BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
NGUYN VĂN HUYẾN
NÂNG CAO TÍNH KỴ NƯỚC VÀ CHỐNG TIA UV CHO GỖ
BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis) BẰNG CÔNG NGHỆ PHỦ ZnO
Ngành:
Kỹ thuật Chế biến lâm sản
Mã số:
9 54 90 01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, 2022
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
NGUYN VĂN HUYẾN
NÂNG CAO TÍNH KỴ NƯỚC VÀ CHỐNG TIA UV CHO GỖ
BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis) BẰNG CÔNG NGHỆ PHỦ ZnO
Ngành:
Kỹ thuật Chế biến lâm sản
Mã số:
9 54 90 01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. VŨ MẠNH TƯỜNG
GS. TS. PHẠM VĂN CHƯƠNG
HÀ NỘI, 2022
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. viii
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................ix
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ x
TRANG THÔNG TIN NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT HỌC THUẬT,
LÝ LUẬN CỦA LUẬN ÁN .....................................................................................xi
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ..................................................................................... 3
1.1. Công nghệ và vật liệu nano trong cải thiện chất lượng gỗ ................................... 3
1.1.1. Cải thiện tính chất cơ lý gỗ ............................................................................... 4
1.1.2. Tạo hiệu ứng bề mặt gỗ ..................................................................................... 6
1.1.3. Tạo tính năng diệt khuẩn và tự làm sạch cho gỗ ............................................... 7
1.1.4. Cải thiện tính năng chống chịu thời tiết cho gỗ ................................................ 8
1.1.5. Cải thiện tính năng chậm cháy cho gỗ .............................................................. 9
1.2. Nghiên cứu ngoài nước về phương pháp biến tính gỗ bằng công nghệ nano .... 10
1.2.1. Các nghiên cứu xử lý tạo compozit gỗ-vật liệu vô cơ .................................... 10
1.2.2. Các nghiên cứu xử lý tạo lớp phủ micro/nano vô cơ trên bề mặt gỗ .............. 13
1.3. Nghiên cứu trong nước về phương pháp biến tính gỗ bằng công nghệ nano .... 15
1.4. Kết luận rút ra từ tổng quan ............................................................................... 18
1.5. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 19
1.5.1. Mục tiêu tổng quát .......................................................................................... 19
1.5.2. Mục tiêu cụ thể ................................................................................................ 19
1.6. Những đóng góp mới của luận án ...................................................................... 19
1.7. Ý nghĩa của luận án ............................................................................................ 20
1.7.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 20
1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 21
2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 21
2.1.1. Mẫu gỗ ............................................................................................................ 21
2.1.2. Hóa chất .......................................................................................................... 22
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 23
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 23
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 23
2.3. Cách tiếp cận và nội dung nghiên cứu ............................................................... 25
ii
2.3.1. Nghiên cứu khả năng phủ ZnO để nâng cao tính kỵ nước và chịu UV cho gỗ
Bồ đề ......................................................................................................................... 26
2.3.2. Nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện xử lý a xít stearic cho màng ZnO trên gỗ Bồ
đề ............................................................................................................................... 27
2.3.3. Nghiên cứu nâng cao khả năng duy trì tính năng siêu kỵ nước của gỗ Bồ đề
bằng phương pháp phủ kết hợp epoxy và ZnO ......................................................... 27
2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 27
2.4.1. Phương pháp lý thuyết .................................................................................... 27
2.4.2. Phương pháp thực nghiệm .............................................................................. 28
2.4.3. Kiểm tra tính chất và phân tích số liệu ............................................................ 33
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 38
3.1. Thành phần hóa học của gỗ ............................................................................ 38
2.1.1. Xenlulo ............................................................................................................ 38
3.1.2. Hemixenlulo .................................................................................................... 42
3.1.3. Lignin .............................................................................................................. 44
3.2. Công nghệ và vật liệu nano ............................................................................. 44
3.3. Hiện tượng kỵ nước trong tự nhiên và lý thuyết thấm ướt .......................... 46
3.3.1. Hiện tượng kỵ nước trong tự nhiên ................................................................. 46
3.3.2. Lý thuyết thấm ướt bề mặt .............................................................................. 47
3.4. Đặc điểm của nano ZnO .................................................................................. 50
3.5. Đặc điểm gỗ Bồ đề ............................................................................................ 53
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................... 54
4.1. Khả năng phủ ZnO để nâng cao tính kỵ nước và chịu UV cho gỗ Bồ đề .......... 54
4.1.1. Cấu trúc hiển vi của lớp phủ ZnO trên gỗ Bồ đề ............................................ 56
4.1.2. Cấu trúc tinh thể của lớp phủ ZnO trên gỗ Bồ đề ........................................... 59
4.1.3. Tính năng kỵ nước của gỗ Bồ đề phủ ZnO ..................................................... 60
4.1.3. Tính năng chịu ẩm của gỗ Bồ đề phủ ZnO ..................................................... 63
4.1.5. Tính năng chịu nước của gỗ Bồ đề phủ ZnO .................................................. 65
4.1.6. Tính năng chịu UV của gỗ Bồ đề phủ ZnO qua độ bền màu .......................... 66
4.1.7. Khả năng chống bám bẩn bề mặt của gỗ Bồ đề phủ ZnO ............................... 69
4.2. Tối ưu hóa điều kiện xử lý a xít stearic cho màng ZnO trên gỗ Bồ đề .............. 72
4.2.1. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý đến góc tiếp xúc (WCA) .............................. 74
4.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý đến hiệu quả cách ẩm (MEE) ....................... 79
4.2.3. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý đến hiệu suất chống hút nước (WRE) .......... 85
4.2.4. Tối ưu hóa điều kiện xử lý a xít stearic cho gỗ Bồ đề phủ ZnO ..................... 90
4.3. Nâng cao khả năng duy trì tính năng siêu kỵ nước của gỗ Bồ đề bằng phương
pháp phủ kết hợp epoxy và ZnO ............................................................................... 93
4.3.1. Cấu trúc hiển vi của lớp phủ epoxy kết hợp ZnO trên gỗ Bồ đề .................... 95
4.3.2. Cấu trúc tinh thể của lớp phủ epoxy kết hợp ZnO trên gỗ Bồ đề ................. 100
4.3.3. Tính năng kỵ nước của gỗ Bồ đề phủ epoxy kết hợp ZnO ........................... 101
4.3.4. Tính năng chịu UV của gỗ Bồ đề phủ epoxy kết hợp ZnO qua độ bền màu 103
4.4. Đề xuất quy trình công nghệ phủ gỗ Bồ đề bằng ZnO .................................... 106
4.4.1. Quy trình công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề bằng phương pháp thủy nhiệt 106
4.4.2. Quy trình công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề bằng phương pháp phun ........ 108
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 110
1. Kết luận ............................................................................................................... 110
2. Kiến nghị ............................................................................................................. 111
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ ............... 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 114
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 120