تأثیر هوازدگی بر خواص مکانیکی و فیزیکی چند سازه چوب پلی اتیلن حاوی نانو دی اکسید تیتانیوم، تثبیت کننده نوری و چوب تیمار حرارتی شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 دانشیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استادیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم و کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 دانشیار گروه شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

5 استاد گروه پلاستیک، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

هوازدگی چند سازه چوب پلاستیک از نگرانی های اصلی می باشد. هوازدگی به علت نور فرابنفش و رطوبت باعث تخریب چند سازه چوب پلاستیک می شود. در این مطالعه، تأثیر هوازدگی بر خواص مکانیکی و فیزیکی چند سازه چوب پلی اتیلن با دانسیته بالای حاوی نانو دی اکسید تیتانیوم، تثبیت کننده نوری (تینوین 328) و چوب تیمار حرارتی شده بررسی گردید. عوامل متغیر شامل میزان ماده نانو دی اکسید تیتانیوم (0، 1، 2 و 3 درصد)، نوع ماده اولیه (چوب تیمار حرارتی شده و چوب بدون تیمار)، تینوین 328 (0 و 1 درصد) و مدت زمان هوازدگی (0 و 1500 ساعت) بودند. تأثیر هوازدگی از طریق تغییرات در خواص مکانیکی، زاویه تماس و مرفولوژی سطح چند سازه های چوب پلاستیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بعد از هوازدگی مقاومت خمشی، مقاومت کششی و زاویه تماس همه نمونه ها کاهش پیدا کرد. ترک های سطحی نیز بر روی نمونه های هوازده شده با میکروسکوپ الکترونی مشاهده شد. طبق نتایج بدست آمده چند سازه های چوب پلاستیک حاوی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم، چوب تیمار حرارتی شده و تینوین 328 (تثبیت کننده نوری) کاهش کمتر خواص مکانیکی و زاویه تماس و ترک های سطحی کمتری را بعد از هوازدگی در مقایسه با نمونه شاهد از خود نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Turku, I. and Karki, T., 2014. Research progress in wood-plastic nanocomposites: A review. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 27(2):180-204.

[2] Kamdem, P.D., Jiang, H., Cui, W., Freed, J. and Matuana, L.M., 2004. Properties of wood  plastic composites made of recycled HDPE and wood flour from CCA-treated wood removed from service. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 35(3):347-355.

[3] Teaca, C., Rosu, D., Bodirlau, R. and Rosu, L., 2013. Structural changes in wood under artificial irradiation determined by FTIR spectroscopy and color measurmentd. BioResource, 8(1):1478-1507.

[4] Defosse, M., 2003. Wood composites are expanding among sectors. Modern Plastics, 80(1):25-30.

[5] Gugnmus, F., 1990. Light stabilizers, plastics additives handbook, Hanser Publishers, New York, 3:129-262.

[6] Kord, B. and Kord, B., 2016. Influence of type and content of chemical foaming agent on the dynamic mechanical properties of high density polyethylene-flax fiber composites. Iranian Journal of wood and paper industries, 7(2):179-191. (In Persian).

[7] Muasher, M. and Sain, M., 2006. The efficacy of photostabilizers on the color change of wood filled plastic composites. Polymer Degradation and Stability, 91(5):1156-1165.

[8] Rasouli, D., Faezipour, M., Masteri Farahani, M.R. and Tajvidi, M., 2013. The effect of zinc borate and additives on weathering performance of wood-high density polyethylene composite. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 20(2):41-58.

[9] Deka, K.P. and Maji, T.K. 2011. Effect of TiO2 and nanoclay on the properties of wood polymer nanocomposite. Composites, 42:2117–2125.

[10] Hayle, S.T. and Gonfa. G.G, 2014. Synthesis and characterization of titanium oxide nanomaterials using sol-gel method. American Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2(1):1-7.

[11] Filpo, G.D., Palermo, A.M. and Rachiele, F., 2013. Preventing fungal growth in wood by titanium dioxide nanoparticles. International Biodeterioration & Biodegradation, 85:217-222.

[12] Huang, X., Kocaefe, D., Kocaefe, Y., Boluk, Y. and Pichette, A., 2012. Study of the degradation behavior of heat-treated jack pine (Pinus banksiana) under artificial sunlight irradiation. Polymer Degradation Stability, 97:1197-1214.

[13] Ismaeilimoghadam, S., Masoudifar, M., Shamsian. M., Nosrati, B., 2016. The effect of chemical treatment of wood flour on some of properties of wood plastic composite. Iranian Journal of wood and paper industries, 7(3):449-462. (In Persian).

[14] Stark, N.M., 2006. Effect of weathering cycle and manufacturing method on performance of wood flour and high-density polyethylene composites. Journal of Applied Polymer Science, 100(4):3131-3140.

[15] Olarescu, M.C., Campean, M., Ispas, M. and Cosereanu, C., 2014. Effect of thermal treatment on some properties of lime wood. European Journal of Wood and Wood Products, 72:559-562.

[16] Huang, X., Kocaefe, D., Kocaefe, Y., Boluk, Y. and Pichette, A., 2012. Study of the degradation behavior of heat-treated jack pine (Pinus banksiana) under artificial sunlight irradiation. Polymer Degradation Stability, 97:1197-1214.

[17] Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of Nonmetallic Materials. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, ASTM G154 -06, 2006.

[18] Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. American Society for Testing and Materials, D 638-03, 2004.

[19] Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. American Society for Testing and Materials, D 790-10, 2010.

[20] Hung, K.C., Chen, Y.L. and Wu, J.H., 2012. Natural weathering properties of acetylated bamboo plastic composites. Polymer Degradation and Stability, 97:1680-1685.

[21] Stark, N.M., Matuana, L.M. and Clemons, C.M., 2004. Effect of processing method on surface and weathering characteristics of wood-flour/HDPE composites. Journal of Applied Polymer Science, 93(3):1021-1030.

[22] Fabiyi, J.S., McDonald, A.G. and McIlroy, D., 2009. Wood modification effects on weathering of HDPE-based wood plastic composites. Journal of Polymer Environment, 17:34-48.

[23] Stark, N.M., 2007. Considerations in the weathering of wood-plastic composites. In: Proceedings, 3rd wood fibre polymer composites international symposium, Bordeaux, FRANCE; March 26-27.

[24] Homkhiew, C., Ratanawilai, T. and Thongruang, W., 2014. Effects of natural weathering on the properties of recycledpolypropylene composites reinforced with rubberwood flour. Industrial Crops and Products, 56:52-59.

[25] Yang, T.C., Noguchi, T., Isshiki, M. and Wu, J.H., 2014. Effect of titanium dioxide on chemical and molecular changes in PVC sidings during QUV accelerated weathering. Polymer Degradation and Stability, 104:33-39.

[26] Ping, X, Mingyin, J., Kejian, W., Yun D. and Linna, W., 2012. Effect of photostabilization on surface color and mechanical property of wood-flour/HDPE composites after weathering. Journal of Wuhan University of Technology-Mater, Science Education, 27(4):621-627.

[27] Li, H., Zhang, Z., Song, K., Lee, S., Chun, S.J., Zhou, D. and WU, Q., 2014. Effect of durability treatment on ultraviolet resistance, strength, and surface wettability of wood plastic composite. BioResources, 9(2):3591-3601.

[28] Yildiz, S., Yildiz, U. and Tomak, E.D., 2011. The effects of natural weathering on the properties of heat treated alder wood. BioResources, 6(3):2504-2521.

[29] Ayadi, N., Lejeune, F., Charrier, F., Charrier, B. and Merlin, A., 2003. Color stability of heat-treated wood during artificial weathering. Holz als Roh-und Werkstoff, 61:221-226.

[30] Nuopponen, M.,Wikberg, H., Vuorinen, T., Maunu, S.L., Jamsa, S. and Viitaniemi, P., 2004. Heat treated softwood exposed to weathering. Journal of Applied Polymer Science, 91:2128–2134.

[31] Kocaefe, D., Poncsak, S. and Boluk, Y., 2008. Effect of thermal treatment on the chemical composition and mechanical properties of birch and aspen. BioResources. 3(2):517-537.

[32] Segerholm, B.K., Ibach, R.E. and Westin, M., 2012. Moisture sorption, biological durability and mechanical performance of WPC containing modified wood and polylactates. BioRecources, 7(4):4575-4585.

[33] Fang, H., Wu, Q., Hu, Y., Wang, Y. and Yan, X., 2013. Effects of thermal treatment on durability of short bamboo-fibers and its reinforced composites. Fibers and Polymers, 14(3):436-440.

[34] Spiridon, I., Leluk, K., Resmerita, A.R. and Darie, R.N., 2015. Evaluation of PLA–lignin bioplastics properties before and after accelerated weathering. Composites, 69:342-349.

[35] Matuana, L.M. and Kamdem, D.P., 2002. Accelerated ultra violet weathering of PVC/wood flour compostes. Polymer Engineering and Science, 42(8):1657-1666.

[36] Stark, N.M. and Matuana, L.M., 2007. Characterization of weathered wood-plastic composite surfaces using FTIR spectroscopy, contact angle, and XPS. Polymer Degradation and Stability, 92:1883-1890.

[37] Fabiyi, J.S., McDonald, A.G., Wolcott, M.P. and Griffiths, P.R., 2008. Wood plastic composites weathering: Visual appearance and chemical changes. Polymer Degradation and Stability, 93:1405-1414.