Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch ammoniac, tỷ suất nén đến chất lượng gỗ bồ đề (styrax tonkinensis pierre) biến tính theo phương pháp hóa dẻo nén ép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN HỮU THÀNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ, THỜI GIAN XỬ LÝ
BẰNG DUNG DỊCH AMONIAC, TỶ SUẤT NÉN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre) BIẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP
HOÁ DẺO – NÉN ÉP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Tây - 2006


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN HỮU THÀNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ, THỜI GIAN XỬ LÝ
BẰNG DUNG DỊCH AMONIAC, TỶ SUẤT NÉN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre) BIẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP
HOÁ DẺO – NÉN ÉP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy
Mã số: 60-52-24
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hướng dẫn khoa học: TS. Trần Văn Chứ

LỜI CẢM ƠN

Hà Tây – 2006


LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần
Văn Chứ, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
Cảm ơn Khoa Sau Đại Học - Trường Đại học Lâm nghiệp, cùng các thầy cô
giáo, toàn thể cán bộ Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao kỹ thuật Công nghiệp
rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Cục chế biến nông lâm sản và nghề
muối đã đóng góp ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học
tập và nghiên cứu.
Cảm ơn các cán bộ kỹ thuật của Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công
nghệ công nghiệp rừng và Phòng thí nghiệm Trường Đại học Lâm nghiệp; Phòng
Tài nguyên thực vật rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã hướng dẫn kỹ
thuật và hỗ trợ các trang thiết bị nghiên cứu, thử nghiệm tốt nhất giúp tôi thực hiện
đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè cùng gia đình đã quan tâm
động viên khích lệ tôi trong quá trình thực hiện luận văn.
Một lần nữa, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chung đối với tất cả mọi người đã
giúp đỡ và ủng hộ tôi!

Hà Tây, Tháng 8-2006
Tác giả

Trần Hữu Thành


MỤC LỤC
Trang bìa phụ

Trang

Lời cảm ơn
ĐẶT VẤN ĐỀ

1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

4

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

4

1.2. LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

5

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

5

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

7

1.3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

8

CỨU
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu

8

1.3.2. Nội dung nghiên cứu

9

1.3.3. Phương pháp nghiên cứu

9

1.3.4. Phạm vi nghiên cứu

13

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

15

2.1. ĐẶC ĐIỂM NGUYÊN VẬT LIỆU LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH

15

HOÁ DẺO - NÉN ÉP
2.1.1. Đặc điểm nguyên liệu gỗ

15

2.1.1.1. Các thành phần cơ bản của vật liệu gỗ là đối tượng nghiên cứu của

15

khoa học biến tính gỗ
2.1.1.2. Tính chất hút nước và thấu nước của vật liệu gỗ

17

2.1.1.3. Hóa chất Amoniac (NH3) và dung dịch amonihydroxyt (NH4OH)

18

2.2. LÝ THUYẾT BIẾN TÍNH GỖ

19

2.2.1. Khái niệm về quá trình biến tính hoá dẻo - nén ép gỗ

20

2.2.2. Biến đổi cấu trúc và tính chất của gỗ do tác động của nhiệt độ

21

2.2.3. Cơ chế hoá dẻo và nén ép gỗ

24

2.2.3.1. Cơ chế hóa dẻo gỗ

24


2.2.3.2. Xử lý hoá dẻo gỗ

26

2.2.3.3. Cơ chế nén ép gỗ

28

2.3. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ KHẢ NĂNG THẤM HOÁ CHẤT KHI

29

NGÂM GỖ
2.3.1. Khả năng thấm hóa chất theo nguyên lý khuyết tán

29

2.3.2. Khả năng thấm hóa chất theo nguyên lý mao dẫn

31

Chương 3. THỰC NGHIỆM

33

3.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH GỖ BỒ ĐỀ THEO

33

PHƯƠNG PHÁP HOÁ DẺO – NÉN ÉP
3.2. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU

34

3.2.1. Nguyên liệu gỗ bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre)

34

3.2.2. Hoá chất

40

3.3. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

40

3.4. BỐ TRÍ THỰC NGHIỆM VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG GỖ BỒ

41

ĐỀ BIẾN TÍNH
3.4.1. Tạo phôi gỗ thí nghiệm

41

3.4.2. Hoá dẻo gỗ bồ đề

41

3.4.3. Để ráo

41

3.4.4. Nén ép phôi gỗ bồ đề

41

3.4.5. Sấy gỗ nén

43

3.4.5 Để gỗ nén ổn định trong phòng kín.

46

3.4.6. Cắt mẫu để kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng của gỗ nén theo các tiêu

43

chuẩn phù hợp
Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ

45

4.1. KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH

45

4.2. TỶ LỆ CO RÚT, DÃN NỞ, TRƯƠNG DÃN CỦA GỖ BỒ ĐỀ BIẾN

47

TÍNH
4.2.1. Tỷ lệ co rút tiếp tuyến

47

4.2.2. Tỷ lệ co rút xuyên tâm

50


4.2.3. Tỷ lệ dãn nở tiếp tuyến

51

4.2.4. Tỷ lệ dãn nở xuyên tâm

52

4.2.5. Tỷ lệ trương dãn tiếp tuyến

53

4.2.6. Tỷ lệ trương dãn xuyên tâm

54

4.3. ĐỘ BỀN UỐN TĨNH CỦA GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH

55

4.3.1. Độ bền uốn tĩnh tiếp tuyến

55

4.3.2. Độ bền uốn tĩnh xuyên tâm

58

4.4. GIỚI HẠN BỀN NÉN DỌC THỚ

59

4.5. KHẢ NĂNG TRANG SỨC BỀ MẶT CỦA GỖ BỒ ĐỀ SAU KHI

61

ĐƯỢC XỬ LÝ AMONIAC
4.6. KẾT QUẢ GIẢI PHẪU GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH

63

4.7. GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU

67

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

68

KẾT LUẬN Và KHUYẾN NGHỊ

76

KẾT LUẬN

76

KHUYẾN NGHỊ

77

Tài liệu tham khảo
Phần phụ biểu

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành khoa học vật liệu đã phát
triển mạnh mẽ và tạo ra nhiều loại vật liệu mới phục vụ cuộc sống của nhân loại,
ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực như giao thông, xây dựng, chế tạo máy, điện
tử, viễn thông, y tế…và hiện nay các nhà khoa học đang quan tâm nghiên cứu
những công nghệ kỳ diệu khác như công nghệ nano (vật liệu có kích thước 1-100
nm). Trong đó, các loại vật liệu như kim loại, plastic, composite… đã thay thế vật
liệu gỗ để sản xuất đồ nội, ngoại thất, kết cấu xây dựng, giao thông… vì có thể
được sản suất hàng loạt với mức độ đồng đề cao và giá thành thấp.
Tuy nhiên, so với nhiều vật liệu khác, gỗ vẫn là một loại vật liệu có hệ số
phẩm chất cao, có khả năng cách nhiệt, cách âm, hệ số dãn nở vì nhiệt nhỏ, vân thớ
đẹp, dễ gia công chế biến, trang sức bề mặt… Vì vậy, nhu cầu của xã hội về gỗ và
sản phẩm gỗ ngày càng tăng cả về khối lượng và chất lượng. Thực tế đã chứng
minh, các quốc gia có nền công nghiệp càng phát triển tiêu thụ gỗ càng nhiều. Theo
dự thảo “Chiến lược Lâm nghiệp quốc gia” [13], lượng tiêu thụ gỗ xẻ hàng
năm/1000 người tại các nước như sau: Ấn độ (7 m3); Trung quốc (12 m3); Malaysia
(109 m3); Thái Lan (75 m3); Hàn quốc (126 m3); Brazil (110 m3); Mỹ (420 m3); Đức
(216 m3).
Nhưng vật liệu gỗ cũng có một số nhược điểm như mềm xốp; dễ cháy; dễ hút
ẩm gây ra cong vênh, nứt nẻ, biến hình; tính chất cơ học thấp. Trong khi đó, đối với
một số lĩnh vực, vật liệu gỗ rất quan trọng, ít vật liệu khác có thể thay thế. Ví dụ,
tay đập, thoi dệt; bạc trục chân vịt tàu thuỷ, các chi tiết truyền động có khả năng
chịu mài mòn và tự bôi trơn; nhạc cụ, dụng cụ thể thao, tà vẹt…
Để khắc phục những nhược điểm và lợi dụng những đặc tính quý kể trên, các
nhà khoa học đã tìm nhiều giải pháp cải thiện tính chất và nâng cao giá trị sử dụng
của vật liệu gỗ. Vì vậy, khoa học biến tính gỗ đã ra đời và phát triển rất nhanh với
những giải pháp kỹ thuật hiện đại như hoá học cao phân tử, dùng tia γ thậm chí sử

dụng năng lượng nguyên tử. Cho đến nay, rất nhiều quốc gia có công nghiệp phát


2

triến như Nga, Mỹ, Pháp, Ba Lan, Ý, Đức, Nhật Bản, Trung quốc… đã quan tâm
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ biến tính gỗ. Các sản phẩm gỗ biến tính được
ứng dụng rất phổ biến tại các quốc gia này và trên thị trường nói chung.
Công nghệ biến gỗ là một trong những biện pháp hữu hiệu để giải quyết vấn
đề khan hiếm nguyên liệu cũng như tạo ra các loại vật liệu có hệ số phẩm chất và
giá trị sử dụng tốt hơn gỗ nguyên. Theo xu thế chung của ngành công nghiệp chế
biến lâm sản, Việt Nam đang bắt đầu tiếp cận công nghệ biến tính gỗ với những giải
pháp đơn giản, phù hợp điều kiện kỹ thuật, thiết bị hiện có.
Theo quan điểm của chúng tôi, để phù hợp điều kiện sản xuất hiện tại của
Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ biến tính gỗ nên tập chung vào
phương pháp nhiệt hoá cơ, trong đó việc sử dụng hoá chất để hoá dẻo gỗ là có hiệu
quả nhất.
Với giải pháp hoá dẻo gỗ bằng hoá chất, các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến
mức độ hoá dẻo gỗ gồm loại gỗ, hoá chất, nồng độ hoá chất, thời gian xử lý, kích
thước phôi gỗ, áp lực ngâm tẩm… Trong quá trình nén ép, tỷ suất nén, chiều dày
phôi gỗ, nhiệt độ nén ép, phương pháp nén ép (nén kín hay nén hở, phương áp lực
nén), tốc độ nén… là các yếu tố quyết định khả năng tăng khối lượng thể tích và
ảnh hưởng đến các tính chất cơ học, vật lý của gỗ nén.
Trong quá trình công tác và nghiên cứu chúng tôi nhận thấy, cũng như một
số loại cây rừng trồng mọc nhanh khác, Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) là loại cây
có tốc độ sinh trưởng, phát triển nhanh, nhưng có nhược điểm là độ bền tự nhiên
kém, dễ bị cong vênh, biến hình, khó bảo quản, chưa đáp ứng yêu cầu làm nguyên
liệu sản xuất đồ mộc cao cấp, mộc xây dựng, trang trí nội thất, mộc giả cổ… Hiện
tại, gỗ Bồ đề chủ yếu được sử dụng để sản xuất giấy, diêm, bút chì, ván dán. Vì vậy,
những cây gỗ Bồ đề có đường kính lớn không được sử dụng hiệu quả sẽ gây lãng

phí, trong khi chúng ta đang thiếu nguyên liệu để sản xuất đồ gỗ.
Theo đó, yêu cầu thực tế đặt ra đối với các nhà khoa học, nhà sản xuất là
phải tìm các biện pháp nâng cao chất lượng, thẩm mỹ của gỗ rừng trồng mọc nhanh
nói chung, trong đó có gỗ Bồ đề.


3

Xuất phát từ yêu cầu trên, để góp phần đóng góp những công trình nghiên
cứu cơ bản trong công nghệ biến tính gỗ, được sự phân công của Trường Đại học
Lâm nghiệp, Khoa sau đại học, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch
amoniac, tỷ suất nén đến chất lượng gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) biến
tính theo phương pháp hoá dẻo – nén ép”


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến gỗ thế giới đang tìm các biện pháp
nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ và nâng cao chất lượng gỗ.
Đến cuối thế kỷ 20, ngành công nghiệp chế biến gỗ đã phát triển mạnh với
các dây chuyền sản xuất ván nhân tạo, giấy, công nghệ xẻ hiện đại như dùng laser,
tia nước áp lực cao... nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ.
Ngoài ra, việc nghiên cứu theo hướng nâng cao chất lượng gỗ đã và đang
được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới. Theo xu hướng này, hiện có 5
phương pháp biến tính gỗ, đó là nhiệt-cơ; nhiệt-hoá-cơ; hoá-cơ; hoá học và bức xạhoá học. Mục đích của các phương pháp trên đều nhằm nâng cao khối lượng thể
tích và độ bền của gỗ.

Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng gỗ của Việt Nam đang tăng
nhanh, cả cho tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. Năm 2005 kim ngạch xuất khẩu sản
phẩm gỗ đạt 1,5 tỷ USD, theo đó Chính phủ đã xếp sản phẩm gỗ vào nhóm 10 mặt
hàng xuất khẩu chiến lược.
Tuy nhiên, hiện nay ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam đang phải đối
mặt với thực trạng thiếu nguyên liệu, hàng năm phải nhập khẩu khoảng 70-80%
nguyên liệu cho nhu cầu, trong đó gỗ rừng tự nhiên quý hiếm, chất lượng cao chiếm
tỷ lệ rất lớn.
Trong khi đó, bằng nỗ lực của các Chương trình trồng rừng, ngành Lâm
nghiệp Việt Nam đã cung ứng được một sản lượng lớn gỗ rừng trồng. Tuy nhiên,
bên cạnh ưu điểm tăng trưởng nhanh, có khả năng tái sinh, nhưng gỗ rừng trồng còn
một số nhược điểm như gỗ mềm, khối lượng thể tích nhỏ, độ bền thấp.
Trong 5-10 năm tới, nguyên liệu gỗ sẽ càng khan hiếm vì các lý do sau: Một
mặt, cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp chế biến gỗ, nhu cầu tiêu
dùng nguyên liệu gỗ sẽ tăng. Mặt khác, do áp lực của các Tổ chức môi trường quốc


5

tế, các Hiệp hội người tiêu dùng, buộc các Chính phủ phải xiết chặt quản lý hoạt
động khai thác và hạn chế xuất khẩu gỗ.
Đến nay, Việt Nam chỉ nhập khẩu 2 loại sản phẩm gỗ biến tính, đó là bạc
trục chân vịt tàu biển và tay đập thoi dệt cho ngành dệt. Nhưng chúng tôi cho rằng,
nhu cầu sử dụng gỗ biến tính ở Việt Nam trong những năm tới là rất lớn, bởi vì
nguồn nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên, trong đó có các loại gỗ quý phục vụ chế biến
sản phẩm mộc truyền thống, mộc xây dựng, mộc cao cấp ngày càng khan hiếm.
Vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ biến tính gỗ nâng cao chất
lượng và độ bền gỗ rừng trồng là yêu cầu cấp bách đặt ra, góp phần nâng cao chất
lượng gỗ rừng trồng, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu liệu gỗ.
1.2. LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Vấn đề nghiên cứu trong đề tài này là hai quá trình hoá dẻo và nén ép thuộc
lĩnh vực sản xuất gỗ nén.
Những năm 1930, các nhà khoa học Nga đã nghiên cứu nén ép gỗ tạo ra thoi
dệt và tay đập của máy dệt. Sau đó, họ đã sử dụng phương pháp này để tạo ra những
chi tiết truyền động có khả năng chịu mài mòn, tự bôi trơn... Tuy nhiên, theo
phương pháp này, gỗ nén không ổn định hình dạng, luôn có xu thế đàn hồi trở lại.
Để khắc phục hiện tượng này, các nhà khoa học đã nghiên cứu đưa vào gỗ các hoá
chất dưới dạng monome hoặc polyme. Năm 1936, một số nhà khoa học Nga đã đưa
vào gỗ dung dịch Bakelit 5-10%.
Cũng khoảng những năm 1930, gỗ nén đã được nghiên cứu và ứng dụng tại
một số nước phát triển như: Nga, Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc…để tăng độ bền tự
nhiên của gỗ bằng phương pháp nén ép tăng khối lượng thể tích gỗ sau khi đã hoá
dẻo bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Về mặt ứng dụng, Đức là nước đầu tiên sản xuất ra gỗ nén vào những năm
1930 và bán ra sản phẩm Lignstone làm thoi dệt, tay nắm công cụ, ống sợi…
Đầu năm 1932, tại Nga có hai giải pháp tăng tính chất cơ lý của gỗ bằng
phương pháp nén ép. Trong đó có phương pháp nén ép kết hợp việc làm nóng gỗ ở


6

trong môi trường hơi nước bão hoà hoặc gỗ được tẩm trước, gỗ được xử lý trong
môi trường độ ẩm cao để hoá mềm. Các nhà khoa học của trường Đại học
Varonhezơ và các Nhà máy chế tạo máy ở Varonhezơ đã dựa vào phương pháp
Khukhrenxki tạo ra phương pháp nén ép gỗ sản xuất các chi tiết máy.
Tác giả V.A. Bazenova [19] nhận xét, Viện Công nghiệp rừng Leningrat đã
tạo ra lý thuyết và ứng dụng gỗ tự nén.
Những năm 1950, một số nhà máy ở Thượng Hải, Bắc Kinh, Trung Quốc bắt
đầu nghiên cứu sản xuất các chi tiết gỗ uốn cong. Nhà máy đồ mộc Thượng Hải đã

xuất khẩu ghế gấp uốn cong với khối lượng lớn.
Những năm gần đây, Trường Đại học Lâm nghiệp Nam Kinh – Trung Quốc
đã nghiên cứu uốn gỗ kết hợp hóa mềm bằng dòng điện cao tần, sử dụng kỹ thuật
xử lý bằng hóa chất và định hình uốn cong gỗ.
Gỗ nén có nhược điểm là kích thước không ổn định trong môi trường ẩm, dễ
hút ẩm đàn hồi trở về trạng thái ban đầu. Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu
về quá trình tạo gỗ nén, nhưng hiện tượng đàn hồi trở lại vẫn chưa được xử lý triệt
để và cần được tiếp tục nghiên cứu theo nhiều cách tiếp cận khác nhau.
Theo V. G. Matveeva [21, tr.24], khi tăng tỷ xuất nén, độ bền của gỗ sẽ tăng
lên mà không phụ thuộc vào phương pháp nén, với tỷ suất nén tối đa, độ bền của gỗ
tăng nhanh.
Các nhà khoa học Mỹ, Trung quốc đã nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian
ép, độ ẩm gỗ, nhiệt độ, áp lực ép đối với mức độ đàn hồi của gỗ nén. Kết quả
nghiên cứu cho thấy, khi nén ép ở nhiệt độ 170-180oC (nhiệt độ thuỷ tinh hoá biến
đổi), lignin được hoá dẻo và linh động, giảm nội ứng suất và gỗ nén tương đối ổn
định kích thước.
Các nước phát triển đã sử dụng nhiều phương pháp từ đơn giản đến phức tạp
để hoá dẻo gỗ trước khi (hoặc đồng thời) nén ép định hình như: hấp luộc; gia nhiệt
cao tần; gia nhiệt viba (phổ biến tại Nhật Bản và hiệu quả hoá mềm rất tốt); xử lý
bằng chất hoá học như xử lý kiềm, xử lý amoniac, urea.


7

Stamm là người đầu tiên sử dụng amoniac để hoá mềm gỗ vào năm 1955.
Phương pháp này có ưu điểm hoá mềm triệt để hầu như tất cả các loại gỗ lá rộng;
thời gian ngắn, áp lực nén thấp, ít phế phẩm và tỷ lệ phục hồi nhỏ. Các nhân tố ảnh
hưởng đến mức độ hoá mềm gỗ gồm thời gian, nhiệt độ, áp lực ngâm tẩm, biện
pháp xử lý sau khi hoá dẻo, và loại gỗ. Các tính chất của gỗ thay đổi sau khi được
hoá mềm bằng amoniac và sau quá trình nén ép với mức độ khác nhau, nhưng chưa

được nghiên cứu đầy đủ có tính hệ thống.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Việc nghiên cứu sử dụng các sản phẩm gỗ biến tính ở Việt Nam đến nay vẫn
còn rất hạn chế. Những năm 60 của thế kỷ 20, Nhà máy gỗ Cầu Đuống đã sản xuất
sản phẩm tay đập và thoi dệt từ ván mỏng dán ép nhiều lớp, có thể tạm coi đây là
sản phẩm gỗ biến tính đầu tiên ở Việt Nam, theo phương pháp nhiệt-hoá-cơ.
Cuối những năm 1980, Nguyễn Trọng Nhân và các cộng sự ở Viện Công
nghiệp rừng (Viện KHLN Việt Nam ngày nay [18] đã nghiên cứu tẩm dung dịch
Phenolformaldehyd và nén ép với tỷ suất nén 40-45% để biến tính gỗ mỡ để làm
thoi dệt, theo phương pháp nhiệt-hoá-cơ. Kết quả đã nâng cao độ bền cơ học, độ
cứng gấp 2-3 lần gỗ mỡ nguyên.
Các tác giả Nguyễn Xuân Khu [6], [7], Đàm Bính [6], Nguyễn Vũ Lâm [8],
Lê Duy Phương [10] và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm
đối với khả năng thấm của một số loại thuốc bảo quản với các cấp nồng độ, loại gỗ
khác nhau. Tuy nhiên, lượng thuốc thấm vào gỗ là chỉ tiêu để đánh giá các quá trình
bảo quản gỗ, chưa thể hiện mức độ ảnh hưởng đối với các tính chất cơ học, vật lý
của gỗ.
Vũ Huy Đại [5] và các cộng sự ở Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu
ảnh hưởng của đơn yếu tố tỷ suất nén đến một số tính chất của gỗ biến tính.
Chúng tôi cho rằng, số công trình nghiên cứu biến tính gỗ tại Việt Nam còn
quá ít vì các nguyên nhân chủ quan và khách quan sau:
Trong suốt thời gian dài từ những năm 1960-1995, nguồn nguyên liệu gỗ tại
Việt Nam còn nhiều, chủ yếu là gỗ rừng tự nhiên, gỗ rừng trồng chưa nhiều và cho


8

đến nay, tâm lý sử dụng gỗ rừng tự nhiên vẫn chưa được thay đổi hoàn toàn đối với
đại bộ phận người dân Việt Nam.
Cùng với trình độ hạn chế của khoa học kỹ thuật trong nước, nhu cầu tiêu

dùng sản phẩm gỗ biến tính chưa nhiều, như đã nói hiện nay Việt Nam chỉ nhập hai
loại sản phẩm gỗ biến tính là bạc trục chân vịt tàu biển và tay đập thoi dệt cho
ngành dệt.
Công nghệ biến tính gỗ là một lĩnh vực bao gồm nhiều môn khoa học kỹ
thuật từ đơn giản đến phức tạp như đã nói, trong điều kiện hiện nay của Việt Nam,
các nhà khoa học mới chỉ bước đầu nghiên cứu mang tính hệ thống lý thuyết và các
công trình nghiên cứu cơ bản. Nhưng theo xu thế chung của thế giới, nhu cầu thực
tế của thị trường trong nước, trong tương lai không xa ngành công nghiệp chế biến
lâm sản Việt Nam sẽ quan tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này như một đòi
hỏi khách quan, thông qua các hoạt động thương mại, du nhập sản phẩm, công
nghệ, thiết bị từ các nước có nhiều thành tựu về khoa học biến tính gỗ.
Để thực hiện đề tài này, chúng tôi lựa chọn vấn đề nghiên cứu là sự thay đổi
nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch amoniac, tỷ suất nén khi tiến hành biến
tính gỗ theo phương pháp hoá dẻo-nén ép.
1.3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
 Mục tiêu chung
- Xác định các giải pháp công nghệ, kỹ thuật để nâng cao chất lượng của gỗ
biến tính.
- Tạo được loại gỗ biến tính từ gỗ rừng trồng, có chất lượng cao, tính chất cơ
học, vật lý đạt được các yêu cầu của nguyên liệu sản xuất đồ mộc truyền thống, đồ
mộc mỹ nghệ, trang trí nội thất và mộc xây dựng cao cấp như khung cửa, cánh
cửa...
 Mục tiêu cụ thể
- Xác định ảnh hưởng của nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch amoniac,
tỷ suất nén đến một số tính chất cơ bản của gỗ Bồ đề biến tính.


9

- Xác định được các thông số công nghệ (nồng độ hoá chất, thời gian xử lý,
tỷ suất nén) hợp lý khi biến tính gỗ.
1.3.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số nồng độ, thời gian xử lý dung dịch
amoniac và tỷ suất nén đến chất lượng gỗ Bồ đề biến tính.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của amoniac đến khả năng trang sức của gỗ Bồ đề
sau khi biến tính.
1.3.3. Phương pháp nghiên cứu
1.3.3.1. Phương pháp kế thừa
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu cơ bản về đặc điểm cấu tạo, tính chất chủ
yếu của gỗ Bồ đề.
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về khoa học biến tính
gỗ theo phương pháp nhiệt-hoá-cơ.
1.3.3.2. Phương pháp thực nghiệm
a) Lập thí nghiệm đa yếu tố theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm bậc hai với ma
trận thực nghiệm, mức và bước thay đổi các thông số như bảng (1.1) và bảng (1.2).
Bảng 1.1. Mức, bước thay đổi các thông số
Các mức

Giá trị mã

Mức trên α

Giá trị thực
X1 (%)

X2 (ngày)

X3 (%)

+α

55

10

19

Mức trên

+

50

8

17

Mức cơ sở

0

45

6

15

Mức dưới

-

40

4

13

Mức dưới α

-α

35

2

11


10

Bảng 1.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm
N0

X1 (%)

X2 (ngày)

X3 (%)

ε (%)

τ (ngày)

N (%)

1

+

+

+

50

8

17

2

-

+

+

40

8

17

3

+

-

+

50

4

17

4

-

-

+

40

4

17

5

+

+

-

50

8

13

6

-

+

-

40

8

13

7

+

-

-

50

4

13

8

-

-

-

40

4

13

9

+α

0

0

55

6

15

10

-α

0

0

35

6

15

11

0

+α

0

45

10

15

12

0

-α

0

45

2

15

13

0

0

+α

45

6

19

14

0

0

-α

45

6

11

15

0

0

0

45

6

15

Trong đó:

X1 : Các cấp tỷ suất nén ε (%);
X2 : Thời gian ngâm gỗ τ (ngày);
X3 : Các cấp nồng độ dung dịch Amonihydroxyt (NH4OH);
Số lượng mẫu n được xác định theo công thức sau:
n = k(2m + 2m + 1)

Trong đó:

(1.1)

k: số lần lặp, k = 3;
m: số biến (yếu tố thay đổi), m = 3
Theo đó, số lượng mẫu n = 15

b) Sau khi cắt mẫu để kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng gỗ Bồ đề biến tính theo tiêu
chuẩn phù hợp, tiến hành xử lý số liệu thực nghiệm bằng lý thuyết thống kê toán
học để nghiên cứu ảnh hưởng chéo của các thông số đầu vào đến chất lượng và tìm
ra các thông số tối ưu với sự trợ giúp của Computer.


11

 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố
Để so sánh phương sai do sự thay đổi thông số gây nên và phương sai do
nhiễu gây nên, chúng tôi dùng chuẩn Fisher F để đánh giá. Nếu giá trị tính toán của
chuẩn F lớn hơn giá trị lý thuyết của chuẩn F (tra bảng) thì các giá trị trung bình có
sự khác biệt đáng kể, các thông số đầu vào (X 1,X2,X3 ) thực sự ảnh hưởng đến thông
số ra (giá trị/hàm mục tiêu Y) và trội hơn so với sự ảnh hưởng ngẫu nhiên.
F

S y2

(1.2)

S e2

Trong đó:
S y2 : Phương sai do sự thay đổi thông số đầu vào (X) gây nên
S y2 

m N
 (Y n  Y 0 ) 2
N  1 u 1

(1.3)

S e2 : Ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gây ra

1
S 
N
2

e

N

S
u 1

2
u

(1.4)

y0 : Giá trị trung bình chung của thông số đầu ra tính cho toàn bộ thực
nghiệm
Y0 

1
N

N

y
u 1

(1.5)

u

Bậc tự do của S2y là 1 = N - 1; bậc tự do của S2e là 2 = N(m-1).
Giá trị thống kê chuẩn của F được tính sẵn theo mức ý nghĩa  = 0,05, bậc tự

do 1, 2 được tra tại phụ lục tài liệu [8].
Nếu giá trị tính toán F < Fb thì thông số đầu vào ảnh hưởng không đáng kể;
nếu F > Fb thì các thông số đầu vào ảnh hưởng đáng kể đến thông số ra.
 Xác định mô hình toán học
Hàm mục tiêu biểu thị các mô hình toán là phương trình hồi quy bậc 2 có
dạng tổng quát sau:
Y = b0 +

K

K

K

i 1

i 1 i 1

K

 b i X i   b ij X i X j   b ij X 2i
i1

(1.6)


12

Trong đó, k: yếu tố ảnh hưởng;
các hệ số: b0, bi, bij, bii được tính sẵn bằng phần mềm vi tính OTP.

 Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren
Gtt 

2
S max

(1.7)

N

S
u 1

2
u

S2max : Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm; S2u: phương sai của thí nghiệm thứ
u với số lần lặp lại mu; Gtt: Chuẩn Kohren tính toán theo thực nghiệm.
Giá trị thống kê chuẩn Kohren (G) được tính sắn theo mức ý nghĩa , bậc tự
do  và k theo bảng tra [9].
Nếu Gtt < Gb thì giả thiết H0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm.
Phương sai của các thí nghiệm được coi là đồng nhất, cho phép coi cường độ nhiễu
là ổn định khi thay đổi các thông số trong thí nghiệm.
 Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy
Các hệ số hồi quy b0, bi, bii, bij của phương trình (1.6) sẽ được kiểm tra mức ý
nghĩa theo tiêu chuẩn Student (đã được computer tính sẵn). Nếu có bất kỳ hệ số b i
nào đó không thoả mãn các điều kiện thì phương trình hồi quy có thể không tính
đến hệ số này.
 Dùng tiêu chuẩn Fisher để kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy
S2

Ftt  2
Se

(1.8)

Trong đó, S2e : Phương sai do nhiễu tạo nên, là giá trị trung bình của các
bình phương độ lệnh nhiễu của các điểm thí nghiệm S2u.
S e2 

1
N

N

S
u 1

2
u

(1.9)

S2 : Phương sai tuyển chọn.
 Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực
Để mô phỏng sự ảnh hưởng của các thông số nghiên cứu đến các chỉ tiêu
quan tâm (hàm mục tiêu), phương trình hồi quy(1.6) cần được chuyển về dạng thực,


13

n

n

n

với xi = (Xi - Xi 0)/ei ta có: Y a 0  a i X i   a ij X i X j
i 1

Trong đó:

(1.10)

i  i j i

xi : Giá trị mã.
Xi : Giá trị thực của yếu tố thứ i.

 Giải bài toán tối ưu theo phương pháp trao đổi giá trị phụ
Haimes [1, tr.67] là người đề xướng phương pháp trao đổi giá trị phụ để giải
bài toán tối ưu đa mục tiêu. Theo Haimes, bài toán tối ưu đa mục tiêu được chuyển
về bài toán một mục tiêu như sau: Y1

min

Với điều kiện: Yj(xi) < εj ; j ≠ 1 ; i = 1, 2,…, m
Hàm mục tiêu được biểu diễn theo phiếm hàm Lagrăngiơ dạng tổng:
m

F(x, λ) = Y1(x) + ∑ λji[Yj (x) - εj]; j ≠ 1

j≠1

Trong đó: λji : nhân tử Lagrăngiơ, có ý nghĩa như hàm trao đổi.
λji = ∂F/∂Yj , với x Є X và εj > 0
Tại điểm tối ưu: Y1(x*, λ*) = F (x*, λ*) và ∂F/∂xi = 0 và ∂F/∂ λji = 0
Từ đó giải hệ (n + m) phương trình:
∂F/∂xi = 0; i = 1, 2, …, n
Yj - εj = 0; j = 1, 2, …, m
đối với các ẩn xi và λji sẽ tìm được các giá trị x1*, x2*,…, xn* xác định cực trị của
hàm mục tiêu F. Căn cứ giá trị của λji*, chọn các giá trị εj để tìm lời giải phù hợp.
1.3.4. Phạm vi nghiên cứu
Với nội dung nghiên của của một Bản luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, chúng tôi
xác định phạm vi nghiên cứu sau:
1.3.4.1. Các yếu tố cố định
- Nguyên liệu: Trong đề tài này, chúng tôi chọn loại gỗ Bồ đề (Styrax
tonkinensis Pierre) 7 tuổi được khai thác tại huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.
- Hoá chất: dung dịch amonihydroxyt (NH4OH) có nồng độ 25%, nguồn gốc
tại công ty cổ phần hoá chất Việt Nam, địa chỉ: Số 18/44 đường Đức Giang, Long
Biên, Hà Nội.
- Phương pháp ngâm thường, ép kín, nhiệt độ ép không thay đổi T = 150oC.


14

1.3.4.2. Các yếu tố thay đổi
Trong đề tài này, chúng tôi lựa chọn các yếu tố thay đổi sau:
- Các cấp nồng độ dung dịch Amonihydroxyt (NH4OH):
N (%) : 11; 13; 15; 17; 19
- Các cấp tỷ suất nén ε (%)

: 35; 40; 45; 50; 55

- Thời gian ngâm gỗ τ (ngày): 2; 4; 6; 8; 10
1.3.4.3. Các đại lượng cần xác định đối với gỗ Bồ đề biến tính
Để đánh giá chất lượng gỗ Bồ đề biến tính, chúng tôi cắt mẫu kiểm tra các
chỉ tiêu chất lượng và tiêu chuẩn tương ứng sau:
Chỉ tiêu chất lượng

Tiêu chuẩn kiểm tra

- Khối lượng thể tích

TCVN 362-70 sửa đổi

- Tỷ lệ co rút, dãn nở

TCVN 360-70 và TCVN 361-70 sửa đổi

- Tỷ lệ trương dãn

ΓOCT 11492-65

- Độ bền uốn tĩnh

TCVN 365-70 sửa đổi

- Giới hạn bền nén dọc thớ

TCVN 362-70 sửa đổi

- Khả năng trang sức bề mặt

ΓOCT 15140-78

Hình 1. Máy ép nhiệt và khuôn nén gỗ


15

Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. ĐẶC ĐIỂM NGUYÊN VẬT LIỆU LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH HOÁ
DẺO - NÉN ÉP
2.1.1. Đặc điểm nguyên liệu gỗ
2.1.1.1. Các thành phần cơ bản của vật liệu gỗ là đối tượng nghiên cứu của khoa
học biến tính gỗ
1) Cellulose là thành phần cơ bản nhất của vách tế bào gỗ, cấu tạo từ 3 nguyên
tố: Các bon: 44,4%; Hydro: 6,2%; Oxi: 49,4%. Nhiều phân tử cellulose hợp thành
chuỗi cellulose, nhiều chuỗi cellulose hợp thành mixen cellulose, nhiều mixen hợp
thành bó mixen, nhiều bó mixen kết hợp với lignin tạo thành cấu trúc vách tế bào [11].
Hợp chất hữu cơ cao phân tử cellulose có công thức (C6H10O5)n. Các phân tử

0

H

OH

0H

H H

0

H

0

CH 0H0
2

0

H
0H
H

H H

OH

H

CH20H0

0H
H

0H

H

CH20H

H

0

H

0

CH 0H0
2

0

H
0H

H

H

0H

H

Hình 2.1. Phân tử cellulose
cellulose được liên kết với nhau bằng liên kết mắt xích D-glycozit (đồng thời cũng

là liên kết axetal) [12, tr 132]. Chuỗi cellulose chứa từ 200-3000 phân tử monome
liên kết với nhau ở vị trí 1-4 tạo nên sợi cơ bản.
Mỗi mắt xích của phân tử cellulose (C6H10O5) có ba nhóm hydroxyl (OH) ở
các vị trí 2, 3, 6. Khả năng phản ứng của các nhóm chức này đóng vai trò quan trọng
trong quá trình tạo dẫn xuất cellulose nói riêng, quá trình biến tính gỗ nói chung.
Cellulose là chất cao phân tử có cực, vì vậy các dung môi gây trương (hoặc
hoà tan) cellulose cũng phải có cực. Khi các tác nhân gây trương xâm nhập vào
trong vật liệu gỗ, chúng gây ra hiệu ứng bứt phá các liên kết cầu hydro giữa các
phân tử cellulose cạnh nhau, theo đó làm tăng khoảng cách giữa các cellulose, giảm
lực liên kết Vandecvan, các phân tử cellulose dễ bị xê dịch và trở nên lỏng lẻo hơn.


16

H
HO

OH

OH

O
O

H
H

H
HO

O
HO

OH
O

o

H
(a)

H

H

H

O

O

H

O

H

O

HO

OH

O
HO

O

H
OH

O
H

H
O

O

H

H

OH

(b)

Hình 2.2. Quá trình trương cellulose trong nước
Trong đó: (a) - Liên kết cầu hydro giữa các phân tử cellulose;
(b) - Sự trương của cellulose trong nước
2) Lignin là thành phần thứ hai tạo nên vách tế bào gỗ (sau cellulose). Lignin

là chất bột màu nâu sẫm, thuộc loại cacbua vòng cao phân tử, với vai trò như chất
liên kết, bao bọc giữa các tế bào [3], [11], [14].
Năm 1838, lần đầu tiên lignin được tìm thấy do kết quả tách thành phần chủ
yếu của gỗ (cellulose). Hiện nay, với nhiều kết quả nghiên cứu, người ta coi lignin
là những chất cao phân tử có tính chất thơm. Lignin dễ bị thay đổi khi chịu tác động
hoá học khác nhau [14, tr 53].
Hiện nay, các nhà khoa học chưa xác định được công thức cấu tạo của lignin,
vì lignin được tách ra nghiên cứu khác lignin ở trạng thái liên kết trong gỗ [3]. Tuy
nhiên, nhiều nhà khoa học công nhận công thức hoá học sau của lignin:
C42H32O5(OH)5(OCH3)5. Nhìn chung, lignin có 3 nhóm chức chính: nhóm metoxyl
(OCH3); nhóm hydroxyl (OH) và các hạt nhân benzen C6H6 được liên kết với nhau
bằng liên kết ete và liên kết C-C tạo nên cấu trúc mạng phức tạp.
Tính chất vật lý
Lignin là một tập hợp cao phân tử phức tạp, dưới tác động của nhiệt độ cao,
chúng dễ bị hoá mềm. Đồng thời, lignin cũng có tính chất trương và bị hoà tan
trong những dung môi thích hợp như dung dịch kiềm (amoniac).
Liên kết C-C rất bền vững đối với xử lý hoá học và là yếu tố cơ bản ngăn cản
sự tạo thành các đơn phân tử lignin trong các quá trình xử lý hydro hoá, phân giải
bằng etanol.


17

Lignin trong gỗ không bị tan trong quá trình phân giải do rượu ở nhiệt độ
thấp. Nhưng ở nhiệt độ cao, đặc biệt khi có dung môi thích hợp, phần lớn lignin bị
hoà tan, khi đó xảy ra sự đứt mạch của các phân tử lignin bởi các ion của dung môi,
sau đó là phản ứng ôxy hoá rượu xảy ra nhanh. Sự đứt mạch làm cho lignin chuyển
thành các đơn phân tử.
Dưới tác dụng của acid, halogen, kiềm trong điều kiện nhất định thì lignin bị
chuyển hoá và có tính tan vì các phân tử lignin đó bị đứt mạch, phân đoạn.

3) Hemicellulose cũng là những chất polysaccharides cấu tạo nên vách tế
bào, nhưng so với cellulose, hemicellulose kém ổn định hoá học hơn và dễ bị phân
giải ở nhiệt độ cao, trong môi trường axit. Hemicellulose bao gồm pentosan
(C5H8O4)n và hexosan (C6H10O5)n với hàm lượng khác nhau trong các loại gỗ. Trong
gỗ lá rộng, hàm lượng pentosan: khoảng 19-23%; hexosan: khoảng 3-6%. Trong gỗ
lá kim hàm lượng pentosan và hexosan gần bằng nhau, khoảng 10-12%.
+ Có thể dùng dung dịch xút loãng (nồng độ 4-5%) trích ly pentosan từ gỗ.
Thuỷ phân pentosan trong môi trường axit vô cơ có thể thu được đường theo
phương trình: (C5H8O4)n + n H2O  n C5H10O5

(đường pentose)

+ Hexosan có tính chất gần giống cellulose, điểm khác biệt chủ yếu là dễ bị
thuỷ phân thành đường hexose theo phương trình sau:
(C6H10O5)n + n H2O  n C6H12O6

(đường hexose)

Hemicellulose chứa các nhóm acetyl và metoxyl, các nhóm này dễ bị phân
giải khi thủy phân. Quá trình thủy phân hemicellulose sẽ phân giải các hợp tử của
hemicellulose tạo ra các sản phẩm trung gian của polysaccharides, các sản phẩm
này không tan trong nước, vì vậy khả năng hút nước và trương nở của gỗ giảm.
2.1.1.2. Tính chất hút nước và thấu nước của vật liệu gỗ
- Tính chất hút nước của vật liệu gỗ: năng lực dẫn hút nước khi gỗ được ngâm
trong nước. Năng lực này được biểu thị bằng tốc độ hút nước: lượng nước mà gỗ có
thể hút được trong một đơn vị thời gian, tuỳ thuộc vào khối lượng thể tích của gỗ.
- Tính chất thấu nước (dẫn nước) của gỗ là khả năng thẩm thấu của nước và
các dịch thể khác vào vật liệu gỗ ở điều kiện áp suất thường.

18

2.1.1.3. Hóa chất Amoniac (NH3) và dung dịch amonihydroxyt (NH4OH)
Amoniac (NH3) là một chất khí không màu, mùi khai, tan nhiều trong nước.
Trong điều kiện áp suất thường, NH3 hoá lỏng ở nhiệt độ -35oC, hoá rắn ở nhiệt độ 78 oC. NH3 được điều chế bằng phương pháp tổng hợp Nitơ và Hydro
N2 + 3H2

2NH3 + 92,04 kJ

Trong phòng thí nghiệm, đun nóng hỗn hợp muối amoni với kiềm cũng thu
được NH3, theo phương trình: 2 NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3

+ H2 O

Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp. Các liên kết N-H hợp với nhau một góc
107o, độ dài liên kết N-H là a = 1,01.10-8 cm (do nguyên tử nitơ liên kết với các
nguyên tử hydro bằng các liên kết s-p).

N
107o

a

H

H
H

Hình 2.3. Mô hình phân tử amoniac
3 điện tử p của nguyên tố nitơ có trục đối xứng thẳng góc với nhau, vì vậy lẽ

ra 3 liên kết N-H phải vuông góc với nhau. Nhưng vì liên kết N-H có độ phân cực
tương đối lớn, nên các ion H+ đẩy nhau làm cho góc giữa các liên kết N-H tăng lên
đến 107o.
Chính vì có cấu tạo như vậy nên phân tử NH3 có độ phân cực tương đối lớn,
mômen lưỡng cực  = 490.10-32 C.m [4, tr.268].
Do có độ phân cực lớn, amoniac tương đối dễ hoá lỏng và thường được dùng
làm dung môi hoà tan nhiều chất hữu cơ và vô cơ.
Trong phân tử NH3, nitơ đạt hoá trị thấp nhất (-3), do đó, NH3 chỉ có tính
khử nhưng tính khử này rất yếu.
Vì NH3 hoá lỏng ở nhiệt độ –33oC, nên trong thực tế (điều kiện nhiệt độ và
áp suất bình thường), người ta thường sử dụng amoniac ở dạng dung dịch
amonihydroxyt NH4OH.


19

Trong dung dịch, NH3 không phân ly ra H+ theo kiểu axit vì liên kết N-H rất
bền vững, ái lực của liên kết này bằng 368,72 kJ.
Trong phân tử NH3, nguyên tử nitơ đã bỏ ra 3 điện tử để dùng chung với 3
nguyên tử hydro và ở nguyên tử nitơ vẫn còn 1 cặp điện tử chưa dùng đến. Vì vậy
NH3 dễ tạo ra liên kết phối trí và có khả năng phản ứng được với nhiều chất, ví dụ:

H

NH3 + HOH

H N

NH3 + HCl

H

NH4OH
=

CuSO4 + NH3 =

NH4Cl
Cu(NH3)4 SO4

Các phân tử hợp chất NH4OH, NH4Cl, Cu(NH3)4 SO4 đều có liên kết phối
trí.
Do có sự kết hợp giữa phân tử NH3 với phân tử H2O để tạo thành
amonihydroxyt NH4OH (một bazơ yếu), nên trong dung dịch nước của amoniac có
các cân bằng:
NH3 + H2O

NH4OH

NH4+ + OH-

Hằng số điện ly của NH4OH khá bé, k = 1,75.10-5
2.2. LÝ THUYẾT BIẾN TÍNH GỖ
Biến tính gỗ là quá trình tác động hoá học, cơ học, nhiệt học (độc lập hoặc
đồng thời) làm thay đổi cấu trúc vách tế bào, theo đó thay đổi các tính chất của gỗ.
Bản chất của việc biến tính gỗ là quá trình dùng các tác nhân tác động vào các
nhóm hydroxyl.
Hiện nay, vật liệu gỗ có thể được biến tính bằng các giải pháp chủ yếu sau:
- Cải thiện các tính chất cơ học của gỗ rừng trồng mọc nhanh, tạo ra vật liệu
ít biến dạng và tăng độ bền tự nhiên, bằng các biện pháp nhiệt-cơ; nhiệt-hoá-cơ; cơ

học và enzin. Trong đó, chủ yếu dùng phương pháp biến tính tăng khối lượng thể
tích của gỗ.
- Biến tính tăng khả năng chậm cháy của vật liệu gỗ: bằng các phương pháp
khác nhau, người ta có thể dẫn các hoá chất vào trong gỗ và tồn tại ở dạng tự do
hoặc có thể được kết hợp với các thành phần của gỗ, chủ yếu là nhóm OH, thành