بررسی تاثیر نانوذرات رس روی ویژگی های فیزیکی- شیمیایی، مکانیکی و حرارتی چسب اوره- گلی اکسال

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه سمنان

چکیده

به منظور کاهش انتشار فرمالدهید از محصولات چوبی ساخته شده با چسب اوره فرمالدهید، در این تحقیق اوره با دی آلدهیدی غیرسمی با دمای جوش بالا به نام گلی اکسال واکنش یافت تا چسب جدید اوره- گلی اکسال تشکیل شود. سپس کلیه ویژگی های فیزیکی- شیمیایی، مکانیکی و حرارتی چسب اوره- گلی اکسال تولیدی اندازه‌گیری شد. همچنین در این پژوهش تاثیر نانوذرات رس به عنوان پرکننده روی ویژگی های مختلف چسب اوره- گلی اکسال تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور، پس از ساخت چسب اوره- گلی اکسال در محیط اسیدی و بررسی خواص چسب حاصله، نانوذرات رس با نسبت های مختلف 0،1، 2 و 3 درصد وزنی (نسبت به وزن خشک چسب) به چسب اضافه شده و کلیه ویژگی های فیزیکی- شیمیایی آن از قبیل ویسکوزیته، زمان ژله ای شدن، درصد ماده جامد و دانسیته مطابق روشهای استاندارد اندازه‌گیری شد. همچنین به منظور ارزیابی ویژگی های مقاومتی چسب اوره- گلی اکسال حاوی نانوذرات از آزمون برشی تخته لایه استفاده شد. تاثیر نانو ذرات رس روی دمای انعقاد چسب اوره- گلی اکسال نیز بوسیله آنالیز گرماسنجی تفاضلی (DSC) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزودن نانوذرات رس به چسب اوره فرمالدهید، دانسیته، ویسکوزیته و درصد ماده جامد چسب افزایش یافته در حالی که زمان ژله‌ای شدن چسب کاهش می یابد. نتایج آزمون برشی نشان داد که افزودن نانوذرات رس از 1 به 3%، موجب بهبود پیوسته ویژگی های مقاومتی چسب می گردد بطوریکه بیشترین میزان مقاومت برشی و درصد شکست چوب مربوط به چسب اوره- گلی اکسال حاوی 3% نانوذرات رس می باشد. همچنین بر اساس نتایج حاصل از آنالیز DSC، افزودن نانو ذرات رس، انعقاد چسب اوره گلی اکسال را بطور قابل توجهی تسریع کرده و آنتالپی واکنش (HΔ) را می کاهد.

کلیدواژه‌ها


[1]       Fathy, L., Faezipour, M. and Bahmani, M., 2010. Effect of UF and MUF resins on the practical properties of particleboard produced from rice straw and aspen particles. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 25 (33): 321-331.

[2]       Kim, J.W., Carlborn, K., Matuana, M. and Heiden, P.A., 2005. Thermoplastic modification of urea–formaldehyde wood adhesives to improve moisture resistance. Journal of Applied Polymer Science, 101(6): 4222-4229.

[3]       Jiuyin, P., Sunchaun, A., Shicheng, Z. and Haixing, C., 2010. Study of modification of urea formaldehyde with keratine, Advanced Material Research, 113(14): 1787-1791.

[4]       Deng, S., Pizzi, A., Du, G., Zhang, J. and Zhang, J., 2014a. Synthesis, structure and characterization of glyoxal-urea-formaldehyde cocondensed resins. Journal of Applied Polymer Science, 131(21): 41009- 41019.

[5]       Pauliukatie, R., Ghica, M.E., Fatibello-Filho, O. and Brett, M.A.,  2009. Comparative Study of Different Cross-Linking Agents for the Immobilization of Functionalized Carbon Nanotubes within a Chitosan Film Supported on a Graphite−Epoxy Composite Electrode. Analalytical Chemistry, 81(13): 5364–5372.

[6]       El Mansouri, N.E., Yuan, Q. and Huang, F., 2011. Study of chemical modification of alkaline lignin by the glyoxalation reaction. Bioresources, 6(4): 4523-4536.

[7]       Younesi-Kordkheili, H., Kazemi-Najafi, S., Behrooz, R. and Pizzi, A., 2015. Improving urea formaldehyde resin properties by glyoxalated soda bagasse lignin. Journal of European Wood and Wood Products, 73(1): 77-85.

[8]       Pizzi, A. and Mittal, K.L., 2003. Handbook of adhesive technolog,. CRC Press, Marcel Dekker, New York, 1024 p.

[9]       Younesi Kordkheili, H., Kazemi Najafi, S., Behrooz, R. and Pizzi A., 2015. Investigation Effect of Nanoclay on Physicochemical, Structural and Thermal Properties of UF Resin. Journal of Forest and Wood Products, In press.

[10]   Lei, H., Du, G., Pizzi, A. and Celzard, A., 2008. Influence of nanoclay on urea- formaldehyde resins for wood adhesive and its model. Journal of Applied Polymer Science, 109(4): 2442-2451.

[11]   Doosthoseini, K. and Zarea- Hosseinabadi, H., 2010. Using Na+ MMT nanoclayas as secondary filler in plywood manufacturing. Journal of Indian Academic Wood Science, 7(1–2): 58–64.

[12]    Zhang, X. and Smith, G.D., 2011. Natural nanotube as novel filler for particle board production. Joint International Symposium on Wood Composite and Veneer Processing and Products, April 5-7 Washington, USA, p 220-228.

[13]   Xian, D., Semple, K.E., Haghdan, S. and Smith, G.D., 2013. Properties and wood bonding capacity of nanoclay-modified urea and melamine formaldehyde resin. Wood and Fiber Science, 45(4): 1-13.

[14]   Ashori, A. and Nourbakhsh, A., 2009. Effects of nanoclay as a reinforcmnet filler on the physical and mechanical properties of wood based panel. Journal of Composite Material, 43(18): 1869-1875.

[15]   Determination of Percent Nonvolatile Content of Liquid Phenolic Resins Used for Wood Laminating. Standard Test Method for Philadelphia, PA, American Society for Testing and Materials (ASTM), ASTM D 4426, 1993.

[16]   Standard Method of Test for Viscosity of Paints, Varnishes, and Lacquers by Ford Viscosity Cup. American Society for Testing and Materials (ASTM), ASTM, Philadelphia, PA, D 1200-70.

[17]   Standard Test Method for Density, Relative Density, or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method. American Society for Testing and Materials (ASTM), ASTM, Philadelphia, PA, D1298 - 12b.

[18]   Standard Test Method for Strength Properties of Adhesives in Plywood Type Construction in Shear by Tension Loading, American Society for Testing and Materials (ASTM), ASTM, West Conshohocken, PA, D 906, 1998.

[19]   Deng, S., Du, G., Li, X. and Pizzi, A., 2014. Performance and reaction mechanism of zero formaldehyde-emission urea-glyoxal (UG) resin. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45: 2029–2038.

[20]   Andrews, E.H. and Kinloch, A.J., 2003. Elastomeric Adhesives: Effect of Cross Link Density on Joint Strength. Journal of Polymer Science Polymer Physics, 11(2): 269–273.

[21]   Roumeli, E., Papadopoulou, E., Pavlidou, E., Vourlias, G., Bikiaris, D., Paraskevopoulos, K.M. and Chrissafis, K., 2012. Synthesis, Characterization and Thermal Analysis of Urea–Formaldehyde/NanoSiO2 Resins. Thermochimica  Acta, 527: 33–39.