TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

------------------

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ VÀ NỒNG ĐỘ HỖN
HỢP MUỐI NATRI SILICAT VÀ AXIT BORIC ĐẾN MỘT
SỐ TÍNH CHẤT CỦA GỖ KEO LAI CHẬM CHÁY”

Họ và tên: Nguyễn Xuân Quyền
Lớp: K17 Cao học - Kỹ thuật máy & Công nghệ Gỗ, Giấy
Khóa học: 2009 – 2012
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Bích Ngọc

Hà Nội - 2012


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Gỗ là một dạng vật liệu tự nhiên với nhiều thuộc tính quí và được sử dụng
cho nhiều mục đích khác nhau như quốc phòng, giao thông, dệt may, xây dựng, âm
nhạc, thể thao, đồ mộc…
Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế xã hội thì nhu cầu sử dụng
các sản phẩm từ gỗ ngày càng nhiều bởi gỗ là vật liệu có nhiều ưu điểm như: có vân
thớ đẹp, dễ gia công chế biến, có khả năng tái tạo, tính chất cách điện cách âm tốt.
Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng vật liệu gỗ vẫn tồn tại những mặt hạn chế
vốn có như: dễ bị co rút, biến dạng gây nứt vỡ khi độ ẩm môi trường thay đổi, dễ bị

tồn tại không ít nhược điểm. Những nhược điểm chủ yếu là nó có tính hút ẩm, tính
không ổn định về kích thước, tính dị hướng, dễ bị mục, dễ cháy, màu sắc không
đồng đều, cường độ không cao. Mục đích của biến tính gỗ là thông qua một loạt các
biện pháp xử lý hóa học, vật lý, sinh học để làm cải thiện những nhược điểm của nó
ở những mức độ khác nhau, chúng ta gọi các biện pháp xử lý nhằm cải thiện tính
năng của gỗ là biến tính gỗ.
Như vậy khái niệm biến tính gỗ là rất rộng, tùy theo điều kiện thực tế cho
phép, người ta áp dụng một hoặc kết hợp một số các giải pháp tác động hóa học, vật
lí, cơ học, sinh học lên gỗ để đạt được sản phẩm gỗ có các đặc tính mong muốn.
Công nghệ biến tính gỗ bao hàm rất nhiều các hoạt động chuyên ngành khác
nhau nhằm đạt được mục tiêu làm thay đổi, giữ nguyên hoặc nâng cao các thuộc
tính vốn có của gỗ, mỗi một mục tiêu đặt ra cũng có thể coi là một hình thức xử lý
biến tính gỗ. Cho đến nay có thể liệt kê một số hình thức xử lí biến tính như sau:
- Xử lí chống biến màu cho gỗ
- Xử lí ổn định kích thước cho gỗ
- Xử lí nâng cao độ bền cơ học cho gỗ
- Xử lí hóa mềm gỗ
- Xử lí bảo quản cho gỗ (nâng cao độ bền tự nhiên của gỗ)
- Xử lí loại nhựa trong gỗ
- Xử lí chậm cháy cho gỗ và sản phẩm gỗ
- Xử lí chống lão hóa cho gỗ
- Nhựa hóa gỗ (polimer hóa gỗ)
- Tạo vật liệu gỗ plastic (Wood plastic composite-WPC)
Tương ứng với mỗi hình thức xử lí hoặc mỗi sản phẩm biến tính nêu trên sẽ là
sự kết hợp của hai hoặc nhiều giải pháp về vật lí, cơ học, nhiệt hoặc hóa học khác


3

nhau nhằm tạo ra các sản phẩm đáp ứng yêu cầu nhất định trong sản xuất và tiêu

4

có khả năng tạo kết tủa với dung dịch silicat. Gỗ sau khi tẩm được đánh giá độ bền
sinh học với mối nhà Cototermes formosanus Shiraki và nấm mục. Về thực nghiệm,
gỗ giác Cryptomeria japonica D. được tẩm kép bằng kỹ thuật khuếch tán ở 500C.
Bước đầu gỗ được tẩm dung dịch thủy tinh bão hòa trong 24 giờ, ở bước tiếp theo
gỗ được tẩm dung dịch sol boron đã hòa trong 24 giờ. Gỗ được gia nhiệt để thoát
ẩm trước khi tiến hành thí nghiệm. Kết quả xác định lượng hóa chất sâm nhập vào
gỗ cho thấy với mẫu tẩm theo quy trình tẩm kép lượng hóa chất thấm vào gỗ đạt
được nằm trong khoảng 34 đến 52%, trong khi phương pháp tẩm đơn lượng hóa
chất thấm vào gỗ chỉ đạt 2%. Các kết quả này được các tác giả cho rằng có sự hình
thành silica trong gỗ [31].
Carsten Mai, Holger Militz (2003), “Biến tính gỗ bằng hợp chất silicon. Hợp
chất vô cơ silicon và hệ sol-gel” nghiên cứu chỉ ra rằng nhóm chất silic hoàn toàn
có thể làm tăng khả năng chống cháy cho gỗ, tuy nhiên loại hóa chất này kết hợp
với một số loại hóa chất như với Bo, H3BO3, P2O5, B2O3, hoặc Na2O với SiO2 để
tạo thành những hệ gel có hiệu quả chống cháy tốt hơn nhiều. Hơn nữa dung dịch
axit silic có thể tạo thành gel làm tăng cường tính chất gỗ, độ ổn định kích thước
[19].
Ergun Baysal, Mustafa Kemal Yalinkilic, Mustafa Altinok, Huseyin Peker,
Mehmet Colak (2005), xử lý Wood polymer composite (WPC) bằng hỗn hợp BoricBorax nồng độ 1%, sau đó đánh giá tính chất vật lý, cơ học, sinh học và khả năng
chậm cháy của gỗ qua xử lý. Kết quả thu được cho thấy, gỗ xử lý với hỗn hợp BB
có khả năng chống 2 loại nấm Tyromycetes palustris và Coriolus versicolor, đồng
thời khả năng chống cháy của gỗ tăng, tuy nhiên, hệ số chống trương nở ASE, độ
bền uốn tĩnh, modun đàn hồi lại giảm [24].
George C. Chen (2009), “Xử lý bảo quản chống nấm cho gỗ bằng Natri
siilicat” đề tài sử dụng phương pháp tẩm kép để xử lý chống nấm mục cho 2 nhóm
gỗ là Pinus taeda L. và Liqulamba styraciflua với độ ẩm 30%. Tại bước tẩm ban
đầu, các mẫu gỗ được tẩm bằng dung dịch muối natri slilicat ở 5 cấp nồng độ là
10.5; 13.5, 16.5, 19.5 và 22,5%. Ở bước tiếp theo, gỗ tiếp tục được tẩm (hay được

lượng Si sâm nhập vào chiếm 16% so với chỉ khoảng 20% ở các mẫu chỉ axetyl hóa
[27].


6

Qingwen Wang, Jian Li, Jerrold E.Winady (2004), nghiên cứu về cơ chế
kháng cháy của hỗn hợp Boric – Borax (hợp chất Boron là thành phần cơ bản của
rất nhiều chất chống cháy cho gỗ và các vật liệu nguồn gốc cellulose khác). Muối
Borax có tác dụng hạn chế sự cháy có ngọn nhưng lại có thể làm tăng sự cháy âm ỷ
hoặc cháy lan tỏa. Boric axit lại có tác dụng ngăn chặn sự cháy lan tỏa nhưng chỉ có
tác dụng nhỏ đối với việc hạn chế sự cháy có ngọn. Chính vì vậy, sự kết hợp giữa
borax và boric axit thường được sử dụng trong các hợp chất chống cháy [30,31,32].
Takashi Kashiwaki và cộng sự đã nghiên cứu cơ chế làm chậm cháy của gel
silica/silica, nghiên cứu cho thấy tổn hao khối lượng gỗ giảm đi 20%, cơ chế giảm
tổn thất khối lượng là quá trình vật lý trong pha cô đặc. Sự tích lũy Silica hoạt động
như là lớp bề mặt cô lập và lớp này có thể làm cản trở quá trình vận chuyển sự cháy
cho lớp bề mặt [36].
Zeki Candan, Nadir Ayrilmis, Turgay Akbulut, nghiên cứu về khả năng ổn
định kích thước của ván định hướng (OSB) khi xử lý chậm cháy. Ván OSB được
sản xuất từ gỗ Sồi, xử lý chậm cháy bằng các loại hợp chất Diammonium phosphate
(DAM), Monoammonium phosphate (MAP), hỗn hợp Boric-Borax (1:1), Lime
Water. Nghiên cứu khả năng ổn định kích thước của ván sau xử lý kiểm tra qua việc
đánh giá tỉ lệ giãn dài (LE), tỉ lệ trương nở chiều dày (TS) cho thấy xử lý bằng hỗn
hợp Boric-Borax dẫn đến tỉ lệ giãn dài ván tăng, tỉ lệ trương nở chiều dày nhỏ hơn
mẫu không xử lý nhưng lại cao hơn mẫu xử lý bằng DMP, MAP [39].
Sơ lược lịch sử nghiên cứu của nước ngoài về xử lý gỗ nâng cao khả năng
chống cháy của các hợp chất Silic và Boron cho thấy các hợp chất Boron đã được
sử dụng là thành phần của một số chất chống cháy được sử dụng nhiều trong thực
tiễn. Bên cạnh đó, các hợp chất Boron vừa có tác dụng phòng chống sinh vật gây

TS. Nguyễn Thị Bích Ngọc, Ths. Nguyễn Duy Vượng (2011), “Tổng quan
nghiên cứu nâng cao tính chất gỗ bằng xử lý silicat”.Tác giả đưa ra một số kết luận
về xử lý gỗ bằng silicat qua quá trình sol gel. Dung dịch sol gel được tẩm vào gỗ
giai đoạn đầu và gỗ được gia nhiệt để tạo gel ở giai đoạn tiếp theo. Kết quả của quá
trình xử lý gỗ là sự lắng đọng silica (nSiO2) trong ruột và trên thành tế bào. Sự lắng
đọng silica có thể giúp nâng cao một số tính chất gỗ như nâng cao độ bền tự nhiên,
chống nấm mục sâm hại, tăng khả năng ổn định kích thước, tăng khả năng chống
cháy [10]


8

Nguyễn Đức Thành, Vũ Đình Thịnh, Nguyễn Xuân Hiên, xử lý chậm cháy
cho gỗ Bạch đàn trắng (Ecalyptus camaldulensis Dehnh) bằng dung dịch Natri
silicat (NA2SIO3). Các tác giả đã tiến hành xử lý chống cháy cho gỗ Bạch đàn trắng
bằng dung dịch Na2SiO3 ở các cấp nồng độ 10%, 15%, 20%, 25%, kết quả làm tăng
khả năng chống cháy cho gỗ và đưa gỗ Bạch đàn trắng từ vật liệu dễ cháy thành vật
liệu khó bắt lửa, có khả năng ngăn cản cháy phát sáng (cháy có ngọn lửa) và cháy
lan tỏa [12].
Sơ lược lịch sử nghiên cứu trong nước về xử lý nâng cao chất lượng bằng
hợp chất của Silic và Boron cho thấy có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng các
hợp chất Boron để bảo quản gỗ phòng chống sinh vật gây hại và phòng chống cháy
cho gỗ và các sản phẩm gỗ. Chưa có nhiều những công trình nghiên cứu sử dụng
hợp chất của Silic để xử lý chống cháy cho gỗ rừng trồng ở Việt Nam.
1.2. Xử lý gỗ bằng silica gel
Gỗ là loại vật liệu tự nhiên được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân
dụng nhờ những tính chất cơ vật lý quý báu. Ngày nay, gỗ rừng tự nhiên với độ bền
tự nhiên, độ bền cơ học đã bị khai thác quá mức, thay vào đó là gỗ rừng trồng của
các loài mọc nhanh đang trở thành nguồn nguyên liệu chính đáp ứng các nhu cầu sử
dụng. Gỗ rừng trồng có một số hạn chế khi đưa vào sử dung đó là độ bền tự nhiên,

là vào năm 1919 bởi giáo sư Walter A. Patrick. Trong Thế chiến thứ I, silicagen đã
được sử dụng làm chất hấp phụ khí và hơi trong các mặt nạ dưỡng khí. Trong Thế
chiến thứ II, silicagen được sử dụng để làm chất chống ẩm cho các khí tài quân đội,
các loại thuốc… Silicagen còn được sử dụng làm chất xúc tác cho các quá trình sản
xuất nhiên liệu, làm chất độn (SiO2) trong cao su tổng hợp…
Ngày nay, silicagen (silica gel) đã trở thành một loại vật liệu có rất nhiều ứng
dụng trong đời sống cũng như trong công nghiệp. Từ những gói hạt chống ẩm đơn
giản cho thực phẩm, dược phẩm đến các loại vật liệu hấp phụ cao cấp sử dụng trong
phòng Thí nghiệm hay công nghiệp; các loại chất mang, chất xúc tác… tất cả đều có
thể làm từ silicagen.


10

Ở các nước có nền công nghiệp hóa chất mạnh như Ấn Độ, Trung Quốc các
công ty mỗi năm sản xuất hàng triệu tấn sản phẩm bắt nguồn từ silicagen. Cùng với
sự phát triển của khoa học công nghệ, các nghiên cứu về silicagen ngày càng được
phát triển sâu rộng hơn, mở ra nhiều hướng ứng dụng mới trong công ngiệp cũng
như trong đời sống hàng ngày.
1.2.1.2 Cấu trúc và tính chất của Slicagen
* Cấu trúc Silicagen
Silicagen tồn tại trong tự nhiên là chất rắn, xốp, một dạng vô định hình của SiO2.
Trong phòng thí nghiệm, quá trình gel hóa silica sol làm hình thành silicagen ở
dạng gel axit silicic, làm mất nước nó ta thu được silicagen khô
Theo các tác giả thì silicagen là một mạng 3 chiều, liên tục của các hạt keo
silica. Dung dịch silicate được acid hóa tạo silicic axit. Trong hệ acid silicic này,
dạng gel thường được cho là hình thành từ sự gắn kết của các nhóm Si(OH)4 tạo
thành các chuỗi siloxane. Trạng thái ban đầu của quá trình polyme hóa Si(OH)4 có
liên quan đến sự hình thành của các hạt SiO2 mang trên bề mặt các nhóm silanol
(SiOH). Các hạt nhỏ riêng rẽ này được gọi là các mixen. Khi các mixen này va

Nhiệt dung riêng
Độ dẫn nhiệt
Chiết suất

5 – 6.5 %
750 – 800 m2/g
0.43 cm3/g
2.2 nm
0.72 g/cm3
920 J kg–1 K–1
522 J m–1 h–1 K–1
1.45

1.2.2 Xử lý gỗ bằng kỹ thuật sol - gel
Một trong những tính chất hóa học của một số hợp chất silicon như muối silicat
natri hay tetra-etyl orto silicat (TEOS) là có thể tạo gel. Gel này sau khi được gia
nhiệt làm mất nước sẽ tạo ra silica. Mặc dù, lắng đọng silica trong gỗ được khám
phá là một quá trình tồn tại trong tự nhiên và quá trình này có ảnh hưởng lên tính
chất cơ vật lý của gỗ từ những năm 1970 nhưng phải 20 năm sau nghiên cứu lắng
đọng silica trong gỗ qua quá trình xử lý tẩm hóa chất mới được chú ý. Nhìn chung
có 2 cách lắng đọng silica trong gỗ là: Thứ nhất là phương pháp tẩm kép, trong đó ở
giai đoạn đầu tẩm dung dịch muối silica (thủy tinh lỏng) vào trong gỗ, ở giai đoạn
tiếp theo là tẩm vào gỗ một dung dịch axit để tạo gel, phần lớn các nghiên cứu đã
công bố thực hiện theo quy trình này. Thứ hai là phương pháp tẩm đơn hay quy
trình tẩm dung dịch silica dạng sol hoặc dung dịch keo của silica. Những ưu, nhược
điểm của 2 phương pháp này đến nay vẫn chưa có bất cứ phân tích khoa học nào.
Phương trình chuyển hóa tổng quát của quá trình chuyển hóa sol gel như sau:


12

khác khi phân tích EDXA là silicic tập trung chủ yếu ở các lớp đầu tiên trên bề mặt
gỗ, chỉ có một phần rất nhỏ lượng silicat có thể thấm sâu vào trong vật liệu gỗ.
Chụp SEM cũng là kỹ thuật được dùng để đánh giá cơ chế chống cháy của gel Na2O
khi xử lý gỗ theo quá trình chuyển hóa sol gel.
Các, công cụ phân tích vật lý hiện đại nhất là phổ cộng hưởng từ NMR đóng vai trò
quan trọng trong các nghiên cứu tìm hiểu sự tương tác của silica với gỗ thông qua
tác nhân kết nối, hay các silica biến tính bề mặt.
Nhận xét chung
Như vậy sự lắng đọng silica trong gỗ ảnh hưởng đến các tính chất gỗ đã được
biết đến từ những năm 1970 nhưng phải đến thập niên 90 nghiên cứu lắng đọng
silica trong gỗ qua quá trình xử lý tẩm hóa chất mới được chú ý. Các nghiên cứu


13

biến tính gỗ bằng hỗn hợp muối silicat và axit boric đã giải quyết những vấn đề liên
quan đến phương pháp chống cháy và bảo quản gỗ, cũng như ảnh hưởng của các
loại hóa chất này đến tính chất gỗ.
Đối với Việt Nam đã có nhiều những công trình nghiên cứu về chống cháy cho
gỗ bằng các hợp chất của Bo, hóa chất MAP đến các tính chất của gỗ và ván nhân
tạo, nhưng việc nghiên cứu kỹ thuật xử lý gỗ bằng silica qua quá trình chuyển hóa
sol gel mới chỉ bắt đầu được nghiên cứu thử nghiệm để đánh giá khả năng nâng cao
các tính chất gỗ bao gồm độ bền tự nhiên với sinh vật hại gỗ, độ ổn định kích thước
và khả năng chống cháy. Tuy nhiên đây mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu và
cần được nghiên cứu sâu hơn. Hơn nữa, những nghiên cứu này vẫn chưa đánh giá
ảnh hưởng của hỗn hợp đến một số tính chất cơ vật lý của gỗ. Chính vì vậy, cần
phải có nhiều hơn những nghiên cứu sự ảnh hưởng của hỗn hợp này đến các tính
chất của gỗ.
Từ những vấn đề trên có thể thấy rằng việc nghiên cứu xử lý gỗ nói chung và
gỗ Keo lai nói riêng với hỗn hợp axit H3BO3 và muối Na2SiO3.9H2O và ảnh hưởng

+ Nồng độ hóa chất H3BO3: 5%, 2.5%, 1.5%, 1%;
+ Tỷ lệ H3BO3 với Na2SiO3.9H2O là 1:0,5; 1:1,0 và 1:1,5


15

Bảng công thức thực nghiệm như sau:
Bảng 2.1 Công thức thí nghiệm nồng độ và tỷ lệ của hỗn hợp H3BO3,
Na2SiO3.9H2O
TN

Công thức

TN

Công thức

Tỷ lệ 1 : 0,5
CT1.1

H3BO3 5.0% + Na2SiO3 2.5%

CT2.3

H3BO3 1.5% + Na2SiO3 1.5%

CT1.2

H3BO3 2.5% + Na2SiO3 1.25%


H3BO3 1.5% + Na2SiO3 2.25%

CT2.2

H3BO3 2.5% + Na2SiO3 2.5%

CT3.4

H3BO3 1.0% + Na2SiO3 1.5%

2.3 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu xác định ảnh hưởng nồng độ và tỷ lệ hỗn hợp H3BO3 và
Na2SiO3.9H2O đến một số tính chất của gỗ Keo lai:
+ Khả năng chống cháy, m
+ Độ bền uốn tĩnh, Ϭu
+ Độ bền nén dọc thớ, Ϭn
+ Độ bền kéo trượt màng keo, k.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp lý thuyết
Kế thừa các kết quả nghiên cứu về gỗ cũng như lý thuyết về biến tính gỗ đã
được nghiên cứu trước.


16

2.4.2. Phương pháp thực nghiệm
- Thực nghiệm đa yếu tố với biến nồng độ và tỷ lệ hỗn hợp H3BO3 và
Na2SiO3.9H2O để thực hiện các nội dung của đề tài.
- Thực hiện tẩm hóa chất vào gỗ bằng phương pháp tế bào đầy (với trị số
chân không – áp lực được cố định cho các mẻ tẩm, các yếu tố thay đổi là nồng độ và

Trong đó : Mm - Khối lượng gỗ đã qua xử lý
Mu - Khối lượng gỗ chưa qua xử lý
* Phương pháp xác định hiệu lực chống cháy
- Tiêu chuẩn áp dụng: ГОСТ 16363-98: Quy chuẩn Quốc gia - Các chất bảo
vệ chống cháy đối với gỗ - Phương pháp xác định hiệu lực chống cháy.
Độ hao tổn khối lượng mẫu khi cháy gián tiếp cho thấy khả năng cháy của
vật liệu gỗ, hao tổn khối lượng mẫu thử (m) được xác định theo công thức sau:
m = (m1  m2)/m1.100%


17

Trong đó: m1 – Khối lượng ban đầu của mẫu thử (g)
m2 - Khối lượng mẫu thử sau khi đốt (g).
Kết quả thử nghiệm theo hao tổn khối lượng mẫu thử sai lệch so với giá trị
trung bình vượt quá 5% nên bỏ đi và lặp lại thử nghiệm.
Kết quả thử nghiệm là giá trị trung bình mtb của ít nhất 10 lần thử nghiệm,
làm tròn đến 1%.
Theo giá trị mtb, gỗ sau khi xử lý bằng hoá chất chống cháy theo bề mặt
hoặc chiều sâu được phân thành 3 nhóm:
- Nhóm I: khó cháy, khi hao tổn khối lượng mẫu thử mtb  9%;
- Nhóm II: khó bốc cháy, khi hao tổn khối lượng mẫu thử 9% < mtb  30%;
-Nhóm III: cháy, không đảm bảo hiệu quả bảo vệ chống cháy khi mtb > 30%.
* Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 8048-3: 2009.
- Thiết bị thí nghiệm: Thước kẹp điện tử chính xác đến 0,1 mm, Máy thử
tính chất cơ lý gỗ có độ chính xác đến 10N.
- Số lượng mẫu : 10 mẫu/ 1 công thức tẩm, với 12 công thức tẩm và mỗi
công thức được lặp lại 3 lần, tổng số lượng mẫu kiểm tra là : 10 x 3 x 12 = 360 mẫu.
- Phương pháp tiến hành:


Trong đó: Pmax – Lực phá hủy tính bằng N,


19

a, b – kích thước mặt cắt ngang của mẫu, tính bằng m.
Độ bền nén dọc thớ được quy đổi về độ ẩm 12% với độ chính xác đến 1 MPa
theo công thức: 12 = w[1+ (w – 12)], trong đó hệ số  = 0,04.
* Phương pháp xác định độ bền kéo trượt màng keo
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 8576:2010
- Thiết bị thí nghiệm: Thước kẹp điện tử chính xác đến 0,1 mm, Máy thử tính
chất cơ lý gỗ có độ chính xác đến 10N.
- Số lượng mẫu : 10 mẫu/ 1 chế độ tẩm, với 12 chế độ tẩm và mỗi chế độ
được lặp lại 3 lần, tổng số lượng mẫu kiểm tra là : 10 x 3 x 12 = 360 mẫu.
- Phương pháp tiến hành: Mẫu thử sau khi được gia công theo tiêu chuẩn sao
cho kích thước mặt phẳng trượt nằm trong giải từ 25 - 50 (mm), độ chính xác đến
0,5 mm. Thanh mẫu thử phải được đặt trong thiết bị thử sao cho tải trọng được
truyền theo hướng thớ gỗ. Mạch keo phải ở vị trí sao cho khoảng cách tại mọi điểm
giữa mạch keo và mặt phẳng trượt không vượt quá 1 mm. Tải trọng được truyền với
tốc độ không đổi sao cho ít nhất 20s mẫu sẽ bị phá hủy, tỷ lệ phần trăm gỗ bị phá
hủy được đánh giá chính xác đến 5%.
- Công thức xác định độ bền kéo trượt màng keo:



Fu
S

Trong đó: Fu – Lực phá hủy, tính bằng N.


21

+ Tro gỗ và thành phần của tro: khi đốt cháy gỗ, các chất vô cơ sẽ biến thành
tro. Hàm lượng tro trong gỗ từ 0,3 – 1%, phụ thuộc vào vị trí trong cây và giảm dần
theo tuổi cây. Tro là hợp chất của các nguyên tố K, Ca, Na, , Mg, Fe, Si, ... có: phần
tan trong nước (10 – 25%) chủ yếu là cacbonat natri và kali; phần không tan trong
nước (75 – 90%) gồm cacbonat canxi, photphoric silixic và một số loại muối của
các kim loại khác [2], [9].
+ Tính chất các thành phần hóa học quan trọng của gỗ:
Cellulose
Cellulose là thành phần chủ yếu tạo nên vách tế bào. Nó là hợp chất cao phân
tử đựợc tạo nên từ các mắt xích , D - glucose nhờ các mối liên kết glucozit 1, 4, có
công thức phân tử [C6H7O2(OH)3]n, n = 5000 - 14000. Trị số n thay đổi tuỳ thuộc
vào nguồn gốc cellulose, phương pháp xử lý. Độ trùng hợp có ảnh hưởng lớn đến
tính chất của cellulose. Chuỗi cellulose chứa từ 200 - 3000 phân tử cellulose. Ở mỗi
mắt xích của phân tử cellulose có ba nhóm hydroxyl (OH) ở vị trí 2, 3, 6 (trong đó
có một nhóm bậc nhất và hai nhóm bậc hai). Cấu tạo phân tử cellulose được mô tả ở
hình 3.2:
H
0

0H

CH20H

OH

H


H

0

H

H
0

H

CH20H

CH20H

0

H
0H

H

H

0H

0

H




23

Nếu nước được hút vào nghĩa là phân tử nước vào giữa các phân tử cellulose
xuất hiện các liên kết hyđrô qua các phân tử nước, theo sơ đồ ở hình 3.5.

Hình 3.5. Liên kết hyđrô giữa các phân tử khi cellulose trương nở trong nước
Đó là quá trình trương nở của cellulose trong nước. Lượng nước được hút vào
càng nhiều số lượng liên kết hyđrô tạo thành giữa các phân tử càng lớn, khoảng
cách giữa chúng càng lớn nói cách khác sợi cellulose trương nở. Điều này giúp ta
giải thích tính co rút và dãn nở của gỗ. Thực chất quá trình trương cellulose là quá
trình tác nhân gây trương xâm nhập vào, bứt phá các liên kết cầu hydro giữa các
phân tử cellulose cạnh nhau, khi đó làm cho khoảng cách các cellulose tăng lên, liên
kết của chúng (liên kết vandecvan) yếu đi, các phân tử cellulose dễ bị xê dịch và trở
nên lỏng lẻo hơn, đồng thời khi liên kết cầu hydro bị phá vỡ sẽ tạo điều kiện thuận
lợi cho các tác động khác làm thay đổi cấu trúc của phân tử cellulose trong gỗ. Hiện
tượng trương của cellulose có ý nghĩa quan trọng đối với công nghệ biến tính gỗ, nó
làm cho tính chất cơ học, vật lý và hoá học của gỗ thay đổi.
Cellulose là chất không mùi, không vị, có màu trắng, có cấu tạo dạng sợi, rất
bền về mặt hóa học. Nó không tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông
thường (rượu, axeton…), trong dung dịch kiềm, nước, axit vô cơ loãng. Nó chỉ tan
trong dung dịch phức đồng – amôniắc Cu(NH3)(OH)2, dung dịch axit H3PO4 85%,
H2SO4 72% và trong một số dung môi đặc biệt khác. Trong quá trình tạo thành các
dẫn xuất của cellulose, khả năng phản ứng của các nhóm chức hydroxyl đóng vai
trò quan trọng. Nếu tác nhân không tiến sâu được vào sợi, có nghĩa là sợi không
trương hoàn toàn, phản ứng chỉ xảy ra trên bề mặt. Nếu tác nhân xâm nhập được
vào khoảng giữa sợi và vào khu vực vô định hình , thì mức độ và tốc độ phản ứng



hexosan xấp xỷ nhau (10 - 12%). Nói chung hemicellulose dễ bị thuỷ phân dưới tác
dụng của acid.
Trong hemicellulose có một tỷ lệ khá lớn axit uronic, đó là axit của các loại
đường có công thức CHO(CHOH)COOH. Khi thủy phân, các nhóm cacboxyl của
axit bị phân giải thành CO2. Hemicellulose chứa các nhóm acetyl và metoxyl, các
nhóm này cũng bị phân giải khi thủy phân, như vậy quá trình thủy phân