(2) Lưu đồ quy trình công nghệ
Hình 4.35. Quy trình phủ ZnO bằng phương pháp thủy nhiệt
4.4.2. Quy trình công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề bằng phương pháp phun
(1) Lựa chọn thông số công nghệ
(a) Bước 1: Chế tạo hạt nano ZnO
- Tỉ lệ hợp chất pha Sol: Zn(NO3)2 · 6H2O) : HMTA = 1 mol : 1 mol
Có thể bạn quan tâm!
-
Tương Quan Giữa Giá Trị Hồi Quy Và Giá Trị Thực Nghiệm Mee -
Đồ Thị Thể Hiện Giá Trị Tối Ưu Theo Hàm Mục Tiêu -
Phổ Tán Sắc Năng Lương (Edx) Của Mẫu Không Phủ (S1) Và Mẫu Phủ Epoxy Kết Hợp Zno (S3) -
Nâng cao tính kỵ nước và chống tia uv cho gỗ Bồ đề Styrax tonkinensis bằng công nghệ phủ ZnO - 17 -
Nâng cao tính kỵ nước và chống tia uv cho gỗ Bồ đề Styrax tonkinensis bằng công nghệ phủ ZnO - 18 -
Nâng cao tính kỵ nước và chống tia uv cho gỗ Bồ đề Styrax tonkinensis bằng công nghệ phủ ZnO - 19
Xem toàn bộ 174 trang tài liệu này.
- Nồng độ dung dịch Sol: 0,05M
- Nhiệt độ thủy nhiệt: 90oC
- Thời gian thủy nhiệt: 4 giờ
- Tốc độ ly tâm: 2000 vòng/phút
- Thời gian ly tâm: 15 phút
- Nhiệt độ sấy hạt nano ZnO: 103 oC
- Thời gian sấy hạt nano ZnO: 20 giờ
(b) Bước 2: Chế tạo dung dịch chứa hạt nano ZnO siêu kỵ nước
- Nồng độ dung dịch a xít stearic: 2%
- Tỉ lệ pha ZnO và a xít stearic là: 10 : 1
- Phân tán bằng sóng siêu âm 10 phút
(c) Bước 3: Phun dung dịch epoxy và ZnO lên gỗ
- Nồng độ pha Epoxy #3021: 50%
- Khoảng cách phun dung dịch epoxy và dung dịch ZnO lên gỗ: 10 cm
- Áp suất hơi khi phun: 0,2 MPa
- Thời gian để khô giữa các lần phun: 20 phút
- Số lần lặp lại (phun epoxy – để khô – phun ZnO): 3 chu kỳ
(2) Lưu đồ quy trình công nghệ
Hình 4.36. Quy trình phủ ZnO bằng phương pháp phun
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
(1) Có thể phủ được ZnO lên gỗ Bồ đề bằng phương pháp thủy nhiệt kết hợp xử lý bằng a xít stearic, tạo ra lớp phủ liên tục, có cấu trúc thứ bậc (hierarchical structure) có đặc tính siêu kỵ nước với góc tiếp xúc lớn hơn 150 độ. Đồng thời gỗ Bồ đề sau khi phủ ZnO có thêm tính năng chịu nước cũng như chịu UV. Lớp phủ ZnO trên gỗ bồ đề được cấu tạo bởi các mảnh ZnO có kích thước nano mét, với tinh thể wurtzite của ZnO (Card number 36–1451). Tính năng chịu ẩm của gỗ phủ ZnO gần như không khác biệt so với gỗ không xử lý. Bề mặt gỗ Bồ đề sau khi phủ ZnO có khả năng chống bám bẩn.
(2) Qua thí nghiệm theo Quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố cho thấy, điều kiện xử lý a xít stearic gồm nồng độ dung dịch và thời gian xử lý có mối quan hệ bậc hai với các tiêu chí đánh giá tính kỵ nước và tính chịu nước của gỗ Bồ đề phủ ZnO. Sau khi giải bài toán tối ưu áp dụng phần mềm Design expert đã nhận được giá trị tối ưu là:
- Nồng độ pha a xít stearic là 2%
- Thời gian ngâm mẫu gỗ trong dung dịch a xít stearic là 235 phút.
(3) Có thể áp dụng phương pháp phun đơn giản kết hợp phủ Epoxy với ZnO cho gỗ Bồ đề để cải tiện tính năng siêu kỵ nước và chịu tia UV, lớp phủ có độ bền cao, tính năng siêu kỵ nước được duy trì sau nhiều chu kỳ phun nước và sấy. Cụ thể:
- Lớp phủ được tạo ra vẫn có cấu trúc thứ bậc, nhưng được liên kết chặt chẽ với bề mặt gỗ thông qua lớp epoxy.
- Lớp phủ có tính năng siêu kỵ nước với góc tiếp xúc lớn hơn 150 độ và được duy trì sau khi có tác động của nước phun và sấy nhiều chu kỳ.
- Khả năng chịu UV của gỗ Bồ đề sau khi phủ vẫn đạt được tương đương với việc phủ bằng phương pháp thủy nhiệt. Về bản chất tính năng này do ZnO quyết định.
- Sau 5 chu kỳ phun nước và sấy thì góc tiếp xúc có giảm, nhưng sẽ chỉ giảm rất ít, chỉ khoảng 3%. Nhưng với mẫu gỗ chỉ phủ ZnO, không kết hợp epoxy thì giảm rõ rệt chỉ sau một chu kỳ phun nước. Chứng tỏ, giải pháp kết hợp epoxy và ZnO phun phủ lên bề mặt gỗ Bồ đề là rất hiệu quả.
(4) Luận án đã xây dựng được 2 quy trình phủ ZnO cho gỗ Bồ đề để đạt tính năng kỵ nước, thậm chí siêu kỵ nước và chịu UV.
(5) Luận án đã giải thích được các cơ chế nâng cao tính kỵ nước và chịu UV cho gỗ Bồ đề bằng ZnO thông qua các thí nghiệm phân tích cấu trúc hiển vi FESEM, phân tích cấu trúc tinh thể XRD, EDX và hiệu ứng lá sen.
(6) Kết quả của luận án đã góp phần bổ sung lý luận của công nghệ phủ mặt siêu kỵ nước cho gỗ Bồ đề nói riêng, cho gỗ nói chung, thậm chí có thể áp dụng cho cả các vật liệu có tính chất tương tự..
2. Kiến nghị
Luận án tuy đã thực hiện một cách hệ thống việc nghiên cứu tạo ra gỗ Bồ đề siêu kỵ nước và chịu tia UV, đồng thời đã cải thiện một số tính chất khác như chịu ẩm, chịu nước, chống bám bẩn. Tuy nhiên, trong quá trình thực nghiệm vẫn còn một số tồn tại:
- Chưa nghiên cứu được mô hình và tối ưu thông số công nghệ phủ ZnO lên gỗ bằng phương pháp thủy nhiệt.
- Chưa xác định được thông số công nghệ tối ưu để chế tạo hạt ZnO để áp dụng cho phương pháp phun.
- Chưa đánh giá được độ bền lớp phủ theo phương pháp mài mòn.
Từ những tồn tại này, luận án đưa ra một số kiến nghị sau:
- Tiếp tục triển khai các nghiên cứu phủ ZnO hoặc vật liệu nano khác cho gỗ để tạo ra tính năng kỵ nước hoặc siêu kỵ nước, chịu UV.
- Nghiên cứu mô hình và tối ưu hóa thông số công nghệ phủ ZnO hoặc vật liệu nano khác cho gỗ.
- Nghiên cứu xác định thông số tối ưu để chế tạo hạt ZnO siêu kỵ nước áp dụng cho phương pháp phun.
- Tiếp tục tiến hành nghiên cứu, đánh giá các tính chất khác của gỗ phủ phủ ZnO hoặc vật liệu nano khác.
- Nghiên cứu khả năng chống sinh vật hại gỗ khi sử dụng ở điều kiện ngoài
trời.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ
1. Nguyễn Văn Huyến, Vũ Mạnh Tường, P. V. Duy, L. T. Hằng (2019), Ảnh hưởng của điều kiện xử lý axít stearic đến tính kỵ nước của màng ZnO trên gỗ bồ đề, Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, 204 (11): 219 - 226.
2. Vu Manh Tuong, Nguyen Van Huyen, N. T. Kien, N. V. Dien (2019), Durable Epoxy@ZnO Coating for Improvement of Hydrophobicity and Color Stability of Wood, Polymers, 11, 1388. (Tạp chí ISI, Q1, IF 4,329)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]. Nguyễn Văn Thiết (2012), Nghiên cứu nâng cao chất lượng ván sàn từ gỗ Keo lai và Mỡ bằng kỹ thuật xử lý SiO2, Đề tài nghiên cứu cấp Thành phố Hà Nội.
[2]. Cao Quốc An (2012), Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Nano để nâng cao chất lượng ván lạng, Đề tài cấp Bộ NN&PTNT.
[3]. Phạm Văn Chương và Vũ Mạnh Tường (2013), Khoa học gỗ ứng dụng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
[4]. Vũ Mạnh Tường và Phạm Văn Chương (2014), Một số tính chất vật lý của gỗ Keo lai xử lý bằng dung dịch TiO2 với nồng độ khác nhau, NN&PTNT, (16), tr. 110-4.
[5]. Vũ Mạnh Tường và Lý Tuấn Trường (2015), Đặc tính cháy của vật liệu compozit gỗ- TiO2, NN&PTNT, (12), tr. 146-50.
[6]. Bùi Văn Ái và cộng sự (2015), Hiệu lực phòng chống nấm mục và côn trùng hại gỗ của sơn pu có phân tán nano TiO2, SiO2, ZnO, nanoclay, Tạp chí KHLN - Viện KHLN Việt Nam, (3), tr. 3969 - 76.
[7]. Trần Văn Chứ và Vũ Mạnh Tường (2015), Nghiên cứu tính chất vật liệu compozit gỗ chế tạo từ gỗ Keo lai và nano titan đioxit (TiO2), NN&PTNT, (3+4), tr. 237-42.
[8]. Phạm Thị Ánh Hồng và cộng sự (2016), Ảnh hưởng của độ nhớt chất phủ polyurethane (PU) đến chất lượng của màng sơn, Tạp chí Khoa học và công nghệ Lâm nghiệp - Trường ĐHLN, (1), tr. 47-53.
[9]. Phạm Thị Ánh Hồng và cộng sự (2018), Ảnh hưởng của áp suất không khí và tốc độ phun đến chất lượng màng trang sức trên bề mặt gỗ, NN&PTNT, (5), tr. 111-8.
[10]. Phạm Thị Ánh Hồng và cộng sự (2018), Ảnh hưởng của nồng độ nano Titandioxid (TiO2) đến chất lượng màng sơn Polyurethane (PU) trên bề mặt sản phẩm gỗ, NN&PTNT, (2), tr. 117-25.
[11]. Vũ Mạnh Tường và cộng sự (2018), Chế tạo bề mặt siêu kỵ nước trên gỗ bằng công nghệ phủ vật liệu kích thước micro/nano, Tạp chí Khoa học và Công nghệ - ĐH Thái Nguyên, 189, (13), tr. 3-8.
[12]. Nair S và cộng sự (2018), UV stabilization of wood by nano metal oxides dispersed in propylene glycol, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, tr.
[13]. Phạm Thị Ánh Hồng và Cao Quốc An (2019), Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ phân tán nano Titandioxid (TiO2) đến chất lượng màng trang sức trên sản phẩm gỗ, Tạp chí Khoa học và công nghệ Lâm nghiệp - Trường ĐHLN, (1), tr. 102-12.
Tiếng Anh:
[14]. Young T (1805), An Essay on the Cohesion of Fluids, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 95, tr. 65-87.
[15]. Wenzel RN (1936), RESISTANCE OF SOLID SURFACES TO WETTING BY
WATER, Industrial & Engineering Chemistry, 28, (8), tr. 988-94.
[16]. Cassie ABD và Baxter S (1944), Wettability of porous surfaces, Transactions of the Faraday Society, 40, (0), tr. 546-51.
[17]. Cassie ABD (1948), Contact angles, Discussions of the Faraday Society, 3, (0), tr.
11-6.