Nghiên cứu và chế tạo vật liệu nhựa gỗ - Plawood

Nước ta hàng năm phải nhập khẩu hàng triệu tấn nhựa. Việc tăng giá nguyên liệu sẽ làm tăng giá thành các sản phẩm, giảm tính cạnh tranh và hiệu quả kinh tế của ngành nhựa. Do đó việc thay thế vật liệu nhựa gỗ cho nhựa nguyên chất ở một vài lĩnh vực không đòi hỏi tính năng cơ lý cao như: vách ngăn, ống dẫn nước là một xu thế. Ứng dụng vật liệu nhựa mới nhưng giữ được các tính năng của nhựa và giảm giá thành là mối quan tâm hàng đầu của các nhà sản xuất nhựa hiện nay. Nắm bắt xu hướng đó, TS Nguyễn Cửu Khoa (Viện công nghiệp hóa học) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu và chế tạo vật liệu nhựa gỗ - Plawood”.

Đề tài vừa được Sở Khoa học và công nghệ TP.HCM nghiệm thu.

Tác giả tiến hành thực nghiệm để chế tạo vật liệu composite nhựa gỗ qua 3 bước. Đầu tiên, bột gỗ được xử lý bằng hai dung dịch NaOH và HCl, tiếp đó tổng hợp copolymer (chất trợ tương hợp, vốn là chất mềm dẻo) cho nhựa gỗ Polypropylene (PP) và cuối cùng tổng hợp copolymer cho nhựa gỗ Polyvinyl chloride (PVC). PVC thương mại có trọng lượng phân tử số khoảng 20000-91500, tương ứng với trọng lượng phân tử trung bình khối (Mw) là 40000-480000. Còn PP được sản xuất ra ở dạng hạt và bột, tỷ trọng thấp 0.9 – 0.92. Trọng lượng phân tử nằm trong khoảng 80.000 – 200.000.
Bột nhựa, copolymer, bột gỗ sau đó được phối trộn trên barbender (180^oC, trong 10 phút), và sau cùng ép tấm trong điều kiện áp suất 400 bar, 10 phút, nhiệt độ 180⁰C cho ra sản phẩm vật liệu composite nhựa gỗ.
Qua khảo sát cơ lý nhựa gỗ PP tác giả cho rằng, thành phần composite ảnh hưởng lên độ bền kéo. Độ bền kéo giảm khi thành phần Cell tăng, modul và độ dãn dài cũng giảm theo. Khi thành phần Cell tăng thì vật liệu composite rất dòn và dễ vỡ vì Cell không tương tác tốt với PP. Khi thêm chất tương hợp thì độ bền kéo tăng 8.3%, độ bền va đập tăng 81.5% so với mẫu không có chất tương hợp. Điều đó cho thấy chất tương hợp có vai trò trợ giúp cho cell dễ dàng phân tán vào cấu trúc của PP, làm giảm sự phân pha trong cấu trúc vật liệu. Nếu tăng quá 5% sẽ làm cho tính cơ lý của composite giảm vì khi đó chất tương hợp làm cho vật liệu mềm hơn và tham gia tách pha làm cho vật liệu kém bền hơn.
Kết quả đo độ bền kéo của PVC và các copolymer so với mẫu thô cùng tỷ lệ cho thấy, khi trộn PVC (50%) với 50% copolymer thì độ bền kéo tăng lên rõ rệt. Hàm lượng copolymer ở 10% khối lượng mẫu cho kết quả tốt. Khi mẫu có hàm lượng copolymer chiếm 15% thì giá trị cơ lý giảm do hàm lượng copolymer cao dẫn đến khó phân tán đều, làm giảm cơ lý trên toàn bộ mẫu. Trong quá trình kiểm tra độ kháng xé của vật liệu thì độ kháng xé của vật liệu plawood không thể bằng với nhựa PVC. Điều này có thể giải thích là tương tác giữa pha cellulose và nhựa PVC chỉ là tương tác vật lý và copolymer cũng tương tác theo kiểu lưỡng cực.
Đề tài được hội đồng nghiệm thu đánh giá là đã chế tạo được sản phẩm đạt tiêu chuẩn, hình dáng đẹp và có khả năng đưa vào sản xuất trong thực tế.