اثر نانو ذرات اکسید مس بر خواص فیزیکی و مقاومت به آبشویی چوب پلیمر مونومر استایرین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

چوب‌‌ به عنوان یک ماده طبیعی و تجدیدپذیر دارای مصارف متعددی است که از زمان پیدایش بشر مورد استفاده قرار گرفته است. با این وجود برخی از معایب چوب، نظیر جذب رطوبت و به تبع آن ناپایداری ابعاد و تخریب توسط عوامل بیولوژیکی از یک سو، و رشد روز‌‌‌‌‌‌‌‌افزون جمعیت و به‌دنبال آن افزایش تقاضای محصولات چوبی از سوی دیگر، مصرف بهینه و حفاظت از این ماده ارزشمند را به خصوص در کشورمان با منابع جنگلی محدود، به امر حیاتی مبدل نموده است (محبی، 1382). بنابراین لازم است که چوب‌آلات با روش‌های کاربردی و موثری حفاظت شوند. حفاظت از چوب آلات، از سال‌های بسیار دور مورد توجه بشر قرار گرفته و کارهای زیادی در این زمینه انجام شده است که می‌توان به روش‌های خشک‌کردن و استفاده از مواد حفاظتی اشاره نمود (پارسا پژوه، 1375). در گذشته نچندان دور، استفاده از مواد حفاظتی محلول در آب و محلول در حلال آلی بسیار مرسوم بوده است. اما با توجه به آگاهی روزافزون از خطرات استفاده از این مواد برای حفاظت از چوب، محدودیت‌هایی در زمینه تولید، تجارت و استفاده از این قبیل مواد در کشورهای اروپایی و ایالت متحده اعمال شده است. در این تحقیق خواص فیزیکی و میزان مقاومت به آبشویی نمونه‌های چوب پلیمر صنوبر دلتوئیدس (Populus deltoides) تیمار شده با نانو ذرات اکسید مس مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌های چوبی به ابعاد 20×۲۰×۲۰ میلی‌متر تبدیل شده و از پلیمر فورفوریل الکل در دو غلظت (40 و 80 درصد) به همراه نانو اکسید مس در سه غلظت (0، 4/0 و 8/0 درصد) برای تیمار استفاده شد. جهت اشباع نمونه‌ها، از روش سلول پر اما بدون خلا نهایی مورد استفاده قرار گرفت. پس از تیمار، نمونه‌ها در داخل 100 میلی‌لیتر آب مقطر غوطه‌ور گشته و در فواصل مختلف زمانی، میزان جذب آب و واکشیدگی حجمی آن‌ها محاسبه شد. تجزیه و تحلیل داده‌های به دست آمده نشان داد که بین نمونه‌های تیمار شده و تیمار نشده اختلاف معنی‌داری وجود دارد و نمونه‌های تیمار شده از جذب آب و واکشیدگی حجمی کمتری برخوردار بودند. میزان جذب آب و واکشیدگی حجمی نمونه‌های تیمار شده با این ماده در غلظت 80 درصد به همراه 8/0 درصد نانو اکسید مس پس از 168 ساعت غوطه‌وری در آب به ترتیب (30/15 و 28/1 درصد) بود. در مورد آبشویی نیز نمونه‌های تیمار شده با سوسپانسیون فورفوریل الکل، دارای کمترین میزان آبشویی بودند به طوری که اکثر تیمارها پس از 14 روز غوطه‌وری در آب، از آبشویی کمتر از 1 درصد نانو ذرات اکسید مس برخوردار بودند. در پایان آزمون نتایج بیانگر

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of nano copper oxide on physical properties and leaching resistance of wood-Polystyrene polymer

نویسندگان [English]

  • armin jafari
  • Asghar Omidvar
چکیده [English]

In this study, physical properties and leach resistance of eastern cottonwood-polymers that treated with copper oxide nanoparticles were studied. According to ASTM D4442 Standard, Wood samples converted to 20×20×20 mm dimensions, then were impregnated with polymers and nano copper oxide by full cell method. In this research variable factors were polymers (furfuryl alcohol and styrene monomer), concentration of polymers (40 and 80 percent) and nano copper oxide (in of concentrations 0, 0.4 and 0.8 percent). After preparing Samples, they were immersed in 100 ml of DI water and their water absorption, volumetric swelling and leach resistance were calculated. Obtained results showed that there are significant differences between treated and untreated samples, where treated samples had less volume of water absorption and volumetric swelling. Also samples treated with furfuryl alcohol and nano copper oxide showed better performance on physical properties in compare to samples treated with styrene monomer and nano copper oxide. In the case of leaching, treated samples with polymers had the least amount of copper leaching so that leaching values were less than 1 percent in most of them. After preparing Samples, they were immersed in 100 ml of DI water and their water absorption, volumetric swelling and leach resistance were calculated. Obtained results showed that there are significant differences between treated and untreated samples, where treated samples had less volume of water absorption and volumetric swelling. Also samples treated with furfuryl alcohol and nano copper oxide showed better performance on physical properties in compare to samples treated with styrene monomer and nano copper oxide. In the case of leaching, treated samples with polymers had the least amount of copper leaching so that leaching values were less than 1 percent in most of them. significant differences between treated and untreated samples, where treated samples had less volume of water absorption and volumetric swelling. Also samples treated with furfuryl alcohol and nano copper oxide showed better performance on physical properties in compare to samples treated with styrene monomer and nano copper oxide. In the case of leaching, treated samples with polymers had the least amount of copper leaching so that leaching values were less than 1 percent in most of them. After preparing Samples, they were immersed in 100 ml of DI water and their water absorption, volumetric swelling and leach resistance were calculated. Obtained results showed that there are significant differences between treated and untreated samples, where treated samples had less volume of water absorption and volumetric swelling.

Key words: wood-polymer, styrene monomer, nano-copper oxide, furfuryl alcohol

کلیدواژه‌ها [English]

  • wood-polymer
  • nano-copper oxide
  • polystyrene
  • Physical properties
  • leaching resistance
1. Ahmadinejad, A., Omidvar, A., Rafighi, A., and Masteri Farahani, M. 2011. Properties of
nano-zinc oxide and nano- titanium oxide and their applications to improve the strength of
wood. Gorgan, J. of Wood and Forest Science and Technology. 17: 3.41-50. (in persian),
2010. Standard method of determining the leachability of wood preservatives E 97 11 .
In:Annual Book of AWPA Standards. AWPA, Birmingham, AL, Pp: 336e338.
3. Clausen, C.A. 2007. Nanotechnology: implications for the wood preservation industry. In:
International Research Group on Wood Protection, Stockholm, Sweden, IRG/WP/07e30415,
15p.
4. Ding, X., Meneses, M.B., Albokhari, M.S., Richter, L.D., Matuana, M.L., and Heiden, A.P.
2013. “Comparing Leaching of different Copper Oxide Nanoparticles and Ammoniacal
Copper Salt from Wood”. Macromolecular Materials and Engineering Journals. Pp:
1343 1335 .
5.Heiden, P., et al. 2011. "Nanotechnology: A NovelApproach to Prevent Biocide
Leaching."46-48.
6. Lykidis, C., Mantanis, G., Adamopoulos, S., Kalafata, K., and Arabatzis, I. 2013. Effects of
nano-zinc oxide and zinc borate impregnation on brown rot resistance of black pine
(Pinusnigra L.) wood. Wood Mater. Sci. Eng., 8: 242-244.
7. Mantanis, G., et al. 2014. "Evaluation of mold, decay and termite resistance of pine wood
treated with zinc and copper-based nanocompounds." International Biodeterioration and
Biodegradation (90): 144 140 .
8. Mantanis, G., and Jones, D. 2012. Innovative modification of wood with nanoparticulate
treatment. In: proc, of the 6th European conference on wood modification, Pp: 447- 453.
9. Matsunaga, H., Kiguchi, M., and Evans, P. 2007. Micro-distribution of metal in wood treated
with a nano copper wood preservative. IRG on Wood Protection Doc. No. IRG/WP 07-
40360.
10. Mohebbi, B. 2003. Modified wood and lignocellulosic materials and their technologies.
Tehran, First National Conference on Processing and Applications of Cellulose. 405-408. (in
persian)
11. Omidvar, A. 2009. Wood-polymer composite. Gorgan Univ. Press, 127p. (In persian)
12. Omidvar, A., and Abdolmaleki, J. 2002. Preparation of wood-polymer of Tabrizi Populus
with styrene monomers on the direct heating method. Gorgan, J. of Wood and Forest Science
and Technology. 9: 4.128-134. (in persian)
13. Omidvar, A., and Ruddick, J. 2004. The influence of low styrene content on the decay
resistance of an aspen wood-polymer composite, Forest Prod. J. 54(10): 57-58.
14. Parsapajouh, D., Faezipour, M., Taghiyareh, H. 1996. Industrial Timber Preservation.
Tehran univ. press, 657p. (in persian)
15. Rashmi, R., Devi, K., and Tarun, K. 2012. Effects of Nano- ZnO on Thermal, Mechanical,
UV Sta Physical Properties of wood polymer composites. Department of chemical sciences,
Tazpur University, Napalm 744028 , India, Pp: 3870-3880.
16. Schneider, M.H., Phillips, J.G. 2000. Physical properties of wood-polymer composites.
Journal of Forest Engineering. 11: 1, 83-89.
17. Zhang, Y., Wu, Y., Chen, M., and Wu, L. 2009. Fabrication method of TiO 2 SiO2 hybrid
capsules and their UV protective property. Vol 353, Pp: 216-225.