بررسی خواص مکانیکی چندسازه چوب پلاستیک تقویت شده با الیاف پلی استر ضایعاتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه جنگل سنت پترزبورگ

2 دانشگاه

چکیده

سابقه و هدف: این تحقیق با هدف بررسی اثر الیاف مصنوعی ضایعاتی از نوع پلی‌استر در بهبود خواص مکانیکی چندسازه‌های چوب پلاستیک و همچنین کاهش تجمع الیاف ذکر شده در محیط زیست و کاهش آلودگی زیست محیطی از طریق استفاده بهینه از مواد اولیه دور ریز ضایعاتی (الیاف پلی‌استر) در جهت نیاز بشر، ارتقا صنعت چوب پلاستیک و بهبود شرایط اقتصادی این صنعت انجام شد. تاکنون محققیق زیادی جهت بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه‌ چوب پلاستیک روش‌های گوناگونی از قبیل اصلاح سطح الیاف، استفاده از مواد افزودنی و هیبرید کردن را مورد بررسی قرار داده‌اند. طبق تحقیقات انجام شده یکی از منابع کاربردی برای بهبود خواص چندسازه چوب پلاستیک، مواد آلی مصنوعی می‌باشند. پژوهشگران در رشته‌های مختلف علمی از مواد آلی مصنوعی از نوع الیاف پلیمری، الیاف کوتاه تهیه کرده و درون سازه‌های مختلف از جمله بتون، آسفالت و چوب پلاستیک به منظور تقویت خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آنها استفاده کرده‌اند.
مواد و روش‌ها: دو نوع الیاف پلی‌استر (الیاف فرش و الیاف پولوش)، پلی‌اتیلن سنگین، آرد چوب صنوبر، پلی‌اتیلن پیوند خورده با مالئیک انیدرید (MAPE) و اتیلن گلیسایدل کوپلیمر (E-GMA) به عنوان مواد جفت کننده مورد استفاده قرار گرفتند. پس از دو مرحله اختلاط، گرانول‌های حاصل در مرحله‌ بعد توسط پرس گرم با دمای 160 درجه‌ ‌سانتی‌گراد و فشار 10 مگاپاسکال، به تخته‌های آزمونی با ابعاد 7/0×20×20 سانتیمتر تبدیل شدند. سپس جهت بررسی مقاومت‌های مکانیکی شامل مقاومت خمشی، مقاومت کششی و مقاومت به ضربه تخته‌های آزمونی طبق استاندارد، برش خورده و آماده شدند. قابل ذکر است که عکس‌هایی توسط میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست کششی چندسازه‌ها به منظور بررسی دقیق‌تر تاثیر الیاف پلی‌استر (الیاف فرش و پولوش) بر خصوصیات مکانیکی چندسازه چوب پلاستیک گرفته شدند.
یافته‌ها: نتایج حاصل از ‌اندازه‌گیری ویژگی‌های مکانیکی نمونه‌ها نشان دادند که با افزایش میزان الیاف پلی‌استر (الیاف فرش و الیاف پولوش)، مدول‌الاستیسیته‌ کششی چند‌سازه‌ چوب پلاستیک کاهش و مدول‌الاستیسیته خمشی آن افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش میزان الیاف فرش، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه چندسازه چوب پلاستیک – الیاف فرش افزایش یافته است. بررسی ریخت‌شناسی توسط میکروسکوپ الکترونی بیان کننده این است که با افزایش درصد وزنی الیاف پلی‌استر، سطوح شکست متراکم‌تر و هموارتر و پیوستگی بین مواد تشکیل دهنده چندسازه بیش‌تر می‌شود.
نتیجه گیری: حداکثر مقاومت خمشی در نمونه حاوی 20 درصد وزنی الیاف فرش دیده شد. اما در مورد الیاف پولوش، مقدار 10 درصد وزنی آن، حد بهینه در افزایش مقاومت خمشی و کششی چندسازه چوب پلاستیک – الیاف پولوش می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An investigation on the mechanical properties of the wood plastics composite reinforced with waste polyester fibers

نویسندگان [English]

  • seyedeh zahra hosseini 1
  • ali akbar enayati 2
1 Forest University of saint Peters-burg -Russia
2 university
چکیده [English]

Background and objectives: This study has been undertaken to investigate effects of synthetic waste fibers of polyester in improving mechanical properties of wood plastic composites and also in reducing the accumulation of fiber listed on the environment and reduce environmental pollution through efficient use of raw waste material (polyester fiber) in human needs and in promote WPC industry and improve economic conditions in the industry. Until now, many researchers have studied variety of methods such as modification the surface fiber, use of additives materials and Hybrid to improve the physical and mechanical properties of wood plastic composite. According to researches, one of the applicative resources to improve the properties of wood-plastic composites is synthetic organic materials. Researchers in various scientific disciplines from synthetic organic materials of polymer fiber produced short fibers and have used them in various structures including concrete, asphalt and wood plastic in order to strengthen the physical and mechanical properties them.
Materials and methods: Two types of polyester fibers (carpet fibers and plush fibers), high density polyethylene, wood flour of populus, maleic anhydride grafted polyethylene (MAPE) and ethylene- glycidyl methacrylate copolymer (E-GMA) as coupling agent were used. After two-stage mixing, resulted granules were hot pressed (at160 , under 10 Mpa pressures) to produce test boards measuring 20×20×0.7 cm in dimensions. Then to evaluate the mechanical strength including flexural strength, tensile strength and impact strength, test boards were prepared and were cute according to standard. It should be noted that were taken images by Scanning Electron Microscopy from the tensile fracture surface of composite in order to examine the effect of the polyester fibers (carpet fiber and Plush fiber) on the mechanical properties of wood-plastic composite more closely.
Results: Results from measurement of mechanical properties of the samples have shown that with increasing the amount of polyester fibers (carpet fibers and plush fibers), tensile modulus of elasticity of wood plastic composites decreases and increases his flexural modulus of elasticity. Also by increasing amount carpet fibers, the tensile, flexural and impact strengths of wood plastic composites-carpet fibers increases. Morphologic study by Scanning Electron Microscopy indicates that with the increasing percentage of polyester fibers, is denser and smoother the integration between the fracture surface of the composite material.
Conclusion: The maximum of flexural strength is in a sample that contained 20 wt% carpet fibers. But about the plush fiber, 10 wt% of it is efficient for increasing the flexural and tensile strengths of wood plastic composites-plush fibers.
Keywords: polyester, composite, wood plastic.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: polyester
  • Composite
  • wood plastic