مقایسه عملکرد کاتالیزورهای مختلف در اصلاح شیمیایی چوب صنوبر با گلوتارآلدئید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده منابع طبیعی، گروه مهندسی چوب و کاغذ

3 استادیار گروه علوم پایه، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

در این پژوهش اثر کاتالیزورهای مختلف در اصلاح شیمیایی چوب صنوبر با گلوتارآلدئید و خواص فیزیکی فرآورده حاصل مورد بررسی قرار گرفتند. اسید هیدروکلریک و نمک‌های محلول در آب کلریدروی، کلریدکلسیم، کلریدآمونیوم، کلریدمنیزیم به میزان 5/12 درصد و نمک‌های اکسید‌آلومینیوم، اکسید‌سیلیس و نانوکسیدروی به میزان 1درصد برمبنای وزن گلوتارآلدئید استفاده شدند. پس از 48ساعت گرمادهی در آون، افزایش‌وزن ناشی از اصلاح برای کاتالیزورهای کلریدمنیزیم، نانوکسید‌روی، اکسید‌سیلیس، اکسیدآلومینیوم، کلریدروی، کلریدآمونیوم، کلریدکلسیم و اسیدهیدروکلریک به‌ترتیب 15/14، 57/12، 62/10، 69/8، 51/8، 19/7، 97/5 و 41/5درصد محاسبه شدند. خواص فیزیکی نمونه‌های اصلاح شده از جمله جذب آب، واکشیدگی حجمی و کارایی ضدواکشیدگی متعاقب 24 ساعت غوطه‌وری در آب محاسبه‌گردید. بیش‌ترین و کم‌ترین میزان حجیم‌کنندگی در سطح اصلاح‌شده با کلرید‌منیزیم به مقدار 98/6 و اسید‌هیدروکلریک با میانگین 37/2درصد اندازه‌گیری‌شد. دانسیته‌ی سطح حاوی کاتالیزور کلرید-منیزیم با میانگین g/cm3 55/0، بیشترین افزایش را نسبت به شاهد نشان‌داد. در مقایسه بین سطوح اصلاح، بیشترین و کمترین جذب آب در سطح اصلاح‌شده با کاتالیزور اسید‌هیدروکلریک به مقدار 61/79درصد و سطح حاوی کاتالیزور کلرید‌منیزیم با میانگین 32/45 درصد محاسبه‌گردید. اسیدهیدروکلریک به علت خاصیت اسیدی می‌تواند موجب شکسته شدن پیوندهای اتری ساختار همی-استال و حتی استال گردد. سطح اصلاح‌شده با کاتالیزور کلرید‌منیزیم در مقایسه با سایر کاتالیزورهای مورد استفاده، بهترین نتیجه را نشان داد. این احتمال وجود دارد که منیزیم طی تشکیل کمپلکس با اکسیژن، باعث فعال‌شدن گروه‌های کربونیل گلوتارآلدئید و تشکیل پیوندهای عرضی شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Matsuda, H. 1996. Chemical modification of solid wood. In: D.N.S. Hon ed., Chemical modification of lignocellulosic materials; Marcel Dekker, Inc.; New York, Basel, Hong Kong, 159-183.

[2] Li, Y., Liu, Z., Dong, X., Fu, Y. and Liu, Y., 2011. Comparison of decay resistance of wood and wood polymer composite prepared by in- suit polymerization of monomers. International Biodeterioration & Biodegradation, 1-6.

[3] Hill, C.A.S., 2006. Wood modification: chemical, thermal and other processes. Wiley, Chichester, 239 p.

[4] Yasuda, R., Minato.  K. and Norimoto. M., 1994. Chemical modification of wood by non-formaldehyde crosslinking reagents, Part 2, Moisture adsorption and creep properties. Wood Science and Technology, 28:209–2183.

[5] Xiao, Z., Xie, Y., Militz, H. and Mai, C., 2010. Effect of glutaraldehyde on water related properties of solid wood. Holzforschung, 64:475–482.

[6] Xie, Y., Callum, A., Hill, S., Xiao, Z., Mai, C. and Militz, H., 2011. Dynamic water vapour sorption properties of wood treated with glutaraldehyde. Wood Science and Technology, 45:49–61.

[7] Peill, P.L.D., 1946. Permanent bleaching of ligno-cellulosic materials. Nature 158:554.

[8] Srebotnik, E. and Messner, K., 1990.  Enzymatic attack of wood is limited by the inaccessibility of the substrate. In: Biotechnology in Pulp and Paper Manufacture, Kirk, T.K. and Chang, H. (Eds.), Butterworth-Heinemann, London, UK: 111–122.

[9] Tarkow, H. and Stamm, A.J., 1953. Effect of formaldehyde treatments upon the dimensional stailization of wood. Journal of the Forest Products Research Society, 3(2):33–37.

[10] Stevens, M., Schalck, J. and Raemdonck, J.V., 1979. Chemical modification of wood by vapour phase treatment with formaldehyde and sulfur dioxide. International Journal of Wood Preservation, 1(2):57–68.

[11] Ueyama, A., Araki, M. and Goto, T., 1961.  Dimensional stability of wood. X. Decay resistance of formaldehyde treated wood. Wood Research, 26:67–73.

[12] Stevens, M. and Parameswaran, N., 1981. Microscopical analysis of formaldehyde-acid modified wood. International Research Group on Wood Preservation, Doc. No, IRG/WP 3182 p.

[13] Vihavainen, T., Piispanen, K. and Mansikkmäki, P., 1980. Treatment of wood with formaldehyde. Acid catalysis of the reaction between formaldehyde and wood. International Research Group on Wood Preservation, Doc. No, IRG/WP 3146.

[14] Xiao, Z., Xie, Y., Militz, H. and Mai. C., 2009.  Modification of wood with glutaraldehyde, In: Proceedings of the 4th European conference on wood modification, Stockholm, Sweden.

[15] Weaver, J.W., Nielson, J.F. and Goldstein, I.S., 1960. Dimensional stabilization of wood with aldehydes and related compounds, Forest Products Journal, 10:306–310.

[16] Yasuda, R. and Minato, K., 1994. Chemical modification of wood by non-formaldehyde cross-linking reagents, Part I, Improvement of dimensional stability and acoustic properties. Wood Science and Technology, 28:101–110.

[17] Li, Y., Dong, X., Liu, Y., Li, J. and Wang, F., 2011. Improvement of decay resistance of wood via combination treatment on wood cell wall: Swell- bonding with maleic anhydride and graft copolymerization with glycidyl methacrylate and methyl methacrylate. International Biodeterioration & Biodegradation, 65:1049-1087.

[18] Ohmae, K., Minato, K. and Norimoto, M., 2002. The analysis of dimensional changes due to chemical treatments and water soaking of hinoki (Chamaecyparis obtusa) wood. Holzforschung, 56: 98–102.

[19] Kolodziejczak- Radzimska, A. and Jesionowski, T., 2014. Zinc Oxide- From Synthesis to Application: A Review. Materials, 7:2833-2881.

[20] Krishnakumar, V., Kumar, K.M., Mandal, B.K. and Khan, F.R.N., 2012. Zinc Oxide Nanoparticles Catalyzed Condensation Reaction of Isocoumarins and 1,7-Heptadiamine in the Formation of Bis Isoquinolinones. The Scientific World Journal: 1-7.

[21] Xiao, Z., Xie, Y., Militz, H. and Mai, C., 2010. Effect of glutaraldehyde on water related properties of solid wood. Holzforschung, 64:475–482.

[22] Skaar, C., 1988. Wood-water relations. Springer, Berlin Heidelberg New York.

[23] Hill, C.A.S., 2008. The reduction in the fiber saturation point of wood due to chemical modification using anhydride reagents: a reappraisal. Holzforschung, 62:423–428.