Báo cáo tổng kết đề tài composite ABS

BỘ XÂY DỰNG

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VỤ KHCN VÀ MƠI TRƯỜNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHIỆP RỪNG

CHƯƠNG TRÌNH KH & CN CẤP BỘ

BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOSITE TRÊN NỀN
NHỰA ABS VỚI CỐT TỪ RƠM RẠ, TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
SỬ DỤNG NGOÀI TRỜI

Cơ quan chủ trì: Viện nghiên cứu Cơng nghiệp rừng
Chủ nhiệm đề tài: TS. Vũ Văn Thu

HÀ NỘI, 2019


BỘ XÂY DỰNG

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VỤ KHCN VÀ MƠI TRƯỜNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHIỆP RỪNG

CHƯƠNG TRÌNH KH & CN CẤP BỘ

BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOSITE TRÊN NỀN
NHỰA ABS VỚI CỐT TỪ RƠM RẠ, TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
SỬ DỤNG NGOÀI TRỜI

Chủ nhiệm đề tài:

Cơ quan chủ trì đề tài:

Vũ Văn Thu

HÀ NỘI, 2019
2

2


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………………...1
PHẦN I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU……………………
2
1.1.

Khái

qt

chung

về

vật

liệu

composite…………………………………....2
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước về vật liệu composite…………….7
1.1.2.

Tình

hình

nghiên

cứu

trong

nước

về

vật

liệu

composite…………….10
1.2.

Khái

quát

chung

về

rơm

rạ,

trấu………………………………………….13
PHẦN II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU…………………………………………………………….. 14
2.1. Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………….
14
2.2. Nội dung nghiên cứu……………………………………………………
14
2.3. Vật liệu nghiên cứu…………………………………………………….. 14
2.4. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………..14
2.5.Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm…………………………………………..
21

PHẦN

III.

KẾT

QUẢ

NGHIÊN

CỨU

VÀ

THẢO

LUẬN..........................22
3.1. Kết quả điều tra khảo sát diện tích gieo trồng lúa tại vùng Đồng bằng
sông

Hồng

và

Đồng

bằng

sông

Cửu

Long…………………………………………22
3.2. Thực trạng thu gom và xử lý phế phụ phẩm từ cây lúa tại Đồng bằng sông
Hồng

và

Đồng

bằng

sông

Cửu

Long................................................................23
3.3. Lựa chọn thiết bị và thông số công nghệ tạo sản phẩm và bảo quản bột
3

3


ngun

liệu

rơm

rạ,

trấu...................................................................................25
3.4. Quy trình cơng nghệ, bảo quản bột rơm rạ, trấu làm nguyên liệu sản xuất
vật

liệu

composite............................................................................................26
3.5. Tuyển chọn và xác định thông số công nghệ sản xuất vật liệu composite
từ

nguyên

liệu

rơm

rạ,

trấu

trên

nền

nhựa

ABS…………………………………29
3.5.1. Ảnh hưởng của đơn phối trộn đến độ bền vật liệu
composite............30

3.5.2. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến độ bền vật liệu
composite..33
3.6. Quy trình cơng nghệ sản xuất vật liệu composite từ rơm rạ, trấu trên nền
nhựa

ABS........................................................................................................

35
PHẦN IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................... 38
4.1.

Kết

luận.....................................................................................................38
4.2.

Kiến

nghị...................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................39
Tiếng Anh........................................................................................................39
Tiếng Việt........................................................................................................40

4

4


MỤC LỤC BẢNG
Bảng

1:

Tuyển

chọn

đơn

phối

trộn...................................................................16
Bảng

2:

Tuyển

chọn

nhiệt

độ

ép.......................................................................17
Bảng

3:

Tuyển

chọn

tốc

độ

vịng

quay

trục

vít..................................................18
Bảng 4: Ảnh hưởng của đơn phối trộn đến trọng lượng và độ bền nấm
mục.....30
Bảng 5. Ảnh hưởng của đơn phối trộn đến độ bền uốn của vật
liệu...................32
Bảng

6.

Ảnh

hưởng

của

đơn

phối

trộn

đến

độ

bền

va

đập.................................33
Bảng 7: Ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến độ bền uốn và độ bền va
đập..............33
Bảng 8. Ảnh hưởng của tốc độ quay trục vít đến độ bền uốn và độ bền va
đập..34

5

5


MỤC LỤC HÌNH

Hình 1: Ván sàn composite sợi thực vật sử dụng cho sàn bể bơi ngồi
trời……2
Hình

2.

Cấu

trúc

Polyethylene

(PE)

…………………………………………...3
Hình 3. Cấu trúc hóa học của cellulose, hemicellulose, lignin trong bột
ngun
liệu.....................................................................................................................4
Hình 3. Thiết bị ép đùn tạo hạt………………………………………………………6
Hình 4. Thiết bị ép nhiệt phẳng………………………………………………………
6
Hình 5: Chi tiết phay mộng ván lát sàn………………………………………………
6
Hình 6: Dán phủ và HT sản phẩm……………………………………………………
6

Hình

7.

Mẫu

trong

mơi

trường

nấm

mục

nâu....................................................18
Hình 8. Sơ đồ các bước cơng nghệ……………………………………………
25
Hình 9: Sơ đồ các bước cơng nghệ bảo quản bột rơm rạ, trấu làm nguyên liệu
sản

xuất

vật

liệu

composite..............................................................................27
Hình 10. Các bước công nghệ sản xuất vật liệu composite từ bột rơm rạ, vỏ
trấu

trên

nền

ABS...........................................................................................36

6

6

nhựa


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, việc sử dụng rơm rạ, trấu trong sinh hoạt nông thôn ngày càng
giảm và dần dần được thay thế bằng các nhiên liệu thuận lợi hơn như ga, điện..,
vì thế rơm rạ phần lớn được bỏ lại và đốt bỏ ngay trên đồng ruộng. Điều đó cho
thấy phế phụ phẩm rơm rạ, trấu sau thu hoạch lúa đang là nguồn nguyên liệu dồi
dào cho quá trình tái sản xuất ra một loại vật liệu mới có độ bền cao và thân
thiện với môi trường. Vật liệu composite là một loại vật liệu được kết hợp giữa
bột rơm rạ, trấu và nhựa ABS thông qua thiết bị ép đùn hai trục vít hoặc ép
phẳng nhằm tạo ra vật liệu mới có tính năng ưu việt.
Sản phẩm composite là một loại vật liệu khơng có Formaldehyde, khơng bị
xuất hiện vết nứt, không bị cong vênh, dễ dàng tạo màu sắc cho sản phẩm, có
thể gia cơng lần 2 giống như vật liệu gỗ, dễ dàng cắt gọt, dùng keo để dánh 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. Ngồi ra, nó cịn có
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 và thu hồi tái chế được nguyên liệu
mới sau khi nguyên liệu cũ bị lỗi hoặc hết liên hạn sử dụng.
Hiện nay nhu cầu sử dụng vật liệu composite trong nước rất lớn, tuy nhiên
tình hình sản xuất vật liệu composite trong nước cịn rất ít, ngun nhân của việc
này là do chưa có nhiều nghiên cứu về máy móc thiết bị và cơng nghệ phù hợp
với vùng nguyên liệu đa dạng và dồi dào trong nước.
Để đẩy mạnh phát triển sản xuất trong nước đòi hỏi việc nghiên cứu về
công nghệ sản xuất vật liệu composite từ nguyên liệu sẵn có, phù hợp với điều
kiện kinh tế cũng như kiểm tra chất lượng của vật liệu đáp ứng được tiêu chuẩn

trong nước và ngoài nước là việc cần phải được giải quyết và ưu tiên, góp phần
thúc đẩy tiêu dùng hàng sản xuất trong nước dần thay thế hàng ngoại nhập.
Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu composite từ rơm rạ, trấu kết hợp
nhựa ABS thành công là lựa chọn được tỷ lệ phối trộn giữa các thành phần cũng
như tuyển chọn được các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ ép đầu đùn, tốc độ quay
trục vít, nhiệt độ ép phẳng, thời gian duy trì ép phẳng, áp suất ép phẳng...
7

7


PHẦN I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát chung về vật liệu composite
Vật liệu composite là loại vật liệu được tổ hợp chủ yếu từ các loại nhựa
nhiệt dẻo PE, PP, PVC..., có thể từ nhựa tái sinh hoặc nguyên sinh cùng với cốt
là các loại bột rơm rạ, trấu, gỗ hay các loại sợi thực vật khác (cenlluloze). Ngồi
ra, có thể có thêm một số chất phụ gia trợ liên kết khác. Sản phẩm composite có
thể sản xuất bằng công nghệ ép đùn, ép phun hay ép phẳng gia nhiệt trong
khuôn. [12].
Vật liệu composite là vật liệu được biết đến sớm vào năm 1900, tuy nhiên
vào năm 1983 công ty American Woodstock ở Sheboygan, Wisconsin mới bắt
đầu sản xuất composite cho nội thất ôtô bằng phương pháp ép đùn sử dụng nhựa
nền PP và bột gỗ, từ đó sản phẩm composite được phổ biến rộng trên thế giới.
Một số tính năng ưu việt của vật liệu composite như: Kích thước ổn định,
khơng bị cong vênh do thời tiết; Có thể gia cơng dễ dàng như nhựa nhiệt dẻo
(đùn, ép phun…), năng suất chế tạo cao và có thể tái chế nhiều lần như nhựa
nhiệt dẻo; Có thể gia cơng thành nhiều hình dạng phức tạp như gỗ (cưa, cắt);
Tính năng cơ, lý, hóa tốt, bền thời tiết, khí hậu, mơi trường ơ nhiễm và nhiều
loại hóa chất; Có khả năng chối mối mọt, vi sinh, chống cháy; Dễ dàng tạo màu,
trang trí cho sản phẩm.

Hình 1: Ván sàn composite sợi thực vật sử dụng cho sàn bể bơi ngoài trời
Vật liệu composite sợi thực vật hiện nay được sử dụng nhiều trong công
nghiệp như làm sàn tàu, khung cửa, ván sàn, ốp tường, ốp trần nhà, làm hàng
8

8


rào trang trí. Nhờ những đặc tính ưu việt mà composite sợi thực vật được dùng
để thay thế cho gỗ tự nhiên, ván dăm, ván sợi dùng trong xây dựng, giao thơng,
các cơng trình nội thất, ngoại thất, đồ nội thất ơ tơ, máy bay,...
Ngun liệu chính tạo nên vật liệu composite:
- Nhựa nền Acrylonitrin butadien styren (viết tắt và thường gọi là ABS).
Nhựa ABS có cơng thức hóa học (C8H8· C4H6·C3H3N)n là một loại nhựa
nhiệt dẻo, nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 105◦C. Nó được cho là cứng, rắn, nhưng
khơng giịn, cách điện, khơng thấm nước, với tính chất đặc trưng là khả năng
chịu va đập và độ dai cao, ổn định. Đây còn là một loại nhựa dễ mạ điện, dễ gia
công, giá thành ở mức chấp nhận được, nhiều mẫu mã, chủng loại, tuổi thọ khá
lâu, ít bị phá hỏng do ảnh hưởng của môi trường. Với các đặc tính trên và khả
năng ép phun khơng giới hạn… nhựa ABS được ứng dụng vào rất nhiều các lĩnh
vực trong đời sống, trong đó phải kể đến sản xuất composite sinh học.
- Nhựa nền Polyetylene[11, 12].
PE là một polyme nhiệt dẻo, có độ cứng khơng cao, khơng mùi vị, cháy
chậm. PE là polyme bán tinh thể nên có cả cấu trúc kết tinh và cấu trúc vơ
định hình, độ kết tinh khác nhau là nguyên nhân gây ra tỷ trọng khác nhau của
PE.

Hình 2. Cấu trúc Polyethylene (PE)
Phân loại: Dựa vào tỷ trọng PE chia thành 3 loại chính là tỷ trọng thấp

(LDPE) 0,910 ÷ 0,925 g/cm3, chứa 55 ÷ 65% pha kết tinh; tỷ trọng trung bình
(MDPE) 0,962 ÷ 0,940 g/cm3, chứa 63 ÷ 73% pha kết tinh; tỷ trọng cao (HDPE)
0,941 ÷ 0,959 g/cm3 và cao hơn chứa 74 ÷ 95% pha kết tinh.
Tính chất vật lý: Polyetylene màu trắng, hơi trong có ánh mờ, mặt bóng
láng, mềm dẻo, khơng dẫn điện và khơng dẫn nhiệt, khơng cho nước và khí thấm
9

9


qua. Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt độ hóa thủy tinh khoảng – 700 oC
và nhiệt độ chảy lỏng khoảng 110oC – 130oC.
Tính chất hóa học: PE là polymer khơng phân cực nên có tính cách điện
cao, ở nhiệt độ thường, PE không tan trong dung môi, nhưng tan trong axít
H2SO4 và HNO3 đậm đặc, hỗn hợp nitro hóa, xăng và axit Cromic thì tác dụng
mạnh. Nhiệt độ trên 700C, PE tan yếu trong tolune, xilen, amin acetate, dầu
thơng, paraffin,.. Ở 90 ÷ 1000C, H2SO4 và HNO3 phá hủy nhanh polymer. PE
khá bền dưới tác động của tia tử ngoại.
Tính chất cơ học: Tính cơ học của PE phụ thuộc vào trọng lượng phân tử
và độ phân nhánh của mạch polymer. Ngồi ra tính năng cơ lý của PE phụ thuộc
nhiều vào nhiệt độ nhất là độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền dãn dài.
- Vật liệu cốt.
Vật liệu cốt được sử dụng để sản xuất composite của đề tài là bột rơm rạ,
trấu. Bột rơm rạ, trấu là vật liệu được nghiền mịn từ phế phụ phẩm của cây lúa
sau thu hoạch, ... Kích thước bột nguyên liệu (rơm rạ, trấu,) sử dụng cho công
nghệ chế tạo composite có kích thước nhỏ hơn 1,2mm theo cơng nghệ ép đùn.
Với kích thước này, bột ngun liệu cháy ở nhiệt độ 200 0C. Các thành phần hóa
học chính của bột rơm rạ, trấu bao gồm cellulose, lignin, hemicellulose và hợp
chất vơ cơ khác. Trong đó cellulose, hemicellulose và lignin là các thành phần
ảnh hưởng lớn đến các tính chất của vật liệu.

Hình 3. Cấu trúc hóa học của cellulose, hemicellulose, lignin trong bột
nguyên liệu
- Các chất phụ gia sử dụng trong sản xuất vật liệu composite.
Vật liệu nền Acrylonitrin butadien styren có cấu trúc khơng phân cực, trong
10

10


khi đó các cấu trúc cellulose, hemicellulose và lignin có trong bột nguyên liệu
đều phân cực cho nên rất khó để trộn hợp tốt vào nhau trong quá trình chế tạo
vật liệu composite. Do vậy trong công nghệ chế tạo composite phải có mặt các
chất trợ tương hợp.
Chất trợ tương hợp là các hợp chất cao phân tử có khả năng hoạt động bề
mặt trong hỗn hợp polyme không đồng nhất. Thơng thường, mạch của chất trợ
tương hợp có cấu trúc khối, trong đó một phần trộn lẫn với một cấu tử của hỗn
hợp và phần còn lại trộn lẫn với cấu tử cịn lại. Cấu trúc khối này có thể được
chế tạo trước và thêm vào hỗn hợp polyme khơng tương hợp.
Hiện nay có rất nhiều loại chất trợ tương hợp đã được nghiên cứu và ứng
dụng trong công nghệ sản xuất vật liệu composite [13] như MAPP, MAPE,
PVAC, PMAA, … Tùy vào chủng loại nhựa nền và vật liệu gia cường mà người
ta lựa chọn các chất trợ tương hợp cho phù hợp trong đề tài này nhóm nghiên
cứu lựa chọn MAPE.
Ngồi ra cịn sử dụng một số loại chất phụ gia khác để sản xuất composite như:
Chất ổn định: chất ổn định sẽ làm chậm quá trình lão hóa của vật liệu nhựa,
các chất trợ ổn định thường được sử dụng như phosphit hữu cơ, hỗn hợp epoxy,
chất phịng lão hóa đa nhân phenol (như Bisphenol A), chất hấp thụ tia UV
Benzo-triazole (như Cyasorb, Tinuvin) [5,8].
Chất độn: chất độn được thêm vào để tiết kiệm nguyên liệu cốt, giảm độ co

ngót, giảm giá thành sản phẩm; chất độn thường sử dụng nhất là canxi cacbonate
(CaCO3).
Chất hóa dẻo: Chất hóa dẻo được thêm vào vật liệu để làm cải thiện khả
năng gia công, độ mềm dẻo và khả năng dãn dài. Chất hóa dẻo làm giảm độ
nhớt, nhiệt độ chuyển thủy tinh và mô đun đàn hồi của sản phẩm mà khơng làm
thay đổi tính chất hóa học của vật liệu được hóa dẻo. Các chất hóa dẻo thường
được sử dụng như: Phtalates (DOP, DIOP, DINP…); Monocarboxylic acid ester
(acetate, propionate, glycolic acid ester, benzoic acid ester); Phosphate (ngoài
tác dụng hóa dẻo cịn có tác dụng chống cháy); Chất hóa dẻo polyester. [12]
Chất bơi trơn: Nhựa nhiệt dẻo thường được gia công ở nhiệt độ trên nhiệt
11

11


độ nóng chảy hoặc trên nhiệt độ chuyển thủy tinh đối với loại nhựa vơ định
hình. Do khối lượng phân tử lớn nên nhựa chỉ có thể được đẩy và định dạng
dưới áp suất cao, lực chuyển dịch làm hao tốn nhiều nguyên liệu. Nhiệt sinh ra
trong quá trình này làm gia tăng quá trình phân hủy hoặc ảnh hưởng xấu đến hệ
phân tán nhiều pha. Ngoài việc ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái chảy của vật
liệu, chất bôi trơn cịn có tác dụng như làm sản phẩm bóng láng hơn, giúp phân
tán độn và màu dễ dàng hơn. [13]
- Công nghệ chế tạo.
Công nghệ chế tạo vật liệu composite được thể hiện qua các bước:
Bước 1: Sơ chế vật liệu cốt và vật liệu nền thành nguyên liệu đầu vào chế tạo vật
liệu composite.
Bước 2: Vật liệu cốt, vật liệu nền sau sơ chế được kết hợp với chất trợ tương
hợp theo tỷ lệ đưa qua thiết bị trộn sau đó qua thiết bị ép đùn tạo hạt.
Bước 3: Hạt hỗn hợp được đưa qua thiết bị ép phẳng gia nhiệt tạo thanh cơ sở.
Bước 4: Gia công tạo thanh cơ sở ván sàn composite từ tấm phẳng.

Hình 3. Thiết bị ép đùn tạo hạt

Hình 4. Thiết bị ép nhiệt phẳng

Hình 5: Chi tiết phay mộng ván lát sàn

Hình 6: Dán phủ và HT sả

12

12


Sơ đồ công nghệ cơ bản được thể hiện như hình dưới đây:
Vật liệu nền

Sơ chế

Vật liệu cốt

Ép phẳng

Ép đùn tạo hạt

Trộn

Sơ chế

Gia cơng thanh cơ sở ván sàn

Phụ gia

Hồn thiện sản phẩm

Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của vật liệu composite rơm rạ, trấu nhựa:
- Ảnh hưởng của nguyên vật liệu đầu vào đến tính chất của composite (chủng
loại, kích thước bột, chỉ số chảy của nhựa, nhiệt độ chảy mềm của nhựa)
- Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nhựa nền/bột nguyên liệu/phụ gia
- Ảnh hưởng của thơng số cơng nghệ chế tạo đến tính chất của vật liêu (tỷ lệ
phối trộn nguyên liệu, nhiệt độ và áp suất ép)
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước về vật liệu composite
- Vào những năm 80, mặc dù chưa có nền tảng khoa học để xác định chính
xác về cơ chế liên kết giữa sợi gỗ và nhựa gỗ, song bằng cách sử dụng các chất
trợ tương hợp (hay chất khơi mào) các nhà nghiên cứu đã tiến hành xử lý hóa
học để nâng cao tínhhợp của hai loại vật liệu này. Các nghiên cứu cho thấy phần
lớn các chất trợ tương hợp như silan, maleic anhydride ghép polylefin đều làm
tăng khả năng bám dính giữa hai loại vật liệu. [1,2]. Kishi và các đồng nghiệp
(1988) đã tạo ra q trình este hóa bằng cách xử lý sợi gỗ với dung dịch MAPP.
Qua phân tích quang phổ cho thấy liên kết hóa học giữa MA với gỗ và PP đã
13

13


xuất hiện.
- Năm 1991, Felix J.Mvà đồng nghiệp đã sử dụng MAPP để xử lý cellulose
trong sợi gỗ [3]. Kết quả cho thấy, chất trợ tương hợp MAPP đã làm giảm góc
tiếp xúc giữa hai loại vật liệu, góc tiếp xúc nằm trong khoảng 130-140 oC, khả
năng kết dính tănglên rõ rệt. Với nghiên cứu đó, các tác giả đã đánh giá được sự
ảnh hưởng của chất trợ tương hợp đến khả năng thấm ướt của gỗ và liên kết

giữa nhựa PP-bột gỗ-chất trợ tương hợp.
- Năm 1997, Continho và các đồng nghiệp đã tiến hành nghiên cứu về hiệu
quả của việc xử lý và ảnh hưởng của điều kiện trộn đến tính chất của composite
gỗ nhựa khi xử lý bằng MAPP và silan. Các tác giả đã chỉ ra rằng, điều kiện tốt
nhất để trộn hỗn hợp sợi gỗ và nhựa là ở 180 oC, trong thời gian 10 phút với tốc
độ quay 60 vòng/phút.Trước khi trộn hợp, sợi gỗ được xử lý với silan, mặc dù
đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của phương pháp gia công nhưng vì quá
trình này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như các bước trộn, điều kiện máy móc
thiết bị, độ ẩm của sợi gỗ, loại nhựa nên việc xác định quy trình cho việc tạo vật
liệu cần được thực hiện với một điều kiện xác định cụ thể.
- Năm 1999, Jochen Gassan vàAndrzej K.Bledzki đã tiến hành nghiên cứu
ảnh hưởng của quá trình xử lý bề mặt sợi đến tính chất cơ học của compozit PPsợi đay [4]. Các tác giả đã tiến hành xử lý sợi bằng cách cho MAPP với các hàm
lượng khác nhau trong toluen với thời gian 5 phút và 10 phút. Sau đó đem sấy
chân không trong 2 giờ ở 75oC. Kết quả cho thấy, hiệu quả của chất trợ tương
hợp phụ thuộc vào nồng độ và thời gian xử lý, như môđun đàn hồi tăng 90% khi
xử lý trong 5 phút. Xử lý lâu hơn và nồng độ MAPP cao hơn sẽ làm môđun đàn
hồi giảm xuống. Độ bền uốn tăng 40% khi xử lý bằng dung dịch MAPP 0,1% tỷ
lệ trong toluen với thời gian xử lý 15 phút. Khi tăng nồng độ MAPP lên 0,6% thì
kết quả nhận được với 5phút và 10 phút là như nhau.
- Năm 2006, Fauzi Febrianto và Dina Styawatti đã tiến hành nghiên cứu về
ảnh hưởng của bột gỗ và hàm lượng chất biến tính MA đến tính chất cơ lý của
vật liệu composite bột gỗ và PP tái sinh [5]. Nghiên cứu cho thấy tính chất cơ lý
của vật liệu composite phụ thuộc vào hàm lượng và kích thước của bột gỗ, nhựa
14

14


PP. Khi tăng tỷ lệ gỗ /nhựa thì độ bền kéo càng giảm, mơ đun đàn hồi tăng. Tính
chất vật lý và tính chất cơ học của vật liệu đều bị ảnh hưởng bởi hàm lượng chất

MA, khi cho 2,5% trọng lượng MA thì độ bền kéo, độ bền kéo và môđun đàn
hồi đều cao hơn so với composite không có MA.
- Năm 2006, M.Khalid và các đồng nghiệp đã nghiên cứu ảnh hưởng của
chất trợ tương hợp MAPP lên đặc tính cơ học của vật liệu composite sinh học PP
gia cường bằng sợi cây cọ dầu và cellulose [6]. Trong nghiên cứu sử dụng chất
trợ tương hợp MAPP cho PP-cellulose (lấy từ cây cọ dầu) và PP- sợi từ cây cọ
dầu (EFBF). Tỷ lệ trộn của PP với cellulose và PP với EFBF là 70:30 trên máy
trộn brabender tại nhiệt độ là 1800C. MAPP được cho vào với các tỷ lệ 2,3,5 và
7% tỷ lệ so với PP trong quá trình trộn. Kết quả cho thấy tỷ lệ của MAPP đã
ảnh hưởng đến độ bền kéo, độ bền uốn và độ bền va đập của vật liệu. Khi cho
30% tỷ lệ (cellulose và sợi) và 70% nhựa PP cho chất trợ tương hợp 2% MAPP
thì cho kết quả tốt nhất đối với vật liệu PP- EFBF, độ bền kéo của PP- EFBF,
tăng 58% so với khi không cho chất trợ tương hợp MAPP, nhưng lại khơng có sự
thay đổi nhiều với vật liệu PP-cellulose.
- Năm 2010, Cao Jin – Zhen và các đồng nghiệp nghiên cứu sơ bộ về đặc
tính dẻo của vật liệu composite MAPP ghép với gỗ bạch dương và nhựa PP [7].
Các tác giả đã đo độ mỏi và phân tích động lực học của vật liệu. Trong nghiên
cứu đã sử dụng tỷ lệ gỗ/nhựa là (40:60; 60:40, 80:20) cùng với 5 cấp tỷ lệ
MAPP (0, 1,2,4,8%) để nghiên cứu ảnh hưởng của MAPP đến đặc tính dẻo của
vật liệu. Kết quả cho thấy tỷ lệ gỗ cao thì độ bền mỏi cao hơn với vật liệu khơng
dùng MAPP. Khi biến tính bằng MAPP ở tỷ lệ gỗ - nhựa là 60:40 và 80:20 thì dễ
dàng thấy được ảnh hưởng của nó đến độ bền mỏi của vật kliệu cao hơn, nhưng
hầu như không ảnh hưởng với tỷ lệ 40:60. Độ bền mỏi tốt nhất khi MAPP ở 1%
với tỷ lệ bột gỗ/PP là 60:40. Kết quả cho thấy việc sử dụng PAPP với tỷ lệ phù
hợp sẽ làm tính dẻo của gỗ nhựa khi tỷ lệ gỗ cao hơn nhựa.
- Năm 2011, Behzad Kord nghiên cứu ảnh hưởng của Maleic anhydride đến
độ bền uốn, kéo, độ bền va đập của nhựa PP gia cường bằng mùn cưa [8]. Sản
phẩm được chế tạo từ nhựa PP và bột gỗ lấy từ mùn cưa với tỷ lệ 50/50 tính theo
15

15


trọng lượng,
- Năm 2012, Ly Da Gang và các cộng sự ngành Khoa học kỹ thuật vật liệu
gỗ Trung Quốc, đã nghiên cứu thành công vật liệu composite làm từ nguồn phế
thải khai thác thủy sản [16]. Thành phần chính của sản phẩm composite gồm bột
của vỏ sò, vỏ hến với tỷ lệ của ABS chiếm 30 – 40%, kết quả nghiên cứu đã xác
định được tỷ lệ, nhiệt độ, và tốc độ vòng quay của máy ép đùn. Kết quả kiểm tra
tính chất va đập và độ bền uốn cho thấy vật liệu composite vỏ sò, vỏ hến cao
hơn gấp 4 lần vật liệu composite HDPE và bột gỗ.
- Năm 2015, Vu Van Thu, Ly Da Gang, ngành Khoa học kỹ thuật vật liệu
gỗ Trung Quốc, đã nghiên cứu thành công vật liệu composite từ bột than gỗ làm
nguyên liệu đóng tàu thuyền đi biển (đề tài nghiên cứu sinh) [17]. Kết quả đề tài
đã giải quyết được một số vấn đề: Tỉ lệ phối trộn bột than gỗ với vật liệu nền
ABS, UHMWPE theo tỉ lệ 10% ABS; 20% UHMWPE; 70% bột than gỗ; 20%
ABS; 20% UHMWPE; 60% bột than gỗ; Nhiệt độ ép theo phương pháp ép đùn
180oC; tốc độ vịng quay trục vít 30v/phút. Vật liệu composite than đã được
kiểm định chất lượng theo một số tiêu chí sau: Độ bền uốn, mođun đàn hồi, độ
bền trượt, kết quả kiểm tra cho thấy vật liệu có độ bền uốn 1,2÷1,4GPa, mo đun
đàn hồi 150÷200 GPa, độ bền trượt 50 ÷ 80 GPa.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước về vật liệu composite
Nghiên cứu sử dụng sợi, bột thực vật sản suất vật liệu composite có nhiều
ưu điểm như nhẹ, độ bền kéo tốt, dễ gia công, giá thành thấp, thân thiện với môi
trường,… cho nên đã có rất nhiều nghiên cứu về sử dụng sợi, bột thực vật làm
vật liệu cốt trong sản xuất vật liệu composite điển hình có một số cơng trình
nghiên cứu tiêu biểu sau:
- Năm 2003, Trần Vĩnh Diệu và đồng nghiệp đã nghiên cứu chế tạo
composite trên cơ sở PP gia cường bằng sợi đay [11]. Vật liệu được chế tạo bằng
cách xếp các lớp màng PP – MAPP và sợi đay theo thiết kế rồi ép trên máy ép

thủy lực (ép phẳng trong khn kín) dưới áp suất 7 MPa trong 50 phút; kết quả
cho thấy hàm lượng MAPP có ảnh hưởng đến tính chất cơ học của composite,
16

16


độ bền kéo và độ bền uốn cực đại khi dùng 7% trọng lượng MAPP, độ bền va
đập giảm khoảng 50%.
- Năm 2003, Trần Vĩnh Diệu, Phạm Gia Huân nghiên cứu chế tạo vật liệu
polyme-compozit trên cơ sở nhựa PP gia cường bằng hệ lai tạo tre, luồng- sợi
thủy tinh [12,13]. Vật liệu chế tạo bằng cách nhựa và sợi được xếp từng lớp vào
khuôn theo nguyên tắc nhựa sợi xen kẽ; hàm lượng sợi chiếm 60% và được ép ở
nhiệt độ 190oC, áp suất ép 100KG/cm2, gia nhiệt trong 60 phút, ép trong 30
phút, làm nguội đến 80oC bằng phương pháp ép phẳng trong khuôn; kết quả cho
thấy việc xử lý sợi tre luồng bằng dung dịch NaOH đã làm tăng hàm lượng
cellulose trong sợi do đó làm tăng khả năng bám dính giữa sợi và nhựa. Việc sử
dụng lai tạo 3 loại sợi trên cho tính năng độ bền uốn của vật liệu tăng lên rõ rệt.
- Năm 2006, Trần Vĩnh Diệu và đồng nghiệp đã tiến hành khảo sát độ bền
va đập của composite PP- Bột trấu[13,14]. Kết quả là độ bền va đập của
composite được khảo sát ở các hàm lượng bột: 30, 35, 40, 45, 50 và 55%, cùng
với chất trợ tương hợp MAPP có hàm lượng MA 0,5%. Kết quả cho thấy,
composite với hàm lượng bột trấu 55% có độ bền va đập đạt 2,5KJ/m 2, cao gấp
4 lần so với PP nguyên sinh.Cải thiện đáng kể, nhờ vậy đã làm tăng độ bền kéo
trượt, độ bền kéo, độ bền va đập và độ kháng nước của vật liệu tạo ra. Tuy nhiên
ảnh hưởng đến mơđun kéo ảnh hưởng khơng nhiều.
- Năm 2010, TS.Đồn Thị Thu Loan (Đại học Đà Nẵng) [12] đã nghiên cứu
cải thiện tính năng của vật liệu composite sợi đay/nhựa PP bằng phương pháp
biến tính nhựa nền. Vật liệu gia công bằng hai công đoạn tạo hạt gỗ nhựa bằng
máy ép đùn hai trục vít và tạo mẫu thử bằng phương pháp đúc tiêm (ép phun

trong khn kín). Kết quả đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các tác nhân
tương hợp copolymer ghép của PP với MA (MAHgPP) đến tính chất của
composite nền nhựa PP gia cường bằng sợi đay. Kết quả cho thấy, khi thêm 2%
khối lượng Exxelor (Ex) vào nhựa nền PP thì khả năng kết dính tại bề mặt tiếp
xúc được cải thiện đáng kể, nhờ vậy đã làm tăng độ bền kéo trượt, độ bền kéo,
độ bền va đập và độ kháng nước của vật liệu tạo ra. Tuy nhiên ảnh hưởng không
nhiều đến môđun kéo.
17

17


- Năm 2011, Hà Tiến Mạnh và đồng nghiệp đã nghiên cứu ảnh hưởng của
tỷ lệ bột gỗ và nhựa polypropylene đến tính chất composite gỗ-nhựa[15].
Nguyên liệu sử dụng là gỗ Keo tai tượng, nhựa tái chế PP và được pha trộn tỷ lệ
gỗ/nhựa theo 3 cấp (50/50; 60/40; 70/30) trộn đều và được tạo hạt trên máy ép
hai trục vít ở nhiệt độ 175oC tạo thành hạt gỗ nhựa; sau đó ép sản phẩm trên
máy ép phẳng ở nhiệt độ 170oC dưới áp lực 1,5-7,5MPa trong chu kỳ ép là 40
phút. Kết quả nghiên cứu đã xác định được sự ảnh hưởng của tỷ lệ bột gỗ nhựa đến một số tính chất của composite gỗ-nhựa PP. Tuy nhiên sự ảnh hưởng
này chưa có sự khác biệt lớn.
- Năm 2012,đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ của PGS.TS. Vũ Huy Đại
đã nghiên cứu công nghệ sản xuất composite từ phế liệu gỗ và chất dẻo phế thải
[16]. Vật liệu được chế tạo từ nhựa PP, PE, PVC tái chế với phế liệu gỗ Keo tai
tượng. Kết quả đã đạt được như:đã xây dựng được các bước công nghệ chủ yếu
để xử lý tái chế các loại nhựa này và các bước công nghệ tạo bột gỗ Keo tai
tượng từ mùn cưa, phoi bào, bìa bắp; Đã xác định được ảnh hưởng tỷ lệ bột
gỗ/nhựa tái chế đến tính chất của hạt và đã thiết lập được quy trình công nghệ
tạo hạt gỗ nhựa với cấp tỷ lệ cho nhựa PP và PE (bột gỗ 50%/nhựa 45%/ trợ
tương hợp 5%) và đề xuất được công nghệ sản xuất composite gỗ-nhựa từ phế
liệu gỗ và nhựa tái chế PP, PE, PVC trên máy ép đùn hai trục vít Cinnanici TS

80.
- Năm 2013, đề tài thuộc chương KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước
KC.02/11-15 của TS. Nguyễn Vũ Giang nghiên cứu chế tạo vật liệu composite
trên cơ sở nhựa polylefin (polyetylen, polypropylene) khâu mạch (XLPO) và bột
gỗ biến tính ứng dụng làm vật liệu xây dựng, kiến trúc nội- ngoại thất [17]. Vật
liệu được chế tạo từ bột gỗ Giáng hương sau đó xử lý bột gỗ bằng kiềm nóng để
loại bỏ tạp chất có trong bột gỗ và rửa sạch bằng nước cất rồi sấy khơ; sau đó
biến tính bề mặt bột gỗ bằng tetraethyl ortosilicat và 3- glyxidoxyl propyl
trimetoxy silan. Dùng bột gỗ đã biến tính chế tạo vật liệu XLPE/bột gỗ biến tính
và XLPP/bột gỗbiến tính với các yếu tố thay đổi như tỷ lệ bột gỗ thay đổi từ 2060%, nhiệt độ gia công từ 170-200oC, thời gian trộn từ 3-8 phút; phương pháp
18

18


gia công là dùng thiết bị ép đùn một trục tạo hạt sau đó chuyển sang máy ép
định hình tấm phẳng,… Kết quả đề tài đã xác định được các thơng số cơng nghệ
ảnh hưởng tới q trình biến tính bột gỗ Giáng hương và điều kiện gia công tối
ưu cho hai loại vật liệu XLPE/bột gỗ biến tính và XLPP/bột gỗ biến tính.
1.2. Khái quát chung về rơm rạ, trấu
Rơm rạ, trấu được gọi là chất thải phát sinh trong quá trình khai thác, chế
biến lương thực từ cây lúa.
Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của con người, cùng với
ngô, tiểu mạch, sắn và khoai. Quá trình hình thành và phát triển của cây lúa
được bắt đầu từ hạt thóc, qua thời gian ngâm, ủ và nảy mầm được gieo trồng
trực tiếp xuống nền ruộng đã xử lý bằng cơ giới hoặc thủ công, giai đoạn phát
triển được gọi là mạ, sau mạ được gọi là lúa, lúa phát triển với các lá mỏng, hẹp
bản và dài. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân nhánh
cong hay rủ xuống. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc và rơm rạ. Sau khi xát
bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.

Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á
và châu Mỹ La tinh), điều này làm cho nó trở thành loại lương thực được con
người tiêu thụ nhiều nhất. Khơng những hạt lúa được sử dụng làm thực phẩm
chính, mà các phần còn lại sau thu hoạc lúa cũng được người dân tận dụng trở
thành những vật liệu có ích trong đời sống hàng ngày. Có thể nói cây lúa là cây
lương thực có cơng dụng và hiệu quả rất cao, từ rễ cho đến hạt lúa đều mang lại
cho người dân nhiều nguồn lợi khác nhau. Ví dụ rơm rạ được sử dụng lợp nhà,
cho gia súc ăn, làm chất đốt hoạch ủ làm phân.
Những năm gần đây, kinh tế phát triển, rơm rạ bị coi là phế thải nơng
nghiệp có giá trị sử dụng thấp nên thường bị bỏ lại ngoài đồng và đốt bỏ. Để tận
dụng nguồn tài nguyên từ rơm rạ, Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) và
tổ chức BMZ (Đức) (2016) đã thực hiện dự án quản lý rơm rạ tại 03 nước:
Campuchia, Philippines và Việt Nam. TS. Martin Gummert - Trưởng dự án
Quản lý rơm rạ (IRRI) cho biết, bước đầu, dự án đã thí điểm thu gom 50%
lượng rơm rạ trong mùa khơ điều đó đồng nghĩa với việc đã làm giảm 50%
19

19


lượng rơm rạ bị đốt. Nguồn rơm rạ do dự án thu gom dùng làm nguyên liệu phát
triển công nghệ cacbon hóa và ủ phân hữu cơ; sản xuất nấm. Các mơ hình trên
được phát triển nhân rộng ở Campuchia và Philippine thơng qua các chương
trình tập huấn nhằm nâng cấp chuỗi giá trị và gắn kết rơm rạ vào thị trường các
sản phẩm có giá trị cao.
PHẦN II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG,
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Xây dựng được quy trình cơng nghệ xử lý và bảo quản rơm rạ, trấu sau
thu hoạch làm nguyên liệu sản xuất vật liệu composite trên nền nhựa ABS.

- Xây dựng được quy trình cơng nghệ tạo vật liệu composite trên nền nhựa
ABS với cốt từ rơm rạ, trấu cho sản xuất một số sản phẩm xây dựng phù hợp
điều kiện sử dụng ngoài trời.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Điều tra khảo sát diện tích gieo trồng lúa tại 02 vùng Đồng bằng sông
Hồng và Đồng bằng sơng Cửu Long
- Nghiên cứu lựa chọn và hồn thiện công nghệ xử lý và bảo quản rơm rạ,
trấu sau thu hoạch làm nguyên liệu sản xuất vật liệu composite trên nền nhựa
ABS quy mơ phịng thí nghiệm.
- Tuyển chọn và xác định thông số công nghệ sản xuất vật liệu composite
từ nguyên liệu rơm rạ, trấu trên nền nhựa ABS.
2.3. Vật liệu nghiên cứu
- Rơm rạ, trấu.
- Nhựa ABS (Acrylonitrile butadiene styrene)
- Chất trợ tương hợp: MAPE (Polyethylene maleat)
2.4. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện được các nội dung nghiên cứu trên, đề tài sử dụng các phương
pháp nghiên cứu sau đây:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Kế thừa các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ chế tạo
20

20


vật liệu composite và một số tiêu chuẩn kiểm tra, đánh giá chất lượng vật lý và
cơ học của vật liệu composite.
- Phương pháp khảo sát thực địa
Phương pháp này nhằm thu thập các thông tin tại địa bàn nghiên cứu thông
qua phiếu điều tra, phỏng vấn sâu. Những nội dung chính thu thập trong phiếu

điều tra khảo sát thực địa bao gồm diện tích gieo trồng, năng suất và cách xử lý
nguồn rơm rạ, trấu sau thu hoạch tại một số tỉnh thuộc 02 vùng Đồng bằng sông
Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
+ Đối với nội dung lựa chọn và hoàn thiện công nghệ gia công và bảo quản
bột rơm rạ, trấu sau thu hoạch đề tài sử dụng một số phương pháp nghiên cứu
sau:
+ Phương pháp xác định độ ẩm rơm rạ:
Rơm rạ sau thu mua tại tỉnh Hải Dương thuộc vùng Đồng Bằng Sông Hồng
được đưa về nơi tập kết (Viện NC Công nghiệp rừng) và hong phơi rơm rạ dưới
ánh nắng tự nhiên, đồng thời đề tài cũng lấy mẫu rơm rạ để xác định trọng lượng
ban đầu sau đó mẫu rơm rạ được đưa vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 45 0C trong vòng
24h, cân xác định trọng lượng mẫu lần 2, sau đó tính tốn theo cơng thức 1. Nếu
độ ẩm đạt 8% thì dừng sấy cịn độ ẩm chưa đạt thì tiếp tục kéo dài thời gian sấy
mẫu đến khi độ ẩm mẫu đạt 8% thì dừng sấy. Tương tự như mẫu rơm rạ hong
phơi tự nhiên, đề tài cũng xác định trọng lượng theo thời gian phơi và áp dụng
cơng thức 1 để tính toán độ ẩm.
Phương pháp xác định độ ẩm rơm rạ theo phương pháp cân sấy:
Trong đó: m1 - trọng lượng mẫu trước khi sấy
m2 - trọng lượng mẫu sau khi sấy
+ Phương pháp xác định độ ẩm đối với trấu:
Trấu sau thu mua từ hộ dân được đưa về nơi tập kết (Viện NC Công nghiệp
rừng) để xử lý các bước công nghệ tiếp theo (đối với trấu đề tài không tiến hành
xác định độ ẩm bởi độ khô của trấu được thể hiện qua quá trình hong phơi tự
21

21


nhiên và được tách vỏ nhờ hệ thống xay xát do vậy khi trấu được tách ra khỏi

hạt gạo được coi là khô) và được trực tiếp đưa vào máy nghiền tạo bột.
+ Đối với nội dung lựa chọn thông số công nghệ tạo vật liệu composite đề
tài sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
- Để xác định được các thơng số cơng nghệ trong quy trình tạo vật liệu
composite, đề tài tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đầu vào (tỷ lệ phối
trộn, nhiệt độ ép, tốc độ quay trục vít) và các yếu tố đầu ra (độ bền của vật liệu
composite đối với nấm, mối và độ bền uốn, độ bền va đập).
Yếu tố đầu vào:
- Đơn phối trộn:
Để tuyển trọn được đơn phối trộn có độ bền cơ học, độ bền tự nhiên đáp
ứng được tiêu chuẩn vật liệu xây dựng, đề tài cố định nhiệt độ ép 180 0C và tốc
độ vòng quay trục vít 30 vịng/phút, được thể hiện tại bảng 1.
Bảng 1: Tuyển chọn đơn phối trộn
Thành phần vật liệu cốt và vật liệu nền (g)
Rơm rạ
Trấu
Nhựa ABS
MAPE
1
0
70
27
3
2
70
0
27
3
3
0

60
37
3
4
60
0
37
3
5
40
40
17
3
6
30
40
27
3
7
40
30
27
3
8
30
30
37
3
- Nhiệt độ ép
STT

Công thức
CT1
CT2
CT3
CT4
CT5
CT6
CT7
CT8

Để tuyển trọn được nhiệt độ ép cho ra sản phẩm có độ bền cơ học, độ bền
tự nhiên tốt đáp ứng được tiêu chuẩn vật liệu xây dựng, đề tài sử dụng cố định
đơn phối trộn (đơn phối trộn đã tuyển chọn được trong bảng 1); tốc độ vịng
quay trục vít 30 vịng/phút, được thể hiện tại bảng 2.

22

22


Bảng 2: Tuyển chọn nhiệt độ ép
Nhiệt độ 0C

Stt

Tốc độ vịng

Đơn phối

quay trục vít

trộn

Cơng thức

1

170

CT9

2

175

CT10

3

180

4

185

30 vịng/phút

CT

5
190
- Tốc độ vịng quay trục vít

CT11
CT12
CT13

Để tuyển trọn được tốc độ vịng quay trục vít, cho ra sản phẩm có độ bền
cơ học, độ bền tự nhiên tốt đáp ứng được tiêu chuẩn vật liệu xây dựng, đề tài sử
dụng cố định đơn phối trộn (đơn phối trộn đã tuyển chọn được trong bảng 1);
nhiệt độ ép (tuyển chọn được bảng 2), được thể hiện tại bảng 3.
Bảng 3: Tuyển chọn tốc độ vòng quay trục vít
Stt

Tốc độ vịng

Nhiệt độ

Đơn phối

quay trục vít

Cơng thức

trộn

1

25

CT14

2

30

CT15

3

35

CT16

CT
4
40
+ Kiểm tra độ bền của vật liệu composite.

CT

CT17

- Độ bền tự nhiên: Để đánh giá được độ bền của vật liệu composite, đề tài
sử dụng tác nhân gây hại tự nhiên như: nấm mục, mối đất
+ Phương pháp kiểm tra độ bền tự nhiên của vật liệu composite đối với nấm
mục được triển khai theo các bước trong tiêu chuẩn ASTM D 2017 và cụ thể
như sau:
Bước 1: Tạo môi trường nấm mục bằng cách nhân giống.

+ Nguyên liệu bao gồm: 200 gam khoai tây, 20 gam đường, 20gam agar.
Các bước thực hiện: Khoai tây gọt vỏ, cắt nhỏ, nấu chín. Tiếp theo, chiết dịch
khoai tây và lọc bỏ tinh bột. Sau đó cho glucose vào dịch khoai tây từ từ và
23

23


khuấy liên tục trên bếp cho tan, cho agar vào và tiếp tục khuấy, thêm nước cất
đủ 1lít. Hấp khử trùng bằng nồi autoclave ở 1210C, 1 atm, thời gian 15 phút, để
nguội, đổ sang đĩa petri, cho vào tủ cấy vô trùng cấy chuyền giống gốc nấm mục
sang (dùng que cấy móc lấy bào tử nấm mốc từ ống giống), bảo quản ở nhiệt độ
phòng, sau 7 ngày đêm đem đi khảo sát mẫu hoặc bảo quản ở ngăn lạnh của tủ
lạnh (nếu chưa sử dụng).
Bước 2: Gia công mẫu thử nấm mục theo kích thước: chiều dài 120mm, chiều
rộng 10mm, chiều dày 4mm. Cân xác định trọng lượng mẫu trước khi thử.
Bước 3: Đặt mẫu thử vào trong mơi trường có nấm mục phát triển: Quan sát
thay đổi trọng lượng mẫu: Đặt mẫu trong môi trường nấm mục đang phát triển,
sau 12 tuần lấy mẫu ra lau sạch nấm bám trên bề mặt, sấy ở 50 0C trong 24h và
cân để xác định độ thay đổi trọng lượng mẫu sau thử. Độ thay đổi trọng lượng
mẫu được xác định theo tỷ lệ phối trộn tại bảng 1. Mỗi cơng thức thử lấy giá trị
trung bình của 5 mẫu.

Hình 7. Mẫu trong môi trường nấm mục nâu
Bước 4: Đánh giá ngoại quan bề mặt mẫu.
- Mẫu sau 12 tuần phơi trong môi trường nấm mục được lấy ra và quan sát mức
độ bám nấm trên bề mặt bằng mắt và chụp ảnh ghi nhận.
+ Phương pháp kiểm tra độ bền tự nhiên của vật liệu composite đối với mối đất.
Ở Việt Nam chưa thấy tiêu chuẩn hay phương pháp xác định độ bền tự
nhiên của vật liệu composite đối với mối được công bố. Do vậy, đề tài sử dụng

phương pháp xác định hiệu lực của gỗ xử lý hóa chất đối với mối để vận dụng
24

24


thử độ bền của vật liệu composite.
- Quy cách mẫu: Kích thước mẫu 150 × 30 × 10 mm (± 1 mm)
- Số lượng mẫu trong một thí nghiệm: Gồm 5 mẫu/1 đợt thí nghiệm, trong đó 3
mẫu vật liệu composite cùng tỷ lệ phối trộn, nhiệt độ ép, vòng quay trục vít và 2
mẫu gỗ bồ đề đối chứng, lặp 3 lần.
- Khảo nghiệm: Xếp các mẫu khảo nghiệm và mẫu đối chứng vào hộp cacton.
Đặt trong môi trường có mối (Coptotermes formosanus) đang hoạt động mạnh
trong thời gian 1 tháng. Kiểm tra, nếu thấy trên 70% mẫu đối chứng bị mối phá
hoại thì tiến hành đánh giá. Gỡ mẫu, gạt bỏ đất bám vào mẫu, sấy mẫu ở nhiệt độ
600 C trong 48h, cân lấy khối lượng mẫu sau thử nghiệm. Đánh giá hiệu lực
phòng mối theo các chỉ tiêu sau:
+ Tỷ lệ phần trăm số mẫu composite có vết mối ăn
Trong đó: Vđc - Bình qn số mẫu gỗ đối chứng có vết mối ăn
Vtt - Bình quân số mẫu composite có vết mối ăn
+ Tỷ lệ phần trăm số mẫu có vết mối ăn rộng (Y%)
Trong đó: VRđc - Bình qn số mẫu đối chứng có vết mối ăn rộng ≥ 1cm2
VRtt - Bình quân số mẫu composite có vết mối ăn rộng ≥ 1cm2
+ Tỷ lệ phần trăm số mẫu có vết mối ăn sâu ≥ 1mm (Z%)
Trong đó: VSđc - Bình qn số mẫu gỗ đối chứng có vết mối ăn sâu ≥ 1mm.
VStt - Bình qn số mẫu composite có vết mối ăn sâu ≥ 1mm
- Kết quả được quy định:
X%, Y%, Z% từ 0% đến 30%: Đạt 3 điểm
X%, Y%, Z% > 30% đến 60%: Đạt 2 điểm
X%, Y%, Z% > 60% đến 100%: Đạt 1 điểm

- Kết quả đánh giá: Cộng dồn điểm đánh giá của 3 chỉ tiêu:
Đạt từ 8 – 9 điểm: Mẫu composite có tỷ lệ phối trộn không đạt.
25

25