دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل 2322-2077 32 4 2025 12 22 Investigation of the toxic effect of carbazide, aminopropyltriethoxysilane (APTES) on the formaldehyde gas emission rate and physical-mechanical properties of particleboard made with urea-formaldehyde (UF) resinAbstract بررسی تأثیر سمی کاربازید، آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان (APTES) بر میزان انتشار گاز فرمالدئید و خواص فیزیکی- مکانیکی تخته‌ خرده چوب‌های ساخته شده با رزین اوره فرمالدئید(UF) 109 128 7644 10.22069/jwfst.2026.24289.2136 FA سمانه پورکرمی دانشجوی دکتری مهندسی صنایع چوب و فراورده‌های سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران حمید رضا منصوری دانشیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران. محمد دهمرده قلعه نو دانشیار ، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران. علی رضا سام زاده دانشیار، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زابل، زابل، ایران. Journal Article 2025 11 17 Background and Objective: The particleboard industry is important due to its wide application in construction and decoration, where urea-formaldehyde adhesives are commonly used due to their cost-effectiveness; however, the emission of urea-formaldehyde gas from these boards is a serious environmental and health challenge that can lead to health hazards and even cancer; therefore, current research has focused on the use of additives such as carbazide and aminopropyltriethoxysilane to reduce this formaldehyde emission from the final products. The aim is to investigate the effect of carbazide, aminopropyltriethoxysilane (APTES) on the formaldehyde emission rate and physical-mechanical properties of particleboard made with urea-formaldehyde (UF) resin produced by Shiraz and Samed Adhesives Companies.<br />Materials and Methods: This study investigates the manufacture of particleboard using coarse and fine wood chips, Samed Mashhad, Shiraz urea formaldehyde adhesive, hardener, and various amounts of the toxic substance carbazide (1, 1/5 grams) and aminopropyltriethoxide (2, 4, 6 percent); dried wood chips were mixed with these materials and the chip cake (with a ratio of 60 to 40 coarse to fine wood chips) was pressed at 190 degrees Celsius and a certain pressure to produce boards with a density of 0/7 grams per cubic centimeter and a thickness of 16 millimeters; finally, the manufactured boards were stored for two weeks under standard conditions and were subjected to quality evaluation, strength and flexural modulus, internal adhesion, formaldehyde diffusion, water absorption, thickness swelling, and microscopic examinations.<br />Results: The results showed that the Shiraz control adhesive had better mechanical performance, including its higher flexural strength, internal adhesion, and flexural modulus. Semicarbazide in Shiraz adhesive with 1 g showed the highest flexural strength and with 1/5 g the highest internal adhesion and flexural modulus, and aminopropyltriethoxysilane in Shiraz adhesive with 2% showed the highest flexural strength, internal adhesion, and flexural modulus. The lowest water absorption and thickness swelling (2 and 24 hours) were observed in Shiraz adhesive. Regarding water absorption after 2 hours, Samed Mashhad adhesive with 6% aminopropyltriethoxysilane had the lowest water absorption, but after 24 hours, Shiraz adhesive with the same concentration of 6% showed the lowest water absorption. Formaldehyde emission in Shiraz adhesive was generally lower, and a significant reduction was observed in Shiraz adhesive with the addition of 1/5 g semicarbazide and 2% triethoxide. SEM and FTIR analyses confirmed these results and showed that strong chemical bonds (including C=O, N-H, C-H, and Si-O-Si groups) between the components led to increased adhesion, integrity, and compatibility between the adhesive polymer and wood chips.<br />Conclusion: The best mechanical properties (highest flexural strength and internal adhesion) were obtained using Shiraz adhesive with 2% aminopropyltriethoxysilane, while the highest flexural modulus of elasticity was obtained with the Shiraz control adhesive; in terms of water absorption, the lowest value in 2 hours was for Samed Mashhad adhesive with 6% additive and in 24 hours for Shiraz adhesive with 6% additive, and the lowest thickness swelling was observed in Shiraz adhesive with 2% triethoxide; in terms of safety, the lowest formaldehyde gas emission was for Samed Mashhad adhesive with 6% triethoxide; In addition, microscopic (SEM) studies showed that the addition of silane improved adhesion and structural uniformity, and FTIR analysis also confirmed the establishment of effective chemical interactions between the adhesive components and wood chips. سابقه و هدف: صنعت تخته خرده چوب به دلیل کاربرد گسترده در ساخت و ساز و دکوراسیون دارای اهمیت است که در آن چسب‌های اوره فرمالدئید به دلیل مقرون به صرفه بودن، به طور رایج استفاده می‌شوند؛ با این حال، انتشار گاز اوره فرمالدئید از این تخته‌ها یک چالش جدی زیست محیطی و بهداشتی محسوب می‌شود که می‌تواند منجر به خطرات در سلامتی و حتی سرطان شود؛ لذا، تحقیقات کنونی بر روی استفاده از افزودنی‌هایی نظیر سمی کاربازید و آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان متمرکز شده‌اند تا این میزان انتشار فرمالدئید از محصولات نهایی کاهش یابد. هدف بررسی تأثیر سمی کاربازید، آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان (APTES) بر میزان انتشار گاز فرمالدئید و خواص فیزیکی- مکانیکی تخته‌ خرده چوب‌های ساخته شده با رزین اوره فرمالدئید(UF) تولیدی شرکت‌های چسب‌ شیراز و سامد می‌باشد.<br />مواد و روش‌ها: این پژوهش به بررسی ساخت تخته‌ خرده چوب‌های با استفاده از خرده چوب‌های درشت و ریز، چسب اوره فرمالدئید سامد مشهد، شیراز، هاردنر و مقادیر مختلفی از ماده سمی کاربازید (1، 5/1 گرم) و آمینو پروپیل تری اتوکسید (2، 4، 6 درصد) می‌پردازد؛ خرده چوب‌های خشک ‌شده با این مواد مخلوط شده و کیک خرده چوب (با نسبت 60 به 40 خرده چوب درشت به ریز) در دمای 190 درجه سانتی‌گراد و فشار مشخص پرس شد تا تخته‌هایی با دانسیته 7/0 گرم بر سانتی‌متر مکعب و ضخامت 16 میلی‌متر تولید شود؛ در نهایت، تخته ساخته شده به مدت دو هفته در شرایط استاندارد نگهداری شدند و برای ارزیابی کیفیت، مقاومت و مدول خمشی، چسبندگی داخلی، انتشار فرمالدئید، جذب آب، واکشیدگی ضخامت و بررسی‌های میکروسکوپی روی آن‌ها انجام شد.<br />یافته‌ها: نتایج نشان داد که چسب شاهد شیراز عملکرد مکانیکی بهتری دارد، از جمله می‌توان به مقاومت خمشی، چسبندگی داخلی و مدول الاستیسیته خمشی بالاتر آن اشاره کرد. سمی‌کربازید در چسب شیراز با ۱ گرم بیشترین مقاومت خمشی و با ۱٫۵ گرم بالاترین چسبندگی داخلی و مدول خمشی و آمینوپروپیل‌تری‌اتوکسی‌سیلان در چسب شیراز با ۲ درصد بیشترین مقاومت خمشی، چسبندگی داخلی و مدول خمشی نشان دادند. کمترین جذب آب و واکشیدگی ضخامت (۲ و ۲۴ ساعت) در چسب شیراز مشاهده شد. در مورد جذب آب پس از ۲ ساعت، چسب سامد مشهد با ۶ درصد آمینوپروپیل‌تری‌اتوکسی‌سیلان کمترین جذب آب را داشت، اما پس از ۲۴ ساعت، چسب شیراز با همان غلظت ۶ درصد کمترین میزان جذب آب را نشان داد. انتشار فرمالدئید در چسب شیراز به طور کلی کمتر بود و با افزودن 5/1 گرم سمی‌کربازید و همچنین 2 درصد تری‌اتوکسید، کاهش چشمگیری در چسب شیراز مشاهده شد. تحلیل‌های SEM و FTIR این نتایج را تأیید کرده و نشان دادند که پیوندهای شیمیایی قوی (شامل گروه‌های C=O، N-H، C-H و Si-O-Si) بین اجزا، منجر به افزایش چسبندگی، یکپارچگی و سازگاری بین پلیمر چسب و خرده‌چوب شده است.<br />نتیجه گیری: بهترین خواص مکانیکی (بیشترین مقاومت خمشی و چسبندگی داخلی) با استفاده از چسب شیراز همراه با 2 درصد آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان به دست آمد، در حالی که بالاترین مدول الاستیسیته خمشی مربوط به چسب شاهد شیراز بود؛ در زمینه جذب آب، کمترین مقدار در 2 ساعت مربوط به چسب سامد مشهد با 6 درصد افزودنی و در 24 ساعت مربوط به چسب شیراز با 6 درصد افزودنی بود، و کمترین واکشیدگی ضخامت نیز در چسب شیراز با 2 درصد تری‌اتوکسید مشاهده شد؛ از نظر ایمنی، کمترین انتشار گاز فرمالدئید متعلق به چسب سامد مشهد با 6 درصد تری‌اتوکسید بود؛ علاوه بر این، بررسی‌های میکروسکوپی (SEM) نشان داد که افزودن سیلان باعث بهبود چسبندگی و یکنواختی ساختار شده، و تحلیل FTIR نیز بر برقراری تعاملات شیمیایی مؤثر بین اجزای چسب و خرده چوب تأیید داشت. https://jwfst.gau.ac.ir/article_7644_465962c654de30e2b513441b74987a67.pdf