جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت و تعیین مشخصه‌های آن‌ها در نانوکامپوزیت‌های آرد چوب/پلی‌پروپیلن/نانو سیلیس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد فرآورده های چندسازه چوب دانشگاه زابل و عضو باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس

2 عضو هیات علمی گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس.

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

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس

چکیده

این تحقیق با هدف بررسی تاثیر نانو سیلیس بر جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت نانوکامپوزیت چوب پلاستیک انجام گردید. برای این منظور آرد چوب با نسبت وزنی 60 درصد با پلی‌پروپیلن به همراه phc 2 جفت‌کننده انیدرید مالئیک جفت شده با پلی‌پروپیلن در داخل دستگاه مخلوط‌کن داخلی مخلوط گردید. نانو سیلیس نیز با نسبت‌های وزنی 0، 1، 3 و phc 5 به عنوان تقویت‌کننده مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت نمونه‌های آزمونی با استفاده از دستگاه تزریق ساخته شدند. سپس جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت نمونه‌ها طی 1848 ساعت مطابق با استاندارد ASTM اندازه‌گیری شدند. ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت به منظور بررسی دقیق‌تر رفتار جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت نانوکامپوزیت‌های چوب پلاستیک نیز محاسبه گردید. جهت اطمینان از ایجاد پیوند هیدروژنی بین گروه‌های هیدروکسیل ذرات نانو سیلیس با گروه‌های هیدروکسیل آرد چوب از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز استفاده گردید. نتایج نشان داد که رفتار جذب آب نانوکامپوزیت مورد مطالعه مطابق با قانون فیک است بعلاوه با افزایش نانو ذرات سیلیس، جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت و ضریب انتشار رطوبت در نانوکامپوزیت چوب پلاستیک کاهش یافت. نتایج طیف سنجی مادون قرمز نیز حاکی از وجود پیوند هیدروژنی بین نانو سیلیس و آرد چوب بود. تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که بعد از 1848 ساعت غوطه‌وری، نانو سیلیس در سطح اطمینان 99 درصد بر جذب آب و واکشیدگی ضخامت تاثیر معنی‌داری داشت به طوری‌که تیمار حاوی 5 درصد نانو سیلیس به عنوان تیمار برتر انتخاب شد.

کلیدواژه‌ها


[1] Espert, A., Vilaplana, F. and Karlsson S., 2004. Comparison of Water Absorption in Natural Cellulosic Fibers from Wood and one-year Crops in Polypropylene Composites and its Influence on their Mechanical Properties. Journal of Composites Part A, 35: 1267-1276.

[2] Roohani, M., Kord, B., Motie, N. and Sharari, M., 2014. Biiodegradattiion behaviiors off cellllullose nanocrysttalls --PVA nanocomposiittes. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 5 (2): 1-13.

[3] Kord, B. and Taghizadeh Haratbar, D., 2014. Influence of fiber surface treatment on the physical and mechanical properties of wood flour-reinforced polypropylene bionanocomposites. Journal of Thermoplastic CompositeMaterials, DOI: 10.1177/0892705714551592.

[4] Ghasemi, I. and Kord, B., 2009. Long-term Water Absorption Behaviour of Polypropylene/Wood Flour/Organoclay Hybrid Nanocomposite. Iranian Polymer Journal, 18(9): 683-691.

[5] George, J., Sreekala, M.S. and Thomas, S., 2001. A review on interface modification and characterization of natural fiber reinforced plastic composites. Polymer Engineering and Science. 41 (9):1471-1485.

[6] Pothan, L.A. and Thomas, S., 2004. Effect of Hybridation and Chemical Modification on the Water-absorption Behavior of Banana Fiber-reinforced Polyester Composites. Journal of Applied Polymer Science, 91: 3856-3865.

[7] Ismaeilimoghadam, S. Shamsian, M. Bayat Kashkoli, A. and Kord, B., 2015. Evaluation of effect of Nano SiO2 on the physical, mechanical and morphological properties of hybrid Nano composite from polypropylene-wood flour. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 30 (2): 266-277.

[8] Parvinzadeh Gashti, M., Moradian, S., Rashidi, A. and Yazdanshenas, M.E., 2012. Effect of Nanosilica Type on Properties of Polyethylene Terephthalane/Silica Nanocomposite. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 25 (3):203-219.

[9] Shao, L., Mu, C., Huang, Y., Ding, S., Li, X., Bai, Y. and Huang, Y., 2011. Enhancement of Ink-receiving Properties of SiO2/PVA Composite Films by Using Rare Earth-modified SiO2 Particles. Iranian Polymer Journal, 20 (12):955-967.

[10] Khademian, M., Eisazadeh, H., Ghorbani, M. and Shakeri, A., 2015. Colloidal Preparation of Polyaniline-Poly (vinyl alcohol) -SiO2 Nanocomposite and Study of its Anti-corrosive Properties. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 28 (1): 39-46.

[11] Ismaeilimoghadam, S. Shamsian, M. Bayat Kashkoli, A. and Kord, B., 2014. Effect of type and percentage of SiO2 material on the long-term water absorption and thickness swelling of polypropylene-wood flour composite. The second national conference on new technologies in the wood and paper industry, 22 and 23, October, 10, Chaloos, Iran, 152.

[12] Hossienzadeh, S., Ghorbani, M. and Beparva, P., 2014. Effect of colloidal silica nanoparticles produced from rice husk on dimensional stability and water absorption of poplar wood (Populus deltoides). Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28 (4): 763-773.

[13] Asgary, A.R., Sepidehdam, M.J. and Latibari, A.J., 2012. Investigation on the impact of multi wall carbon nano tubes (MWCNT) addition on the mechanical properties, water absorption and thickness swelling of polypropylene/old corrugated container fibers composite. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 27 (3): 522-535.

[14] American Society for Testing and Materials. ASTM., 2012. Standard practice for injection molding test specimens of thermoplastic molding and materials. ASTM D3641-12. Annual book of ASTM standards. Philadelphia.

[15] American Society for Testing and Materials. ASTM., 2013. Standard practice for conditioning plastics for testing. ASTM D618-13. For testing. ASTM D618-13. Annual book of ASTM standards. Philadelphia.

[16] American Society for Testing and Materials. ASTM. 2011. Standard guide for evaluating mechanical and physical properties of wood-plastic composite products. Annual book of ASTM standards. Philadelphia. ASTM D7031-04.

[17] Najafi, A. and Khademi-Eslam, H., 2011, Lignocellulosic filler/recycled HDPE composites: effect of filler type on physical and flexural properties. Bioresources, 6(3):2411-2424.

[18] Xanthos, M., 2005. Functional fillers for plantics. Wiley, Weinheim.

[19] Quercia, G., Spiesz, P., Husken, G. and Brouwers, J., 2012. Effects of Amorphous Nano silica addition on mechanical and durability performance of scc mixture. International congress on durability of concrete, 8-12.

[20] Roohani, M., Habibi,Y., Belgacem, N. M., Ebrahim, G., Karimi, A. N. and Dufresne, A., 2008. Cellulose whiskers reinforced polyvinyl alcohol copolymers nanocomposites. European Polymer Journal, 44(8):2489–2498.

[21] Kord, B., Jari, E., Najafi, A. and Tazakorrezaie, V., 2014. Effect of Nano clay on the Decay Resistance and Physico-Mechanical Properties of Natural Fiber Reinforced Plastic Composites against White-rot Fungi (Trametes Versicolor).Journal of Thermoplastic Composite Materials, DOI: 0892705714563343.

[22] Md Akil, H., Cheng, L. W., Mohd Ishak, Z. A., Abu Bakar, A. and Abd Rahman, M. A., 2009. Water absorption study on pultruded jute fibre reinforced unsaturated polyester composites. Composite Science and Technology, 69(11–12):1942–1948.

[23] Dhakal, H., Zhang, Z. and Richardson, M., 2007. Effect of water absorption on the mechanical properties of hemp fibre reinforced unsaturated polyester composites. Composite Science and Technology, 67(7–8): 1674–1683.

[24] Ismaeilimoghadam, S., 2014. Effect of Chemical Modification of Wood Flour on the Properties of Polypropylene- Nano SiO2 Hybrid Nano Composite. Master thesis Wood and Paper Science and Technology, Zabol University, pp 201.

[25] Najafi, A., 2010. Effect of Immersion Temperature on Long-term Water Uptake Behavior of HDPE/Wood sawdust Composite. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 1(1): 37-44.

[26] Kazemi, S., Kiaeifar, A., Tajvidi, M. and Hamidinia, E., 2007. Water Absorption Behavior and Thickness Swelling Rate of Composites from Sawdust and Recycled Plastics. Journal of Reinforced Plastic and Composites 26(3): 341-348.

[27] Kazemi, S., Kiaeifar, A., Tajvidi, M. and Hamidinia, E., 2007. Hygroscopic Thickness Swelling Rate of Composites from Sawdust and Recycled Plastics. Journal of Wood Science and Technology, 42:161-168.

[28]. Shi, QS. And Gardner, D.J., 2006. Hygroscopic Thickness Swelling Rate of Compression Molded Wood fiber and Wood fiber/Polymer Composite, Journal of Composites Part A,37: 1276–1285.

[29] Yang, H.S., Kim, H.J., Park, H.J., Lee, B.J. and Hawang, T.S., 2006. Water Absorption Behavior and Mechanical Properties of Lignocellulosic Filler-Polyolefin Bio-composites. Journal of Composite Structures, 72: 429-437.

[30] Kalagar, M., Baziyar, B., Khademi eslam, H., Ghasmi, E. and Hemmasi, A.H., 2015. The investigation on composites produced using polylactic acid/wheat straw fibers treated with silane. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 30(2): 207-219.

[31] Esteves, B., Velez Marques, A., Domingos, I. and Pereira, H., 2013.  Chemical changes of heat treated pine and eucalypt wood monitored by FTIR. Maderas, Cienc. Tecnol, 15)2(: 245-258. 

[32] Farhadyar, N., Rahimi, A. and Ershad-Langroudi, A., 2005. Synthesis and Characterization of Organic-Inorganic Hybrid Nano- Composite based on Tetramethoxysilane and Epoxy Resin by Sol-Gel Method, Journal of Polymer Science and Technology,18: 19-27.

[33] Rabiee, A., Ershad Langroudi, A., Jamshidi, H. and Gilani, M., 2013. Preparation and Characterization of Hybrid Nanocomposite of Polyacrylamide/Silica-Nanoparticles, Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 25(5): 405-414.