Sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến gỗ nhân tạo trong và ngoài nước đã kéo theo nguồn nguyên liệu chính sử dụng cho lĩnh vực này - keo urea formaldehyde (UF) ngày một tăng cao. Tuy nhiên, việc sử dụng keo UF truyền thống là yếu tố phát thải formaldehyde có hại cho sức khỏe con người. Do đó, các nước trên thế giới không ngừng ban hành các quy chuẩn thay thế về phát thải theo hướng ngày một khắt khe hơn. Để đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe đó, các nhà sản xuất keo UF đã sử dụng chất phụ gia biến tính keo và có tác dụng như một chất khử formaldehyde.

Ở Việt Nam, các nguồn chất phụ gia này đang phải nhập khẩu hoàn toàn. Điều này khiến các nhà sản xuất keo chất lượng cao trong nước bị phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp nước ngoài và mất tính chủ động. Vì thế, việc nghiên cứu tổng hợp phụ gia khử formaldehyde và lập đơn pha chế hệ phụ gia cho keo UF chất lượng cao là vấn đề cấp thiết đang được đặt ra.

Đứng trước thực trạng đó, Viện hoá học công nghiệp Việt Nam (Tập đoàn Hóa chất Việt Nam) đã đề xuất và được Bộ Công Thương phê duyệt thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp ethylene urea làm phụ gia trong keo ure formaldehyde”. Đề tài do TS. Nguyễn Thị Hà làm chủ nhiệm nhằm xây dựng được quy trình công nghệ tổng hợp ethylene urea, tiến tới lập dự án triển khai sản xuất để chủ động cung cấp phụ gia cho ngành sản xuất keo trong nước.

Trong hơn một năm thực hiện đề tài, Viện hóa học công nghiệp Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu tổng quan tài liệu về ethylene urea và keo urea formaldehyde. Đồng thời, nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ tổng hợp ethylene ure để sản xuất thử nghiệm 10kg ethylene urea; Nhóm thực hiện đề tài cũng đã nghiên cứu xây dựng đơn pha chế hệ phụ gia từ ethylene urea cho keo UF đạt tiêu chuẩn EU về hàm lượng formaldehyde tự do; Cũng như nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chế tạo keo UF có sử dụng hệ phụ gia đã pha chế; Sản xuất thử nghiệm 1.000 kg keo UF có sử dụng hệ phụ gia và đánh giá các mẫu thử tại phòng LAB và tại cơ sở sản xuất gỗ ép, so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm với QCVN, tiêu chuẩn EU, CARB P2.

Kết quả, đề tài đã nghiên cứu thành công quy trình công nghệ sản xuất ethylene urea với các thông số công nghệ đã được tối ưu hóa: tỷ lệ mol chất phản ứng ethylenediamin/urea: 1,2/1; nhiệt độ phản ứng: 260^oC - 270^oC; tốc độ gia nhiệt: 1^oC/phút; thời gian duy trì phản ứng (260^oC - 270^oC): 1 giờ; tái kết tinh, tinh chế sản phẩm bằng dung môi ethanol. Nhiệt độ tái kết tinh: 0^oC - 5^oC; sấy sản phẩm: 70^oC - 80^oC trong chân không, khoảng 3 giờ - 4 giờ.

Sản phẩm ethylene urea tạo ra đã được đặc trưng cấu trúc bằng phương pháp phổ FTIR, 13CNMR, 1H-NMR. Điểm nóng chảy được xác định bằng phương pháp DSC (điểm chuyển pha tại 132^oC), độ tinh khiết được được xác định bằng phương pháp HPLC và đường chuẩn đạt tới 99%.

Từ kết quả nghiên cứu được, Viện đã triển khai sản xuất thử 60kg ethylene urea với quy mô 3kg/mẻ. Kết quả sản xuất cho thấy quy trình công nghệ tổng hợp ethylene urea ổn định, có độ lặp cao. Sản phẩm ethylene urea thu được đạt các tiêu chuẩn chất lượng đăng ký.

Ngoài ra, đề tài cũng lập đơn pha chế hệ phụ gia PG5 từ sản phẩm ethylene urea tổng hợp, với thành phần các chất trong hệ phụ gia PG5 như sau: Melamin: 16,7%; PVA: 16,7%; Tinh bột: 16,7%; Hexamin: 16,7%; Ethylene urea: 33,2%; Từ đó, xây dựng quy trình công nghệ sử dụng hệ phụ gia PG5 trong sản xuất keo UF. Hàm lượng hệ phụ gia sử dụng trong hệ keo: keo đạt chất lượng keo E2: 2% - 4% phụ gia; keo đạt chất lượng keo E1: 4% - 5% phụ gia; keo đạt chất lượng keo E0: 6% - 8% phụ gia; hệ phụ gia được bổ sung vào giai đoạn 3 của quá trình tổng hợp keo UF, với các thông số công nghệ: pH: 7,5; nhiệt độ: 70^oC; thời gian duy trì phản ứng: 30 phút.

Hệ phụ gia PG5 đã được ứng dụng để triển khai sản xuất thử nghiệm gỗ công nghiệp sử dụng keo UF tại nhà máy sản xuất gỗ ép công nghiệp Xuất nhập khẩu Thanh Hùng. Kết quả thử nghiệm gỗ đạt tiêu chuẩn xuất khẩu E1, E0. Hàm lượng phát thải formaldehyde ra môi trường của ván ép được kiểm nghiệm chất lượng tại công ty TNHH Intertek - là công ty cung cấp dịch vụ đánh giá, giám định được công nhận pháp lý trên toàn cầu. Các mẫu gỗ có hàm lượng phát thải đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.

“Điểm mới của đề tài là đưa ra công nghệ sử dụng hệ phụ gia tích hợp trực tiếp vào quy trình sản xuất keo, làm cho hệ keo tăng tính chất kết dính, giảm sâu hàm lượng formaldehyde tự do và đặc biệt dễ sử dụng đối với các nhà sản xuất gỗ; quá trình tổng hợp ethylene urea nằm trong tổ hợp sản xuất keo UF nên các sản phẩm phụ của quá trình được tận dụng triệt để”, chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Thị Hà cho biết.

Có thể thấy, thành công của đề tài không chỉ khẳng định năng lực làm chủ công nghệ của các nhà nghiên cứu trong nước mà còn đóng góp tích cực trong việc làm giảm đáng kể chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.