Tên luận án:
Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd)
Ngành:
Lâm nghiệp
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd)" được thực hiện nhằm giải quyết vấn đề chất lượng thấp và khuyết tật của gỗ rừng trồng, đáp ứng nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng cao trong bối cảnh tài nguyên cạn kiệt. Nghiên cứu này đóng góp cơ sở khoa học và tiền đề cho việc xác định các thông số công nghệ xử lý nhiệt độ cao cho gỗ Keo tai tượng, hướng tới nâng cao tính ổn định kích thước mà vẫn duy trì các tính chất cơ học và công nghệ, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường trong sản xuất đồ mộc.
Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu một cách hệ thống ảnh hưởng của công nghệ biến tính nhiệt độ cao trong môi trường không khí áp suất thường đối với gỗ Keo tai tượng. Luận án đã áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại để làm rõ sự thay đổi về kết cấu hóa học và giải thích hiện tượng biến đổi tính chất gỗ.
Mục tiêu tổng quát là phát triển công nghệ xử lý gỗ Keo tai tượng bằng nhiệt độ cao, với mục tiêu cụ thể là xác định thông số công nghệ hợp lý (nhiệt độ, thời gian) và ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu trúc hóa học. Đối tượng nghiên cứu bao gồm cấu tạo, cấu trúc hóa học, tính chất của gỗ Keo tai tượng, cũng như ảnh hưởng và cơ chế biến đổi của chúng dưới tác động của nhiệt độ. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc xác định mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian biến tính đến các chỉ tiêu chất lượng vật lý và cơ học của gỗ.
Kết quả cho thấy, xử lý nhiệt làm giảm kích thước và khối lượng gỗ (tổn hao kích thước tới 3%, khối lượng tới 14%), nhưng cải thiện đáng kể độ ổn định kích thước (ASE có thể đạt 45-50%), dù hiệu suất chống hút nước tăng không nhiều (<20%). Về cơ học, cường độ nén dọc thớ tăng (20-25%), nhưng độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh giảm (20-25% và 14-16%). Khả năng dán dính cũng giảm tới 25%. Thông số tối ưu được xác định là nhiệt độ 191,25 °C và thời gian 5,78 giờ. Về cấu tạo và cấu trúc hóa học, xử lý nhiệt làm thay đổi hệ thống lỗ thông ngang, giảm hàm lượng nhóm thân nước (-OH) và hemixenlulo, tăng độ kết tinh của cellulose, và làm đậm màu gỗ.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- Ý nghĩa khoa học
- Ý nghĩa thực tiễn
- Những đóng góp mới của luận án
- (1) Về công nghệ:
- (2) Về cơ sở lý luận:
- PHẦN I MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu về khoa học:
- Mục tiêu cụ thể:
- 1.2. Đối tượng nghiên cứu
- Tổng quát:
- Đối tượng nghiên cứu cụ thể:
- Các yếu tố thay đổi:
- 1.3. Nội dung nghiên cứu
- 1.3.1. Xác định cấu tạo, cấu trúc hóa học và tính chất gỗ Keo tai tượng
- 1.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi về cấu tạo và cấu trúc hóa học của gỗ Keo tai tượng.
- 1.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi về tính chất của gỗ Keo tai tượng.
- 1.3.4. Nghiên cứu xác định cơ chế biến tính gỗ Keo tai tượng bằng phương pháp biến tính nhiệt độ cao;
- 1.3.5. Nghiên cứu xác định một số thông số công nghệ chủ yếu khi xử lí gỗ Keo tai tượng ở nhiệt độ cao.
- 1.4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
- 1.5. Địa điểm nghiên cứu:
- 1.6. Phương pháp nghiên cứu
- 1.6.1. Phương pháp kế thừa
- 1.6.2. Phương pháp thực nghiệm
- 1.6.2.1. Nghiên cứu tính chất vật lý, hoá học, tính chất cơ học
- 1.6.2.2. Nghiên cứu biến tính gỗ Keo tai tượng
- Thực nghiệm đơn yếu tố:
- Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố
- PHẦN II CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
- 2.1. Cơ chế biến đổi khối lượng thể tích gỗ
- 2.2. Cơ chế biến đổi tính ổn định kích thước gỗ
- 2.3. Cơ chế biến đổi tính chất cơ học của gỗ
- PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
- 3.1. Kết quả thực nghiệm quy hoạch đơn yếu tố
- 3.1.1. Ảnh hưởngđến biến đổi độ tổn hao kích thước
- 3.1.2. Ảnh hưởng đến độ tổn hao khối lượng
- 3.1.3. Ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước
- 3.1.4. Ảnh hướng đến hiệu suất chống hút nước
- 3.1.5. Ảnh hưởng đến cường độ nén dọc thớ
- 3.1.6. Ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh
- 3.1.7. Quy luật biến độ mô đun đàn hồi
- 3.1.8. Quy luật biến đổi khả năng dán dính của gỗ do xử lý nhiệt
- 3.2. Kết quả thực nghiệm quy hoạch đa yếu tố
- 3.2.1. Ảnh hưởng đến tổn hao khối lượng
- 3.2.2. Ảnh hưởng đến độ tổn hao kích thước
- 3.2.3. Ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước
- 3.2.4. Quy luật biến đổi hiệu suất chống hút nước
- 3.2.5. Quy luật biến đổi độ bền nén dọc thớ
- 3.2.6. Ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh
- 3.2.7. Ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi (MOE)
- 3.2.8. Ảnh hưởng đến khả năng dán dính của gỗ do xử lý nhiệt
- 3.3. Xác định các thông số tối ưu
- 3.4. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu tạo hiển vi của gỗ
- 3.5. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu trúc hóa học của gỗ
- 3.5.1. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ hồng ngoại (FTIR)
- 3.5.2. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ XPS
- 3.5.3. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
- 3.5.3.1. Tính toán độ kết tinh của cellulose
- 3.5.3.2. Kết quả xác định độ kết tinh của xenlulo trong gỗ bằng XRD
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- 1. Kết luận
- (1) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến tính chất gỗ
- (2) Thông số công nghệ hợp lý để xử lý nhiệt gỗ Keo tai tượng
- (3) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu tạo và cấu trúc hóa học
- 2. Kiến nghị
- CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ