تاثیر اصلاح شیمیایی آرد چوب بر جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت و ریخت‌شناسی چندسازه چوب پلاستیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس

چکیده

سابقه و هدف: فرآورده‌های چندسازه چوب پلاسنتیک که به اختصار (WPC) نامیده می‌شوند گروه جدیدی از مواد مرکب هستند که در طی سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین و بخش عمده‌ایی از صنعت قرار گرفته‌اند. با توجه به این که قسمت عمده‌ایی از ترکیب این چندسازه‌ها را آرد چوب تشکیل می‌دهد، می‌توان دریافت که این چندسازه‌ها همانند چوب دارای خاصیت جذب رطوبت باشند، بنابراین، این تحقیق با هدف بررسی تاثیر اصلاح شیمیایی آرد چوب بر جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت، نرخ واکشیدگی ضخامت و ریخت‌شناسی چندسازه چوب پلاستیک انجام گردید.
مواد و روش‌ها: برای این منظور ابتدا آرد چوب توسط اسید استیک، بنزیل کلرید و هیدروکسید سدیم به صورت جداگانه اصلاح شدند. به منظور اطمینان از انجام اصلاح شیمیایی آرد چوب، از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) استفاده گردید. آرد چوب با نسبت وزنی 60 درصد با پلی‌پروپیلن به همراه phc 4 ماده جفت‌کننده انیدرید مالئیک پلی‌پروپیلنی در داخل دستگاه اکسترودر مخلوط شد و نمونه‌های آزمونی با استفاده از دستگاه قالب‌گیری تزریقی ساخته شدند. سپس جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت نمونه‌ها طی 1512 ساعت غوطه‌وری در آب مطابق با استاندارد ASTM D 7031-04 اندازه‌گیری شد. جهت مطالعه ریخت‌شناسی چندسازه چوب پلاستیک از میکروسکوپ الکترونی پویشی استفاده گردید. جهت اندازه‌گیری میزان واکنش آرد چوب با مواد شیمیایی، درصد تغییرات وزن (WPG) بر روی آرد چوب تیمار شده اندازه‌گیری گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که در اثر اصلاح شیمیایی آرد چوب، جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت در چندسازه چوب پلاستیک کاهش یافت. نتایج طیف سنجی مادون قرمز نشان داد که در اثر اصلاح شیمیایی آرد چوب پیک مربوط به گروه‌های هیدروکسیل کاهش پیدا کرده است و تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی نشان داد که در اثر اصلاح شیمیایی آرد چوب، فصل مشترک بین چوب و پلاستیک بهبود یافت. همچنین بیشترین درصد تغییرات وزن آرد چوب مربوط به تیمار بنزیلاسیون بود.
نتیجه‌گیری: به عنوان یک اصل می‌توان گفت که امروزه، اصلاح شیمیایی آرد چوب برای بهبود فصل مشترک بین دو فاز چوب و پلاستیک یک تفکر تحسین برانگیز به نظر می‌رسد. با استفاده از اصلاح شیمیایی آرد چوب می‌توان از یک طرف شعاع لوله‌های مویین نامنظم موجود در چندسازه چوب پلاستیک را کاهش داد و از سوی دیگر از میزان گروه‌های هیدروکسیل در دسترس برای ایجاد پیوند هیدروژنی با مولکول‌های آب کاست. این عوامل باعث می‌گردد تا خواص فیزیکی چندسازه چوب پلاستیک بهبود یابد، به طوری که هم جذب آب و واکشیدگی ضخامت در این فرآورده‌ها کاهش می‌یابد و هم از سرعت آن‌ها کاسته می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of chemical modification of wood flour on long-term water absorption and thickness swelling and morphological study of wood plastic composite

چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Wood plastic composite that briefly (WPC) are called are a new class of composite materials that in recent years have been the attention of many researchers and a major part of the industry. Given that a major part of the combination of these composites to wood flour constitute, can understand that this composites such as wood are moisture absorbent, so, this research with aim of evaluation the effect of chemical modification of wood flour on long-term water absorption and thickness swelling, humidity coefficient diffusion, thickness swelling rate and morphological study of wood plastic composite was done.
Materials and methods: For this purpose first, wood flour with acetic acid, benzyl chloride and sodium hydroxide was modified separately. For ensure the chemical modification, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy tests was done. Wood flour to weight ratio of 60% with polypropylene Along with 4 per hundred compound (phc) Maleic anhydride modified polypropylene maple in extruding machine were mixed and test specimens were fabricated by using the injection molding machine. Then long-term water absorption and thickness swelling for 1512 hours according to the ASTM D 7031-04 standard were measured. For morphological study of wood plastic composite from scanning electron microscopy was used. For measurement the reaction of wood flour with chemical materials, weight percentage gain (WPG) were measured on the treated wood flour.
Results: The result showed that long-term water absorption and thickness swelling, humidity coefficient diffusion and thickness swelling rate decreased by chemical modification of wood flour. Result of infrared spectroscopy showed that by chemical modification the peak of the hydroxyl groups decreased and scanning electron microscopy images showed an improving the interface between wood and plastic by chemical modification of wood flour. Also the highest weight percentage gain of wood flour related to benzoylation.
Conclusion: As a principle it can be said that nowadays, chemical modification of wood flour for improvement of interface between two phases wood and plastic an admirable idea seems. Using chemical modification of wood flour can be from one side reduced the radius of irregularly capillary tubes available in wood plastic composite and on the other hand from amount of available hydroxyl groups for creating hydrogen bonds with water molecules decreased. These factors improved physical properties of wood plastic composite, so that water absorption and thickness swelling and so speed of water absorption and thickness swelling in wood plastic composite decreased.
Keywords: Humidity coefficient diffusion, Thickness swelling rate, Infrared spectroscopy, Chemical modification.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Humidity coefficient diffusion
  • Thickness swelling rate
  • Infrared spectroscopy
  • Chemical modification