Nghiên cứu vật liệu composite trên cơ sở kết hợp giữa nhựa đường (bitum) và bột đường giấy phế liệu làm vật liệu cách nhiệt

Bộ Giáo & Đào Tạo
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
TP.HCM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
**************

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHOA

: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

HỌ & TÊN SV

: ĐỖ THỊ ÁNH CHÍNH
HOÀNG CÔNG NGUYÊN

MSSV: 05139006
MSSV: 05139115

KHÓA HỌC

: KHÓA 31 (2005– 2009)

Lớp : DH05HH

1. Tên đề tài: “ Nghiên cứu vật liệu composite trên cơ sở kết hợp giữa nhựa
đường (bitum) và bột đường giấy phế liệu làm vật liệu cách nhiệt”
2. Nội dung KLTN:

™ Kháo sát khả sự biến đổi về tính chất của Bitum khi Oxy hóa và không Ôxy hóa
bởi KMnO4.
™ Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ giữa Bitum và Bột giấy phế liệu đến
khả năng liên kết giữa chúng.
™ Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ chất phụ gia Silane ảnh huởng đến các độ bền cơ lý và
khả năng chụi môi trường của vật cách nhiệt Composite vừa tạo thành.
™ Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ chất phụ gia Epoxy ảnh huởng đến các độ bền cơ lý và
khả năng chụi môi trường của vật cách nhiệt Composite vừa tạo thành.
3. Thời gian thực hiện:
• Ngày bắt đầu : 20/03/2009
• Ngày kết thúc: 10/08/2009
4. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Th.S Trần Vĩnh Minh
Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
Ngày …. tháng … năm 2009
Ban chủ nhiệm khoa

Ngày …. tháng .… năm 2009
Giáo viên hướng dẫn

i


CẢM TẠ
Đầu tiên chúng em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong bộ môn Khoa
Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh. Các thầy cô là
những người đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt cho em những kiến thức rất bổ ích về
chuyên môn cũng như là những kinh nghiệm sống, làm việc.
Đặc biệt chúng em xin chân thành cám ơn Thạc Sĩ TRẤN VĨNH MINH Trung
Tâm Kĩ Thuật Chất Dẻo TPHCM đã tận tình hướng dẫn, đóng góp các ý kiến rất thiết
thực để chúng em có thể hoàn thành được bài luận văn này. Chúng em cũng xin chân

thành cảm ơn các anh, chị, chú, bác trong trong Trung Tâm đã giúp đỡ, cung cấp các
thông tin cũng như các tài liệu liên quan để chúng em có thể thực hiên được luận văn
này.
Và cuối cùng chúng em xin chân thành cám ơn ba mẹ, anh chị và các bạn, những
người luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ chúng em trong những lúc khó khăn để em có
thêm động lực hoàn thành luận văn này. Một lần nữa chúng em xin chân thành cám ơn
tất cả mọi người đã tạo cho chúng em có điều kiện thực hiện được bài luận văn này.
Chúc tất cả mọi người mà chúng em yêu quý. Sức khỏe và hạnh phúc.

ii


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Đề tài “Nghiên cứu vật liệu Composite trên cơ sỡ kết hợp giữa Nhựa đường
( Biutm ) và Bột giấy phế liệu ứng dụng làm vật liệu cách nhiệt ” được tiến hành tại
Trung tâm kỹ thuật chất dẻo và cao su Tp. HCM, thời gian từ 20/03/2009 đến
10/08/2009. Khảo sát được tiến hành dựa trên kết quả nghiên cứu của một số bài báo
và đề tài liên quan. Đồng thời các thí nghiệm được tiến hành trong đề tài này được
chúng tôi tiến hành bố trí hết sức ngẫu nhiên.
Chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm mục đích tận dụng các nguồn nguyên liệu
có sẳn, dồn dào trong nước, kết hợp chúng lại tạo thành một loại vật liệu Composite
với các tính chất cơ lý nhất định, giá thành rẽ để có thể được ứng dụng trong thực tế.
Chúng

tôi

tiến

hành

thực

hiện

đề

tài

dựa

trên

các

bước

:

Tiến hành oxy hóa Bitum bằng KMnO 4 ở các tỉ lệ 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3% để
chọn ra tỉ lệ KMnO4 tối ưu cho oxy hóa Bitum, sau đó tiếp tục thực hiện thí nghiệm
ép tạo tấm Composite với sự kết hợp các tỉ lệ 30%-70%, 40%- 60%, 50%-50%, 60%40% giữa Bitum oxy hóa và Bột giấy phế liệu và chọn ra ở tỉ lệ nào mà sự liên kết
giũa chúng là lớn nhất và bền chặt nhất.
Thí nghiệm quan trọng mà chứng tôi muốn đề cập ở đây là việc bổ sung thêm
các chất phụ gia Epoxy, Silane ở các tỉ lệ khác nhau ảnh hưởng đến các tính cơ lý của
sản phẩm Composite tạo thành. Các thí nghiệm sẽ được tiến hành cho 10%, 15%,
20%, 25%, 30% cho Epoxy và 0.3%, 0.5%. 1%. 3%. 5%. 7%. 9% cho Silane.
Các kết quả thu được là sự khác biệt về cơ tính giữa tỉ lệ các chất phụ gia khác
nhau. Cụ thể kết quả thu được của phụ gia Epoxy khác Silane, điều này cho ta các ứng
dụng thực tế khác nhau. Trên cơ sở này tỉ lệ tốt nhất của chất phụ gia sẽ được ứng
dụng để sản xuất trong thực tế. Khảo sát cho thấy khi sử dụng phụ gia thì các độ bền

cơ lý tăng lên so với không sử dụng rất nhiều.

iii


SUMMARY OF THEMES
Project "Research on composite materials based on the combination of Asphalt
(Biutm) Pulp and waste application as insulating materials" was conducted at the
center of technical plastics and rubber Tp. HCM city, the period from March ,20,
2009 to August ,10, 2009. Survey was conducted based on the results of some research
articles and related topics. Simultaneous experiments conducted in this topic we
proceed very random arrangement.
We make this topic aims to take advantage of raw material available, accrued
Training in the country, combining them to create a composite material with certain
physical properties, cheaper to be applied in practice. We conducted topic-based
implementation steps: Bitumen conducted by KMnO 4 oxidation rates at 1%, 1.5%,
2%, 2.5%, 3% to select the optimum ratio for KMnO4 oxidation Bitumen, then
continue to perform experiments creating pressure plate composite with a combination
of the rate of 30% -70%, 40% - 60%, 50% -50%, 60% -40% between Bitumen
oxidation and powder scrap paper and choose a rate that was in contact between them
is the largest and most durable.
Important experiment that we want to mention here is the addition of additives
Epoxy, Silane at different rates affect the calculation of the management Composite
products formed. Experiments will be conducted for 10%, 15%, 20%, 25%, 30% for
Epoxy and 0.3%, 0.5%. 1%. 3%. 5%. 7%. 9% for Silane.
The results are the differences in mechanical properties between the rate of
different additives. Specific results of other additives Epoxy Silane, which for practical
applications is different. Based on this rate the best of additives will be applied to
produce in practice. Surveys show that the use of additives is the increased physical
and mechanical durability compared with not using a lot.

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 : Một số sản phẩm composite khác ...............................................................8
Bảng 2.2 : Các vật liệu được cho là cách nhiệt ..........................................................13
Bảng 4.1: Kết quả đo các độ bền cơ học .....................................................................69
Bảng 4.2: Kết quả đo các độ bền cơ học .....................................................................72
Bảng 4.3 : Kết quả đo các độ bền cơ học ....................................................................74
Bảng 4.4: Kết quả đo độ các độ bền cơ học ...............................................................78
Bảng 4.5 : Kết quả đo độ nhiệt Vicat của tấm composite khi thay đổi tỉ lệ khác nhau
của Epoxy ....................................................................................................................80
Bảng 4.6 : Kết quả đo độ nhiệt Vica của tấm composite khi thay đổi tỉ lệ khác nhau
của Silane .....................................................................................................................81
Bảng 5.1 : Tóm tắt kết quả tối ưu sau các thí nghiệm thực hiện ................................85

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 : Một số ứng dụng vật liệu composite .......................................................... 8
Hình 2.2 : Sản phẩm Tấm lợp Onduline ..................................................................... 9
Hình 2.3 : Phương pháp gia công bằng tay ............................................................... 11
Hình 2.4 : Mô hình gia công composite bằng phương pháp đúc ép ......................... 12
Hình 2. 5 : Mô hình gia công composite bằng phương pháp ép phun ...................... 12
Hình 2.6 : Bột giấy ................................................................................................... 15
Hình 2.7 : Sơ đồ phân loại thành phần bột giấy ....................................................... 16
Hình 2. 8 : Bitum Rắn .............................................................................................. 19
Hình 2. 9 : Cấu tạo nhóm chức Epoxy ...................................................................... 29
Hình 2.10 : Cấu trúc điển hình của Epoxy ............................................................... 29
Hình 2.11 : Cấu trúc cơ bản của Silane .................................................................... 36
Hình 2.12: Cấu trúc hóa học của Ap-Silane ............................................................. 36

Hình 2.13: Cấu trúc hóa học AP-Silane .................................................................... 36
Hình 2.14: Công thức cấu tạo A-174 ........................................................................ 37
Hình 2.15. Công thức cấu tạo của DCP .................................................................... 37
Hình 2.16 : Liên kết hydro nội phân tử và liên phân tử trong mạch cellulose ......... 39
Hình 2.17 : Sự tương tác Silane với cellulose .......................................................... 42
Hình 2.18 : Phản ứng tạo liên kết giữa Silane và cấu trúc cellulose ........................ 43
Hình 2.19 : Liên kết tạo Polymer trên bề mặt cenlulose bởi Silane ......................... 44
Hình 2.20 : Sơ đồ phản ứng Silane bằng cách khơi mào Dicumyl Peroxide ........... 45
v


Hình 3.1A: Bột giấy trước xử lý nhỏ ........................................................................ 50
Hình 3.1.B: Bột giấy sau xử lý nhỏ .......................................................................... 50
Hình 3.2 : Bitum trước khi Oxy hóa ......................................................................... 51
Hình 3.4 : Sơ đồ tạo tấm Composite tổng quát ........................................................ 53
Hình 3.3 : Sơ đồ tiến hành Oxy hóa Bitum .............................................................. 56
Hình 3.5 : Quy trình sản xuất tấm Composte có sự tham gia của Epoxy ................. 58
Hình 3.6 : Quy trình sản xuất tấm Composite có sự bổ sung của Silane .................. 59
Hình 3.7: Máy ép tạo mẫu ........................................................................................ 60
Hình 3.8 : Máy đo độ bền kéo .................................................................................. 61
Hình 3.9 : Mẫu đo độ bền kéo .................................................................................. 61
Hình 3.10 : Mẫu cắt đo độ bền kháng xé ................................................................. 62
Hình 3.11 : Máy đo độ bền va đập ........................................................................... 63
Hình 3.12: Mẫu đo độ bền va đập ............................................................................ 64
Hình 3.13: Máy khứa mẫu ........................................................................................ 64
Hình 4.1: Phổ IR của mẫu có bitum không oxi hóa(xanh lá cây ), và bitum có oxi
hóa(xanh trời) ............................................................................................................ 66
Hình 4.2: Phổ IR của mẫu composite của mẫu có silane (màu đỏ) và không có silane
(xanh da trời) ............................................................................................................. 67
Hình 4.3: Phổ IR của mẫu composite của mẫu có epoxy (màu đen) và không có epoxy

(xanh da trời) ............................................................................................................. 68
Hình 4.4 : Đồ thị biểu diễn độ bền va ....................................................................... 69
Hình 4.5 : Đồ thị biểu diễn độ bền kháng xé ............................................................ 70
Hình 4.6 : Đồ thị biểu diễ độ bền kéo ( N/mm2) ...................................................... 70
Hình 4.7 : Đồ thị biểu diễn độ bần va đập ................................................................ 72
Hình 4.8 : Đồ thị biểu diễn độ bền kháng xé ........................................................... 73
Hình 4.9 : Đồ thị biểu diễn độ bền kéo ..................................................................... 73
Hình 4.10 : Đồ thị biểu diễn độ bền va đập .............................................................. 75
Hình 4.11 : Đồ thị biểu diễn độ bền kháng xé ......................................................... 76
Hình 4.12 : Đồ thị biểu diễn độ bền kéo.................................................................... 76
Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn độ bền va đập .............................................................. 78
Hình 4.14 : Đồ thị biểu diễn đo độ bền kháng xé ..................................................... 79
Hình 4.15 : Đồ thị biểu diễn độ bền kéo ................................................................... 79
Hình 4.16 : Nhiệt độ Vicat khi có Epoxy ................................................................. 81
Hình 4.17 : Đồ thị biểu diễn độ bền Vicat khi bổ sung thêm Epoxy và Silane ........ 82

vi


MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ...................................................................................................................iii
SUMMARY OF THEMES……………………………………………………………………iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
BIỂU……………………………………………………………...iv
DANH MỤC CÁC HÌNH..........................................................................................................vi
MỤC LỤC ................................................................................................................................vii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................ix
Chương 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................................. 2

1.3 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................................. 2
1.4 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ..................................................................... 3
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 4
2.1. COMPOSITE..................................................................................................................... 4
2.1.1. Vật liệu Composite ........................................................................................................... 4
2.1.1.1 Khái niệm: ...................................................................................................................... 4
2.1.1.2. Thành phần Composite.................................................................................................. 4
2.1.1.2.1. Nhựa nền..................................................................................................................... 4
2.1.1.2.2. Cốt tăng cường ........................................................................................................... 5
2.1.1.3.Ưu điểm .......................................................................................................................... 6
2.1.1.4. Phân loại ....................................................................................................................... 6
2.1.1.4.1. Phân loại theo hình dạng ............................................................................................ 6
2.1.1.4.2. Phân loại theo bản chất, thành phần ........................................................................... 7
2.1.2. Đặc điểm, tính chất và ứng dụng vât liệu composite........................................................ 7
2.1.3. Lý thuyết kết dính bề mặt nhựa – sợi ............................................................................... 9
2.1.4. Công nghệ chế tạo vật liệu pol ymer .............................................................................. 10
2.1.4.1. Gia công ở áp suất thường .......................................................................................... 10
2.1.4.2. Gia công dưới áp suất ................................................................................................. 11
2.2. CƠ SỞ CHỌN VẬT LIỆU SỮ DỤNG LÀM VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT ................. 13
2.3. BỘT GIẤY PHẾ LIỆU ................................................................................................... 15
2.3.1. Sản xuất giấy trong công nghiệp : .................................................................................. 15
2.3.2. Phân loại bột giấy .......................................................................................................... 16
2.3.2.1. Phương pháp cơ học ................................................................................................... 16
2.3.2.2. Phương pháp hóa học.................................................................................................. 17
2.3.2.3. Tổng quan về tình hình bột giáy thu hồi...................................................................... 18
2.4. NHỰA ĐƯỜNG ( BITUM )............................................................................................ 19
2.4.1. Khái niệm ....................................................................................................................... 19
2.4.2. Phân loại ......................................................................................................................... 19
2.4.3. Thành phần của Bitum.................................................................................................... 20
2.4.4. Tính chất vật lý của Bitum ............................................................................................. 22

2.4.5. Khả năng phản ứng hóa học của Bitum ......................................................................... 23
2.4.6. Ứng dụng của Bitu] ....................................................................................................... 24
2.4.7. Cơ sỡ biến tính Bitum ( oxi hóa ) bằng KMnO4............................................................. 24
2.5. EPOXY ............................................................................................................................. 28
2.5.1. Cấu tạo............................................................................................................................ 28
2.5.2. Hoạt tính nhóm Epoxy.................................................................................................... 30
2.5.3. Đóng rắn nhựa Epoxy.................................................................................................... 30
2.5.4. Ứng dụng của Epoxy ...................................................................................................... 34
2.5.5. Silane .............................................................................................................................. 35
U

U

U

vii


2.5.6. Một số các chất phụ gia khác được sử dụng trong công nghệ ép tấm SMC................... 37
2.5.7. Liên kết hóa học giữa sợi cenlulo – nhựa nền trong composite ..................................... 38
2.5.8. Liên kết hóa học giữa các nhóm chức hóa học trong tấm composite............................. 40
2.5.8.1. Ester hóa nhóm Epoxy bởi nhóm –COOH có trong nhựa đường ............................... 40
2.5.8.2. Liên kết của epoxy vi hệ đóng rắn amin ...................................................................... 41
2.5.8.3. Liên kết giữa các sợi cenlulo ....................................................................................... 41
2.5.8.4. Liên các của các phân tử Silane.................................................................................. 41
2.6. Giới thiệu các phương pháp SMC .................................................................................... 45
2.6.1. Thành phần chủ yếu trong tấm SMC.............................................................................. 46
2.6.2. Quy trình công nghệ Composite SMC .......................................................................... 46
2.6.3. Quy trình công nghệ SMC theo phương pháp nén ép ..........................47_Toc238879519
Chương 3: CHUẨN BỊ VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM............. 50

3.1. CHUẨN BỊ VẬT LIỆU ................................................................................................... 50
3.1.1. Bột giấy phế liêu :........................................................................................................... 50
3.1.2. Bitum .............................................................................................................................. 50
3.1.3. Các chất phụ gia được sử dụng....................................................................................... 51
3.2.THIẾT BỊ SỬ DỤNG ....................................................................................................... 51
3.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẠO TẤM COMPOSITE ............................................. 53
3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM........................................................... 54
3.5. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM....................... 60
3.5.1. Máy ép mẫu .................................................................................................................... 60
3.5.2. Máy đo độ bền kéo ......................................................................................................... 61
3.5.3. Máy đo độ bền kháng xé ................................................................................................ 62
3.5.3. Máy đo độ va đập ........................................................................................................... 63
3.5.4. Máy khứa mẫu ................................................................................................................ 64
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................................... 66
4.1. Kết quả phân tích phổ FT – IR ...................................................................................... 66
4.1.1. Tổng quan về phổ FT – IR ............................................................................................. 66
4.1.2. Kết quả phân tích phổ FT – IR ....................................................................................... 67
4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ Bitum và Bột giấy đến tính chất tấm Composite ...................... 70
4.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ KMnO4 đến tính chất của tấm composite .................................. 73
4.4.Ảnh hưởng của tỉ lệ epoxy đến tính chất của tấm composite ....................................... 76
4.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ silane đến tính chất của tấm composite ...................................... 79
4.6. Kết quả đo nhiệt độ Vicat của các tấm composite ........................................................ 81
4.7. Bảng phổ tính chất của các hỗn hợp Composite........................................................... 84
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................................. 86
5.1. Kết luận ............................................................................................................................ 86
5.2 .Tính cấp thiết và khả thi của đề tài................................................................................ 87
5 .3.Kiến nghị .......................................................................................................................... 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 88
U

viii


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
BT

Bitum

BG

Bột Giấy

DC

Dicumyl Peroxide

CNGVN

Công Nghiệp Giấy Việt Nam

PC

Polymer Composite

TMP

Thermo-mechanical pulp

CTMP

Chemo-thermo- mechanical pulp

SMC

Sheet Molding Compound

ASTM

American standard testing method

FT – IR

Fourier transform infrared ray

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thời đại cách mạng khoa học công nghệ như hiện nay, sự tăng trưởng
kinh tế nào cũng gắn liền với sự đổi mới, sự phát triển công nghệ và việc ứng dụng
khoa học công nghệ vào các lĩnh vực trong cuộc sống. Các thành tựu công nghệ kì
diệu của thế kỷ XX như công nghệ vũ trụ, năng lượng nguyên tử…trong số đó không
thể không nhắc đến sự phát triển của ngành công nghệ vật liệu.
Ngày nay những phát minh về vật liệu mới của ngành công nghệ vật liệu đã ứng
dụng rất nhiều trong sản xuất đời sống. Ngoài các loại vật liệu như vật liệu siêu dẫn,
vật liệu polymer… còn phải kể đến vật liệu Composite, loại vật liệu mà vài chục năm
trở lại đây, được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau do có
nhiều lợi thế : giá thành vừa phải, dễ gia công, chi phí đầu tư thấp, phương pháp chế

tạo đơn giản và đa dạng…Hơn nữa trong nhiều trường hợp loại vật liệu này lại có
những tính chất đặc biệt mà các vật liệu khác không có được.
Trên thế giới việc ứng dụng các vật liệu cao su, nhựa và Composite có tính
năng kĩ thuật cao để thay thế cho vật liệu kim loại đã được triển khai từ lâu và vẫn
được tiếp tục. Đó là một xu thế.
Thực tế ở Việt Nam, nhu cầu của xã hội về sữ dụng sản phẩm Composite ngày
càng lớn cũng như thị hiếu của người tiêu dùng ngày càng cao, do mẫu mã sản phẩm
đa dạng, tiện nghi, bền, giá thành phải chăng... Tuy nhiên chúng ta vẫn phải nhập khẩu
một lượng lớn các sản phẩm Composite. Vì vậy việc nghiên cứu ra một vật liệu
cmposite mới tận dụng nguồn nguyên liệu có sẳn ngay trong nước luôn luôn là một
vấn đề đáng quan tâm đối với các nhà khoa học vật liệu, đặc biệt còn quan trọng hơn
đối với việc tận dụng các loại nguyên vật liệu tưởng chừng như giá trị là rất thấp
nhưng thật sự mang lại giá trị kinh tế rất cao, có khả năng sữ dụng rất lớn trong thực tế
và một vấn được đặt ra hết sức cấp thiết. Trong nước hiện nay bao gồm 1408 cơ sở sản
xuất giấy, trong đó có 42 cơ sở quốc doanh ( của trung ương và địa phương ), 39 cơ sở
1


thuộc kinh tế tập thể, 38 xí nghiệp tư nhân và phần còn lại ( hơn 1269 cơ sở ) là các hộ
lao động thủ công cá thể. Tổng công suất sản xuất bột giấy và giấy của CNGVN tương
ứng là 200.000 tấn/năm và 400.000 tấn/năm và lượng bột giấy thải 30.000 tấn /năm
( 2008 ).
Ngày 28/11/2008 khởi công nhà máy lọc dầu Dung Quất tại khu kinh tế Dung
Quất Quảng Ngãi. Ngày 25/02/2008 nhà máy chính thức đi vào vận hành và ngày
11/07/2009 cho sản phẩm đầu tiên ra thị trường. Bitum ( nhựa đường ) cũng sẽ là một
trong những sản phẩm của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Trước thực tế này được sự phân công của Bộ Môn CNHH, dưới sự hướng dẫn
của ThS. Trần Vĩnh Minh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu vật liệu
Composite mới trên cơ sỡ trộn từ Nhựa đường ( Bitum ) và Bột giấy phế liệu thành vật
liệu cách nhiệt. ”

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu để tạo ra loại vật liệu Composite mới có chất lượng tốt, có thể ứng
dụng ở một số lĩnh vực trong cuộc sống. Đồng thời tận dụng hết khả năng của nguồn
nguyên liệu giấy phế liệu trong nước có giá trị rất thấp, để sản xuất ra loại vật liệu mới
có giá trị kinh tế cao đồng thời có khả năng cạnh tranh với các sản phẩm Composite
hiện có trên thị trường, và hướng tới mục tiêu xuất khẩu.

1.3 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
™ Kháo sát khả sự biến đổi về tính chất của Bitum khi Oxy hóa và không Ôxy hóa
bởi KMnO4.
™ Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ giữa Bitum và Bột giấy phế liệu đến
khả năng liên kết giữa chúng.
™ Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ chất phụ gia Silane ảnh huởng đến các độ bền cơ lý và
khả năng chụi môi trường của vật cách nhiệt Composite vừa tạo thành.

2


™ Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ chất phụ gia Epoxy ảnh huởng đến các độ bền cơ lý và
khả năng chụi môi trường của vật cách nhiệt Composite vừa tạo thành.

1.4 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN
- Địa điểm thực hiện khóa luận: Trung Tâm Kỹ Thuật Chất Dẻo và Cao Su (PRT),
số 56, Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Thời gian: bắt đầu từ ngày 20/03/2009 và kết thúc ngày 1/08/2009.

3

Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. COMPOSITE [ 11 ], [ 4 ]
2.1.1. Vật liệu Composite
2.1.1.1 Khái niệm:
Vật liệu composite là loại vật liệu tổ hợp từ hai hay nhiều vật liệu thành phần có
bản chất khác nhau. Vật liệu được tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của các vật
liệu khi tiến hành riêng lẽ.
2.1.1.2. Thành phần Composite
Thành phần của vật liệu Composite gồm:
•

Nhựa nền.

•

Chất độn ( cốt tăng cường ).

•

Phụ gia : chất chống cháy, chống chảy, chống UV, tạo bọt...

2.1.1.2.1. Nhựa nền
™

Là chất kết dính, tạo môi trương phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất

sang độn khi có ngoại lực tác dụng nhựa lên vật liệu.
™

Trong thực tế người ta có thể sữ dụng nhựa rắn hay nhựa nhiệt dẻo làm

polymer nền:
•

Nhựa nhiệt dẻo : PE, PS ABS, PVC … độn được trộn với nhựa, gia
công trên máy ép phun ở trạng thái nóng chảy.

•

Nhựa nhiệt rắn, PU, PP, UF, Epoxy, Polyester không no, gia công ở
dưới áp suất và nhiệt độ cao, riêng với Epoxy và polyester không no
có thể tiến hành ở điều kiện thường, gia công bằng tay. Nhìn chung,
nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo.

4


2.1.1.2.2. Cốt tăng cường :
Cốt tăng cường đóng vai trò là các điểm chịu ứng suất tập trung vì cốt có tính
năng cơ lý, hóa cao hơn nhựa nền. Người ta đánh giá độn dựa trên các đặc điểm sau :
™

Tính gia cường cơ học.

™

Tính kháng hoá chất, môi trường, nhiệt độ.

™

Phân tán vào nhựa tốt.

™

Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt.

™

Thuận lợi cho quá trình gia công.

™

Giá thành hạ, nhẹ.

Tuỳ thuộc vào từng yêu cầu cho từng loại sản phẩm mà người ta có thể chọn loại
vật liệu độn cốt sợi cũng có thể là sợi tự nhiên ( sợi đay, sợi gai, sợi lanh, xơ dừa, xơ
tre, bông…), có thể là sợi nhân tạo ( sợi thuỷ tinh, sợi vải, sợi poliamit…). Tuỳ theo
yêu cầu sử dụng mà người ta chế tạo sợi thành nhiều dạng khác nhau : sợi ngắn, sợi
dài, sợi rối, tấm sợi…..
Việc trộn thêm các loại cốt sợi này vào hỗn hợp có tác dụng làm tăng độ bền cơ
học cũng như độ bền hoá học của vật liệu PC như : khả năng chịu được va đập, độ giãn
nở cao, khả năng cách âm tốt; tính
chịu ma sát - mài mòn, độ nén, độ uốn dẻo và độ kéo đứt cao; khả năng chịu
được trong môi trường ăn mòn như : muối, kiềm, axít… Những khả năng đó đã chứng
tỏ tính ưu việt của hệ thống vật liệu PC mới so với các loại Polyme thông thường. Và
cũng chính vì những tính năng ưu việt âý mà hệ thống vật liệu PC đã được sử dụng
rông rãi trong sản xuất cũng như trong đời sống cho thích hợp.
Tùy vào yêu cầu cho từng loại sản phẩm cụ thể mà người ta lựa chọn vật liệu cốt
thích hợp. Có hai loại:

Độn dạng sợi : sợi có tính năng cơ lý cao hơn độn dạng hạt, tuy nhiên độn sợi
có giá thành cao hơn vì thường dùng là các loại vật liệu cao cấp như: sợi thủy tinh, sợi
carbon, sợi Bo, sợi cacbua silic, sợi amide.

5


Độn dạng hạt : thường được sữ dụng là: Silica, CaCO3, vẫy mica, vẫy kim loại,
độn khoáng, cao lanh, đất sét, hay graphite, carbon…khả năng gia cường cơ tính của
độn dạng hạt không bằng dạng sợi nên thường được sữ dụng với mục đích :
™

Giảm giá thành sản phẩm.

™

Tăng thể tích cần thiết đối với độn trơ, tăng độ bền cơ lý, hóa lý, nhiệt,
điện, khả năng chậm đốt cháy với độn tăng cường.

™

Dễ đúc khuôn, giảm sự tạo bột khí trong nhựa có độ nhớt cao.

™

Cải thiện tính chất bề mặt vật liêụ, chống co rút khi đóng rắn.che khuất
sợi trong cấu tạo tăng cường, giảm sự tỏa nhiệt khi đóng rắn.

2.1.1.3.Ưu điểm :
Tính ưu việt của vật liệu Composite là khả năng chế tạo từ vật liệu này thành các

kết cấu sản phẩm theo những yêu cầu kỹ thuật khác nhau mà ta mong muốn, các thành
phần cốt của Composite có độ cứng, độ bền cơ học cao, vật liệu nền luôn đảm bảo cho
các thành phần liên kết hài hoà tạo nên các kết cấu có khả năng chịu nhiệt và chịu sự
ăn mòn của vật liệu trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường.
Một trong các ứng dụng có hiệu quả nhất đó là Composite Polymer, đây là vật
liệu có nhiều tính ưu việt và có khả năng áp dụng rộng rãi, tính chất nổi bật là nhẹ, độ
bền cao, chịu môi trường, dễ lắp đặt, có độ bền riêng và các đặc trưng đàn hồi cao, bền
vững với môi trường ăn mòn hoá học, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp. Khi chế tạo ở một
nhiệt độ và áp suất nhất định dễ triển khả được các thủ pháp công nghệ, thuận lợi cho
quá trình sản xuất.
2.1.1.4. Phân loại:
Vật liệu Composite được phân loại theo hình dạng theo hình dạng và theo bản
chất của vật liệu tạo thành.
2.1.1.4.1. Phân loại theo hình dạng :
a) Vật liệu Composite độn dạng sợi :
Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi đó là Composite độn dạng sợi, chất
độn dạng sợi gia cường tăng cơ lý cho polymer nền.
b) Vật liệu Composite độn dạng hạt :
Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, các tiểu phân hạt độn phân tán vào polymer
nền. Hạt khác sợi ở chỗ nó không có kích thước ưu tiên.
6


2.1.1.4.2. Phân loại theo bản chất, thành phần :
™ Composite nền hữu cơ ( nhựa, hạt ) cùng với vật liệu cốt có dạng: sợi hữu cơ (
polyamide,kevla ), sợi khoáng ( thủy tinh, carbon...), sợi kim loại ( Bo,
Nhôm…).
™ Composite nền kim loại: nền kim loại ( hợp kim Titan, hợp kim Al,…) cùng với
độn hạt: sợi kim loại ( Bo ), sợi khoáng ( Si, C ).
™ Composite nền khóang ( gốm ) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại ( Bo ), hạt

kim loại ( Chất gốm ), hạt gốm ( Cabua, Nitơ ).
2.1.2. ĐẶT ĐIỂM,TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU COMPOSITE
Vật liệu Composite rất phong phú, đa dạng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh
vực kỹ thuật và đời sống, do các đặc điểm ưu việt của nó như :
• Tỷ số ( tính năng cơ lý trên giá thành ) và tỷ số ( tính năng cơ lý trên
khối lượng ) cao hơn sắt, thép rất nhiều.
• Rẻ hơn thép, không rỉ.
• Nhẹ hơn nhôm và hợp kim của nhôm.
• Không tốn kém trong bảo quản, chống ăn mòn.
• Phương pháp gia công, chế tạo đơn giản và đa dạng.
• Chi phí đầu tư thấp.
Với các ưu điểm nổi bật đó, vật liệu Composite ngày càng đi sâu vào các lĩnh
vực và đời sống như :
- Vật liệu gia dụng: lavabo, bồn tắm, bàn ghế, tấm trần, tấm cách âm...
- Vật liệu xây dựng: tấm lợp, cấu kiện nhà lắp ghép, dầm chịu lực, đá ốp lát...
- Vật liệu điện: mạch in, tấm cách điện, vỏ bảo vệ các vi mạch cao tầng, vỏ các
thiết bị điện, máy biến thế...
- Vật liệu chịu hoá chất: ống dẫn, bồn chứa, bể điện phân...
- Giao thông vận tải: vỏ tàu, vỏ thân xe hơi...
- Hàng không, vũ trụ: cánh, khung thiết bị đáp...
Composite là vật liệu của ngày mai, nó đang thay thế dần cho các vật liệu
truyền thống như gỗ, kim loại, sứ...

7


Hình 2.1 : Một số ứng dụng vật liệu composite
Bảng 2.1 : Một số sản phẩm composite khác
Vật liệu

Thành phần

Ứng dụng
- Nghành in,bao bì..

1.Composite nền hữu cơ
- Giấy cacbon

- Nhựa/ hạt/ sợi cenlulose

- Mộc

- Tấm hạt

- Nhựa/ mạt cưa

- Nhà cửa

- Tấm sợi

- Nhựa/ sợi gỗ

- Thê thao, nhà cửa

- Vải bạt

- Nhựa mền/ vải

- Mái che

- Vật liệu chống thấm

- Elastomer/ bitum/ vải

- Nghành ô tô

- Lốp

- Cao su/ vải/ sắt thép

- Các nghành công

- Tấm nhiều lớp

- Nhựa/ hạt/sợi thủy tinh

nghiệp khác

chất- Composite carbon-

- Carbon/ sợi carbon

-Máy bay, vũ trụ, thể

carbon

- Gốm/ sợi gốm

thao, y học.

-Nhôm/ sợi bo

- Vũ trụ, chi tiết máy

2. Composite nền khoáng

- Composite
gốm3.Composite nền kim
loại

- Nhôm/ sợi cacbon

8


Một trong các ứng dụng mà chúng tôi muốn nhắc đến trong trong đề tài này là
sản phẩm được sữ dụng làm vật liệu cách nhiệt trong tôn lợp và áp tường.

Hình 2.2 : Sản phẩm Tấm lợp Onduline
2.1.3. LÝ THUYẾT KẾT DÍNH BỀ MẶT NHỰA – SỢI
Cốt đóng vai trò là những điểm chịu ứng suất tập trung do mạng nhựa truyền
sang khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu, nhờ vậy mà sản phẩm có tính chất cơ lý
cao. Để đạt được điều đó phải có sự truyền tải ứng suất từ nhựa lên cốt thật tốt, điều
này được quyết định bởi sự tương tác giữa bề mặt nhựa và cốt, mà cụ thể là chịu sự chi
phối của thành phần và cấu trúc bề mặt cốt, thành phần và bản chất của nhựa. Ngoài
ra, hình dạng và kích thước cốt cũng ảnh hưởng rất lớn đến sự truyền tải ứng suất. Cốt
dạng sợi truyền tải ứng suất xảy ra dễ dàng hơn cốt dạng hạt bởi vì khi ứng suất do
mạng nhựa truyền tới tại một điểm bất kỳ trên sợi sẽ phân bố đều trên cả khoảng chiều
dài sợi. Do đó tại mọi điểm sẽ chịu ứng suất nhỏ hơn rất nhiều so với cốt dạng hạt khi
cùng chịu chung một ngoại lực tác dụng. Vì vậy ở đây chỉ xét cốt dạng sợi. Phân tích

các liên kết dựa trên cơ sở lý thuyết kết dính ta nhận thấy giữa bề mặt sợi và nhựa có
một số liên kết sau :
™

Lực hấp phụ và thấm ướt : Bề mặt sợi luôn luôn tồn tại các mao quản

rỗng, số lượng và kích thước mao quản tuỳ thuộc vào bản chất và cách chế tạo sợi.
9


Nhựa ở dạng lỏng được thấm ướt trên bề mặt sợi bằng lực vật lý ứng với một năng
lượng liên kết bề mặt. Sự thấm ướt sẽ tốt khi sức cản giữa hai bề mặt càng bé, ẩm và
tạp chất là các yếu tố sẽ làm giảm sự thấm ướt. Nhựa sau khi thấm ướt trên bề mặt sẽ
được hấp phụ vào các mao dẫn nhờ lực hấp phụ.
™ Lực tĩnh điện : Bề mặt sợi luôn tích điện dương hay âm tùy vào thành
phần và cách xử lý bề mặt. Nhựa nền cũng luôn có độ phân cực nhất định vì vậy mà
dẫn đến sự tương tác tĩnh điện giữa sợi và nhựa thông qua việc tạo thành lớp điện tích
kép trên bề mặt hai vật liệu này.
™ Liên kết cơ học : Sự khuếch tán nhựa vào các lỗ trống trên bề mặt sợi
hay bó sợi tạo thành những chân bám vào sợi. Liên kết này phụ thuộc vào hình dạng,
cách phân bố và cách dệt vải.
™ Liên kết hóa học : Cơ chế liên kết hóa học cho rằng lực liên kết hóa
học có thể hình thành xuyên qua giao diện. Liên kết hóa học rất mạnh và có sự đóng
góp đáng kể vào việc kết dính. Đây là liên kết có độ bền cao nhất phụ thuộc vào loại
và số lượng liên kết
2.1.4. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYMER
Công nghệ chế tạo vật liệu composite rất phong phú và đa dạng. Tuỳ thuộc vào
yêu cầu, tính chất của sản phẩm mà có thể thay đổi để phù hợp.
2.1.4.1. Gia công ở áp suất thường :
™ Gia công bằng tay ( hand lay up) :

Dùng cọ hay con lăn quét nhựa lên mặt khuôn đã được chống dính, đặt vải lên,
quét nhựa, dùng con lăn đuổi bọt khí và nén chặt, tiếp tục như vậy cho đến khi bề dày
đạt yêu cầu.

10


Hình 2.3 : Phương pháp gia công bằng tay
™ Đúc chân không
Đúc chân không dạng túi, khuôn làm bằng vật liệu cứng. Trước tiên tạo lớp lót, sau đó
đặt cốt vải và cấp nhựa, đóng khuôn đúc. Bơm chân không làm việc, áp suất giảm làm
cho nhựa được trải đều và đẩy bọt khí ra khỏi nhựa.
™ Cuộn sợi
Sợi được kéo qua bể chứa nhựa cho thấm nhựa trước, sau đó được cuộn phủ lên
bề mặt khuôn. Phương pháp này dùng để sản xuất ống dẫn, thùng chứa nhỏ.
™ Ly tâm
Xếp sợi đã tẩm vào khuôn tròn sau đó quay để dùng lực ly tâm ép chặt các lớp
và đẩy bọt khí. Lực ly tâm sẽ định hình sản phẩm.
2.1.4.2. Gia công dưới áp suất
™ Đúc ép nóng
Nhựa, sợi được phân bố đều cho vào khuôn đúc dưới áp suất và nhiệt độ cao.
Sản phẩm được định hình theo 3 chiều. Kỹ thuật đúc ép sử dụng để tạo những sản
phẩm có kích thước lớn. Sản phẩm Composite được ép dưới máy ép thủy lực, hình
dạng của sản phẩm được định hình sau khi làm nguội.

11


Hình 2.4 : Mô hình gia công composite bằng phương pháp đúc ép
™ Đúc ép nguội

Tương tự như đúc ép nóng nhưng ở nhiệt độ thường.
™ Ép phun
+ Nhựa nhiệt dẻo: tạo hạt compound nhựa và sợi cắt ngắn, sau đó đưa vào máy ép
phun để tạo ra sản phẩm.
+ Nhựa nhiệt rắn: sợi ngắn được định hình trước nếu cần, được đặt vào khuôn, sau đó
khuôn đóng lại, kẹp chặt và nhựa được phun vào từ đầu trộn có độ khuấy trộn cao.

Hình 2. 5 : Mô hình gia công composite bằng phương pháp ép phun.
12


2.2. CƠ SỞ CHỌN VẬT LIỆU SỮ DỤNG LÀM VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT
Thực tế cho thấy, khí hậu làm cho các loại đồ nội thất được nóng lên, hay lạnh
xuống thông qua truyền nhiệt bức xạ trực tiếp, đối lưu và phản xạ. Kết quả nghiên cứu
KR nhiệt lượng từ trong nhà qua tường ra ngoài vào mùa lạnh cũng chiếm tỷ lệ khá
lớn ( 1/3 ). Còn lại do kết cấu mái ( 27% ), cửa sổ ( 15% ) và sàn nhà (14%). Để làm
giảm nhiệt độ trong nhà tối đa mà không phải sử dụng các thiết bị làm mát như máy
lạnh, quạt phun sương..., nhiều gia đình đã chọn các loại vật liệu chống nóng, cách
nhiệt được bán trên hị trường. Do đó, vật liệu xây dựng cho tường bao và mái che
cũng nên chọn loại vật liệu cách nhiệt tốt, tức là phải có hệ số cách nhiệt phải lớn, để
ngăn cản sự bức xạ mặt trời trong mùa hè cũng như chống thất thoát nhiệt trong mùa
đông.
Bảng 2.2 : Các vật liệu được cho là cách nhiệt
Hệ số dẫn nhiệt K

Hệ số cách nhiệt R

Btu.in/ft2..hr.0F

ft2..hr.0F/Btu

Bông thủy tinh dạng cuộn

0.313

3.2

Bông thủy tinh dạng tấm

0.25

4

Len đá

0.25

4

Nhựa đường

0.43

2.3

Sợi Xen lu lô

0.27

3.7

Mốp sốp (PU)

0.25

6.25

Không khí

0.181

5.52

Thép

468

0.0021

Ngói

0.4

2.5

Bêtông

9.7

0.1

Vật liệu

Để ngăn bức xạ mặt trời hiện nay thường người ta thường sử dụng loại vật

Bê-

tông dùng làm tường hoặc vách cho công trình. Tuy nhiên hiện tượng nóng lên ở các
vách sản phẩm vẫn cao, do hệ số truyền nhiệt của Bê – tông cao, hệ số cách nhiệt lại
thấp. Ngoài ra người ta có thể dùng tấm thạch cao để làm vật liệu trang trí, tường hoặc
vách cho các toà nhà vì thiết kế với cấu trúc hai lớp, ở giữa là bông thủy tinh có tính
năng cách nhiệt và cách âm nên có thể ngăn cản nhiệt độ và âm thanh môi trường 0từ
13


bên ngoài hoặc thất thoát từ bên trong, nó cũng có khả năng ngăn cháy và cách điện
tốt. Hơn nữa, thạch cao là loại vật liệu nhẹ, tiện lợi khi sử dụng và do vậy sẽ làm giảm
sức nặng của công trình, dễ sửa chữa và đặc biệt là khả năng chống mốc do không hút
ẩm.
Tuy nhiên, việc sử dụng đại trà loại vật liệu này còn gặp nhiều khó khăn vì nhiều
lý do khác nhau. Ngoài những lý do khách quan về thiết bị công nghệ và giá thành cao
cũng như tập quán thiết kế và công nghệ xây dựng cũng là những trở ngại chủ quan mà
chúng không được sử dụng phổ biến.
Hiện nay, có nhiều những sản phẩm của nước ngoài về vật liệu cách nhiệt
dưới dạng tấm cho công trình được chào hàng trong đó có cả Tấm lợp sinh thái
Onduline là sản phẩm của Tập đoàn Onduline International ( Cộng hòa Pháp ),
mới được đưa vào nước ta 2 năm nay. Với chất liệu chính là sợi hữu cơ tổng hợp,
tẩm nhựa Bitum biến tính và một số hóa chất phụ gia khác, được nén dưới áp
suất và nhiệt độ cao. Với chất liệu chính là sợi hữu cơ tổng hợp, tẩm nhựa Bitum
biến tính và một số hóa chất phụ gia khác, được nén dưới áp suất và nhiệt độ cao,

Công ty CP Xây dựng và Kinh doanh vật liệu công nghệ mới - nhà phân phối
Onduline khu vực phía Bắc cho biết: Onduline không độc hại, thân thiện với môi
trường, được gọi là tấm lợp sinh thái của thế kỷ 21
Những nguyên lý về mặt khoa học đã tạo nên những ưu điểm vượt trội cho
tấm lợp Onduline: giảm được 60% lượng nhiệt, 80% tiếng ồn, không rỉ sét, chịu
được hóa chất ăn mòn, trọng lượng nhẹ (3,3kg/m2), tuổi thọ cao, không độc hại,
không bị gãy vỡ khi va chạm…Có thể nói tấm lợp Onduline tập hợp được tất cả
ưu điểm phù hợp với điều kiện khí hậu của Việt Nam và tránh được những
nhược điểm của các loại tấm lợp khác… Đây là vật liệu lợp mái tốt nhất được
dùng phổ biến trên thế giới hiện nay tuy nhiên giá thành còn đắt, khó được sữ
dụng phổ biến .
Một thực trạng khác tại các công ty sản xuất giấy ở Việt Nam ( ngay cả
công ty giấy Bãi Bằng và Tân Mai ) với công nghệ sản xuất giấy như hiện nay đã
tồn tại một lượng bột giấy rất lớn được loại bỏ ra khỏi qui trình sản xuất. Phần
bột giấy này sẽ được bán cho các cơ sở sản xuất giấy vàng mã.

14


Cũng chính từ thực tế này, việc nghiên cứu sự kết hợp giữa Bitum và một
lọai vật liệu khác không phải là sợi hữu cơ tổng hợp nhưng vẫn có thể sữ dụng
làm nguyên liệu để sản xuất tấm cách nhiệt được nghĩ đến. Bột giấy là một lựa
chon, với hệ số truyền nhiệt thấp k = 0.27, đồng thời cách nhiệt tốt kết hợp với
Bitum cũng sẽ tạo để tạo ra một loại vật liệu cách nhiệt mới, có thể ứng dụng tốt
trong trong cuộc sống, đồng thời mang lại giá trị sữ dụng và hiệu quả kinh tế cao
và thân thiện với môi trường là hết sức cần thiết..
2.3. BỘT GIẤY PHẾ LIỆU [ 1 ], [ 3 ], [ 6 ]
2.3.1. Sản xuất giấy trong công nghiệp :
Các vật liệu dạng sơ sợi được sữ dụng để làm giấy. Bột giấy thông thường là
sợi thực vật mà thành phần chủ yếu là cenlulose, đôi khi còn sữ dụng sơ sợi có nguồn

gốc từ động vật. Người ta có thể sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ, hoặc
cũng có thể sử dụng giấy đã sử dụng làm nguyên liệu. Trong sản xuất mới, nguyên liệu
chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗ, rơm rạ, tre nứa, …Ngoài ra còn cần dùng đến
keo và các chất độn. Độ dài của các sợi cellulose thay đổi tùy theo nguyên liệu làm
giấy và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và độ bền về thời gian của giấy.
Nguồn nguyên liệu sản xuất bột giấy chính ở Nước ta hiện nay:
Nguyên liệu chính của hiện nay của nước ta dùng để sản xuất bột giấy hiện nay
là gỗ bạch đàn, keo tai tượng, mai Phú Thọ, lồ ô, keo lá tràm và keo lai Đồng Nai và
Tây nguyên. Đó là những nhưng liệu chính cho sản xuất bột hóa ở công ty Tân Mai.
Ngoài ra một nguyên liệu nữa hết sức dồn dào để sản xuất bột giấy ở nước ta nữa là
nguyên liệu phi gỗ như rơm, rạ cỏ bàng, lá dứa.

15


Hình 2.6 : Bột giấy
Tổng quát, trong gỗ chứa 60-80% hydrat cacbon gồm cenlulose và
hemicenlulose, đây là thành phần chính của bột giấy 20-40% hợp chất phenolic gồm
lignin và các chất nhựa và chất mang màu. Thông thường gỗ mềm chứa khoảng 2530%, gỗ cứng chứa khoảng 20% lignin và đây là thành phần chủ yếu gây ra những khó
khăn cho quá trình sản xuất bột giấy. Phần còn lại là các chất nhựa ( 1-5% ), protêin
( 1% ), chất vô cơ ( 0,5-5% ). Có thể tóm tắt thành phần hóa học của gỗ qua sơ đồ khối
sau đây
Gỗ

Lignin
18-30%

Hydrocacbon

Xenlulô

45%

Các chất trích
ly 2-8%

Hemixenlulo
25-30%

Hình 2.7 : Sơ đồ phân loại thành phần bột giấy
2.3.2. Phân loại bột giấy :
2.3.2.1. Phương pháp cơ học ( Bột cơ ) :
•

Bột gỗ mài trắng : được mài từ gỗ đã được bóc vỏ trong các máy mài gỗ.

•

Bột gỗ mài nâu : hình thành khi các cuống cây được thấm ướt trong các nồi nấu
trước khi được mài.

•

Bột nhiệt cơ : được sản xuất từ phế liệu gỗ được băm nhỏ và vỏ bào của các

xưởng cưa. Theo phương thức, hay "bột nhiệt cơ", chúng được làm thấm ướt ở 130°C.
Các liên kết linhin ( lignin ) nhờ vậy bị yếu đi. Sau đó nước được thêm vào và các
miếng gỗ này được nghiền trong các máy nghiền ( refiner ). Nếu hóa chất được sử
dụng thêm vào trong lúc thấm ướt phương pháp này được gọi là phương pháp CTMP,
hay "bột hóa nhiệt cơ". Nếu chỉ dùng các phương thức cơ để sản xuất, thành phần của
16