: Các mô men xoắn cân bằng của PVCwg0BS, PVCwgBG và PVCwgBS
compozit................................................................................................................ 26
Bảng 3.2: Độ bền kéo đứt (σ, MPa), độ dãn dài khi đứt (ε ,%) và mô đun Young (
EY, MPa) của các mẫu đo ....................................................................................... 28
Bảng 3.3: Hệ số già hóa của vật liệu compozit ở 136 oC tại 30, 40, 50 % hàm lƣợng

bột gỗ và bột gỗ biến tính. ..................................................................................... 33


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Ảnh gỗ, cây keo tai tƣợng ........................................................................ 8
Hình 1.2: Phế thải PVC cứng, xay nhỏ .................................................................. 11
Hình 1.3: Phế thải PVC dạng ống mềm và cáp điện ............................................... 11
Hình 2.1: Máy trộn nội Haake ............................................................................... 20
Hình 2.2: Mẫu đo tính chất cơ lý ........................................................................... 21
Hình 2.3: Thiết bị đo cơ lí đa năng Zwick .............................................................. 22
Hình 2.4: Máy đo tính chất điện môi Agilent model E4980A (Mỹ) ....................... 24
Hình 3.1: Mô men xoắn của mẫu blend PVCwg, PVCwg0BS, PVCwgBS, PVCwgBG
với 40% hàm lƣợng của BG. .................................................................................... 27
Hình 3.2: Độ bền kéo đứt của polyme nanocompozit PVCw/NBR/Bột gỗ theo các
hàm lƣợng bột gỗ và bột gỗ biến tính..................................................................... 29
Hình 3.3: Mô đun Young của polyme nanocompozit PVCw/NBR/Bột gỗ theo hàm
lƣợng của bột gỗ và bột gỗ biến tính ...................................................................... 30
Hình 3.4: Ảnh hƣởng của bột gỗ đến chỉ số trƣơng nở của vật liệu PVCwg0BS,
PVCwgBG, và PVCwgBS ..................................................................................... 31
Hình 3.5. Hằng số điện môi của các mẫu nhựa nền và compozit PVCwgBG sử dụng
bột gỗ biến tính và không biến tính ........................................................................ 32
Hình 3.6: Tổn hao điện môi của của nhựa nền và các mẫu compozit PVCwgBG sử
dụng bột gỗ biến tính và không biến tính ............................................................... 32
Hình 3.7: Mẫu nền polyme blend PVCwg sau khỉ thử nghiệm oxy hóa nhiệt ẩm ở 136 oC
.............................................................................................................................. 34


BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT
WPC

Vật liệu compozit bột gỗ - nhựa nhiệt dẻo

PVC

Polyvinyl clorua

NBR

Cao su butadiene nitril

BG

Bột gỗ

BS

Bột gỗ biến tính TEOs

TEOs

Tetraetyl orthosilicat

AM

Anhydride Maleic

PVCw

Nhựa PVCw, 10% NBR, 0% bột gỗ

PVCwg0

Nhựa PVCw ghép AM, 0% NBR và 0% bột gỗ

PVCwg

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR

PVCwgBG30

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR và 30% bột gỗ

PVCwgBG40

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR và 40% bột gỗ

PVCwgBG50

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR và 50% bột gỗ

PVCwgBS30

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR và 30% bột gỗ biến tính

PVCwgBS40

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR và 40% bột gỗ biến tính

PVCwgBS50

Nhựa PVCw ghép AM, 10% NBR và 50% bột gỗ biến tính